JP2003069821A - 撮像システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 階調幅を縮小しても、ノイズが少なく色再現
が破綻することのない高品位な画像を得ることができる
撮像システムを提供する。 【解決手段】 撮像系から出力系へ画像の階調幅を縮小
する変換を行う撮像システムであって、上記画像に関す
る撮影状況を推定する撮影状況推定部１５と、上記画像
を輝度信号と色差信号とに分離するＹ／Ｃ分離部１２
と、上記輝度信号に基づき適正露光域を抽出する適正露
光抽出部１３と、上記適正露光域に関して特徴量を算出
しこの特徴量と上記撮影状況とに基づきヒストグラムを
作成して上記画像の階調を変換するための階調変換曲線
を算出する変換曲線算出部１４と、上記階調変換曲線に
制限を課す制限設定部１６と、上記制限を課した階調変
換曲線に基づき変換を行う階調変換部１７および色差変
換部１８と、を備えた撮像システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像系で得られる
画像の階調幅が出力系における階調幅以上である撮像シ
ステムに係り、階調を適応的に変換することにより高画
質な出力画像を得る撮像システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子スチルカメラや電子ビデオカメラに
おいては、デジタル系信号処理の桁落ちによる画質劣化
を防止するために、最終的な出力画像の階調幅（通常８
ｂｉｔ）よりも、撮像系および処理系における画像の階
調幅（１０〜１２ｂｉｔ程度）が広くなるように設定し
ている。この場合には、出力系の階調幅に合致するよう
に階調変換を行う必要がある。

【０００３】こうした階調変換は、従来においては、標
準的な撮影シーンに合わせた固定的なガンマ特性により
行われていた。

【０００４】一方、露光量の異なる複数枚の画像を合成
することで、より階調幅の広い広ダイナミックレンジ画
像を生成する手段が提案されている。このような画像処
理を行う場合にも、得られた広ダイナミックレンジ画像
の階調幅が出力系の階調幅に合致するように、階調変換
する必要がある。例えば、特開２０００−２２８７４７
号公報には、上述したような階調変換を、ヒストグラム
に基づいて、画像毎に適応的に行う技術が記載されてい
る。

【０００５】こうして、従来は、階調変換を、固定的な
ガンマ特性を用いて行うか、あるいは、ヒストグラムに
基づいて適応的に行っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような固定的に変換する手段は、例えば逆光シーンな
どの、撮影シーンが標準的なシーンと異なる場合に、主
要被写体が適切な階調とならず、主観的に好ましい画像
とならない場合があった。さらに、固定的な階調変換を
行う場合には、全体としてコントラスト感に欠ける平坦
な画像となる傾向があるという課題もある。

【０００７】一方、上述したような適応的に変換する手
段では、上記逆光シーン等においても好ましい画像を得
ることができる利点があるが、明暗比の大きいシーン等
では極端な変換を行うことになってしまうために、ノイ
ズ成分が増加したり色再現が破綻したりするなどの副作
用が発生してしまうことがあり、これが新たな課題とな
っている。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、撮像系から出力系へ階調幅を縮小する際に、主要
被写体に階調幅が適応的に付与されて、ノイズが少なく
色再現が破綻することのない高品位な画像を得ることが
できる撮像システムを提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明による撮像システムは、撮像系からの
Ｍ（Ｍは自然数）ｂｉｔの階調幅の画像を、出力系のＮ
（ＮはＭ≧Ｎを満たす自然数）ｂｉｔの階調幅の画像へ
変換して出力する撮像システムであって、上記画像の階
調を変換するための階調変換曲線を算出する算出手段
と、上記階調変換曲線に制限を課す制限手段と、上記制
限を課した階調変換曲線に基づき変換を行う変換手段
と、を備えたものである。

【００１０】この第１の発明の好ましい適用例は、図１
に示される変換曲線算出部１４によって撮影画像に基づ
き適応的に階調変換曲線を算出し、制限設定部１６によ
って階調変換曲線に副作用を発生させない適正範囲内の
制限を課し、階調変換部１７と色差変換部１８とによっ
て各画像の階調特性の変換を行う撮像システムである。

【００１１】この第１の発明の撮像システムは、入力画
像に対して適応的に階調変換曲線を算出した後に、適正
範囲内に収まるよう制限を加えて、階調変換を行う。

【００１２】また、第２の発明による撮像システムは、
上記第１の発明による撮像システムにおいて、同一被写
体に対して異なる露光条件で撮像した複数枚の画像から
なる画像群を合成して上記Ｍｂｉｔの階調幅の画像を生
成する合成手段をさらに備えたものである。

【００１３】この第２の発明の好ましい適用例は、図９
に示される第１画像用バッファ６ａと第２画像用バッフ
ァ６ｂとに記録された露光量の異なる２枚の画像を、Ｙ
／Ｃ分離部１２によって輝度信号と色差信号とに分離
し、それぞれを輝度合成部６１と色差合成部６３とによ
って合成することにより、広ダイナミックレンジ画像を
生成する撮像システムである。

【００１４】この第２の発明の撮像システムは、露光の
異なる複数枚の画像を合成することにより、一枚の広ダ
イナミックレンジ画像を生成する。

【００１５】さらに、第３の発明による撮像システム
は、上記第１または第２の発明による撮像システムにお
いて、上記画像を輝度信号と色差信号とに分離する分離
手段と、上記輝度信号に基づき適正露光域を抽出する抽
出手段と、をさらに備え、上記算出手段は、上記適正露
光域に関して特徴量を算出する特徴量算出手段と、上記
特徴量に基づきヒストグラムを作成するヒストグラム作
成手段と、上記ヒストグラムに基づき階調変換曲線を算
出する階調変換曲線算出手段と、を有してなるものであ
る。

【００１６】この第３の発明の好ましい適用例は、図１
または図９に示されるＹ／Ｃ分離部１２によって画像を
輝度信号と色差信号とに分離し、適正露光抽出部１３に
よって輝度信号に基づき適正露光域を抽出し、図５に示
される変換曲線算出部１４内のエッジ抽出部４３によっ
て輝度信号のエッジを検出し、変換曲線算出部１４内の
ヒストグラム作成部４４によってエッジ部のヒストグラ
ムを算出し、変換曲線算出部１４内の累積ヒストグラム
作成部４５によって累積ヒストグラムから階調変換曲線
を得る撮像システムである。

【００１７】この第３の発明の撮像システムは、輝度信
号からエッジ成分を抽出して、エッジ部の累積ヒストグ
ラムから階調変換曲線を得る。

【００１８】第４の発明による撮像システムは、上記第
１または第２の発明による撮像システムにおいて、上記
画像に関する撮影状況を推定する撮影状況推定手段と、
上記画像を輝度信号と色差信号とに分離する分離手段
と、上記輝度信号に基づき適正露光域を抽出する抽出手
段と、をさらに備え、上記算出手段は、上記適正露光域
に関して特徴量を算出する特徴量算出手段と、上記撮影
状況および特徴量に基づきヒストグラムを作成するヒス
トグラム作成手段と、上記ヒストグラムに基づき階調変
換曲線を算出する階調変換曲線算出手段と、を有してな
るものである。

【００１９】この第４の発明の好ましい適用例は、図１
または図９に示される撮影状況推定部１５によって撮影
状況を推定し、Ｙ／Ｃ分離部１２によって画像を輝度信
号と色差信号とに分離し、適正露光抽出部１３によって
輝度信号に基づき適正露光域を抽出し、図５に示される
変換曲線算出部１４内のエッジ抽出部４３によって輝度
信号のエッジを検出し、変換曲線算出部１４内の重みパ
ターン選択部４１によって撮影状況に応じて重みパター
ンを選択し、変換曲線算出部１４内のヒストグラム作成
部４４によってエッジ部のヒストグラムを選択された重
みパターンに基づき重み付けを行い算出し、変換曲線算
出部１４内の累積ヒストグラム作成部４５によって累積
ヒストグラムから階調変換曲線を得る撮像システムであ
る。

【００２０】この第４の発明の撮像システムは、輝度信
号からエッジ成分を抽出し、撮影状況に応じて重み付け
を行ったエッジ部の累積ヒストグラムから、階調変換曲
線を得る。

【００２１】第５の発明による撮像システムは、上記第
４の発明による撮像システムにおいて、上記撮影状況推
定手段が、合焦情報と、測光情報と、ズーム位置情報
と、マルチスポット測光情報と、視線入力情報と、スト
ロボ発光情報と、の内の少なくとも１つ以上の情報から
撮影状況を推定するものである。

【００２２】この第５の発明の好ましい適用例は、図１
または図９に示される測光評価部７と合焦点検出部８と
からの情報を合焦位置推定部３１と被写体分布推定部３
２とによって解析し、撮影時の状況を推定する撮像シス
テムである。

【００２３】この第５の発明の撮像システムは、合焦位
置や測光情報などに基づき、撮影状況を推定する。

【００２４】第６の発明による撮像システムは、上記第
３または第４の発明による撮像システムにおいて、上記
算出手段が、上記輝度信号に基づき所定輝度値以下の変
換特性を設定する暗部補正手段をさらに有してなるもの
である。

【００２５】この第６の発明の好ましい適用例は、図５
に示される制限設定部１６内の暗部補正部４６によって
所定の輝度値以下の暗部領域の階調変換特性を補正する
撮像システムである。

【００２６】この第６の発明の撮像システムは、所定の
輝度値以下の暗部領域を独立に補正する。

【００２７】第７の発明による撮像システムは、上記第
１または第２の発明による撮像システムにおいて、上記
制限手段が、上記階調変換曲線に制限を課した後に平滑
化する平滑化手段を有してなるものである。

【００２８】この第７の発明の好ましい適用例は、図７
または図１０に示される制限設定部１６内の平滑部５４
または平滑部７４によって、階調変換曲線に平滑化処理
を行う撮像システムである。

【００２９】この第７の発明の撮像システムは、補正さ
れた階調変換曲線に対して最終段階で平滑化処理を行
う。

【００３０】第８の発明による撮像システムは、上記第
１または第２の発明による撮像システムにおいて、上記
制限手段が、上記階調変換曲線の傾斜を算出する傾斜算
出手段と、上記傾斜に基づき制限量を設定する制限量設
定手段と、を有してなるものである。

【００３１】この第８の発明の好ましい適用例は、算出
された階調変換曲線に対して図７に示される傾斜算出部
５１によって傾斜量を求め、傾斜補正部５２によって所
定の傾斜量を越えた場合に補正を行う撮像システムであ
る。

【００３２】この第８の発明の撮像システムは、階調変
換曲線に対して傾斜量を求め、所定値を越えた場合に補
正を行う。

【００３３】第９の発明による撮像システムは、上記第
１または第２の発明による撮像システムにおいて、上記
制限手段が、上記階調変換曲線と適正変換領域との間の
逸脱を算出する逸脱算出手段と、上記逸脱に基づき制限
量を設定する制限量設定手段と、を有してなるものであ
る。

【００３４】この第９の発明の好ましい適用例は、算出
された階調変換曲線に対して図１０に示される逸脱算出
部７１によって適正範囲内からの逸脱量を求め、逸脱補
正部７３によって逸脱した場合に補正を行う撮像システ
ムである。

【００３５】この第９の発明の撮像システムは、階調変
換曲線に対して所定の適正範囲からの逸脱量を求め、適
正範囲内に収まるように補正を行う。

【００３６】第１０の発明による撮像システムは、上記
第１または第２の発明による撮像システムにおいて、上
記制限手段が、上記階調変換曲線と基準階調変換曲線と
の間の距離を算出する距離算出手段と、上記距離に基づ
き制限量を設定する制限量設定手段と、を有してなるも
のである。

【００３７】この第１０の発明の好ましい適用例は、算
出された階調変換曲線に対して図１２に示される距離算
出部８１によって基準となる階調変換曲線からの距離量
を求め、距離補正部８３によって距離量に応じて補正を
行う撮像システムである。

【００３８】この第１０の発明の撮像システムは、階調
変換曲線に対して基準階調変換曲線からの距離量を求
め、距離量に応じて補正を行う。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１から図８は本発明の第１の実
施形態を示したものであり、図１は撮像システムの構成
を示すブロック図、図２は撮影状況推定部の構成を示す
ブロック図、図３は評価測光用の分割パターンを示す
図、図４はシーンの分類パターンを示す図表、図５は変
換曲線算出部の構成を示すブロック図、図６は分類パタ
ーンに対する重み係数を示す図、図７は制限設定部の構
成を示すブロック図、図８は制限設定部による変換曲線
の修正結果を示す線図である。

【００４０】この第１の実施形態の撮像システムは、例
えば、電子カメラとして構成されたものとなっている。

【００４１】まず、図１を参照して、この第１の実施形
態の撮像システムの構成について説明する。

【００４２】この撮像システムは、被写体像を後述する
ＣＣＤ４に結像させるためのレンズ系１と、このレンズ
系１を通過する光束の通過範囲を規定するための絞り２
と、上記レンズ系１を通過した光束から不要な高周波ノ
イズを除去するローパスフィルタ３と、このローパスフ
ィルタ３を通過した後に結像された光像を光電変換して
アナログの電気信号として出力するものであり例えば電
子シャッタ機能を備えた単板式のカラーＣＣＤ等でなる
ＣＣＤ４と、このＣＣＤ４から出力されるアナログの映
像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５と、こ
のＡ／Ｄ変換器５から出力される画像データを記憶する
画像用バッファ６と、この画像用バッファ６から出力さ
れる画像データに基づき被写体の輝度を検出して上記絞
り２の絞り量や上記ＣＣＤ４の電子シャッタを制御する
測光評価部７と、上記画像用バッファ６から出力される
画像データに基づきフォーカス位置を検出してレンズ駆
動制御信号を後述するＡＦモータ９に出力し焦点調節を
行う合焦点検出部８と、この合焦点検出部８から出力さ
れるレンズ駆動制御信号に基づき上記レンズ系１に含ま
れるフォーカスレンズを駆動するＡＦモータ９と、上記
画像用バッファ６から出力される単板状態の画像データ
を三板状態の画像データに変換する補間部１０と、この
補間部１０から出力される三板状態の画像データを記憶
する作業用バッファ１１と、この作業用バッファ１１か
ら出力される画像データを輝度信号Ｙと色差信号Ｃに分
離する分離手段たるＹ／Ｃ分離部１２と、このＹ／Ｃ分
離部１２から出力される輝度信号Ｙに基づき適正露光域
を抽出する抽出手段たる適正露光抽出部１３と、上記作
業用バッファ１１から出力される画像データや上記測光
評価部７による測光結果、合焦点検出部８による焦点検
出結果などに基づき画像内における主要被写体などの撮
影状況に関する情報を推定する撮影状況推定手段たる撮
影状況推定部１５と、上記適正露光抽出部１３により抽
出された適正露光域に関する変換特性を上記撮影状況推
定部１５により推定された撮影状況に基づいて主要被写
体の階調が適切となるように重み付けしながら算出する
算出手段たる変換曲線算出部１４と、この変換曲線算出
部１４により算出された階調変換特性に制限を設定する
制限手段たる制限設定部１６と、上記Ｙ／Ｃ分離部１２
から出力される輝度信号Ｙの階調補正を上記制限設定部
１６から出力される階調変換特性に基づき行う変換手段
たる階調変換部１７と、上記Ｙ／Ｃ分離部１２と階調変
換部１７から出力される変換前後の輝度信号と色の存在
し得る理論限界モデルとに基づいて該Ｙ／Ｃ分離部１２
から出力される色差信号Ｃの階調補正を行う変換手段た
る色差変換部１８と、上記階調変換部１７から出力され
る階調補正後の輝度信号Ｙと上記色差変換部１８から出
力される階調補正後の色差信号Ｃとを合成するＹ／Ｃ合
成部１９と、このＹ／Ｃ合成部１９により合成された画
像を例えばメモリカードやハードディスク等の記憶媒
体、あるいは外部の装置等に出力する出力部２０と、上
記測光評価部７、合焦点検出部８から情報を取得して、
上記補間部１０、Ｙ／Ｃ分離部１２、変換曲線算出部１
４、撮影状況推定部１５、階調変換部１７、Ｙ／Ｃ合成
部１９、出力部２０等を含むこの撮像システム内の各回
路を統括的に制御する例えばマイクロコンピュータ等で
なる制御部２１と、を有して構成されている。

【００４３】次に、このように構成された撮像システム
の作用を、図１に示したような信号の流れに沿って説明
する。

【００４４】上述したように例えば電子カメラでなるこ
の撮像システムに設けられている図示しないシャッタボ
タンを半押しすると、本撮影に先立って行われるプリ撮
影モードに入る。

【００４５】上記絞り２とローパスフィルタ３を介して
上記レンズ系１により結像された被写体像は、ＣＣＤ４
により電気信号に変換されてアナログの映像信号として
出力される。この映像信号は、Ａ／Ｄ変換器５によって
例えば１０ｂｉｔの階調幅のデジタル信号に変換された
後に、画像用バッファ６へ転送されて記憶される。

【００４６】上記画像用バッファ６内に記憶された画像
データは、その後に読み出されて、映像信号として測光
評価部７と合焦点検出部８とへ転送される。

【００４７】上記測光評価部７では、画像中の輝度レベ
ルを求めて、適正露光となるような絞り値や電子シャッ
タ速度などを設定し、上記絞り２やＣＣＤ４を制御す
る。

【００４８】また、上記合焦点検出部８では、画像中の
エッジ強度を検出して、該エッジ強度が最大となるよう
に上記ＡＦモータ９を介してレンズ系１を駆動させるこ
とにより、合焦画像を得るように制御する。

【００４９】このプリ撮影モードにおいてレンズ系１が
合焦位置に駆動された後は、シャッタボタンの半押しを
続けている間はこの合焦位置が固定して維持され、いわ
ゆるフォーカスロック状態となる。この間に撮影者は、
自由にフレーミングを変えることができるようになって
いる。

【００５０】次に、上記シャッタボタンを全押しするこ
とにより、本撮影が行われる。この本撮影は、上記測光
評価部７によって求められた露光条件と、上記合焦点検
出部８によって求められた合焦条件と、に基づいて行わ
れ、これらの撮影条件は上記制御部２１へ転送されるよ
うになっている。

【００５１】このような撮影条件に基づく本撮影を行う
ことによりＣＣＤ４から出力される映像信号は、上述し
たプリ撮影のときと同様に、Ａ／Ｄ変換器５によってデ
ジタル信号に変換された後に画像用バッファ６へ転送さ
れて記憶される。

【００５２】補間部１０は、制御部２１の制御に従っ
て、上記画像用バッファ６に記憶されている単板状態の
映像信号を読み込み、公知の補間処理、ホワイトバラン
ス処理、強調処理などを行って三板状態の信号を生成
し、作業用バッファ１１へ転送する。

【００５３】Ｙ／Ｃ分離部１２は、制御部２１の制御に
従って、上記作業用バッファ１１上の三板信号を読み込
み、輝度信号Ｙと色差信号Ｃとに分離する。

【００５４】輝度信号は、適正露光抽出部１３によって
暗部と明部に関する所定の閾値（例えば１０ｂｉｔ階調
である場合には、暗部の閾値が３２、明部の閾値が９９
２）と比較され、暗部の閾値以上でかつ明部の閾値以下
となる部分の輝度信号が、適正露光域として変換曲線算
出部１４へ転送される。

【００５５】変換曲線算出部１４は、上記制御部２１の
制御に基づいて、適正露光域の輝度信号からエッジ部の
ヒストグラムを作成する。このときに変換曲線算出部１
４は、上記撮影状況推定部１５から撮影状況に関する情
報を取得して、この情報に基づき適応的に重みを付加す
ることにより、主要被写体を重視したヒストグラムを作
成する。そして変換曲線算出部１４は、このヒストグラ
ムを累積することにより階調変換曲線を求めて、制限設
定部１６へ転送する。

【００５６】制限設定部１６は、変換曲線算出部１４か
ら転送された階調変換曲線の傾斜が所定の傾斜量以下に
なるように階調変換曲線を補正して、補正後の階調変換
曲線を上記階調変換部１７へ転送する。

【００５７】階調変換部１７は、上記制限設定部１６か
ら転送された階調変換曲線に基づいて、上記Ｙ／Ｃ分離
部１２から転送された輝度信号の変換を行う。この変換
後の輝度信号は、上記色差変換部１８とＹ／Ｃ合成部１
９とへ転送される。

【００５８】色差補正部１７は、上記Ｙ／Ｃ分離部１２
から変換前の輝度信号を受け取るとともに、上記階調変
換部１７から変換後の輝度信号を受け取る。そして、こ
れら変換前後の輝度信号と色の存在し得る理論限界モデ
ルとに基づいて、色差信号を補正するための補正係数を
算出し、上記Ｙ／Ｃ分離部１２から送られてくる色差信
号にこの補正係数を乗算して補正を行う。

【００５９】こうして補正された色差信号は、Ｙ／Ｃ合
成部１９へ転送されて、上記階調変換部１７から送られ
てくる変換後の輝度信号と合成され、出力部２０へ転送
される。

【００６０】次に、図２を参照して、上記撮影状況推定
部１５の構成の一例について説明する。

【００６１】この撮影状況推定部１５は、上記制御部２
１を介して合焦点検出部８からの合焦距離情報を取得し
分類して送信する推定手段たる合焦位置推定部３１と、
該制御部２１を介して測光評価部７から測光評価に関す
る情報を取得し被写体分布を推定する推定手段たる被写
体分布推定部３２と、上記合焦位置推定部３１から出力
される情報と上記被写体分布推定部３２から出力される
情報とを統合して上記変換曲線算出部１４へ出力する統
合部３３と、を有して構成されている。

【００６２】上記合焦位置推定部３１は、より詳しく
は、上記制御部２１を介して取得した合焦距離情報に基
づき、撮影シーンを、例えば、風景（５ｍ以上）、ポー
トレート（１ｍ〜５ｍ）、クローズアップ（１ｍ以下）
の３種類に分類するようになっている。

【００６３】また、上記被写体分布推定部３２は、上記
制御部２１を介して、上記測光評価部７から、パターン
に分割された測光情報を取得するようになっている。

【００６４】具体的には、まず、上記測光評価部７は、
ＣＣＤ４上の領域を例えば図３に示すように１３個に分
類して、各領域毎に輝度値（ａi ，i ＝１〜１３）を得
ることにより、分割測光を行うようになっている。

【００６５】この領域の分割は、より詳しくは、次のよ
うになっている。

【００６６】すなわち、最中央部の真ん中の領域をａ1
、その左隣をａ2 、右隣をａ3 とする。

【００６７】さらに、この最中央部を取り巻く内周部の
内の上記領域ａ1 の上下を各ａ4 、ａ5 とし、該領域ａ
4 の左右を各ａ6 、ａ7とし、上記領域ａ5 の左右を各
ａ8、ａ9 とする。

【００６８】そして、該内周部を取り巻く外周部の内の
左上をａ10、右上をａ11、左下をａ12、右下をａ13とす
る。

【００６９】このような領域による分割測光において、
上記被写体分布推定部３２は、次の各評価用パラメータ
を計算する。

【数１】Ｓ1 ＝｜ａ2 −ａ3 ｜

【数２】 Ｓ2 ＝ｍａｘ（｜ａ4 −ａ6 ｜，｜ａ4 −ａ7 ｜）

【数３】 Ｓ3 ＝ｍａｘ（ａ10，ａ11）−（Σａi ）／１３ ここに、｜｜は絶対値をとることを意味し、ｍａｘ
（ｘ，ｙ）はｘとｙの内の大きい方の値を取ることを意
味している。

【００７０】すなわち、評価用パラメータＳ1 は、最中
央部の左右の輝度差を示すものであり、クローズアップ
撮影時に単一の物体を撮影している場合には値が小さく
なり、複数の物体を撮影している場合には値が大きくな
る。

【００７１】また、評価用パラメータＳ2 は、内周部の
上側中央と上側左右の何れかとの輝度差の大きい方を示
すものであり、ポートレート撮影時に複数の人物を撮影
する場合には値が小さくなり、一人の人物を撮影する場
合には値が大きくなる。

【００７２】さらに、評価用パラメータＳ3 は、外周部
の上側左右何れか大きい方と画面全体の平均輝度との差
を示すものであり、風景撮影時に背景上部に空がない場
合には値が小さくなり、空がある場合には値が大きくな
る。

【００７３】被写体分布推定部３２は、このような測光
情報を算出して、上記統合部３３へ転送する。

【００７４】統合部３３は、このような評価用パラメー
タを被写体分布推定部３２から取得するとともに、合焦
位置の分類を上記合焦位置推定部２０から取得して、図
４に示すような統合的な分類を行い、撮影状況を推定す
るようになっている。

【００７５】図示のように、ＡＦ情報が５ｍ〜∞のとき
には、風景であるとして、さらに上記評価用パラメータ
Ｓ3 を所定の閾値Ｔｈ1 と比較する。このとき、評価用
パラメータＳ3 が閾値Ｔｈ1 よりも大きければａ10また
はａ11の何れか少なくとも一方は画面全体の平均輝度よ
りもある程度以上輝度が高いことになるために、上部に
空のある風景であると判断する（Ｔｙｐｅ１）。一方、
評価用パラメータＳ3が閾値Ｔｈ1 よりも小さい場合に
は、これとは逆に上部に空がないかまたはあっても少な
い風景であると判断する（Ｔｙｐｅ２）。

【００７６】次に、ＡＦ情報が１ｍ〜５ｍのときには、
ポートレートであるとして、さらに上記評価用パラメー
タＳ2 を所定の閾値Ｔｈ2 と比較する。このとき、評価
用パラメータＳ2 が閾値Ｔｈ2 よりも大きければ一人の
ポートレートであると判断し（Ｔｙｐｅ３）、一方、閾
値Ｔｈ2 よりも小さければ複数人のポートレートである
と判断する（Ｔｙｐｅ４）。

【００７７】そして、ＡＦ情報が１ｍ以下のときには、
クローズアップであるとして、さらに上記評価用パラメ
ータＳ1 を所定の閾値Ｔｈ3 と比較する。このとき、評
価用パラメータＳ1 が閾値Ｔｈ3 よりも大きければ複数
の物体のクローズアップであると判断し（Ｔｙｐｅ
５）、一方、閾値Ｔｈ3 よりも小さければ単一の物体の
クローズアップであると判断する（Ｔｙｐｅ６）。

【００７８】このようなタイプに分類した撮影状況が、
統合部３３から上記変換曲線算出部１４へ出力される。

【００７９】次に、図５を参照して、上記変換曲線算出
部１４の構成の一例について説明する。

【００８０】この変換曲線算出部１４は、撮影状況に応
じた重みパターンが予め記憶されている重みパターン用
ＲＯＭ４２と、上記制御部２１の制御に基づき上記撮影
状況推定部１５から転送された撮影状況に関する情報を
参照して上記重みパターン用ＲＯＭ４２に記憶されてい
る重みパターンを選択して読み出す重みパターン選択部
４１と、上記制御部２１の制御に基づき上記適正露光抽
出部１３から適正露光域の輝度信号を読み込んで公知の
エッジ抽出を行う特徴量算出手段たるエッジ抽出部４３
と、このエッジ抽出部４３により抽出されたエッジ画像
に関して所定の閾値（例えば１０ｂｉｔ階調の場合には
３２）以上のエッジ強度のある画素を選別し、上記重み
パターン選択部４１からの重み情報に基づいて重み付け
を行いヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段で
あり階調変換曲線算出手段たるヒストグラム作成部４４
と、このヒストグラム作成部４４により作成されたヒス
トグラムを累積して出力画像の階調に応じて（例えば出
力画像が８ｂｉｔである場合には、０〜２５５の範囲）
正規化することにより階調変換曲線を生成する階調変換
曲線算出手段たる累積ヒストグラム作成部４５と、この
累積ヒストグラム作成部４５から転送された階調変換曲
線について所定の輝度値（例えば１０ｂｉｔ階調である
場合には２４）以下の部分をエッジ強調処理などと併せ
て決定される固定的なガンマ特性に置換することにより
暗部のノイズが目立たないように補正しその結果を上記
制限設定部１６へ出力する暗部補正手段たる暗部補正部
４６と、を有して構成されている。

【００８１】なお、上記重みパターン用ＲＯＭ４２に記
憶されている分類パターンに対する重み係数は、図６に
示すようになっている。

【００８２】この図６に示す重みパターンは、画像を４
×４の合計１６個の領域に分割して、各領域毎に乗算す
る係数を意味しており、上記図４に示したような分類パ
ターンに対応している。

【００８３】すなわち、図６（Ａ）は上記Ｔｙｐｅ１
に、図６（Ｂ）は上記Ｔｙｐｅ２に、図６（Ｃ）は上記
Ｔｙｐｅ３に、図６（Ｄ）は上記Ｔｙｐｅ４に、図６
（Ｅ）は上記Ｔｙｐｅ５に、図６（Ｆ）は上記Ｔｙｐｅ
６にそれぞれ対応した重みパターンとなっている。

【００８４】続いて、図７を参照して、上記制限設定部
１６の構成の一例について説明する。

【００８５】この制限設定部１６は、上記変換曲線算出
部１４から階調変換曲線を取得して傾斜を算出する傾斜
算出手段たる傾斜算出部５１と、この傾斜算出部５１に
より算出された傾斜に基づき後述する補正量蓄積部５３
を参照しながら上記変換曲線算出部１４から取得した階
調変換曲線の傾斜を補正する制限量設定手段たる傾斜補
正部５２と、この傾斜補正部５２による補正量を累積加
算し記憶する補正量蓄積部５３と、上記傾斜補正部５２
により傾斜を補正された階調変換曲線の平滑化を行う平
滑化手段たる平滑部５４と、を有して構成されている。

【００８６】このような制限設定部１６の作用は、次の
ようになる。

【００８７】傾斜算出部５１は、上記変換曲線算出部１
４から階調変換曲線を受け取ると、該階調変換曲線に関
して、入力軸の所定間隔Δinput に対する出力値の増分
Δoutputから、数式４に示すように、傾斜値ｋを算出す
る。

【数４】ｋ＝Δoutput／Δinput

【００８８】傾斜算出部５１は、この傾斜値ｋを所定間
隔Δinput 毎に算出して、算出結果を上記逐次傾斜補正
部５２へ転送する。

【００８９】傾斜補正部５２は、上記傾斜算出部５１か
ら受け取った傾斜値ｋが所定の閾値（例えば１０）を越
えた場合に、傾斜値が閾値以内に収まるように、変換曲
線算出部の出力値を下方修正する。また、この補正値
は、この処理を行うに先立って予め０に初期化されてい
る補正量蓄積部５３へ転送されて、累積加算される。

【００９０】一方、傾斜補正部５２は、傾斜値ｋが閾値
以下で、かつ補正量蓄積部５３に補正量の累積がある場
合は、傾斜値が閾値と等しくなるように、変換曲線算出
部の出力値を上方修正する。上方修正した場合には、上
記補正量蓄積部５３に累積されている補正量から、上方
修正した補正量を減算する。

【００９１】傾斜補正部５２は、このような過程を、入
力軸の全範囲について行うようになっていて、その補正
の様子の一例を示すのが図８である。

【００９２】図８に示すように、オリジナルの階調変換
曲線Ｇ０は、暗部において傾斜が急峻で閾値を越えてい
るために、修正後の階調変換曲線Ｇ１に示すように、傾
斜が閾値となるように修正されている。

【００９３】この暗部における傾斜の下方修正は、閾値
の傾斜部分がオリジナルの階調変換曲線Ｇ０に再び交わ
るまで、すなわち、上記補正量蓄積部５３に累積されて
いる補正量が０になるまで行われる。

【００９４】その後は、閾値を越える傾斜部分は存在し
ないために、修正後の階調変換曲線Ｇ１は、オリジナル
の階調変換曲線Ｇ０と一致している。

【００９５】傾斜補正部５２においてこのように補正さ
れた階調変換曲線Ｇ１は、平滑部５４へ転送されて、移
動平均法などの公知の平滑化処理がなされた後に、階調
変換部１７へ転送される。

【００９６】なお、上述では撮影状況推定部１５は、合
焦情報と測光情報とに基づいて撮影状況を推定したが、
元にする情報としてはこれらに限るものではなく、例え
ば、ズーム位置情報、マルチスポット測光情報、視線入
力情報、ストロボ発光情報などを用いるようにしても構
わない。

【００９７】このような第１の実施形態によれば、画像
毎の撮影状況とエッジ部のヒストグラムとに基づいて、
適応的に主要被写体に重み付けを行った階調変換曲線を
得ることができる。これにより、主要被写体に割り当て
られる階調幅が増加して、主観的に好ましい画像が得ら
れる。

【００９８】また、暗部の特性を独立に設定し、階調変
換曲線の傾斜に制限を設けているために、ノイズの増加
や色再現の破綻などの副作用を効果的に抑制することが
できる。

【００９９】さらに、補正後の階調変換曲線に対して平
滑化処理を行っているために、階調の変化が滑らかにな
って、より自然な画像を得ることができる。

【０１００】なお、上述した実施形態においては撮影状
況を求めていたが、これは必ずしも必要ではない。撮影
状況の推定を省略した場合には、主要被写体に対する適
正な階調割り当ての精度が低下することになるが、それ
でもある程度の効果を奏することが可能である。そして
この場合には、撮影状況推定部１５と、変換曲線算出部
１４内の重みパターン選択部４１および重みパターン用
ＲＯＭ４２と、を省略することができるために、より低
コスト化を図ることが可能となる。

【０１０１】図９から図１３は本発明の第２の実施形態
を示したものであり、図９は撮像システムの構成を示す
ブロック図、図１０は制限設定部の一構成例を示すブロ
ック図、図１１は上記図１０の制限設定部による変換曲
線の修正結果を示す線図、図１２は制限設定部の他の構
成例を示すブロック図、図１３は上記図１２の制限設定
部による変換曲線の修正結果を示す線図である。

【０１０２】この第２の実施形態において、上述の第１
の実施形態と同様である部分については同一の符号を付
して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明
する。

【０１０３】この第２の実施形態の撮像システムは、同
一被写体に対して異なる露光条件で撮像した２枚の画像
を合成して１枚の広ダイナミックレンジ画像を生成する
ようにしたものであり、図９に示すように、上述した第
１の実施形態における画像用バッファ６に代えて第１画
像用バッファ６ａおよび第２画像用バッファ６ｂを設
け、さらに、合成手段たる輝度合成部６１と、輝度合成
用バッファ６２と、合成手段たる色差合成部６３と、色
差合成用バッファ６４とを付加した構成になっている。

【０１０４】また、制限設定部１６Ａも、後述するよう
に、第１の実施形態の制限設定部１６とは異なる構成と
なっている。

【０１０５】これらの構成要素と他の構成要素との接続
関係は、次のようになっている。

【０１０６】上記Ａ／Ｄ変換器５からのデジタル画像信
号は、第１画像用バッファ６ａと第２画像用バッファ６
ｂとを介して、上記補間部１０へ転送されるようになっ
ている。

【０１０７】また、上記第１画像用バッファ６ａは、上
記測光評価部７と合焦点検出部８とに接続されている。

【０１０８】上記Ｙ／Ｃ分離部１２は、適正露光抽出部
１３と色差合成部６３とへ接続されている。

【０１０９】さらに、上記適正露光抽出部１３は、輝度
合成部６１と色差合成部６３とへ接続されている。

【０１１０】これらの内の輝度合成部６１は、輝度合成
用バッファ６２を介して、上記変換曲線算出部１４と階
調変換部１７とへ、また、色差合成部６３は、色差合成
用バッファ６４を介して色差変換部１８へ接続されてい
る。

【０１１１】また、上記制御部２１は、補間部１０と、
Ｙ／Ｃ分離部１２と、変換曲線算出部１４と、撮影状況
推定部１５と、階調変換部１７と、Ｙ／Ｃ合成部１９
と、出力部２０と、輝度合成部６１と、色差合成部６３
と、に接続されて制御を行うようになっている。

【０１１２】次に、このような撮像システムの作用につ
いて説明する。

【０１１３】この第２の実施形態の作用は、上述した第
１の実施形態の作用と基本的に同様となっているため
に、異なる部分のみを図９の信号の流れに沿って説明す
る。

【０１１４】図示しないシャッタボタンを半押しする
と、本撮影に先立って行われるプリ撮影モードに入る。

【０１１５】上記絞り２とローパスフィルタ３を介し
て、上記レンズ系１により結像された被写体像は、ＣＣ
Ｄ４により電気信号に変換されてアナログの映像信号と
して出力される。この映像信号は、Ａ／Ｄ変換器５によ
ってデジタル信号に変換された後に、第１画像用バッフ
ァ６ａへ転送されて記憶される。

【０１１６】この第１画像用バッファ６ａ内に記憶され
た画像データは、その後に読み出されて、映像信号とし
て測光評価部７と合焦点検出部８とへ転送され、本撮影
用の撮影条件が決定される。

【０１１７】次に、上記シャッタボタンを全押しするこ
とにより、本撮影が行われる。上記測光評価部７によっ
て求められた露光条件に対して、所定の露光比、例えば
１／８となるような露光条件で１枚目の画像（短時間露
光画像）が撮影され、Ａ／Ｄ変換器５によってデジタル
信号に変換された後に第２画像用バッファ６ｂへ転送さ
れて記憶される。

【０１１８】続いて、測光評価部７によって求められた
露光条件によって２枚目の画像（長時間露光画像）が撮
影され、上記Ａ／Ｄ変換器５によってデジタル信号に変
換された後に、第１画像用バッファ６ａへ転送されて記
憶される。

【０１１９】補間部１０は、制御部２１の制御に従っ
て、これら第１画像用バッファ６ａと第２画像用バッフ
ァ６ｂに記憶されている単板状態の映像信号を順次読み
込んで、公知の補間処理、ホワイトバランス処理、強調
処理などを行って三板状態の信号を生成し、作業用バッ
ファ１１へ転送する。

【０１２０】Ｙ／Ｃ分離部１２は、制御部２１の制御に
従って、上記作業用バッファ１１上の三板信号を長時間
露光画像、短時間露光画像の順に読み込み、それぞれを
輝度信号Ｙと色差信号Ｃとに分離する。

【０１２１】長時間露光画像に係る輝度信号は、適正露
光抽出部１３によって所定の閾値（例えば１０ｂｉｔ階
調の場合には８３２）以下の領域の信号が適正露光領域
として抽出され、該適正露光領域の輝度信号が輝度合成
部６１と色差合成部６３とへそれぞれ転送される。

【０１２２】また、短時間露光画像に係る輝度信号の場
合には、上記適正露光抽出部１３によって、上記適正露
光領域以外、すなわち、長時間露光画像の輝度信号が露
光オーバーとなる領域に対応する輝度信号が抽出され
て、上記輝度合成部６１と色差合成部６３とへそれぞれ
転送される。

【０１２３】輝度合成部６１は、適正露光抽出部１３か
ら転送された短時間露光画像の輝度信号を、撮影時の露
光比に従って補正（この例では、長時間露光に対して１
／８となるような露光比に設定されているために、８倍
に補正）した後に、上記適正露光抽出部１３から転送さ
れた長時間露光画像の輝度信号と合成し、一枚の画像と
して輝度合成用バッファ６２へ転送する。

【０１２４】色差合成部６３は、同様に、Ｙ／Ｃ分離部
１２から転送された短時間露光画像の色差信号を露光比
に従って補正した後に、該Ｙ／Ｃ分離部１２から転送さ
れた長時間露光画像の色差信号と合成するが、その際
に、上記適正露光抽出部１３から転送される適正露光領
域に関する情報を用いる。こうして合成された色差信号
は、色差合成用バッファ６４へ転送されて、記憶され
る。

【０１２５】上記輝度合成用バッファ６２に記憶されて
いる輝度信号は、変換曲線算出部１４部へ転送されて、
上述した第１の実施形態と同様に、階調変換曲線が算出
される。

【０１２６】算出された階調変換曲線は、制限手段たる
制限設定部１６Ａへ転送されて、適正範囲を逸脱しない
ように補正がなされる。

【０１２７】ここで、図１０を参照して、制限設定部１
６Ａの構成について説明する。

【０１２８】この制限設定部１６Ａは、階調変換曲線の
適正変換領域である適正範囲を記憶する適正範囲ＲＯＭ
７２と、上記変換曲線算出部１４から転送された階調変
換曲線をこの適正範囲ＲＯＭ７２から読み込んだ適正範
囲と比較する逸脱算出手段たる逸脱算出部７１と、この
逸脱算出部７１により適正範囲からの逸脱が検出された
場合に上記変換曲線算出部１４から転送された階調変換
曲線の補正を行う制限量設定手段たる逸脱補正部７３
と、この逸脱補正部７３により補正された階調変換曲線
を平滑化して上記階調変換部１７へ出力する平滑化手段
たる平滑部７４と、を有して構成されている。

【０１２９】このような制限設定部１６Ａの作用は、次
のようになる。

【０１３０】逸脱算出部７１は、変換曲線算出部１４か
ら転送された階調変換曲線と、適正範囲ＲＯＭ７２から
読み込んだ適正範囲とを比較する。この比較は入力軸に
沿って逐次行われ、適正範囲の上限を越える場合、また
は下限を下回る場合に、逸脱補正部７３に対して、適正
範囲ＲＯＭ７２から読み込んだ上限値または下限値を転
送する。

【０１３１】逸脱補正部７３は、変換曲線算出部１４か
ら転送される階調変換曲線を平滑部７４に対して出力す
るが、このとき、上記逸脱算出部７１からの信号が入力
されない場合にはそのまま出力し、入力された場合に
は、階調変換曲線の出力値を該逸脱算出部７１からの入
力値に置き換えてから、つまり、適正範囲ＲＯＭ７２か
らの上限値または下限値に置換してから、平滑部７４へ
の出力を行う。

【０１３２】このような処理を、入力軸の全範囲につい
て行うことにより、例えば図１１に示すような補正され
た階調変換曲線が作成される。

【０１３３】図１１において、斜線で示す部分が、上記
適正範囲ＲＯＭ７２に記憶されている階調変換曲線の適
正範囲となっている。

【０１３４】これに対して、上記変換曲線算出部１４に
より算出されたオリジナルの階調変換曲線Ｇ０は、暗部
において傾斜が急峻であるために、その立ち上がり部分
で適正範囲を逸脱している。

【０１３５】この逸脱部分は、上記逸脱算出部７１によ
り検出されて、上記逸脱補正部７３により、適正範囲内
に収まるように修正後の階調変換曲線Ｇ１が作成され
る。また、元々適正範囲内に収まっている部分について
は、オリジナルの階調変換曲線Ｇ０と修正後の階調変換
曲線Ｇ１とが同一となっている。

【０１３６】逸脱補正部７３においてこのように補正さ
れた階調変換曲線Ｇ１は、平滑部７４へ転送されて、移
動平均法などの公知の平滑化処理がなされた後に、階調
変換部１７へ転送される。

【０１３７】これ以後の処理については、上述した第１
の実施形態と同様である。

【０１３８】なお、上述した構成例では、階調変換曲線
が適正範囲から逸脱した場合に制限処理を行うものであ
ったが、これに限定されるものはなく、第１の実施形態
と同様に、階調変換曲線の傾斜量に基づいた補正を適用
することも可能である。

【０１３９】続いて、制限設定部１６Ａの構成を異なら
せた制限手段たる制限設定部１６Ｂの例について、図１
２と図１３を参照して説明する。

【０１４０】この制限設定部１６Ｂは、図１２に示すよ
うに、基準階調変換曲線を記憶する基準曲線ＲＯＭ８２
と、上記変換曲線算出部１４から転送された階調変換曲
線とこの基準曲線ＲＯＭ８２から読み込んだ基準階調変
換曲線との距離を算出する距離算出手段たる距離算出部
８１と、この距離算出部８１により算出された距離に基
づき上記変換曲線算出部１４から転送された階調変換曲
線の補正を行って上記階調変換部１７へ出力する制限量
設定手段たる距離補正部８３と、を有して構成されてい
る。

【０１４１】このような制限設定部１６Ｂの作用は、次
のようになる。

【０１４２】距離算出部８１は、変換曲線算出部１４か
ら転送された階調変換曲線Ｔと、基準曲線ＲＯＭ８２か
ら読み込んだ基準階調変換曲線Ｔｏとの距離Ｌを、次の
数式５に従って算出する。

【数５】Ｌ ＝ ｜Ｔ−Ｔｏ｜ ｉｆ（Ｌ＞Ｍａｘ） Ｌ＝Ｍａｘ， ｉｆ（Ｌ＜１）
Ｌ＝１ ここに、Ｍａｘは所定の定数項（例えば１０ｂｉｔ階調
の場合には３２）である。この数式５による算出は、入
力軸に沿って逐次行われる。

【０１４３】続いて、距離補正部８３は、上記距離算出
部８１により算出された距離Ｌに基づいて、上記変換曲
線算出部１４から転送された階調変換曲線Ｔの補正を次
の数式６に示すように行い、補正後の階調変換曲線を
Ｔ’作成する。

【数６】Ｔ’＝Ｔｏ＋（Ｔ−Ｔｏ）｛１＋Ｌ（ｋ−１）
／Ｍａｘ｝ ここに、ｋは、０＜ｋ＜１の範囲内で設定される所定の
定数項であり、例えば０．４として設定される。

【０１４４】このような処理を行ったときの一例が、図
１３に示すようになっている。

【０１４５】図１３においては、上記基準曲線ＲＯＭ８
２に記憶されている基準階調変換曲線Ｔｏが、符号ＧＳ
として示されている。

【０１４６】これに対して、上記変換曲線算出部１４に
より算出されたオリジナルの階調変換曲線Ｇ０（数式５
または数式６の基準階調変換曲線Ｔに対応する）は、暗
部において傾斜が急峻であるために、その立ち上がり部
分で基準階調変換曲線ＧＳからの距離が遠くなってい
る。

【０１４７】このようなオリジナルの階調変換曲線Ｇ０
を、上記数式６により補正した結果が、補正された階調
変換曲線Ｇ１（数式６の基準階調変換曲線Ｔ’に対応す
る）となり、基準階調変換曲線ＧＳにより近接したもの
となる。

【０１４８】距離補正部８３においてこのように補正さ
れた階調変換曲線Ｇ１は、そのまま階調変換部１７へ転
送される。上述したような補正は、基準階調変換曲線と
の距離に基づいて連続的に行われるものであり、補正を
行っても階調変換曲線に不自然な折れ曲がり等が発生す
ることはないために、その後の平滑化処理を省略するこ
とが可能となっている。

【０１４９】なお、上述では、同一被写体に対して異な
る露光条件で撮像した２枚の画像を合成して１枚の広ダ
イナミックレンジ画像を生成する例について説明した
が、これに限定されるものではなく、同一被写体に対し
て異なる露光条件で撮像した任意の枚数の画像からなる
画像群を合成して１枚の広ダイナミックレンジ画像を生
成する場合にも、適用することが可能である。また、上
述した第１の実施形態と同様の、通常の一枚の画像に対
しても、適用することができる。

【０１５０】このような第２の実施形態によれば、上述
した第１の実施形態とほぼ同様の効果を奏するととも
に、露光の異なる複数枚の画像を合成しているために、
撮像素子の階調幅を超える広ダイナミックレンジ画像を
得ることができる。

【０１５１】また、広ダイナミックレンジ画像に適した
階調変換曲線を適応的に算出して、この階調変換曲線が
適正範囲内から逸脱しないように制限しているために、
ノイズの増加や色再現の破綻などの副作用の少ない、高
品位な画像を得ることができる。

【０１５２】さらに、適正範囲を用いる場合には、階調
変換曲線に対する制限処理を、単純な比較と置換のみで
行うことができるために、高速な処理が可能となる。

【０１５３】一方、基準階調変換曲線を用いる場合に
は、平滑部が不要となるために、構成を簡単にしてコス
トを削減することが可能となる。

【０１５４】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内にお
いて種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

【０１５５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１による本発
明の撮像システムによれば、主要被写体に適切な階調を
付与して、ノイズが少なく色再現が破綻することのない
高品位な画像を得ることができる。

【０１５６】また、請求項２による本発明の撮像システ
ムによれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏す
るとともに、撮像素子で扱える階調幅を上回る広ダイナ
ミックレンジ画像を得ることが可能となる。

【０１５７】さらに、請求項３による本発明の撮像シス
テムによれば、請求項１または請求項２に記載の発明と
同様の効果を奏するとともに、平坦な背景領域に影響さ
れることなく、主要被写体に適切な階調幅が付与された
高品位な画像を得ることができる。

【０１５８】請求項４による本発明の撮像システムによ
れば、請求項１または請求項２に記載の発明と同様の効
果を奏するとともに、人物や風景などの撮影状況に応じ
た階調変換がなされた高品位な画像を得ることができ
る。

【０１５９】請求項５による本発明の撮像システムによ
れば、請求項４に記載の発明と同様の効果を奏するとと
もに、人物や風景などの撮影状況に応じて、主要被写体
位置を高精度に推定することができる。

【０１６０】請求項６による本発明の撮像システムによ
れば、請求項３または請求項４に記載の発明と同様の効
果を奏するとともに、暗部のノイズが増加するのを防止
した高品位な画像を得ることができる。

【０１６１】請求項７による本発明の撮像システムによ
れば、請求項１または請求項２に記載の発明と同様の効
果を奏するとともに、階調変化が連続的になって違和感
のない画像を得ることができる。

【０１６２】請求項８による本発明の撮像システムによ
れば、請求項１または請求項２に記載の発明と同様の効
果を奏するとともに、極端な増幅を回避したために、ノ
イズの増加や色再現の破綻などの副作用を生じることの
少ない階調変換曲線を得ることができる。そして、補正
を行う際に、ＲＯＭなどの外部メモリを必要とすること
なく、低コストで行うことができる。

【０１６３】請求項９による本発明の撮像システムによ
れば、請求項１または請求項２に記載の発明と同様の効
果を奏するとともに、極端な増幅を回避したために、ノ
イズの増加や色再現の破綻などの副作用を生じることの
少ない階調変換曲線を得ることができる。そして、補正
における演算量が少ないために、高速に処理を行うこと
ができる。

【０１６４】請求項１０による本発明の撮像システムに
よれば、請求項１または請求項２に記載の発明と同様の
効果を奏するとともに、極端な増幅を回避したために、
ノイズの増加や色再現の破綻などの副作用を生じること
の少ない階調変換曲線を得ることができる。そして、補
正が連続的行われるために、違和感のない画像を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における撮像システム
の構成を示すブロック図。

【図２】上記第１の実施形態における撮影状況推定部の
構成を示すブロック図。

【図３】上記第１の実施形態における評価測光用の分割
パターンを示す図。

【図４】上記第１の実施形態におけるシーンの分類パタ
ーンを示す図表。

【図５】上記第１の実施形態における変換曲線算出部の
構成を示すブロック図。

【図６】上記第１の実施形態における分類パターンに対
する重み係数を示す図。

【図７】上記第１の実施形態における制限設定部の構成
を示すブロック図。

【図８】上記第１の実施形態の制限設定部による変換曲
線の修正結果を示す線図。

【図９】本発明の第２の実施形態における撮像システム
の構成を示すブロック図。

【図１０】上記第２の実施形態における制限設定部の一
構成例を示すブロック図。

【図１１】上記図１０の制限設定部による変換曲線の修
正結果を示す線図。

【図１２】上記第２の実施形態における制限設定部の他
の構成例を示すブロック図。

【図１３】上記図１２の制限設定部による変換曲線の修
正結果を示す線図。

【符号の説明】

１…レンズ系 ２…絞り ３…ローパスフィルタ ４…ＣＣＤ ５…Ａ／Ｄ変換器 ６…画像用バッファ ６ａ…第１画像用バッファ ６ｂ…第２画像用バッファ ７…測光評価部 ８…合焦点検出部 ９…ＡＦモータ １０…補間部 １１…作業用バッファ １２…Ｙ／Ｃ分離部（分離手段） １３…適正露光抽出部（抽出手段） １４…変換曲線算出部（算出手段） １５…撮影状況推定部（撮影状況推定手段） １６，１６Ａ，１６Ｂ…制限設定部（制限手段） １７…階調変換部（変換手段） １８…色差変換部（変換手段） １９…Ｙ／Ｃ合成部 ２０…出力部 ２１…制御部 ３１…合焦位置推定部（推定手段） ３２…被写体分布推定部（推定手段） ３３…統合部 ４１…重みパターン選択部 ４２…重みパターン用ＲＯＭ ４３…エッジ抽出部（特徴量算出手段） ４４…ヒストグラム作成部(ヒストグラム作成手段、階
調変換曲線算出手段) ４５…累積ヒストグラム作成部（階調変換曲線算出手
段） ４６…暗部補正部（暗部補正手段） ５１…傾斜算出部（傾斜算出手段） ５２…傾斜補正部（制限量設定手段） ５３…補正量蓄積部 ５４…平滑部（平滑化手段） ６１…輝度合成部（合成手段） ６２…輝度合成用バッファ ６３…色差合成部（合成手段） ６４…色差合成用バッファ ７１…逸脱算出部（逸脱算出手段） ７２…適正範囲ＲＯＭ ７３…逸脱補正部（制限量設定手段） ７４…平滑部（平滑化手段） ８１…距離算出部（距離算出手段） ８２…基準曲線ＲＯＭ ８３…距離補正部（制限量設定手段）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 1/405 Ｈ０４Ｎ 5/243 ５Ｃ０７７ 5/20 9/04 Ｂ ５Ｌ０９６ 5/243 1/40 １０１Ｅ 9/04 Ｂ Ｆターム(参考） 5B057 BA11 CA01 CA08 CA16 CB01 CB08 CB16 CE08 CE11 CH01 CH11 CH14 DA20 DB06 DB09 DC16 DC19 5C021 PA17 PA82 PA85 XA03 XA35 XB07 YC00 YC03 5C022 AA13 AB03 AB11 AB17 AC42 AC69 5C065 AA01 AA03 BB12 CC02 CC03 CC08 CC09 DD02 GG15 GG18 GG21 GG30 5C076 AA19 AA27 BA06 5C077 LL04 LL19 MP01 MP08 PP15 PP34 PP68 PQ12 PQ18 PQ19 PQ20 TT09 5L096 AA02 AA06 CA02 CA04 DA01 EA39 FA06 FA35 GA41 JA11 LA05

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像系からのＭ（Ｍは自然数）ｂｉｔの
   階調幅の画像を、出力系のＮ（ＮはＭ≧Ｎを満たす自然
   数）ｂｉｔの階調幅の画像へ変換して出力する撮像シス
   テムであって、 上記画像の階調を変換するための階調変換曲線を算出す
   る算出手段と、 上記階調変換曲線に制限を課す制限手段と、 上記制限を課した階調変換曲線に基づき変換を行う変換
   手段と、 を具備したことを特徴とする撮像システム。
2. 【請求項２】 同一被写体に対して異なる露光条件で撮
   像した複数枚の画像からなる画像群を合成して上記Ｍｂ
   ｉｔの階調幅の画像を生成する合成手段をさらに具備し
   たことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
3. 【請求項３】 上記画像を輝度信号と色差信号とに分離
   する分離手段と、 上記輝度信号に基づき適正露光域を抽出する抽出手段
   と、 をさらに具備し、 上記算出手段は、上記適正露光域に関して特徴量を算出
   する特徴量算出手段と、上記特徴量に基づきヒストグラ
   ムを作成するヒストグラム作成手段と、上記ヒストグラ
   ムに基づき階調変換曲線を算出する階調変換曲線算出手
   段と、を有してなるものであることを特徴とする請求項
   １または請求項２に記載の撮像システム。
4. 【請求項４】 上記画像に関する撮影状況を推定する撮
   影状況推定手段と、 上記画像を輝度信号と色差信号とに分離する分離手段
   と、 上記輝度信号に基づき適正露光域を抽出する抽出手段
   と、 をさらに具備し、 上記算出手段は、上記適正露光域に関して特徴量を算出
   する特徴量算出手段と、上記撮影状況および特徴量に基
   づきヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
   上記ヒストグラムに基づき階調変換曲線を算出する階調
   変換曲線算出手段と、を有してなるものであることを特
   徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像システ
   ム。
5. 【請求項５】 上記撮影状況推定手段は、合焦情報と、
   測光情報と、ズーム位置情報と、マルチスポット測光情
   報と、視線入力情報と、ストロボ発光情報と、の内の少
   なくとも１つ以上の情報から撮影状況を推定するもので
   あることを特徴とする請求項４に記載の撮像システム。
6. 【請求項６】 上記算出手段は、上記輝度信号に基づき
   所定輝度値以下の変換特性を設定する暗部補正手段をさ
   らに有してなるものであることを特徴とする請求項３ま
   たは請求項４に記載の撮像システム。
7. 【請求項７】 上記制限手段は、上記階調変換曲線に制
   限を課した後に平滑化する平滑化手段を有してなるもの
   であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
   の撮像システム。
8. 【請求項８】 上記制限手段は、上記階調変換曲線の傾
   斜を算出する傾斜算出手段と、上記傾斜に基づき制限量
   を設定する制限量設定手段と、を有してなるものである
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像
   システム。
9. 【請求項９】 上記制限手段は、上記階調変換曲線と適
   正変換領域との間の逸脱を算出する逸脱算出手段と、上
   記逸脱に基づき制限量を設定する制限量設定手段と、を
   有してなるものであることを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載の撮像システム。
10. 【請求項１０】 上記制限手段は、上記階調変換曲線と
    基準階調変換曲線との間の距離を算出する距離算出手段
    と、上記距離に基づき制限量を設定する制限量設定手段
    と、を有してなるものであることを特徴とする請求項１
    または請求項２に記載の撮像システム。