JP2003230051A - 電子カメラ - Google Patents
電子カメラInfo
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Abstract
変換を画像に施すことのできる電子カメラを提供する。 【解決手段】 撮像素子が取得した画像の輝度ヒストグ
ラムを作成する輝度ヒストグラム作成手段(ステップS
1に対応)と、前記作成された輝度ヒストグラムに基づ
いて前記画像データに施すべき階調変換の階調変換特性
を設定する設定手段(ステップS2に対応)を備えたこ
とを特徴とする。このように輝度ヒストグラムに基づけ
ば、被写体の種類を従来より的確に評価できる。
Description
に、画像の種類に応じて階調変換特性を自動的に設定す
る機能を有した電子カメラに関する。
した画像を、その撮像素子の固有の特性を補正したり、
モニタの階調表示特性に適合させたり、主観的に好まし
い表現にするなどの目的から、階調変換している。
度域は撮影シーンによって様々であるので、仮に電子カ
メラ内の階調変換特性が固定されていると、被写体によ
っては不適当な階調変換が施される可能性がある。例え
ば、被写体内の輝度差が大きいときには、階調変換後の
画像は黒潰れや白飛びが生じたり被写体の主要部の階調
が不足したりする。また、被写体の輝度差が小さいとき
には、階調変換後の画像はメリハリが無くなり所謂「眠
い画像」となる。
術は、分割測光センサの出力から被写体の種類を判別
し、その種類に応じて階調変換特性を最適なものに自動
設定するものである。しかし依然として、一部の被写体
(具体的には、輝点や黒点が存在する被写体)について
はユーザが満足できるような画像が得られないことがあ
った。
に評価して最適な階調変換を画像に施すことのできる電
子カメラを提供することを目的とする。
メラは、撮像素子が取得した画像の輝度ヒストグラムを
作成する輝度ヒストグラム作成手段と、前記作成された
輝度ヒストグラムに基づいて前記画像データに施すべき
階調変換の階調変換特性を設定する設定手段とを備えた
ことを特徴とする。
に記載の電子カメラにおいて、前記ヒストグラム作成手
段は、前記作成に当たり、前記画像内の位置により頻度
に重み付けをすることを特徴とする。請求項3に記載の
電子カメラは、請求項1又は請求項2の何れか一項に記
載の電子カメラにおいて、前記設定手段は、前記輝度ヒ
ストグラムのうち、高輝度側の所定頻度分の輝度範囲、
及び/又は低輝側の所定頻度分の輝度範囲を除外してな
る主要部のみに基づいて、前記設定を行うことを特徴と
する。
〜請求項3の何れか一項に記載の電子カメラにおいて、
前記設定手段は、前記輝度ヒストグラムが示す前記画像
のコントラストに応じて前記設定を行うことを特徴とす
る。請求項5に記載の電子カメラは、請求項1〜請求項
4の何れか一項に記載の電子カメラにおいて、前記ヒス
トグラム作成手段は、前記作成に当たり、前記画像の輝
度評価の分割単位を、複数画素からなる各小領域毎とす
ることを特徴とする。
〜請求項5の何れか一項に記載の電子カメラにおいて、
前記輝度ヒストグラム作成手段は、前記作成に当たり、
前記輝度を対数変換することを特徴とする。請求項7に
記載の電子カメラは、請求項6に記載の電子カメラにお
いて、前記輝度ヒストグラム作成手段は、対数変換用ル
ックアップテーブルを複数段階の各輝度レベルに合わせ
て予め複数種保持すると共に、前記対数変換では、被変
換輝度の輝度レベルに応じてそれら対数変換用ルックア
ップテーブルを選択使用することを特徴とする。
施形態について説明する。図1は、本実施形態の電子カ
メラの概略構成を示す図である。電子カメラ本体1に
は、撮像素子11、A/D変換器12、ホワイトバラン
ス処理回路14、補間回路15、階調変換処理回路1
6、階調変換特性設定回路13などが備えられる。
写体の像が形成される。撮像素子11の出力信号は、不
図示のアナログゲイン回路を介してA/D変換器12に
入力され、ディジタル信号に変換される。ディジタル信
号には、ホワイトバランス処理回路14においてホワイ
トバランス処理が施され、補間回路15において画素補
間の処理が施され、階調変換処理回路16において階調
変換処理が施される。
特性は、階調変換特性設定回路13によって設定され
る。この階調変換特性設定回路13が、本発明の特徴部
分に対応する。図2、図3は、階調変換特性設定回路1
3の動作フローチャートである。図2は、階調変換特性
設定回路13の全体の動作フローチャート、図3は、図
2のステップS13における動作フローチャートであ
る。
性設定回路13は、撮像素子11の取得した画像の輝度
ヒストグラムを作成し、ステップS2において、その輝
度ヒストグラムに基づいて階調変換特性を階調変換処理
回路16に設定する。なお、図1の階調変換特性設定回
路13内に示す輝度ヒストグラム作成回路13a、階調
変換特性カーブ設定回路13bは、それぞれ、階調変換
特性設定回路13においてステップS1を実行する部
分、階調変換特性設定回路13においてステップS2を
実行する部分を視覚化したものである。
6に設定すべき階調変換特性カーブ(テーブル)を格納
するROMである。ROM13cには、複数種のテーブ
ルが格納されており、そのうち、階調変換特性カーブ設
定回路13bにより選択されたものが階調変換処理回路
16に送られ、設定される。先ず、図2のステップS1
内を参照して輝度ヒストグラム作成の手順について説明
する。
グラム作成用のデータとして、A/D変換器12の出力
から、画像の各位置i(i=1〜n)の輝度レベルLi
(i=1〜n)をそれぞれ求め(図2ステップS1
2)、それを対数変換する(図3ステップS13)。こ
こで、ステップS12では、画像の各輝度レベルLi
を、図4に示すような各小領域Ei毎に求めることとす
る。各小領域Ei(1〜n)は、それぞれ複数画素から
なる。よって、輝度レベルLiは、小領域Ei内の複数
画素の例えば平均輝度レベル(又は合計輝度レベル)と
される。
位を、各画素ではなく、各小領域としておけば、後続し
て行われる対数変換に必要な時間、及び作成した輝度ヒ
ストグラムを格納するのに必要なメモリサイズの膨大化
を防げる。
対数変換される(図2ステップS13)が、対数変換す
る理由は、対数で表された輝度の乗算除算は加算減算に
より実施されることにある。乗算除算よりも加算減算の
方が簡便に実施できるので、輝度ヒストグラムの解析
(評価値の算出、後述)は、簡便化する。さらに、本実
施形態の対数変換(図2ステップS13、図3)には、
ルックアップテーブル(対数変換用ルックアップテーブ
ル)が使用される。対数変換は、算術演算によって行う
ことも原理的には可能であるが、詳細な輝度ヒストグラ
ムを作成するために小領域Eiの数nを十分に多くする
と、変換に膨大な時間がかかり実用的ではなくなるから
である。
プS13、図3)では、単一のルックアップテーブルで
はなく、例えば、図5に示すような複数のルックアップ
テーブル(複数段階の各輝度レベルに合わせた複数種の
ルックアップテーブル)が使用される。仮に、単一のル
ックアップテーブルしか使用しないならば、入力レンジ
を膨大にするか、そうでなければ入力すべきデータを間
引きして変換精度の低下を許容せざるを得ない。因み
に、入力レンジが膨大になると、変換処理の時間が膨大
化する。また、対数変換の変換カーブは指数関数なの
で、たとえ補間が行われても間引きによる変換精度の低
下は顕著である。
用されるのは、高速性と変換精度との双方を保つためで
ある。具体的に、図5に示す3つのルックアップテーブ
ルATC_LOG2_1、ATC_LOG2_2、ATC_LOG2_3は、それぞれ低
レベル(〜256)、中レベル(256〜4096)、
高レベル(4096〜)の3段階の各輝度レベルに合わ
せてそれぞれ用意されたものである(以下、これらのル
ックアップテーブルATC_LOG2_1、ATC_LOG2_2、ATC_LOG2
_3が使用されるとする。)。
ATC_LOG2_2、高レベル用のルックアップテーブルATC_LO
G2_3の使用時には、被変換輝度レベルLiがそれらの入
力レンジに合わせ込まれる。すなわち、図3に示すよう
に、被変換輝度レベルLiが中レベル(256〜409
6)であるとき(ステップS131NO、かつステップS
132YES)には、輝度レベルLiの位が1段階下げら
れ(ここでは3bit右シフトされ)た上で(ステップS1
34)、ルックアップテーブルATC_LOG2_2による対数変
換がなされる(ステップS136)。
(4096〜)であるとき(ステップS131YES)に
は、輝度レベルLiの位が2段階下げられ(ここでは7
bit右シフトされ)た上で(ステップS133)、ルッ
クアップテーブルATC_LOG2_3による対数変換がなされる
(ステップS135)。一方、被変換輝度レベルLiが
低レベル(0〜256)であるとき(ステップS131
NO、かつステップS132NO)には、そのままの状態で
ルックアップテーブルATC_LOG2_1による対数変換がなさ
れる(ステップS137)。
G2_1、ATC_LOG2_2、ATC_LOG2_3を選択使用すれば、同じ
サイズのルックアップテーブルを1つだけ使用した場合
と比較すると、変換処理の時間を殆ど増やすことなく入
力レンジを60000倍に拡大することができる。つま
り、高速かつ高精度な対数変換が可能となる(以上、図
2ステップS13、図3)。
プテーブルATC_LOG2_1、ATC_LOG2_2、ATC_LOG2_3の各出
力値は、互いの大小関係が保たれたまま出力レンジの全
域に割り振られている。さらに、本実施形態では、図2
に示すように、対数変換された輝度レベルLiは、画像
内で小領域Eiの位置するエリア(図4参照)に応じて
荷重が付加される(図2ステップS14)。
置することが多いので、小領域Eiが中央のエリア(図
4ではエリア1)に位置するときには、大きな荷重、そ
れ以外のエリア(図4ではエリア2、3)に位置すると
きには、小さな荷重を付加する。因みに、ここでの輝度
レベルLiは既に対数表現されているので、荷重の付加
は、所望する荷重率に相当する値を加算するだけでよ
い。
されれば、輝度ヒストグラムに対し被写体の種類をより
強く反映させることができる。以上のステップS12、
S13、S14が画像の全ての位置i(i=1〜n)に
ついて行われると(ステップS16YES)、輝度ヒスト
グラムが完成する(図2ステップS1の終了)。
トグラムの例を示す図である。作成された輝度ヒストグ
ラムからは、評価値が抽出される(図2ステップS2
1)。ここで、従来の技術における評価値は、画像の輝
度範囲に基づくものの、輝度の頻度には何ら基づいてい
なかったので、被写体の種類を的確に反映しているとは
限らなかった。その点、本実施形態の評価値は、輝度ヒ
ストグラム(つまり輝度とその頻度)から抽出されるの
で、被写体の種類が的確に反映される。
点)が存在するときには、輝度ヒストグラムのうち輝点
に相当する部分は、図6に示すように最高輝度Lmaxの近
傍で斜線で示した比較的頻度の少ない部分であって、黒
点に相当する部分は、図6に示すように最低輝度Lminの
近傍で斜線で示した比較的頻度の少ない部分である。も
し、評価値にこれら輝点や黒点の輝度が反映されてしま
うと、被写体の主要部が暗いのに明るいと評価された
り、被写体の主要部が明るいのに暗いと評価されたりし
て、被写体の種類が誤って認識されてしまう可能性があ
る。
ら、輝度ヒストグラムのうち、高輝度側の所定頻度分の
輝度範囲(Lmax〜LHiPoint2)、及び低輝側の所定頻度
分の輝度範囲(Lmin〜LLoPoint2)が除外される(な
お、輝点と黒点との何れか一方のみの影響を抑えたいの
であれば、除外するのも一方のみでよい。)。つまり、
画像内に輝点又は黒点があるときにのみ、その輝点又は
黒点に相当する部分だけが評価対象から除外される。し
たがって、評価は、被写体の主要部の輝度ヒストグラム
にのみ基づくこととなる。
HiPoint2、輝度ヒストグラムのピークをLpeakとする
と、評価値は、例えば、ck×(LHiPoint2−LLopoint2)
/Lpeakとすればよい(但しckは定数)。因みに、これ
は被写体の主要部のコントラストを示している。コント
ラストは、輝度範囲だけでなく輝度の大きさをも加味し
ているので、被写体(の主要部)の種類を的確に表す。
の評価値に応じてROM13cに格納された複数の階調
変換特性カーブ(テーブル)の中の何れかを選択し(図
2ステップS22)、階調変換処理回路16に設定する
(図2ステップS23)。以上、本実施形態の階調変換
特性設定回路13は、画像の輝度ヒストグラムに基づく
ことにより(図2ステップS1、S2)、被写体の種類
をより的確に評価し、最適な階調変換を画像に施す。
度に重み付けがなされるので(図2ステップS14)、
その輝度ヒストグラムには、被写体の種類がより強く反
映される。また、評価値は、輝度ヒストグラムの全体で
はなく、高輝度側の所定頻度分の輝度範囲、及び/又は
低輝側の所定頻度分の輝度範囲を除外してなる主要部の
みに基づいて抽出されるので、被写体の主要部に応じた
最適な階調変換が画像に施される。
定に当たり、下記の技術(1)〜(6)の全てが適用さ
れるとしたが、技術(2)〜(6)のうち全部又は一部
を適用しない電子カメラを構成してもよい。但し、より
多くの技術が適用された電子カメラほど、性能が高くな
ることは言うまでもない。 (1)階調変換が画像の輝度ヒストグラムに基づいて設
定される、(2)輝度ヒストグラム作成に当たり、前記
画像内の位置により頻度に重み付けがなされる、(3)
輝度ヒストグラムから高輝度側の所定頻度分の輝度範
囲、及び/又は低輝側の所定頻度分の輝度範囲を除外し
てなる主要部のみに基づいて設定される、(4)輝度ヒ
ストグラムが示す前記画像のコントラストに応じて設定
される、(5)画像の輝度評価の分割単位が、複数画素
からなる各小領域毎とされる、(6)輝度ヒストグラム
作成に当たり、輝度が対数変換される。
から輝点や黒点に相当する輝度範囲が除外されている
が、その除外する処理を省略し、その輝度ヒストグラム
から直接評価値を求める電子カメラを構成してもよい
(輝点や黒点の影響を許容した電子カメラ)。この電子
カメラも、輝度ヒストグラムに基づいているので、従来
の電子カメラよりは前記評価の精度が高くなる。
より的確に評価して最適な階調変換特性を画像に施すこ
とのできる電子カメラが実現する。
ある。
チャートである。
ートである。
る図である。
ーブルの例を示す図である。
を示す図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 撮像素子が取得した画像の輝度ヒストグ
ラムを作成する輝度ヒストグラム作成手段と、 前記作成された輝度ヒストグラムに基づいて前記画像デ
ータに施すべき階調変換の階調変換特性を設定する設定
手段とを備えたことを特徴とする電子カメラ。 - 【請求項2】 請求項1に記載の電子カメラにおいて、 前記ヒストグラム作成手段は、 前記作成に当たり、前記画像内の位置により頻度に重み
付けをすることを特徴とする電子カメラ。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2の何れか一項に記
載の電子カメラにおいて、 前記設定手段は、 前記輝度ヒストグラムのうち、高輝度側の所定頻度分の
輝度範囲、及び/又は低輝側の所定頻度分の輝度範囲を
除外してなる主要部のみに基づいて、前記設定を行うこ
とを特徴とする電子カメラ。 - 【請求項4】 請求項1〜請求項3の何れか一項に記載
の電子カメラにおいて、 前記設定手段は、 前記輝度ヒストグラムが示す前記画像のコントラストに
応じて前記設定を行うことを特徴とする電子カメラ。 - 【請求項5】 請求項1〜請求項4の何れか一項に記載
の電子カメラにおいて、 前記ヒストグラム作成手段は、 前記作成に当たり、前記画像の輝度評価の分割単位を、
複数画素からなる各小領域毎とすることを特徴とする電
子カメラ。 - 【請求項6】 請求項1〜請求項5の何れか一項に記載
の電子カメラにおいて、 前記輝度ヒストグラム作成手段は、 前記作成に当たり、前記輝度を対数変換することを特徴
とする電子カメラ。 - 【請求項7】 請求項6に記載の電子カメラにおいて、 前記輝度ヒストグラム作成手段は、 対数変換用ルックアップテーブルを複数段階の各輝度レ
ベルに合わせて予め複数種保持すると共に、前記対数変
換では、被変換輝度の輝度レベルに応じてそれら対数変
換用ルックアップテーブルを選択使用することを特徴と
する電子カメラ。
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