JP2003256829A - 画像処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 物体表面の反射特性や光源の種類等の条件を
設定し、光の方向を推定することで、物体に当たる光の
方向を変化させたときの正確な輝度分布を得ることが可
能な画像処理方法および装置を提供する。 【解決手段】 本発明の画像処理方法は、周囲環境光除
去部１、エッジ輝度比較部２、輝度最大値探索部３、輝
度値正規化部４、光源傾き算出部５、輝度補正部６、お
よび位置判定フラグ７を含み構成された装置により実施
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体に当たる光の
方向を変化させたとき、当該物体の画像を得るための輝
度変換行う画像処理方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】濃淡画像の濃度値を変換する手法として
は、線形変換、区分線形変換、連続関数による変換等が
知られている。例えば、線形変換では、「画像処理ハン
ドブック（高木幹雄・下田陽久監修 東京大学出版会 p
p.475-478）」にも記載されているように、画像の濃度値
をｘ、出力画像装置の濃度値をｙとすると、画像の濃度
値域［ｘ_min,ｘ_max］が画像出力装置の許容濃度値域
［ｙ_min,ｙ_max］の一部にしか分布していないような場
合、図１９に示すように濃度値域が許容濃度値域全体に
線形拡大される。このときの変換関数は、 ｙ＝（ｙ_max−ｙ_min）／（ｘ_max−ｘ_min）×（ｘ−ｘ_min）＋ｙ_min …(1) で表される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記手法の
何れを用いても、変換する元の濃度値が同じならば変換
後の濃度値も同じ値になる。したがって光の方向を変え
たときの濃度値を得ることはできない。この点は、輝度
値に関しても同様である。

【０００４】本発明は、上記従来技術の有する問題点に
鑑みなされたものであり、その目的は、物体表面の反射
特性や光源の種類等の条件を設定し、光の方向を推定す
ることで、物体に当たる光の方向を変化させたときの正
確な輝度分布を得ることが可能な画像処理方法および装
置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の画像処理方法は、物体に当たる光源方向を
変更したときの輝度分布を求める画像処理方法であっ
て、前記物体の影のある側を左右エッジの輝度値の比較
により判定する第１の工程と、前記物体の周囲環境光の
影響を除去した輝度値を算出する第２の工程と、第２の
工程で算出された輝度値の最大値を探索する第３の工程
と、第２の工程で算出された輝度値を第３の工程で探索
された最大輝度値で正規化する第４の工程と、光源の傾
きを算出する第５の工程とを含む。第５の工程で得られ
た光源の傾きから光源の向きを変更したときの輝度値に
補正する第６の工程を含んでもよい。

【０００６】前記第２の工程において算出される輝度値
は、影側のエッジ輝度値を物体の周囲環境光の輝度値と
し、各画素の輝度値から前記周囲環境光の輝度値をひく
ことで求められる。また、前記第５の工程において算出
される光源の傾きは、光源側エッジの正規化した輝度値
から求められる。

【０００７】また、本発明の画像処理方法は、物体に当
たる光源方向を変更したときの輝度分布を求める画像処
理方法であって、前記物体の影のある側を左右エッジの
輝度値の比較により判定する第１の工程と、前記物体の
周囲環境光の影響を除去した輝度値を算出する第２の工
程と、第２の工程で算出された輝度値を、光が当たって
いる光領域の輝度値と影になっている影領域の輝度値と
に分割する第３の工程と、第３の工程で得られた光領域
の輝度値の最大値を探索する第４の工程と、第３の工程
で得られた光領域の輝度値を第４の工程で探索された最
大輝度値で正規化する第５の工程と、光源の傾きを算出
する第６の工程とを含む。また、第６の工程で得られた
光源の傾きから光源の向きを変更したときの光領域の輝
度値に補正する第７の工程と、第３の工程で得られた影
領域の輝度値を補正する第８の工程と、第７および第８
の工程でそれぞれ補正された光領域の輝度値と影領域の
輝度値を合成する第９の工程とを更に含んでもよい。

【０００８】前記第２の工程において算出される輝度値
は、影側のエッジ輝度値を物体の周囲環境光の輝度値と
し、各画素の輝度値から前記周囲環境光の輝度値をひく
ことで求められる。前記第６の工程において算出される
光源の傾きは、光源側エッジの正規化した輝度値から求
められる。前記第８の工程における影領域の輝度値の補
正は、前記第７の工程における光領域の輝度値の補正結
果と前記周囲環境光の輝度値を用いて補間を行う。ま
た、前記第８の工程における影領域の輝度値の補正は、
影領域と隣合う光領域の輝度補正結果と前記周囲環境光
の輝度値を用いて線形補間を行う。

【０００９】本発明の画像処理装置は、物体に当たる光
源方向を変更したときの輝度分布を求める画像処理装置
であって、前記物体の影のある側を左右エッジの輝度値
の比較により判定するエッジ輝度比較手段と、前記物体
の周囲環境光の影響を除去した輝度値を算出する周囲環
境光除去手段と、この周囲環境光除去手段で算出された
輝度値の最大値を探索する輝度最大値探索手段と、前記
周囲環境光除去手段で算出された輝度値を前記輝度最大
値探索手段で探索された最大輝度値で正規化する輝度値
正規化手段と、光源の傾きを算出する光源傾き算出手段
とを含む。また、光源傾き算出手段で得られた光源の傾
きから光源の向きを変更したときの輝度値に補正する輝
度補正手段を含んでもよい。

【００１０】前記周囲環境光除去手段は、影側のエッジ
輝度値を物体の周囲環境光の輝度値とし、各画素の輝度
値から前記周囲環境光の輝度値をひくことで周囲環境光
の影響を除去した輝度値を求める。また、前記光源傾き
算出手段は、光源側エッジの正規化した輝度値から光源
の傾きを求める。

【００１１】本発明の画像処理装置は、物体に当たる光
源方向を変更したときの輝度分布を求める画像処理装置
であって、前記物体の影のある側を左右エッジの輝度値
の比較により判定するエッジ輝度比較手段と、前記物体
の周囲環境光の影響を除去した輝度値を算出する周囲環
境光除去手段と、この周囲環境光除去手段で算出された
輝度値を、光が当たっている光領域の輝度値と影になっ
ている影領域の輝度値とに分割する領域分割手段と、こ
の領域分割手段で得られた光領域の輝度値の最大値を探
索する輝度最大値探索手段と、前記領域分割手段で得ら
れた光領域の輝度値を前記輝度最大値探索手段で探索さ
れた最大輝度値で正規化する輝度値正規化手段と、光源
の傾きを算出する光源傾き算出手段とを含む。また、光
源傾き算出手段で得られた光源の傾きから光源の向きを
変更したときの光領域の輝度値に補正する輝度補正手段
と、前記領域分割手段で得られた影領域の輝度値を補正
する影領域輝度補正手段と、前記輝度補正手段および影
領域輝度補正手段でそれぞれ補正された光領域の輝度値
と影領域の輝度値を合成する影・光領域合成手段とを更
に含んでもよい。

【００１２】前記周囲環境光除去手段は、影側のエッジ
輝度値を物体の周囲環境光の輝度値とし、各画素の輝度
値から前記周囲環境光の輝度値をひくことで周囲環境光
の影響を除去した輝度値を算出する。前記光源傾き算出
手段は、光源側エッジの正規化した輝度値から光源の傾
きを求める。前記影領域輝度補正手段は、前記輝度補正
手段における光領域の輝度値の補正結果と前記周囲環境
光の輝度値を用いて補間を行う。また、前記影領域輝度
補正手段は、影領域と隣合う光領域の輝度補正結果と前
記周囲環境光の輝度値を用いて線形補間を行う。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図示した一実施の形態に基
づき、本発明を詳細に説明する。 〈実施の形態１〉まず、本実施の形態の画像処理方法の
原理を説明する。物体とカメラとの位置関係が図１に示
す状態にある場合、前記物体面上の輝度分布は図２に示
すグラフのようになる。ただし、（ａ）は物体に光が正
面から当たった(光が図１に示した座標のｚ軸に沿う方
向に進行する)場合の物体面上の輝度分布を示すグラ
フ、同図（ｂ）は物体に光が斜めから当たった（光が図
１に示した座標のｚ軸に対しα度の方向に進行する）場
合の物体面上の輝度分布を示すグラフである。また、図
１に示した状態において、次の５つの条件を満足してい
ることを前提とする。すなわち、光源は無限遠にある
点光源（＝平行光）、光の進行方向はｚ軸と一致、
物体表面は完全拡散反射面、物体面はｘ方向に滑らか
な単凸面、ｘ軸方向に抽出した物体領域において、面
法線方向はｙｚ平面内では変化しない。

【００１４】ここで、物体面上の任意の点の輝度値は次
のようにして求められる。例えば、図３に示すように、
物体の面法線方向Ｎと物体への入射光Ｌ_inとのなす角が
θ、視線の方向と物体からの反射光Ｌ_outとのなす角が
φであるとき、次式により求められる。 Ｌ＝Ｌ_d＋Ｌ_r＋Ｌ_c …(2) ただし、Ｌ_dは拡散反射光強度（＝Ｒ_d×Ｌ_in×cosθ：
Ｒ_dは拡散反射係数、Ｌ_inは入射光強度）、Ｌ_rは鏡面反
射強度（＝ｗ×Ｌ_in×cosⁿθ：ｗは鏡面反射係数、ｎは
指向性を与える係数）、Ｌ_cは周囲環境光強度（＝Ｌ_a×
Ｒ_d：Ｌ_aは周囲環境の強さ）を示す。

【００１５】また、物体表面が完全拡散面であるとする
と、Ｌ_r＝０であることから、(2)式は、 Ｌ＝Ｌ_d＋Ｌ_c＝Ｒ_d×Ｌ_in×cosθ＋Ｌ_c＝Ｌ_in×cosθ＋Ｌ_c …(3) となり、物体面上の輝度値は面の法線方向と光源方向と
のなす角θの関数で表される。仮定の物体を撮影したと
きの画像において、前記条件より、θはxz平面内の面
法線方向Ｎ（ｘ，ｚ）とｘｚ平面内の光源方向Ｌin
（ｘ，ｚ）とのなす角である。この場合、面法線方向と
光源とのなす角θと輝度のグラフは図４のようになる。
図中の実線が前記条件をすべて満足している場合であ
る。ｚ軸方向と光源方向が一致する場合、θは面法線方
向とz軸とのなす角と言いかえることができる。

【００１６】一方、図４に示した破線は光線方向がz軸
とｘｚ平面内で角度αずれた場合である。この場合は、
ｘｚ平面内で角度αだけz軸とずれた光線方向をz軸と一
致するように輝度補正を行う。この補正は、図４の破線
を実線と一致するよう補正を行うのと等価である。以
下、輝度補正の手順を説明するが、前記条件にしたが
って、ｘｚ平面内のみで考える。

【００１７】前処理として周囲環境光の影響を除去す
る。まず、物体領域の両端の輝度値を比較する。小さい
方はshelf shading領域であり、輝度値は周囲環境光強
度Ｌ_cである。したがって、物体領域内の各画素の輝度
値から一律に周囲環境光強度Ｌ_cをひくことで周囲環境
光の影響を除去することができる。除去後の輝度値は拡
散反射光強度Ｌ_dのみである。 Ｌ（θ）＝Ｌ_d＝Ｌ_in×cos（θ−α） …(4) 物体領域での最大輝度は、(4)式においてcos（θ−α）
＝１．０のときと考えられる。したがって、最大輝度が
１となるように物体領域全体の輝度値を正規化すると、
図５に示すように、入射光強度Ｌ_inを除去したcos（θ
−α）のみの値となる。

【００１８】そして、エッジでの面法線方向がｚ軸と直
交するという条件から、θ＝±π／２なので、正規化し
た後の光源側エッジでの輝度値Ｌ_{light side}から光線方
向の傾きαが求められる。 α＝sin^-1Ｌ_{light side} …(5) 輝度値が等しくても補正後の値が異なる場合があるが、
物体が単凸面であるという条件から、θを物体のｘ軸上
の位置と読みかえることができるので、輝度のピーク位
置のどちら側に位置するかで輝度値を一意的に変換でき
る。

【００１９】次に、上記の画像処理方法を実現するため
の画像処理装置について説明する。図６は、本実施の形
態にかかる画像処理装置の構成を示すブロック図であ
る。この画像装置は、周囲環境光除去部１、エッジ輝度
比較部２、輝度最大値探索部３、輝度値正規化部４、光
源傾き算出部５、輝度補正部６、および位置判定フラグ
７を含み構成される。

【００２０】本実施の形態の画像処理装置では、周囲環
境光除去部１に物体領域の１ライン分のｎ個の画素輝度
値Ｏ［０］，…，Ｏ［ｎ−１］が入力されると、ｎ個の
画素輝度値Ｏ［０］，…，Ｏ［ｎ−１］から両エッジの
輝度値Ｏ［０］，Ｏ［ｎ−１］を抽出し、これをエッジ
輝度比較部２へ送る。エッジ輝度比較部２は、周囲環境
光除去部１から送られた両エッジの輝度値Ｏ［０］，Ｏ
［ｎ−１］の大きさを比較し、小さい方の画素位置（影
側エッジ画素位置ｉ_{shadow_E}）と、もう一方の画素位置
（光源側エッジ画素位置ｉ_{light_E}）を算出する。影側
エッジ画素位置ｉ_{shadow_E}、光源側エッジ画素位置ｉ
_{light_E}は、周囲環境光除去部１へ送られる。

【００２１】影側エッジ画素位置ｉ_{shadow_E}、光源側エ
ッジ画素位置ｉ_{light_E}を受け取った周囲環境光除去部
１は、まず、影側エッジ画素位置の輝度値Ｏ［ｉ
_{shadow_E}］を求める（これを周囲環境光の輝度値Ｌ_Cと
する）。そして、物体領域内の全画素から一律前記Ｌ_C
をひき周囲環境光の影響を除去した輝度値Ｏ′［ｉ］
（ｉ＝０，…，ｎ−１）を求める。 Ｏ′［ｉ］＝Ｏ［ｉ］−Ｌ_C （ｉ＝０，…，ｎ−１） …(6) 周囲環境光の影響を除去した輝度値Ｏ′［ｉ］（ｉ＝
０，…，ｎ−１）は、輝度最大値探索部３および輝度値
正規化部４へ送られる。光源側エッジ画素位置ｉ
_{light_E}は、輝度値正規化部４へ送られる。周囲環境光
の輝度値Ｌ_Cは、輝度補正部６へ送られる。

【００２２】輝度最大値探索部３は、周囲環境光除去部
１から送られた周囲環境光除去後の輝度値値Ｏ′［ｉ］
（ｉ＝０，…，ｎ−１）から輝度最大値Ｏ′［ｉ_max］
を求める（このときの画素位置をｉ_maxとする）。そし
て、輝度最大値Ｏ′［ｉ_max］は、輝度値正規化部４へ
送られる。また、輝度最大値Ｏ′［ｉ_max］と輝度値最
大の画素位置ｉ_maxが、輝度補正部６へ送られる。

【００２３】輝度値正規化部４は、周囲環境除去部１か
ら周囲環境光の影響を除去した輝度値Ｏ′［ｉ］（ｉ＝
０，…，ｎ−１）と光源側エッジ画素位置ｉ_{light_E}を
受け取る。そして、周囲環境光の影響を除去した輝度値
Ｏ′［ｉ］を輝度最大値探索部３からの輝度最大値Ｏ′
［ｉ_max］で割り、正規化後の輝度値Ｏ″［ｉ］（ｉ＝
０，…，ｎ−１）を算出する。また、光源側エッジでの
正規化後の輝度値Ｏ″［ｉ_{light_E}］を算出する。正規
化後の輝度値Ｏ″［ｉ］は前記光源側エッジ画素位置ｉ
_{light_E}と共に輝度補正部６へ送られる。また、光源側
エッジでの正規化後の輝度値Ｏ″［ｉ_{light_E}］は、光
源傾き算出部５へ送られる。

【００２４】光源傾き算出部５は、輝度値正規化部４か
ら送られた光源側エッジでの正規化後の輝度値Ｏ″［ｉ
_{light_E}］から、次式により光源の傾きαを求める。 α＝sin^-1(Ｏ″［ｉ_{light_E}］) …(7) この光源の傾きαは、輝度補正部６へ送られる。

【００２５】輝度補正部６では、まず、画素位置ｉの初
期化を行う。次に、位置判定フラグ７の初期値の設定を
行う。輝度値正規化部４から送られた光源側エッジ画素
位置ｉ_{light_E}が０の場合は画素位置０付近が光領域で
あるので位置判定フラグ７の初期値を１とし、光源側エ
ッジ画素位置ｉ_{light_E}がｎ−１の場合は画素位置０の
付近が影領域なので位置判定フラグ７の初期値を０とす
る。輝度最大値探索部３から送られた輝度値最大の画素
位置ｉ_maxが処理中の画素位置ｉと等しい場合は、位置
判定フラグ７の値を反転させる。すなわち、位置判定フ
ラグ７の値が１の場合は０に、位置判定フラグ７の値が
１の場合は０にする。前記輝度値最大の画素位置ｉ_max
が処理中の画素位置ｉと等しくない場合は、位置判定フ
ラグ７の値は変更しない。なお、物体が単凸面であると
いう条件から位置判定フラグ７の値は一度だけ変更され
る。また、処理は画素位置０から順にｎ−１まで行う。

【００２６】位置判定フラグ７の値が０の場合、輝度補
正部６は次式により輝度補正を行う。 一方、位置判定フラグ７の値が１の場合、輝度補正部６
は次式により輝度補正を行う。 このようにして、輝度補正部６は輝度補正後の物体領域
１ライン分の画素輝度値Ｏ^*［ｉ］を算出する。この画
素輝度値Ｏ^*［ｉ］が本実施の形態の画像処理装置の出
力信号となる。

【００２７】以下、図７に示すフローチャートに基づき
本実施の形態の画像処理方法の手順を説明する。 １）エッジ輝度比較部２において、周囲環境光除去部１
から送られた左右エッジの輝度値Ｏ［０］，Ｏ［ｎ−
１］の大小の比較を行う（ステップＳ１）。左エッジの
輝度値Ｏ［０］の方が小さい場合はステップＳ２へ進
み、それ以外の場合はステップＳ３へ進む。 ２）Ｏ［０］＜Ｏ［ｎ−１］の場合は物体の影が左側に
ある。この場合、影側・光源側エッジの位置をそれぞれ
最左端画素、最右端画素と設定する（ステップＳ２）。 ３）Ｏ［０］＜Ｏ［ｎ−１］でない場合は物体の影が右
側にある。この場合、影側・光源側エッジの位置をそれ
ぞれ最右端画素、最左端画素と設定する（ステップＳ
３）。 ４）周囲環境光除去部１において、影側エッジの輝度値
を周囲環境光の輝度値とし、領域内の各輝度値から周囲
環境光の輝度値をひく（ステップＳ４）。 ５）輝度最大値探索部３において、輝度最大値とその画
素位置を求める（ステップＳ５）。 ６）輝度値正規化部４において、領域内の輝度値を輝度
最大値で正規化する（ステップＳ６）。 ７）光源傾き算出部５において、光源の傾きを算出する
（ステップＳ７）。 ８）輝度補正部６において、輝度補正処理を行い処理を
終了する（ステップＳ８）。この処理の詳細は後述す
る。

【００２８】次に、図８に示すフローチャートに基づき
前記ステップＳ８における輝度補正処理の手順を説明す
る。 １）画素位置の初期化を行う（ステップＳ１１）。 ２）位置判定フラグ７の初期化を行う（ステップＳ１
２）。 ３）位置判定フラグ７の値が０であるか否かの判定を行
う（ステップＳ１３）。位置判定フラグ７の値が０であ
る場合はステップＳ１４へ進み、そうでない場合はステ
ップＳ１５へ進む。 ４）(8)式に基づいて補正輝度値を算出する（ステップ
Ｓ１４）。 ５）(9)式に基づいて補正輝度値を算出する（ステップ
Ｓ１５）。

【００２９】６）画素位置が輝度最大の画素位置である
か否かの判定を行う（ステップＳ１６）。画素位置が輝
度最大の画素位置がある場合はステップＳ１７へ進み、
そうでない場合はステップＳ１８へ進む。 ７）位置判定フラグ７の値を反転させる（ステップＳ１
７）。位置判定フラグ７の値が０の場合は１に、位置判
定フラグ７の値が１の場合は０に設定する。 ８）処理した画素が最終画素か否かの判定を行う（ステ
ップＳ１８）。当該画素が最終画素である場合はこのス
テップＳ１８で処理を終了する。当該画素が最終画素で
ない場合はステップＳ１９へ進む。 ９）画素位置を１つずらした後にステップＳ１３へ戻
り、処理を続行する（ステップＳ１９）。

【００３０】以上のように、本実施の形態によれば、光
源方向や物体表面の反射条件などを設定することで物体
の輝度値から光源方向を推定し、原画像の輝度値を、光
源方向を変更したときの輝度値に変換することができ
る。

【００３１】〈実施の形態２〉物体に正面方向でない角
度から光が当たる場合には影が生じる。影の領域は周囲
環境光のみの輝度なので輝度値は一定である。実施の形
態１ではこの影の領域でも同じ処理を行っていたために
影領域の輝度値が実際よりも大きくなり、かつ一定の値
となるために、光源方向を変更したときの輝度値とは大
きなずれが生じてしまうという問題があった。そこで、
かかる不都合を解決するため、本実施の形態では、図９
に示すように影領域を他の領域とは別に線形補間を行う
ことにより輝度補正をするようにした。

【００３２】図１０は、本実施の形態にかかる画像処理
装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の画
像処理装置は、周囲環境光除去部１１、エッジ輝度比較
部１２、領域分割部１３、輝度最大値探索部１４、輝度
値正規化部１５、光源傾き算出部１６、輝度補正部１
７、位置判定フラグ１８、影領域輝度補正部１９、およ
び影・光領域合成部２０を含み構成される。

【００３３】本実施の形態の画像処理装置では、周囲環
境光除去部１１に物体領域の１ライン分のｎ個の画素輝
度値Ｏ［０］，…，Ｏ［ｎ−１］が入力されると、ｎ個
の画素輝度値Ｏ［０］，…，Ｏ［ｎ−１］から両エッジ
の輝度値Ｏ［０］，Ｏ［ｎ−１］を抽出し、これをエッ
ジ輝度比較部１２へ送る。エッジ輝度比較部１２は、周
囲環境光除去部１１から送られた両エッジの輝度値Ｏ
［０］，Ｏ［ｎ−１］の大きさを比較し、小さい方の画
素位置（影側エッジ画素位置ｉ_{shadow_E}）と、もう一方
の画素位置（光源側エッジ画素位置ｉ_{light_E}）を算出
する。影側エッジ画素位置ｉ_{shadow_E}、光源側エッジ画
素位置ｉ_{light_E}は、周囲環境光除去部１１へ送られ
る。

【００３４】影側エッジ画素位置ｉ_{shadow_E}、光源側エ
ッジ画素位置ｉ_{light_E}を受け取った周囲環境光除去部
１１は、まず、影側エッジ画素位置の輝度値Ｏ［ｉ
_{shadow_E}］を算出する（これを周囲環境光の輝度値Ｌ_C
とする）。そして、物体領域内の全画素から一律前記Ｌ
_Cをひき周囲環境光の影響を除去した輝度値Ｏ′［ｉ］
（ｉ＝０，…，ｎ−１）を算出する。 Ｏ′［ｉ］＝Ｏ［ｉ］−Ｌ_C （ｉ＝０，…，ｎ−１） …(6) 周囲環境光の影響を除去した輝度値Ｏ′［ｉ］（ｉ＝
０，…，ｎ−１）、影側エッジ画素位置ｉ_{shadow_E}、お
よび光源側エッジ画素位置ｉ_{light_E}は、領域分割部１
３へ送られる。周囲環境光の輝度値Ｌ_Cは、輝度補正部
１７および影領域輝度補正部１９へ送られる。

【００３５】領域分割部１３は、入力された周囲環境光
の影響を除去した輝度値Ｏ′［ｉ］（ｉ＝０，…，ｎ−
１）を影領域の値と光の当たっている光領域の値とに分
割する。影側エッジ画素位置ｉ_{shadow_E}が０の場合、図
１１（ａ）に示すように、画素位置０付近が影領域であ
る。周囲環境光の影響を除去した輝度値Ｏ′［ｉ］が影
の輝度値Ｏ′［０］の値と等しい間は画素位置iを１ず
つ増やしていく。それらが等しくなくなる１つ前の画素
から光領域とするので、影領域幅ｓはｓ＝ｉ−１とす
る。したがって画素位置ｓからｎ−１までの輝度値は光
領域の値となり、画素位置０から入れ直す（Ｏ′［ｉ］
＝Ｏ′［ｉ＋ｓ］）。また、光領域の影側エッジ画素位
置ｊ_{shadow_E}＝０、光領域の光源側エッジ画素位置ｊ
_{light_E}＝ｎ−ｓ−１とする。

【００３６】影側エッジ画素位置ｉ_{shadow_E}が１の場
合、図１１（ｂ）に示すように、画素位置ｎ−１付近が
影領域である。周囲環境光の影響を除去した輝度値Ｏ′
［ｉ］が影の輝度値Ｏ′［０］の値と等しい間は画素位
置iを１ずつ減らしていく。それらが等しくなくなる１
つ前の画素までを影領域とするので、影領域幅ｓはｓ＝
ｎ−ｉ−１とする。この場合は光領域の画素は入れ直さ
ない。また、光領域の影側エッジ画素位置ｊ_{shadow_E}＝
ｎ−ｓ−１、光領域の光源側エッジ画素位置ｊ_{li ght_E}
＝０とする。そして、この領域分割部１３からは、光領
域の周囲環境光除去後の輝度値Ｏ′［ｊ］（ｊ＝０，
…，ｎ−ｓ−１）、光領域の影側エッジ画素位置ｊ
_{shadow_E}、および光領域の光源側エッジ画素位置ｊ
_{light_E}が、輝度最大値探索部１４および輝度値正規化
部１５へ送られる。また、影領域幅ｓが影領域輝度補正
部１９へ送られる。

【００３７】輝度最大値探索部１４は、領域分割部１３
から送られた光領域の周囲環境光除去後の輝度値Ｏ′
［ｊ］（ｊ＝０，…，ｎ−ｓ−１）から輝度最大値Ｏ′
［ｊ_{ma x}］を求める（このときの画素位置をｊ_maxとす
る）。そして、輝度最大値Ｏ′［ｊ_max］は、輝度値正
規化部１５へ送られる。また、輝度最大値Ｏ′
［ｊ_max］と輝度値最大の画素位置ｊ_maxは、輝度補正部
１７へ送られる。

【００３８】輝度値正規化部１５は、領域分割部１３か
らの光領域の周囲環境光除去後の輝度値Ｏ′［ｊ］（ｊ
＝０，…，ｎ−ｓ−１）を、輝度最大値探索部１４から
の輝度最大値Ｏ′［ｊ_max］で正規化するために、前記
光領域の周囲環境光除去後の輝度値Ｏ′［ｊ］（ｊ＝
０，…，ｎ−ｓ−１）をそれぞれ前記輝度最大値Ｏ′
［ｊ_max］で割り、正規化後の輝度値Ｏ″［ｊ］（ｊ＝
０，…，ｎ−ｓ−１）を算出する。また、光領域の光源
側エッジでの正規化後の輝度値Ｏ″［ｊ_{light_E}］を算
出する。正規化後の輝度値Ｏ″［ｊ］は前記光領域の影
側エッジ画素位置ｊ _{shadow_E}、前記光領域の光源側エッ
ジ画素位置ｊ_{light_E}と共に輝度補正部１７へ送られ
る。また、光領域の光源側エッジでの正規化後の輝度値
Ｏ″［ｊ_{light_ E}］は、光源傾き算出部１６へ送られ
る。

【００３９】光源傾き算出部１６は、輝度値正規化部１
５から送られた光領域の光源側エッジでの正規化後の輝
度値Ｏ″［ｊ_{light_E}］から、次式により光源の傾きα
を求める。 α＝sin^-1(Ｏ″［ｊ_{light_E}］) …(7)′ この光源の傾きαは、輝度補正部１７へ送られる。

【００４０】輝度補正部１７では、まず、画素位置ｊの
初期化を行う。次に、位置判定フラグ１８の初期値の設
定を行う。輝度値正規化部１５から送られた光領域の光
源側エッジ画素位置ｊ_{light_E}が０の場合は画素位置０
の側から物体に光が当たっているので位置判定フラグ１
８の初期値を１とし、光領域の光源側エッジ画素位置ｊ
_{light_E}がｎ−ｓ−１の場合は画素位置０が影領域に隣
り合う画素となるので位置判定フラグ１８の初期値を０
とする。輝度最大値探索部１４から送られた輝度値最大
の画素位置ｊ_maxが処理中の画素位置ｊと等しい場合
は、位置判定フラグ１８の値を反転させる。すなわち、
位置判定フラグ１８の値が１の場合は０に、位置判定フ
ラグ１８の値が１の場合は０にする。前記輝度値最大の
画素位置ｊ _maxが処理中の画素位置ｊと等しくない場合
は、位置判定フラグ１８の値は変更しない。なお、物体
が単凸面であるという条件から位置判定フラグ１８の値
は一度だけ変更される。また、処理は画素位置０から順
にｎ−ｓ−１まで行う。

【００４１】位置判定フラグ１８の値が０の場合、輝度
補正部１７は次式により輝度補正を行う。 一方、位置判定フラグ１８の値が１の場合、輝度補正部
１７は次式により輝度補正を行う。 そして、輝度補正部１７は、輝度補正後の光領域の輝度
値Ｏ^*［j］（ｊ＝０，…，ｎ−ｓ−１）、光領域の影側
エッジ画素位置ｊ_{shadow_E}、および光領域の光源側エッ
ジ画素位置ｊ_{light_E}を影・光領域合成部２０へ送る。
また、光領域の影側エッジ画素位置ｊ_{shadow_E}とその補
正後の輝度値Ｏ^*［ｊ_{shadow_E}］を影領域輝度補正部１
９へ送る。

【００４２】影領域輝度補正部１９には、周囲環境光除
去部１１からの周囲環境光の輝度値ＬC、領域分割部１
３からの影領域の幅ｓ、輝度補正部１７からの光領域の
影側エッジ画素位置ｊ_{shadow_E}とその補正後の輝度値Ｏ
^*［ｊ_{shadow_E}］が集められる。そして、光領域の影側
エッジ画素（影領域に隣合う画素）の輝度値と周囲環境
光輝度値により線形補間を行って影領域の補正輝度を求
める。

【００４３】影領域に隣合う画素の画素位置ｊ_{shadow_E}
が０の場合、図１２（ａ）に示すように、物体領域の左
側が影領域となるので、次式により補正輝度Ｓ^*［ｋ］
を求める。 一方、影領域に隣合う画素の画素位置ｊ_{shadow_E}が０で
ない場合、図１２（ｂ）に示すように、物体領域の右側
が影領域となるので、次式により補正輝度Ｓ^*［ｋ］を
求める。 Ｓ^*［ｋ］＝ｋ×｛Ｌ_C−Ｏ^*［ｊ_{shadow_E}］｝／ｓ ＋｛Ｌ_C＋（ｓ−１）×Ｏ^*［ｊ_{shadow_E}］｝／ｓ ただし、ｋ＝０，…，ｓ−１ …(11) このようにして求められた影領域の補正後の輝度値Ｓ^*
［ｋ］は、影・光領域合成部２０へ送られる。

【００４４】影・光領域合成部２０では、それまで別々
に処理を行っていた光領域と影領域の補正後の輝度値を
つなげて物体領域１ライン分の輝度値を求める。光領域
の影側エッジの画素位置ｊ_{shadow_E}が０の場合、図１３
（ａ）に示すように、物体領域の左側が影領域となるの
で、影領域輝度値のあとに光領域輝度値をつなげ、ま
ず、次式に従い光領域輝度値をｓ画素分図の右側にずら
す。 Ｏ^*［ｉ］＝Ｏ^*［ｉ−ｓ］ ただし、ｉ＝ｎ−１，…，ｓ …(12) 続いて影領域を光領域輝度の左側につなげる。 Ｏ^*［i］＝Ｓ^*［ｉ］ ただし、ｉ＝ｓ−１，…，０ …(13) 一方、光領域の光源側エッジの画素位置ｊ_{light_E}が０
の場合、図１３（ｂ）に示すように、物体領域の右側が
影領域になるので、光領域輝度値のあとに影領域輝度値
をつなげる。 Ｏ^*［i］＝Ｓ^*［ｉ−（ｎ−ｓ）］ ただし、ｉ＝ｎ−ｓ，…，ｎ−１ …( 14) このようにして、影・光領域合成部２０は補正後の物体
領域１ライン分の輝度値Ｏ^*［i］（ｉ＝０，…，ｎ）を
算出する。この補正後の物体領域１ライン分の輝度値Ｏ
^*［i］が本実施の形態の画像処理装置の出力信号にな
る。

【００４５】以下、図１４に示したフローチャートに基
づき、本発明の画像処理方法の処理手順を説明する。 １）エッジ輝度比較部１２において、周囲環境光除去部
１１から送られた左右エッジの輝度値Ｏ［０］，Ｏ［ｎ
−１］の大小の比較を行う（ステップＳ２１）。左エッ
ジの輝度値Ｏ［０］の方が小さい場合はステップＳ２２
へ進み、それ以外の場合はステップＳ２３へ進む。 ２）Ｏ［０］＜Ｏ［ｎ−１］の場合は物体の影が左側に
ある。この場合、影側・光源側エッジの位置をそれぞれ
最左端画素、最右端画素と設定する（ステップＳ２
２）。 ３）Ｏ［０］＜Ｏ［ｎ−１］でない場合は物体の影が右
側にある。この場合、影側・光源側エッジの位置をそれ
ぞれ最右端画素、最左端画素と設定する（ステップＳ２
３）。

【００４６】４）周囲環境光除去部１１において、影側
エッジの輝度値を周囲環境光の輝度値とし、領域内の各
輝度値から周囲環境光の輝度値をひく（ステップＳ２
４）。 ５）領域分割部１３において、影・光領域の分割処理を
行う（ステップＳ２５）。この処理の詳細は後述する。 ６）輝度最大値探索部１４において、光領域内の輝度最
大値とその画素位置を求める（ステップＳ２６）。 ７）輝度値正規化部１５において、光領域内の輝度値を
輝度最大値で正規化する（ステップＳ２７）。 ８）光源傾き算出部１６において、光源の傾きを算出す
る（ステップＳ２８）。 ９）輝度補正部１７において、光領域輝度補正処理を行
う（ステップＳ２９）。この処理の詳細は後述する。 １０）影領域輝度補正部１９において、影領域輝度補正
処理を行う（ステップＳ３０）。この処理の詳細は後述
する。 １１）影・光領域合成部２０において、影・光領域合成
処理を行い、処理を終了する（ステップＳ３１）。この
処理の詳細は後述する。

【００４７】次に、図１５に示したフローチャートに基
づき、前記ステップＳ２５に示した影・光領域分割処理
の手順を説明する。 １）影領域が領域のどちら側を判定する（ステップＳ４
１）。影領域が左側の場合はステップＳ４２へ進み、そ
れ以外の場合はステップＳ４６へ進む。 ２）影領域が左側である場合の、画素位置の初期化（ｉ
＝０）を行う（ステップＳ４２）。 ３）画素輝度値Ｏ′［ｉ］が影側のエッジ輝度値Ｏ′
［０］と等しいか否かの判定を行う（ステップＳ４
３）。等しい場合はステップＳ４４に進んで画素位置を
右へずらした後に再度ステップＳ４３に戻る。等しくな
い場合はステップＳ４５へ進む。 ４）影領域の幅、影・光領域の範囲、光領域の影側・光
源側のエッジ位置を設定し、影・光領域分割処理を終了
する（ステップＳ４５）。

【００４８】５）影領域が右側である場合の、画素位置
の初期化（ｉ＝ｎ−１）を行う（ステップＳ４６）。 ６）画素の輝度値Ｏ′［ｉ］が影側のエッジ輝度値Ｏ′
［ｎ−１］と等しいか否かの判定を行う（ステップＳ４
７）。等しい場合はステップＳ４８へ進んで画素位置を
左へずらした後に再度ステップＳ４７に戻る。等しくな
い場合はステップＳ４９へ進む。 ７）影領域の幅、影・光領域の範囲、光領域の影側・光
源側のエッジ位置を設定し、影・光領域分割処理を終了
する（ステップＳ４９）。

【００４９】次に、図１６に示すフローチャートに基づ
き、前記ステップＳ２９における光領域輝度補正処理の
手順を説明する。 １）画素位置の初期化を行う（ステップＳ５１）。 ２）位置判定フラグ１８の初期化を行う（ステップＳ５
２）。 ３）位置判定フラグ１８の値が０であるか否かの判定を
行う（ステップＳ５３）。位置判定フラグ１８の値が０
である場合はステップＳ５４へ進み、そうでない場合は
ステップＳ５５へ進む。 ４）(8)′式に基づいて補正輝度値を算出する（ステッ
プＳ５４）。 ５）(9)′式に基づいて補正輝度値を算出する（ステッ
プＳ５５）。

【００５０】６）画素位置が輝度最大の画素位置である
か否かの判定を行う（ステップＳ５６）。画素位置が輝
度最大の画素位置がある場合はステップＳ５７へ進み、
そうでない場合はステップＳ５８へ進む。 ７）位置判定フラグ１８の値を反転させる（ステップＳ
５７）。位置判定フラグ１８の値が０の場合は１に、位
置判定フラグ１８の値が１の場合は０に設定する。 ８）処理した画素が最終画素か否かの判定を行う（ステ
ップＳ５８）。当該画素が最終画素である場合はこのス
テップＳ５８で処理を終了する。当該画素が最終画素で
ない場合はステップＳ５９へ進む。 ９）画素位置を１つずらした後にステップＳ５３へ戻
り、処理を継続する（ステップＳ５９）。

【００５１】次に、図１７に示すフローチャートに基づ
き、前記ステップＳ３０における影領域輝度補正処理の
手順を説明する。 １）影領域がどちら側にあるかを判定する（ステップＳ
６１）。影領域が左側の場合はステップＳ６２へ進み、
それ以外の場合はステップＳ６６へ進む。 ２）影領域が左側にある場合の、画素位置の初期化を行
う（ステップＳ６２）。 ３）影領域に隣合う光領域の最左端画素の輝度値から(1
0)式に基づき補正輝度値を求める（ステップＳ６３）。 ４）画素が影領域の最右端画素であるか否かを判定する
（ステップＳ６４）。最右端画素の場合は影領域輝度補
正処理を終了する。最右端画素でない場合はステップＳ
６５へ進み、画素位置を右にずらしてからステップＳ６
３に戻り、処理を続行する。

【００５２】５）影領域が右が側にある場合の、画素位
置の初期化を行う（ステップＳ６６）。 ７）影領域に隣合う光領域の最右端画素の輝度値から(1
1)式に基づき補正輝度値を求める（ステップＳ６７）。 ８）画素が影領域の最右端画素であるか否かを判定する
（ステップＳ６８）。最右端画素の場合は影領域輝度補
正処理を終了する。最右端画素でない場合はステップＳ
６９へ進み、画素位置を右にずらしてからステップＳ６
７に戻り、処理を続行する。

【００５３】次に、図１８に示すフローチャートに基づ
き、前記ステップＳ３１における影・光領域合成処理の
手順を説明する。 １）影領域がどちら側かを判定する（ステップＳ７
１）。影領域が左側の場合はステップＳ７２へ進み、そ
れ以外の場合はステップＳ８０へ進む。 ２）影領域が左側の場合の、物体領域の画素位置の初期
化を行う（ステップＳ７２）。初期位置は物体領域の最
右端画素位置とする。 ３）光領域の輝度値を影領域の幅ｓの分、右側へずらす
（ステップＳ７３）。 ４）光領域の最終画素か否かを判定する（ステップＳ７
４）。最終画素でない場合はステップＳ７５へ進み、画
素位置を左にずらしてから再度ステップＳ７３に戻る。
最終画素の場合はステップＳ７６へ進む。 ５）物体領域画素位置の初期化を行う（ステップＳ７
６）。初期位置は物体領域の最左端画素位置から影領域
の幅ｓの分だけ右の画素位置である。 ６）影領域の輝度値を光領域の左側につける（ステップ
Ｓ７７）。 ７）影領域の最終画素か否かを判定する（ステップＳ７
８）。最終画素の場合は影・光領域合成処理を終了す
る。最終画素でない場合はステップＳ７８へ進み、画素
位置を左にずらしてから再度ステップＳ７７に戻り、処
理を続行する。

【００５４】８）影領域が左側の場合の、物体領域画素
位置の初期化を行う（ステップＳ８０）。初期位置は物
体領域の最右端画素位置から影領域の幅ｓの分だけ左の
画素位置である。 ９）影領域の輝度値を光領域の右側につける（ステップ
Ｓ８１）。 １０）影領域の最終画素か否かを判定する（ステップＳ
８２）。最終画素の場合は影光領域合成処理を終了す
る。最終画素でない場合はステップＳ８３へ進み、画素
位置を右へずらしてから再度ステップＳ８１に戻り、処
理を続行する。

【００５５】以上のように、本実施の形態によれば、光
源方向や物体表面の反射条件などを考慮することで物体
の輝度値から光源方向を推定し、原画像の輝度値を、光
源方向を変更したときの輝度値に変換することができ
る。さらに、影領域を別処理で輝度補正することで、影
領域についても光源方向を変更したときの輝度分布が得
られる。

【００５６】以上、本発明の一実施形態を図面に沿って
説明した。しかしながら本発明はこの実施の形態に示し
た事項に限定されず、特許請求の範囲の記載に基づいて
その変更、改良等が可能であることは云うまでもない。

【００５７】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、物体の
表面の反射特性や光源の種類等の条件を設定し、光の方
向を推定することで、物体に当たる光の方向を変化させ
たときの正確な輝度分布を得ることが可能な画像処理方
法および装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カメラと撮影される物体との位置関係を示す図
である。

【図２】光の方向と画像の輝度分布を示すグラフであ
り、（ａ）は正面から光が当たっている場合のグラフ、
（ｂ）は斜めから光が当たっている場合のグラフであ
る。

【図３】物体表面における光の反射の状態を示す図であ
る。

【図４】面と光源方向のなす角と輝度との関係を示すグ
ラフである。

【図５】面法線方向と光源方向とのなす角と正規化後の
輝度値の関係を示すグラフである。

【図６】実施の形態１にかかる画像処理装置の構成を示
すブロック図である。

【図７】実施の形態１の画像処理方法の手順を示すフロ
ーチャートである。

【図８】図７に示したフローチャートのステップＳ８に
おける輝度補正処理の詳細な手順を示すフローチャート
である。

【図９】影領域の輝度補正の方法を説明するためのグラ
フである。

【図１０】実施の形態２にかかる画像処理装置の構成を
示すブロック図である。

【図１１】影・光領域の分割方法を説明するための図で
あり、（ａ）は影領域が左側にある場合の図、（ｂ）は
影領域が右側にある場合の図である。

【図１２】影領域の輝度補正方法を説明するためのグラ
フあり、（ａ）は影領域が左側にある場合のグラフ、
（ｂ）は影領域が右側にある場合のグラフである。

【図１３】影・光領域の合成方法を説明するための図で
あり、（ａ）は影領域が左側にある場合の図、（ｂ）は
影領域が右側にある場合の図である。

【図１４】実施の形態２の画像処理方法の手順を示すフ
ローチャートである。

【図１５】図１４に示したフローチャートのステップＳ
２５における影・光領域分割処理の詳細な手順を示すフ
ローチャートである。

【図１６】図１４に示したフローチャートのステップＳ
２９における光領域輝度補正処理の詳細な手順を示すフ
ローチャートである。

【図１７】図１４に示したフローチャートのステップＳ
３０における影領域輝度補正処理の詳細な手順を示すフ
ローチャートである。

【図１８】図１４に示したフローチャートのステップＳ
３１における影・光領域合成処理の詳細な手順を示すフ
ローチャートである。

【図１９】濃度階調変換関数（線形変換）を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１、１１ 周囲環境光除去部 ２、１２ エッジ輝度比較部 ３、１４ 輝度最大値探索部 ４、１５ 輝度値正規化部 ５、１６ 光源傾き算出部 ６、１７ 輝度補正部 ７、１８ 位置判定フラグ １３ 領域分割部 １９ 影領域輝度補正部 ２０ 影・光領域合成部

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Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体に当たる光源方向を変更したときの
   輝度分布を求める画像処理方法であって、 前記物体の影のある側を左右エッジの輝度値の比較によ
   り判定する第１の工程と、前記物体の周囲環境光の影響
   を除去した輝度値を算出する第２の工程と、第２の工程
   で算出された輝度値の最大値を探索する第３の工程と、
   第２の工程で算出された輝度値を第３の工程で探索され
   た最大輝度値で正規化する第４の工程と、光源の傾きを
   算出する第５の工程と、を含むことを特徴とする画像処
   理方法。
2. 【請求項２】 前記第５の工程で得られた光源の傾きか
   ら光源の向きを変更したときの輝度値に補正する第６の
   工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の画像
   処理方法。
3. 【請求項３】 前記第２の工程において算出される輝度
   値は、影側のエッジ輝度値を物体の周囲環境光の輝度値
   とし、各画素の輝度値から前記周囲環境光の輝度値をひ
   くことで求められることを特徴とする請求項１に記載の
   画像処理方法。
4. 【請求項４】 前記第５の工程において算出される光源
   の傾きは、光源側エッジの正規化した輝度値から求めら
   れることを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
5. 【請求項５】 物体に当たる光源方向を変更したときの
   輝度分布を求める画像処理方法であって、 前記物体の影のある側を左右エッジの輝度値の比較によ
   り判定する第１の工程と、前記物体の周囲環境光の影響
   を除去した輝度値を算出する第２の工程と、第２の工程
   で算出された輝度値を、光が当たっている光領域の輝度
   値と影になっている影領域の輝度値とに分割する第３の
   工程と、第３の工程で得られた光領域の輝度値の最大値
   を探索する第４の工程と、第３の工程で得られた光領域
   の輝度値を第４の工程で探索された最大輝度値で正規化
   する第５の工程と、光源の傾きを算出する第６の工程
   と、を含むことを特徴とする画像処理方法。
6. 【請求項６】 前記第６の工程で得られた光源の傾きか
   ら光源の向きを変更したときの光領域の輝度値に補正す
   る第７の工程と、第３の工程で得られた影領域の輝度値
   を補正する第８の工程と、第７および第８の工程でそれ
   ぞれ補正された光領域の輝度値と影領域の輝度値を合成
   する第９の工程とを更に含むことを特徴とする請求項５
   に記載の画像処理方法。
7. 【請求項７】 前記第２の工程において算出される輝度
   値は、影側のエッジ輝度値を物体の周囲環境光の輝度値
   とし、各画素の輝度値から前記周囲環境光の輝度値をひ
   くことで求められることを特徴とする請求項５に記載の
   画像処理方法。
8. 【請求項８】 前記第６の工程において算出される光源
   の傾きは、光源側エッジの正規化した輝度値から求めら
   れることを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。
9. 【請求項９】 前記第８の工程における影領域の輝度値
   の補正は、前記第７の工程における光領域の輝度値の補
   正結果と前記周囲環境光の輝度値を用いて補間を行うよ
   うにしたことを特徴とする請求項６に記載の画像処理方
   法。
10. 【請求項１０】 前記第８の工程における影領域の輝度
    値の補正は、影領域と隣合う光領域の輝度補正結果と前
    記周囲環境光の輝度値を用いて線形補間を行うようにし
    たことを特徴とする請求項９に記載の画像処理方法。
11. 【請求項１１】 物体に当たる光源方向を変更したとき
    の輝度分布を求める画像処理装置であって、 前記物体の影のある側を左右エッジの輝度値の比較によ
    り判定するエッジ輝度比較手段と、前記物体の周囲環境
    光の影響を除去した輝度値を算出する周囲環境光除去手
    段と、この周囲環境光除去手段で算出された輝度値の最
    大値を探索する輝度最大値探索手段と、前記周囲環境光
    除去手段で算出された輝度値を前記輝度最大値探索手段
    で探索された最大輝度値で正規化する輝度値正規化手段
    と、光源の傾きを算出する光源傾き算出手段と、を含む
    ことを特徴とする画像処理装置。
12. 【請求項１２】 前記光源傾き算出手段で得られた光源
    の傾きから光源の向きを変更したときの輝度値に補正す
    る輝度補正手段を更に含むことを特徴とする請求項１１
    に記載の画像処理装置。
13. 【請求項１３】 前記周囲環境光除去手段は、影側のエ
    ッジ輝度値を物体の周囲環境光の輝度値とし、各画素の
    輝度値から前記周囲環境光の輝度値をひくことで周囲環
    境光の影響を除去した輝度値を求めることを特徴とする
    請求項１１に記載の画像処理装置。
14. 【請求項１４】 前記光源傾き算出手段は、光源側エッ
    ジの正規化した輝度値から光源の傾きを求めることを特
    徴とする請求項１１に記載の画像処理装置。
15. 【請求項１５】 物体に当たる光源方向を変更したとき
    の輝度分布を求める画像処理装置であって、 前記物体の影のある側を左右エッジの輝度値の比較によ
    り判定するエッジ輝度比較手段と、前記物体の周囲環境
    光の影響を除去した輝度値を算出する周囲環境光除去手
    段と、この周囲環境光除去手段で算出された輝度値を、
    光が当たっている光領域の輝度値と影になっている影領
    域の輝度値とに分割する領域分割手段と、この領域分割
    手段で得られた光領域の輝度値の最大値を探索する輝度
    最大値探索手段と、前記領域分割手段で得られた光領域
    の輝度値を前記輝度最大値探索手段で探索された最大輝
    度値で正規化する輝度値正規化手段と、光源の傾きを算
    出する光源傾き算出手段と、を含むことを特徴とする画
    像処理装置。
16. 【請求項１６】 前記光源傾き算出手段で得られた光源
    の傾きから光源の向きを変更したときの光領域の輝度値
    に補正する輝度補正手段と、前記領域分割手段で得られ
    た影領域の輝度値を補正する影領域輝度補正手段と、前
    記輝度補正手段および影領域輝度補正手段でそれぞれ補
    正された光領域の輝度値と影領域の輝度値を合成する影
    ・光領域合成手段とを更に含むことを特徴とする請求項
    １５に記載の画像処理装置。
17. 【請求項１７】 前記周囲環境光除去手段は、影側のエ
    ッジ輝度値を物体の周囲環境光の輝度値とし、各画素の
    輝度値から前記周囲環境光の輝度値をひくことで周囲環
    境光の影響を除去した輝度値を算出することを特徴とす
    る請求項１５に記載の画像処理装置。
18. 【請求項１８】 前記光源傾き算出手段は、光源側エッ
    ジの正規化した輝度値から光源の傾きを求めることを特
    徴とする請求項１５に記載の画像処理装置。
19. 【請求項１９】 前記影領域輝度補正手段は、前記輝度
    補正手段における光領域の輝度値の補正結果と前記周囲
    環境光の輝度値を用いて補間を行うことを特徴とする請
    求項１６に記載の画像処理装置。
20. 【請求項２０】 前記影領域輝度補正手段は、影領域と
    隣合う光領域の輝度補正結果と前記周囲環境光の輝度値
    を用いて線形補間を行うことを特徴とする請求項１９に
    記載の画像処理装置。