JP2005218104A - デジタル画像を生成する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 デジタル画像を生成する改良された方法及び装置を提供する。
【解決手段】 各々が異なる露出で取り込まれるシーンの複数の非圧縮デジタル画像１１０を、画像取り込み要求に応答して、自動的に取り込むステップと、複数の非圧縮デジタル画像１１０を、単一のデータオブジェクトとして記憶するステップとを含む。
【選択図】 図３

Description

本発明は、包括的にはデジタル写真に関し、より詳細にはデジタル画像を生成する方法及び装置に関する。

デジタル写真に優る従来のフィルム写真の１つの利点は、関連する写真仕上げプロセスの柔軟性にある。写真の仕上げに際しては、撮影済みのフィルムが現像され、その結果得られるネガを通して１枚の感光印画紙が露光され、露光済みの印画紙が一連の化学溶液を通して処理されて、最終プリントが生成される。写真の仕上げを行う人又は撮影者がどのようにフィルムを現像するか（例えば、増感現像処理）において可成りの柔軟性があり、印画紙の露光を変化させてフィルムに固有の広いダイナミックレンジを利用することができる。

対照的に、デジタルカメラは、通常、この写真仕上げステップと同等のステップをカメラ自体内で行う。デジタルカメラでは、まず、電荷結合素子（ＣＣＤ）等のイメージングセンサが非圧縮デジタル画像を生成するが、これは、通常、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）標準等の標準に準拠する圧縮率（significant factor）で圧縮される。圧縮に先立って、大半のデジタルカメラは、非圧縮画像に対して１つ又は複数の調整も行う。例えば、デジタルカメラは、露出を補正したり、或いは非圧縮画像のカラーバランス若しくは諧調再現を調整することができる。多くの場合、圧縮は、非圧縮デジタル画像を或る色空間から別の色空間に（例えば、ＲＧＢからＹＣ_rＣ_bに）変換することを含む。圧縮に際しては、相当量の情報が失われる。例えば、５メガピクセルデジタルカメラ内のＣＣＤの出力は、通常、１５メガのサンプルに補間されて（すなわち、欠けているカラー情報を供給して）、ＣＣＤのモザイクパターンを補償する。各サンプルは、例えば、１０ビット長，１２ビット長，又は１４ビット長であることができる。この大きな非圧縮画像は、上記調整後に続いて、およそ１／２〜１メガバイトに圧縮される。ユーザが圧縮デジタル画像をさらに後処理（例えば、諧調再現、カラーバランスの調整等）しようとする場合には、圧縮アーチファクトが目に見えるようになる場合がある。また、元の非圧縮画像のダイナミックレンジは、可成り広いが、それでもまだフィルムのダイナミックレンジほど広くはない。従って、デジタルカメラによっては非圧縮形態でのデジタル画像の保存をサポートするものがあるが、ユーザが非圧縮画像に対して行うことができる後処理は、なお、幾分限られている。

従って、デジタル画像を生成する改良された方法及び装置が当該技術分野において必要であることは明らかである。

デジタル画像を生成する方法が提供される。この方法を実行するデジタル撮像装置も提供される。この方法により生成されたデジタル画像に対して動作する関連の画像編集システム、及び、この方法により生成される画像を収容するコンピュータ可読記憶媒体も提供される。

本発明の他の態様及び利点は、本発明の原理を例として示す添付図面と併せて行われる以下の詳細な説明から明らかになろう。

デジタル写真の柔軟性は、画像取り込み要求に応答して、異なる露出をそれぞれ有する、シーンの非圧縮デジタル画像のセットを自動的に取り込んで記憶することによって向上させることができる。非圧縮デジタル画像のセットは、単一のデータオブジェクトとして都合良く保存（記憶）することができる。次いで、保存された非圧縮画像のセットを、デジタルカメラ又はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の別の装置で後処理して、最終デジタル画像を生成することができる。このような手法の１つの利点は、単一のシーンの複数の露出により、最終デジタル画像が生成されるダイナミックレンジが単一の露出よりも広くなることにある。この詳細な説明の全体を通して、「デジタル画像」及び「画像」は、同義に使用される。

いくつかの実施形態では、２つ以上の非圧縮画像の部分を組み合わせて最終画像を生成することができる。例えば、暗がりの細部を露出過多非圧縮画像からとり、光のあたった部分を露出不足非圧縮画像からとり、中間諧調部分を通常露出の非圧縮画像からとることができる。最終デジタル画像の生成は、自動的に行うこともでき、又はユーザがハーチャルの「つまみ」を調節して最終画像の様々な特徴を制御することもできる。さらに、いくつかの実施形態では、保存された非圧縮デジタル画像のセットを単一のデータオブジェクト（例えば、単一の画像ファイル）として扱うことができる。

図１は、本発明の例示的な実施形態による、デジタル画像を生成する方法の概要図である。図１では、デジタル撮像装置１００は、画像取り込み要求に応答して、シーンの非圧縮デジタル画像のセット１０５を自動的に取り込むことができ、セット１０５内の各非圧縮デジタル画像１１０が異なる露出で取り込まれる。このような画像取り込みモードは、デジタル撮像装置１００において選択可能な動作モードであることができる。デジタル撮像装置１００は、デジタルカメラ，デジタルカムコーダ，個人情報端末（ＰＤＡ），又は他の装置等のような、デジタル画像を取り込み記憶することが可能な任意の装置であることができる。露出の間隔（もしあれば）は、デジタル撮像装置１００内のイメージングセンサの性能に依存する。ＣＣＤイメージングセンサを採用する典型的なデジタルカメラでは、間隔は、およそ０．１秒であり得る。この遅延は、単にピクセル数にＣＣＤクロックレートを掛けたものである、イメージングセンサの読み出し時間によるものである。

非圧縮デジタル画像のセット１０５は、続く後処理（デジタル「写真仕上げ」）のために保存することができる。いくつかの実施形態では、非圧縮デジタル画像のセット１０５は、単一のデータオブジェクト（例えば、単一のデジタル画像ファイル）として記憶し扱うことができる。個々の非圧縮画像は、「未処理モード画像」と呼ばれることもあるため、非圧縮デジタル画像のセット１０５を「超未処理モード画像」と呼ぶことができる。いくつかの実施形態では、セット１０５内の非圧縮デジタル画像１１０を、記憶する前に補間して、欠けているカラー情報を供給する（すなわち、デモザイク処理する）ことができる。さらに、いくつかの実施形態では、セット１０５内の非圧縮デジタル画像１１０を、記憶する前に、用途に応じて或る色空間から別の色空間に変換することができる。

非圧縮デジタル画像のセット１０５が占有する空間を削減するために、１つの非圧縮デジタル画像１１０を「基本」画像と指定することができ、セット１０５内の残りの非圧縮デジタル画像１１０を基本画像に対する差分画像（difference image）に変換することができる。差分画像は、一般に、元の非圧縮デジタル画像１１０よりも表現に必要なビット数が遥かに少ない。他の実施形態では、可逆的圧縮アルゴリズム又は略可逆的圧縮アルゴリズムを使用して非圧縮デジタル画像１１０を圧縮することができる。

任意選択で、セット１０５を記憶する前に、セット１０５内の非圧縮デジタル画像１１０を或る方法で組み合わせて（例えば、拡大・縮小して加えて）単一の複合非圧縮デジタル画像１１０を生成することができる。

画像編集システム１１５は、非圧縮デジタル画像のセット１０５を処理（manipulate）して最終デジタル画像１２０を生成することができる。画像編集システム１１５は、デジタルカメラ（非圧縮デジタル画像のセット１０５を取り込む同じデジタルカメラを含む）、デジタルカムコーダ，ＰＤＡ，ラップトップＰＣ，ノート型ＰＣ，デスクトップ型ＰＣ，ワークステーション，又は他の装置等のような、記憶されたデジタル画像を処理可能な任意の装置であることができる。

図２Ａは、本発明の例示的な実施形態によるデジタル撮像装置１００の機能ブロック図である。図２Ａでは、コントローラ１２５がデータバス１３０を介して撮像モジュール１３５，通信インタフェース１４０，ディスプレイ１４５，入力制御機構１５０，及びメモリ１５５と通信する。光学系１６０が光学画像を生成し、その光学画像が撮像モジュール１３５によってデジタル画像に変換される。コントローラ１２５は、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラを含むことができる。撮像モジュール１３５は、電荷結合素子（ＣＣＤ）又はＣＭＯＳ技術に基づいたフォトセンサ（「イメージングセンサ」）のアレイ，アナログ／デジタルコンバータ（Ａ／Ｄ），利得制御機構，及びデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）（図２Ａに示さず）を備えることができる。通信インタフェース１４０は、ユニバーサルシステムバス（ＵＳＢ）又はファイアワイヤ（ＩＥＥＥ１３９４）等の有線の種類のものであっても、或いはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ又はＩＥＥＥ８０２．１１等の無線であってもよい。通信インタフェース１４０を使用して、デジタル画像データをデジタル撮像装置１００から画像編集システム１１５等の外部装置に転送することができる。ディスプレイ１４５は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含むことができる。入力制御機構１５０は、ナビゲーションボタン（例えば、方向矢印ボタン），メニュー／「ｏｋ」ボタン，シャッタリリースボタン，又はデジタル撮像装置１００の動作を制御する物理的又は仮想的な他の制御機構を含むことができる。

図２Ｂは、本発明の例示的な実施形態によるデジタル撮像装置１００のメモリ１５５の図である。メモリ１５５は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１６５、不揮発性メモリ１７０、及び画像取り込みロジック１７５を備えることができる。不揮発性メモリ１７０は、セキュアデジタル（ＳＤ），コンパクトフラッシュ（ＣＦ），又はマルチメディア（ＭＭＣ）カード等のような、リムーバブルの種類のものであってもよい。不揮発性メモリ１７０は、例えば、非圧縮デジタル画像のセット１０５の記憶に使用することができる。ＲＡＭ１６５は、複数の非圧縮デジタル画像１１０を取り込む複数の画像バッファを備えることができる。画像取り込みロジック１７５は、露出の異なる非圧縮デジタル画像のセット１０５が、画像取り込み要求に応答して自動的に取り込まれて記憶されるデジタル撮像装置１００のモード（例えば、「超未処理モード」）の起動及び動作を制御することができる。画像取り込みロジック１７５は、補間（デモザイク処理），色空間の変換，組み合わせて複合非圧縮デジタル画像１１０を生成する動作，及び可逆的又は略可逆的圧縮等のような、非圧縮デジタル画像１１０に対しての他の動作を行うように構成することもできる。基本画像及び差分画像が上述の如く記憶される実施形態では、画像取り込みロジック１７５は、基本画像を確立し、差分画像を計算することもできる。さらに、画像取り込みロジック１７５は、非圧縮デジタル画像のセット１０５を単一のデータオブジェクトとして記憶することを含め、非圧縮デジタル画像のセット１０５を不揮発性メモリ１７０に記憶することを制御することができる。画像取り込みロジック１７５は、様々な方法で実施することができる。一実施形態では、画像取り込みロジックは、コントローラ１２５によって実行されるファームウェアプログラム命令を含む。一般に、画像取り込みロジック１７５の機能は、ハードウェア，ファームウェア，及びソフトウェアの任意の組み合わせとして実施することができる。

図３は、本発明の例示的な実施形態によるデジタル撮像装置１００の動作のフローチャートである。画像取り込み要求（例えば、シャッタボタンが「Ｓ２」位置へ押される）をステップ３０５において受け取ると、ステップ３１０において、カウンタＪをゼロに設定して画像取り込みループを初期化することができる。ステップ３１５において、画像取り込みロジック１７５は、撮像モジュール１３５に非圧縮デジタル画像１１０をカウンタＪに関連する露出レベルで取り込むように指示する。ステップ３２０において、カウンタＪを増分することができる。ステップ３１５，３２０は、ステップ３２５において、カウンタＪが所望の露出の総数Ｎに等しくなるまで繰り返され、カウンタＪが所望の露出の総数Ｎに等しくなった時点で、ステップ３３０において、非圧縮デジタル画像のセット１０５を不揮発性メモリ１７０に記憶することができ、プロセスはステップ３０５に戻ることができる。上に述べたように、いくつかの実施形態では、画像取り込みロジック１７５は、非圧縮デジタル画像のセット１０５を単一のデータオブジェクトとして記憶するように構成することができる。また、画像取り込みロジック１７５は、セット１０５を保存する前に、ステップ３３０においてデモザイク処理，色空間の変換，組み合わせ（comnining）,
及び差分画像の計算等のような他の動作を実行するように構成することもできる。

取り込まれる露出の数は、用途に従って柔軟に選択することができる。例示的な一実施形態では、画像取り込み要求に応答して、３つの異なる露出を撮像モジュール１３５の性能に応じて同時に、或いは間断なく自動的に取り込むことができ、１つは基準露出であり、１つは基準露出よりも２つ下のｆストップ（４倍の露出不足）であり、及び１つは基準露出よりも２つ上のｆストップ（４倍の露出過多）である。このような手法は基準露出の「ブラケット」と呼ぶことができる。

図４は、本発明の例示的な実施形態による画像編集システム１１５の機能ブロック図である。図４では、コントローラ４０５は、データバス４１０を介して画像編集ロジック４１５，通信インタフェース４２０，ディスプレイ４２５，入力制御機構４３０，及びメモリ４３５と通信する。コントローラ４０５は、例えば、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラであることができる。画像編集ロジック４１５は、非圧縮デジタル画のセット１０５内の１つ又は複数の非圧縮デジタル画像１１０を処理して、最終デジタル画像１２０を生成することができる。画像編集ロジックは最終デジタル画像１２０を自動的に生成することも、又はユーザと対話するように構成することもできる。通信インタフェース４２０は、ユニバーサルシステムバス（ＵＳＢ）又はファイアワイヤ（ＩＥＥＥ１３９４）等の有線の種類のものであっても、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ又はＩＥＥＥ８０２．１１等の無線であってもよい。通信インタフェース４２０を使用して、デジタル撮像装置１００等の外部装置からデジタル画像データを受け取ることができる。ディスプレイ４２５は、ＣＲＴ，フラットパネルディスプレイ，ＬＣＤ，又は他の適したディスプレイであることができる。入力制御機構４３０は、ボタンやスイッチ，マウス等のポインティングデバイス，キーボード，機能メニュー，又は画像の編集を容易にする他の任意の入力制御機構のセットを含むことができる。メモリ４３５は、ＲＡＭ，不揮発性固体状態メモリ，磁気ディスク記憶装置，光学記憶装置，他の任意のタイプの記憶装置，又はこれらの任意の組み合わせを含むことができる。

図５は、本発明の例示的な実施形態による画像編集システム１１５の動作のフローチャートである。ステップ５０５において、画像編集ロジック４１５は、メモリ４３５に記憶されている非圧縮デジタル画像のセット１０５にアクセスすることができる。上で説明したように、セット１０５は、画像編集システム１１５によりアクセスされる前に可逆的又は略可逆的な圧縮を用いて圧縮することができる。ステップ５１０において、画像編集ロジック４１５は、セット１０５内の１つ又は複数の非圧縮デジタル画像１１０を処理し、ステップ５１５において、最終デジタル画像を生成することができる。次いで、プロセスは、ステップ５２０において終了する。

セット１０５の処理（manipulation）は、明度，コントラスト，レベル，個々の色成分，色相，彩度，又は諧調再現の調整等のような、様々な動作を含むことができる。処理は、例えば、拡大縮小，回転，又は２つ以上の非圧縮デジタル画像１１０の部分の組み合わせも含むことができる。上に述べたように、暗がりの細部は、例えば、露出過多非圧縮画像１１０からとり、日のあたる部分は露出不足非圧縮画像１１０からとり、中間諧調部分は通常露出非圧縮画像１１０からとることができる。さらに、処理は、デジタル撮像装置１００に関連して上に述べたように、欠けているカラー情報を供給するための補間（デモザイク処理）又は色空間の変換、又は圧縮（例えば、最終デジタル画像１２０はＪＰＥＧファイルであることができる）も含むことができる。

図６は、本発明の例示的な実施形態による画像編集システム１１５と通信するデジタル撮像装置１００のブロック図である。上で指摘したように、デジタル撮像装置１００及び画像編集システム１１５は、いくつかの実施形態では１つの同じ装置であることができる。デジタル撮像装置１００及び画像編集システム１１５が１つの同じ装置ではない実施形態では、セット１０５をデジタル撮像装置１００から画像編集システム１１５等の外部装置に転送して、最終デジタル画像１２０を生成するのが有利である。図６では、デジタル撮像装置１００は、通信リンク６０５を介して画像編集システム１１５と通信することができ、通信リンク６０５は、有線であっても無線であってもよい。

非圧縮デジタル画像のセット１０５は、単一のデータオブジェクトとして記憶されるか、それとも複数のデジタル画像ファイルとして記憶されるかに関わらず、磁気ディスク，光ディスク，又は固体状態メモリ（例えば、ＳＤやＭＭＣカード）等のようなコンピュータ可読記憶媒体として具現することができる。上で説明したように、セット１０５は、用途に応じて補間された形態、又は補間されていない形態で、或いは差分画像が付随する基本画像としてコンピュータ可読記憶媒体に記憶することができる。

以上を要約すると、次の通りである。すなわち、各々が異なる露出で取り込まれた複数の非圧縮デジタル画像は、画像取り込み要求に応答して自動的に取り込まれる。非圧縮デジタル画像のセットは、単一のデータオブジェクトとして記憶（保存）される。

本発明の上記説明は、例示及び説明を目的として提示されたものである。網羅的である、すなわち本発明を開示された特定の形態に限定する意図はなく、上記教示を鑑みて他の変更及び変形を行うことが可能である。実施形態は、当業者が、意図する特定の用途に適した様々な実施形態で、また様々な変更で本発明を最もよく利用することができるように、本発明の原理及び実際の応用を最もよく説明するために選択され説明されたものである。添付の特許請求の範囲は、従来技術により限定される範囲を除き、本発明の他の代替の実施形態を包含するものと解釈されることを意図する。

本発明の例示的な実施形態による、デジタル画像を生成する方法の概要図である。 本発明の例示的な実施形態による、デジタル撮像装置の機能ブロック図である。 本発明の例示的な実施形態による、図２Ａに示すデジタル撮像装置のメモリの図である。 本発明の例示的な実施形態による、図２Ａに示すデジタル撮像装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の例示的な実施形態による画像編集システムの機能ブロック図である。 本発明の例示的な実施形態による、図４に示す画像編集システムの動作を示すフローチャートである。 本発明の例示的な実施形態による画像編集システムと通信するデジタル撮像装置のブロック図である。

符号の説明

１００ デジタル撮像装置
１０５ 非圧縮デジタル画像のセット
１１０ 非圧縮デジタル画像
１１５ 画像編集システム
１２０ 最終デジタル画像
１２５，４０５ コントローラ
１３５ 撮像モジュール
１４０，４２０ 通信インタフェース
１５０，４３０ 入力制御機構
１５５，４３５ メモリ
４１５ 画像編集ロジック
１６５ ＲＡＭ
１７０ 不揮発性メモリ
１７５ 画像取り込みロジック

Claims (7)

1. デジタル画像を生成する方法において、
   各々が異なる露出で取り込まれるシーンの複数の非圧縮デジタル画像を、画像取り込み要求に応答して、自動的に取り込むステップと、
   前記複数の非圧縮デジタル画像を、単一のデータオブジェクトとして記憶するステップと、
   を含むことを特徴とするデジタル画像を生成する方法。
2. 前記非圧縮デジタル画像は、記憶される前に、可逆的圧縮方式及び略可逆的圧縮方式のうちの一方を使用して圧縮されることを特徴とする請求項１に記載のデジタル画像を生成する方法。
3. 前記記憶された複数の非圧縮デジタル画像にアクセスするステップと、
   前記複数の非圧縮デジタル画像のうちの少なくとも１つを処理してデジタル画像を生成するステップと、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のデジタル画像を生成する方法。
4. 前記複数の非圧縮デジタル画像は、記憶される前に、可逆的圧縮方式及び略可逆的圧縮方式のうちの一方を使用して圧縮されることを特徴とする請求項３に記載のデジタル画像を生成する方法。
5. 光学画像を非圧縮デジタル画像に変換する撮像モジュールと、
   画像取り込み要求に応答して、前記撮像モジュールによって生成されたシーンの複数の非圧縮デジタル画像を自動的に取り込むように構成され、また、前記複数の非圧縮デジタル画像の中の各々の非圧縮デジタル画像を異なる露出で取り込むように構成された画像取り込みロジックと、
   前記複数の非圧縮デジタル画像を内部に記憶するメモリと、
   を備え、
   前記画像取り込みロジックは、前記複数の非圧縮デジタル画像を単一のデータオブジェクトとして記憶するように構成されること、
   を特徴とするデジタル撮像装置。
6. 画像取り込み要求に応答して、デジタル撮像装置によって自動的に、異なる露出で取り込まれるシーンの複数の非圧縮デジタル画像を含む単一のデータオブジェクトを内部に記憶するメモリと、
   前記複数の非圧縮デジタル画像の中の少なくとも１つの非圧縮デジタル画像を処理して、最終デジタル画像を生成するように構成された画像編集ロジックと、
   を備えることを特徴とする画像編集システム。
7. 前記単一のデータオブジェクトは、可逆的圧縮方式及び略可逆的圧縮方式のうちの一方を使用して、前記複数の非圧縮デジタル画像を圧縮することによって生成された複数の圧縮デジタル画像を含むことを特徴とする請求項６に記載の画像編集システム。
   

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