JP2006319781A - 画像処理装置、画像処理プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 CCD3により得られた映像信号を縮小し、縮小された映像信号に対して特性の異なる複数の階調変換処理を行い、映像信号の情報量と、ノイズの情報量と、を算出する情報量算出部12と、この情報量算出部12により算出された情報量に基づいて、階調変換特性に対する映像信号の情報量およびノイズの情報量の関係を定式化し、有効な情報量を最大にする階調変換曲線を階調変換処理に用いる階調変換曲線として設定する設定部13と、設定部13により設定された階調変換曲線に基づいて映像信号に対して階調変換処理を行う階調変換部14と、を備えた画像処理装置。
【選択図】図1
Description
図1から図15は本発明の実施形態1を示したものであり、図1は撮像装置の構成を示すブロック図、図2はBayer型原色フィルタの構成を示す図、図3は色差線順次型補色フィルタの構成を示す図、図4は情報量算出部の構成を示すブロック図、図5は階調変換曲線を示す線図、図6はノイズ量推定部の構成を示すブロック図、図7は設定部の構成を示すブロック図、図8は情報量を最大化する階調変換曲線を探索する際の階調変換特性パラメータと情報量との関係を示す線図、図9は情報量算出部の他の構成例を示すブロック図、図10は図9に示した構成例における階調変換曲線を示す線図、図11は画像処理装置の他の構成例を示すブロック図、図12は画像処理プログラムによる処理の全体を示すフローチャート、図13は画像処理プログラムにおける情報量算出の処理を示すフローチャート、図14は画像処理プログラムにおける階調変換曲線設定の処理を示すフローチャート、図15は画像処理プログラムにおけるノイズ量推定の処理を示すフローチャートである。
[数1]
Y = 0.29900R+0.58700G+0.11400B
Cb=−0.16874R−0.33126G+0.50000B
Cr= 0.50000R−0.41869G−0.08131B
[数2]
R=Y +1.40200Cr
G=Y−0.34414Cb−0.71414Cr
B=Y+1.77200Cb
[数3]
[数4]
[数5]
[数6]
[数7]
[数9]
di =Toneimg − Tonestd
[数10]
Toneder =Toneimg +kdi
ここに、数式10におけるkは、定数項である。この数式10の定数項kを調整することにより、多様な種類の派生階調変換曲線を生成することが可能である。
図16から図23は本発明の実施形態2を示したものであり、図16は撮像装置の構成を示すブロック図、図17は領域分割部の構成を示すブロック図、図18は外部I/F部を用いてフリーフォームにより分割する領域を入力する例を示す図、図19は外部I/F部を用いてブロック領域を選択することにより分割する領域を入力する例を示す図、図20は情報量算出部の構成を示すブロック図、図21は画像処理プログラムによる処理の全体を示すフローチャート、図22は画像処理プログラムにおける領域分割の処理を示すフローチャート、図23は画像処理プログラムにおける情報量算出の処理を示すフローチャートである。
図24から図28は本発明の実施形態3を示したものであり、図24は撮像装置の構成を示すブロック図、図25はノイズ低減部の構成を示すブロック図、図26は情報量算出部の構成を示すブロック図、図27は画像処理プログラムによる処理の全体を示すフローチャート、図28は画像処理プログラムにおける情報量算出の処理を示すフローチャートである。
[数11]
Up =AV+N/2
Low=AV−N/2
[数12]
Pix=AV
[数13]
Pix=Pix−N/2
[数14]
Pix=Pix+N/2
図29、図30は本発明の実施形態4を示したものであり、図29は撮像装置の構成を示すブロック図、図30は画像処理プログラムによる処理の全体を示すフローチャートである。
2…絞り
3…CCD
4…Gain
5…A/D変換部
6…バッファ
7…PreWB部
8…測光評価部
9…合焦点検出部
10…AFモータ
11…Y/C分離部
12,72,114,145…情報量算出部(情報量算出手段)
13…設定部(設定手段)
14…階調変換部(階調変換手段)
15…彩度強調部
16…Y/C合成部
17…信号処理部
18…出力部
19…制御部(制御手段、収集手段)
20…外部I/F部
21…縮小部(縮小手段)
22…縮小画像用バッファ
23…テクスチャ解析部(関心領域抽出手段、特徴量算出手段)
24…関心領域抽出部(関心領域抽出手段)
25,102…重み係数設定部(重み係数設定手段)
26…重み係数用バッファ
27…階調変換曲線ROM(前処理手段、記録手段)
28…前処理部(前処理手段)
29…ノイズ量推定部(ノイズ推定手段)
30…出現確率算出部(重み係数補正手段)
31…エントロピー算出部(第1の算出手段、第2の算出手段、重み係数補正手段)
32…適正露光域抽出部(前処理手段、適正域抽出手段)
33…エッジ算出部(前処理手段、エッジ算出手段)
34…ヒストグラム作成部(前処理手段、ヒストグラム作成手段)
35…階調変換曲線作成部(前処理手段、階調変換曲線算出手段)
36…距離算出部(前処理手段、距離算出手段)
37…派生階調変換曲線作成部(前処理手段、生成手段)
41…平均算出部(平均算出手段)
42…ゲイン算出部(収集手段)
43…標準値付与部(標準値付与手段)
44…ノイズLUT(ノイズ量算出手段)
51…第1定式化部(第1の定式化手段)
52…第2定式化部(第2の定式化手段)
53…探索部(探索手段)
54…基準階調変換曲線用バッファ
55…階調変換曲線算出部(出力手段)
61…入力部
62…ヘッダ情報解析部
71,144…領域分割部(分割手段)
73,146…領域合成部(合成手段)
81…色相算出部(特徴量算出手段)
82…エッジ算出部(特徴量算出手段)
83…人物判断部(特徴量算出手段)
84…ラベル付与部(ラベル付け手段)
85…ラベルバッファ
86…抽出部
87…領域バッファ
91…液晶(画像表示手段、領域設定手段、ブロック選択手段)
92…液晶オン/オフスイッチ
93…ペン入力スイッチ(領域設定手段)
94…数値キー
95…選択キー(ブロック選択手段)
96…確定スイッチ(領域設定手段、ブロック選択手段)
97…ブロック選択スイッチ(ブロック選択手段)
101…縮小部
111,141…温度センサ
112,142…ノイズ推定部(ノイズ推定手段)
113,143…ノイズ低減部(ノイズ低減手段)
121…範囲設定部(ノイズ範囲設定手段)
122…切換部
123…第1スムージング部(第1のスムージング手段)
124…第2スムージング部(第2のスムージング手段)
131…ノイズ低減補正部(補正手段)
Claims (32)
- 撮像系から得られた映像信号に対して階調変換処理を行う画像処理装置において、
上記映像信号から、映像信号の情報量と、ノイズの情報量と、を算出する情報量算出手段と、
上記情報量に基づき、階調変換処理に用いる階調変換曲線を設定する設定手段と、
上記階調変換曲線に基づき、上記映像信号に対して階調変換処理を行う階調変換手段と、
を具備したことを特徴とする画像処理装置。 - 撮像系から得られた映像信号に対して階調変換処理を行う画像処理装置において、
上記映像信号を複数の領域に分割する分割手段と、
上記領域の映像信号から、映像信号の情報量と、ノイズの情報量と、を算出する情報量算出手段と、
上記情報量に基づき、階調変換処理に用いる階調変換曲線を設定する設定手段と、
上記階調変換曲線に基づき、上記領域の映像信号に対して階調変換処理を行う階調変換手段と、
上記領域毎に上記情報量算出手段と上記設定手段と上記階調変換手段とを順次適用するように制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする画像処理装置。 - 撮像系から得られた映像信号に対してノイズ低減処理と階調変換処理とを行う画像処理装置において、
上記映像信号のノイズ量を画素単位または所定単位面積毎に推定するノイズ推定手段と、
上記映像信号に対して上記ノイズ量に基づきノイズ低減処理を行うノイズ低減手段と、
上記ノイズ低減処理後の映像信号から、映像信号の情報量と、ノイズの情報量と、を算出する情報量算出手段と、
上記情報量に基づき、階調変換処理に用いる階調変換曲線を設定する設定手段と、
上記階調変換曲線に基づき、上記ノイズ低減処理後の映像信号に対して階調変換処理を行う階調変換手段と、
を具備したことを特徴とする画像処理装置。 - 撮像系から得られた映像信号に対してノイズ低減処理と階調変換処理とを行う画像処理装置において、
上記映像信号のノイズ量を画素単位または所定単位面積毎に推定するノイズ推定手段と、
上記映像信号に対して上記ノイズ量に基づきノイズ低減処理を行うノイズ低減手段と、
上記ノイズ低減処理後の映像信号を複数の領域に分割する分割手段と、
上記領域の映像信号から、映像信号の情報量と、ノイズの情報量と、を算出する情報量算出手段と、
上記情報量に基づき、階調変換処理に用いる階調変換曲線を設定する設定手段と、
上記階調変換曲線に基づき、上記ノイズ低減処理後の領域の映像信号に対して階調変換処理を行う階調変換手段と、
上記領域毎に上記情報量算出手段と上記設定手段と上記階調変換手段とを順次適用するように制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする画像処理装置。 - 上記情報量算出手段は、
上記映像信号または上記領域の映像信号を所定の縮小率で縮小映像信号へ変換する縮小手段と、
上記縮小映像信号に対して階調特性の異なる複数の階調変換曲線を用いて階調変換処理を行う前処理手段と、
上記階調変換処理がなされた縮小映像信号から映像信号の情報量を算出する第1の算出手段と、
上記階調変換処理がなされた縮小映像信号のノイズ量を画素単位または所定単位面積毎に推定するノイズ推定手段と、
上記ノイズ量からノイズの情報量を算出する第2の算出手段と、
を有して構成されたものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像処理装置。 - 上記情報量算出手段は、
上記映像信号または上記領域の映像信号を所定の縮小率で縮小映像信号へ変換する縮小手段と、
上記縮小映像信号に対して階調特性の異なる複数の階調変換曲線を用いて階調変換処理を行う前処理手段と、
上記階調変換処理がなされた縮小映像信号から映像信号の情報量を算出する第1の算出手段と、
上記階調変換処理がなされた縮小映像信号のノイズ量を画素単位または所定単位面積毎に推定する第2のノイズ推定手段と、
上記ノイズ量からノイズの情報量を算出する第2の算出手段と、
上記ノイズの情報量に対して上記ノイズ低減処理による低減効果に相応する補正を行う補正手段と、
を有して構成されたものであることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の画像処理装置。 - 上記前処理手段は、所定の基準階調変換曲線と、この基準階調変換曲線に所定の乗算係数を乗算して生成した派生階調変換曲線と、上記乗算係数と、を記録する記録手段を有して構成されたものであることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の画像処理装置。
- 上記前処理手段は、
上記映像信号のレベルに基づき適正露光域を抽出する適正域抽出手段と、
上記適正露光域に関してエッジ量を算出するエッジ算出手段と、
上記エッジ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、
上記階調変換曲線と所定の基準階調変換曲線間との距離を算出する距離算出手段と、
上記距離を調整することにより派生階調変換曲線を生成する生成手段と、
を有して構成されたものであることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の画像処理装置。 - 上記情報量算出手段は、
上記映像信号から関心領域を抽出する関心領域抽出手段と、
上記関心領域に関して重み係数を設定する重み係数設定手段と、
上記重み係数に基づき、上記映像信号の情報量と、ノイズの情報量と、の少なくとも一方に補正を行う重み係数補正手段と、
を有して構成されたものであることを特徴とする請求項1または請求項3に記載の画像処理装置。 - 上記関心領域抽出手段は、上記映像信号から、色と周波数とテクスチャとの内の少なくとも1つに関する特徴量を算出する特徴量算出手段を有して構成されたものであることを特徴とする請求項9に記載の画像処理装置。
- 上記情報量算出手段は、
上記領域に関して重み係数を設定する重み係数設定手段と、
上記重み係数に基づき、上記映像信号の情報量と、ノイズの情報量と、の少なくとも一方に補正を行う重み係数補正手段と、
を有して構成されたものであることを特徴とする請求項2または請求項4に記載の画像処理装置。 - 上記分割手段は、
上記映像信号から、色と周波数とテクスチャとの内の少なくとも1つに関する特徴量を算出する特徴量算出手段と、
上記映像信号に対して上記特徴量に基づきラベル付けを行うラベル付け手段と、
を有して構成されたものであることを特徴とする請求項2または請求項4に記載の画像処理装置。 - 上記分割手段は、
上記映像信号を表示し得るとともにタッチパネル機能を有する画像表示手段と、
上記画像表示手段からの指示に基づき領域を分割する領域設定手段と、
上記映像信号に対して上記画像表示手段からの指示に基づきラベル付けを行うラベル付け手段と、
を有して構成されたものであることを特徴とする請求項2または請求項4に記載の画像処理装置。 - 上記分割手段は、
上記映像信号を複数のブロック領域に分割して表示し得る画像表示手段と、
上記複数のブロック領域の内の少なくとも1つのブロック領域を選択するためのブロック選択手段と、
上記映像信号に対して上記選択されたブロック領域に基づきラベル付けを行うラベル付け手段と、
を有して構成されたものであることを特徴とする請求項2または請求項4に記載の画像処理装置。 - 上記設定手段は、
上記映像信号の情報量と所定の予測式とに基づいて階調変換特性に対する映像信号の情報量の関係を定式化する第1の定式化手段と、
上記ノイズの情報量と所定の予測式とに基づいて階調変換特性に対するノイズの情報量の関係を定式化する第2の定式化手段と、
上記映像信号に関する情報量の定式と上記ノイズに関する情報量の定式とに基づいて有効な情報量を最大にする階調変換特性を探索する探索手段と、
上記階調変換特性に対応する階調変換曲線を出力する出力手段と、
を有して構成されたものであることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、または請求項4に記載の画像処理装置。 - 上記設定手段は、上記階調変換特性として、基準階調変換曲線に対する乗算係数を用いるものであることを特徴とする請求項15に記載の画像処理装置。
- 上記設定手段は、上記階調変換特性として、基準階調変換曲線に対する距離を用いるものであることを特徴とする請求項15に記載の画像処理装置。
- 上記第1の定式化手段と上記第2の定式化手段との少なくとも一方は、上記予測式として、2次関数式を用いるものであることを特徴とする請求項15に記載の画像処理装置。
- 上記ノイズ推定手段は、
上記撮像系の温度値と、上記映像信号に対するゲイン値と、に関する情報を収集する収集手段と、
上記収集手段で得られない情報に関して標準値を付与する標準値付与手段と、
上記画素または上記所定単位面積を包含する所定サイズの局所領域の映像信号の平均値を算出する平均算出手段と、
上記収集手段または上記標準値付与手段からの情報と、上記平均値と、に基づいてノイズ量を求めるノイズ量算出手段と、
を有して構成されたものであることを特徴とする請求項3、請求項4、請求項5、または請求項6に記載の画像処理装置。 - 上記ノイズ低減手段は、
上記推定されたノイズ量に基づきノイズ範囲を設定するノイズ範囲設定手段と、
上記映像信号がノイズ範囲に属する場合に該映像信号に平滑化を行う第1のスムージング手段と、
上記映像信号がノイズ範囲に属さない場合に該映像信号に補正を行う第2のスムージング手段と、
を有して構成されたものであることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の画像処理装置。 - 上記階調変換処理後の各領域の映像信号を合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2または請求項4に記載の画像処理装置。
- 上記撮像系は、R(赤),G(緑),B(青)Bayer型原色フィルタを前面に配置した単板撮像素子、またはCy(シアン),Mg(マゼンタ),Ye(イエロー),G(緑)色差線順次型補色フィルタを前面に配置した単板撮像素子、を有して構成されたものであることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、または請求項4に記載の画像処理装置。
- コンピュータに、撮像系から得られた映像信号に対して階調変換処理を行わせるための画像処理プログラムであって、
コンピュータに、
上記映像信号から、映像信号の情報量と、ノイズの情報量と、を算出する情報量算出手順、
上記情報量に基づき、階調変換処理に用いる階調変換曲線を設定する設定手順、
上記階調変換曲線に基づき、上記映像信号に対して階調変換処理を行う階調変換手順、
を実行させるための画像処理プログラム。 - コンピュータに、撮像系から得られた映像信号に対して階調変換処理を行わせるための画像処理プログラムであって、
コンピュータに、
上記映像信号を複数の領域に分割する分割手順、
上記領域の映像信号から、映像信号の情報量と、ノイズの情報量と、を算出する情報量算出手順、
上記情報量に基づき、階調変換処理に用いる階調変換曲線を設定する設定手順、
上記階調変換曲線に基づき、上記領域の映像信号に対して階調変換処理を行う階調変換手順、
上記領域毎に上記情報量算出手順と上記設定手順と上記階調変換手順とを順次適用するように制御する制御手順、
を実行させるための画像処理プログラム。 - コンピュータに、撮像系から得られた映像信号に対してノイズ低減処理と階調変換処理とを行わせるための画像処理プログラムであって、
コンピュータに、
上記映像信号のノイズ量を画素単位または所定単位面積毎に推定するノイズ推定手順、
上記映像信号に対して上記ノイズ量に基づきノイズ低減処理を行うノイズ低減手順、
上記ノイズ低減処理後の映像信号から、映像信号の情報量と、ノイズの情報量と、を算出する情報量算出手順、
上記情報量に基づき、階調変換処理に用いる階調変換曲線を設定する設定手順、
上記階調変換曲線に基づき、上記ノイズ低減処理後の映像信号に対して階調変換処理を行う階調変換手順、
を実行させるための画像処理プログラム。 - コンピュータに、撮像系から得られた映像信号に対してノイズ低減処理と階調変換処理とを行わせるための画像処理プログラムであって、
コンピュータに、
上記映像信号のノイズ量を画素単位または所定単位面積毎に推定するノイズ推定手順、
上記映像信号に対して上記ノイズ量に基づきノイズ低減処理を行うノイズ低減手順、
上記ノイズ低減処理後の映像信号を複数の領域に分割する分割手順、
上記領域の映像信号から、映像信号の情報量と、ノイズの情報量と、を算出する情報量算出手順、
上記情報量に基づき、階調変換処理に用いる階調変換曲線を設定する設定手順、
上記階調変換曲線に基づき、上記ノイズ低減処理後の領域の映像信号に対して階調変換処理を行う階調変換手順、
上記領域毎に上記情報量算出手順と上記設定手順と上記階調変換手順とを順次適用するように制御する制御手順、
を実行させるための画像処理プログラム。 - 上記情報量算出手順は、
上記映像信号または上記領域の映像信号を所定の縮小率で縮小映像信号へ変換する縮小手順と、
上記縮小映像信号に対して階調特性の異なる複数の階調変換曲線を用いて階調変換処理を行う前処理手順と、
上記階調変換処理がなされた縮小映像信号から映像信号の情報量を算出する第1の算出手順と、
上記階調変換処理がなされた縮小映像信号のノイズ量を画素単位または所定単位面積毎に推定するノイズ推定手順と、
上記ノイズ量からノイズの情報量を算出する第2の算出手順と、
を含むことを特徴とする請求項23または請求項24に記載の画像処理プログラム。 - 上記情報量算出手順は、
上記映像信号または上記領域の映像信号を所定の縮小率で縮小映像信号へ変換する縮小手順と、
上記縮小映像信号に対して階調特性の異なる複数の階調変換曲線を用いて階調変換処理を行う前処理手順と、
上記階調変換処理がなされた縮小映像信号から映像信号の情報量を算出する第1の算出手順と、
上記階調変換処理がなされた縮小映像信号のノイズ量を画素単位または所定単位面積毎に推定する第2のノイズ推定手順と、
上記ノイズ量からノイズの情報量を算出する第2の算出手順と、
上記ノイズの情報量に対して上記ノイズ低減処理による低減効果に相応する補正を行う補正手順と、
を含むことを特徴とする請求項25または請求項26に記載の画像処理プログラム。 - 上記情報量算出手順は、
上記映像信号から関心領域を抽出する関心領域抽出手順と、
上記関心領域に関して重み係数を設定する重み係数設定手順と、
上記重み係数に基づき、上記映像信号の情報量と、ノイズの情報量と、の少なくとも一方に補正を行う重み係数補正手順と、
を含むことを特徴とする請求項23または請求項25に記載の画像処理プログラム。 - 上記情報量算出手順は、
上記領域に関して重み係数を設定する重み係数設定手順と、
上記重み係数に基づき、上記映像信号の情報量と、ノイズの情報量と、の少なくとも一方に補正を行う重み係数補正手順と、
を含むことを特徴とする請求項24または請求項26に記載の画像処理プログラム。 - 上記設定手順は、
上記映像信号の情報量と所定の予測式とに基づいて階調変換特性に対する映像信号の情報量の関係を定式化する第1の定式化手順と、
上記ノイズの情報量と所定の予測式とに基づいて階調変換特性に対するノイズの情報量の関係を定式化する第2の定式化手順と、
上記映像信号に関する情報量の定式と上記ノイズに関する情報量の定式とに基づいて有効な情報量を最大にする階調変換特性を探索する探索手順と、
上記階調変換特性に対応する階調変換曲線を出力する出力手順と、
を含むことを特徴とする請求項23、請求項24、請求項25、または請求項26に記載の画像処理プログラム。 - 上記第1の定式化手順と上記第2の定式化手順との少なくとも一方は、上記予測式として、2次関数式を用いる手順であることを特徴とする請求項31に記載の画像処理プログラム。
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