JP2007208405A - Imaging apparatus, imaging system, and imaging method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus, an imaging system, and an imaging method capable of obtaining parameters for D-range compression speedily and capable of performing D-range compression without losing useful information that an original image has. <P>SOLUTION: The imaging apparatus, the imaging system, and the imaging method can obtain parameters for D-range compression speedily and perform D-range compression, without losing useful information that an original image has by calculating parameters for the D-range compression, based on object luminance information when capturing the original image. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、撮像装置、撮像システムおよび撮像方法に関し、特に、被写体の輝度によってダイナミックレンジ圧縮特性を変更する撮像装置、撮像システムおよび撮像方法に関する。   The present invention relates to an image pickup apparatus, an image pickup system, and an image pickup method, and more particularly, to an image pickup apparatus, an image pickup system, and an image pickup method that change dynamic range compression characteristics depending on the luminance of a subject.

近年の撮像素子の小型化、高画素化の流れから、撮像素子の画素サイズは小型化の一途をたどり、それに伴い、撮像素子の撮像可能な照度範囲(所謂ダイナミックレンジ:以下、Dレンジと言う)が狭くなり、画質に大きな影響を与えている。そのため、撮像素子の広Dレンジ化が望まれている。   Due to the recent trend toward downsizing and increasing the number of pixels in an image sensor, the pixel size of the image sensor continues to be reduced, and accordingly, the illuminance range (so-called dynamic range: hereinafter referred to as D range) that can be imaged by the image sensor. ) Becomes narrower and has a great influence on image quality. Therefore, a wide D range of the image sensor is desired.

この課題を解決するために、露光量の異なる画面を複数回撮影し、それら複数の画面から適正レベルの画面部分を選択して画像合成することにより、個々の画面よりも広いDレンジの画像を合成する撮像装置(例えば、特許文献1参照)や、撮像素子の光電変換信号電荷を信号電圧に変換する電荷電圧変換部を持ち、電荷電圧変換部は異なる電圧依存性を有する複数の容量からなり、Dレンジが可変であるような撮像素子(例えば、特許文献2参照)、さらに、フォトダイオードの信号電荷を保持する容量を複数個備え、1回の露光で得られた信号電荷を、容量値を切り換えて複数回読み出し、読み出した信号を加算することでDレンジを拡大する方法(例えば、特許文献3参照)等が提案されている。   In order to solve this problem, images with different exposure amounts are shot a plurality of times, and a screen portion of an appropriate level is selected from the plurality of screens and combined to create an image with a wider D range than the individual screens. An image pickup apparatus to be combined (see, for example, Patent Document 1) and a charge-voltage converter that converts photoelectric conversion signal charges of the image sensor into signal voltages, and the charge-voltage converter includes a plurality of capacitors having different voltage dependencies. , An image pickup device whose D range is variable (see, for example, Patent Document 2), and a plurality of capacitors for holding the signal charge of the photodiode, and the signal charge obtained by one exposure is represented by a capacitance value. A method of expanding the D range by switching a plurality of times to read out and adding the read signals (for example, see Patent Document 3) has been proposed.

また、MOSFETのサブスレショルド特性を用いて光電流を対数圧縮電圧に変換する対数変換型撮像素子において、MOSFETに特定のリセット電圧を与えることで、固体撮像素子本来の出力特性、すなわち入射光量に応じて電気信号が線形的に変換されて出力される線形動作状態と、前述の対数動作状態とを自動的に切り替えることが可能(以下、リニアログ特性と言う)とされた対数変換型撮像素子(以下、リニアログセンサと言う)が提案されている(例えば、特許文献4参照)。   Also, in a logarithmic conversion type image sensor that converts photocurrent into logarithmically compressed voltage using the sub-threshold characteristics of MOSFET, depending on the original output characteristics of the solid-state image sensor, that is, incident light quantity, by giving a specific reset voltage to the MOSFET A logarithmic conversion type imaging device (hereinafter referred to as a linear log characteristic) that can automatically switch between a linear operation state in which an electrical signal is linearly converted and output and the logarithmic operation state described above (hereinafter referred to as linear log characteristics). (Referred to as Patent Document 4).

しかしながら、撮影された画像を伝送、蓄積、表示する装置のDレンジは有限であり、たとえ上述した特許文献1〜4で提案された方法等により広Dレンジの画像が得られたとしても、得られた情報の全てを取り扱うことは難しい。そこで、上述した方法等で得られた広Dレンジの画像の持つ有用な情報を残しながら、画像を伝送、蓄積、表示する装置のDレンジとの整合をとる処理(以下、階調再生処理と言う)が必要となる。   However, the D range of the device that transmits, stores, and displays the captured image is finite, and even if a wide D range image is obtained by the method proposed in Patent Documents 1 to 4 described above, it can be obtained. It is difficult to handle all of the information provided. Therefore, processing that matches the D range of the device that transmits, stores, and displays the image (hereinafter referred to as tone reproduction processing) while retaining useful information of the wide D range image obtained by the above-described method or the like. Say) is required.

階調再生処理の1例として、撮影された画像(原画像)から複数のボケ画像を作成し、得られた複数のボケ画像から合成ボケ画像を作成し、合成ボケ画像に基づいて原画像のDレンジ圧縮を行う方法があるが、その場合に、原画像のシーン判別結果、あるいは原画像に付随した撮影情報に応じてDレンジを圧縮する際の複数のボケ画像作成のための処理パラメータや合成ボケ画像作成のための処理パラメータを可変にする方法(例えば、特許文献5)が提案されている。
特公平7−97841号公報 特開2000−165755号公報 特開2000−165754号公報 特開2002−77733号公報 特開2001−298619号公報
As an example of gradation reproduction processing, a plurality of blurred images are created from captured images (original images), a synthesized blurred image is created from the obtained plurality of blurred images, and an original image is generated based on the synthesized blurred image. There is a method of performing D range compression. In that case, processing parameters for creating a plurality of blurred images when compressing the D range according to the scene discrimination result of the original image or the shooting information attached to the original image There has been proposed a method (for example, Patent Document 5) in which processing parameters for creating a synthetic blurred image are variable.
Japanese Patent Publication No. 7-97841 JP 2000-165755 A JP 2000-165754 A JP 2002-77733 A JP 2001-298619 A

しかしながら、特許文献5に提案された方法において、原画像からシーン判別処理を行う場合は、判別のために画像への処理が多くなり、シーン判別結果が得られるまでに非常に多くの時間を要するという問題点があり、原画像に付随した撮影情報を用いる場合も、既定の撮影シーン分類、撮影時のフラッシュ発光の有無、撮影倍率、主要被写体位置、撮影者の意図や好みといったような情報を加味するものの、原画像の画像データを用いてDレンジ圧縮のためのパラメータを算出するという意味ではシーン判別を行う場合と同じであり、Dレンジ圧縮のためのパラメータが得られるまでに多くの時間を要するという問題点は同じである。   However, in the method proposed in Patent Document 5, when scene discrimination processing is performed from an original image, processing to the image increases for discrimination, and it takes a very long time to obtain a scene discrimination result. Even when shooting information attached to the original image is used, information such as the default shooting scene classification, presence or absence of flash emission at shooting, shooting magnification, main subject position, photographer's intention and preference In addition, in the sense that the parameters for D range compression are calculated using the image data of the original image, this is the same as the case of scene discrimination, and much time is required until the parameters for D range compression are obtained. The problem of needing the same is the same.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、Dレンジ圧縮のためのパラメータを高速に得ることができ、さらに原画像の持つ有用な情報を損なうことなくDレンジ圧縮を行うことのできる撮像装置、撮像システムおよび撮像方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can obtain parameters for D-range compression at high speed, and can perform D-range compression without impairing useful information of the original image. An object is to provide an apparatus, an imaging system, and an imaging method.

本発明の目的は、下記構成により達成することができる。   The object of the present invention can be achieved by the following constitution.

1. 被写体の画像を撮像する撮像手段と、
被写体の輝度を検出する被写体輝度検出手段とを備えた撮像装置において、
前記撮像手段で撮像された画像のダイナミックレンジを圧縮するダイナミックレンジ圧縮手段と、
前記被写体輝度検出手段の検出結果に基づいて前記ダイナミックレンジ圧縮手段の圧縮特性を制御するダイナミックレンジ圧縮特性制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
1. Imaging means for capturing an image of a subject;
In an imaging device comprising subject brightness detection means for detecting the brightness of a subject,
Dynamic range compression means for compressing the dynamic range of the image captured by the imaging means;
An imaging apparatus comprising: a dynamic range compression characteristic control unit that controls a compression characteristic of the dynamic range compression unit based on a detection result of the subject luminance detection unit.

2. 前記被写体輝度検出手段は、被写体の複数の領域の輝度を検出するものであり、検出した被写体輝度の最大値と最小値に基づいて前記ダイナミックレンジ圧縮手段の圧縮特性を制御することを特徴とする1に記載の撮像装置。   2. The subject luminance detecting means detects the luminance of a plurality of areas of the subject, and controls the compression characteristics of the dynamic range compressing means based on the detected maximum and minimum values of the subject luminance. The imaging apparatus according to 1.

3. 前記被写体輝度検出手段は、被写体の少なくとも二つの範囲の輝度を検出するものであり、検出した被写体輝度の大小関係に基づいて前記ダイナミックレンジ圧縮手段の圧縮特性を制御することを特徴とする1に記載の撮像装置。   3. The subject brightness detecting means detects brightness in at least two ranges of the subject, and controls the compression characteristics of the dynamic range compressing means based on the detected magnitude relationship of the subject brightness. The imaging device described.

4. 被写体の画像を撮像する撮像手段と、
被写体の輝度を検出する被写体輝度検出手段とを備えた撮像システムにおいて、
前記撮像手段で撮像された画像のダイナミックレンジを圧縮するダイナミックレンジ圧縮手段と、
前記被写体輝度検出手段の検出結果に基づいて前記ダイナミックレンジ圧縮手段の圧縮特性を制御するダイナミックレンジ圧縮特性制御手段とを備えたことを特徴とする撮像システム。
4). Imaging means for capturing an image of a subject;
In an imaging system comprising subject brightness detection means for detecting the brightness of a subject,
Dynamic range compression means for compressing the dynamic range of the image captured by the imaging means;
An imaging system comprising: a dynamic range compression characteristic control unit that controls a compression characteristic of the dynamic range compression unit based on a detection result of the subject luminance detection unit.

5. 被写体の画像を撮像する撮像工程と、
被写体の複数の範囲もしくは領域の輝度を検出する被写体輝度検出工程と、
前記被写体輝度検出工程での検出結果に基づいて、前記撮像工程で撮像された画像のダイナミックレンジを圧縮する際の圧縮特性を算出するダイナミックレンジ圧縮特性算出工程と、
前記ダイナミックレンジ圧縮特性算出工程で算出された圧縮特性を用いて前記撮像工程で撮像された画像のダイナミックレンジを圧縮するダイナミックレンジ圧縮工程とを備えたことを特徴とする撮像方法。
5). An imaging process for capturing an image of a subject;
A subject brightness detection step for detecting brightness of a plurality of ranges or areas of the subject;
A dynamic range compression characteristic calculation step for calculating a compression characteristic when compressing the dynamic range of the image captured in the imaging step based on the detection result in the subject luminance detection step;
An imaging method comprising: a dynamic range compression step of compressing a dynamic range of an image captured in the imaging step using the compression characteristic calculated in the dynamic range compression characteristic calculation step.

本発明によれば、原画像撮像時の被写体輝度情報に基づいてDレンジ圧縮のためのパラメータを算出することで、Dレンジ圧縮のためのパラメータを高速に得ることができ、さらに原画像の持つ有用な情報を損なうことなくDレンジ圧縮を行うことのできる撮像装置、撮像システムおよび撮像方法を提供することができる。   According to the present invention, the parameters for D range compression can be obtained at high speed by calculating the parameters for D range compression based on the subject luminance information at the time of capturing the original image. An imaging apparatus, an imaging system, and an imaging method that can perform D-range compression without impairing useful information can be provided.

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず最初に、本発明における撮像装置の一例であるデジタルカメラについて、図1および図2を用いて説明する。   First, a digital camera which is an example of an imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、デジタルカメラの外観模式図で、図1(a)は正面図、図1(b)は背面図である。   1A and 1B are schematic external views of a digital camera. FIG. 1A is a front view and FIG. 1B is a rear view.

図1(a)において、デジタルカメラ1のボディ10の正面には、交換レンズ20が取り付けれられている。ボディ10の上面には、撮像のための操作部材であるレリーズボタン101が設置されており、ボディ10の内部でレリーズボタン101の下部には、レリーズボタン101の押し込みの1段目で動作するAFスイッチ101aと、レリーズボタンの押し込みの2段目で動作するレリーズスイッチ101bを構成する2段スイッチが配置されている。また、ボディ10の上部には、フラッシュ102が内蔵され、デジタルカメラ1の動作モードを設定するモード設定ダイアル112が配置されている。   In FIG. 1A, an interchangeable lens 20 is attached to the front surface of the body 10 of the digital camera 1. A release button 101, which is an operation member for imaging, is installed on the upper surface of the body 10, and an AF that operates in the first stage of pressing the release button 101 inside the body 10 is below the release button 101. A switch 101a and a two-stage switch constituting the release switch 101b that operates in the second stage of pressing the release button are arranged. A flash 102 is built in the upper part of the body 10 and a mode setting dial 112 for setting the operation mode of the digital camera 1 is arranged.

図1(b)で、ボディ10の背面には、デジタルカメラ1の電源をオン/オフするための電源スイッチ111、カメラの各種設定条件を変更する変更ダイアル113、上下左右と中央の5つのスイッチから成り、デジタルカメラ1の各動作モードでの各種設定を行うためのジョグダイアル115、ファインダ接眼レンズ121a、記録された画像や各種情報等を表示するための画像表示手段131が配置されている。   In FIG. 1 (b), on the back of the body 10, a power switch 111 for turning on / off the power of the digital camera 1, a change dial 113 for changing various setting conditions of the camera, up / down / left / right and center five switches A jog dial 115 for performing various settings in each operation mode of the digital camera 1, a finder eyepiece 121a, and an image display means 131 for displaying recorded images and various information are arranged.

図2は、図1に示したデジタルカメラ1の回路の一例を示すブロック図である。図中、図1と同じ部分には同じ番号を付与した。   FIG. 2 is a block diagram showing an example of a circuit of the digital camera 1 shown in FIG. In the figure, the same parts as those in FIG.

デジタルカメラ1の制御を行うカメラ制御手段150は、CPU(中央処理装置)151、ワークメモリ152、記憶部153、データメモリ154等から構成され、記憶部153に記憶されているプログラムをワークメモリ152に読み出し、当該プログラムに従ってデジタルカメラ1の各部を集中制御する。データメモリ154は、測光やAF等の各種データを記憶する。   The camera control means 150 that controls the digital camera 1 includes a CPU (central processing unit) 151, a work memory 152, a storage unit 153, a data memory 154, and the like, and programs stored in the storage unit 153 are stored in the work memory 152. And each unit of the digital camera 1 is centrally controlled according to the program. The data memory 154 stores various data such as photometry and AF.

また、カメラ制御手段150は、電源スイッチ111、モード設定ダイアル112、変更ダイアル113、ジョグダイアル115、AFスイッチ101a、レリーズスイッチ101b等の操作部材からの入力を受信し、光学ファインダ121上の測光モジュール122と交信することで測光動作を制御し、AFモジュール144と交信することでAF動作を制御し、ミラー駆動手段143を介してレフレックスミラー141及びサブミラー142を駆動し、シャッタ駆動手段146を介してシャッタ145を制御し、フラッシュ102を制御し、撮像制御手段161と交信することで撮像動作を制御すると共に、撮像された画像や各種情報を画像表示手段131に表示し、インファインダ表示手段132に各種情報を表示する。カメラ制御手段150と測光モジュール122とは、本発明における被写体輝度検出手段として機能する。   The camera control means 150 receives inputs from operation members such as the power switch 111, the mode setting dial 112, the change dial 113, the jog dial 115, the AF switch 101a, the release switch 101b, and the photometric module 122 on the optical viewfinder 121. The photometry operation is controlled by communicating with the AF module 144, the AF operation is controlled by communicating with the AF module 144, the reflex mirror 141 and the sub mirror 142 are driven via the mirror driving unit 143, and the shutter driving unit 146 is used. The shutter 145 is controlled, the flash 102 is controlled, and the imaging operation is controlled by communicating with the imaging control unit 161. The captured image and various types of information are displayed on the image display unit 131, and the infinder display unit 132 is displayed. Displays various information. The camera control means 150 and the photometry module 122 function as subject brightness detection means in the present invention.

また、カメラ制御手段150は、外部インターフェース(I/F)185を介して、デジタルカメラ1の外部に設けられたパーソナルコンピュータや携帯情報端末と、撮像された画像データやデジタルカメラ1の制御信号等をやり取りする。   The camera control means 150 also includes a personal computer or a portable information terminal provided outside the digital camera 1 via an external interface (I / F) 185, captured image data, control signals for the digital camera 1, and the like. Exchange.

さらに、カメラ制御手段150は、ボディ10と交換レンズ20の間の交信を行う、マウント(ボディ側)171上に設けられたBL交信手段(ボディ側)172と、マウント(レンズ側)271上に設けられたBL交信手段(レンズ側)272を介して、交換レンズ20のレンズインターフェース251経由で、レンズ211のフォーカスとズームの制御を行うレンズ制御手段241、絞り221の制御を行う絞り制御手段222、交換レンズ20の固有情報を格納しているレンズ情報記憶手段231と交信を行うことで、交換レンズ20全体を制御する。   Further, the camera control means 150 communicates between the body 10 and the interchangeable lens 20 on the mount (body side) 171 and the mount (lens side) 271 provided on the mount (body side) 171. Through the BL communication means (lens side) 272 provided, via the lens interface 251 of the interchangeable lens 20, a lens control means 241 for controlling the focus and zoom of the lens 211, and an aperture control means 222 for controlling the diaphragm 221. The entire interchangeable lens 20 is controlled by communicating with the lens information storage means 231 storing the unique information of the interchangeable lens 20.

交換レンズ20のレンズ211によって撮像素子162上に結像される画像は、撮像素子162で光電変換された後、アンプ163で増幅され、フロントエンドプロセッサ(以下、FEPと言う)164でデジタルデータに変換されるとともに、黒レベル補正、固定パターンノイズ(以下、FPNと言う)補正等の前処理が施され、画像処理手段165で既定の画像処理が施され、一旦画像メモリ181に記録された後、最終的にはメモリカード182に記録される。これらの動作は、カメラ制御手段150の制御下で、撮像制御手段161によって制御される。撮像制御手段161、アンプ163、FEP164および画像処理手段165は、撮像回路160を構成する。   An image formed on the image sensor 162 by the lens 211 of the interchangeable lens 20 is photoelectrically converted by the image sensor 162, amplified by an amplifier 163, and converted into digital data by a front end processor (hereinafter referred to as FEP) 164. After being converted, pre-processing such as black level correction and fixed pattern noise (hereinafter referred to as FPN) correction is performed, predetermined image processing is performed by the image processing means 165, and once recorded in the image memory 181 Finally, it is recorded on the memory card 182. These operations are controlled by the imaging control unit 161 under the control of the camera control unit 150. The imaging control unit 161, the amplifier 163, the FEP 164, and the image processing unit 165 constitute an imaging circuit 160.

撮像素子162は、例えば特許文献2乃至4に示されたような広Dレンジを持つ撮像素子であることが望ましいが、それに限るものではなく、線形の光電変換特性を持つCCD(電荷結合素子)型やCMOS(相補型金属酸化膜半導体)型等の通常の撮像素子であってもよい。撮像素子162と撮像回路160とは、本発明における撮像手段として機能する。   The image pickup device 162 is preferably an image pickup device having a wide D range as disclosed in, for example, Patent Documents 2 to 4, but is not limited thereto, and is a CCD (Charge Coupled Device) having linear photoelectric conversion characteristics. It may be a normal imaging device such as a type or a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) type. The imaging element 162 and the imaging circuit 160 function as imaging means in the present invention.

次に、本発明における被写体輝度検出手段の要部である測光モジュール122における測光エリアの一例について図3を用いて説明する。図3は、撮像素子の撮像範囲と、測光モジュールの測光エリアと、AFモジュールのAFエリアとを被写界上で光学的に重ね合わせた模式図である。   Next, an example of a photometric area in the photometric module 122 which is a main part of the subject luminance detecting means in the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram in which the imaging range of the imaging device, the photometry area of the photometry module, and the AF area of the AF module are optically superimposed on the object scene.

測光モジュール122の測光エリアは、撮像素子162の撮像範囲162zの内側のほぼ全域をにらむ測光エリアA0と、その内側を複数(ここでは13個)に分割して測光する測光エリアA1からA13との、合計14の測光エリアからなる。カメラ制御部150は、測光モジュール122に搭載された多分割測光素子の各エリアの出力から、APEX(Additive system of Photographic EXposure)演算により、多分割測光データとして、各測光エリアのBv(Brightness value)値である14個のBv値(Bv(0)〜Bv(13))あるいはEv(Exposure value)値である14個のEv値(Ev(0)〜Ev(13))を算出する。ここに、カメラ制御手段150および測光モジュール122は、本発明における被写体輝度検出手段として機能する。測光演算の詳細については、例えば「特開2005−192139号公報」等に述べられているので、ここでは説明は省略する。   The photometric area of the photometric module 122 includes a photometric area A0 that covers almost the entire inner side of the imaging range 162z of the image sensor 162, and a photometric area A1 to A13 in which the inner side is divided into a plurality of (here, 13) photometry. A total of 14 photometric areas. The camera control unit 150 performs BEX (Brightness value) of each photometric area as multi-divided photometric data from the output of each area of the multi-divided photometric element mounted on the photometric module 122 by performing an APEX (Additive system of Photographic Exposure) calculation. 14 Bv values (Bv (0) to Bv (13)) as values or 14 Ev values (Ev (0) to Ev (13)) as Ev (Exposure value) values are calculated. Here, the camera control means 150 and the photometry module 122 function as subject brightness detection means in the present invention. Details of the photometric calculation are described in, for example, “Japanese Patent Laid-Open No. 2005-192139”, and the description thereof is omitted here.

一方、AFエリアは、被写界の中央をにらむAFエリア144Cと、左右をにらむAFエリア144Lおよび144Rの3つのAFエリアからなる。カメラ制御部150は、AFモジュール144から出力されるこれら3つのAFエリアのAFデータに基づき、例えば最近接距離を示すAFエリア内の被写体を主被写体と判断し、レンズ制御部241を介してレンズ211を駆動し、上述した主被写体にピントを合わせて合焦信号を得る。   On the other hand, the AF area is composed of three AF areas: an AF area 144C looking at the center of the object scene, and AF areas 144L and 144R looking right and left. Based on the AF data of these three AF areas output from the AF module 144, the camera control unit 150 determines, for example, the subject in the AF area indicating the closest distance as the main subject, and the lens via the lens control unit 241. 211 is driven to focus on the main subject described above to obtain a focus signal.

上述の説明では、3つのAFエリアと14の測光エリアを持ち、AF動作によって主被写体の位置を判断するとして説明したが、もちろんAFエリア、測光エリアともにこの例に限るものではなく、本発明の趣旨に反しない限り構成は自由に変更可能である。また、主被写体の属するAFエリアの決定は、AF動作によって決定されるに限定されるものではなく、例えば撮影者が手動で選択する等の方法で決定されてもよい。   In the above description, three AF areas and 14 photometry areas are provided and the position of the main subject is determined by AF operation. However, both the AF area and photometry area are of course not limited to this example. The configuration can be freely changed as long as it is not contrary to the purpose. The determination of the AF area to which the main subject belongs is not limited to being determined by the AF operation, and may be determined by a method such as manual selection by the photographer.

次に、本発明の第1の実施の形態について、図4乃至図6を用いて説明する。図4は、本発明の第1の実施の形態における画像処理手段165およびその周辺部を示す回路ブロック図である。   Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a circuit block diagram showing the image processing means 165 and its peripheral part in the first embodiment of the present invention.

まず、図2において、AFスイッチ101aがオンされると、測光モジュール122により多分割測光動作が行われ、AFモジュール144によりAF動作が行われる。次に、レリーズスイッチ101bがオンされると、レフレックスミラー141およびサブミラー142がミラーアップされ、シャッタ145が開口され、交換レンズ20のレンズ211により被写体像が撮像素子162上に結像され、撮像素子162により撮像が行われる。ここに、測光モジュール122による多分割測光動作は、本発明における被写体輝度検出工程として機能し、撮像素子162による撮像動作は本発明における撮像工程として機能する。   First, in FIG. 2, when the AF switch 101 a is turned on, multi-division photometry operation is performed by the photometry module 122, and AF operation is performed by the AF module 144. Next, when the release switch 101b is turned on, the reflex mirror 141 and the sub mirror 142 are mirrored up, the shutter 145 is opened, and the subject image is formed on the image sensor 162 by the lens 211 of the interchangeable lens 20, and image pickup is performed. Imaging is performed by the element 162. Here, the multi-segment photometry operation by the photometry module 122 functions as a subject luminance detection process in the present invention, and the image capture operation by the image sensor 162 functions as an image capture process in the present invention.

なお、本実施の形態では測光動作は測光モジュール122によって行うとしたが、これに限るものではなく、例えば撮像素子の画像を用いた所謂ビデオAEによって行ってもよい。この場合、例えば画像を水平m×垂直nのブロックに分割して(m、nは正の整数)各ブロックの画素値の平均値から各ブロックの平均輝度Iv(ij)を求める。ここに、
Iv(ij)=log2(ブロック(ij)の平均画素値)
である。このIv(ij)を上述したBv値あるいはEv値と同様に扱って、圧縮特性の演算に用いればよい。
In the present embodiment, the photometric operation is performed by the photometric module 122. However, the present invention is not limited to this. For example, the photometric operation may be performed by a so-called video AE using an image of an image sensor. In this case, for example, the image is divided into horizontal m × vertical n blocks (m and n are positive integers), and the average luminance Iv (ij) of each block is obtained from the average value of the pixel values of each block. here,
Iv (ij) = log2 (average pixel value of block (ij))
It is. This Iv (ij) may be handled in the same manner as the Bv value or Ev value described above and used for calculation of compression characteristics.

図4において、撮像素子162で撮像された撮像データ162kは、アンプ163で増幅された後、FEP164で、黒レベル補正、FPN補正等の前処理が施されたデジタル撮像データ164aに変換され、画像処理手段165に入力される。入力されたデジタル撮像データ164aは、WB部501でホワイトバランス処理された後、色補間部502で色補間処理が、色補正部503で色補正処理が施され、補正済み画像データ503aとして本発明におけるダイナミックレンジ圧縮手段として機能するDレンジ圧縮部504に入力される。WB部501、色補間部502および色補正部503で施される各々の処理は、一般的な周知の処理でよい。   In FIG. 4, image data 162k imaged by the image sensor 162 is amplified by an amplifier 163, and then converted by FEP 164 into digital image data 164a that has undergone preprocessing such as black level correction and FPN correction. Input to the processing means 165. The input digital image data 164a is subjected to white balance processing by the WB unit 501, and then subjected to color interpolation processing by the color interpolation unit 502 and color correction processing by the color correction unit 503, and the corrected image data 503a of the present invention. Is input to a D range compression unit 504 functioning as a dynamic range compression means. Each process performed by the WB unit 501, the color interpolation unit 502, and the color correction unit 503 may be a general well-known process.

一方、カメラ制御手段150で、測光モジュール122の出力に基づいて図5で後述する方法によりDレンジ圧縮パラメータが算出され、Dレンジ圧縮特性制御信号150aとしてDレンジ圧縮部504に向けて出力される。ここに、カメラ制御手段150は本発明におけるダイナミックレンジ圧縮特性制御手段として機能する。   On the other hand, the D range compression parameter is calculated by the camera control means 150 based on the output of the photometry module 122 by a method described later with reference to FIG. 5, and is output to the D range compression unit 504 as the D range compression characteristic control signal 150a. . Here, the camera control means 150 functions as a dynamic range compression characteristic control means in the present invention.

Dレンジ圧縮部504に入力された補正済み画像データ503aは、カメラ制御手段150から出力されたDレンジ圧縮特性制御旬号150aに従って、図5で後述するDレンジ圧縮処理が施された後、Dレンジ圧縮データ504aとしてγ補正部505でガンマ補正が、色空間変換部506で色空間補正が施され、JPEG圧縮部507で適切な圧縮率で圧縮されて画像信号165aとして撮像制御手段161に出力される。γ補正部505および色空間変換部506での各々の処理は一般的な周知の処理でよい。ここに、Dレンジ圧縮部504は、本発明におけるダイナミックレンジ圧縮手段として機能する。   The corrected image data 503a input to the D-range compression unit 504 is subjected to D-range compression processing described later in FIG. 5 according to the D-range compression characteristic control season 150a output from the camera control unit 150. The gamma correction is performed by the gamma correction unit 505 as the range compressed data 504a, the color space correction is performed by the color space conversion unit 506, and the compressed data is compressed by the JPEG compression unit 507 at an appropriate compression ratio and output to the imaging control unit 161 as the image signal 165a. Is done. Each process in the gamma correction unit 505 and the color space conversion unit 506 may be a general well-known process. Here, the D range compression unit 504 functions as dynamic range compression means in the present invention.

撮像制御手段161に入力された画像信号165aは、カメラ制御手段150の制御下で、撮像制御手段161により一旦画像メモリ181に記録された後、最終的にメモリカード182に記録される。   The image signal 165 a input to the imaging control unit 161 is once recorded in the image memory 181 by the imaging control unit 161 under the control of the camera control unit 150, and finally recorded on the memory card 182.

次に、図4に示したDレンジ圧縮部504で施されるDレンジ圧縮処理について、図5を用いて説明する。図5は、Dレンジ圧縮部504で施されるDレンジ圧縮処理の動作の流れを示すフローチャートである。   Next, the D range compression processing performed by the D range compression unit 504 illustrated in FIG. 4 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the operation of the D range compression process performed by the D range compression unit 504.

ステップS101で、補正済み画像データ503aから照明画像が抽出される。一般的に、画像Iは、照明画像Lと反射率画像Rの積として表される。   In step S101, an illumination image is extracted from the corrected image data 503a. Generally, the image I is represented as a product of the illumination image L and the reflectance image R.

I=L・R
照明画像Lの抽出方法については、ローパスフィルタを用いて画像Iから低周波成分のみを抽出する方法、もしくはメディアンフィルタやイプシロンフィルタ等を用いた照明成分抽出方法(例えば、原島他「ε−分離非線形デジタルフィルタとその応用」電子情報通信学会論文誌(A)、Vol.J65−A、No.4、pp.297−304、(Apr.1982))等を適宜使用する。
I = LR
As for the extraction method of the illumination image L, a method of extracting only a low frequency component from the image I using a low-pass filter or a method of extracting an illumination component using a median filter, an epsilon filter or the like (for example, Harashima et al., “Ε-separation nonlinear” Digital filters and their applications, ”The Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (A), Vol. J65-A, No. 4, pp. 297-304, (Apr. 1982)) etc. are used as appropriate.

ステップS102で、画像Iを照明画像Lで除算することで、反射率画像Rが得られる。   In step S102, the reflectance image R is obtained by dividing the image I by the illumination image L.

R=I/L
ステップS103で、上述した多分割測光データを基に、図6に後述する方法で照明画像Lの圧縮パラメータである圧縮率cが算出され、ステップS104で、照明画像Lの圧縮処理が行われる。圧縮処理後の照明画像を、L’とすると、
L’=n・Lc
である。ここに、nは正規化項である。
R = I / L
In step S103, a compression rate c, which is a compression parameter of the illumination image L, is calculated based on the above-described multi-division photometry data by a method described later in FIG. 6, and the illumination image L is compressed in step S104. If the illumination image after compression processing is L ′,
L ′ = n · L c
It is. Here, n is a normalization term.

ステップS105で、圧縮処理後の照明画像L’と反射率画像Rが乗算されることで、Dレンジ圧縮画像I’が得られ、動作が終了される。   In step S105, the illumination image L ′ after the compression processing and the reflectance image R are multiplied to obtain a D-range compressed image I ′, and the operation ends.

I’=L’・R
ここに、ステップS103は本発明におけるダイナミックレンジ圧縮特性算出工程として機能し、ステップS104は本発明におけるダイナミックレンジ圧縮工程として機能する。
I '= L' · R
Here, step S103 functions as a dynamic range compression characteristic calculation step in the present invention, and step S104 functions as a dynamic range compression step in the present invention.

次に、図5のステップS103で行われる「照明画像圧縮パラメータ算出」について、図6を用いて説明する。図6は、照明画像Lの圧縮パラメータである圧縮率cを求める方法を示すグラフの模式図である。   Next, “illumination image compression parameter calculation” performed in step S103 of FIG. 5 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram of a graph illustrating a method for obtaining the compression rate c that is a compression parameter of the illumination image L.

図6(a)において、グラフの右側は横軸に撮像された画像データIを、縦軸に画像データIから抽出された照明画像Lをとったもので、グラフの左側は縦軸に照明画像Lを、横軸に圧縮後の照明画像L’をとったものである。ここでは、デジタルカメラ1の露出制御は、多分割測光データで最大輝度Bvmaxを与えるエリアの画像データが撮像素子162の出力の最大値となるように絞り値とシャッタ速度が制御されるものとする。また、説明を簡単にするために、画像データIから抽出される照明画像Lは、画像データIに比例するものとする。   6A, the right side of the graph is the image data I captured on the horizontal axis, the vertical axis is the illumination image L extracted from the image data I, and the left side of the graph is the illumination image on the vertical axis. L is a compressed illumination image L ′ on the horizontal axis. Here, in the exposure control of the digital camera 1, the aperture value and the shutter speed are controlled so that the image data of the area that gives the maximum luminance Bvmax in the multi-segment photometry data becomes the maximum value of the output of the image sensor 162. . For the sake of simplicity, the illumination image L extracted from the image data I is assumed to be proportional to the image data I.

まず、多分割測光データで被写体輝度の最大値Bvmax1と最少値Bvmin1の幅D1(=Bvmax1−Bvmin1)が広い場合について考える。上述したデジタルカメラ1の露出制御方法により、多分割測光の最大値Bvmax1を与える測光エリアの画像データが撮像素子162の出力の最大値となるため、それから抽出される照明画像が照明画像Lの最大値L2になるので、多分割測光の最少値Bvmin1を与える測光エリアの画像データから抽出される照明画像は非常に小さい値L11となり、画像としては暗く潰れたようになっている。   First, consider a case in which the width D1 (= Bvmax1-Bvmin1) of the maximum value Bvmax1 and the minimum value Bvmin1 of the subject brightness is wide in multi-segment photometry data. According to the exposure control method of the digital camera 1 described above, the image data of the photometry area that gives the maximum value Bvmax1 of multi-division photometry becomes the maximum value of the output of the image sensor 162. Since it becomes the value L2, the illumination image extracted from the image data of the photometry area that gives the minimum value Bvmin1 of multi-division photometry becomes a very small value L11, and the image is darkly crushed.

この場合に、照明画像値L11を適切な明るさの照明画像値L1’に変換し、かつ照明画像の最大値L2をL2’に変換するような圧縮特性カーブCC1を考えると、暗く潰れた画像が適切な明るさの画像に変換され、かつ最も明るい部分の画像も白潰れせずに再現されることになる。この時、図6(a)の左側のグラフで、点(L11,L1’)と点(L2,L2’)を通る圧縮特性カーブCC1は、以下の式で表される。   In this case, when considering a compression characteristic curve CC1 that converts the illumination image value L11 into an illumination image value L1 ′ having an appropriate brightness and converts the maximum value L2 of the illumination image into L2 ′, a darkly crushed image Is converted into an image with appropriate brightness, and the image of the brightest part is also reproduced without being crushed white. At this time, the compression characteristic curve CC1 passing through the points (L11, L1 ') and the points (L2, L2') in the graph on the left side of FIG. 6A is expressed by the following equation.

L’=n1・Lc1
ここに、n1は正規化項、c1は圧縮率である。
L ′ = n1 · L c1
Here, n1 is a normalization term, and c1 is a compression rate.

同様に、多分割測光データで被写体輝度の最大値(Bvmax2)と最少値(Bvmin2)の幅D2(=Bvmax2−Bvmin2)が狭い場合には、多分割測光の最少値(Bvmin2)を与える測光エリアの画像データから抽出される照明画像は、上述した最小値Bvmin1の場合に比べると大きな照明画像値L21となる。この場合には、上述したと同様に、照明画像L21を適切な明るさの照明画像値L1’に変換し、かつ照明画像の最大値L2をL2’に変換するような圧縮特性カーブCC2を考えると、圧縮特性カーブCC2は以下の式で表される。   Similarly, when the width D2 (= Bvmax2−Bvmin2) of the maximum value (Bvmax2) and the minimum value (Bvmin2) of the subject brightness is narrow in the multi-division photometry data, the photometry area that gives the minimum value (Bvmin2) of multi-division photometry The illumination image extracted from the image data is a large illumination image value L21 as compared to the above-described minimum value Bvmin1. In this case, as described above, a compression characteristic curve CC2 is considered that converts the illumination image L21 into an illumination image value L1 ′ of appropriate brightness and converts the maximum value L2 of the illumination image into L2 ′. The compression characteristic curve CC2 is expressed by the following formula.

L’=n2・Lc2
ここに、n2は正規化項、c2は圧縮率であり、C1<C2である。
L ′ = n2 · L c2
Here, n2 is a normalization term, c2 is a compression ratio, and C1 <C2.

以上に述べた照明画像Lと圧縮後の照明画像L’との関係を、図6(b)に示した。図6(b)は、図6(a)の左側のグラフと同じもので、被写体輝度の最大値Bvmaxと最小値Bvminの幅Dが広い場合の圧縮特性カーブCC1と狭い場合の圧縮特性カーブCC2を例示してある。上述したように、図6(b)の座標空間において照明画像の圧縮特性は、被写体輝度の最大値と最小値の幅Dが広いほど曲率の強い圧縮特性カーブ(図のCC1)に設定され、幅Dが狭いほど線形に近い圧縮特性カーブ(図のCC2)に設定され、Dレンジ圧縮特性はこの圧縮特性カーブにより制御される。   The relationship between the illumination image L described above and the illumination image L ′ after compression is shown in FIG. 6B is the same as the graph on the left side of FIG. 6A, and shows a compression characteristic curve CC1 when the width D of the maximum value Bvmax and minimum value Bvmin of the subject brightness is wide, and a compression characteristic curve CC2 when it is narrow. Is illustrated. As described above, the compression characteristic of the illumination image in the coordinate space of FIG. 6B is set to a compression characteristic curve (CC1 in the figure) having a stronger curvature as the maximum value D and the minimum value D of the subject luminance are wider. The narrower the width D, the closer to the linear compression characteristic curve (CC2 in the figure), and the D range compression characteristic is controlled by this compression characteristic curve.

このようにして、多分割測光データを基に、被写体輝度の最大値Bvmaxと最小値Bvninの幅Dによって照明画像Lの圧縮パラメータである圧縮率cを求めることで、従来のように原画像からシーン判別処理を行う場合に比べて圧縮率cの演算が非常に高速で行えるので、照明画像の圧縮処理が高速に行え、かつ適切な明るさのDレンジ圧縮画像を得ることができる。また、被写体輝度の最大値Bvmaxと最小値Bvninの幅Dに対する圧縮率cの関係を予め求めてルックアップテーブル等の形で記憶しておき、必要の都度テーブルから圧縮率cを読み出すことで、圧縮率cの演算を省略して更に処理を高速化することも可能である。   In this way, the compression ratio c, which is the compression parameter of the illumination image L, is obtained from the original image as in the conventional manner by obtaining the subject luminance maximum value Bvmax and the minimum value Bvnin width D based on the multi-segment photometry data. Since the calculation of the compression ratio c can be performed at a very high speed as compared with the case of performing the scene determination process, the illumination image compression process can be performed at a high speed and a D range compressed image with appropriate brightness can be obtained. Further, the relationship between the compression rate c and the maximum value Bvmax and the minimum value Bvnin width D of the subject brightness is obtained in advance and stored in the form of a lookup table or the like, and the compression rate c is read from the table whenever necessary. It is also possible to further speed up the processing by omitting the calculation of the compression rate c.

上述した例では、照明画像の圧縮処理を、本発明における撮像装置であるデジタルカメラ1内の画像処理手段165で行うとしたが、これに限るものではなく、例えばデジタルカメラ1外のパーソナルコンピュータ(PC)等を用いて処理してもよい。PCを用いることによって、より詳細な照明画像の圧縮処理を行うことが可能となる。ここに、デジタルカメラ1やPC等は、本発明における撮像システムを構成する。   In the example described above, the compression processing of the illumination image is performed by the image processing means 165 in the digital camera 1 which is the imaging device according to the present invention. However, the present invention is not limited to this, and for example, a personal computer outside the digital camera 1 ( PC) or the like. By using a PC, it is possible to perform more detailed compression processing of an illumination image. Here, the digital camera 1, the PC, and the like constitute an imaging system according to the present invention.

次に、本発明の第2の実施の形態について、図7を用いて説明する。図7は、本発明の第2の実施の形態における圧縮率cの決定方法を示すフローチャートである。ここでは、例えば画面の中心、すなわち図3に示した測光素子122aの中央エリア(A7)を主被写体エリアとし、それ以外を背景エリアとして、多分割測光データから主被写体輝度Bvmainと背景輝度(例えば背景エリアの平均輝度)Bvsubを求め、これから照明画像の圧縮率cを決定する。なお、主被写体エリアは中央エリア(A7)に限るものではなく、例えば撮影者の指定するエリアであってもよいし、図3で説明したようにAF動作の結果から求められる合焦エリアであってもよい。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing a method for determining the compression rate c in the second embodiment of the present invention. Here, for example, the center of the screen, that is, the central area (A7) of the photometric element 122a shown in FIG. 3 is set as the main subject area, and the other is set as the background area, and the main subject luminance Bvmain and the background luminance (for example, The average luminance of the background area) Bvsub is obtained, and the compression rate c of the illumination image is determined therefrom. The main subject area is not limited to the central area (A7), and may be an area designated by the photographer, for example, or a focus area obtained from the result of the AF operation as described with reference to FIG. May be.

図7において、ステップS201で、多分割測光のA7エリアの測光データから主被写体の輝度Bvmainが求められ、ステップS202で、多分割測光のA7以外のエリアの測光データの平均値から背景輝度Bvsubが求められる。ステップS203で、主被写体輝度Bvmainと背景輝度Bvsubとの差ΔBv(=Bvmain−Bvsub)が0(ゼロ)より大きいか等しい、すなわち主被写体輝度の方が背景輝度よりも明るいか等しい順光シーンであるか否かが確認される。順光シーンである場合(ステップS203;YES)には、ステップS204で照明画像の圧縮率cが小さい値(c1)に設定されて動作が終了される。これによって、圧縮特性全体に渡って平坦な傾きとなり、画像全体の階調性が確保されることになる。   In FIG. 7, in step S201, the luminance Bvmain of the main subject is obtained from the photometric data in the A7 area of multi-division photometry, and in step S202, the background luminance Bvsub is calculated from the average value of the photometric data in areas other than A7 of multi-division photometry. Desired. In step S203, in a front light scene where the difference ΔBv (= Bvmain−Bvsub) between the main subject brightness Bvmain and the background brightness Bvsub is greater than or equal to 0 (zero), that is, the main subject brightness is greater than or equal to the background brightness. It is confirmed whether or not there is. If it is a front light scene (step S203; YES), the compression rate c of the illumination image is set to a small value (c1) in step S204, and the operation ends. As a result, the inclination becomes flat over the entire compression characteristic, and the gradation of the entire image is ensured.

順光シーンでない場合(ステップS203;NO)には、ステップS205で、主被写体輝度Bvmainと背景輝度Bvsubとの差(Bvmain−Bvsub)が逆光判定値TH(ここに、THは負の数)より小さいか等しい、すなわち主被写体輝度の方が背景輝度よりもかなり暗い、強い逆光シーンであるか否かが確認される。強い逆光シーンである場合(ステップS205;YES)には、ステップS206で照明画像の圧縮率cが大きい値(c3)に設定されて動作が終了される。これによって、低輝度部の圧縮特性の傾きが大きくなり、輝度の低い被写体、すなわち主被写体が含まれる低輝度部の階調性が確保されることになる。逆光判定値THは、既定値であってもよいし、例えば撮影者が設定した値でもよい。   If the scene is not a follow light scene (step S203; NO), in step S205, the difference between the main subject brightness Bvmain and the background brightness Bvsub (Bvmain−Bvsub) is determined from the backlight determination value TH (where TH is a negative number). It is confirmed whether or not the scene is a strong backlight scene that is smaller or equal, that is, the main subject brightness is much darker than the background brightness. If it is a strong backlight scene (step S205; YES), the compression rate c of the illumination image is set to a large value (c3) in step S206, and the operation is terminated. As a result, the slope of the compression characteristic of the low-luminance portion increases, and the gradation of the low-luminance portion including the low-luminance subject, that is, the main subject is ensured. The backlight determination value TH may be a predetermined value, or may be a value set by a photographer, for example.

順光シーンでも強い逆光シーンでもない、すなわち主被写体輝度の方が背景輝度よりも少し暗い、弱い逆光シーンの場合(ステップS205;NO)には、ステップS207で照明画像の圧縮率cが中間の値(c2)に設定されて動作が終了される。ここに、c1<c2<c3である。これによって、弱い逆光シーンの場合には順光シーンと強い逆光シーンの中間の圧縮特性となる。   If the scene is neither a direct-light scene nor a strong backlight scene, that is, a weak backlight scene where the main subject brightness is slightly darker than the background brightness (step S205; NO), the compression rate c of the illumination image is intermediate in step S207. The operation is terminated by setting the value (c2). Here, c1 <c2 <c3. As a result, in the case of a weak backlight scene, the compression characteristic is intermediate between a follow scene and a strong backlight scene.

図8に、上述した方法により決定される照明画像の圧縮率cをパラメータにした照明画像Lと圧縮後の照明画像L’との関係を示した。上述したように、本例では主被写体輝度と背景輝度とを比較し、照明画像の圧縮率を、主被写体輝度が大きいほど小さく、背景輝度が大きいほど大きくなるようにDレンジ圧縮特性を制御することにより、また特に、主被写体輝度と背景輝度とから順光シーン、強い逆光シーン、弱い逆光シーンという多段階に分けてDレンジ圧縮特性を制御している。従って、図8に示すように、順光シーンの場合の圧縮特性のカーブはCC1(L’=n1・Lc1)となり、圧縮特性全体に渡って平坦な傾きとなり、画像全体の階調性が確保されている。強い逆光シーンの場合の圧縮特性のカーブはCC3(L’=n3・Lc3)となり、低輝度側の傾きが大きくなっており、輝度の低い被写体、すなわち主被写体が含まれる低輝度部の階調性が確保されている。弱い逆光シーンの場合の圧縮特性のカーブはCC2(L’=n2・Lc2)となり、順光シーンと強い逆光シーンの中間の特性となっている。 FIG. 8 shows the relationship between the illumination image L using the compression rate c of the illumination image determined by the method described above as a parameter and the illumination image L ′ after compression. As described above, in this example, the main subject luminance and the background luminance are compared, and the D-range compression characteristic is controlled so that the compression rate of the illumination image decreases as the main subject luminance increases and increases as the background luminance increases. In particular, the D-range compression characteristics are controlled in multiple stages from the main subject luminance and the background luminance into the following scenes: a front light scene, a strong backlight scene, and a weak backlight scene. Therefore, as shown in FIG. 8, the curve of the compression characteristic in the case of the following light scene is CC1 (L ′ = n1 · L c1 ), which has a flat inclination over the entire compression characteristic, and the gradation of the entire image is improved. It is secured. The curve of the compression characteristic in the case of a strong backlight scene is CC3 (L ′ = n3 · L c3 ), and the inclination on the low luminance side is large, and the low luminance part of the low luminance part including the main object is low. Tonality is secured. The compression characteristic curve in the case of the weak backlight scene is CC2 (L ′ = n2 · L c2 ), which is an intermediate characteristic between the follow scene and the strong backlight scene.

なお、ここでは画像における主被写体輝度と背景輝度との関係を、順光シーン、弱い逆光シーン、強い逆光シーンの3つに分類して説明したが、これに限るものではなく、もっと大まかな分類、あるいはもっと細かい分類をしてもよいし、例えば第1の主被写体、第2の主被写体、背景といったように被写体の分類を変更してもよい。   Here, the relationship between the main subject brightness and the background brightness in the image has been described as being classified into three scenes: a follow scene, a weak backlight scene, and a strong backlight scene. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, a more detailed classification may be performed, or the classification of the subject may be changed, for example, the first main subject, the second main subject, or the background.

次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。ここでは、Goshtasbyの方法と呼ばれる方法を応用してDレンジ圧縮を行う。Goshtasbyの方法とは、本来、特許文献1に示されたと同様に、露光量の異なる画面を複数回撮影し、それら複数の画像を用いて適正な画像を求めるもので、詳しくは、例えば「A.Goshtasby,”Fusion of Multi−Exposure Images”,Image and Vision Computing,vol.23,2005,pp.611−618」に記載されている。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. Here, D range compression is performed by applying a method called the Gostasby method. The Gostasby method is basically a method of photographing a screen with different exposure amounts a plurality of times and obtaining an appropriate image using the plurality of images, as shown in Patent Document 1, for example, “A Gostasby, “Fusion of Multi-Exposure Images”, Image and Vision Computing, vol. 23, 2005, pp. 611-618 ”.

本第3の実施の形態においては、上述した露光量の異なる複数枚の画像の代わりに、特許文献4に示したリニアログセンサで撮影された1枚の画像を用いる。以下、図9を用いて本実施の形態を説明する。図9は、リニアログセンサで撮影された1枚の画像から複数の画像を得る方法を示す模式図で、図9(a)はリニアログセンサの光電変換特性を示すグラフ、図9(b)は複数の画像の作成方法を示すグラフで、共に横軸に被写体輝度を、縦軸に撮像素子の画素値を線形でとってある。   In the third embodiment, one image taken by the linear log sensor described in Patent Document 4 is used instead of the plurality of images having different exposure amounts described above. Hereinafter, this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic diagram showing a method for obtaining a plurality of images from one image taken by the linear log sensor. FIG. 9A is a graph showing the photoelectric conversion characteristics of the linear log sensor, and FIG. Is a graph showing a method for creating a plurality of images, and the horizontal axis represents the subject brightness, and the vertical axis represents the pixel value of the image sensor linearly.

図9(a)において、リニアログセンサの光電変換特性は、低輝度被写体は線形特性(図の特性901)で、高輝度被写体は対数特性(図の特性902)である。リニアログセンサで撮影された画像について、対数特性902の部分を演算によって線形特性903に伸張して線形特性の画像Iを得る。一方で、図3で説明した方法等により、多分割測光での各測光エリアの測光データBv(1)〜Bv(N)(図3の例ではN=13)を得る。   In FIG. 9A, the photoelectric conversion characteristics of the linear log sensor are a linear characteristic (characteristic 901 in the figure) for a low-luminance subject and a logarithmic characteristic (characteristic 902 in the figure) for a high-luminance object. About the image image | photographed with the linear log sensor, the part of the logarithmic characteristic 902 is expanded to the linear characteristic 903 by calculation, and the image I of a linear characteristic is obtained. On the other hand, photometric data Bv (1) to Bv (N) (N = 13 in the example of FIG. 3) of each photometric area in multi-division photometry are obtained by the method described in FIG.

次に図9(b)において、線形特性の画像Iから、測光データBv(1)〜Bv(N)が画素値の適正値(例えば画素値の最大値が8bitの場合は128)となるように傾きを補正した画像I1〜INを演算により作成する。例えばエリアの測光データが明るければ(例えばBv1の場合)傾きが寝た画像I1が得られる。画像I1の場合は、画像全体にわたって白潰れなく再現されているが、コントラストの低い画像となっている。また、エリアの測光データが暗い場合(例えばBv3の場合)は傾きが立った画像I3が得られる。画像I3の場合は、画像の明るい部分は全て白潰れしているが、低輝度部分のコントラストは高い。エリアの測光データがBv1とBv3の中間の場合(例えばBv2の場合)は、画像I1と画像I3の中間の画像I2が得られる。   Next, in FIG. 9B, the photometric data Bv (1) to Bv (N) become appropriate pixel values (for example, 128 when the maximum pixel value is 8 bits) from the linear characteristic image I. The images I1 to IN with the tilt corrected are generated by calculation. For example, if the photometric data of the area is bright (for example, in the case of Bv1), an image I1 with a slanted inclination is obtained. In the case of the image I1, the entire image is reproduced without being crushed white, but the image has a low contrast. Further, when the photometric data of the area is dark (for example, in the case of Bv3), an image I3 having a tilt is obtained. In the case of the image I3, all bright portions of the image are crushed white, but the contrast of the low luminance portion is high. When the photometric data of the area is between Bv1 and Bv3 (for example, Bv2), an image I2 between the image I1 and the image I3 is obtained.

このようにして得られた複数の画像I1〜INを用いてDレンジ圧縮特性を決定する。以降の動作は上述した論文に記載の方法と同様の方法を踏襲するので、簡単な説明に留める。まず、複数の画像I1〜INをそれぞれm×nのブロックに分割して(m、nは正の整数)、各ブロックで画像のコントラストを示す尺度であるエントロピーEを求める。ブロック(j,k)のカラー画像のエントロピーをEc(jk)とすると、   The D range compression characteristic is determined using the plurality of images I1 to IN thus obtained. Since the subsequent operation follows the same method as described in the above-mentioned paper, only a brief description will be given. First, each of the plurality of images I1 to IN is divided into m × n blocks (m and n are positive integers), and entropy E that is a scale indicating the contrast of the image is obtained in each block. If the entropy of the color image of block (j, k) is Ec (jk),

Figure 2007208405
Figure 2007208405

ここに、piはブロック内における画素値iの発生確率を示し、r、g、bは各々R(赤)画素、G(緑)画素、B(青)画素を示す。 Here, p i represents the occurrence probability of the pixel value i in the block, and r, g, and b represent R (red) pixel, G (green) pixel, and B (blue) pixel, respectively.

次に、各ブロック毎に最大のコントラストを与える画像を選択する。ここに、最大のコントラストを与える画像の画像番号Ijkは、ブロック(j,k)について、N枚の画像中最大のエントロピーを与える画像の番号である。このようにして選ばれたm×n枚の画像は、このままでは繋ぎ目が不自然のままであるから、ブレンドと呼ばれる処理を施すことにより、自然な1枚の画像となる。この時の出力画像O(x,y)は、 Next, an image giving the maximum contrast is selected for each block. Here, the image number I jk of the image that gives the maximum contrast is the number of the image that gives the maximum entropy among the N images for the block (j, k). Since the m × n images selected in this way are unnatural at the joints as they are, a natural image is obtained by performing a process called blending. The output image O (x, y) at this time is

Figure 2007208405
Figure 2007208405

となる。ここに、Wjkは(式3)で示されるウェイトであり、Ijk(x,y)はブロック(j,k)について最大のエントロピーを与える画像の画素値である。 It becomes. Here, W jk is a weight represented by (Equation 3), and I jk (x, y) is a pixel value of an image that gives the maximum entropy for the block (j, k).

Figure 2007208405
Figure 2007208405

ここに、Gjk(x,y)は(式4)で示されるガウシアンである。 Here, G jk (x, y) is a Gaussian expressed by (Equation 4).

Figure 2007208405
Figure 2007208405

ここに、(xjk,yjk)はブロックの中心画素の座標であり、σは標準偏差である。 Here, (x jk , y jk ) is the coordinates of the central pixel of the block, and σ is the standard deviation.

本実施の形態によれば、リニアログセンサで撮影された1枚の画像から測光手段の検出結果に基づいて複数の画像を作成し、作成された複数の画像を任意の数のブロックに分割して各々のブロック毎にコントラストの高い画像を選択することでDレンジ特性を制御し、さらにブレンド処理を行うことで良好にしかも早くDレンジ圧縮を施すことができ、自然な画像を得ることができる。   According to the present embodiment, a plurality of images are created from a single image captured by a linear log sensor based on the detection result of the photometric means, and the created plurality of images are divided into an arbitrary number of blocks. By selecting a high-contrast image for each block, the D-range characteristics can be controlled, and by blending, the D-range can be compressed well and quickly, and a natural image can be obtained. .

以上に述べたように、本発明によれば、原画像撮像時の被写体輝度情報に基づいてDレンジ圧縮のためのパラメータを算出することで、Dレンジ圧縮のためのパラメータを高速に得ることができ、さらに原画像の持つ有用な情報を損なうことなくDレンジ圧縮を行うことのできる撮像装置、撮像システムおよび撮像方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, the parameters for D range compression can be obtained at high speed by calculating the parameters for D range compression based on the subject luminance information at the time of capturing the original image. In addition, it is possible to provide an imaging apparatus, an imaging system, and an imaging method that can perform D-range compression without impairing useful information of an original image.

尚、本発明に係る撮像装置、撮像システムおよび撮像方法を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。   It should be noted that the detailed configuration and detailed operation of each component constituting the imaging apparatus, imaging system, and imaging method according to the present invention can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

本発明における撮像装置の一例であるデジタルカメラの外観模式図である。1 is a schematic external view of a digital camera that is an example of an imaging apparatus according to the present invention. 図1に示したデジタルカメラの回路の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the circuit of the digital camera shown in FIG. 撮像範囲と、測光エリアと、AFエリアとの関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the relationship between an imaging range, a photometry area, and AF area. 本発明の第1の実施の形態における画像処理手段およびその周辺部を示す回路ブロック図である。1 is a circuit block diagram showing an image processing means and its peripheral part in a first embodiment of the present invention. Dレンジ圧縮処理の動作の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of operation | movement of D range compression processing. 照明画像の圧縮特性を求める方法を示すグラフの模式図である。It is a schematic diagram of the graph which shows the method of calculating | requiring the compression characteristic of an illumination image. 本発明の第2の実施の形態における圧縮率の決定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the determination method of the compression rate in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における照明画像と圧縮後の照明画像との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the illumination image in the 2nd Embodiment of this invention, and the illumination image after compression. リニアログセンサで撮影された1枚の画像から複数の画像を得る方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the method of obtaining a some image from one image image | photographed with the linear log sensor.

符号の説明Explanation of symbols

1 デジタルカメラ
10 ボディ
112 モード設定ダイアル
122 測光モジュール
131 画像表示手段
141 レフレックスミラー
142 サブミラー
144 AFモジュール
145 シャッタ
150 カメラ制御手段
151 CPU(中央処理装置)
152 ワークメモリ
153 記憶部
154 データメモリ
160 撮像回路
161 撮像制御手段
162 撮像素子
163 アンプ
164 フロントエンドプロセッサ(FEP)
165 画像処理手段
504 Dレンジ圧縮部
181 画像メモリ
182 メモリカード
20 交換レンズ
211 レンズ
221 絞り
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Digital camera 10 Body 112 Mode setting dial 122 Photometry module 131 Image display means 141 Reflex mirror 142 Sub mirror 144 AF module 145 Shutter 150 Camera control means 151 CPU (central processing unit)
152 Work memory 153 Storage unit 154 Data memory 160 Imaging circuit 161 Imaging control means 162 Imaging element 163 Amplifier 164 Front-end processor (FEP)
165 Image processing means 504 D-range compression unit 181 Image memory 182 Memory card 20 Interchangeable lens 211 Lens 221 Aperture

Claims (5)

被写体の画像を撮像する撮像手段と、
被写体の輝度を検出する被写体輝度検出手段とを備えた撮像装置において、
前記撮像手段で撮像された画像のダイナミックレンジを圧縮するダイナミックレンジ圧縮手段と、
前記被写体輝度検出手段の検出結果に基づいて前記ダイナミックレンジ圧縮手段の圧縮特性を制御するダイナミックレンジ圧縮特性制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
Imaging means for capturing an image of a subject;
In an imaging device comprising subject brightness detection means for detecting the brightness of a subject,
Dynamic range compression means for compressing the dynamic range of the image captured by the imaging means;
An imaging apparatus comprising: a dynamic range compression characteristic control unit that controls a compression characteristic of the dynamic range compression unit based on a detection result of the subject luminance detection unit.
前記被写体輝度検出手段は、被写体の複数の領域の輝度を検出するものであり、検出した被写体輝度の最大値と最小値に基づいて前記ダイナミックレンジ圧縮手段の圧縮特性を制御することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The subject luminance detecting means detects the luminance of a plurality of areas of the subject, and controls the compression characteristics of the dynamic range compressing means based on the detected maximum and minimum values of the subject luminance. The imaging device according to claim 1. 前記被写体輝度検出手段は、被写体の少なくとも二つの範囲の輝度を検出するものであり、検出した被写体輝度の大小関係に基づいて前記ダイナミックレンジ圧縮手段の圧縮特性を制御することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The subject brightness detection means detects brightness in at least two ranges of the subject, and controls compression characteristics of the dynamic range compression means based on the detected magnitude relationship of the subject brightness. The imaging apparatus according to 1. 被写体の画像を撮像する撮像手段と、
被写体の輝度を検出する被写体輝度検出手段とを備えた撮像システムにおいて、
前記撮像手段で撮像された画像のダイナミックレンジを圧縮するダイナミックレンジ圧縮手段と、
前記被写体輝度検出手段の検出結果に基づいて前記ダイナミックレンジ圧縮手段の圧縮特性を制御するダイナミックレンジ圧縮特性制御手段とを備えたことを特徴とする撮像システム。
Imaging means for capturing an image of a subject;
In an imaging system comprising subject brightness detection means for detecting the brightness of a subject,
Dynamic range compression means for compressing the dynamic range of the image captured by the imaging means;
An imaging system comprising: a dynamic range compression characteristic control unit that controls a compression characteristic of the dynamic range compression unit based on a detection result of the subject luminance detection unit.
被写体の画像を撮像する撮像工程と、
被写体の複数の範囲もしくは領域の輝度を検出する被写体輝度検出工程と、
前記被写体輝度検出工程での検出結果に基づいて、前記撮像工程で撮像された画像のダイナミックレンジを圧縮する際の圧縮特性を算出するダイナミックレンジ圧縮特性算出工程と、
前記ダイナミックレンジ圧縮特性算出工程で算出された圧縮特性を用いて前記撮像工程で撮像された画像のダイナミックレンジを圧縮するダイナミックレンジ圧縮工程とを備えたことを特徴とする撮像方法。
An imaging process for capturing an image of a subject;
A subject brightness detection step for detecting brightness of a plurality of ranges or areas of the subject;
A dynamic range compression characteristic calculation step for calculating a compression characteristic when compressing the dynamic range of the image captured in the imaging step based on the detection result in the subject luminance detection step;
An imaging method comprising: a dynamic range compression step of compressing a dynamic range of an image captured in the imaging step using the compression characteristic calculated in the dynamic range compression characteristic calculation step.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11196291A (en) * 1997-12-26 1999-07-21 Fuji Photo Film Co Ltd Digital camera and image reproduction system
JP2003169231A (en) * 2001-11-29 2003-06-13 Ricoh Co Ltd Image processing apparatus, and computer program
JP2004363726A (en) * 2003-06-02 2004-12-24 Fuji Photo Film Co Ltd Image processing method and digital camera

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11196291A (en) * 1997-12-26 1999-07-21 Fuji Photo Film Co Ltd Digital camera and image reproduction system
JP2003169231A (en) * 2001-11-29 2003-06-13 Ricoh Co Ltd Image processing apparatus, and computer program
JP2004363726A (en) * 2003-06-02 2004-12-24 Fuji Photo Film Co Ltd Image processing method and digital camera

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