JP2007279919A

JP2007279919A - 画像変換装置および方法、並びに、プログラム

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Publication number: JP2007279919A
Application number: JP2006103509A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nose; 隆能勢
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2006-04-04
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】モノクロのデジタル画像データに基づく画像の輝度の変化をより鮮明に表現する。
【解決手段】変換部１２１は、撮像装置１１１により撮像されたモノクロのデジタル画像データである入力画像データを、入力画像データの輝度値のそれぞれに、それぞれ異なる色に対応するカラーデジタル画像データの画素値を割り当てることにより、カラーデジタル画像データに変換する。エンコーダ１２２は、変換後のカラーデジタル画像データを所定の方式のカラーアナログ画像信号に変換し、アナログ出力部１２３を介して表示装置１１３に出力する。エンコーダ１２４は、変換後のカラーデジタル画像データを所定の方式のカラーデジタル画像データに変換し、デジタル出力部１２５を介して表示装置１１４に出力する。本発明は、画像変換装置に適用できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像変換装置および方法に関し、特に、モノクロのデジタル画像データに基づく画像の輝度の変化をより鮮明に表現できるようにした画像変換装置および方法、並びに、プログラムに関する。

近年、入射光量の対数にほぼ比例した輝度値からなる画像データを出力することにより、広いダイナミックレンジを実現し、明るい空をバックにした屋外、西日などによる逆光の環境、または夜間などにおいても、鮮明な画像を撮像することができる対数変換型撮像素子（例えば、特許文献１参照）を用いた撮像装置の普及が進んでいる。対数変換型撮像素子を用いた撮像装置から出力される画像データは、例えば、各画素の輝度値が１０ビットのデータにより表される、１０２４階調のモノクロの画像データとされる。

特表平７−５０６９３２公報

図１Ａは、対数変換型撮像素子を用いた撮像装置により、走行する車両内から撮像したモノクロの画像データにおける輝度値の分布を示すグラフである。グラフの横軸方向は、輝度値を示し、縦軸方向は画素の数を示している。図１Ａのグラフに示されるように、対数変換型撮像素子を用いた撮像装置により撮像した画像データにおいては、ダイナミックレンジ内の一部の範囲に輝度値が集中する。従って、撮像した画像データに基づく画像を表示する場合、ダイナミックレンジ内の全ての範囲の輝度値が表示装置の階調（例えば、２５６階調）内に収まるように、画像データの各輝度値に表示装置の階調値を割り当てた場合、コントラストが弱く、鮮明さに欠けた画像となり、その結果、表示された画像において、各被写体の識別が困難になるときがある。

そこで、より鮮明に画像を表示するために、画像内の階調値の差がより大きくなるように、画像データの各輝度値に表示装置の階調値を割り当てるようにした場合、例えば、図１Ａの範囲Ｗ外の輝度値に対応する階調値が、図２Ｂの範囲１１−１および範囲１１−２に示されるように、表示装置の階調値の範囲を超えてしまうときがある。その結果、範囲Ｗより低い輝度値には最小の階調値が一様に割り当てられ、範囲Ｗより高い輝度値には、最大の階調値が一様に割り当てられ、いわゆる、黒潰れや白飛びが発生し、画像の暗い領域および明るい領域の鮮明さが失われてしまう。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、モノクロのデジタル画像データに基づく画像の輝度の変化をより鮮明に表現できるようにするものである。

本発明の一側面の画像変換装置は、モノクロのデジタル画像データに基づく画像の輝度の変化に対して、変換後のカラーのデジタル画像データに基づく画像の色が徐々に変化するように、モノクロのデジタル画像データの輝度値のそれぞれに、それぞれ異なる色に対応するカラーのデジタル画像データの画素値を割り当てることにより、モノクロのデジタル画像データをカラーのデジタル画像データに変換する第１の変換手段を備える。

本発明の一側面の画像変換装置においては、モノクロのデジタル画像データに基づく画像の輝度の変化に対して、変換後のカラーのデジタル画像データに基づく画像の色が徐々に変化するように、モノクロのデジタル画像データの輝度値のそれぞれに、それぞれ異なる色に対応するカラーのデジタル画像データの画素値を割り当てることにより、モノクロのデジタル画像データがカラーのデジタル画像データに変換される。

従って、モノクロのデジタル画像データに基づく画像の輝度の変化をより鮮明に表現できる。

この第１の変換手段は、例えば、CPU（Central Processing Unit）により構成される。

この画像変換装置は、カラーのデジタル画像データを、所定の方式のカラーのアナログ画像信号に変換する第２の変換手段をさらに備えることができる。

これにより、より遠方に画像情報を伝送することができる。また、画像情報の伝送に用いるケーブルを安価に抑えることができる。

この第２の変換手段は、例えば、CPU（Central Processing Unit）により構成される。

このモノクロのデジタル画像データは、入射光量の対数にほぼ比例した輝度値を出力する撮像素子により撮像された画像データとすることができる。

これにより、ダイナミックレンジの広いモノクロのデジタル画像データに基づく画像の輝度の変化をより鮮明に表現できる。

本発明の一側面の画像処理方法、または、プログラムは、モノクロのデジタル画像データに基づく画像の輝度の変化に対して、変換後のカラーのデジタル画像データに基づく画像の色が徐々に変化するように、モノクロのデジタル画像データの輝度値のそれぞれに、それぞれ異なる色に対応するカラーのデジタル画像データの画素値を割り当てることにより、モノクロのデジタル画像データをカラーのデジタル画像データに変換する変換ステップを含む。

本発明の一側面の画像処理方法、または、プログラムにおいては、モノクロのデジタル画像データに基づく画像の輝度の変化に対して、変換後のカラーのデジタル画像データに基づく画像の色が徐々に変化するように、モノクロのデジタル画像データの輝度値のそれぞれに、それぞれ異なる色に対応するカラーのデジタル画像データの画素値を割り当てることにより、モノクロのデジタル画像データがカラーのデジタル画像データに変換される。

この変換ステップは、例えば、モノクロのデジタル画像データに基づく画像の輝度の変化に対して、変換後のカラーのデジタル画像データに基づく画像の色が徐々に変化するように、モノクロのデジタル画像データの輝度値のそれぞれに、それぞれ異なる色に対応するカラーのデジタル画像データの画素値を割り当てることにより、モノクロのデジタル画像データをカラーのデジタル画像データにCPUにより変換する変換ステップにより構成される。

以上のように、本発明の一側面によれば、モノクロのデジタル画像データをカラーのデジタル画像データに変換することができる。特に、本発明の一側面によれば、モノクロのデジタル画像データに基づく画像をより鮮明な画像に変換することができる。

以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図２は、本発明を適用した画像処理システムの一実施の形態を示すブロック図である。画像処理システム１０１は、撮像装置１１１、画像変換装置１１２、表示装置１１３、および表示装置１１４を含むように構成される。画像変換装置１１２は、変換部１２１、エンコーダ１２２、アナログ出力部１２３、エンコーダ１２４、および、デジタル出力部１２５を含むように構成される。

撮像装置１１１は、例えば、図３を参照して後述するように、対数変換型の撮像素子を用いて非常に広いダイナミックレンジ（例えば、約170dB）で被写体を撮像する撮像装置により構成される。撮像装置１１１により撮像される画像データは、例えば、10bitの符号なし２進数のデジタルのデータであり、最も暗い０から最も明るい２¹⁰−１の範囲の１０２３階調の輝度値が割り当てられるモノクロの画像データである。撮像装置１１１は、撮像した画像データ（以下、入力画像データと称する）を、変換部１２１に供給する。

画像変換装置１１２は、図５を参照して後述するように、モノクロのデジタル画像データ（以下、モノクロデジタル画像データとも称する）である入力画像データを、カラーのアナログ画像信号（以下、カラーアナログ画像信号とも称する）およびカラーのデジタル画像データ（以下、カラーデジタル画像データとも称する）に変換し、カラーアナログ画像信号を表示装置１１３に出力し、カラーデジタル画像データを表示装置１１４に出力する。

変換部１２１は、図５を参照して後述するように、入力画像データをカラーデジタル画像データに変換する。変換部１２１は、変換したカラーデジタル画像データをエンコーダ１２２およびエンコーダ１２４に供給する。

エンコーダ１２２は、変換部１２１により変換されたカラーデジタル画像データを、例えば、NTSC(National Television Standards Committee)やPAL(Phase Alternation by Line)などの所定の方式のカラーアナログ画像信号にエンコードする。エンコーダ１２２は、エンコードしたカラーアナログ画像信号をアナログ出力部１２３に供給する。

アナログ出力部１２３は、例えば、コンポジットビデオ、コンポーネントなどの所定のアナログ画像信号の伝送規格に基づいて、エンコーダ１２２によりエンコードされたカラーアナログ画像信号を表示装置１１３に出力する。

エンコーダ１２４は、変換部１２１により変換されたカラーデジタル画像データを、例えば、MPEG(Moving Picture Expert Group)２，MPEG(Moving Picture Expert Group)４，モーションJPEG（Joint Photographic Experts Group）などの所定の方式のカラーデジタル画像データにエンコードする。エンコーダ１２４は、エンコードしたカラーデジタル画像データをデジタル出力部１２５に供給する。

デジタル出力部１２５は、例えば、Camera Link、IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)1394などの所定のデジタル画像データの伝送規格に基づいて、エンコーダ１２４によりエンコードされたカラーデジタル画像データを表示装置１１４に出力する。

表示装置１１３は、例えば、CRT(Cathode-Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal Display)、PDP(Plasma Display Panel)等で構成され、カラーアナログ画像信号に基づく画像を表示する。

表示装置１１４は、例えば、CRT、LCD、PDP等で構成され、カラーデジタル画像データに基づく画像を表示する。

図３は、図２の撮像装置１１１の機能的構成を示すブロック図である。撮像装置１１１は、レンズ２０１、および対数変換型撮像素子２０２を含むように構成される。対数変換型撮像素子２０２は、例えば、HDRC（High Dynamic Range CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）（登録商標））などの対数変換型の撮像素子とされ、光検出部２１１、対数変換部２１２、A/D変換部２１３、および撮像タイミング制御部２１４を含むように構成される。

撮像装置１１１により撮像される被写体から発せられた光（あるいは、被写体により反射された光）は、レンズ２０１に入射し、対数変換型撮像素子２０２の光検出部２１１の図示せぬ光検出面に結像する。

光検出部２１１は、例えば、複数のフォトダイオードからなる受光素子などにより構成される。光検出部２１１は、レンズ２０１により結像された被写体の光を、入射された光の明るさ（照度）に応じた電荷に変換し、変換した電荷を蓄積する。光検出部２１１は、撮像タイミング制御部２１４から供給される制御信号に同期して、蓄積した電荷を対数変換部２１２に供給する。

対数変換部２１２は、例えば、複数のMOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などにより構成される。対数変換部２１２は、MOSFETのサブスレッショルド特性を利用して、光検出部２１１から供給される電荷を、各画素ごとに、電荷の数（電流の強さ）の対数、すなわち、被写体の光の光量の対数にほぼ比例した電圧値に変換したアナログの電気信号を生成する。対数変換部２１２は、生成したアナログの電気信号をA/D変換部２１３に供給する。

A/D変換部２１３は、撮像タイミング制御部２１４から供給される制御信号に同期して、アナログの電気信号をデジタルの画像データにA/D変換する。例えば、10bitの符号なし２進数のデジタルの画像データに変換される場合、画像データの輝度値は、最も暗い０から最も明るい２¹⁰−１の範囲の値をとる。A/D変換部２１３は、変換したデジタルの画像データを画像変換装置１１２に供給する。

このように、撮像装置１１１は、光検出部２１１に入射した被写体の光の明るさ、すなわち、入射光量の対数に比例した輝度値からなるデジタルの画像データを出力する。なお、対数変換型の撮像素子については、例えば、特表平７−５０６９３２公報などにその詳細が開示されている。

なお、対数変換型撮像素子２０２の光検出部２１１においては、変換した電荷を蓄積せずに、そのまま対数変換部２１２に供給させるようにすることも可能である。

図４は、対数変換型撮像素子２０２、CCD撮像素子、銀塩フィルム、および、人の目の感度特性を示すグラフである。図４の横軸は、入射光の照度（単位は、ルクス（lux））の対数値を示し、縦軸は入射光の照度に対する感度を示している。線２３１は対数変換型撮像素子２０２の感度特性を示し、線２３２はCCD撮像素子の感度特性を示し、線２３３は銀塩フィルムの感度特性を示し、線２３４は人の目の感度特性を示している。

対数変換型撮像素子２０２は、上述したように、入射光量の対数にほぼ比例した輝度値からなる画像データを出力するので、入射光量が大きくなった場合でも、対数変換型撮像素子２０２を構成するフォトダイオードやMOSFETなどの素子の容量が飽和したり、各素子に流れる電流や印加される電圧が各素子の入力に応じた出力を行うことができる範囲を超えることがない。従って、撮像可能な輝度の範囲内において、ほぼ正確に入射光量の変動に応じた輝度値を得ることができる。すなわち、CCD撮像素子、銀塩フィルム、および、人の目より広い、例えば、約１ミリルクスから太陽光の輝度より高い約５００キロルクスまでの約１７０dBのダイナミックレンジで、被写体からの入射光量の強さをほぼ正確に反映した輝度値からなる画像を撮像することができる。なお、撮像装置１１１に用いる対数変換型撮像素子２０２のダイナミックレンジは、上述した１７０dBに限定されるものではなく、利用目的に応じて、約１００ｄＢあるいは２００ｄＢなど、必要なダイナミックレンジに対応したものを用いるようにすればよい。

従って、対数変換型撮像素子２０２を用いた撮像装置１１１は、人が視認できる輝度範囲において、輝度クリッピングが発生しないため、絞りやシャッタースピードなどを調整して入射光量を調整する必要がない。すなわち、撮像装置１１１は、入射光量を調整しなくても、被写体の詳細な輝度の分布を忠実に撮像することができる。

例えば、昼間に車内から車の前方を撮像する場合、画角内に太陽が入っていても、撮像装置１１１は、入射光量を調整せずに、太陽と前方の道路の輝度の分布を忠実に再現した画像を撮像することができる。また、夜間に車内から車の前方を撮像する場合、対向車のヘッドライトが前方から照らされていても、撮像装置１１１は、入射光量を調整せずに、対向車のヘッドライトの光から自車のヘッドライトに照らされていない領域までの輝度の分布を忠実に再現した画像を撮像することができる。

また、CCD撮像素子および銀塩フィルムでは、線２３２および線２３３に示されるように、ガンマ特性などの要因により感度特性が入射光の照度の対数に比例しないのに比べて、対数変換型撮像素子２０２では、感度特性が入射光の照度の対数にほぼ比例する。

このように、対数変換型撮像素子２０２を用いた撮像装置１１１は、輝度クリッピングの発生、入射光量の調整、ガンマ特性の影響を受けない。従って、撮像装置１１１により撮像された画像データの輝度値は、被写体の輝度の変動および被写体の動きをほぼ忠実に反映するように変動する。すなわち、フレーム間の画像データの差分をとった差分データの各画素の差分値は、被写体の輝度の変動および被写体の動きがほぼ忠実に反映された値となる。

次に、図５のフローチャートを参照して、画像処理システム１０１により実行される画像処理の詳細を説明する。なお、この処理は、例えば、画像処理システム１０１の図示せぬ操作部を介して、ユーザにより画像処理の開始の指令が入力されたとき開始される。

ステップＳ１において、撮像装置１１１は、被写体を撮像し、撮像した入力画像データを変換部１２１に供給する。

ステップＳ２において、変換部１２１は、入力画像データをカラーの画像データに変換する。具体的には、変換部１２１は、入力画像データに基づく画像の輝度の変化に対して、変換後のカラーデジタル画像データに基づく画像の色が徐々に変化するように、入力画像データの輝度値のそれぞれに、それぞれ異なる色に対応するカラーデジタル画像データの画素値を割り当てることにより、入力画像データをカラーデジタル画像データに変換する。

ここで、図６および図７を参照して、入力画像データをカラーデジタル画像データに変換する方法の一例について説明する。図６は、入力画像データの輝度値と変換後のカラーデジタル画像データの画素値との関係を示す表である。図６の１行目は、入力画像データの輝度値を示し、２乃至４行目は、１行目の輝度値に対応する、変換後のカラーデジタル画像データの画素値をＲＧＢの色成分ごとに示し、５行目は、２乃至４行目に示される画素値に対応する色を示す。

図７は、入力画像データの輝度値と変換後のカラーデジタル画像データの画素値との関係を示すグラフである。横軸方向は、入力画像データの輝度値を示し、縦軸方向は、横軸方向の輝度値に対応する、変換後のカラーデジタル画像データの画素値のＲＧＢの色成分ごとの値を示す。

例えば、入力画像データの輝度値が０の場合、Ｒ成分の値が０、Ｇ成分の値が０、Ｂ成分の値が０の画素値に変換され、変換後の画素の色は黒となる。

入力画像データの輝度値が０以上１７０以下の範囲では、変換後の画素値において、Ｂ成分の値が輝度値にほぼ比例して大きくなり、Ｒ成分およびＧ成分の値は０に固定される。例えば、入力画像データの輝度値が８５の場合、Ｒ成分の値が０、Ｇ成分の値が０、Ｂ成分の値が１２８の画素値に変換され、変換後の画素の色は暗い青となる。また、入力画像データの輝度値が１７０の場合、Ｒ成分の値が０、Ｇ成分の値が０、Ｂ成分の値が２５５の画素値に変換され、変換後の画素の色は青となる。

入力画像データの輝度値が１７０以上３４０以下の範囲では、変換後の画素値において、Ｇ成分の値が輝度値にほぼ比例して大きくなり、Ｒ成分の値は０に固定され、Ｂ成分の値は２５５に固定される。例えば、入力画像データの輝度値が２５５の場合、Ｒ成分の値が０、Ｇ成分の値が１２８、Ｂ成分の値が２５５の画素値に変換され、変換後の画素の色は明るい青となる。また、入力画像データの輝度値が３４０の場合、Ｒ成分の値が０、Ｇ成分の値が２５５、Ｂ成分の値が２５５の画素値に変換され、変換後の画素の色は水色となる。

入力画像データの輝度値が３４０以上５１０以下の範囲では、変換後の画素値において、Ｂ成分の値が輝度値にほぼ比例して小さくなり、Ｒ成分の値は０に固定され、Ｇ成分の値は２５５に固定される。例えば、入力画像データの輝度値が４２５の場合、Ｒ成分の値が０、Ｇ成分の値が２５５、Ｂ成分の値が１２８の画素値に変換され、変換後の画素の色は薄い緑となる。また、入力画像データの輝度値が５１０の場合、Ｒ成分の値が０、Ｇ成分の値が２５５、Ｂ成分の値が０の画素値に変換され、変換後の画素の色は緑となる。

入力画像データの輝度値が５１０以上６８０以下の範囲では、変換後の画素値において、Ｒ成分の値が輝度値にほぼ比例して大きくなり、Ｇ成分の値は２５５に固定され、Ｂ成分の値は０に固定される。例えば、入力画像データの輝度値が５９５の場合、Ｒ成分の値が１２８、Ｇ成分の値が２５５、Ｂ成分の値が０の画素値に変換され、変換後の画素の色は黄緑となる。また、入力画像データの輝度値が６８０の場合、Ｒ成分の値が２５５、Ｇ成分の値が２５５、Ｂ成分の値が０の画素値に変換され、変換後の画素の色は黄色となる。

入力画像データの輝度値が６８０以上８５０以下の範囲では、変換後の画素値において、Ｇ成分の値が輝度値にほぼ比例して小さくなり、Ｒ成分の値は２５５に固定され、Ｂ成分の値は０に固定される。例えば、入力画像データの輝度値が７６５の場合、Ｒ成分の値が２５５、Ｇ成分の値が１２８、Ｂ成分の値が０の画素値に変換され、変換後の画素の色はオレンジとなる。また、入力画像データの輝度値が８５０の場合、Ｒ成分の値が２５５、Ｇ成分の値が０、Ｂ成分の値が０の画素値に変換され、変換後の画素の色は赤となる。

入力画像データの輝度値が８５０以上１０２３以下の範囲では、変換後の画素値において、Ｇ成分およびＢ成分の値が輝度値にほぼ比例して大きくなり、Ｒ成分の値は２５５に固定される。例えば、入力画像データの輝度値が９３５の場合、Ｒ成分の値が２５５、Ｇ成分の値が１２８、Ｂ成分の値が１２８の画素値に変換され、変換後の画素の色はピンクとなる。また、入力画像データの輝度値が１０２３の場合、Ｒ成分の値が２５５、Ｇ成分の値が２５５、Ｂ成分の値が２５５の画素値に変換され、変換後の画素の色は白となる。

このように、入力画像データに基づく画像の輝度の変化に対して、変換後のカラーデジタル画像データに基づく画像の色が徐々に変化するように、すなわち、輝度の変化の方向（明るい方向または暗い方向）を色の変化により視覚的に識別でき、輝度の違いの度合いを色の違いの度合いにより視覚的に識別できるように、入力画像データがカラーデジタル画像データに変換される。

また、入力画像データをカラーデジタル画像データに変換する他の方法として、まず、カラーデジタル画像データの画素値のRGBの各成分について、例えば、以下の式（１）乃至式（３）に示される１１個の値を抽出する。

Ｒ成分= { 7, 31, 55, 79, 103, 127, 151, 175, 199, 223, 247 } ・・・（１）
Ｇ成分= { 7, 31, 55, 79, 103, 127, 151, 175, 199, 223, 247 } ・・・（２）
Ｂ成分= { 7, 31, 55, 79, 103, 127, 151, 175, 199, 223, 247 } ・・・（３）

この１１個の値を組み合わせることにより、合計で１３３１（＝１１×１１×１１）個の画素値を表すことができる。変換部１２１は、入力画像データの各輝度値に対応する画素値がそれぞれ異なるように、各輝度値に対して、１３３１個の画素値のうちいずれか１つを割り当てることにより、入力画像データをカラーデジタル画像データに変換する。なお、入力画像データに基づく画像の輝度の変化に対して、変換後のカラーデジタル画像データに基づく画像の色が徐々に変化するように、入力画像データの隣接する輝度値に対して、互いに近い画素値が割り当てられる。

変換部１２１は、変換したカラーデジタル画像データをエンコーダ１２２およびエンコーダ１２４に供給する。

ステップＳ３において、エンコーダ１２２およびエンコーダ１２４は、画像データをエンコードする。具体的には、エンコーダ１２２は、変換部１２１により変換されたカラーデジタル画像データを、所定の方式のカラーアナログ画像信号にエンコードする。エンコーダ１２２は、エンコードしたカラーアナログ画像信号をアナログ出力部１２３に供給する。

また、エンコーダ１２４は、変換部１２１により変換されたカラーデジタル画像データを、所定の方式のカラーデジタル画像データにエンコードする。エンコーダ１２４は、エンコードしたカラーデジタル画像データをデジタル出力部１２５に供給する。

ステップＳ４において、アナログ出力部１２３およびデジタル出力部１２５は、画像を出力する。具体的には、アナログ出力部１２３は、所定のアナログ画像信号の伝送規格に基づいて、エンコーダ１２２によりエンコードされたカラーアナログ画像信号を表示装置１１３に出力する。また、デジタル出力部１２５は、所定のデジタル画像データの伝送規格に基づいて、エンコーダ１２４によりエンコードされたカラーデジタル画像データを表示装置１１４に出力する。

ステップＳ５において、表示装置１１３および表示装置１１４は、画像を表示する。具体的には、表示装置１１３は、アナログ出力部１２３から出力されたカラーアナログ画像信号に基づく画像を表示する。また、表示装置１１４は、デジタル出力部１２５から出力されたカラーデジタル画像データに基づく画像を表示する。

なお、例えば、画像処理システム１０１の図示せぬ操作部を介して、ユーザにより画像処理の停止の指令が入力されるまで、上述したステップＳ１乃至Ｓ５の処理が繰り返し実行される。

以上のようにして、表示装置１１３および表示装置１１４において、入力画像データに基づく画像の輝度の変化が、色の変化、すなわち、色相、明度、彩度の変化により表現された画像が表示される。従って、変換前の入力画像データに基づくモノクロの画像と比較して、被写体の輝度の変化がより鮮明に表現され、被写体の輝度の変化をより正確に認識することができる。

また、一般的に、デジタル画像データの伝送規格においては、アナログ画像信号の伝送規格と比較して、伝送中のデータのロスを抑制することができる一方、画像データの最大伝送距離が短く、伝送に用いられるケーブルが太くて引き回しが難しいため、伝送元および伝送先の装置の設置位置の自由度が低下する。一方、一般的に、アナログ画像信号の伝送規格においては、デジタル画像データの伝送規格と比較して、伝送中のデータのロスが増える一方、画像信号の最大伝送距離が長く、伝送に用いられるケーブルが細くて引き回しが容易であるため、伝送元および伝送先の装置の設置位置の自由度が高くなる。また、一般的に、アナログ画像信号の伝送規格に準ずるケーブルの方が、デジタル画像データの伝送規格に準ずるケーブルと比較して、安価になる。

画像変換装置１１２は、カラーデジタル画像データおよびカラーアナログ画像信号の両方の出力が可能なので、画像処理システム１０１においては、上述した各伝送規格の利点を考慮して、各装置の設置位置、各装置間の距離、表示装置１１３および表示装置１１４が対応している伝送規格、要求される画質、コストなどの条件に応じた柔軟なシステムを構築することが可能である。なお、使用条件が予め決まっているなどの理由により、システムの柔軟性が要求されない場合、画像変換装置１１２を、カラーデジタル画像データまたはカラーアナログ画像信号のいずれか一方のみを出力するような構成としてもよい。

また、モノクロデジタル画像データを処理する市販の汎用的な装置（例えば、エンコーダ、デコーダなど）は、１画素あたりのビット数が8ビット（２５６階調）のデータを処理する装置がほとんどである。従って、より遠方に画像情報を伝送できるように、市販のエンコーダを用いて、入力画像データをモノクロアナログ画像信号に変換しようとした場合、階調の減少により画像の鮮明さが損なわれてしまう。

また、階調を落とさずに、入力画像データをモノクロアナログ画像信号に変換しようとした場合、汎用のエンコーダが使用できないため、専用のエンコーダを新規に開発する必要があり、必要なコストが上昇する。また、モノクロアナログ画像信号の階調数の増加に伴い、伝送路におけるモノクロアナログ画像信号のノイズ耐性が低下する。さらに、モノクロアナログ画像信号の伝送先の装置においても、汎用のデコーダが使用できないため、さらに必要なコストが上昇する。

一方、カラーデジタル画像データを処理する市販の汎用的な装置（例えば、エンコーダ、デコーダなど）には、１画素あたりのビット数が24ビット（１６７７７２１６階調）以上のデータを処理できるものが多い。従って、階調を落とさずに入力画像データをアナログ画像信号に変換して伝送する場合、画像変換装置１１１のように、モノクロデジタル画像データをモノクロカラー画像信号に変換して伝送する方が、モノクロデジタル画像データをモノクロアナログ画像信号に変換して伝送するよりも、コスト面で有利となる。

さらに、入力画像データをカラーデジタル画像データに変換する２番目の方法を用いた場合、変換後の隣接する画素値間の差の最小値が、デジタル値で24digitと大きな値となるため、転送時にノイズなどによりにカラーアナログ画像信号またはカラーデジタル画像データに多少の誤差が生じても、元の画像信号または画像データに精度良く復元することが可能となる。

なお、表示装置１１３および表示装置１１４において、カラーアナログ画像信号またはカラーデジタル画像データを元のモノクロデジタル画像データに逆変換して、モノクロの画像を表示させるようにすることも可能である。

また、以上の説明では、入力画像データの階調を１０２４階調とする例を示したが、もちろん、本発明の実施の形態においては、他の階調数の入力画像データを処理するようにすることも可能である。

上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。

図８は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するパーソナルコンピュータ５００の構成の例を示すブロック図である。CPU（Central Processing Unit）５０１は、ROM（Read Only Memory）５０２、または記録部５０８に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM（Random Access Memory）５０３には、CPU５０１が実行するプログラムやデータなどが適宜記憶される。これらのCPU５０１、ROM５０２、およびRAM５０３は、バス５０４により相互に接続されている。

CPU５０１にはまた、バス５０４を介して入出力インタフェース５０５が接続されている。入出力インタフェース５０５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部５０６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部５０７が接続されている。CPU５０１は、入力部５０６から入力される指令に対応して各種の処理を実行する。そして、CPU５０１は、処理の結果を出力部５０７に出力する。

入出力インタフェース５０５に接続されている記録部５０８は、例えばハードディスクからなり、CPU５０１が実行するプログラムや各種のデータを記憶する。通信部５０９は、インターネットやローカルエリアネットワークなどのネットワークを介して外部の装置と通信する。

また、通信部５０９を介してプログラムを取得し、記録部５０８に記憶してもよい。

入出力インタフェース５０５に接続されているドライブ５１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア５１１が装着されたとき、それらを駆動し、そこに記録されているプログラムやデータなどを取得する。取得されたプログラムやデータは、必要に応じて記録部５０８に転送され、記憶される。

コンピュータにインストールされ、コンピュータによって実行可能な状態とされるプログラムを格納するプログラム記録媒体は、図８に示すように、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)を含む）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア５１１、または、プログラムが一時的もしくは永続的に格納されるROM５０２や、記録部５０８を構成するハードディスクなどにより構成される。プログラム記録媒体へのプログラムの格納は、必要に応じてルータ、モデムなどのインタフェースである通信部５０９を介して、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の通信媒体を利用して行われる。

なお、本明細書において、プログラム記録媒体に格納されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

さらに、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

画像データの輝度値の分布の例を示す図である。本発明を適用した画像処理システムの一実施の形態を示すブロック図である。図２の撮像装置の機能的構成を示すブロック図である。対数変換型撮像素子などの感度特性を示すグラフである。図１の画像処理システムにより実行される画像処理を説明するためのフローチャートである。入力画像データをカラーデジタル画像データに変換する方法を説明するための図である。入力画像データをカラーデジタル画像データに変換する方法を説明するための図である。パーソナルコンピュータの構成の例を示すブロック図である。

符号の説明

１０１画像処理システム
１１１撮像装置
１１２画像変換装置
１１３，１１４表示装置
１２１変換部
１２２エンコーダ
１２３アナログ出力部
１２４エンコーダ
１２５デジタル出力部
２０２対数変換型撮像素子

Claims

モノクロのデジタル画像データに基づく画像の輝度の変化に対して、変換後のカラーのデジタル画像データに基づく画像の色が徐々に変化するように、前記モノクロのデジタル画像データの輝度値のそれぞれに、それぞれ異なる色に対応する前記カラーのデジタル画像データの画素値を割り当てることにより、前記モノクロのデジタル画像データを前記カラーのデジタル画像データに変換する第１の変換手段を
含む画像変換装置。
前記カラーのデジタル画像データを、所定の方式のカラーのアナログ画像信号に変換する第２の変換手段を
さらに含む請求項１に記載の画像変換装置。
前記モノクロのデジタル画像データは、入射光量の対数にほぼ比例した輝度値を出力する撮像素子により撮像された画像データである
請求項１に記載の画像変換装置。
モノクロのデジタル画像データに基づく画像の輝度の変化に対して、変換後のカラーのデジタル画像データに基づく画像の色が徐々に変化するように、前記モノクロのデジタル画像データの輝度値のそれぞれに、それぞれ異なる色に対応する前記カラーのデジタル画像データの画素値を割り当てることにより、前記モノクロのデジタル画像データを前記カラーのデジタル画像データに変換する変換ステップを
含む画像変換方法。
モノクロのデジタル画像データに基づく画像の輝度の変化に対して、変換後のカラーのデジタル画像データに基づく画像の色が徐々に変化するように、前記モノクロのデジタル画像データの輝度値のそれぞれに、それぞれ異なる色に対応する前記カラーのデジタル画像データの画素値を割り当てることにより、前記モノクロのデジタル画像データを前記カラーのデジタル画像データに変換する変換ステップを
含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。