JP2008131530A - Image pickup device, image processing apparatus and method, and computer program - Google Patents

Image pickup device, image processing apparatus and method, and computer program Download PDF

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貴志 小橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image pickup device and an image processing apparatus having a simple configuration for carrying out gradation correction in accordance with a subject luminance level of an image. <P>SOLUTION: In a configuration for correcting an image photographed under exposure control adjusting a luminance level of a main subject in an image pickup device, for example, data corresponding to the subject luminance of the photographed image are selected from gradation correction characteristic data as many as a limited number corresponding to luminance, and gradation correction is performed thereon. Specifically, correction processing is performed by applying gradation correction characteristics which are set in accordance with a region including the average luminance of the main subject in the photographed image. In such a configuration, correction processing can be speedily and efficiently carried out without expanding circuit scale of a digital signal processor (DSP) in the image pickup device, for example. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、撮像装置、画像処理装置、および方法、並びにコンピュータ・プログラムに関し、撮影画像の補正処理を行う撮像装置、画像処理装置、および方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。   The present invention relates to an imaging apparatus, an image processing apparatus, a method, and a computer program, and more particularly to an imaging apparatus, an image processing apparatus, a method, and a computer program that perform correction processing of a captured image.

さらに、詳細には、撮像装置において被写体の白とびや黒つぶれを削減する露出制御を行って撮影された画像の補正処理を行う撮像装置、画像処理装置、および方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。   More specifically, the present invention relates to an imaging apparatus, an image processing apparatus, a method, and a computer program that perform correction processing on an image captured by performing exposure control for reducing overexposure and blackout of a subject in the imaging apparatus.

例えばデジタルスチルカメラ等の撮像装置には、一般的に、自動的に露光量を調整するAE(自動露出)機能が設けられている。露出制御は、視野内の光量を測光し、その測光結果に基づき、レンズの開口度、電子シャッタ量及び撮像素子から出力される電気信号の利得を調整することにより行われる。   For example, an imaging apparatus such as a digital still camera is generally provided with an AE (automatic exposure) function for automatically adjusting an exposure amount. Exposure control is performed by measuring the amount of light in the field of view and adjusting the aperture of the lens, the amount of electronic shutter, and the gain of the electrical signal output from the image sensor based on the photometric result.

光量の測光は専用のセンサを用いるものや、撮像素子の出力信号を用いるものがある。光量を測定する方式としては、画面全体の平均の輝度を測定する全面平均測光方式、画面内の中央部分の輝度を重点的に測定する中央部重点測光方式、画面内を分割してそれぞれの領域で平均の輝度を測定する多分割測光方式、画面内の任意の位置の輝度を測定するスポット測光方式等がある。   There are two types of photometry using a dedicated sensor and one using an output signal of an image sensor. As a method of measuring the amount of light, the whole surface average metering method that measures the average brightness of the entire screen, the center-weighted metering method that focuses on the brightness of the center part of the screen, and the area divided into each area There are a multi-division photometry method for measuring the average luminance in a spot and a spot photometry method for measuring the luminance at an arbitrary position in the screen.

さらに測光性能を改善する方法を開示した従来技術として、例えば特許文献1(特開2003−158673号公報)がある。この特許文献1は、撮影画像から輝度レベルに対する画素の度数を示すヒストグラムを生成し、生成したヒストグラムに基づいて撮影画像の特徴を検出し、その特徴に応じて露出制御量を補正する方法を開示している。   Further, as a prior art disclosing a method for improving photometric performance, there is, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-158673). This patent document 1 discloses a method of generating a histogram indicating the frequency of a pixel with respect to a luminance level from a captured image, detecting a feature of the captured image based on the generated histogram, and correcting an exposure control amount according to the feature. is doing.

この露出制御手法は、画面内の主要被写体が最適露光量になるように制御することを基本とし、白とびや黒つぶれが多く発生するような特殊な画像においてその程度を軽減するように露光量を補正することで輝度再現のダイナミックレンジを拡大するものである。しかしながら、補正量の制限がないため画像によっては過補正になる可能性がある。さらに、あまり大きな補正をすると白とびや黒つぶれが軽減される反面で主要被写体の露光量が最適値から大きく外れてしまうという問題がある。   This exposure control method is based on controlling the main subject on the screen to the optimum exposure amount, and the exposure amount is reduced to reduce the degree of exposure in special images where a lot of overexposure or underexposure occurs. By correcting this, the dynamic range of luminance reproduction is expanded. However, since there is no limitation on the amount of correction, there is a possibility of overcorrection depending on the image. Further, if the correction is too large, overexposure and underexposure are reduced, but there is a problem that the exposure amount of the main subject is greatly deviated from the optimum value.

また、白とびや黒つぶれが軽減させるための露出制御を行って撮影された画像は、被写体の輝度分布が、本来の輝度分布とずれる場合があり、この補正処理、すなわち画素値変換を行なうことが必要となる場合がある。この画像補正処理を行なう場合、様々な画像に応じた最適な変換処理を選択的に実行することが望ましいが、撮像装置のような小型化、処理の迅速化が要求される装置においては、多くの計算を要する処理を実行させることや、多数の変換テーブルを格納させることは、装置の大型化、コストアップの要因となり好ましくない。
特開2003−158673号公報
Also, in an image shot with exposure control to reduce overexposure and underexposure, the luminance distribution of the subject may deviate from the original luminance distribution. This correction processing, that is, pixel value conversion is performed. May be required. When performing this image correction process, it is desirable to selectively execute an optimal conversion process according to various images. However, in an apparatus that requires downsizing and speeding up of the process, such as an imaging apparatus, there are many It is not preferable to execute a process that requires the above calculation or to store a large number of conversion tables, which increases the size of the apparatus and increases the cost.
JP 2003-158673 A

本発明は、例えば上述のような問題点を解決するものであり、撮像装置において被写体の白とびや黒つぶれを削減する露出制御を行って撮影された画像の補正処理を、簡易な構成で、迅速に実行することを可能とした撮像装置、画像処理装置、および方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, for example, and performs a correction process for an image captured by performing exposure control to reduce overexposure and underexposure of a subject in an imaging apparatus, with a simple configuration. An object is to provide an imaging apparatus, an image processing apparatus and method, and a computer program that can be executed quickly.

本発明の第1の側面は、
画像撮影処理を行なう撮像装置において、
撮像装置における撮影画像の補正処理を実行するデジタル信号処理部を有し、
前記デジタル信号処理部は、
撮影画像の被写体平均輝度に応じて適用する階調補正特性を選択し、選択した階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なう構成を有することを特徴とする撮像装置にある。
The first aspect of the present invention is:
In an imaging device that performs image shooting processing,
A digital signal processing unit that executes correction processing of a captured image in the imaging apparatus;
The digital signal processor is
An imaging apparatus having a configuration for selecting a gradation correction characteristic to be applied according to the average luminance of a photographed image and generating a corrected image by executing a gradation correction process using the selected gradation correction characteristic It is in.

さらに、本発明の撮像装置の一実施態様において、前記デジタル信号処理部は、輝度に応じて区分した輝度領域に対応する階調補正特性データを保持し、撮影画像の被写体平均輝度が含まれる輝度領域を判定し、撮影画像の被写体平均輝度が含まれる輝度領域に対応して設定された階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なう構成を有することを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the imaging apparatus of the present invention, the digital signal processing unit holds gradation correction characteristic data corresponding to a luminance region divided according to luminance, and includes a luminance that includes the average luminance of the subject of the photographed image. It has a configuration in which an area is determined, and a correction image is generated by executing gradation correction processing based on a gradation correction characteristic set corresponding to a luminance area including the subject average luminance of the photographed image. .

さらに、本発明の撮像装置の一実施態様において、前記撮像装置は、さらに、自動露出制御を実行する制御部を有し、前記制御部は、撮像装置において取得される画像データに基づいて、被写体の平均輝度および輝度分布範囲を算出し、算出した被写体輝度分布範囲と、被写体対応の必要階調数とに基づいて、被写体の最適平均輝度レベルを決定し、撮影画像における被写体が前記最適平均輝度レベルを持つように露出制御を実行する構成であり、前記デジタル信号処理部は、前記制御部の露出制御に基づく撮影画像の補正処理を実行する構成であることを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the imaging apparatus of the present invention, the imaging apparatus further includes a control unit that executes automatic exposure control, and the control unit is configured to perform a subject operation based on image data acquired by the imaging apparatus. The average luminance and the luminance distribution range of the subject are calculated, and the optimum average luminance level of the subject is determined based on the calculated subject luminance distribution range and the required number of gradations corresponding to the subject. The exposure control is performed so as to have a level, and the digital signal processing unit is configured to perform a correction process of a captured image based on the exposure control of the control unit.

さらに、本発明の撮像装置の一実施態様において、前記制御部は、撮像装置の取得画像データから主要被写体を判別し、主要被写体の平均輝度および輝度分布範囲を算出し、算出した主要被写体輝度分布範囲と、主要被写体対応の必要階調数とに基づいて、主要被写体の最適平均輝度レベルを決定し、撮影画像における主要被写体が前記最適平均輝度レベルを持つように露出制御を実行する構成であり、前記デジタル信号処理部は、撮影画像に含まれる主要被写体の平均輝度に応じて適用する階調補正特性を選択し、選択した階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なう構成を有することを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the imaging apparatus of the present invention, the control unit determines a main subject from acquired image data of the imaging device, calculates an average luminance and a luminance distribution range of the main subject, and calculates the calculated main subject luminance distribution Based on the range and the required number of gradations corresponding to the main subject, the optimum average luminance level of the main subject is determined, and exposure control is performed so that the main subject in the captured image has the optimum average luminance level. The digital signal processing unit selects a gradation correction characteristic to be applied according to the average luminance of the main subject included in the captured image, and executes a gradation correction process using the selected gradation correction characteristic to generate a corrected image. It has the structure which performs this.

さらに、本発明の撮像装置の一実施態様において、前記制御部は、
被写体の平均輝度=Y
被写体の輝度分布範囲=a×Y〜b×Y(0≦a≦1、1≦b)、
白とびの判断をする輝度閾値(スレッショルドレベル)である白とび閾値を、
白とび閾値=T
被写体対応の必要階調数=M、
としたとき、
M/(b−a)≦Y<T/b・・式A、
上記式Aを満足するように、被写体の最適平均輝度レベルYを決定し、撮影画像における被写体が前記最適平均輝度レベルYを持つように露出制御を実行する構成であり、前記デジタル信号処理部は、前記制御部の露出制御に基づく撮影画像の補正処理を実行する構成であることを特徴とする。
Furthermore, in one embodiment of the imaging apparatus of the present invention, the control unit includes:
Average brightness of subject = Y M ,
Luminance distribution range of subject = a × Y M to b × Y M (0 ≦ a ≦ 1, 1 ≦ b),
The overexposure threshold, which is the brightness threshold (threshold level) for determining overexposure,
Overexposure threshold = T H,
Necessary number of gradations for subject = M,
When
M / (b−a) ≦ Y M <T H / b... Formula A,
So as to satisfy the above formulas A, a configuration of determining the optimal average luminance level Y M of the subject, the subject in the captured image to perform exposure control to have the best average luminance level Y M, the digital signal processing The unit is configured to execute a correction process of a captured image based on the exposure control of the control unit.

さらに、本発明の撮像装置の一実施態様において、前記制御部は、撮像装置の取得画像データに含まれる白とび画素の面積である白とび面積[S]と、黒つぶれ画素の面積である黒つぶれ面積[S]を算出し、前記式Aを満足し、かつ前記白とび面積[S]と、前記黒つぶれ面積[S]の総計が最小値となるように前記最適平均輝度レベル[Y]を設定する露出制御を行う構成であることを特徴とする。 Furthermore, in an embodiment of the imaging apparatus of the present invention, the control unit includes an overexposure area [S H ], which is an area of an overexposure pixel included in acquired image data of the image pickup apparatus, and an area of a blackout pixel. The blackout area [S L ] is calculated, the above-mentioned optimum average luminance is satisfied so that the formula A is satisfied and the sum of the overexposure area [S H ] and the blackout area [S L ] becomes the minimum value. The exposure control is performed to set the level [Y M ].

さらに、本発明の撮像装置の一実施態様において、前記デジタル信号処理部は、撮影画像の被写体の平均輝度レベルを補正画像の輝度分布の最適値に設定する階調補正処理を実行する構成であることを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the imaging apparatus of the present invention, the digital signal processing unit is configured to execute gradation correction processing for setting the average luminance level of the subject of the captured image to the optimum value of the luminance distribution of the corrected image. It is characterized by that.

さらに、本発明の撮像装置の一実施態様において、前記デジタル信号処理部は、輝度に応じて区分した1以上のk個の輝度領域各々に対応する代表輝度値Y(ただし1≦n≦k)と、撮影画像の被写体平均輝度Yとに基づくゲイン(Y/Y)を撮影画像に乗じた後、前記輝度領域に対応する代表輝度値Yを基準として生成された階調補正特性による階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする。 Furthermore, in an embodiment of the imaging apparatus of the present invention, the digital signal processing unit may include a representative luminance value Y n (where 1 ≦ n ≦ k) corresponding to each of one or more k luminance regions divided according to luminance. ) And a gain (Y n / Y M ) based on the subject average luminance Y M of the photographed image, and then the gradation correction generated based on the representative luminance value Y n corresponding to the luminance region It is characterized by having a configuration for executing gradation correction processing based on characteristics.

さらに、本発明の撮像装置の一実施態様において、前記デジタル信号処理部は、輝度に応じて区分したk個の輝度領域各々に対応する代表輝度値Y(ただし1≦n≦k)を基準として生成された階調補正特性fを保持し、撮影画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルを挟む2つの代表輝度値YとY(ただし1≦m≦k)に対応する2つの階調補正特性fとfとに基づいて新たな階調補正特性fnmを生成し、生成した階調補正特性fnmを適用した階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする。 Furthermore, in one embodiment of the imaging apparatus of the present invention, the digital signal processing unit is based on representative luminance values Y n (where 1 ≦ n ≦ k) corresponding to each of k luminance regions divided according to luminance. It holds the generated tone correction characteristic f n as, corresponding to the subject the average brightness of the photographed image Y M 2 one representative luminance sandwiching the luminance level is present value Y n and Y m (provided that 1 ≦ m ≦ k) A new gradation correction characteristic f nm is generated based on the two gradation correction characteristics f n and f m, and a gradation correction process using the generated gradation correction characteristic f nm is executed. Features.

さらに、本発明の撮像装置の一実施態様において、前記デジタル信号処理部は、撮影画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルを挟む2つの代表輝度値YとYに対応する2つの階調補正特性fとfとに対応する入出力値グラフにおいて、入力値軸方向の距離を(Y−Y):(Y−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性fnmとして設定して、設定した階調補正特性fnmを適用した階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする。 Furthermore, in an embodiment of the imaging apparatus of the present invention, the digital signal processing unit includes two representative brightness values Y n and Y m that sandwich a brightness level where the subject average brightness Y M of the captured image exists. in output value graph corresponding to the gradation correction characteristic f n and f m, and calculating a curved line dividing the distance between the input values axis on a percentage of (Y M -Y n) :( Y m -Y M) , by setting the curve as new tone correction characteristic f nm, and having an arrangement for executing the tone correction process according to the gradation correction characteristic f nm set.

さらに、本発明の撮像装置の一実施態様において、前記デジタル信号処理部は、撮影画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルが、予め設定された最低輝度領域に対応する代表輝度値Y以下である場合、代表輝度値Yに対応する階調補正特性fに対応する入出力値グラフと、入力値=0とした直線データとに基づいて、Y:(Y−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性f01として設定して、設定した階調補正特性f01を適用した階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする。 Further, in the imaging apparatus according to an embodiment of the present invention, the digital signal processing unit, the luminance level of the subject the average luminance Y M of the captured image exists, the representative luminance value Y 1 corresponding to the pre-set minimum brightness regions In the following cases, Y M : (Y 1 −Y M) based on the input / output value graph corresponding to the gradation correction characteristic f 1 corresponding to the representative luminance value Y 1 and the linear data with the input value = 0. ) is calculated curve is divided into the ratio of, by setting the curve as a new gradation correction characteristics f 01, that has a configuration for executing the tone correction process according to the gradation correction characteristic f 01 set Features.

さらに、本発明の撮像装置の一実施態様において、前記デジタル信号処理部は、撮影画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルが、予め設定された最高輝度領域に対応する代表輝度値Yより大きい場合、代表輝度値Yに対応する階調補正特性fに対応する入出力値グラフと、入力値=YMAXとした直線データとに基づいて、(Y−Y):(YMAX−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性fkk+1として設定して、設定した階調補正特性fkk+1を適用した階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする。 Furthermore, in an embodiment of the imaging apparatus according to the present invention, the digital signal processing unit is configured such that the luminance level at which the subject average luminance Y M of the captured image exists corresponds to a preset maximum luminance region Y k. If larger, (Y M −Y k ): (based on the input / output value graph corresponding to the gradation correction characteristic f k corresponding to the representative luminance value Y k and the linear data with the input value = Y MAX. calculating a curved line dividing the ratio of Y MAX -Y M), by setting the curve as a new gradation correction characteristic f kk + 1, executes the tone correction process according to the gradation correction characteristic f kk + 1 set It has the structure.

さらに、本発明の第2の側面は、
画像処理装置であり、
画像の補正処理を実行する画像信号処理部を有し、
前記画像信号処理部は、
補正対象画像の被写体平均輝度に応じて適用する階調補正特性を選択し、選択した階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なう構成を有することを特徴とする画像処理装置にある。
Furthermore, the second aspect of the present invention provides
An image processing device,
An image signal processing unit for performing image correction processing;
The image signal processor is
An image having a configuration in which a gradation correction characteristic to be applied is selected according to the average luminance of the object to be corrected, and a correction image is generated by executing a gradation correction process using the selected gradation correction characteristic. In the processing unit.

さらに、本発明の画像処理装置の一実施態様において、前記画像信号処理部は、輝度に応じて区分した輝度領域に対応する階調補正特性データを保持し、補正対象画像の被写体平均輝度が含まれる輝度領域を判定し、補正対象画像の被写体平均輝度が含まれる輝度領域に対応して設定された階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なう構成を有することを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the image processing apparatus of the present invention, the image signal processing unit holds gradation correction characteristic data corresponding to a luminance region divided according to luminance, and includes subject average luminance of the correction target image. And determining a luminance area to be corrected, and generating a corrected image by executing gradation correction processing based on a gradation correction characteristic set corresponding to the luminance area including the subject average luminance of the correction target image. Features.

さらに、本発明の画像処理装置の一実施態様において、前記画像信号処理部は、補正対象画像に含まれる主要被写体の平均輝度に応じて適用する階調補正特性を選択し、選択した階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なう構成を有することを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the image processing apparatus of the present invention, the image signal processing unit selects a gradation correction characteristic to be applied according to the average luminance of the main subject included in the correction target image, and selects the selected gradation correction. The present invention is characterized in that a corrected image is generated by executing gradation correction processing based on characteristics.

さらに、本発明の画像処理装置の一実施態様において、前記画像信号処理部は、補正対象画像の被写体の平均輝度レベルを補正画像の輝度分布の最適値に設定する階調補正処理を実行する構成であることを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the image processing apparatus of the present invention, the image signal processing unit executes a gradation correction process for setting the average luminance level of the subject of the correction target image to the optimum value of the luminance distribution of the correction image. It is characterized by being.

さらに、本発明の画像処理装置の一実施態様において、前記画像信号処理部は、輝度に応じて区分した1以上のk個の輝度領域各々に対応する代表輝度値Y(ただし1≦n≦k)と、補正対象画像の被写体平均輝度Yとに基づくゲイン(Y/Y)を補正対象画像に乗じた後、前記輝度領域に対応する代表輝度値Yを基準として生成された階調補正特性による階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする。 Furthermore, in one embodiment of the image processing apparatus of the present invention, the image signal processing unit includes representative luminance values Y n (where 1 ≦ n ≦ 1) corresponding to each of one or more k luminance regions divided according to luminance. k) and a gain (Y n / Y M ) based on the subject average luminance Y M of the correction target image are multiplied by the correction target image, and then generated based on the representative luminance value Y n corresponding to the luminance region. It is characterized by having a configuration for executing gradation correction processing based on gradation correction characteristics.

さらに、本発明の画像処理装置の一実施態様において、前記画像信号処理部は、輝度に応じて区分したk個の輝度領域各々に対応する代表輝度値Y(ただし1≦n≦k)を基準として生成された階調補正特性fを保持し、補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルを挟む2つの代表輝度値YとY(ただし1≦m≦k)に対応する2つの階調補正特性fとfとに基づいて新たな階調補正特性fnmを生成し、生成した階調補正特性fnmを適用した階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする。 Furthermore, in an embodiment of the image processing apparatus of the present invention, the image signal processing unit calculates a representative luminance value Y n (where 1 ≦ n ≦ k) corresponding to each of k luminance regions divided according to luminance. The gradation correction characteristic f n generated as a reference is held, and the two representative luminance values Y n and Y m (where 1 ≦ m ≦ k) sandwich the luminance level where the subject average luminance Y M of the correction target image exists. A new gradation correction characteristic f nm is generated based on the corresponding two gradation correction characteristics f n and f m, and a gradation correction process using the generated gradation correction characteristic f nm is executed. It is characterized by that.

さらに、本発明の画像処理装置の一実施態様において、前記画像信号処理部は、補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルを挟む2つの代表輝度値YとYに対応する2つの階調補正特性fとfとに対応する入出力値グラフにおいて、入力値軸方向の距離を(Y−Y):(Y−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性fnmとして設定して、設定した階調補正特性fnmを適用した階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする。 Furthermore, in an embodiment of the image processing apparatus of the present invention, the image signal processing unit corresponds to two representative luminance values Y n and Y m sandwiching a luminance level where the subject average luminance Y M of the correction target image exists. in the two output values graph corresponding to the gradation correction characteristic f n and f m, the curved line dividing the distance between the input values axis on a percentage of (Y M -Y n) :( Y m -Y M) It is characterized by having a configuration for calculating, setting the curve as a new gradation correction characteristic f nm , and executing a gradation correction process using the set gradation correction characteristic f nm .

さらに、本発明の画像処理装置の一実施態様において、前記画像信号処理部は、補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルが、予め設定された最低輝度領域に対応する代表輝度値Y以下である場合、代表輝度値Yに対応する階調補正特性fに対応する入出力値グラフと、入力値=0とした直線データとに基づいて、Y:(Y−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性f01として設定して、設定した階調補正特性f01を適用した階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする。 Further, in an embodiment of the image processing apparatus of the present invention, the image signal processing unit corrects the subject the average luminance Y luminance level M is present in the target image, the representative luminance value corresponding to a preset minimum luminance regions If Y 1 or less, based on the input / output value graph corresponding to the gradation correction characteristic f 1 corresponding to the representative luminance value Y 1 and the linear data with the input value = 0, Y M : (Y 1 − calculating a curved line dividing the ratio of Y M), by setting the curve as a new gradation correction characteristics f 01, has a configuration for executing the tone correction process according to the gradation correction characteristic f 01 set It is characterized by that.

さらに、本発明の画像処理装置の一実施態様において、前記画像信号処理部は、補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルが、予め設定された最高輝度領域に対応する代表輝度値Yより大きい場合、代表輝度値Yに対応する階調補正特性fに対応する入出力値グラフと、入力値=YMAXとした直線データとに基づいて、(Y−Y):(YMAX−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性fkk+1として設定して、設定した階調補正特性fkk+1を適用した階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする。 Further, in an embodiment of the image processing apparatus of the present invention, the image signal processing unit corrects the subject the average luminance Y luminance level M is present in the target image, the representative luminance value corresponding to a preset maximum luminance regions If it is larger than Y k , (Y M −Y k ) based on the input / output value graph corresponding to the gradation correction characteristic f k corresponding to the representative luminance value Y k and the linear data with the input value = Y MAX. : (Y MAX -Y M) to calculate a curved line dividing the percentage of, by setting the curve as a new gradation correction characteristic f kk + 1, the gradation correction process of applying the gradation correction characteristic f kk + 1 set It has the structure to perform.

さらに、本発明の第3の側面は、
画像処理装置において画像補正処理を実行する画像処理方法であり、
画像信号処理部が、
補正対象画像の被写体平均輝度に応じて適用する階調補正特性を選択し、選択した階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なう画像補正ステップを実行することを特徴とする画像処理方法にある。
Furthermore, the third aspect of the present invention provides
An image processing method for executing image correction processing in an image processing apparatus,
The image signal processor
A gradation correction characteristic to be applied is selected according to the subject average luminance of the correction target image, and a gradation correction process using the selected gradation correction characteristic is executed, and an image correction step for generating a corrected image is executed. In the image processing method.

さらに、本発明の画像処理方法の一実施態様において、前記画像補正ステップは、輝度に応じて区分した輝度領域に対応する階調補正特性データを保持し、補正対象画像の被写体平均輝度が含まれる輝度領域を判定し、撮影画像の被写体平均輝度が含まれる輝度領域に対応して設定された階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なうステップであることを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the image processing method of the present invention, the image correction step holds gradation correction characteristic data corresponding to a luminance region divided according to luminance, and includes subject average luminance of the correction target image. A step of determining a luminance region and generating a corrected image by executing a gradation correction process based on a gradation correction characteristic set corresponding to the luminance region including the subject average luminance of the photographed image. To do.

さらに、本発明の画像処理方法の一実施態様において、前記画像補正ステップは、補正対象画像に含まれる主要被写体の平均輝度に応じて適用する階調補正特性を選択し、選択した階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なうステップであることを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the image processing method of the present invention, the image correction step selects a gradation correction characteristic to be applied according to the average luminance of the main subject included in the correction target image, and selects the selected gradation correction characteristic. This is a step for generating a corrected image by executing the gradation correction processing according to the above.

さらに、本発明の画像処理方法の一実施態様において、前記画像補正ステップは、補正対象画像の被写体の平均輝度レベルを補正画像の輝度分布の最適値に設定する階調補正処理を実行するステップであることを特徴とする。   Furthermore, in an embodiment of the image processing method of the present invention, the image correction step is a step of executing a gradation correction process for setting the average luminance level of the subject of the correction target image to the optimum value of the luminance distribution of the correction image. It is characterized by being.

さらに、本発明の画像処理方法の一実施態様において、前記画像補正ステップは、輝度に応じて区分した1以上のk個の輝度領域各々に対応する代表輝度値Y(ただし1≦n≦k)と、補正対象画像の被写体平均輝度Yとに基づくゲイン(Y/Y)を補正対象画像に乗じた後、前記輝度領域に対応する代表輝度値Yを基準として生成された階調補正特性による階調補正処理を実行するステップであることを特徴とする。 Furthermore, in an embodiment of the image processing method of the present invention, the image correction step includes the representative luminance value Y n (where 1 ≦ n ≦ k) corresponding to each of one or more k luminance regions divided according to luminance. ) And a gain (Y n / Y M ) based on the subject average luminance Y M of the correction target image, and then the floor generated by using the representative luminance value Y n corresponding to the luminance region as a reference. It is a step for executing gradation correction processing based on tone correction characteristics.

さらに、本発明の画像処理方法の一実施態様において、前記画像補正ステップは、輝度に応じて区分したk個の輝度領域各々に対応する代表輝度値Y(ただし1≦n≦k)を基準として生成された階調補正特性fを保持し、補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルを挟む2つの代表輝度値YとY(ただし1≦m≦k)に対応する2つの階調補正特性fとfとに基づいて新たな階調補正特性fnmを生成し、生成した階調補正特性fnmを適用した階調補正処理を実行するステップであることを特徴とする。 Furthermore, in an embodiment of the image processing method according to the present invention, the image correction step is based on representative luminance values Y n (where 1 ≦ n ≦ k) corresponding to each of k luminance regions divided according to luminance. It holds the generated tone correction characteristic f n as, corresponding to the subject the average of the correction target image luminance Y M 2 one representative luminance sandwiching the luminance level is present value Y n and Y m (provided that 1 ≦ m ≦ k) A step of generating a new gradation correction characteristic f nm based on the two gradation correction characteristics f n and f m to be executed, and executing a gradation correction process using the generated gradation correction characteristic f nm. It is characterized by.

さらに、本発明の画像処理方法の一実施態様において、前記画像補正ステップは、補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルを挟む2つの代表輝度値YとYに対応する2つの階調補正特性fとfとに対応する入出力値グラフにおいて、入力値軸方向の距離を(Y−Y):(Y−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性fnmとして設定して、設定した階調補正特性fnmを適用した階調補正処理を実行するステップであることを特徴とする。 Furthermore, in an embodiment of the image processing method of the present invention, the image correction step includes 2 corresponding to two representative brightness values Y n and Y m sandwiching a brightness level where the subject average brightness Y M of the correction target image exists. In the input / output value graph corresponding to the two tone correction characteristics f n and f m , a curve is calculated that divides the distance in the input value axis direction into a ratio of (Y M −Y n ) :( Y m −Y M ). and, by setting the curve as a new gradation correction characteristic f nm, characterized in that it is a step of performing a tone correction processing using the gradation correction characteristic f nm set.

さらに、本発明の画像処理方法の一実施態様において、前記画像補正ステップは、補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルが、予め設定された最低輝度領域に対応する代表輝度値Y以下である場合、代表輝度値Yに対応する階調補正特性fに対応する入出力値グラフと、入力値=0とした直線データとに基づいて、Y:(Y−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性f01として設定して、設定した階調補正特性f01を適用した階調補正処理を実行するステップであることを特徴とする。 Furthermore, in an embodiment of the image processing method according to the present invention, the image correction step includes a representative luminance value Y corresponding to a preset minimum luminance region where the luminance level at which the subject average luminance Y M of the correction target image exists. If it is 1 or less, Y M : (Y 1 -Y) based on the input / output value graph corresponding to the gradation correction characteristic f 1 corresponding to the representative luminance value Y 1 and the linear data with the input value = 0. M ) is a step of calculating a curve to be divided into proportions, setting the curve as a new gradation correction characteristic f 01 , and executing a gradation correction process using the set gradation correction characteristic f 01. It is characterized by.

さらに、本発明の画像処理方法の一実施態様において、前記画像補正ステップは、補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルが、予め設定された最高輝度領域に対応する代表輝度値Yより大きい場合、代表輝度値Yに対応する階調補正特性fに対応する入出力値グラフと、入力値=YMAXとした直線データとに基づいて、(Y−Y):(YMAX−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性fkk+1として設定して、設定した階調補正特性fkk+1を適用した階調補正処理を実行するステップであることを特徴とする。 Furthermore, in an embodiment of the image processing method according to the present invention, the image correction step includes a representative luminance value Y corresponding to a preset maximum luminance region where the luminance level at which the subject average luminance Y M of the correction target image exists. When it is larger than k , based on the input / output value graph corresponding to the gradation correction characteristic f k corresponding to the representative luminance value Y k and the linear data with the input value = Y MAX , (Y M −Y k ): calculating a curved line dividing the ratio of (Y MAX -Y M), by setting the curve as a new gradation correction characteristic f kk + 1, perform the tone correction processing using the gradation correction characteristic f kk + 1 set It is a step to perform.

さらに、本発明の第4の側面は、
画像処理装置において画像補正処理を実行させるコンピュータ・プログラムであり、
画像信号処理部に、補正対象画像の被写体平均輝度に応じて適用する階調補正特性を選択させ、選択した階調補正特性による階調補正処理を実行させて補正画像の生成を行なわせる画像補正ステップを実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラムにある。
Furthermore, the fourth aspect of the present invention provides
A computer program for executing image correction processing in an image processing apparatus,
Image correction that causes the image signal processing unit to select a gradation correction characteristic to be applied in accordance with the average luminance of the subject of the correction target image, and to execute a gradation correction process using the selected gradation correction characteristic to generate a corrected image. A computer program characterized by causing a step to be executed.

なお、本発明のコンピュータ・プログラムは、例えば、様々なプログラム・コードを実行可能な汎用コンピュータ・システムに対して、コンピュータ可読な形式で提供する記憶媒体、通信媒体、例えば、CDやFD、MOなどの記憶媒体、あるいは、ネットワークなどの通信媒体によって提供可能なコンピュータ・プログラムである。このようなプログラムをコンピュータ可読な形式で提供することにより、コンピュータ・システム上でプログラムに応じた処理が実現される。   The computer program of the present invention is, for example, a storage medium or communication medium provided in a computer-readable format to a general-purpose computer system capable of executing various program codes, such as a CD, FD, MO, etc. Or a computer program that can be provided by a communication medium such as a network. By providing such a program in a computer-readable format, processing corresponding to the program is realized on the computer system.

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。なお、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。   Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from a more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings. In this specification, the system is a logical set configuration of a plurality of devices, and is not limited to one in which the devices of each configuration are in the same casing.

本発明の一実施例の構成によれば、例えば、撮影画像における主要被写体が最適平均輝度レベルを持つような露出制御を実行して撮影された画像の補正を行なう構成において、限定した数の階調補正特性データから、主要被写体輝度に対応するデータを選択して階調補正を行なう。具体的には、例えば撮影画像の主要被写体の平均輝度が含まれる領域に対応して設定された階調補正特性を選択適用して補正処理を行なう。本構成により、例えば撮像装置におけるデシタル信号処理部(DSP)の回路規模を複雑化させることなく画像に応じた最適な画像補正が可能となり、また補正処理を迅速に効率的に実行することができる。   According to the configuration of one embodiment of the present invention, for example, in a configuration in which a captured image is corrected by performing exposure control such that a main subject has an optimal average luminance level, a limited number of floors are used. Tone correction is performed by selecting data corresponding to the main subject luminance from the tone correction characteristic data. Specifically, for example, the gradation correction characteristic set corresponding to the area including the average luminance of the main subject of the photographed image is selectively applied to perform the correction process. With this configuration, for example, optimal image correction according to an image can be performed without complicating the circuit scale of a digital signal processing unit (DSP) in the imaging apparatus, and correction processing can be executed quickly and efficiently. .

以下、図面を参照しながら本発明の撮像装置、画像処理装置、および方法、並びにコンピュータ・プログラムの詳細について説明する。説明は、以下の項目について順次行なう。
1.撮像装置の全体構成および撮影処理の概要について
2.自動露出制御処理について
3.階調補正処理を実現する簡略化構成について
4.画像補正を実行する画像処理装置構成について
The details of the imaging apparatus, image processing apparatus and method, and computer program of the present invention will be described below with reference to the drawings. The description will be made sequentially for the following items.
1. 1. Overview of overall configuration of imaging apparatus and imaging process 2. Automatic exposure control processing 3. Simplified configuration for realizing gradation correction processing Image processing apparatus configuration for performing image correction

[1.撮像装置の全体構成および撮影処理の概要について]
まず、図1、図2を参照して、本発明の撮像装置の全体構成および撮影処理の概要について説明する。図1は、本発明の撮像装置の一実施例としての撮像装置(デジタルカメラ)10の外観を示す図である。図1(a)は、撮像装置10の上面図、(b)は正面図、(c)は背面図である。(a)上面図のレンズ部分は断面図として示してある。
[1. Overview of overall configuration of imaging device and imaging process]
First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, an overall configuration of the imaging apparatus of the present invention and an outline of imaging processing will be described. FIG. 1 is a diagram showing an appearance of an image pickup apparatus (digital camera) 10 as an embodiment of the image pickup apparatus of the present invention. 1A is a top view of the imaging apparatus 10, FIG. 1B is a front view, and FIG. 1C is a rear view. (A) The lens portion of the top view is shown as a cross-sectional view.

撮像装置10は、電源スイッチ11、画像取り込みタイミングを設定するトリガ手段、すなわちシャッタとして機能するレリーズスイッチ12、撮像装置によって撮影される画像(スルー画像)や操作情報などを表示するモニタ13、撮像素子(例えばCCD)としてのイメージャ14、各種の操作情報を入力する操作ボタン15、撮像装置によって取得される画像(スルー画像)を確認するためのビューファインダ16、フォーカス調整において駆動されるフォーカスレンズ17、ズーム調整に際して駆動されるズームレンズ18、撮影モードを設定するためのモードダイアル19、フォーカスレンズ17を駆動するためのフォーカスレンズモータ(M1)21、ズームレンズ18を駆動するためのズームレンズモータ(M2)22、露出制御の際に駆動される絞り羽根25、絞り羽根を駆動する絞り駆動部26、および、ストロボ発光手段31を有する。   The imaging apparatus 10 includes a power switch 11, trigger means for setting image capture timing, that is, a release switch 12 that functions as a shutter, a monitor 13 that displays an image (through image) photographed by the imaging apparatus, operation information, and the like, an imaging element An imager 14 (for example, a CCD), an operation button 15 for inputting various operation information, a viewfinder 16 for confirming an image (through image) acquired by the imaging device, a focus lens 17 driven in focus adjustment, A zoom lens 18 driven during zoom adjustment, a mode dial 19 for setting a shooting mode, a focus lens motor (M1) 21 for driving the focus lens 17, and a zoom lens motor (M2 for driving the zoom lens 18) 22) Exposure Aperture blade 25 which is driven when your, diaphragm driver 26 to drive the diaphragm blades, and a strobe light emitting means 31.

被写体画像は、ビューファインダ16およびモニタ13に表示される。ビューファインダ16およびモニタ13は例えばLCDによって構成され、レンズを介する被写体画像が動画像として映し出される。この動画像はスルー画と呼ばれる。ユーザは、ビューファインダ16またはモニタ13を確認して、撮影する目標被写体を確認して、シャッタとしてのレリーズスイッチ12を押すことで画像の記録処理が実行されることになる。   The subject image is displayed on the viewfinder 16 and the monitor 13. The viewfinder 16 and the monitor 13 are configured by, for example, an LCD, and a subject image through the lens is displayed as a moving image. This moving image is called a through image. The user confirms the viewfinder 16 or the monitor 13, confirms the target subject to be photographed, and presses the release switch 12 as a shutter, whereby the image recording process is executed.

図2を参照して本発明の一実施例に係る撮像装置(デジタルカメラ)100の内部構成について説明する。撮像装置100は、図2に示すように、レンズ部101と、CCD102と、タイミング信号発生回路(TG)103と、サンプリングホールドゲインコントロール(S/H・GC:Sampling Hold Gain Control)回路等から構成されるアナログ信号処理部104と、A/Dコンバータ105と、デジタル信号処理部(DSP)106と、モニタ107、ビューファインダ108、記録デバイス109、検波部110、シャッタ等の操作部115、シャッタ判定部116、制御部120を備えている。   With reference to FIG. 2, an internal configuration of an image pickup apparatus (digital camera) 100 according to an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 2, the imaging apparatus 100 includes a lens unit 101, a CCD 102, a timing signal generation circuit (TG) 103, a sampling hold gain control (S / H · GC: Sampling Hold Gain Control) circuit, and the like. Analog signal processing unit 104, A / D converter 105, digital signal processing unit (DSP) 106, monitor 107, viewfinder 108, recording device 109, detection unit 110, shutter and other operation unit 115, shutter determination Unit 116 and control unit 120.

CCD102は、レンズ部101を介して受光面に結像された被写体の撮像光を、画素毎に電気信号に変換し、画像信号を出力する。CCD102により蓄積された画像信号は、所定のタイミング(画像更新周期)で、アナログ信号処理部104に供給され、アナログ信号処理部104においてノイズ除去、ゲイン制御等のアナログ信号処理が施される。これらの処理回路として、アナログ信号処理部104は、サンプリングホールドゲインコントロール(S/H・GC)回路を備えている。   The CCD 102 converts the imaging light of the subject imaged on the light receiving surface via the lens unit 101 into an electrical signal for each pixel, and outputs an image signal. The image signal accumulated by the CCD 102 is supplied to the analog signal processing unit 104 at a predetermined timing (image update period), and the analog signal processing unit 104 performs analog signal processing such as noise removal and gain control. As these processing circuits, the analog signal processing unit 104 includes a sampling hold gain control (S / H · GC) circuit.

タイミング信号発生回路103は、CCD102が1画面毎の画像信号の読み出しに必要とする各種の駆動パルス、並びに、CCD102に蓄積される電荷の蓄積時間を制御する電子シャッタパルスを発生する。タイミング信号発生回路103から発生された各種パルスは、CCD102に供給され、画像信号の撮像処理や出力処理のタイミング信号として用いられる。また、タイミング信号発生回路103は、操作部115に構成される電子シャッタのシャッタスピードを、制御部120からの制御命令に従い制御する。   The timing signal generation circuit 103 generates various drive pulses necessary for the CCD 102 to read out image signals for each screen and an electronic shutter pulse for controlling the accumulation time of charges accumulated in the CCD 102. Various pulses generated from the timing signal generation circuit 103 are supplied to the CCD 102 and used as timing signals for image signal imaging processing and output processing. The timing signal generation circuit 103 controls the shutter speed of the electronic shutter configured in the operation unit 115 in accordance with a control command from the control unit 120.

サンプリングホールドゲインコントロール(S/H・GC)回路を備えたアナログ信号処理部104は、CCD102から供給された画像信号に対して、サンプリング処理や増幅処理等のアナログ処理を行う。S/H・GC回路から出力されたアナログの画像信号は、A/Dコンバータ105に供給される。また、CCD102から供給された画像信号の増幅度は、制御部120により制御される。   An analog signal processing unit 104 having a sampling hold gain control (S / H · GC) circuit performs analog processing such as sampling processing and amplification processing on the image signal supplied from the CCD 102. The analog image signal output from the S / H • GC circuit is supplied to the A / D converter 105. The amplification degree of the image signal supplied from the CCD 102 is controlled by the control unit 120.

A/Dコンバータ105は、アナログ信号処理部104から供給されたアナログの画像信号を所定のサンプリングレートでサンプリングして、デジタルの画像信号に変換する。A/Dコンバータ105から出力されたデジタル画像信号は、デジタル信号処理部(DSP)106に供給されるとともに、RAW画像記録モードにおいては記録デバイス109にも供給される。   The A / D converter 105 samples the analog image signal supplied from the analog signal processing unit 104 at a predetermined sampling rate, and converts it into a digital image signal. The digital image signal output from the A / D converter 105 is supplied to the digital signal processing unit (DSP) 106 and also to the recording device 109 in the RAW image recording mode.

デジタル信号処理部(DSP)106は、A/Dコンバータ105から供給されたデジタル画像信号から、例えば、NTSCフォーマットや記録メディアに必要なフォーマット等のデジタルの映像信号を生成し、外部に出力する。デジタル信号処理部(DSP)106は、フレーミング時には、デジタル画像信号から表示画像信号を生成し、モニタ107やビューファインダ108に供給する。デジタル信号処理部(DSP)106は、静止画像撮像時には、デジタル画像信号から1枚の静止画像信号を生成し、それを圧縮等した後、記録デバイス109に供給する。これらの信号処理において露出制御結果情報に基づき階調補正を行うが、この詳細については後述する。   A digital signal processing unit (DSP) 106 generates a digital video signal such as an NTSC format or a format required for a recording medium from the digital image signal supplied from the A / D converter 105, and outputs the digital video signal to the outside. A digital signal processing unit (DSP) 106 generates a display image signal from the digital image signal and supplies it to the monitor 107 and the viewfinder 108 during framing. The digital signal processing unit (DSP) 106 generates a single still image signal from the digital image signal and compresses the digital image signal and supplies the still image signal to the recording device 109. In these signal processes, tone correction is performed based on the exposure control result information, which will be described later in detail.

モニタ107やビューファインダ108は、例えば液晶パネル等から構成された電子式の表示装置であり、フレーミング時に、デジタル信号処理部(DSP)106から表示画像信号が入力され、その画像信号を表示する。   The monitor 107 and the viewfinder 108 are electronic display devices composed of, for example, a liquid crystal panel, and display image signals are input from the digital signal processing unit (DSP) 106 during framing, and the image signals are displayed.

記録デバイス109は静止画像撮像時に例えばメモリカード等の記憶メディアに画像信号を記録するが、画像記録モードによって動作が異なる。通常画像記録モードではデジタル信号処理部(DSP)106から供給される静止画像信号を記録し、RAW画像記録モードではA/Dコンバータ105から供給されるRAW画像信号を記録する。RAW画像記録モードにおいてはRAW画像信号とともにデジタル信号処理部(DSP)106から供給される静止画像信号を記録してもよい。   The recording device 109 records an image signal on a storage medium such as a memory card at the time of capturing a still image, but the operation differs depending on the image recording mode. In the normal image recording mode, the still image signal supplied from the digital signal processing unit (DSP) 106 is recorded, and in the RAW image recording mode, the RAW image signal supplied from the A / D converter 105 is recorded. In the RAW image recording mode, a still image signal supplied from the digital signal processing unit (DSP) 106 may be recorded together with the RAW image signal.

検波部110は、デジタル信号処理部(DSP)106から供給される映像信号から、オートフォーカス(AF)、自動露出(AE)等に必要となる各種検波信号を生成する。各種検波信号は、制御部120により例えば1フレーム毎に読み出される。制御部120は、CPU121,メモリ122を備え、読み出した各種検波信号に基づき、適切な画像が撮像できるようにレンズ部101等を制御する。   The detection unit 110 generates various detection signals necessary for autofocus (AF), automatic exposure (AE), and the like from the video signal supplied from the digital signal processing unit (DSP) 106. Various detection signals are read by the control unit 120, for example, for each frame. The control unit 120 includes a CPU 121 and a memory 122, and controls the lens unit 101 and the like so that an appropriate image can be taken based on the read various detection signals.

具体的な検波部110が検出する検波信号としては、例えばオートフォーカスに関する検波信号や自動露出制御に関する検波信号等がある。検波部110は、オートフォーカスに関する検波信号として、撮像画像上の所定の位置に設定されたAF検波エリア内における輝度のエッジ成分を検出し、そのエッジ成分を積算して得られるコントラスト値を出力する。また、検波部110は、自動露出制御に関する検波信号として、主要被写体の平均輝度と輝度分布範囲および画像全体における白とび部分の面積と黒つぶれ部分の面積を制御部120に出力する。   Specific detection signals detected by the detection unit 110 include, for example, detection signals related to autofocus and detection signals related to automatic exposure control. The detection unit 110 detects a luminance edge component in an AF detection area set at a predetermined position on the captured image as a detection signal related to autofocus, and outputs a contrast value obtained by integrating the edge components. . The detection unit 110 also outputs to the control unit 120 the average luminance and luminance distribution range of the main subject and the area of the overexposure portion and the underexposure portion in the entire image as detection signals relating to automatic exposure control.

制御部120はこれらのデータから主要被写体の階調が十分取れる範囲で白とび、黒つぶれが最小限になるように露出制御を行う。なお、この露出制御に関する詳細については後段において説明する。また、上記各種検波信号は検波部110で得られるとしたが、検波部110の代わりに別途光学センサを設けて検出する構成としてもよい。検波部や光学センサを制御部120の構成用素として、制御部において検波処理、すなわち、主要被写体の平均輝度と輝度分布範囲および画像全体における白とび部分の面積と黒つぶれ部分の面積の算出処理を実行する構成としてもよい。   The control unit 120 performs exposure control so that overexposure and blackout are minimized to the extent that the gradation of the main subject can be sufficiently obtained from these data. Details regarding this exposure control will be described later. The various detection signals are obtained by the detection unit 110. However, instead of the detection unit 110, a separate optical sensor may be provided for detection. Using the detection unit or optical sensor as a constituent element of the control unit 120, the control unit performs detection processing, that is, calculation processing of the average luminance and luminance distribution range of the main subject and the area of the whiteout portion and the area of the blackout portion in the entire image It is good also as a structure which performs.

操作部115は、例えばシャッタレリーズスイッチを含む。シャッタレリーズスイッチは、例えばユーザにより操作されるモーメンタリ型の押圧スイッチである。このシャッタレリーズスイッチは、スイッチを全く押さない状態(オフ)と、スイッチを押しきった状態(全押し)と、スイッチを半分程度まで押した状態(半押し)との3つの状態を区別してスイッチングする機能が設けられている。このシャッタレリーズスイッチの3つの押圧状態(オフ、半押し、全押し)は、シャッタ判定部116により判別がされ、その判別情報が制御部120に供給される。   The operation unit 115 includes, for example, a shutter release switch. The shutter release switch is, for example, a momentary press switch operated by a user. This shutter release switch switches between three states: a state where the switch is not pressed at all (off), a state where the switch is fully pressed (full press), and a state where the switch is pressed halfway (half press). Function is provided. The three pressed states (off, half-pressed, and fully-pressed) of the shutter release switch are determined by the shutter determination unit 116, and the determination information is supplied to the control unit 120.

レンズ部101は、ズームレンズ131と、フォーカスレンズ132と、絞り羽根133と、絞り羽根133を駆動する絞り羽根駆動部134とを備えている。また、レンズ部101は、これらの他に、例えば、入射光の赤外線をカットする赤外カットフィルタ、入射光を遮光するシャッタ羽根等の光学系や、ズームレンズ131を駆動するズームレンズ駆動部、フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動部、シャッタ羽根を駆動するシャッタ駆動部等も備えている。   The lens unit 101 includes a zoom lens 131, a focus lens 132, an aperture blade 133, and an aperture blade drive unit 134 that drives the aperture blade 133. In addition to these, the lens unit 101 includes, for example, an infrared cut filter that cuts infrared light of incident light, an optical system such as a shutter blade that blocks incident light, a zoom lens driving unit that drives the zoom lens 131, and the like. A focus lens driving unit for driving the focus lens, a shutter driving unit for driving the shutter blades, and the like are also provided.

レンズ部101内のズームレンズ131は、その光軸が、CCD102の受光面の略中心から延ばした鉛直線と一致する位置に設けられている。ズームレンズ131は、光軸上を前後に直線移動可能に設けられ、その移動位置に応じてCCD102の受光面上の結像画像の撮像倍率を変える。ズームレンズ131は、その移動位置が、ズームレンズ駆動部を介して制御部120により制御される。   The zoom lens 131 in the lens unit 101 is provided at a position where its optical axis coincides with a vertical line extending from the approximate center of the light receiving surface of the CCD 102. The zoom lens 131 is provided so as to be linearly movable back and forth on the optical axis, and changes the imaging magnification of the image formed on the light receiving surface of the CCD 102 according to the movement position. The movement position of the zoom lens 131 is controlled by the control unit 120 via the zoom lens driving unit.

レンズ部101内のフォーカスレンズ132は、その光軸が、CCD102の受光面の略中心から延ばした鉛直線と一致する位置に設けられている。フォーカスレンズ132は、光軸上を前後に直線移動可能に設けられ、その移動位置に応じてCCD102上の受光面上の結像画像の焦点位置を変える。フォーカスレンズ132は、その移動位置が、フォーカスレンズ駆動部を介して制御部120により制御される。   The focus lens 132 in the lens unit 101 is provided at a position where its optical axis coincides with a vertical line extending from the approximate center of the light receiving surface of the CCD 102. The focus lens 132 is provided so as to be linearly movable back and forth on the optical axis, and changes the focal position of the image formed on the light receiving surface on the CCD 102 according to the movement position. The movement position of the focus lens 132 is controlled by the control unit 120 via the focus lens driving unit.

絞り羽根133は、CCD102の受光面に結像される撮像光の光量を調整する。絞り羽根133は、レンズ部101の光学系の光軸を中心とした孔を形成し、その孔径を変化させることにより、光の量を制御する。すなわち、この絞り羽根133は、カメラの絞り値(F値)を制御する。絞り羽根133は、その孔径が、絞り駆動部134を介して制御部120により制御される。   The diaphragm blade 133 adjusts the amount of imaging light imaged on the light receiving surface of the CCD 102. The aperture blade 133 forms a hole around the optical axis of the optical system of the lens unit 101, and controls the amount of light by changing the hole diameter. That is, the aperture blade 133 controls the aperture value (F value) of the camera. The aperture diameter of the aperture blade 133 is controlled by the control unit 120 via the aperture drive unit 134.

制御部120は、撮像装置100の各部の制御を行う。例えば、操作部115を構成するシャッタレリーズスイッチの押圧状態に基づき、フレーミング処理制御(オフ)、オートフォーカス処理制御(半押し)、静止画像記録制御(全押し)を行う。   The control unit 120 controls each unit of the imaging device 100. For example, framing process control (off), autofocus process control (half press), and still image recording control (full press) are performed based on the pressed state of the shutter release switch that constitutes the operation unit 115.

フレーミング処理とは、画面内の被写体の位置や画面の構図を、ユーザが撮影前に確認することができるように、CCD102に撮像されている画像をモニタ107やビューファインダ108に表示する処理である。このフレーミング処理時には、一定の画像更新周期毎(例えば1/30秒毎)にCCD102が1画面分の撮像処理を行い、撮像して得られた画像信号が出力される。そのため、モニタ107やビューファインダ108に表示される画像も、一定時間毎(例えば1/30秒毎)に更新され、ユーザは表示されている撮像画像を、動画で確認することができる。通常CCD102の画素数よりもモニタ107やビューファインダ108の画素数が少ないため、フレーミング処理時にはCCD102の出力信号を間引きして出力することで、画像処理の負荷を軽減し滑らかな動画像をモニタ107やビューファインダ108に表示できる。このフレーミング処理は、撮像装置100自体が撮影可能な状態になっており、且つ、シャッタレリーズスイッチがオフの状態のとき、つまりユーザがシャッタレリーズスイッチを押していない状態のときに行われる。   The framing process is a process of displaying an image captured by the CCD 102 on the monitor 107 or the viewfinder 108 so that the user can confirm the position of the subject in the screen and the composition of the screen before shooting. . At the time of this framing process, the CCD 102 performs an imaging process for one screen at a constant image update cycle (for example, every 1/30 seconds), and an image signal obtained by imaging is output. For this reason, the images displayed on the monitor 107 and the viewfinder 108 are also updated at regular intervals (for example, every 1/30 seconds), and the user can check the displayed captured image with a moving image. Since the number of pixels of the monitor 107 and the viewfinder 108 is usually smaller than the number of pixels of the CCD 102, the output signal of the CCD 102 is thinned and output during framing processing, thereby reducing the load of image processing and making a smooth moving image monitor 107. Or the viewfinder 108. This framing process is performed when the imaging apparatus 100 itself is ready to shoot and the shutter release switch is in an off state, that is, when the user is not pressing the shutter release switch.

オートフォーカス処理とは、静止画の撮像対象となる被写体画像のフォーカスを、自動的に設定する処理である。つまり、オートフォーカス処理は、自動的にフォーカスレンズ132の移動位置を調整して、撮像画像のピント調整を行う処理である。撮像装置100は、フレーミング処理を実行中、シャッタレリーズスイッチの半押し状態の検出がなされると、撮像画像に基づき合焦点位置を検出するオートフォーカス処理を開始する。   The autofocus process is a process for automatically setting the focus of a subject image to be captured of a still image. That is, the autofocus process is a process of automatically adjusting the moving position of the focus lens 132 and adjusting the focus of the captured image. When the shutter release switch is half-pressed during the framing process, the image capturing apparatus 100 starts an autofocus process for detecting the in-focus position based on the captured image.

具体的には、オートフォーカス処理時に制御部120は、フォーカスレンズ132を移動させながら各位置におけるこのコントラスト値を検波部110から取得し、フォーカスレンズ132の各移動位置に対するコントラスト値の増減を判断する。そして、制御部120は、そのコントラスト値の増減から、フォーカスレンズ132の移動位置に対する画像のフォーカスの合焦の度合いを判断し、もっともその合焦度合いが高い位置にフォーカスレンズ132を移動する。   Specifically, during the autofocus process, the control unit 120 acquires the contrast value at each position from the detection unit 110 while moving the focus lens 132, and determines whether the contrast value increases or decreases with respect to each movement position of the focus lens 132. . Then, the control unit 120 determines the degree of focus of the image with respect to the movement position of the focus lens 132 from the increase / decrease of the contrast value, and moves the focus lens 132 to a position with the highest degree of focus.

また、この撮像装置100では、このオートフォーカス処理時に、静止画像記録時の絞り羽根133の開度や電子シャッタのスピード等の設定、つまり、カメラの絞り値(F値)やシャッタスピードの設定も行うことができる。ただし、オートフォーカス時に特別なカメラの絞り値(F値)やシャッタスピード等を設定する時には、オートフォーカス処理後に静止画像記録時のF値やシャッタスピードの再設定を行う。   Further, in the imaging apparatus 100, during the autofocus process, settings of the aperture of the aperture blade 133 and the electronic shutter speed at the time of recording a still image, that is, the settings of the aperture value (F value) and shutter speed of the camera are also performed. It can be carried out. However, when setting a special camera aperture value (F value), shutter speed, and the like during autofocus, the F value and shutter speed during still image recording are reset after autofocus processing.

静止画像撮影処理とは、被写体画像を1画面分撮像して、その1画面分の被写体画像をメディアに記録する処理である。撮像装置100の制御部120は、オートフォーカス処理を完了したのちに、操作部115のシャッタレリーズスイッチが全押しされたことを検出すると、フォーカスレンズ132の移動位置、並びに、絞り羽根133の開度、電子シャッタ時間、及びアナログ信号処理部104のS/H・GCの利得を設定して、1画面分の静止画像をCCD102で取り込む。取り込まれた静止画像は、A/Dコンバータ105によりデジタルの画像信号に変換され、RAW画像信号としてメディアに保存されるとともに、デジタル信号処理部(DSP)106等により圧縮等の処理がされたのち、メディアに保存される。   The still image shooting process is a process of capturing a subject image for one screen and recording the subject image for one screen on a medium. When the control unit 120 of the imaging apparatus 100 detects that the shutter release switch of the operation unit 115 is fully pressed after completing the autofocus process, the movement position of the focus lens 132 and the opening degree of the aperture blade 133 are detected. The electronic shutter time and the S / H · GC gain of the analog signal processing unit 104 are set, and a still image for one screen is captured by the CCD 102. The captured still image is converted into a digital image signal by the A / D converter 105, stored in a medium as a RAW image signal, and subjected to processing such as compression by the digital signal processing unit (DSP) 106 or the like. Saved to media.

[2.自動露出制御処理について]
つぎに、本発明の撮像装置において実行する自動露出制御処理について説明をする。
自動露出制御処理は、フレーミング処理時やオートフォーカス処理時において、撮影した被写体画像が最適な露出となるように、図2に示す各構成部の制御を行う。具体的には、
(a)絞り羽根133の開口度の設定、
(b)CCD102の電子シャッタスピードの設定、
(c)アナログ信号処理部104のサンプリングホールドゲインコントロール(S/H・GC)回路に設定される増幅度(ゲイン値)の設定、
これらの設定を決定して最適な露出制御を行う。
[2. About automatic exposure control processing]
Next, automatic exposure control processing executed in the imaging apparatus of the present invention will be described.
In the automatic exposure control process, the components shown in FIG. 2 are controlled so that the captured subject image has an optimal exposure during the framing process and the autofocus process. In particular,
(A) setting the aperture of the aperture blade 133;
(B) setting of the electronic shutter speed of the CCD 102;
(C) setting of the amplification degree (gain value) set in the sampling hold gain control (S / H · GC) circuit of the analog signal processing unit 104;
These settings are determined for optimal exposure control.

これらの各設定は、制御部120の内部メモリ122内に格納される露出制御パラメータに応じて制御部120の制御の下、実行される。露出制御パラメータに基づく露出制御は、例えば、露出制御パラメータの各値に対する絞り羽根133の開口度数、電子シャッタスピード量、画像信号の増幅度数等が示されたテーブルや、露出制御パラメータからこれらのデータを算出する演算数式を用いて行われる。   Each of these settings is executed under the control of the control unit 120 in accordance with the exposure control parameter stored in the internal memory 122 of the control unit 120. The exposure control based on the exposure control parameter is, for example, a table showing the aperture frequency of the aperture blade 133, the electronic shutter speed amount, the amplification level of the image signal, etc. for each value of the exposure control parameter, or these data from the exposure control parameter. This is performed using an arithmetic expression for calculating.

制御部120は、露出制御パラメータの値が大きくなれば画像を明るくする方向に露出を制御し、露出制御パラメータの値が小さくなれば画像を暗くする方向に露出を制御する。つまり、制御部120は、
(1)露出制御パラメータが大きくなれば、
(1a)絞り羽根133の開口度を大きくする(絞り羽根133を開く)、
(1b)電子シャッタスピードを遅くする(CCD102の露光時間を長くする)、
(1c)CCD102から出力される画像信号の増幅度を大きくする(アナログ信号処理部104におけるS/H・GC回路のゲイン(利得)を大きくする)
といった方向に制御をする。
The control unit 120 controls the exposure in the direction of brightening the image when the value of the exposure control parameter increases, and controls the exposure in the direction of darkening the image when the value of the exposure control parameter decreases. That is, the control unit 120
(1) If the exposure control parameter increases,
(1a) Increasing the aperture of the aperture blade 133 (opening the aperture blade 133),
(1b) Decreasing the electronic shutter speed (increasing the exposure time of the CCD 102),
(1c) Increasing the degree of amplification of the image signal output from the CCD 102 (increasing the gain of the S / H • GC circuit in the analog signal processing unit 104)
Control in the direction.

反対に、制御部120は、
(2)露出制御パラメータが小さくなれば、
(2a)絞り羽根133の開口度を小さくする(絞り羽根133を閉じる)、
(2b)電子シャッタスピードを早くする(CCD102の露光時間を短くする)、
(2c)CCD102から出力される画像信号の増幅度を小さくする(アナログ信号処理部104におけるS/H・GC回路のゲイン(利得)を小さくする)
といった方向に制御をする。
Conversely, the control unit 120
(2) If the exposure control parameter decreases,
(2a) Decreasing the aperture of the diaphragm blade 133 (closing the diaphragm blade 133),
(2b) Increasing the electronic shutter speed (decreasing the exposure time of the CCD 102),
(2c) Decreasing the amplification degree of the image signal output from the CCD 102 (reducing the gain of the S / H • GC circuit in the analog signal processing unit 104)
Control in the direction.

制御部120の内部メモリ122に格納される露出制御パラメータは、検波部110で検出された主要被写体の平均輝度と輝度分布範囲および画像全体における白とび部分の面積と黒つぶれ部分の面積に基づき、例えば1フレーム毎に逐次補正がされていく。   The exposure control parameters stored in the internal memory 122 of the control unit 120 are based on the average luminance and luminance distribution range of the main subject detected by the detection unit 110 and the area of the overexposure portion and the underexposure portion in the entire image. For example, the correction is sequentially performed for each frame.

主要被写体の検出処理態様としては、様々な手法が適用可能である。例えば、
*画面の中央部分を主要被写体とする手法、
*画面を複数領域に分割してその輝度分布から主要被写体を推定する手法、
*画像のヒストグラムから主要被写体を推定する手法、
*ユーザが主要被写体を指定する手法、
これらの種々の方法が適用可能である。また、主要被写体を特定せず画面全体を主要被写体として判断した処理を行なう構成としてもよい。
Various methods can be applied as the main subject detection processing mode. For example,
* A method that uses the center of the screen as the main subject.
* A method to divide the screen into multiple areas and estimate the main subject from the luminance distribution.
* A method to estimate the main subject from the histogram of the image,
* A method for the user to specify the main subject,
These various methods are applicable. Further, the configuration may be such that the main subject is not specified and the entire screen is determined as the main subject.

A/Dコンバータ105の出力データにおける主要被写体の平均輝度を、
平均輝度=Y
主要被写体の輝度分布範囲を、
輝度分布範囲=a×Y〜b×Y(0≦a≦1、1≦b)、
白とびおよび黒つぶれの判断をする輝度閾値(スレッショルドレベル)をそれぞれ、
白とび閾値=T
黒つぶれ閾値=T
とする。
The average luminance of the main subject in the output data of the A / D converter 105 is
Average luminance = Y M
The luminance distribution range of the main subject
Luminance distribution range = a × Y M to b × Y M (0 ≦ a ≦ 1, 1 ≦ b),
Luminance threshold (threshold level) for judging overexposure and underexposure,
Overexposure threshold = T H
Blackout threshold = TL
And

あるサンプル画像データにおける、上記の各値と画像の輝度分布の関係を示すヒストグラム(度数分布)の一例を図3に示す。図3において横軸が輝度レベルであり、縦軸が、各輝度を持つ画素数に相当する輝度の度数を示している。輝度レベルの横軸には、左から、
黒つぶれ閾値[T]、
主要被写体の輝度分布範囲の最低輝度[a×Y]、
主要被写体の輝度分布範囲の最高輝度[b×Y]、
白とび閾値[T
これらの各輝度値を示している。
FIG. 3 shows an example of a histogram (frequency distribution) showing the relationship between each of the above values and the luminance distribution of the image in a certain sample image data. In FIG. 3, the horizontal axis represents the luminance level, and the vertical axis represents the frequency of luminance corresponding to the number of pixels having each luminance. From the left to the horizontal axis of the brightness level,
Blackout threshold [ TL ],
Minimum luminance [a × Y M ] in the luminance distribution range of the main subject,
Maximum luminance [b × Y M ] in the luminance distribution range of the main subject,
Overexposure threshold [T H]
Each of these luminance values is shown.

輝度分布範囲(a×Y〜b×Y)にある被写体を良好に再現するために必要な階調数をMとする。Mは想定する主要被写体の種類やノイズのレベルに応じて決定される。被写体表現のために必要な階調数の設定例について、図4を参照して説明する。撮像装置の制御部120のメモリには、例えば図4に示すような必要階調数決定テーブルが格納され、制御部120は、必要階調数Mを撮像装置において取得される画像情報とテーブルとに基づいて必要階調数Mを決定する。 Let M be the number of gradations required to satisfactorily reproduce a subject in the luminance distribution range (a × Y M to b × Y M ). M is determined according to the assumed main subject type and noise level. An example of setting the number of gradations necessary for subject expression will be described with reference to FIG. The memory of the control unit 120 of the imaging apparatus stores a necessary gradation number determination table as shown in FIG. 4, for example, and the control unit 120 obtains the necessary gradation number M from the image information and table acquired in the imaging apparatus. The required gradation number M is determined based on the above.

必要階調数Mは、固定データを適用する構成としてもよいが、[被写体の種類]、[撮影モード]、[被写体の大きさ]、[被写体の重要度]、これらの条件によって変更する構成としてもよい。   The required number of gradations M may be configured to apply fixed data, but may be changed depending on [subject type], [shooting mode], [subject size], [subject importance], and these conditions. It is good.

1)必要階調数Mを被写体の種類によって変える場合は、図4(1)に示すような、被写体の種類に応じた必要階調数決定テーブルを適用する。たとえば、被写体が人物の時は肌色の階調には敏感であること、また人物以外の背景の重要度は低い可能性が高いことから、被写体が人物であると判定された場合には、被写体を重視してMを大きくする設定とする。例えば、撮像装置に顔認識処理を実行させて、撮像装置において取得された画像から顔認識がなされた場合に、必要階調数Mを上げる設定とする。   1) When the required gradation number M is changed depending on the type of subject, a necessary gradation number determination table corresponding to the type of subject as shown in FIG. 4A is applied. For example, when the subject is a person, the subject is sensitive to the tone of the skin color, and the importance of the background other than the person is likely to be low. Setting M to be large with emphasis on. For example, when the face recognition process is executed by the image pickup apparatus and the face is recognized from the image acquired by the image pickup apparatus, the necessary gradation number M is set to be increased.

2)必要階調数Mを撮影モードによって変える場合は、図4(2)に示すように撮像装置において設定可能なモードに対応する必要階調数Mを設定したテーブルを適用し、設定モードに応じて必要階調数Mを決定する。たとえば、ポートレートモードでは被写体が人物の可能性が高いのでMを大きくする。   2) When changing the required number of gradations M depending on the shooting mode, a table in which the required number of gradations M corresponding to the modes that can be set in the imaging apparatus is applied as shown in FIG. Accordingly, the required number of gradations M is determined. For example, in the portrait mode, since the subject is likely to be a person, M is increased.

3)必要階調数Mを被写体の大きさによって変える場合は、図4(3)に示すような、被写体の大きさに応じた必要階調数決定テーブルを適用する。被写体が大きいほど階調変化が認識しやすいこと、また被写体以外の背景の重要度は低い可能性が高いことから被写体が大きくなるほどMを大きくする。なお、被写体の大きさは、例えば、撮影画像に占める人物領域の大きさであり、前述の顔認識処理構成を撮像装置に備えることで人物の占める領域を算出して被写体の大きさを求めることができる。   3) When the required gradation number M is changed depending on the size of the subject, a necessary gradation number determination table corresponding to the size of the subject as shown in FIG. 4 (3) is applied. The larger the subject is, the easier it is to recognize the gradation change, and the importance of the background other than the subject is likely to be low. Therefore, the larger the subject, the larger M is. Note that the size of the subject is, for example, the size of the person area occupied in the photographed image. By providing the above-described face recognition processing configuration in the imaging apparatus, the area occupied by the person is calculated to obtain the size of the subject. Can do.

4)必要階調数Mを被写体の重要度によって変える場合は、図4(4)に示すように被写体の重要度に応じた必要階調数決定テーブルを適用する。主要被写体を重視しそれ以外はあまり考慮しなくて良いという場合には必要階調数Mを大きく設定する。このような設定により、背景は白とびしたりする可能性が高くなるが主要被写体の階調表現が良好になる。なお、この重要度情報は、ユーザが操作部を介して入力し、制御部120が入力情報と、図4(4)に示すテーブルに基づいて必要階調数Mを決定する。   4) When changing the required number of gradations M according to the importance of the subject, a necessary gradation number determination table corresponding to the importance of the subject is applied as shown in FIG. In the case where the main subject is emphasized and it is not necessary to consider much other than that, the necessary number of gradations M is set large. With such a setting, there is a high possibility that the background will be blown out, but the gradation expression of the main subject is improved. The importance level information is input by the user via the operation unit, and the control unit 120 determines the necessary gradation number M based on the input information and the table shown in FIG.

上記のように、必要階調数Mは、[被写体の種類]、[撮影モード]、[被写体の大きさ]、[被写体の重要度]、これらの条件の少なくともいずれか、あるいは複合的に適用して決定する構成が可能である。なお、被写体についての様々な条件、すなわち、人物か否か、被写体の大きさ、被写体の重要度は、ユーザが設定する構成としても良い。たとえば被写体が人物であるかどうかを設定したり、被写体の重要度を設定したりして、それに応じてMの値を制御する構成としてもよい。   As described above, the required number of gradations M is applied to [subject type], [shooting mode], [subject size], [subject importance], at least one of these conditions, or in combination. It is possible to adopt a configuration that is determined as follows. The user may set various conditions regarding the subject, that is, whether or not the subject is a person, the size of the subject, and the importance of the subject. For example, it may be configured to set whether or not the subject is a person or to set the importance of the subject and control the value of M accordingly.

このようにして、制御部120は、輝度分布範囲(a×Y〜b×Y)にある被写体を良好に再現するために必要な階調数Mを決定する。この必要階調数を確保するためには、
被写体の輝度分布範囲[a×Y〜b×Y]が必要階調数[M]以上であればよい。すなわち、
b×Y−a×Y≧M・・・(式1)
上記式が満足されればよい。
このとき、上記(式1)の条件が満足され被写体の最低輝度を黒つぶれしない設定(T以上)とすれば、主要被写体は黒つぶれしない。また、主要被写体が白とびしないためには、
b×Y<T・・・(式2)
上記式が満足されればよい。
In this way, the control unit 120 determines the number of gradations M necessary to satisfactorily reproduce the subject in the luminance distribution range (a × Y M to b × Y M ). In order to secure this necessary number of gradations,
It is sufficient that the luminance distribution range [a × Y M to b × Y M ] of the subject is equal to or greater than the required number of gradations [M]. That is,
b × Y M −a × Y M ≧ M (Formula 1)
It is sufficient if the above formula is satisfied.
At this time, if the condition of the above (Equation 1) is satisfied and the minimum luminance of the subject is set so as not to be blackened ( TL or more), the main subject is not blackened. In order to prevent the main subject from being overexposed,
b × Y M <T H ··· ( Equation 2)
It is sufficient if the above formula is satisfied.

これらの式1、および式2より、
M/(b−a)≦Y<T/b・・(式3)
上記式3を満足するように露出制御パラメータを制御すれば主要被写体の構成画素を白とびさせず、かつ主要被写体に十分な階調が確保できることとなる。
From these Formula 1 and Formula 2,
M / (b−a) ≦ Y M <T H / b (Expression 3)
If the exposure control parameters are controlled so as to satisfy the above formula 3, the constituent pixels of the main subject are not overexposed, and sufficient gradation can be secured for the main subject.

画像全体において、
白とび部分の面積すなわち輝度がT以上の部分の面積をS
黒つぶれ部分の面積すなわち輝度がT以下の部分の面積をSとし、
、Sの許容値をR、Rとする。
上記[式3]を満たす範囲内でS、Sを最小となるように露出を制御すれば主要被写体の階調を確保した上で最もダイナミックレンジの広い画像が得られる。
In the whole image,
The area of the overexposed portion, that is, the area of the portion where the luminance is T H or higher is represented by S H ,
Area i.e. the luminance of dark portions is the area of the T L following parts as S L,
The allowable values of S H and S L are R H and R L.
If the exposure is controlled so that S H and S L are minimized within a range satisfying the above [Equation 3], an image with the widest dynamic range can be obtained while ensuring the gradation of the main subject.

具体的な様々な画像のケース各々についての処理について説明する。
(ケース1:白とび面積(S)のみが許容値(R)より大きい場合)
たとえば白とび面積(S)が許容値(R)より大きく黒つぶれ面積(S)が許容値(R)以下(S>R、S≦R)のときは、上述した式3、すなわち、
M/(b−a)≦Y<T/b・・(式3)
上記式を満足する範囲内で、主要被写体平均輝度(Y)が小さくなるように露出制御パラメータを変更する。すなわち、全体として輝度を低下させて白とび面積を減少させる。
The processing for each specific case of various images will be described.
(Case 1: overexposure area (S H) only allowable value (R H) is greater than)
For example, when the overexposure area (S H ) is larger than the allowable value (R H ) and the blackout area (S L ) is equal to or smaller than the allowable value (R L ) (S H > R H , S L ≦ R L ), Equation 3, i.e.
M / (b−a) ≦ Y M <T H / b (Expression 3)
The exposure control parameter is changed so that the main subject average luminance (Y M ) decreases within a range that satisfies the above formula. That is, as a whole, the brightness is lowered and the overexposed area is reduced.

(ケース2:黒つぶれ面積(S)のみが許容値(R)より大きい場合)
白とび面積(S)が許容値(R)以下で黒つぶれ面積(S)のみが許容値(R)より大きい(S≦R、S>R)ときは、上述した式3、すなわち、
M/(b−a)≦Y<T/b・・(式3)
上記式を満足する範囲内で、主要被写体平均輝度(Y)が大きくなるように露出制御パラメータを変更する。すなわち、全体として輝度を高くして黒つぶれ面積を減少させる。
(Case 2: When only the blackout area (S L ) is larger than the allowable value (R L ))
Overexposure area (S H) is allowable value (R H) underexposure area (S L) only allowable value or less (R L) is greater than (S H ≦ R H, S L> R L) when the above Equation 3, i.e.
M / (b−a) ≦ Y M <T H / b (Expression 3)
The exposure control parameter is changed so that the main subject average luminance (Y M ) increases within a range that satisfies the above formula. That is, the luminance is increased as a whole to reduce the black area.

(ケース3:白とび面積(S)、黒つぶれ面積(S)ともに許容値以下の場合)
白とび面積(S)、黒つぶれ面積(S)ともに許容値以下(S≦R、S≦R)のときは露出制御パラメータを変更しなくても良いが、白とび面積(S)、黒つぶれ面積(S)の大きい方をより小さくするように露出制御パラメータを変更しても良いし、S/N比をより良くするために、上記[式3]の範囲内で主要被写体平均輝度(Y)が大きくなるように露出制御パラメータを変更しても良い。
(Case 3: When the overexposure area (S H ) and the underexposure area (S L ) are less than the allowable values)
Overexposure area (S H), underexposure area (S L) following both tolerance (S H ≦ R H, S L ≦ R L) but may not change the exposure control parameter when the overexposure area (S H), may change the exposure control parameters so as to further reduce the larger of underexposure area (S L), in order to better the S / N ratio, the range of the [formula 3] The exposure control parameter may be changed so that the main subject average luminance (Y M ) increases within the range.

(ケース4:白とび面積(S)、黒つぶれ面積(S)ともに許容値より大きい場合)
白とび面積(S)、黒つぶれ面積(S)ともに許容値より大きい(S>R、S>R)ときは許容値に比べてより大きく離れている方を軽減するように露出制御パラメータを変更する。
たとえば、白とびが目立つ画像、具体的には、
−R>S−R
上記の関係式が成立する場合、上記[式3]、すなわち、
M/(b−a)≦Y<T/b・・(式3)
上記式を満足する範囲内で、主要被写体平均輝度(Y)が小さくなるように露出制御パラメータを変更する。すなわち全体輝度を低下させて白とびをめだたなくする。
(Case 4: When the overexposure area (S H ) and the underexposure area (S L ) are larger than the allowable values)
When both the whiteout area (S H ) and the blackout area (S L ) are larger than the allowable values (S H > R H , S L > R L ), the one that is farther away than the allowable value is reduced. Change the exposure control parameters.
For example, an image with a prominent whiteout, specifically,
S H -R H> S L -R L,
When the above relational expression holds, the above [Expression 3], that is,
M / (b−a) ≦ Y M <T H / b (Expression 3)
The exposure control parameter is changed so that the main subject average luminance (Y M ) decreases within a range that satisfies the above formula. That is, the overall brightness is reduced to make the overexposure unremarkable.

一方、黒つぶれが目立つ画像、具体的には、
−R<S−R
上記の関係式が成立する場合、上記[式3]、すなわち、
M/(b−a)≦Y<T/b・・(式3)
上記式を満足する範囲内で、主要被写体平均輝度(Y)が大きくなるように露出制御パラメータを変更する。すなわち全体輝度を上げて黒つぶれをめだたなくする。
On the other hand, an image where blackout is conspicuous, specifically,
S H -R H <S L -R L,
When the above relational expression holds, the above [Expression 3], that is,
M / (b−a) ≦ Y M <T H / b (Expression 3)
The exposure control parameter is changed so that the main subject average luminance (Y M ) increases within a range that satisfies the above formula. That is, the overall brightness is increased to eliminate the blackout.

なお、上記(ケース4)の場合は、適用する比較式(S−R>S−R,S−R<S−R)において両辺に重み付けをしても良い。すなわち、
(S−R)と(S−R
を比較する場合、重み付けパラメータc,dを適用し、
c×(S−R)とd×(S−R
上記の重み付けパラメータを適用した値を算出して比較処理を行なう構成としてもよい。
In the case of (case 4), comparison expressions to be applied (S H -R H> S L -R L, S H -R H <S L -R L) may be weighted both sides in. That is,
(S H -R H) and (S L -R L)
, Apply weighting parameters c and d,
c × (S H −R H ) and d × (S L −R L )
The comparison processing may be performed by calculating a value to which the above weighting parameter is applied.

例えば、白とびを少なくすることを重視するならば、
重み付けパラメータc,dの設定を、
c>dとし、
黒つぶれを少なくすることを重視するならば、
c<d
とする。
どちらを重視するかについては、たとえば全体の輝度分布によって決定することが可能である。画像が高輝度に偏っている場合は白とびを重視し、逆ならば黒つぶれを重視する方法がある。前記比較式において差分の代わりに比率(S/R、S/R)を用いても良い。
For example, if you want to focus on reducing whiteout,
Set the weighting parameters c and d
c> d,
If you value low blackout,
c <d
And
Which one is emphasized can be determined by, for example, the entire luminance distribution. There is a method that emphasizes overexposure when the image is biased to high luminance, and emphasizes underexposure when it is the reverse. In the comparison formula, ratios (S H / R H , S L / R L ) may be used instead of the differences.

以下、本発明の一実施例に係る撮像装置の実行する露出制御処理の具体的な処理シーケンスについて、図5に示すフローチャートを用いて説明をする。撮像装置では、電源が投入されて動作を開始すると、露出制御処理を、以下のステップS101から開始する。   Hereinafter, a specific processing sequence of exposure control processing executed by the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to a flowchart shown in FIG. In the imaging apparatus, when the power is turned on and the operation is started, the exposure control process is started from the following step S101.

ステップS101では制御部120は、内部メモリ122内に保持している露出制御パラメータに基づき露出制御を行う。内部メモリ122内には、図5に示すフロー制御の開始時には、例えば、予め不揮発性メモリ等にプリセットしておいた露出制御パラメータが格納される。また、本フロー制御が一回以上ループ処理された後には、内部メモリ122に前ループにおけるステップS104での処理で求められた新たな露出制御パラメータが格納される。   In step S <b> 101, the control unit 120 performs exposure control based on the exposure control parameters held in the internal memory 122. In the internal memory 122, for example, exposure control parameters preset in a nonvolatile memory or the like are stored at the start of the flow control shown in FIG. In addition, after the flow control is looped once or more, the new exposure control parameter obtained by the processing in step S104 in the previous loop is stored in the internal memory 122.

なお、露出制御パラメータは、先に説明したように、
(a)絞り羽根133の開口度の設定値、
(b)電子シャッタスピードの設定値、
(c)CCD102から出力される画像信号の増幅度、すなわち、S/H・GC回路のゲイン(利得)の設定値、
これらの値であり、制御部120は、露出制御パラメータの値が大きくなれば画像を明るくする方向に露出を制御し、露出制御パラメータの値が小さくなれば画像を暗くする方向に露出を制御する。
Note that the exposure control parameters are as described above.
(A) a set value of the aperture of the diaphragm blade 133,
(B) Electronic shutter speed setting value,
(C) Amplification degree of the image signal output from the CCD 102, that is, a set value of a gain of the S / H · GC circuit,
With these values, the control unit 120 controls the exposure in the direction of brightening the image when the value of the exposure control parameter increases, and controls the exposure in the direction of darkening the image when the value of the exposure control parameter decreases. .

具体的には、制御部120は、
(1)露出制御パラメータが大きくなれば、
(1a)絞り羽根133の開口度を大きくする(絞り羽根133を開く)、
(1b)電子シャッタスピードを遅くする(CCD102の露光時間を長くする)、
(1c)CCD102から出力される画像信号の増幅度を大きくする(アナログ信号処理部104におけるS/H・GC回路のゲイン(利得)を大きくする)
といった方向に制御を実行し、
(2)露出制御パラメータが小さくなれば、
(2a)絞り羽根133の開口度を小さくする(絞り羽根133を閉じる)、
(2b)電子シャッタスピードを早くする(CCD102の露光時間を短くする)、
(2c)CCD102から出力される画像信号の増幅度を小さくする(アナログ信号処理部104におけるS/H・GC回路のゲイン(利得)を小さくする)
といった方向に制御をする。
Specifically, the control unit 120
(1) If the exposure control parameter increases,
(1a) Increasing the aperture of the aperture blade 133 (opening the aperture blade 133),
(1b) Decreasing the electronic shutter speed (increasing the exposure time of the CCD 102),
(1c) Increasing the degree of amplification of the image signal output from the CCD 102 (increasing the gain of the S / H • GC circuit in the analog signal processing unit 104)
Control in the direction
(2) If the exposure control parameter decreases,
(2a) Decreasing the aperture of the diaphragm blade 133 (closing the diaphragm blade 133),
(2b) Increasing the electronic shutter speed (decreasing the exposure time of the CCD 102),
(2c) Decreasing the amplification degree of the image signal output from the CCD 102 (reducing the gain of the S / H • GC circuit in the analog signal processing unit 104)
Control in the direction.

ステップS102では画面内の主要被写体を検出する。検出方法は前述のように各種の方法がある。すなわち、
*画面の中央部分を主要被写体とする手法、
*画面を複数領域に分割してその輝度分布から主要被写体を推定する手法、
*画像のヒストグラムから主要被写体を推定する手法、
*ユーザが主要被写体を指定する手法、
これらの種々の方法が適用可能である。また、主要被写体を特定せず画面全体を主要被写体として判断した処理を行なう構成としてもよい。
In step S102, the main subject in the screen is detected. As described above, there are various detection methods. That is,
* A method that uses the center of the screen as the main subject.
* A method to divide the screen into multiple areas and estimate the main subject from the luminance distribution.
* A method to estimate the main subject from the histogram of the image,
* A method for the user to specify the main subject,
These various methods are applicable. Further, the configuration may be such that the main subject is not specified and the entire screen is determined as the main subject.

ステップS103では、ステップS102において特定した主要被写体の平均輝度[Y]、輝度分布範囲[a×Y〜b×Y(0≦a≦1、1≦b)]、および画面全体の白とび面積[S]、黒つぶれ面積[S]を求める。なお、これらの算出処理は、前述したように検波部110において実行し、算出結果を制御部120に入力する構成としてもよいし、専用の光学センサを用いて、これらの値の算出処理を行なう構成としてもよい。また、検波部や光学センサを制御部の一構成用素として、制御部においてこれらの処理を実行する構成としてもよい。 In step S103, the average luminance [Y M ] of the main subject identified in step S102, the luminance distribution range [a × Y M to b × Y M (0 ≦ a ≦ 1, 1 ≦ b)], and the white of the entire screen The jump area [S H ] and the black crush area [S L ] are obtained. These calculation processes may be executed by the detection unit 110 as described above, and the calculation result may be input to the control unit 120, or these values may be calculated using a dedicated optical sensor. It is good also as a structure. Moreover, it is good also as a structure which performs these processes in a control part by making a detection part and an optical sensor into a constituent element of a control part.

ステップS104では、前述の[式3]、すなわち、
M/(b−a)≦Y<T/b・・(式3)
に示す輝度制御範囲を算出する。なお、前述したように輝度分布範囲(a×Y〜b×Y)にある被写体を良好に再現するために必要な階調数をMとする。Mは想定する主要被写体の種類やノイズのレベルに応じて決定される。
In step S104, [Equation 3] described above, that is,
M / (b−a) ≦ Y M <T H / b (Expression 3)
The brightness control range shown in FIG. As described above, M is the number of gradations necessary for satisfactorily reproducing an object in the luminance distribution range (a × Y M to b × Y M ). M is determined according to the assumed main subject type and noise level.

ステップS105では白とび面積[S]、黒つぶれ面積[S]から露出制御パラメータを変更し、制御部120の内部メモリ122に格納する。ステップS105の処理の詳細は後に述べる。
制御部120は、ステップS101からステップS105までの処理を、例えば1フレーム毎に行い、次のフレームに対する処理を行う際には、再度ステップS101から処理を開始する。
In step S105, the exposure control parameter is changed from the overexposure area [S H ] and the underexposure area [S L ], and is stored in the internal memory 122 of the control unit 120. Details of the processing in step S105 will be described later.
The control unit 120 performs the processing from step S101 to step S105 for each frame, for example, and starts the processing from step S101 again when performing processing for the next frame.

ステップ105における処理、すなわち、白とび面積[S]、黒つぶれ面積[S]から露出制御パラメータを変更し、制御部120の内部メモリ122に格納する処理の詳細について、図6に示すフローチャートを参照して説明する。図6に示すフローは制御部120の処理として実行される露出制御パラメータ決定処理である。 The details of the process in step 105, that is, the process of changing the exposure control parameter from the overexposure area [S H ] and the underexposure area [S L ] and storing them in the internal memory 122 of the control unit 120 are shown in the flowchart of FIG. Will be described with reference to FIG. The flow shown in FIG. 6 is an exposure control parameter determination process executed as a process of the control unit 120.

ステップS201では白とび面積[S]とその許容値[R]を比較しS≦RならばステップS202に移り、S>RならばステップS203に移る。
ステップS202では黒つぶれ面積[S]とその許容値[R]を比較しS≦RならばステップS204に移り、S>Rならば画像を明るくしたほうが良いと判断してステップS206に移る。
ステップS203では黒つぶれ面積[S]とその許容値[R]を比較しS≦Rならば画像を暗くしたほうが良いと判断してステップS207に移り、S>RならばステップS205に移る。
ステップS204では白とび面積[S]と黒つぶれ面積[S]を比較しS>Sならば画像を暗くしたほうが良いと判断してステップS207に移り、S<Sならば画像を明るくしたほうが良いと判断してステップS206に移り、S=Sならば処理を終了する。
In step S201, the overexposure area [S H ] is compared with its allowable value [R H ]. If S H ≦ R H , the process proceeds to step S202, and if S H > R H , the process proceeds to step S203.
In step S202, the blackout area [S L ] is compared with its allowable value [R L ]. If S L ≦ R L , the process proceeds to step S204, and if S L > R L , it is determined that the image should be brightened. The process moves to step S206.
In step S203, the blackout area [S L ] and its allowable value [R L ] are compared, and if S L ≦ R L , it is determined that it is better to darken the image, the process proceeds to step S207, and if S L > R L. The process moves to step S205.
In step S204, the overexposure area [S H ] and the underexposure area [S L ] are compared. If S H > S L , it is determined that the image should be dark, and the process proceeds to step S207. If S H <S L If it is determined that the image should be brightened, the process proceeds to step S206. If S H = S L , the process ends.

ステップS205では白とび面積[S]とその許容値[R]の差分(S−R)と黒つぶれ面積[S]とその許容値[R]の差分(S−R)を比較しS−R>S−Rならば画像を暗くしたほうが良いと判断してステップS207に移り、S−R<S−Rならば画像を明るくしたほうが良いと判断してステップS206に移り、S−R=S−Rならば処理を終了する。 Step overexposed area in S205 [S H] and its allowable value blackout area the difference (S H -R H) of [R H] [S L] and the allowable value [R L] of the difference (S L -R L ) and if S H -R H > S L -R L , it is determined that the image should be darkened, and the process proceeds to step S207. If S H -R H <S L -R L , the image is brightened. If it is determined that it is better, the process proceeds to step S206, and if S H −R H = S L −R L , the process ends.

ステップS206では画像を明るくするために露出制御パラメータを増加させて処理を終了する。この場合、具体的には、制御部120は、露出制御パラメータを増加させて、
(1a)絞り羽根133の開口度を大きくする(絞り羽根133を開く)、
(1b)電子シャッタスピードを遅くする(CCD102の露光時間を長くする)、
(1c)CCD102から出力される画像信号の増幅度を大きくする(アナログ信号処理部104におけるS/H・GC回路のゲイン(利得)を大きくする)
といった方向での露出制御を実行することになる。
In step S206, the exposure control parameter is increased to brighten the image, and the process ends. In this case, specifically, the control unit 120 increases the exposure control parameter,
(1a) Increasing the aperture of the aperture blade 133 (opening the aperture blade 133),
(1b) Decreasing the electronic shutter speed (increasing the exposure time of the CCD 102),
(1c) Increasing the degree of amplification of the image signal output from the CCD 102 (increasing the gain of the S / H • GC circuit in the analog signal processing unit 104)
The exposure control in such a direction is executed.

ステップS207では画像を暗くするために露出制御パラメータを減少させて処理を終了する。この場合、具体的には、制御部120は、
(2a)絞り羽根133の開口度を小さくする(絞り羽根133を閉じる)、
(2b)電子シャッタスピードを早くする(CCD102の露光時間を短くする)、
(2c)CCD102から出力される画像信号の増幅度を小さくする(アナログ信号処理部104におけるS/H・GC回路のゲイン(利得)を小さくする)
といった方向での露出制御を実行することになる。
In step S207, the exposure control parameter is decreased to darken the image, and the process ends. In this case, specifically, the control unit 120
(2a) Decreasing the aperture of the diaphragm blade 133 (closing the diaphragm blade 133),
(2b) Increasing the electronic shutter speed (decreasing the exposure time of the CCD 102),
(2c) Decreasing the amplification degree of the image signal output from the CCD 102 (reducing the gain of the S / H • GC circuit in the analog signal processing unit 104)
The exposure control in such a direction is executed.

主要被写体の輝度分布範囲、すなわち、
輝度分布範囲=a×Y〜b×Y(0≦a≦1、1≦b)、
は、画像の中で特に良好に再現したい輝度範囲であり、上述した実施例では、主要被写体の輝度分布範囲として処理をおこなってきたが、たとえば主要被写体とその周囲を含む画像の輝度分布範囲とする構成としてもよい。ただしこれらの輝度分布範囲の設定に応じて前述の必要階調数[M]に最適な値を設定することが必要である。
The luminance distribution range of the main subject, i.e.
Luminance distribution range = a × Y M to b × Y M (0 ≦ a ≦ 1, 1 ≦ b),
Is a luminance range that is to be reproduced particularly well in the image. In the above-described embodiments, the luminance distribution range of the main subject has been processed. For example, the luminance distribution range of the image including the main subject and its surroundings It is good also as composition to do. However, it is necessary to set an optimal value for the necessary number of gradations [M] according to the setting of the luminance distribution range.

本発明の露出制御を実行することによって得られる画像データについて、従来の露出制御方式によって得られる画像データと比較して説明する。以下、画像のタイプ毎に、順次説明する。   Image data obtained by executing the exposure control of the present invention will be described in comparison with image data obtained by a conventional exposure control method. Hereinafter, description will be made sequentially for each type of image.

(処理例1.被写体のダイナミックレンジが小さい場合)
まず、被写体のダイナミックレンジが小さい場合における従来の露出制御によって撮影した画像と本発明の露出制御を適用して撮影した画像を比較検証する。図7は、
(a)従来の露出制御によって撮影した画像の輝度分布を示すヒストグラム、
(b)本発明の露出制御を適用して撮影した画像の輝度分布を示すヒストグラム、
である。
なお、(b)に示す画像データは、本発明の撮像装置におけるA/Dコンバータ105の出力画像に相当する。このA/Dコンバータ105の出力画像に対してデジタル信号処理部(DSP)106において、適宜、補正処理が実行されて最終出力画像が得られる。デジタル信号処理部(DSP)106において実行する補正処理については後段で説明する。
(Processing example 1. When the dynamic range of the subject is small)
First, an image captured by the conventional exposure control when the dynamic range of the subject is small is compared with an image captured by applying the exposure control of the present invention. FIG.
(A) a histogram showing the luminance distribution of an image taken by conventional exposure control;
(B) a histogram showing the luminance distribution of an image taken by applying the exposure control of the present invention;
It is.
Note that the image data shown in (b) corresponds to the output image of the A / D converter 105 in the imaging apparatus of the present invention. A digital signal processing unit (DSP) 106 appropriately performs correction processing on the output image of the A / D converter 105 to obtain a final output image. The correction process executed in the digital signal processing unit (DSP) 106 will be described later.

なお、図7(a)に示す従来方式の画像では主要被写体の平均輝度[Y]を輝度レベルの中心付近に制御するものとした。この場合、従来方式の図7(a)では高輝度部分のデータ、すなわち図7(a)に示す輝度領域301の高輝度データが存在せずA/Dコンバータ105のダイナミックレンジが無駄になっている。 In the conventional image shown in FIG. 7A, the average luminance [Y M ] of the main subject is controlled near the center of the luminance level. In this case, in the conventional method in FIG. 7A, the data of the high luminance part, that is, the high luminance data of the luminance region 301 shown in FIG. 7A does not exist, and the dynamic range of the A / D converter 105 is wasted. Yes.

一方、本発明に従った露出制御を実行して撮影した画像の輝度分布を示す図7(b)では、黒つぶれ閾値[T]〜白とび閾値[T]間にデータが存在し、有効にA/Dコンバータ105のダイナミックレンジを利用した画像データが得られる。 On the other hand, in FIG. 7B showing the luminance distribution of an image shot by performing exposure control according to the present invention, data exists between the blackout threshold value [T L ] and the overexposure threshold value [T H ]. Image data that effectively uses the dynamic range of the A / D converter 105 is obtained.

このケースは、先に説明したケース3の場合に相当する。すなわち、先に説明したように、(ケース3:白とび面積(S)、黒つぶれ面積(S)ともに許容値以下の場合)では、露出制御パラメータを変更しなくても良いが、白とび面積(S)、黒つぶれ面積(S)の大きい方をより小さくするように露出制御パラメータを変更しても良いし、S/N比をより良くするために、上記[式3]の範囲内で主要被写体平均輝度(Y)が大きくなるように露出制御パラメータを変更しても良い。 This case corresponds to the case 3 described above. That is, as described above, (Case 3: overexposure area (S H), underexposure area (S L) both when the allowable value or less), the it is not necessary to change the exposure control parameters, white The exposure control parameter may be changed so that the larger one of the skipped area (S H ) and the blacked-out area (S L ) is smaller, and in order to improve the S / N ratio, the above [Equation 3] The exposure control parameter may be changed so that the main subject average luminance (Y M ) increases within the range of.

本処理例は、主要被写体平均輝度(Y)が大きくなるように露出制御パラメータを変更した例である。この結果、図7(b)に示すように、黒つぶれ閾値[T]〜白とび閾値[T]間にデータが存在し、有効にA/Dコンバータ105のダイナミックレンジを利用した画像データが得られる。 In this processing example, the exposure control parameter is changed so that the main subject average luminance (Y M ) is increased. As a result, as shown in FIG. 7B, data exists between the blackout threshold value [T L ] and the overexposure threshold value [T H ], and image data that effectively uses the dynamic range of the A / D converter 105. Is obtained.

(処理例2.被写体のダイナミックレンジが大きい場合)
次に、被写体のダイナミックレンジが大きい場合における従来の露出制御によって撮影した画像と本発明の露出制御を適用して撮影した画像を比較検証する。図8は、
(a)従来の露出制御によって撮影した画像の輝度分布を示すヒストグラム、
(b)本発明の露出制御を適用して撮影した画像の輝度分布を示すヒストグラム、
である。
(Processing example 2. When the dynamic range of the subject is large)
Next, an image captured by the conventional exposure control when the dynamic range of the subject is large is compared with an image captured by applying the exposure control of the present invention. FIG.
(A) a histogram showing the luminance distribution of an image taken by conventional exposure control;
(B) a histogram showing the luminance distribution of an image taken by applying the exposure control of the present invention;
It is.

図8に示す例は、被写体のダイナミックレンジが大きく、特に高輝度側に大きく広がっていて画像全体の白とび面積が許容値以下に出来ない場合の例である。なお、従来方式では主要被写体の平均輝度[Y]を輝度レベルの中心付近に制御するものとした。 The example shown in FIG. 8 is an example in the case where the dynamic range of the subject is large, particularly when the subject is greatly widened on the high luminance side, and the overexposed area of the entire image cannot be less than the allowable value. In the conventional method, the average luminance [Y M ] of the main subject is controlled near the center of the luminance level.

図8(a)に示す従来方式の露出制御によって得られる画像の輝度分布ヒストグラムでは、白とび面積、すなわち輝度レベルで白とび閾値[T]以上の画素数が多くなっているが、図8(b)に示す本発明に従った露出制御を実行して得られる画像の輝度分布ヒストグラムでは白とび面積、すなわち輝度レベルで白とび閾値[T]以上の画素数が大幅に小さくなっている。
なお、図8においても、(b)に示す画像データは、A/Dコンバータ105の出力画像に相当し、デジタル信号処理部(DSP)106において、さらなる補正処理を行って最終画像を生成して出力する。この処理については後段で説明する。
In the luminance distribution histogram of the image obtained by the exposure control of the conventional method shown in FIG. 8A, the number of pixels exceeding the overexposure threshold [T H ] is increased in the overexposure area, that is, the luminance level. In the luminance distribution histogram of the image obtained by executing the exposure control according to the present invention shown in (b), the overexposure area, that is, the number of pixels exceeding the overexposure threshold [T H ] in the luminance level is significantly reduced. .
In FIG. 8, the image data shown in (b) corresponds to the output image of the A / D converter 105, and the digital signal processing unit (DSP) 106 performs further correction processing to generate a final image. Output. This process will be described later.

この図8に示すケースは、先に説明したケース1の場合に相当する。すなわち、本発明に従った露出制御では、白とび面積(S)のみが許容値(R)より大きい場合の処理に相当する。白とび面積(S)が許容値(R)より大きく黒つぶれ面積(S)が許容値(R)以下(S>R、S≦R)のときは、上述した式3、すなわち、
M/(b−a)≦Y<T/b・・(式3)
上記式を満足する範囲内で、主要被写体平均輝度(Y)が小さくなるように露出制御パラメータを変更する。結果として、全体として輝度を低下させて白とび面積を減少させることが可能となり、図8(b)に示すような輝度分布の画像、すなわち白とび画素の面積を小さくした画像データが得られる。
The case shown in FIG. 8 corresponds to the case 1 described above. In other words, the exposure control according to the present invention corresponds to the processing when only the overexposed area (S H ) is larger than the allowable value (R H ). Overexposure area (S H) is allowable value (R H) greater than underexposure area (S L) is allowable value (R L) or less (S H> R H, S L ≦ R L) when the above-described Equation 3, ie
M / (b−a) ≦ Y M <T H / b (Expression 3)
The exposure control parameter is changed so that the main subject average luminance (Y M ) decreases within a range that satisfies the above formula. As a result, the overall brightness can be reduced to reduce the overexposure area, and an image with a brightness distribution as shown in FIG. 8B, that is, image data with a reduced overexposure pixel area can be obtained.

以上、説明したように本発明に従った露出制御方式を適用することで、A/Dコンバータ105のダイナミックレンジを最大限有効活用することが可能となる。しかし、上述した処理においては、主要被写体の平均輝度[Y]の調整を行うため、このままの調整画像を出力してしまうと、本来の被写体の平均輝度と異なる平均輝度を持つ画像となってしまうことがある。 As described above, by applying the exposure control method according to the present invention, the dynamic range of the A / D converter 105 can be utilized to the maximum extent. However, since the average luminance [Y M ] of the main subject is adjusted in the above-described process, if the adjusted image is output as it is, the image has an average luminance different from the average luminance of the original subject. It may end up.

そこで、本発明の撮像装置では、最終的な出力画像において最適な画像とするためにデジタル信号処理部(DSP)106において主要被写体の輝度が最適になるように階調補正を行う。階調補正特性は基本的に主要被写体の平均輝度によって決定されるが、さらに画像の輝度分布に応じて最適化することでより好ましい輝度再現を実現することが出来る。   Therefore, in the imaging apparatus of the present invention, in order to obtain an optimum image in the final output image, the digital signal processing unit (DSP) 106 performs gradation correction so that the luminance of the main subject is optimized. The gradation correction characteristic is basically determined by the average luminance of the main subject, and more preferable luminance reproduction can be realized by further optimization according to the luminance distribution of the image.

たとえば主要被写体の平均輝度を輝度レベルの中心に補正するとした場合の階調補正例について図9を参照して説明する。
図9は、図7(b)を参照して説明した画像データのように、本発明に従った露出制御において主要被写体の平均輝度[Y]を中心値より大きい値に制御した場合の例を示している。図9には、(a),(b),(c)のグラフを示しているが、各グラフは、以下のデータである。
図9(a)は、本発明の露出制御処理によって撮影された画像の輝度分布ヒストグラムである。図7(b)に相当し、A/Dコンバータ105の出力する画像に相当する。
図9(b)は、デジタル信号処理部(DSP)106において主要被写体の輝度が最適になるように階調補正を行うために適用する階調補正用の変換テーブルである。デジタル信号処理部(DSP)106はこのような階調補正用の変換テーブルをメモリに保持し、この変換テーブルを適用した階調補正処理を実行する。
図9(c)は、図9(b)に示す階調補正テーブルを適用した階調補正処理を実行した結果得られる補正後画像データの輝度分布ヒストグラムである。
For example, an example of gradation correction when the average luminance of the main subject is corrected to the center of the luminance level will be described with reference to FIG.
FIG. 9 shows an example in which the average luminance [Y M ] of the main subject is controlled to a value larger than the center value in the exposure control according to the present invention, like the image data described with reference to FIG. Is shown. FIG. 9 shows graphs (a), (b), and (c). Each graph is the following data.
FIG. 9A is a luminance distribution histogram of an image photographed by the exposure control process of the present invention. This corresponds to FIG. 7B and corresponds to an image output from the A / D converter 105.
FIG. 9B is a conversion table for gradation correction applied for performing gradation correction so that the luminance of the main subject is optimized in the digital signal processing unit (DSP) 106. The digital signal processing unit (DSP) 106 holds such a gradation correction conversion table in a memory, and executes a gradation correction process using the conversion table.
FIG. 9C is a luminance distribution histogram of the corrected image data obtained as a result of executing the gradation correction process to which the gradation correction table shown in FIG. 9B is applied.

デジタル信号処理部(DSP)106は、図9(a)に示す輝度分布を持つ画像データをA/Dコンバータ105から入力して、図9(b)に示す階調補正用の変換テーブルを適用した階調補正処理を実行して、図9(c)に示す輝度分布を持つ画像データを生成して出力する。   The digital signal processing unit (DSP) 106 inputs image data having the luminance distribution shown in FIG. 9A from the A / D converter 105 and applies the conversion table for gradation correction shown in FIG. 9B. The gradation correction process is executed to generate and output image data having a luminance distribution shown in FIG.

図9に示す例は、図7を参照して説明した本発明に従った露出制御、すなわち、主要被写体の平均輝度[Y]を中心値より大きい値に制御した場合の補正処理例を示している。図9(a)が、本発明の露出制御処理によって撮影された画像の輝度分布ヒストグラムであり、図7(b)に相当し、A/Dコンバータ105の出力する画像に相当する。このまま出力すると、主要被写体全体が明るすぎる輝度を持つ画像となってしまう。デジタル信号処理部(DSP)106は、この輝度分布画像を図9(b)に示す階調補正用の変換テーブルを適用した階調補正処理を実行して、図9(c)に示す輝度分布を持つ画像データを生成して出力する。 The example shown in FIG. 9 shows an example of correction processing when the exposure control according to the present invention described with reference to FIG. 7, that is, the average luminance [Y M ] of the main subject is controlled to a value larger than the center value. ing. FIG. 9A is a luminance distribution histogram of an image photographed by the exposure control processing of the present invention, which corresponds to FIG. 7B and corresponds to an image output from the A / D converter 105. If it is output as it is, the main subject as a whole becomes an image having a brightness that is too bright. The digital signal processing unit (DSP) 106 executes a gradation correction process to which the gradation distribution conversion table shown in FIG. 9B is applied to the luminance distribution image, and the luminance distribution shown in FIG. Generate and output image data with.

図9(b)に示す階調補正用の変換テーブルは横軸が入力輝度レベルであり、縦軸が出力輝度レベルとなっている。例えば、図9(a)に示す平均輝度[Y]=P1は、変換テーブルにおいて、出力輝度[P2]に変換される。 In the gradation correction conversion table shown in FIG. 9B, the horizontal axis represents the input luminance level, and the vertical axis represents the output luminance level. For example, the average luminance [Y M ] = P1 shown in FIG. 9A is converted into the output luminance [P2] in the conversion table.

この変換テーブルによる輝度レベルの変換処理によって、図9(a)に示される主要被写体の平均輝度[Y]=P1は、図9(c)に示すように出力画像の出力輝度の最適値、例えばほぼ中心値に変換される。さらに、この変換テーブルの変換により、主要被写体の輝度分布範囲に多くの階調が割り当てられる。 By the luminance level conversion processing by this conversion table, the average luminance [Y M ] = P1 of the main subject shown in FIG. 9A is the optimum value of the output luminance of the output image as shown in FIG. For example, it is almost converted to the center value. Further, by the conversion of the conversion table, many gradations are assigned to the luminance distribution range of the main subject.

図9(b)に示す変換テーブルは、傾きがほぼ45度の領域Q2と、45度より傾斜が小さい領域Q1,Q3を有する。傾きがほぼ45度の領域Q2では、入力輝度値と出力輝度値がほぼ1対1に対応するが、傾きが小さい領域Q1,Q3では、入力輝度値の範囲が圧縮されて輝度範囲が小さくされた出力とされる。この変換テーブルの変換により、主要被写体の輝度分布範囲に多くの階調が割り当てられ、その他の低輝度領域や高輝度領域の階調の割り当ては少なくなる。   The conversion table shown in FIG. 9B includes a region Q2 having an inclination of approximately 45 degrees and regions Q1 and Q3 having an inclination smaller than 45 degrees. In the region Q2 where the inclination is approximately 45 degrees, the input luminance value and the output luminance value correspond to one to one, but in the regions Q1 and Q3 where the inclination is small, the input luminance value range is compressed and the luminance range is reduced. Output. By this conversion table conversion, a large number of gradations are assigned to the luminance distribution range of the main subject, and the assignment of gradations in other low-luminance areas and high-luminance areas is reduced.

この変換テーブルによって変換された補正画像においては、図9(c)に示すように、主要被写体の平均輝度[YM2]=P2は、出力画像の持つ輝度範囲のほぼ中心に位置するようになり、最適な出力画像が得られる。 In the corrected image converted by this conversion table, as shown in FIG. 9C, the average luminance [Y M2 ] = P2 of the main subject comes to be positioned at the approximate center of the luminance range of the output image. An optimal output image can be obtained.

図10も、図9と同様、デジタル信号処理部(DSP)106において主要被写体の輝度が最適になるように階調補正を行った例を示している。図10にも、
(a)本発明の露出制御処理によって撮影された画像の輝度分布ヒストグラム
(b)デジタル信号処理部(DSP)106において適用する階調補正用の変換テーブル
(c)(b)に示す階調補正テーブルを適用した階調補正処理を実行した結果得られる補正後画像データの輝度分布ヒストグラム
これらのデータを示している。
FIG. 10 also shows an example in which gradation correction is performed in the digital signal processing unit (DSP) 106 so that the luminance of the main subject is optimized, as in FIG. Also in FIG.
(A) Luminance distribution histogram of an image photographed by the exposure control processing of the present invention (b) Tone correction conversion table applied in the digital signal processor (DSP) 106 (c) Tone correction shown in (b) Luminance distribution histogram of post-correction image data obtained as a result of executing a tone correction process using a table. These data are shown.

ただし、図10(b)に示す変換テーブルは、図9(b)に示す変換テーブルとは異なる変換処理を行なうテーブルである。デジタル信号処理部(DSP)106は、階調補正用の様々な変換テーブルをメモリに保持し、最適な変換テーブルを選択して適用して階調補正処理を実行する。   However, the conversion table shown in FIG. 10B is a table that performs conversion processing different from the conversion table shown in FIG. A digital signal processing unit (DSP) 106 stores various conversion tables for gradation correction in a memory, and selects and applies an optimum conversion table to execute gradation correction processing.

図10(a)に示す露出制御の結果得られた画像(A/Dコンバータ105の出力画像)も、図9と同様、被写体の平均輝度[Y]を画像全体の輝度分布の中心値より大きい値に制御している。従って、この被写体の平均輝度[Y]を画像全体の輝度分布の中心に設定する操作を図10(b)に示す変換テーブルを用いて実行する点は、図9を参照して説明した変換処理と同様である。 Similarly to FIG. 9, the image obtained as a result of the exposure control shown in FIG. 10A (the output image of the A / D converter 105) also has the average luminance [Y M ] of the subject from the central value of the luminance distribution of the entire image. Control to a large value. Therefore, the operation of setting the average luminance [Y M ] of the subject at the center of the luminance distribution of the entire image is executed using the conversion table shown in FIG. 10B. The conversion described with reference to FIG. It is the same as the processing.

図10に示す例では、さらに、図10(a)に示す露出制御の結果得られた画像の輝度分布において、度数が非常に少ない部分がある。図10(a)に示す輝度領域321である。この領域に多くの階調を割り当てることは結果として無駄になることが明らかであるため、この輝度領域の階調数を減らし度数の多い部分により多くの階調を割り当てるという変換処理を実行する。   In the example shown in FIG. 10, there is a portion where the frequency is very small in the luminance distribution of the image obtained as a result of the exposure control shown in FIG. This is a luminance region 321 shown in FIG. Since it is apparent that assigning a large number of gradations to this area is a waste as a result, a conversion process is performed in which the number of gradations in this luminance area is reduced and a larger number of gradations are assigned to a portion having a higher frequency.

このような変換処理を行なうために適用する変換テーブルが図10(b)に示す変換テーブルであり、図10(a)に示す輝度領域321に対応する領域の傾斜を小さくした図10(b)に示す変換テーブルが適用される。この傾斜の小さい部分は、入力輝度範囲より出力輝度の範囲が小さくなり、階調の割り当てがより少なくなる。   The conversion table applied to perform such conversion processing is the conversion table shown in FIG. 10B, and FIG. 10B in which the slope of the region corresponding to the luminance region 321 shown in FIG. The conversion table shown below is applied. In the portion where the slope is small, the output luminance range is smaller than the input luminance range, and gradation allocation is less.

この変換テーブルによって変換された補正画像においては、図10(c)に示すように、主要被写体の平均輝度[YM2]は、出力画像の持つ輝度範囲のほぼ中心に位置するようになり、また、度数の少ない部分の輝度範囲が狭められ、画像に適合した最適な出力画像が得られる。 In the corrected image converted by the conversion table, as shown in FIG. 10C, the average luminance [Y M2 ] of the main subject comes to be located at the approximate center of the luminance range of the output image, and The brightness range of the portion with less frequency is narrowed, and an optimum output image suitable for the image is obtained.

なお、デジタル信号処理部(DSP)106は、階調補正用の変換テーブルを適用した階調補正処理を実行するが、画像に応じた変換処理を行なうばかりでなく、階調補正特性(変換特性)を画面全体で一様とするのではなく、画素ごとあるいはブロックごとに変えた補正特性(変換特性)を適用する構成としてもよい。   The digital signal processing unit (DSP) 106 executes gradation correction processing to which a conversion table for gradation correction is applied. In addition to performing conversion processing according to an image, gradation correction characteristics (conversion characteristics) ) Is not uniform over the entire screen, but a correction characteristic (conversion characteristic) changed for each pixel or for each block may be applied.

このようにデジタル信号処理部(DSP)106において、露出制御で決定された輝度レベルや輝度分布に応じた階調補正を行うことによりA/Dコンバータ105のダイナミックレンジを最大限活用しつつ、最終画像における輝度再現を最適にすることが出来る。   In this way, the digital signal processing unit (DSP) 106 performs gradation correction according to the luminance level and luminance distribution determined by the exposure control, thereby making the maximum use of the dynamic range of the A / D converter 105 and finally. Brightness reproduction in the image can be optimized.

[3.階調補正処理を実現する簡略化構成について]
上述したように、デジタル信号処理部(DSP)106は、主要被写体の平均輝度[Y]と輝度分布を考慮して最適な階調補正を実行する。例えば、階調補正用の変換テーブルを適用した階調補正処理を実行する。しかし、図9、図10を参照して説明したように、入力する画像データに対応した最適な変換処理を実現するには、それぞれの輝度分布に応じた異なる階調補正特性を用いることが必要となる。例えば、様々な画像に応じた多くの階調補正用の変換テーブルを準備し、これらのテーブルから最適なテーブルを選択して階調補正を行なうことを必要とする。
[3. Simplified configuration for tone correction processing]
As described above, the digital signal processing unit (DSP) 106 performs optimum gradation correction in consideration of the average luminance [Y M ] and luminance distribution of the main subject. For example, a gradation correction process using a conversion table for gradation correction is executed. However, as described with reference to FIGS. 9 and 10, it is necessary to use different gradation correction characteristics according to the respective luminance distributions in order to realize the optimum conversion processing corresponding to the input image data. It becomes. For example, it is necessary to prepare a large number of gradation correction conversion tables corresponding to various images, select an optimum table from these tables, and perform gradation correction.

しかしながら、撮像装置の小型化の要請から、撮像装置におけるデジタル信号処理回路(DSP)106についても、その回路規模はなるべく小さく実現することが望まれる。従って、階調補正処理を実行するための回路や処理の複雑化や、多数の変換テーブルを必要とする構成は好ましくない。すなわち、より簡易な構成によって迅速な処理を行なうことが要求される。以下では、このような実装上の要請に応える画像補正処理構成について説明する。具体的には、階調補正をすべての場合において最適にするのではなく、いくつかの代表的な被写体平均輝度[Y]に対応する階調補正特性を用意し、実際の補正対象画像の被写体平均輝度[Y]に応じて使用する階調補正特性を選択する構成とするものである。以下、本発明に従った階調補正処理構成の3つの実施例について、順次説明する。 However, in order to reduce the size of the imaging apparatus, it is desired that the circuit scale of the digital signal processing circuit (DSP) 106 in the imaging apparatus is realized as small as possible. Therefore, a circuit for executing the gradation correction process, a complicated process, and a configuration that requires a large number of conversion tables are not preferable. That is, it is required to perform quick processing with a simpler configuration. In the following, an image correction processing configuration that meets such mounting requirements will be described. Specifically, gradation correction is not optimized in all cases, but gradation correction characteristics corresponding to some representative subject average luminances [Y M ] are prepared, and the actual correction target image The gradation correction characteristic to be used is selected according to the subject average luminance [Y M ]. Hereinafter, three embodiments of the gradation correction processing configuration according to the present invention will be described in order.

(3−1.階調補正処理構成の実施例1)
階調補正処理の簡略化の第一の実施例について、図11、図12を参照して説明する。図11に示すように、本処理例では、3つのタイプの階調補正処理のいずれかを選択して実行する。図11(1),(2),(3)のいずれかの変換テーブルによる階調補正処理である。図11(1),(2),(3)は、先に図9(b),図10(b)に示す変換テーブルと同様であり、横軸が入力画像の輝度値、縦軸が出力画像の輝度値に対応する。図11(4)は、撮像装置におけるデジタル信号処理回路(DSP)106に入力する補正対象の画像の被写体平均輝度[Y]の位置を示す。
(3-1. Example 1 of gradation correction processing configuration)
A first embodiment for simplifying the gradation correction processing will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 11, in this processing example, any one of three types of gradation correction processing is selected and executed. This is gradation correction processing using one of the conversion tables shown in FIGS. 11 (1), (2), and (3). 11 (1), (2), and (3) are the same as the conversion tables shown in FIGS. 9 (b) and 10 (b), the horizontal axis represents the luminance value of the input image, and the vertical axis represents the output. Corresponds to the brightness value of the image. FIG. 11 (4) shows the position of the subject average luminance [Y M ] of the image to be corrected input to the digital signal processing circuit (DSP) 106 in the imaging apparatus.

本処理例では、図11(4)に示すように、補正対象画像の被写体平均輝度[Y]の輝度レベル範囲を3つの領域(領域1,2,3)に区分し、各領域それぞれの代表値Y、Y、Yを定め、そのレベルに応じた階調補正処理を実行する。この各領域に対応する3つの階調補正特性が図11(1),(2),(3)に示す変換テーブルの階調補正特性、すなわち、f、f、fである。 In this processing example, as shown in FIG. 11 (4), the luminance level range of the subject average luminance [Y M ] of the correction target image is divided into three regions (regions 1, 2, and 3), and each region is divided. Representative values Y 1 , Y 2 , and Y 3 are determined, and gradation correction processing corresponding to the levels is executed. The three gradation correction characteristics corresponding to each area are the gradation correction characteristics of the conversion table shown in FIGS. 11 (1), (2), and (3), that is, f 1 , f 2 , and f 3 .

本処理例では、補正対象画像の被写体平均輝度[Y]の輝度レベルが、領域1にある場合は、図11(1)の階調補正特性[f]を適用した画素値(輝度値)変換としての階調補正処理を実行し、補正対象画像の被写体平均輝度[Y]の輝度レベルが、領域2にある場合は、図11(2)の階調補正特性[f]を適用した画素値(輝度値)変換としての階調補正処理を実行し、補正対象画像の被写体平均輝度[Y]の輝度レベルが、領域3にある場合は、図11(3)の階調補正特性[f]を適用した画素値(輝度値)変換としての階調補正処理を実行する。このように3つの階調補正特性のみから、1つを選択して補正処理を行なう。この場合は、変換テーブルとして3つの変換テーブルのみを備えるのみでよい。 In this processing example, when the luminance level of the subject average luminance [Y M ] of the correction target image is in the region 1, the pixel value (luminance value) to which the gradation correction characteristic [f 1 ] of FIG. ) When gradation correction processing as conversion is executed and the luminance level of the subject average luminance [Y M ] of the correction target image is in the region 2, the gradation correction characteristic [f 2 ] in FIG. When gradation correction processing as applied pixel value (luminance value) conversion is executed and the luminance level of the subject average luminance [Y M ] of the correction target image is in the region 3, the gradation shown in FIG. A gradation correction process is performed as a pixel value (luminance value) conversion to which the correction characteristic [f 3 ] is applied. As described above, one of the three gradation correction characteristics is selected and correction processing is performed. In this case, only three conversion tables need be provided as conversion tables.

図11(4)に示すように輝度レベルLow〜High間に3つの領域1,2,3を設定して、各領域に対応する代表値Y、Y、Yを定める。各領域の範囲は均等であっても良いが、この例では中心部を狭く設定している。これは被写体平均輝度[Y]が中心付近になることが多く、最大値、最小値付近になることは少ないということを考慮したものである。また各領域における代表値Y〜Yは各領域内で任意に設定可能である。図に示す例では各領域の中で輝度レベル範囲の中心値に近い位置に、各領域の代表値Y〜Yを設定している。すなわち領域1では代表値Yは領域内の最大値付近、領域2では代表値Yは領域内の中心値付近、領域3では代表値Yは領域内の最小値付近にそれぞれ設定している。この理由は次の図12の説明において述べる。 As shown in FIG. 11 (4), three regions 1, 2, and 3 are set between the luminance levels Low to High, and representative values Y 1 , Y 2 , and Y 3 corresponding to the regions are determined. Although the range of each region may be equal, in this example, the central portion is set narrow. This is because the subject average luminance [Y M ] is often near the center, and is rarely near the maximum and minimum values. The representative values Y 1 to Y 3 in each region can be arbitrarily set in each region. In the example shown in the figure, representative values Y 1 to Y 3 of each region are set at positions close to the center value of the luminance level range in each region. That representative value Y 1 in the area 1 is near the maximum value in the area, the representative value Y 2 in region 2 near the center value of the region, the representative value Y 3 in the region 3 are respectively set in the vicinity of the minimum value in the region Yes. The reason for this will be described in the following description of FIG.

図11に示す階調補正特性を用いて階調補正を行う方法を図12に示す。図12(a)、(e)はADコンバータ105の出力信号の輝度分布であり、図12(a)は、先に図6〜図8を参照して説明した露出制御処理、すなわち、被写体の平均輝度および輝度分布範囲を算出し、算出した被写体輝度分布範囲と、被写体対応の必要階調数とに基づいて、被写体の最適平均輝度レベルを決定し、撮影画像における被写体が最適平均輝度レベルを持つように露出制御を実行して得られた画像データの輝度分布を示すヒストグラムであり、図12(e)は従来方式の露光制御を行って得られた画像の輝度分布を示すヒストグラムである。   A method for performing gradation correction using the gradation correction characteristics shown in FIG. 11 is shown in FIG. 12A and 12E show the luminance distribution of the output signal of the AD converter 105, and FIG. 12A shows the exposure control process described above with reference to FIGS. Calculate the average luminance and luminance distribution range, determine the optimum average luminance level of the subject based on the calculated subject luminance distribution range and the required number of gradations corresponding to the subject, and set the subject in the captured image to the optimum average luminance level. FIG. 12E is a histogram showing the luminance distribution of an image obtained by performing exposure control according to the conventional method.

図12(a)は主要被写体の平均輝度[Y]が図11で設定した領域の領域1に含まれている場合である。なお、他の領域に含まれている場合でも以下に説明する手法と同様の方法が適用できる。まず、図12(a)に示す主要被写体の平均輝度[Y]を、領域1における代表値として予め設定された代表値[Y]に合わせるため画像全体に(Y/Y)倍のゲインをかける。 FIG. 12A shows a case where the average luminance [Y M ] of the main subject is included in the area 1 of the area set in FIG. Note that a method similar to the method described below can be applied even when it is included in another region. First, in order to match the average luminance [Y M ] of the main subject shown in FIG. 12A with a representative value [Y 1 ] set in advance as a representative value in the region 1, the entire image is multiplied by (Y 1 / Y M ). Apply the gain.

画像全体に(Y/Y)倍のゲインをかけた結果が図12(b)である。これに図11で設定した領域1に対応する階調補正特性fを適用して階調補正処理を実行する。すなわち、図12(c)に示す階調補正特性fを持つ変換テーブルによって階調補正処理を実行する。この補正処理結果として得られる出力画像の輝度分布を示すヒストグラムが図12(d)である。 FIG. 12B shows a result obtained by multiplying the entire image by a gain of (Y 1 / Y M ) times. The gradation correction process is executed by applying the gradation correction characteristic f 1 corresponding to the region 1 set in FIG. 11 to this. That is, the gradation correction process is executed by the conversion table having the gradation correction characteristic f 1 shown in FIG. FIG. 12D shows a histogram showing the luminance distribution of the output image obtained as a result of this correction processing.

こうして得られる出力画像の図12(d)に示す輝度分布では、図12(a)から(b)へのゲイン(Y/Y)をかけた時に輝度が全体として高くなり、高輝度部分では、さらに高輝度に移行することで白とび部分が増加し、ゲインをかけずに最適な階調補正を行う場合よりもダイナミックレンジが狭くなるが、従来方式の結果である図12(e)よりは明らかにダイナミックレンジが広くなっている。すなわち、図12(e)においては高輝度部分に多くの白とび画素が存在するが、先に説明した露出制御において、白とびを減少させるような露出制御を行って撮影することで、図12(a)に示す輝度分布を持つ画像が得られ、この図12(a)に示す輝度分布においては、図12(e)に示す白とび部分が、白とびとならない画素値を持つ設定であり、この画像に対するゲイン(Y/Y)をかけて得られる図12(b)の画像は、図12(e)に示すほど白とびが発生することがなく、この図12(b)に示す画像を、図12(c)に示す階調補正特性fを持つ変換テーブルによって階調補正処理を実行して得られる図12(d)の補正画像も、白とび領域は、図12(e)に比較すれば減少しており、ダイナミックレンジの広い画像データを生成して出力することができる。 In the luminance distribution shown in FIG. 12D of the output image thus obtained, the luminance is increased as a whole when the gain (Y 1 / Y M ) from FIG. 12A to FIG. 12B is applied. In FIG. 12E, the overexposed portion increases by shifting to higher luminance, and the dynamic range becomes narrower than in the case of performing optimum gradation correction without applying gain. The dynamic range is clearly wider than that. That is, in FIG. 12E, many overexposed pixels exist in the high-luminance portion. However, in the exposure control described above, by performing exposure control that reduces overexposure, shooting is performed as shown in FIG. An image having the luminance distribution shown in FIG. 12A is obtained. In the luminance distribution shown in FIG. 12A, the overexposed portion shown in FIG. 12E is set to have a pixel value that does not become overexposed. In the image of FIG. 12B obtained by applying the gain (Y 1 / Y M ) to this image, whiteout does not occur as shown in FIG. 12E, and FIG. In the corrected image of FIG. 12D obtained by executing the gradation correction processing on the image shown in FIG. 12C using the conversion table having the gradation correction characteristic f 1 shown in FIG. e) compared to e), the dynamic range There the image data can be generated and output.

図12(a)から(b)の移行処理、すなわち補正対象画像に対してゲイン(Y/Y)をかける場合においてゲインが1より小さいと主要被写体の階調を減らすことになり、ゲインが1より大きいと白とびの部分を増やすことになる。従って、主要被写体の平均輝度[Y]が補正対象画像の輝度分布の中心値より小さいとき、すなわち暗いときには、白とびの増加の恐れはさほど大きくなく階調をより増加させるべくゲイン(Y/Y)を1以上にし、主要被写体の平均輝度[Y]が中心値より大きいとき、すなわち明るいときには白とびが増加するのを防止するためゲイン(Y/Y)は1以下にするのが良い。すなわち各領域の代表値は各領域の中で全体の輝度レベル範囲の中心値に近い値に設定するのが望ましい。これが、図11において領域1,2,3の代表値Y、Y、Yを中心位置に偏らせた理由である。 12A to 12B, that is, when gain (Y 1 / Y M ) is applied to the correction target image, if the gain is smaller than 1, the gradation of the main subject is reduced, and the gain When is larger than 1, the overexposed part is increased. Therefore, when the average luminance [Y M ] of the main subject is smaller than the center value of the luminance distribution of the correction target image, that is, when it is dark, the risk of increasing overexposure is not so great, and the gain (Y 1 / Y M ) is set to 1 or more, and the gain (Y 1 / Y M ) is set to 1 or less in order to prevent overexposure when the average luminance [Y M ] of the main subject is larger than the center value, that is, when it is bright. Good to do. That is, it is desirable to set the representative value of each region to a value close to the central value of the entire luminance level range in each region. This is the reason why the representative values Y 1 , Y 2 , and Y 3 of the regions 1 , 2 , and 3 are biased to the center position in FIG. 11.

すなわち、図11において、主要被写体の平均輝度[Y]が領域1にある場合、すなわち主要被写体の平均輝度が暗い場合には、ゲイン(Y/Y)が1以上になるように代表値Yを、領域1における高輝度部分に設定し、主要被写体の平均輝度[Y]が領域3にある場合、すなわち主要被写体の平均輝度が明るい場合には、ゲイン(Y/Y)が1以下になるように代表値Yを、領域3における低輝度部分に設定している。この階調補正によって主要被写体の平均輝度が暗い場合には、多くの場合、ゲイン(Y/Y)が1以上に設定され、階調をより増加させる補正処理が実現され、主要被写体の平均輝度が明るい場合には、多くの場合、ゲイン(Y/Y)が1以下に設定され、白とびの増加を防いだ階調変換処理が実現される。なお、主要被写体の平均輝度[Y]は、図11に示す領域1,2,3いずれの場合も、出力画像の輝度分布のほぼ中心位置に設定されるような補正がなされることになる。 That is, in FIG. 11, when the average luminance [Y M ] of the main subject is in the region 1, that is, when the average luminance of the main subject is dark, the gain (Y 1 / Y M ) is represented to be 1 or more. When the value Y 1 is set to the high luminance part in the region 1 and the average luminance [Y M ] of the main subject is in the region 3, that is, when the average luminance of the main subject is bright, the gain (Y 1 / Y M ) Is set to a low luminance portion in the region 3 so that the value is 3 or less. When the average luminance of the main subject is dark due to the gradation correction, in many cases, the gain (Y 1 / Y M ) is set to 1 or more, and a correction process for further increasing the gradation is realized. When the average luminance is bright, in many cases, the gain (Y 1 / Y M ) is set to 1 or less, and gradation conversion processing that prevents overexposure is realized. It should be noted that the average luminance [Y M ] of the main subject is corrected so as to be set at substantially the center position of the luminance distribution of the output image in any of the areas 1, 2 and 3 shown in FIG. .

この階調補正処理構成の実施例1の具体的な階調補正処理シーケンスについて、図13に示すフローチャートを用いて説明する。この図13に示すフローチャートに従った処理を実行するのは、図2に示す撮像装置100におけるデジタル信号処理部(DSP)106である。   A specific tone correction processing sequence according to the first embodiment of the tone correction processing configuration will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The digital signal processing unit (DSP) 106 in the imaging apparatus 100 shown in FIG. 2 executes the processing according to the flowchart shown in FIG.

ステップS301では主要被写体の平均輝度[Y]が、図11を参照して説明した輝度領域1〜3のどの領域にあるかを判断し、領域1にあればステップS302に、領域2にあればステップS304に、領域3にあればステップS306に進む。 In step S301, it is determined which of the luminance areas 1 to 3 described with reference to FIG. 11 is the average luminance [Y M ] of the main subject. If YES in step S304, the process advances to step S306.

主要被写体の平均輝度[Y]が輝度領域1にある場合、ステップS302に進み、ステップS302において、補正対象となる画像信号に(Y/Y)倍のゲインをかけてステップS303に進む。この処理は、図12(a)から図12(b)への処理に相当する。ステップS303では画像信号に階調補正特性fを適用して、階調補正処理を実行して、補正画像を得て処理を終了する。階調補正特性fは、図11(1)に示す補正特性である。この処理は、図12(b)に対応する画像に対して、図12(c)に示す変換テーブルを適用して階調補正を実行して、図12(d)に対応する補正画像を得る処理に相当する。このようにして生成された補正画像は、例えば、図2に示すモニタ107、ビューファインダ108に出力され、記録デバイス109に記録される。 When the average luminance [Y M ] of the main subject is in the luminance region 1, the process proceeds to step S302, and in step S302, the image signal to be corrected is multiplied by (Y 1 / Y M ) times and the process proceeds to step S303. . This process corresponds to the process from FIG. 12A to FIG. Step S303 In applying the gradation correction characteristic f 1 to the image signal, by performing the tone correction processing, and ends the process to obtain a corrected image. The gradation correction characteristic f 1 is a correction characteristic shown in FIG. In this process, gradation correction is performed on the image corresponding to FIG. 12B by applying the conversion table shown in FIG. 12C to obtain a corrected image corresponding to FIG. It corresponds to processing. The corrected image generated in this way is output to, for example, the monitor 107 and the viewfinder 108 shown in FIG.

主要被写体の平均輝度[Y]が輝度領域2にある場合、ステップS304に進み、ステップS304において、補正対象となる画像信号に(Y/Y)倍のゲインをかけてステップS305に進む。ステップS305では画像信号に階調補正特性fを適用して、階調補正処理を実行して、補正画像を得て処理を終了する。階調補正特性fは、図11(2)に示す補正特性である。 When the average luminance [Y M ] of the main subject is in the luminance region 2, the process proceeds to step S304, and in step S304, the image signal to be corrected is multiplied by (Y 2 / Y M ) times and the process proceeds to step S305. . Step S305 In applying the gradation correction characteristic f 2 to the image signal, by performing the tone correction processing, and ends the process to obtain a corrected image. Gradation correction characteristic f 2 is a correction characteristic shown in FIG. 11 (2).

主要被写体の平均輝度[Y]が輝度領域3にある場合、ステップS306に進み、ステップS306において、補正対象となる画像信号に(Y/Y)倍のゲインをかけてステップS307に進む。ステップS307では画像信号に階調補正特性fを適用して、階調補正処理を実行して、補正画像を得て処理を終了する。階調補正特性fは、図11(3)に示す補正特性である。 When the average luminance [Y M ] of the main subject is in the luminance region 3, the process proceeds to step S306, and in step S306, the image signal to be corrected is multiplied by (Y 3 / Y M ) times and the process proceeds to step S307. . Step S307 In applying the gradation correction characteristic f 3 into an image signal, by performing the tone correction processing, and ends the process to obtain a corrected image. Gradation correction characteristic f 3 is a correction characteristic shown in FIG. 11 (3).

このように、本実施例では、主要被写体の平均輝度[Y]が図11(4)に示す輝度領域1,2,3のいずれにあるかに応じて、各領域それぞれの代表値Y、Y、Yを適用したゲイン調整を実行して、さらに、各領域1,2,3各々に対応する階調補正特性f、f、fを選択的に適用して階調補正を実行する。すなわち、適用する変換テーブルは、図11(1),(2),(3)に示す変換テーブルのみであり、主要被写体の平均輝度[Y]が図11(4)に示す輝度領域1,2,3のいずれにあるかに応じて3パターンの画像補正処理のいずれかを実行するのみとなり、デジタル信号処理部(DSP)106の処理が簡略化され迅速な処理が可能になる。 As described above, in this embodiment, the representative value Y 1 of each area depends on whether the average luminance [Y M ] of the main subject is in the luminance area 1, 2 or 3 shown in FIG. 11 (4). , Y 2 , Y 3 is applied, and the gradation correction characteristics f 1 , f 2 , f 3 corresponding to each of the regions 1 , 2 , 3 are selectively applied to adjust the gradation. Perform correction. That is, the conversion table to be applied is only the conversion table shown in FIGS. 11 (1), (2), and (3), and the average luminance [Y M ] of the main subject is the luminance region 1 shown in FIG. 11 (4). Only one of the three patterns of image correction processing is executed depending on whether the digital signal processing unit 2 or 3 is present, and the processing of the digital signal processing unit (DSP) 106 is simplified, enabling rapid processing.

(3−2.階調補正処理構成の実施例2)
階調補正処理の簡略化の第二の実施例について、図14を参照して説明する。本処理例は、先に説明した実施例1におけるゲインを掛けるステップを省略したものである。本処理例においても、先の処理例と同様、主要被写体の平均輝度[Y]が図11(4)に示す輝度領域1,2,3のいずれにあるかに応じて、各領域1,2,3各々に対応する階調補正特性f、f、fを選択的に適用して階調補正を実行する。
(3-2. Second Embodiment of Tone Correction Processing Configuration)
A second embodiment for simplifying the gradation correction processing will be described with reference to FIG. In this processing example, the step of multiplying the gain in the first embodiment described above is omitted. Also in the present processing example, as in the previous processing example, each region 1, depending on whether the average luminance [Y M ] of the main subject is in the luminance region 1, 2, 3 shown in FIG. The gradation correction is performed by selectively applying the gradation correction characteristics f 1 , f 2 , and f 3 corresponding to 2 and 3 respectively.

図14(a)はADコンバータ105の出力信号の輝度分布である。図14(a)は主要被写体の平均輝度[Y]が図11(4)に示す3つの領域の領域1に含まれている場合の例である。他の領域に含まれている場合でも以下の説明と同様の方法が適用できる。 FIG. 14A shows the luminance distribution of the output signal of the AD converter 105. FIG. 14A shows an example in which the average luminance [Y M ] of the main subject is included in the region 1 of the three regions shown in FIG. 11 (4). Even in the case of being included in other areas, the same method as described below can be applied.

図14(a)に示す画像に、例えば図11(1)〜(3)に示す階調補正特性f、f、fを選択的に適用して階調補正を実行する。この場合、領域1に対応する図11(1)に示す階調補正特性fを適用する。これが、図14(b)に示す階調補正特性fである。 Tone correction is performed by selectively applying, for example, the tone correction characteristics f 1 , f 2 , and f 3 shown in FIGS. 11 (1) to (3) to the image shown in FIG. 14 (a). In this case, the gradation correction characteristic f 1 shown in FIG. 11 (1) corresponding to the region 1 is applied. This is the gradation correction characteristic f 1 shown in FIG.

この図14(b)に示す階調補正特性fを持つ変換テーブルを適用して出力画像を得る。出力画像の輝度値分布を示すヒストグラムが、図14(c)に示すデータとなる。こうして得られる図14(c)の輝度分布では、主要被写体の平均輝度[Y]の階調補正結果が最適値からずれるが、第一の例のような白とび部分の増加は起こらないため入力のダイナミックレンジを十分活かすことが出来る。 An output image is obtained by applying the conversion table having the gradation correction characteristic f 1 shown in FIG. The histogram showing the luminance value distribution of the output image is the data shown in FIG. In the luminance distribution of FIG. 14C obtained in this way, the gradation correction result of the average luminance [Y M ] of the main subject deviates from the optimum value, but the overexposed portion does not increase as in the first example. The dynamic range of the input can be fully utilized.

なお、この実施例2において適用する変換テーブルは、各領域1〜3に対応して異なる階調補正特性f、f、fを持つテーブルとなるが、これらの階調補正特性f、f、fの生成に際しては、その基準値として図11(4)に示す各領域1〜3の代表値Y〜Yを決定することが必要となる。この代表値Y〜Yは、各領域の任意の位置に設定することが可能であるが、Yの階調補正結果のずれを小さくするためには、先に説明した実施例1とは異なり、各領域1〜3の代表値Y〜Yは各領域の中心付近に設定するのが良い。すなわち、階調補正特性f、f、fを持つ変換テーブルは、各領域の中心付近に設定した代表値Y〜Yに基づいて設定するのが好ましい。例えば、代表値Y〜Yの近傍を1対1の入出力関係を持ち、代表値Y〜Yから遠く離れる輝度レベルでは、階調を圧縮する処理態様となる変換テーブルを生成する。 The conversion table applied in the second embodiment is a table having different gradation correction characteristics f 1 , f 2 , and f 3 corresponding to the areas 1 to 3 , and these gradation correction characteristics f 1 , in generating the f 2, f 3 becomes necessary to determine the representative value Y 1 to Y 3 in the regions 1-3 shown in FIG. 11 (4) as a reference value. The representative value Y 1 to Y 3 is can be set at an arbitrary position of each region, in order to reduce the deviation of the gradation correction result of Y M is as in Example 1 described above The representative values Y 1 to Y 3 of the areas 1 to 3 are preferably set near the center of each area. That is, the conversion table having the gradation correction characteristics f 1 , f 2 , and f 3 is preferably set based on the representative values Y 1 to Y 3 set near the center of each region. For example, the representative value Y 1 has a near one-to-one input-output relationships to Y 3, the farther away the luminance level from representative value Y 1 to Y 3, and generates a conversion table to be processed mode for compressing the gradation .

また、先に説明した露出制御において主要被写体の平均輝度[Y]を先に説明した式3、すなわち、
M/(b−a)≦Y<T/b・・(式3)
上記式3を満足するように露出制御パラメータを制御して撮影を行なうとしたが、前述の各領域1〜3の代表値Y〜Yの値が予め設定されている場合、この3つの代表値Y〜Yのいずれか上記式3の範囲内にある値を選択して、この選択した値またはその近辺に主要被写体の平均輝度[Y]を制御するように露出制御を行なって撮影を実行すれば、露出制御の自由度は減るが、撮影画像において、例えば、主要被写体の平均輝度[Y]を代表値Yにほぼ等しく設定する構成とすれば、図14(a)に示すYとYはほぼ重なる位置に設定され、変換テーブルを適用した変換処理を実行した場合における階調補正に基づく諧調のずれを小さくすることが出来る。
Further, in the exposure control described above, the average luminance [Y M ] of the main subject is expressed by Equation 3, that is,
M / (b−a) ≦ Y M <T H / b (Expression 3)
The exposure control parameter is controlled so as to satisfy the above expression 3, and photographing is performed. However, when the values of the representative values Y 1 to Y 3 of the respective areas 1 to 3 are set in advance, the three One of the representative values Y 1 to Y 3 is selected within the range of the above expression 3, and exposure control is performed so as to control the average luminance [Y M ] of the main subject at or near the selected value. If shooting is performed in this manner, the degree of freedom of exposure control is reduced. However, in the captured image, for example, if the average luminance [Y M ] of the main subject is set substantially equal to the representative value Y 1 , FIG. Y M and Y 1 shown in) is set to a position substantially overlapping, it is possible to reduce the deviation of the gradation based on the gradation correction in case of executing the applied conversion process a conversion table.

この第二の実施例の具体的な処理シーケンスを図15に示すフローチャートを用いて説明する。図15に示すフローチャートは、先に実施例1の処理シーケンスとして説明した図13に示すフローチャートのゲインを掛けるステップ(ステップS302、S304、S306)を省略したものである。この図15に示すフローチャートに従った処理を実行するのは、図2に示す撮像装置100におけるデジタル信号処理部(DSP)106である。   A specific processing sequence of the second embodiment will be described with reference to a flowchart shown in FIG. The flowchart shown in FIG. 15 is obtained by omitting the steps (steps S302, S304, and S306) for multiplying the gain of the flowchart shown in FIG. 13 described as the processing sequence of the first embodiment. The digital signal processing unit (DSP) 106 in the imaging apparatus 100 shown in FIG. 2 executes the processing according to the flowchart shown in FIG.

ステップS351では主要被写体の平均輝度[Y]が、図11を参照して説明した輝度領域1〜3のどの領域にあるかを判断し、領域1にあればステップS352に、領域2にあればステップS353に、領域3にあればステップS354に進む。 In step S351, it is determined which of the luminance areas 1 to 3 described with reference to FIG. 11 is the average luminance [Y M ] of the main subject. If it is in area 1, it is moved to step S352. If YES in step S353, the process advances to step S354.

主要被写体の平均輝度[Y]が輝度領域1にある場合、ステップS352に進み、画像信号に階調補正特性fを適用して、階調補正処理を実行して、補正画像を得て処理を終了する。階調補正特性fは、例えば図11(1)に示す補正特性である。この処理は、図14(a)に対応する画像に対して、図14(b)に示す変換テーブルを適用して階調補正を実行して、図14(c)に対応する補正画像を得る処理に相当する。このようにして生成された補正画像は、例えば、図2に示すモニタ107、ビューファインダ108に出力され、記録デバイス109に記録される。 When the average luminance [Y M ] of the main subject is in the luminance region 1, the process proceeds to step S 352, the gradation correction characteristic f 1 is applied to the image signal, gradation correction processing is executed, and a corrected image is obtained. The process ends. The gradation correction characteristic f 1 is a correction characteristic shown in FIG. In this process, gradation correction is performed on the image corresponding to FIG. 14A by applying the conversion table shown in FIG. 14B to obtain a corrected image corresponding to FIG. It corresponds to processing. The corrected image generated in this way is output to, for example, the monitor 107 and the viewfinder 108 shown in FIG.

主要被写体の平均輝度[Y]が輝度領域2にある場合、ステップS353に進み、画像信号に階調補正特性fを適用して、階調補正処理を実行して、補正画像を得て処理を終了する。階調補正特性fは、例えば図11(2)に示す補正特性である。 If the average luminance [Y M ] of the main subject is in the luminance region 2, the process proceeds to step S 353, the gradation correction characteristic f 2 is applied to the image signal, gradation correction processing is executed, and a corrected image is obtained. The process ends. Gradation correction characteristic f 2 is, for example, a correction characteristic shown in FIG. 11 (2).

主要被写体の平均輝度[Y]が輝度領域3にある場合、ステップS354に進み、画像信号に階調補正特性fを適用して、階調補正処理を実行して、補正画像を得て処理を終了する。階調補正特性fは、図11(3)に示す補正特性である。 When the average luminance [Y M ] of the main subject is in the luminance region 3, the process proceeds to step S354, the gradation correction characteristic f 3 is applied to the image signal, gradation correction processing is executed, and a corrected image is obtained. The process ends. Gradation correction characteristic f 3 is a correction characteristic shown in FIG. 11 (3).

このように、本実施例では、主要被写体の平均輝度[Y]が図11(4)に示す輝度領域1,2,3のいずれにあるかに応じて、各領域1,2,3各々に対応する階調補正特性f、f、fを選択的に適用して階調補正を実行する。すなわち、適用する変換テーブルは、例えば図11(1),(2),(3)に示す変換テーブルのみであり、主要被写体の平均輝度[Y]が図11(4)に示す輝度領域1,2,3のいずれにあるかに応じて3パターンの画像補正処理のいずれかを実行するのみとなり、デジタル信号処理部(DSP)106の処理が簡略化され迅速な処理が可能になる。 As described above, in this embodiment, each of the regions 1, 2, and 3 depends on whether the average luminance [Y M ] of the main subject is in any of the luminance regions 1, 2, and 3 shown in FIG. The gradation correction is executed by selectively applying the gradation correction characteristics f 1 , f 2 , and f 3 corresponding to. That is, the conversion table to be applied is only the conversion table shown in FIGS. 11 (1), (2), and (3), for example, and the average luminance [Y M ] of the main subject is the luminance region 1 shown in FIG. 11 (4). , 2, and 3, only one of the three patterns of image correction processing is executed, and the processing of the digital signal processing unit (DSP) 106 is simplified to enable rapid processing.

(3−3.階調補正処理構成の実施例3)
階調補正処理の簡略化の第三の実施例について、図16、図17を参照して説明する。階調補正処理の簡略化の第三の実施例は、先に説明した第一の実施例におけるゲインをかけるステップ(図12(a)から(b))を省略するとともに、例えば変換テーブルを適用した階調補正処理を行なうために適用する階調補正特性を、先に図11を参照して説明した輝度領域1,2,3に対応する3つの階調補正特性f、f、fを利用して、さらに、これらの階調補正特性と異なる新たな階調補正特性を生成して、生成した新たな階調補正特性を適用して階調変換を実行するものである。
(3-3. Third Embodiment of Tone Correction Processing Configuration)
A third embodiment for simplifying the gradation correction processing will be described with reference to FIGS. In the third embodiment of the simplification of the gradation correction processing, the step of applying the gain (FIGS. 12A to 12B) in the first embodiment described above is omitted and, for example, a conversion table is applied. The gradation correction characteristics to be applied for performing the gradation correction processing are the three gradation correction characteristics f 1 , f 2 , f corresponding to the luminance regions 1, 2 and 3 described above with reference to FIG. 3 is further used to generate new gradation correction characteristics different from these gradation correction characteristics and apply the generated new gradation correction characteristics to execute gradation conversion.

たとえば、主要被写体の平均輝度[Y]が、図11を参照して説明した輝度領域1の代表値[Y]と、輝度領域2の代表値[Y]の間にあるときは領域1と領域2に対応する階調補正特性f、fを適用した階調補正を実行するのではなく、領域1と領域2のそれぞれに対応する階調補正特性f、fの間の補正特性を持つ新たな階調補正特性f12を生成して階調補正を行う。この新たな階調補正特性の生成処理に際しては、入力[Y]に対する出力が出力画像の輝度分布のほぼ中心値になるような特性曲線として生成する。 For example, when the average luminance [Y M ] of the main subject is between the representative value [Y 1 ] of the luminance area 1 and the representative value [Y 2 ] of the luminance area 2 described with reference to FIG. gradation correction characteristic f 1 corresponding to 1 and region 2, f 2 instead of executing the applied tone corrected during the gradation correction characteristic f 1, f 2 corresponding to each of the areas 1 and 2 performing tone correction generates a new tone correction characteristic f 12 with the correction characteristic. In the process of generating the new gradation correction characteristic, a characteristic curve is generated so that the output corresponding to the input [Y M ] is approximately the center value of the luminance distribution of the output image.

本処理例では、予め輝度領域1,2,3に対応する3つの階調補正特性f、f、fを保持する点では、実施例1,2と同様であるが、本実施例では、これらの3つの階調補正特性f、f、fのみを利用するのではなく、これらの3つの階調補正特性f、f、fからさらに、新たな補正特性を持つ補正特性曲線を生成して適用する。 The present processing example is the same as the first and second embodiments in that the three gradation correction characteristics f 1 , f 2 , and f 3 corresponding to the luminance regions 1, 2, and 3 are stored in advance. in these three gradation correction characteristic f 1, f 2, f 3 only instead of utilizing these three gradation correction characteristic f 1, f 2, further from f 3, a new correction characteristic Generate and apply a correction characteristic curve.

新たな階調補正特性の生成方法の例について、図16を参照して説明する。主要被写体の平均輝度[Y]が、図11(4)に示す輝度領域1の代表値[Y]と輝度領域2の代表値[Y]の間にあるときは各領域に対応する階調補正特性f、fの間で入力値軸方向の距離が(Y−Y):(Y−Y)の割合になるカーブf12を作成し、このカーブを階調変換に適用する階調補正特性とする。 An example of a method for generating a new gradation correction characteristic will be described with reference to FIG. When the average luminance [Y M ] of the main subject is between the representative value [Y 1 ] of the luminance region 1 and the representative value [Y 2 ] of the luminance region 2 shown in FIG. 11 (4), it corresponds to each region. create a gradation correction characteristic f 1, the distance of the input value axis direction between f 2 is (Y M -Y 1) :( Y 2 curve f 12 made on the proportion of -Y M), the gradation of this curve The gradation correction characteristic is applied to the conversion.

また、主要被写体の平均輝度[Y]が、図11(4)に示す輝度領域2の代表値[Y]と輝度領域3の代表値[Y]の間にあるときは各領域に対応する階調補正特性f、fの間で入力値軸方向の距離が(Y−Y):(Y−Y)の割合になるカーブf23を作成し、このカーブを階調変換に適用する階調補正特性とする。 Further, when the average luminance [Y M ] of the main subject is between the representative value [Y 2 ] of the luminance region 2 and the representative value [Y 3 ] of the luminance region 3 shown in FIG. create distance between the input values axis direction between the corresponding gradation correction characteristic f 2, f 3 is the (Y M -Y 2) :( Y 3 -Y M) curve f 23 made on the proportion of the curve The gradation correction characteristic is applied to gradation conversion.

また、主要被写体の平均輝度[Y]が、図11(4)に示す輝度領域1の代表値[Y]より小さい場合は、(図16ではY'として示す)は入力値=0の直線と階調補正特性fの間で入力値軸方向の距離が(Y−0):(Y−Y)、すなわち、Y:(Y−Y)の割合になるカーブf01を作成し、このカーブを階調変換に適用する階調補正特性とする。 When the average luminance [Y M ] of the main subject is smaller than the representative value [Y 1 ] of the luminance region 1 shown in FIG. 11 (4) (shown as Y M ′ in FIG. 16), the input value = 0 The distance in the input value axis direction between the straight line and the gradation correction characteristic f 1 is a ratio of (Y M −0) :( Y 1 −Y M ), that is, Y M : (Y 1 −Y M ). A curve f 01 is created, and this curve is used as a gradation correction characteristic applied to gradation conversion.

同様に主要被写体の平均輝度[Y]が、図11(4)に示す輝度領域3の代表値[Y]より大きい場合は、領域3に対応する階調補正特性fと入力値=最大値YMAXの間で入力値軸方向の距離が(Y−Y):(YMAX−Y)の割合になるカーブf34を作成し、このカーブを階調変換に適用する階調補正特性とする。 Similarly, when the average luminance [Y M ] of the main subject is larger than the representative value [Y 3 ] of the luminance region 3 shown in FIG. 11 (4), the gradation correction characteristic f 3 corresponding to the region 3 and the input value = A curve f 34 in which the distance in the input value axis direction between the maximum values Y MAX is a ratio of (Y M −Y 3 ) :( Y MAX −Y M ) is created, and this curve is applied to the gradation conversion. It is a tone correction characteristic.

こうして得られた階調補正特性を用いて階調変換を行う場合の例を図17に示す。図17(a)は、補正対象画像、すなわちADコンバータ105の出力画像信号の輝度分布である。図17(a)は主要被写体の平均輝度[Y]が図11(4)に示す輝度領域1の代表値[Y]より小さい場合である。なお、それ以外の場合でも、処理はいかに説明する処理と同様である。 An example in which gradation conversion is performed using the gradation correction characteristics obtained in this way is shown in FIG. FIG. 17A shows a luminance distribution of an image to be corrected, that is, an output image signal of the AD converter 105. FIG. 17A shows a case where the average luminance [Y M ] of the main subject is smaller than the representative value [Y 1 ] of the luminance region 1 shown in FIG. 11 (4). In other cases, the process is the same as the process described below.

図17(a)に示す輝度分布を持つ補正対象画像に図11(4)に示す輝度領域1の代表値[Y]に対応して設定された階調補正特性fと、入力値=0の直線から新たな階調補正特性f01を生成して適用する。階調補正特性f01は、図16を参照して説明したように、入力値=0の直線と階調補正特性fの間で入力値軸方向の距離が(Y−0):(Y−Y)、すなわち、Y:(Y−Y)の割合になるカーブf01である。このカーブを階調変換に適用する階調補正特性とする。この諧調補正特性f01が、図17(b)に示すカーブとなる。 The gradation correction characteristic f 1 set corresponding to the representative value [Y 1 ] of the luminance region 1 shown in FIG. 11 (4) in the correction target image having the luminance distribution shown in FIG. A new gradation correction characteristic f 01 is generated from the 0 line and applied. As described with reference to FIG. 16, the gradation correction characteristic f 01 has a distance in the input value axis direction between the straight line of the input value = 0 and the gradation correction characteristic f 1 (Y M −0) :( Y 1 −Y M ), that is, a curve f 01 that has a ratio of Y M : (Y 1 −Y M ). This curve is a gradation correction characteristic applied to gradation conversion. This gradation correction characteristic f 01 becomes a curve shown in FIG.

この新たに生成した諧調補正特性f01を適用して、図17(a)に示す輝度分布を持つ画像の階調変換処理を実行して得られる画像の輝度分布ヒストグラムが、図17(c)となる。こうして得られる図17(c)の輝度分布では第一の例のような白とび部分の増加は起こらないため入力のダイナミックレンジを十分活かすことが出来るとともに、第二の例のようにYの階調補正結果が最適値からずれることもない。 A luminance distribution histogram of an image obtained by applying the newly generated gradation correction characteristic f 01 and executing the gradation conversion processing of the image having the luminance distribution shown in FIG. 17A is shown in FIG. It becomes. In the luminance distribution of FIG. 17C obtained in this way, the overexposed portion does not increase as in the first example, so that the input dynamic range can be fully utilized, and the Y M value as in the second example can be obtained. The gradation correction result does not deviate from the optimum value.

ここで、この第三の例の具体的な処理シーケンスについて、図18に示すフローチャートを用いて説明をする。この図18に示すフローチャートに従った処理を実行するのは、図2に示す撮像装置100におけるデジタル信号処理部(DSP)106である。   Here, a specific processing sequence of the third example will be described with reference to a flowchart shown in FIG. The digital signal processing unit (DSP) 106 in the imaging apparatus 100 shown in FIG. 2 executes the processing according to the flowchart shown in FIG.

ステップS401では、主要被写体の平均輝度[Y]と、図11(4)に示す輝度領域1,2,3に対応する予め設定された代表輝度値Y〜Yの大小関係を判断する。 In step S401, the average luminance of the main object [Y M], determines the magnitude of 11 preset representative luminance values corresponding to the luminance area 1, 2, 3 shown in (4) Y 1 ~Y 3 .

≦YであればステップS402に、Y<Y≦YであればステップS404に、Y<Y≦YであればステップS406に、Y<YであればステップS408に進む。 If Y MY 1 in step S402, if Y 1 <Y M ≦ Y 2 in step S404, if Y 2 <Y M ≦ Y 3 in step S406, if Y 3 <Y M The process proceeds to step S408.

主要被写体の平均輝度[Y]が、図11(4)に示す輝度領域1に対応する予め設定された代表輝度値Y以下、すなわち、Y≦Yであるときは、ステップS402に進む。ステップS402では、入力値=0の直線と階調補正特性fの間に新たな階調補正特性f01を生成してステップS403に進む。ステップS403で生成する階調補正特性f01は、図16を参照して説明したように、入力値=0の直線と階調補正特性fの間で入力値軸方向の距離が(Y−0):(Y−Y)、すなわち、Y:(Y−Y)の割合になるカーブf01である。 When the average luminance [Y M ] of the main subject is less than or equal to the preset representative luminance value Y 1 corresponding to the luminance area 1 shown in FIG. 11 (4), that is, Y M ≦ Y 1 , the process proceeds to step S402. move on. At step S402, and generates a new tone correction characteristic f 01 between the straight line and the gradation correction characteristic f 1 of the input value = 0 the process proceeds to step S403. As described with reference to FIG. 16, the gradation correction characteristic f 01 generated in step S403 has a distance in the input value axis direction between the straight line of the input value = 0 and the gradation correction characteristic f 1 (Y M −0): (Y 1 −Y M ), that is, a curve f 01 that has a ratio of Y M : (Y 1 −Y M ).

ステップS403では、ステップS402において生成した階調補正特性f01を適用して、入力画像の輝度値変換処理を実行する。この処理は図17を参照して説明した処理である。 In step S403, by applying the gradation correction characteristic f 01 generated in step S402, it executes a luminance value conversion processing of the input image. This process is the process described with reference to FIG.

また、主要被写体の平均輝度[Y]が、図11(4)に示す輝度領域1に対応する予め設定された代表輝度値Yと、輝度領域2に対応する予め設定された代表輝度値Yとの間、すなわち、Y<Y≦Yであるときは、ステップS404に進む。ステップS404では、階調補正特性fと階調補正特性fの間に新たな階調補正特性f12を生成してステップS405に進む。ステップS404で生成する階調補正特性f12は、図16を参照して説明したように、各領域に対応する階調補正特性f、fの間で入力値軸方向の距離が(Y−Y):(Y−Y)の割合になるカーブf12である。 Further, the average luminance [Y M ] of the main subject is set to a preset representative luminance value Y 1 corresponding to the luminance area 1 shown in FIG. 11 (4) and a preset representative luminance value corresponding to the luminance area 2. If it is between Y 2 , that is, if Y 1 <Y M ≦ Y 2 , the process proceeds to step S404. In step S404, the process proceeds to step S405 and generates a new tone correction characteristic f 12 between the gradation correction characteristic f 1 and the gradation correction characteristic f 2. As described with reference to FIG. 16, the gradation correction characteristic f 12 generated in step S404 has a distance in the input value axis direction between the gradation correction characteristics f 1 and f 2 corresponding to each region (Y M -Y 1) is a curve f 12 made on the proportion of :( Y 2 -Y M).

ステップS405では、ステップS404において生成した階調補正特性f12を適用して、入力画像の輝度値変換処理を実行する。 In step S405, by applying the gradation correction characteristic f 12 generated in step S404, it executes a luminance value conversion processing of the input image.

また、主要被写体の平均輝度[Y]が、図11(4)に示す輝度領域2に対応する予め設定された代表輝度値Yと、輝度領域3に対応する予め設定された代表輝度値Yとの間、すなわち、Y<Y≦Yであるときは、ステップS406に進む。ステップS406では、階調補正特性fと階調補正特性fの間に新たな階調補正特性f23を生成してステップS407に進む。ステップS406で生成する階調補正特性f23は、図16を参照して説明したように、各領域に対応する階調補正特性f、fの間で入力値軸方向の距離が(Y−Y):(Y−Y)の割合になるカーブf23である。 In addition, the average luminance [Y M ] of the main subject is set to a predetermined representative luminance value Y 2 corresponding to the luminance region 2 shown in FIG. 11 (4) and a predetermined representative luminance value corresponding to the luminance region 3. If it is between Y 3 , that is, if Y 2 <Y M ≦ Y 3 , the process proceeds to step S406. In step S406, the process proceeds to step S407 to generate new gradation correction characteristic f 23 between the gradation correction characteristic f 2 and the gradation correction characteristic f 3. As described with reference to FIG. 16, the gradation correction characteristic f 23 generated in step S406 has a distance in the input value axis direction between the gradation correction characteristics f 2 and f 3 corresponding to each region (Y a M -Y 2) :( Y 3 curve f 23 made on the proportion of -Y M).

ステップS407では、ステップS406において生成した階調補正特性f23を適用して、入力画像の輝度値変換処理を実行する。 In step S407, by applying the gradation correction characteristic f 23 generated in step S406, it executes a luminance value conversion processing of the input image.

また、主要被写体の平均輝度[Y]が、図11(4)に示す輝度領域3に対応する予め設定された代表輝度値Yより大きい、すなわち、Y<Yであるときは、ステップS408に進む。ステップS408では、階調補正特性fと入力値=最大値(MAX)の直線との間に新たな階調補正特性f34を生成してステップS409に進む。ステップS408で生成する階調補正特性f34は、図16を参照して説明したように、領域3に対応する階調補正特性fと入力値=最大値YMAXの間で入力値軸方向の距離が(Y−Y):(YMAX−Y)の割合になるカーブf34である。 Further, when the average luminance [Y M ] of the main subject is larger than the preset representative luminance value Y 3 corresponding to the luminance area 3 shown in FIG. 11 (4), that is, Y 3 <Y M. The process proceeds to step S408. In step S408, the process proceeds to step S409 and generates a new tone correction characteristic f 34 between the straight line of the input value = maximum value gradation correction characteristic f 3 (MAX). As described with reference to FIG. 16, the gradation correction characteristic f 34 generated in step S408 is the input value axis direction between the gradation correction characteristic f 3 corresponding to the region 3 and the input value = maximum value Y MAX. Is a curve f 34 having a ratio of (Y M −Y 3 ) :( Y MAX −Y M ).

ステップS409では、ステップS408において生成した階調補正特性f34を適用して、入力画像の輝度値変換処理を実行する。 At step S409, the by applying the gradation correction characteristic f 34 generated in step S408, it executes a luminance value conversion processing of the input image.

なお、上述した実施例1〜3では輝度レベル範囲を3つの領域に分けた場合を説明したが、分割領域数は3に限らず、様々な分割数が設定可能である。例えば分割数を増やすことで、本来の画像の持つ特性をずらすことなく最適な変換処理が可能となる。また、上述の実施例では、各領域に対応する階調補正特性は1対1の対応として説明したが、1つの領域に複数の適用可能な階調補正特性を対応付けて、処理対象となる画像の特性に応じて、適宜選択して変換を行なう構成としてもよい。例えば、被写体の輝度分布に応じて適用する階調補正特性の選択を行なうようにすればさらに最適な変換が可能となる。   In the first to third embodiments described above, the case where the luminance level range is divided into three regions has been described. However, the number of divided regions is not limited to three, and various division numbers can be set. For example, by increasing the number of divisions, optimal conversion processing can be performed without shifting the characteristics of the original image. In the above-described embodiment, the gradation correction characteristics corresponding to each area have been described as having a one-to-one correspondence. However, a plurality of applicable gradation correction characteristics are associated with one area and are processed. A configuration may be adopted in which conversion is appropriately selected according to the characteristics of the image. For example, if the gradation correction characteristics to be applied are selected according to the luminance distribution of the subject, further optimal conversion can be performed.

上述した実施例1〜3で説明したように露出制御で決定された輝度レベルや輝度分布に応じた階調補正を行うことによりADコンバータ105のダイナミックレンジを最大限活用しつつ、最終画像における輝度再現を最適にすることが出来る。さらに階調補正処理の簡略化を適用することでデジタル信号処理回路(DSP)106において回路規模をより小さく実現することが可能となる。   As described in the first to third embodiments, the luminance in the final image is obtained while maximizing the dynamic range of the AD converter 105 by performing gradation correction according to the luminance level and luminance distribution determined by the exposure control. The reproduction can be optimized. Further, by applying simplification of the gradation correction process, the digital signal processing circuit (DSP) 106 can be realized with a smaller circuit scale.

[4.画像補正を実行する画像処理装置構成について]
RAW画像記録モードで記録されるRAW画像には露出制御で決定された主要被写体の平均輝度[Y]の値も記録される。RAW画像を画像再生装置やコンピュータの現像プログラムを適用して現像処理を行なう場合には前記の主要被写体の平均輝度[Y]の値に合わせた階調補正を行うことで最適な輝度再現画像が得られる。例えばPC等の画像処理装置において、デジタル信号処理部(DSP)106での階調補正と同様の補正を実行することができる。この階調補正処理には、上述した[3.階調補正処理を実現する簡略化構成について]の項目において説明した各実施例1〜3に対応する簡略化した処理を適用するこができる。また、画像再生装置やコンピュータの現像プログラムにおいて画像解析を行い、さらに最適な階調補正を行うこともできる。
[4. Configuration of image processing apparatus that executes image correction]
The value of the average luminance [Y M ] of the main subject determined by the exposure control is also recorded in the RAW image recorded in the RAW image recording mode. When developing a RAW image by applying a developing program of an image reproducing device or a computer, an optimum luminance reproduction image is obtained by performing gradation correction in accordance with the value of the average luminance [Y M ] of the main subject. Is obtained. For example, in an image processing apparatus such as a PC, correction similar to gradation correction in the digital signal processing unit (DSP) 106 can be executed. In this gradation correction processing, the above-mentioned [3. The simplified processing corresponding to each of the first to third embodiments described in the item “About simplified configuration for realizing gradation correction processing” can be applied. It is also possible to perform image analysis in an image reproduction apparatus or a development program of a computer, and to perform further optimum gradation correction.

なお、先に説明した露出制御と階調補正を適用する一例として次のようなシステムが実現できる。撮像装置において先に説明した露出制御と、簡略化した階調補正を適用し、RAW現像プログラムにおいては簡略化しない最適な階調補正を適用する。これにより従来よりもダイナミックレンジの広い撮像が可能でありながら回路規模の増加を最小限に抑えた撮像装置が実現できる。   As an example of applying the exposure control and gradation correction described above, the following system can be realized. The exposure control described above and the simplified gradation correction are applied to the imaging apparatus, and the optimum gradation correction that is not simplified is applied to the RAW development program. As a result, it is possible to realize an imaging apparatus that can capture an image with a wider dynamic range than the conventional one, while minimizing an increase in circuit scale.

一方、撮像装置で得られたRAW画像ファイルには階調補正の簡略化の影響が及ばないため、RAW現像プログラムでより最適な階調補正特性を適用して現像することにより、さらに広いダイナミックレンジや最適な輝度再現を実現した画像を得ることができる。   On the other hand, since the RAW image file obtained by the image pickup device is not affected by the simplification of gradation correction, it is possible to develop a wider dynamic range by applying more optimal gradation correction characteristics with the RAW development program. And an image that achieves optimum luminance reproduction.

以上の説明では主要被写体の平均輝度をYとしてこれが最適になるように露出制御および階調補正を行うとしたが、他の値をYと定めて前記処理を行っても良い。たとえば特に重視したい部分のスポット的な輝度をYとしても良い。 This average brightness of the main subject in the above description as Y M but has to perform the exposure control and tone correction so as to optimize, other values may perform the process defined as Y M. For example, Y M may be used as the spot-like luminance of a portion that is particularly important.

なお、デジタル信号処理回路(DSP)106やRAW記録画像データを現像するための画像再生装置やコンピュータの現像プログラムには前記階調補正の他に従来からガンマ補正などの階調補正が含まれており、階調補正特性はこれらの階調補正特性を考慮して決定される。   Note that the digital signal processing circuit (DSP) 106, the image reproduction apparatus for developing the RAW recorded image data, and the development program of the computer conventionally include gradation correction such as gamma correction in addition to the gradation correction. The gradation correction characteristics are determined in consideration of these gradation correction characteristics.

例えば、PC等の画像処理装置において、入力画像に基づく簡易的な階調補正を実行する場合、図11〜図18を参照して説明した輝度領域に対応して設定された複数の階調補正特性を持つ変換テーブルをメモリに格納して、これらの変換テーブルを選択的に適用して階調変換処理を行なう。   For example, when simple gradation correction based on an input image is executed in an image processing apparatus such as a PC, a plurality of gradation corrections set corresponding to the luminance regions described with reference to FIGS. A conversion table having characteristics is stored in a memory, and gradation conversion processing is performed by selectively applying these conversion tables.

例えば、PC等の画像処理装置は、画像の補正処理を実行する画像信号処理部を有し、画像信号処理部において補正対象画像の主要被写体の平均輝度に応じて適用する階調補正特性を選択し、選択した階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なう。すなわち、画像信号処理部は、先に図11を参照して説明したように輝度に応じて区分した輝度領域に対応する階調補正特性データを保持し、補正対象画像の被写体平均輝度が含まれる輝度領域を判定し、補正対象画像の被写体平均輝度が含まれる輝度領域に対応して設定された階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なう。例えば先に図11〜図18を参照して説明したように、補正対象画像の被写体の平均輝度レベルを補正画像の輝度分布のほぼ中心に設定する階調補正処理を実行する。   For example, an image processing apparatus such as a PC has an image signal processing unit that executes image correction processing, and the image signal processing unit selects gradation correction characteristics to be applied according to the average luminance of the main subject of the correction target image. Then, a correction image is generated by executing a gradation correction process using the selected gradation correction characteristic. That is, the image signal processing unit holds the gradation correction characteristic data corresponding to the luminance region divided according to the luminance as described above with reference to FIG. 11, and includes the subject average luminance of the correction target image. A luminance area is determined, and a correction image is generated by executing a gradation correction process based on a gradation correction characteristic set corresponding to the luminance area including the subject average luminance of the correction target image. For example, as described above with reference to FIGS. 11 to 18, a gradation correction process is performed in which the average luminance level of the subject of the correction target image is set to approximately the center of the luminance distribution of the correction image.

画像信号処理部は、上述した[階調補正処理構成の実施例1〜3]のいずれかを適用した補正処理を行なう。実施例1に従った処理を実行する場合は、画像信号処理部は、輝度に応じて区分した1以上のk個の輝度領域各々に対応する代表輝度値Y(ただし1≦n≦k)と、補正対象画像の被写体平均輝度Yとに基づくゲイン(Y/Y)を補正対象画像に乗じた後、前記輝度領域に対応する代表輝度値Yを基準として生成された階調補正特性による階調補正処理を実行する。実施例2に従った処理を実行する場合は、ゲインを乗じる処理を省略した処理を実行する。 The image signal processing unit performs a correction process to which any of the above-described [Embodiments 1 to 3 of the gradation correction process configuration] is applied. When the processing according to the first embodiment is executed, the image signal processing unit performs representative luminance values Y n (where 1 ≦ n ≦ k) corresponding to each of one or more k luminance regions divided according to luminance. And a gain (Y n / Y M ) based on the average luminance Y M of the correction target image is multiplied by the correction target image, and then the gradation generated based on the representative luminance value Y n corresponding to the luminance region A gradation correction process using correction characteristics is executed. When executing the process according to the second embodiment, the process without the process of multiplying the gain is executed.

また、先に説明した階調補正処理構成の実施例3に従った処理を実行する場合は、以下の処理を行なうことになる。画像処理装置の画像信号処理部は、輝度に応じて区分したk個の輝度領域各々に対応する代表輝度値Y(ただし1≦n≦k)を基準として生成された階調補正特性fを保持し、補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルを挟む2つの代表輝度値YとY(ただし1≦m≦k)に対応する2つの階調補正特性fとfとに基づいて新たな階調補正特性fnmを生成し、生成した階調補正特性fnmを適用した階調補正処理を実行する。なお、この処理を行う場合は、画像信号処理部は、先に図16を参照して説明したように補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルを挟む2つの代表輝度値YとYに対応する2つの階調補正特性fとfとに対応する入出力値グラフにおいて、入力値軸方向の距離を(Y−Y):(Y−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性fnmとして設定して、設定した階調補正特性fnmを適用した階調補正処理を実行する。 Further, when the process according to the third embodiment of the gradation correction process configuration described above is executed, the following process is performed. The image signal processing unit of the image processing apparatus has a gradation correction characteristic f n generated based on the representative luminance value Y n (where 1 ≦ n ≦ k) corresponding to each of k luminance regions divided according to luminance. And two gradation correction characteristics f n corresponding to two representative luminance values Y n and Y m (where 1 ≦ m ≦ k) sandwiching a luminance level where the subject average luminance Y M of the correction target image exists. generating new gradation correction characteristic f nm based on the f m, it executes the generated tone correction processing applying gradation compensation characteristic f nm was. When performing this processing, the image signal processing unit, as described above with reference to FIG. 16, has two representative luminance values Y n sandwiching the luminance level where the subject average luminance Y M of the correction target image exists. In the input / output value graph corresponding to the two gradation correction characteristics f n and f m corresponding to Y m and Y m , the distance in the input value axis direction is expressed as (Y M −Y n ) :( Y m −Y M ). calculating a curved line dividing the percentage, by setting the curve as a new gradation correction characteristic f nm, it executes the tone correction process according to the gradation correction characteristic f nm set.

なお、この処理において、補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルが、予め設定された最低輝度領域に対応する代表輝度値Y以下である場合、代表輝度値Yに対応する階調補正特性fに対応する入出力値グラフと、入力値=0とした直線データとに基づいて、Y:(Y−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性f01として設定して、設定した階調補正特性f01を適用した階調補正処理を実行し、補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルが、予め設定された最高輝度領域に対応する代表輝度値Yより大きい場合、代表輝度値Yに対応する階調補正特性fに対応する入出力値グラフと、入力値=YMAXとした直線データとに基づいて、(Y−Y):(YMAX−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性fkk+1として設定して、設定した階調補正特性fkk+1を適用した階調補正処理を実行する。 Incidentally, in this process, the luminance level of the subject the average luminance Y M of the correction target image is present, if the representative luminance value Y 1 below corresponding to the preset minimum luminance regions, corresponding to the representative luminance value Y 1 Based on the input / output value graph corresponding to the gradation correction characteristic f 1 and the linear data with the input value = 0, a curve divided into the ratio of Y M : (Y 1 −Y M ) is calculated, and the curve set as a new gradation correction characteristic f 01, executes the tone correction process according to the gradation correction characteristic f 01 set, the subject average luminance Y luminance level M is present in the correction target image, advance If the set is greater than the maximum brightness corresponding to the area representative luminance values Y k, the linear data input and output value graph, an input value = Y MAX corresponding to the gradation correction characteristic f k corresponding to the representative luminance value Y k And (Y M − Y k) calculates :( Y MAX curved line dividing the percentage of -Y M), by setting the curve as a new gradation correction characteristic f kk + 1, was applied to the gradation correction characteristic f kk + 1 set gradation Execute correction processing.

なお、図2に示す撮像装置100において、A/Dコンバータ105の出力データはCCD102の色フィルタに対応したデータであり、たとえば原色フィルタの場合は輝度信号ではなくRGB信号で構成されるが、そこから適当な信号を生成することにより本方式を適用することが出来る。たとえば、RGB信号から合成した輝度信号に対して前記露出制御を適用できる。あるいはG信号を輝度信号の代わりに用いて露出制御を適用できる。   In the imaging apparatus 100 shown in FIG. 2, the output data of the A / D converter 105 is data corresponding to the color filter of the CCD 102. For example, in the case of the primary color filter, it is composed of RGB signals instead of luminance signals. This method can be applied by generating an appropriate signal from For example, the exposure control can be applied to a luminance signal synthesized from RGB signals. Alternatively, exposure control can be applied using the G signal instead of the luminance signal.

なお、上述した実施例はデジタルスチルカメラとしたがデジタルビデオカメラにおいても本発明は適用可能である。また撮像素子はCCDとしたが、たとえばCMOSなどの他の撮像素子でも良い。   Although the above-described embodiment is a digital still camera, the present invention can also be applied to a digital video camera. The image pickup device is a CCD, but other image pickup devices such as a CMOS may be used.

本発明の一実施系に係る撮像装置あるいは画像処理装置では、限られた数の階調補正特性データを適用して、簡略化した処理によって最適な階調補正を行なう構成としたので、回路規模の増加を最小限に抑えつつ従来よりも広いダイナミックレンジの高品質な画像を生成して出力することができる。例えば、撮像装置で得られるRAW画像には階調補正特性の簡略化の影響は及ばないため、RAW現像プログラムにおいてより最適な階調補正特性を適用することで、さらに良好な画像を得ることが出来る。   In the imaging apparatus or the image processing apparatus according to an embodiment of the present invention, a circuit scale is obtained because a limited number of gradation correction characteristic data is applied and optimum gradation correction is performed by simplified processing. It is possible to generate and output a high-quality image having a wider dynamic range than before, while minimizing the increase in image quality. For example, since the RAW image obtained by the imaging apparatus is not affected by the simplification of the gradation correction characteristics, it is possible to obtain a better image by applying more optimal gradation correction characteristics in the RAW development program. I can do it.

また、本発明の一実施形態に係る撮像装置では、主要被写体の平均輝度と輝度分布範囲から被写体の階調が十分取れる輝度制御範囲を求め、その範囲内で白とび、黒つぶれが最小限になるように露出制御を行い、さらにデジタル信号処理回路やRAW現像処理プログラムにおいて露出制御結果情報に基づき階調補正を行うことで最終画像における輝度再現を最適にすることが出来る。このように輝度制御範囲を設定することで露出の過度の補正などを防ぎ露出制御の誤制御が防止可能となる。また、露出制御においては撮像素子のダイナミックレンジを最大限に活かすことを第一とし、信号処理で最終画像の輝度再現を最適にするように補正するため、従来よりも広いダイナミックレンジの画像を撮像することが出来る。   In the imaging device according to an embodiment of the present invention, a luminance control range in which the gradation of the subject can be sufficiently obtained is obtained from the average luminance of the main subject and the luminance distribution range, and overexposure and blackout are minimized within the range. By performing exposure control in such a manner and further performing gradation correction based on the exposure control result information in the digital signal processing circuit or RAW development processing program, it is possible to optimize the luminance reproduction in the final image. By setting the brightness control range in this way, it is possible to prevent excessive correction of exposure and the like and to prevent erroneous control of exposure control. In exposure control, the first is to make the best use of the dynamic range of the image sensor. In order to correct the brightness reproduction of the final image through signal processing, images with a wider dynamic range than before can be captured. I can do it.

以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。   The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiments without departing from the gist of the present invention. In other words, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims should be taken into consideration.

また、明細書中において説明した一連の処理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者の複合構成によって実行することが可能である。ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させるか、あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。   The series of processing described in the specification can be executed by hardware, software, or a combined configuration of both. When executing processing by software, the program recording the processing sequence is installed in a memory in a computer incorporated in dedicated hardware and executed, or the program is executed on a general-purpose computer capable of executing various processing. It can be installed and run.

例えば、プログラムは記録媒体としてのハードディスクやROM(Read Only Memory)に予め記録しておくことができる。あるいは、プログラムはフレキシブルディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory),MO(Magneto optical)ディスク,DVD(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的あるいは永続的に格納(記録)しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。   For example, the program can be recorded in advance on a hard disk or ROM (Read Only Memory) as a recording medium. Alternatively, the program is temporarily or permanently stored on a removable recording medium such as a flexible disk, a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), an MO (Magneto optical) disk, a DVD (Digital Versatile Disc), a magnetic disk, or a semiconductor memory. It can be stored (recorded). Such a removable recording medium can be provided as so-called package software.

なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送したり、LAN(Local Area Network)、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送し、コンピュータでは、そのようにして転送されてくるプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることができる。   The program is installed on the computer from the removable recording medium as described above, or is wirelessly transferred from the download site to the computer, or is wired to the computer via a network such as a LAN (Local Area Network) or the Internet. The computer can receive the program transferred in this manner and install it on a recording medium such as a built-in hard disk.

なお、明細書に記載された各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。また、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。   Note that the various processes described in the specification are not only executed in time series according to the description, but may be executed in parallel or individually according to the processing capability of the apparatus that executes the processes or as necessary. Further, in this specification, the system is a logical set configuration of a plurality of devices, and the devices of each configuration are not limited to being in the same casing.

以上、説明したように、本発明の一実施例の構成によれば、例えば、撮影画像における主要被写体が最適平均輝度レベルを持つような露出制御を実行して撮影された画像の補正を行なう構成において、限定した数の階調補正特性データから、主要被写体輝度に対応するデータを選択して階調補正を行なう。具体的には、例えば撮影画像の主要被写体の平均輝度が含まれる領域に対応して設定された階調補正特性を選択適用して補正処理を行なう。本構成により、例えば撮像装置におけるデシタル信号処理部(DSP)の回路規模を複雑化させることなく画像に応じた最適な画像補正が可能となり、また補正処理を迅速に効率的に実行する撮像装置や画像処理装置が提供できる。   As described above, according to the configuration of one embodiment of the present invention, for example, a configuration for correcting an image captured by executing exposure control such that a main subject in the captured image has an optimum average luminance level. The tone correction is performed by selecting data corresponding to the main subject brightness from the limited number of tone correction characteristic data. Specifically, for example, the gradation correction characteristic set corresponding to the area including the average luminance of the main subject of the photographed image is selectively applied to perform the correction process. With this configuration, for example, an optimal image correction according to an image can be performed without complicating the circuit scale of a digital signal processing unit (DSP) in the imaging device, and an imaging device that performs correction processing quickly and efficiently, An image processing apparatus can be provided.

本発明の一実施例に係る撮像装置の外観構成例について説明する図である。It is a figure explaining the external appearance structural example of the imaging device which concerns on one Example of this invention. 本発明の一実施例に係る撮像装置のハードウェア構成例について説明する図である。It is a figure explaining the hardware structural example of the imaging device which concerns on one Example of this invention. サンプル画像データにおける、画像および被写体対応の輝度値と輝度分布の関係を示すヒストグラム(度数分布)の一例について説明する図である。It is a figure explaining an example of the histogram (frequency distribution) which shows the relationship between the luminance value corresponding to an image and a subject, and luminance distribution in sample image data. 被写体表現のために必要な階調数の設定例について説明する図である。It is a figure explaining the example of a setting of the number of gradations required for object expression. 本発明の一実施例に係る撮像装置の実行する露出制御処理の具体的な処理シーケンスについて説明するフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart explaining the specific process sequence of the exposure control process which the imaging device which concerns on one Example of this invention performs. 本発明の一実施例に係る撮像装置の実行する白とび面積[S]、黒つぶれ面積[S]から露出制御パラメータを変更し、制御部120の内部メモリ122に格納する処理シーケンスについて説明するフローチャートを示す図である。A processing sequence in which the exposure control parameter is changed from the overexposure area [S H ] and the underexposure area [S L ] executed by the imaging apparatus according to an embodiment of the present invention and stored in the internal memory 122 of the control unit 120 will be described. It is a figure which shows the flowchart to do. 被写体のダイナミックレンジが小さい場合における従来の露出制御によって撮影した画像と本発明の露出制御を適用して撮影した画像を比較検証する図である。It is a figure which compares and verifies the image image | photographed by the conventional exposure control in case the dynamic range of a to-be-photographed object is small, and the image image | photographed applying the exposure control of this invention. 被写体のダイナミックレンジが大きい場合における従来の露出制御によって撮影した画像と本発明の露出制御を適用して撮影した画像を比較検証する図である。It is a figure which compares and verifies the image image | photographed by the conventional exposure control in case the dynamic range of a to-be-photographed object is large, and the image image | photographed by applying the exposure control of this invention. デジタル信号処理部(DSP)において被写体の平均輝度を輝度レベルの中心に補正する階調補正例について説明する図である。It is a figure explaining the gradation correction example which correct | amends the average brightness | luminance of a to-be-photographed object to the center of a luminance level in a digital signal processing part (DSP). デジタル信号処理部(DSP)において実行する階調補正例について説明する図である。It is a figure explaining the example of a gradation correction performed in a digital signal processing part (DSP). 階調補正処理の簡略化の第一の実施例の処理について説明する図である。It is a figure explaining the process of the 1st Example of simplification of a gradation correction process. 階調補正処理の簡略化の第一の実施例の処理について説明する図である。It is a figure explaining the process of the 1st Example of simplification of a gradation correction process. 階調補正処理の簡略化の第一の実施例の処理シーケンスについて説明するフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart explaining the process sequence of 1st Example of simplification of a gradation correction process. 階調補正処理の簡略化の第二の実施例の処理について説明する図である。It is a figure explaining the process of the 2nd Example of simplification of a gradation correction process. 階調補正処理の簡略化の第二の実施例の処理シーケンスについて説明するフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart explaining the process sequence of the 2nd Example of simplification of a gradation correction process. 階調補正処理の簡略化の第三の実施例の処理について説明する図である。It is a figure explaining the process of the 3rd Example of simplification of a gradation correction process. 階調補正処理の簡略化の第三の実施例の処理について説明する図である。It is a figure explaining the process of the 3rd Example of simplification of a gradation correction process. 階調補正処理の簡略化の第三一の実施例の処理シーケンスについて説明するフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart explaining the process sequence of the 3rd Example of simplification of a gradation correction process.

符号の説明Explanation of symbols

10 撮像装置
11 電源スイッチ
12 レリーズスイッチ
13 モニタ
14 イメージャ
15 操作ボタン
16 ビューファインダ
17 フォーカスレンズ
18 ズームレンズ
19 モードダイアル
21 フォーカスレンズモータ(M1)
22 ズームレンズモータ(M2)
25 絞り羽根
26 絞り駆動部
31 ストロボ発光手段
100 撮像装置
101 レンズ部
102 撮像素子
103 タイミングジェネレータ(TA)
104 アナログ信号処理部
105 A/Dコンバータ
106 デジタル信号処理部
107 モニタ
108 ビューファインダ
109 記録デバイス
110 検波部
115 操作部
116 シャッタ判定部
120 システムコントローラ
121 CPU
122 メモリ
131 ズームレンズ
132 フォーカスレンズ
133 絞り羽根
134 絞り羽根駆動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Imaging device 11 Power switch 12 Release switch 13 Monitor 14 Imager 15 Operation button 16 Viewfinder 17 Focus lens 18 Zoom lens 19 Mode dial 21 Focus lens motor (M1)
22 Zoom lens motor (M2)
Reference Signs List 25 Aperture blade 26 Aperture drive unit 31 Strobe light emitting means 100 Imaging device 101 Lens unit 102 Imaging element 103 Timing generator (TA)
104 Analog Signal Processing Unit 105 A / D Converter 106 Digital Signal Processing Unit 107 Monitor 108 Viewfinder 109 Recording Device 110 Detection Unit 115 Operation Unit 116 Shutter Determination Unit 120 System Controller 121 CPU
122 Memory 131 Zoom Lens 132 Focus Lens 133 Aperture Blade 134 Aperture Blade Drive Unit

Claims (31)

画像撮影処理を行なう撮像装置において、
撮像装置における撮影画像の補正処理を実行するデジタル信号処理部を有し、
前記デジタル信号処理部は、
撮影画像の被写体平均輝度に応じて適用する階調補正特性を選択し、選択した階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なう構成を有することを特徴とする撮像装置。
In an imaging device that performs image shooting processing,
A digital signal processing unit that executes correction processing of a captured image in the imaging apparatus;
The digital signal processor is
An imaging apparatus having a configuration for selecting a gradation correction characteristic to be applied in accordance with the average luminance of a photographed image and generating a correction image by executing a gradation correction process using the selected gradation correction characteristic .
前記デジタル信号処理部は、
輝度に応じて区分した輝度領域に対応する階調補正特性データを保持し、撮影画像の被写体平均輝度が含まれる輝度領域を判定し、撮影画像の被写体平均輝度が含まれる輝度領域に対応して設定された階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なう構成を有することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The digital signal processor is
The gradation correction characteristic data corresponding to the brightness area divided according to the brightness is retained, the brightness area including the average brightness of the subject of the photographed image is determined, and the brightness area including the average brightness of the subject of the photographed image is determined. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup apparatus has a configuration for generating a corrected image by executing a gradation correction process using a set gradation correction characteristic.
前記撮像装置は、さらに、
自動露出制御を実行する制御部を有し、
前記制御部は、
撮像装置において取得される画像データに基づいて、被写体の平均輝度および輝度分布範囲を算出し、算出した被写体輝度分布範囲と、被写体対応の必要階調数とに基づいて、被写体の最適平均輝度レベルを決定し、撮影画像における被写体が前記最適平均輝度レベルを持つように露出制御を実行する構成であり、
前記デジタル信号処理部は、
前記制御部の露出制御に基づく撮影画像の補正処理を実行する構成であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The imaging device further includes:
A control unit for performing automatic exposure control;
The controller is
The average luminance and luminance distribution range of the subject are calculated based on the image data acquired by the imaging device, and the optimum average luminance level of the subject is calculated based on the calculated subject luminance distribution range and the required number of gradations corresponding to the subject. And performing exposure control so that the subject in the captured image has the optimum average luminance level,
The digital signal processor is
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging apparatus is configured to perform correction processing of a captured image based on exposure control of the control unit.
前記制御部は、
撮像装置の取得画像データから主要被写体を判別し、主要被写体の平均輝度および輝度分布範囲を算出し、算出した主要被写体輝度分布範囲と、主要被写体対応の必要階調数とに基づいて、主要被写体の最適平均輝度レベルを決定し、撮影画像における主要被写体が前記最適平均輝度レベルを持つように露出制御を実行する構成であり、
前記デジタル信号処理部は、
撮影画像に含まれる主要被写体の平均輝度に応じて適用する階調補正特性を選択し、選択した階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なう構成を有することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
The controller is
The main subject is determined from the acquired image data of the imaging device, the average luminance and the luminance distribution range of the main subject are calculated, and the main subject is calculated based on the calculated main subject luminance distribution range and the required number of gradations corresponding to the main subject. Is determined to determine the optimum average brightness level, and exposure control is performed so that the main subject in the captured image has the optimum average brightness level.
The digital signal processor is
The gradation correction characteristic to be applied is selected according to the average luminance of the main subject included in the photographed image, and the correction image is generated by executing the gradation correction process using the selected gradation correction characteristic. The imaging apparatus according to claim 3.
前記制御部は、
被写体の平均輝度=Y
被写体の輝度分布範囲=a×Y〜b×Y(0≦a≦1、1≦b)、
白とびの判断をする輝度閾値(スレッショルドレベル)である白とび閾値を、
白とび閾値=T
被写体対応の必要階調数=M、
としたとき、
M/(b−a)≦Y<T/b・・式A、
上記式Aを満足するように、被写体の最適平均輝度レベルYを決定し、撮影画像における被写体が前記最適平均輝度レベルYを持つように露出制御を実行する構成であり、
前記デジタル信号処理部は、
前記制御部の露出制御に基づく撮影画像の補正処理を実行する構成であることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
The controller is
Average brightness of subject = Y M ,
Luminance distribution range of subject = a × Y M to b × Y M (0 ≦ a ≦ 1, 1 ≦ b),
The overexposure threshold, which is the brightness threshold (threshold level) for determining overexposure,
Overexposure threshold = T H,
Necessary number of gradations for subject = M,
When
M / (b−a) ≦ Y M <T H / b... Formula A,
So as to satisfy the above formulas A, a configuration of determining the optimal average luminance level Y M of the object, executes exposure control so that the subject in the captured image has the best average luminance level Y M,
The digital signal processor is
The imaging apparatus according to claim 3, wherein the imaging apparatus is configured to perform a correction process of a captured image based on exposure control of the control unit.
前記制御部は、
撮像装置の取得画像データに含まれる白とび画素の面積である白とび面積[S]と、黒つぶれ画素の面積である黒つぶれ面積[S]を算出し、
前記式Aを満足し、かつ前記白とび面積[S]と、前記黒つぶれ面積[S]の総計が最小値となるように前記最適平均輝度レベル[Y]を設定する露出制御を行う構成であることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
The controller is
Calculating an overexposure area [S H ], which is an area of an overexposure pixel, and an underexposure area [S L ], which is an area of an underexposure pixel, included in the acquired image data of the imaging device;
Exposure control for setting the optimum average luminance level [Y M ] so that the formula A is satisfied and the sum of the overexposure area [S H ] and the underexposure area [S L ] is minimized. The imaging apparatus according to claim 5, wherein the imaging apparatus is configured to perform.
前記デジタル信号処理部は、
撮影画像の被写体の平均輝度レベルを補正画像の輝度分布の最適値に設定する階調補正処理を実行する構成であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The digital signal processor is
The imaging apparatus according to claim 1, wherein a gradation correction process is performed to set an average luminance level of a subject of a captured image to an optimum value of a luminance distribution of the corrected image.
前記デジタル信号処理部は、
輝度に応じて区分した1以上のk個の輝度領域各々に対応する代表輝度値Y(ただし1≦n≦k)と、撮影画像の被写体平均輝度Yとに基づくゲイン(Y/Y)を撮影画像に乗じた後、前記輝度領域に対応する代表輝度値Yを基準として生成された階調補正特性による階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The digital signal processor is
A gain (Y n / Y) based on the representative luminance value Y n (where 1 ≦ n ≦ k) corresponding to each of one or more k luminance regions divided according to luminance and the subject average luminance Y M of the captured image. after multiplied by M) to the captured image, claim characterized by having a configuration that executes gradation correction process by the gradation correction characteristic produced based on the representative luminance value Y n corresponding to the luminance area 1 The imaging device described in 1.
前記デジタル信号処理部は、
輝度に応じて区分したk個の輝度領域各々に対応する代表輝度値Y(ただし1≦n≦k)を基準として生成された階調補正特性fを保持し、撮影画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルを挟む2つの代表輝度値YとY(ただし1≦m≦k)に対応する2つの階調補正特性fとfとに基づいて新たな階調補正特性fnmを生成し、生成した階調補正特性fnmを適用した階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The digital signal processor is
The gradation correction characteristic f n generated based on the representative luminance value Y n (where 1 ≦ n ≦ k) corresponding to each of the k luminance regions divided according to the luminance is held, and the subject average luminance of the photographed image New gradation correction based on two gradation correction characteristics f n and f m corresponding to two representative luminance values Y n and Y m (where 1 ≦ m ≦ k) sandwiching a luminance level where Y M exists The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging device has a configuration in which a characteristic f nm is generated and a gradation correction process using the generated gradation correction characteristic f nm is executed.
前記デジタル信号処理部は、
撮影画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルを挟む2つの代表輝度値YとYに対応する2つの階調補正特性fとfとに対応する入出力値グラフにおいて、入力値軸方向の距離を(Y−Y):(Y−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性fnmとして設定して、設定した階調補正特性fnmを適用した階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。
The digital signal processor is
In an input / output value graph corresponding to two gradation correction characteristics f n and f m corresponding to two representative luminance values Y n and Y m sandwiching a luminance level where the subject average luminance Y M of the photographed image exists A curve that divides the distance in the value axis direction into a ratio of (Y M −Y n ) :( Y m −Y M ) is calculated, and the curve is set as a new gradation correction characteristic f nm. The imaging apparatus according to claim 9, wherein the imaging apparatus has a configuration for executing gradation correction processing to which the tone correction characteristic f nm is applied.
前記デジタル信号処理部は、
撮影画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルが、予め設定された最低輝度領域に対応する代表輝度値Y以下である場合、代表輝度値Yに対応する階調補正特性fに対応する入出力値グラフと、入力値=0とした直線データとに基づいて、Y:(Y−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性f01として設定して、設定した階調補正特性f01を適用した階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。
The digital signal processor is
Luminance level object average luminance Y M of the captured image exists, if it is the representative luminance value Y 1 below corresponds to a preset lowest luminance area, the gradation correction characteristic f 1 corresponding to the representative luminance value Y 1 Based on the corresponding input / output value graph and the straight line data with the input value = 0, a curve that is divided into a ratio of Y M : (Y 1 −Y M ) is calculated, and the curve is converted into a new gradation correction characteristic. is set as f 01, the imaging apparatus according to claim 9, characterized in that it has a structure for executing the tone correction process according to the gradation correction characteristic f 01 set.
前記デジタル信号処理部は、
撮影画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルが、予め設定された最高輝度領域に対応する代表輝度値Yより大きい場合、代表輝度値Yに対応する階調補正特性fに対応する入出力値グラフと、入力値=YMAXとした直線データとに基づいて、(Y−Y):(YMAX−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性fkk+1として設定して、設定した階調補正特性fkk+1を適用した階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。
The digital signal processor is
If the brightness level of the subject the average luminance Y M of the photographed image is present it is greater than the representative luminance value Y k corresponding to preset maximum brightness regions, corresponding to the gradation correction characteristic f k corresponding to the representative luminance value Y k Based on the input / output value graph to be calculated and the straight line data with the input value = Y MAX , a curve that is divided into the ratio of (Y M −Y k ) :( Y MAX −Y M ) is calculated, and the curve is newly set. gradation correction characteristic is set as f kk + 1, the imaging apparatus according to claim 9, characterized in that it has a structure for executing the applied tone correction processing gradation correction characteristic f kk + 1 set.
画像処理装置であり、
画像の補正処理を実行する画像信号処理部を有し、
前記画像信号処理部は、
補正対象画像の被写体平均輝度に応じて適用する階調補正特性を選択し、選択した階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なう構成を有することを特徴とする画像処理装置。
An image processing device,
An image signal processing unit for performing image correction processing;
The image signal processor is
An image having a configuration in which a gradation correction characteristic to be applied is selected according to the average luminance of the object to be corrected, and a correction image is generated by executing a gradation correction process using the selected gradation correction characteristic. Processing equipment.
前記画像信号処理部は、
輝度に応じて区分した輝度領域に対応する階調補正特性データを保持し、補正対象画像の被写体平均輝度が含まれる輝度領域を判定し、補正対象画像の被写体平均輝度が含まれる輝度領域に対応して設定された階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なう構成を有することを特徴とする請求項13に記載の画像処理装置。
The image signal processor is
Stores tone correction characteristic data corresponding to the luminance area divided according to the luminance, determines the luminance area that includes the average luminance of the subject of the correction target image, and corresponds to the luminance region that includes the average luminance of the subject of the correction target image The image processing apparatus according to claim 13, wherein the correction processing is generated by executing a gradation correction process using the gradation correction characteristic set as described above.
前記画像信号処理部は、
補正対象画像に含まれる主要被写体の平均輝度に応じて適用する階調補正特性を選択し、選択した階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なう構成を有することを特徴とする請求項13に記載の画像処理装置。
The image signal processor is
Selecting a gradation correction characteristic to be applied according to the average luminance of the main subject included in the correction target image, and performing a gradation correction process using the selected gradation correction characteristic to generate a corrected image. The image processing apparatus according to claim 13, characterized in that:
前記画像信号処理部は、
補正対象画像の被写体の平均輝度レベルを補正画像の輝度分布の最適値に設定する階調補正処理を実行する構成であることを特徴とする請求項13に記載の画像処理装置。
The image signal processor is
The image processing apparatus according to claim 13, wherein gradation correction processing is performed to set an average luminance level of a subject of the correction target image to an optimum value of the luminance distribution of the correction image.
前記画像信号処理部は、
輝度に応じて区分した1以上のk個の輝度領域各々に対応する代表輝度値Y(ただし1≦n≦k)と、補正対象画像の被写体平均輝度Yとに基づくゲイン(Y/Y)を補正対象画像に乗じた後、前記輝度領域に対応する代表輝度値Yを基準として生成された階調補正特性による階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする請求項13に記載の画像処理装置。
The image signal processor is
A gain (Y n //) based on the representative luminance value Y n (where 1 ≦ n ≦ k) corresponding to each of one or more k luminance regions divided according to luminance and the subject average luminance Y M of the correction target image. Y M ) is multiplied by a correction target image, and then gradation correction processing is performed using gradation correction characteristics generated with reference to a representative luminance value Y n corresponding to the luminance region. Item 14. The image processing apparatus according to Item 13.
前記画像信号処理部は、
輝度に応じて区分したk個の輝度領域各々に対応する代表輝度値Y(ただし1≦n≦k)を基準として生成された階調補正特性fを保持し、補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルを挟む2つの代表輝度値YとY(ただし1≦m≦k)に対応する2つの階調補正特性fとfとに基づいて新たな階調補正特性fnmを生成し、生成した階調補正特性fnmを適用した階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする請求項13に記載の画像処理装置。
The image signal processor is
The gradation correction characteristic f n generated based on the representative luminance value Y n (where 1 ≦ n ≦ k) corresponding to each of the k luminance regions divided according to the luminance is held, and the subject average of the correction target image New gradation based on two gradation correction characteristics f n and f m corresponding to two representative luminance values Y n and Y m (where 1 ≦ m ≦ k) sandwiching a luminance level where luminance Y M exists. the image processing apparatus according to claim 13 in which the correction characteristic f nm generates, characterized in that it has a configuration for executing the generated tone correction processing applying gradation compensation characteristic f nm was.
前記画像信号処理部は、
補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルを挟む2つの代表輝度値YとYに対応する2つの階調補正特性fとfとに対応する入出力値グラフにおいて、入力値軸方向の距離を(Y−Y):(Y−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性fnmとして設定して、設定した階調補正特性fnmを適用した階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする請求項18に記載の画像処理装置。
The image signal processor is
In the input / output value graph corresponding to the two gradation correction characteristics f n and f m corresponding to the two representative luminance values Y n and Y m across the luminance level where the subject average luminance Y M of the correction target image exists, A curve that divides the distance in the input value axis direction into a ratio of (Y M −Y n ) :( Y m −Y M ) is calculated, and the curve is set as a new gradation correction characteristic f nm . The image processing apparatus according to claim 18, wherein the image processing apparatus has a configuration for executing a gradation correction process to which a gradation correction characteristic f nm is applied.
前記画像信号処理部は、
補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルが、予め設定された最低輝度領域に対応する代表輝度値Y以下である場合、代表輝度値Yに対応する階調補正特性fに対応する入出力値グラフと、入力値=0とした直線データとに基づいて、Y:(Y−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性f01として設定して、設定した階調補正特性f01を適用した階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする請求項18に記載の画像処理装置。
The image signal processor is
When the correction object average luminance Y luminance level M is present in the target image is representative luminance value Y 1 below corresponds to a preset lowest luminance area, the gradation correction characteristic f 1 corresponding to the representative luminance value Y 1 Based on the input / output value graph corresponding to, and the straight line data with the input value = 0, a curve divided into the ratio of Y M : (Y 1 −Y M ) is calculated, and the curve is subjected to new gradation correction. set as characteristics f 01, the image processing apparatus according to claim 18, characterized in that it has a structure for executing the tone correction process according to the gradation correction characteristic f 01 set.
前記画像信号処理部は、
補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルが、予め設定された最高輝度領域に対応する代表輝度値Yより大きい場合、代表輝度値Yに対応する階調補正特性fに対応する入出力値グラフと、入力値=YMAXとした直線データとに基づいて、(Y−Y):(YMAX−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性fkk+1として設定して、設定した階調補正特性fkk+1を適用した階調補正処理を実行する構成を有することを特徴とする請求項18に記載の画像処理装置。
The image signal processor is
Subject the average luminance Y luminance level M is present in the correction target image is greater than the representative luminance value Y k corresponding to a preset maximum luminance regions, the gradation correction characteristic f k corresponding to the representative luminance value Y k Based on the corresponding input / output value graph and the straight line data with the input value = Y MAX , a curve that is divided into the ratio of (Y M −Y k ) :( Y MAX −Y M ) is calculated. is set as a new gradation correction characteristic f kk + 1, the image processing apparatus according to claim 18, characterized in that it has a structure for executing the tone correction process according to the gradation correction characteristic f kk + 1 set.
画像処理装置において画像補正処理を実行する画像処理方法であり、
画像信号処理部が、
補正対象画像の被写体平均輝度に応じて適用する階調補正特性を選択し、選択した階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なう画像補正ステップを実行することを特徴とする画像処理方法。
An image processing method for executing image correction processing in an image processing apparatus,
The image signal processor
A gradation correction characteristic to be applied is selected according to the subject average luminance of the correction target image, and a gradation correction process using the selected gradation correction characteristic is executed, and an image correction step for generating a corrected image is executed. An image processing method.
前記画像補正ステップは、
輝度に応じて区分した輝度領域に対応する階調補正特性データを保持し、補正対象画像の被写体平均輝度が含まれる輝度領域を判定し、撮影画像の被写体平均輝度が含まれる輝度領域に対応して設定された階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なうステップであることを特徴とする請求項22に記載の画像処理方法。
The image correction step includes
The gradation correction characteristic data corresponding to the brightness area divided according to the brightness is retained, the brightness area including the average brightness of the subject of the correction target image is determined, and the brightness area including the average brightness of the subject of the photographed image is supported. 23. The image processing method according to claim 22, wherein the corrected image is generated by executing a gradation correction process using the gradation correction characteristic set in the step.
前記画像補正ステップは、
補正対象画像に含まれる主要被写体の平均輝度に応じて適用する階調補正特性を選択し、選択した階調補正特性による階調補正処理を実行して補正画像の生成を行なうステップであることを特徴とする請求項22に記載の画像処理方法。
The image correction step includes
Selecting a gradation correction characteristic to be applied according to the average luminance of the main subject included in the correction target image, and executing a gradation correction process using the selected gradation correction characteristic to generate a corrected image. The image processing method according to claim 22, characterized in that:
前記画像補正ステップは、
補正対象画像の被写体の平均輝度レベルを補正画像の輝度分布の最適値に設定する階調補正処理を実行するステップであることを特徴とする請求項22に記載の画像処理方法。
The image correction step includes
23. The image processing method according to claim 22, wherein the image processing method is a step of executing gradation correction processing for setting an average luminance level of a subject of the correction target image to an optimum value of the luminance distribution of the correction image.
前記画像補正ステップは、
輝度に応じて区分した1以上のk個の輝度領域各々に対応する代表輝度値Y(ただし1≦n≦k)と、補正対象画像の被写体平均輝度Yとに基づくゲイン(Y/Y)を補正対象画像に乗じた後、前記輝度領域に対応する代表輝度値Yを基準として生成された階調補正特性による階調補正処理を実行するステップであることを特徴とする請求項22に記載の画像処理方法。
The image correction step includes
A gain (Y n //) based on the representative luminance value Y n (where 1 ≦ n ≦ k) corresponding to each of one or more k luminance regions divided according to luminance and the subject average luminance Y M of the correction target image. Y M ) is multiplied by the correction target image, and then gradation correction processing is performed using gradation correction characteristics generated with reference to a representative luminance value Y n corresponding to the luminance region. Item 22. The image processing method according to Item 22.
前記画像補正ステップは、
輝度に応じて区分したk個の輝度領域各々に対応する代表輝度値Y(ただし1≦n≦k)を基準として生成された階調補正特性fを保持し、補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルを挟む2つの代表輝度値YとY(ただし1≦m≦k)に対応する2つの階調補正特性fとfとに基づいて新たな階調補正特性fnmを生成し、生成した階調補正特性fnmを適用した階調補正処理を実行するステップであることを特徴とする請求項22に記載の画像処理方法。
The image correction step includes
The gradation correction characteristic f n generated based on the representative luminance value Y n (where 1 ≦ n ≦ k) corresponding to each of the k luminance regions divided according to the luminance is held, and the subject average of the correction target image New gradation based on two gradation correction characteristics f n and f m corresponding to two representative luminance values Y n and Y m (where 1 ≦ m ≦ k) sandwiching a luminance level where luminance Y M exists. the image processing method according to claim 22, wherein the correction characteristic f nm generates a step of performing the generated gradation correction characteristic tone correction processing applying f nm.
前記画像補正ステップは、
補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルを挟む2つの代表輝度値YとYに対応する2つの階調補正特性fとfとに対応する入出力値グラフにおいて、入力値軸方向の距離を(Y−Y):(Y−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性fnmとして設定して、設定した階調補正特性fnmを適用した階調補正処理を実行するステップであることを特徴とする請求項27に記載の画像処理方法。
The image correction step includes
In the input / output value graph corresponding to the two gradation correction characteristics f n and f m corresponding to the two representative luminance values Y n and Y m across the luminance level where the subject average luminance Y M of the correction target image exists, A curve that divides the distance in the input value axis direction into a ratio of (Y M −Y n ) :( Y m −Y M ) is calculated, and the curve is set as a new gradation correction characteristic f nm . 28. The image processing method according to claim 27, wherein the image processing method is a step of executing a gradation correction process to which a gradation correction characteristic fnm is applied.
前記画像補正ステップは、
補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルが、予め設定された最低輝度領域に対応する代表輝度値Y以下である場合、代表輝度値Yに対応する階調補正特性fに対応する入出力値グラフと、入力値=0とした直線データとに基づいて、Y:(Y−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性f01として設定して、設定した階調補正特性f01を適用した階調補正処理を実行するステップであることを特徴とする請求項27に記載の画像処理方法。
The image correction step includes
When the correction object average luminance Y luminance level M is present in the target image is representative luminance value Y 1 below corresponds to a preset lowest luminance area, the gradation correction characteristic f 1 corresponding to the representative luminance value Y 1 Based on the input / output value graph corresponding to, and the straight line data with the input value = 0, a curve divided into the ratio of Y M : (Y 1 −Y M ) is calculated, and the curve is subjected to new gradation correction. set as characteristics f 01, an image processing method according to claim 27, characterized in that the step of performing a tone correction processing using the gradation correction characteristic f 01 set.
前記画像補正ステップは、
補正対象画像の被写体平均輝度Yが存在する輝度レベルが、予め設定された最高輝度領域に対応する代表輝度値Yより大きい場合、代表輝度値Yに対応する階調補正特性fに対応する入出力値グラフと、入力値=YMAXとした直線データとに基づいて、(Y−Y):(YMAX−Y)の割合に分割する曲線を算出し、該曲線を新たな階調補正特性fkk+1として設定して、設定した階調補正特性fkk+1を適用した階調補正処理を実行するステップであることを特徴とする請求項27に記載の画像処理方法。
The image correction step includes
Subject the average luminance Y luminance level M is present in the correction target image is greater than the representative luminance value Y k corresponding to a preset maximum luminance regions, the gradation correction characteristic f k corresponding to the representative luminance value Y k Based on the corresponding input / output value graph and the straight line data with the input value = Y MAX , a curve that is divided into the ratio of (Y M −Y k ) :( Y MAX −Y M ) is calculated. 28. The image processing method according to claim 27, wherein the image processing method is a step of executing gradation correction processing that is set as a new gradation correction characteristic fkk + 1 and to which the set gradation correction characteristic fkk + 1 is applied.
画像処理装置において画像補正処理を実行させるコンピュータ・プログラムであり、
画像信号処理部に、補正対象画像の被写体平均輝度に応じて適用する階調補正特性を選択させ、選択した階調補正特性による階調補正処理を実行させて補正画像の生成を行なわせる画像補正ステップを実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
A computer program for executing image correction processing in an image processing apparatus,
Image correction that causes the image signal processing unit to select a gradation correction characteristic to be applied in accordance with the average luminance of the subject of the correction target image, and to execute a gradation correction process using the selected gradation correction characteristic to generate a corrected image. A computer program for executing a step.
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