JP2009296608A - 画像処理方法、および画像処理装置、並びにコンピュータ・プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フラッシュを発光させずに撮影した第1の画像と、フラッシュを発光させて撮影した第2の画像とに基づいてフラッシュ成分画像を算出し、フラッシュ成分画像の強度調整を実行して生成した強度調整フラッシュ成分画像を適用して最終調整画像を生成する。本構成により、ガンマ補正などの非線形変換画像における飽和画素、すなわち白とびを削減させた高品質な画像を生成することが可能となる。
【選択図】図8
Description
フラッシュを発光させずに撮影した第1の画像と、フラッシュを発光させて撮影した第2の画像とに基づいてフラッシュ成分画像を算出するフラッシュ成分画像算出ステップと、
前記フラッシュ成分画像の強度調整値を算出する強度調整値算出ステップと、
前記強度調整値を適用して、強度調整フラッシュ成分画像を算出する強度調整フラッシュ成分画像算出ステップと、
前記第1の画像と前記強度調整フラッシュ成分画像とに基づいて最終調整画像を生成する最終調整画像生成ステップと、
前記第1の画像と、フラッシュを発光させずに撮影した第3の画像とに基づく動き検出を実行する動き検出ステップと、
前記動き検出ステップにおいて検出した動き部分の領域の大きさに応じて補正可否を判定する補正可否判定ステップと、
前記補正可否判定ステップにおいて補正可能と判定した場合は、前記動き検出ステップにおいて検出した動き部分の画素値補正を実行し、前記補正可否判定ステップにおいて補正不可能と判定した場合は、前記フラッシュを発光させて撮影した第2の画像の画素値補正を実行するホワイトバランス調整ステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法にある。
(a)前記第1の画像について、外光成分に対応するパラメータに基づくホワイトバランス調整処理を実行したホワイトバランス調整済みの第1の画像と、
(b)フラッシュ光成分に対応するパラメータに基づくホワイトバランス調整処理を実行したフラッシュ成分画像に対して強度調整を実行した強度調整フラッシュ成分画像と、
上記(a)および(b)の2画像に基づいて最終調整画像の生成処理を実行するステップであることを特徴とする。
画像処理装置であり、
フラッシュを発光させずに撮影した第1の画像と、フラッシュを発光させて撮影した第2の画像とに基づいてフラッシュ成分画像を算出するフラッシュ成分画像算出部と、
前記フラッシュ成分画像の強度調整値を算出する強度調整値算出部と、
前記強度調整値を適用して、強度調整フラッシュ成分画像を算出する強度調整フラッシュ成分画像算出部と、
前記第1の画像と、フラッシュを発光させずに撮影した第3の画像とに基づく動き検出を実行する動き検出部と、
前記動き検出部において検出した動き部分の領域の大きさに応じて補正可否を判定する補正可否判定部と、
前記補正可否判定部が補正可能と判定した場合は、前記動き検出部が検出した動き部分の画素値補正を実行し、前記補正可否判定部が補正不可能と判定した場合は、前記フラッシュを発光させて撮影した第2の画像に対する画素値補正を実行するホワイトバランス調整部と、
を有することを特徴とする画像処理装置にある。
(a)前記第1の画像について、外光成分に対応するパラメータに基づくホワイトバランス調整処理を実行したホワイトバランス調整済みの第1の画像と、
(b)フラッシュ光成分に対応するパラメータに基づくホワイトバランス調整処理を実行したフラッシュ成分画像に対して強度調整を実行した強度調整フラッシュ成分画像と、
上記(a)および(b)の2画像に基づいて最終調整画像の生成処理を実行する構成であることを特徴とする。
フラッシュを発光させずに撮影した第1の画像と、フラッシュを発光させて撮影した第2の画像とに基づいてフラッシュ成分画像を算出するフラッシュ成分画像算出ステップと、
前記フラッシュ成分画像の強度調整値を算出する強度調整値算出ステップと、
前記強度調整値を適用して、強度調整フラッシュ成分画像を算出する強度調整フラッシュ成分画像算出ステップと、
前記第1の画像と前記強度調整フラッシュ成分画像とに基づいて最終調整画像を生成する最終調整画像生成ステップと、
前記第1の画像と、フラッシュを発光させずに撮影した第3の画像とに基づく動き検出を実行する動き検出ステップと、
前記動き検出ステップにおいて検出した動き部分の領域の大きさに応じて補正可否を判定する補正可否判定ステップと、
前記補正可否判定ステップにおいて補正可能と判定した場合は、前記動き検出ステップにおいて検出した動き部分の画素値補正を実行し、前記補正可否判定ステップにおいて補正不可能と判定した場合は、前記フラッシュを発光させて撮影した第2の画像の画素値補正を実行するホワイトバランス調整ステップと、
を有することを特徴とするコンピュータ・プログラムにある。
光学系を通過して固体撮像素子103に到達した入射光は、まず撮像面上の各受光素子に到達し、受光素子での光電変換によって電気信号に変換され、相関2重サンプリング回路104によってノイズ除去され、A/Dコンバータ105によってデジタル信号に変換された後、デジタル信号処理部(DSP)106中の画像メモリに一時格納される。なお、必要があれば、撮影の際に、フラッシュ制御装置115を介して、フラッシュ発光装置116を発光させることができる。
(a)補正差分画像F'について、輝度があらかじめ定めたある閾値以上である画素
(b)被写体自体の動き部分に相当しない画素
(a),(b)の2つの条件に該当する画素領域によって構成されるマスクをフラッシュマスクMfとして生成する。
F"=gF'
を求める。
補正画像I1'のフラッシュマスクMf部分の輝度(画素値)の平均値[avg1]
補正差分画像F'のフラッシュマスクMf部分の輝度(画素値)の平均値[avgF]
を算出する。
非線形変換画像Rtmp'=T(F'+I1')
を生成する。
図5(1)に示す補正画像I1'のフラッシュマスクMf部分の輝度値の平均値(avg1)、
図5(2)に示す補正差分画像F'のフラッシュマスクMf部分の輝度値の平均値(avgF)、さらに、
図6に示す線形変換画像T(F'+I1')のフラッシュマスクMf部分を構成する画素の画素値ヒストグラムにおける標準偏差[stdrslt]
などを用いて、最適な補正差分画像F'のゲインgを算出し、ステップS307において、ゲインgを補正差分画像F'の各画素の各チャンネルの値に乗算し、強度調整フラッシュ成分画像F"を求める。すなわち、
F"=gF'
として強度調整フラッシュ成分画像F"を求める。
画素値最大値(max)より大きな範囲を取らない、かつ
十分明るいよう
範囲に設定されるようにゲインgを設定する。
std'rslt=stdrslt
である。
T(avg1+g×avgF)
は、最終的なゲイン調整非線形変換画像T(gF'+I1')のフラッシュマスクMf部分の輝度の平均値[avg'rslt](図7参照)と同等になると仮定する。すなわち、
avg'rslt=T(avg1+g×avgF)
と仮定する。
T(avg1+g×avgF)=max−k×stdrslt・・・(式1)
g={T−1(max−k×stdrslt)−avg1}÷avgF・・・(式2)
ここで、T−1は、非線形変換Tの逆変換を表している。
ゲイン[g]は、
a)図5(1)に示す補正画像I1'のフラッシュマスクMf部分の輝度値の平均値(avg1)、
b)図5(2)に示す補正差分画像F'のフラッシュマスクMf部分の輝度値の平均値(avgF)、さらに、
c)図6に示す非線形変換画像T(F'+I1')のフラッシュマスクMf部分を構成する画素の画素値ヒストグラムにおける標準偏差[stdrslt]
d)固定のスカラー値[k]
の各値に基づいても算出される。
なお、固定のスカラー値[k]は、k=1あるいはk=1.5などの固定値であり、予め設定される値である。
F"=gF'
として算出し、この強度調整フラッシュ成分画像F"を、最終調整画像の生成に適用するフラッシュ成分画像として設定する。
R=I1'+F"
として、ホワイトバランス調整画像Rを生成する。
R=I1'+F"
が最終的な調整画像とされる。なお、この後最終調整画像Rに対してガンマ補正等の非線形変換処理がなされて出力される。
R=I1'+F"
を取得した後、ステップS111において、動き部分の画素値補正を実行する。ステップS111における動き部分の画素値補正は、前述したように、本発明と同一出願人の特許出願である特願2003−312630に記載されている放射規定関数(Radial Basis Function)を適用した処理や、平滑化フィルタを適用した処理などによって実行される。
R=I1'+F"
の生成の後、ステップ111において、ステップ107で検出した動き部分の画素値のみを対象とした例外補正処理を実行して、画像Rを修正する構成としてもよい。具体的には、動きが検出された部分のフラッシュ発光あり画像I2の画素値を入力として、画像Rにおける動きが無かった部分の画素値を参照して、最終的な画像を合成する方法などが適用可能である。
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。
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。
102 絞り
103 固体撮像素子
104 相関2重サンプリング回路
105 A/Dコンバータ
106 DSPブロック
107 タイミングジェネレータ
108 D/Aコンバータ
109 ビデオエンコーダ
110 ビデオモニタ
111 コーデック(CODEC)
112 メモリ
113 CPU
114 入力デバイス
115 フラッシュ制御装置
116 フラッシュ発光装置
301,302,303 フレームメモリ
304 差分画像算出部
305 ホワイトバランス調整部
306 外光成分推定部
307 ホワイトバランス調整部
308 画素値加算部
309 動き検出部
310 動き部分補正画素値算出部
311 ホワイトバランス調整部
312 出力切り替え部
321 強度調整値(ゲイン)算出部
322 強度調整フラッシュ成分画像算出部
330 フラッシュ成分画像算出部
Claims (13)
- フラッシュを発光させずに撮影した第1の画像と、フラッシュを発光させて撮影した第2の画像とに基づいてフラッシュ成分画像を算出するフラッシュ成分画像算出ステップと、
前記フラッシュ成分画像の強度調整値を算出する強度調整値算出ステップと、
前記強度調整値を適用して、強度調整フラッシュ成分画像を算出する強度調整フラッシュ成分画像算出ステップと、
前記第1の画像と前記強度調整フラッシュ成分画像とに基づいて最終調整画像を生成する最終調整画像生成ステップと、
前記第1の画像と、フラッシュを発光させずに撮影した第3の画像とに基づく動き検出を実行する動き検出ステップと、
前記動き検出ステップにおいて検出した動き部分の領域の大きさに応じて補正可否を判定する補正可否判定ステップと、
前記補正可否判定ステップにおいて補正可能と判定した場合は、前記動き検出ステップにおいて検出した動き部分の画素値補正を実行し、前記補正可否判定ステップにおいて補正不可能と判定した場合は、前記フラッシュを発光させて撮影した第2の画像の画素値補正を実行するホワイトバランス調整ステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。 - 前記フラッシュ成分画像算出ステップは、
前記第1の画像と第2の画像との差分画像データを算出するステップと、
前記差分画像データに対して、フラッシュ光成分に対応するパラメータに基づくホワイトバランス調整処理を実行するステップとを含み、
前記強度調整値算出ステップは、
前記ホワイトバランス調整処理のなされたフラッシュ成分画像の強度調整値を算出するステップであることを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。 - 前記最終調整画像生成ステップは、
(a)前記第1の画像について、外光成分に対応するパラメータに基づくホワイトバランス調整処理を実行したホワイトバランス調整済みの第1の画像と、
(b)フラッシュ光成分に対応するパラメータに基づくホワイトバランス調整処理を実行したフラッシュ成分画像に対して強度調整を実行した強度調整フラッシュ成分画像と、
上記(a)および(b)の2画像に基づいて最終調整画像の生成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1に記載の画像処理方法。 - 前記強度調整値算出ステップは、
外光成分対応パラメータに基づくホワイトバランス調整処理を実行した前記第1の画像と、フラッシュ光成分対応パラメータに基づくホワイトバランス調整処理を実行したフラッシュ成分画像との合成画像に基づいて生成する非線形変換処理画像中の飽和画素値を持つ画素数を抑制する調整値として前記強度調整値を算出することを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。 - 前記非線形変換処理は、ガンマ補正であり、
前記強度調整値算出ステップは、
ガンマ補正画像中の飽和画素値を持つ画素数を抑制する調整値として前記強度調整値を算出することを特徴とする請求項4に記載の画像処理方法。 - 前記画像処理方法は、さらに、
フラッシュの発光を制御して、前記第1の画像と、前記第2の画像を含む複数画像の撮影を実行する撮影ステップを有することを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。 - 画像処理装置であり、
フラッシュを発光させずに撮影した第1の画像と、フラッシュを発光させて撮影した第2の画像とに基づいてフラッシュ成分画像を算出するフラッシュ成分画像算出部と、
前記フラッシュ成分画像の強度調整値を算出する強度調整値算出部と、
前記強度調整値を適用して、強度調整フラッシュ成分画像を算出する強度調整フラッシュ成分画像算出部と、
前記第1の画像と、フラッシュを発光させずに撮影した第3の画像とに基づく動き検出を実行する動き検出部と、
前記動き検出部において検出した動き部分の領域の大きさに応じて補正可否を判定する補正可否判定部と、
前記補正可否判定部が補正可能と判定した場合は、前記動き検出部が検出した動き部分の画素値補正を実行し、前記補正可否判定部が補正不可能と判定した場合は、前記フラッシュを発光させて撮影した第2の画像に対する画素値補正を実行するホワイトバランス調整部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記フラッシュ成分画像算出部は、
前記第1の画像と第2の画像との差分画像データを算出する差分画像算出部と、
前記差分画像データに対して、フラッシュ光成分に対応するパラメータに基づくホワイトバランス調整処理を実行するホワイトバランス調整部とを含み、
前記強度調整値算出部は、
前記ホワイトバランス調整処理のなされたフラッシュ成分画像の強度調整値を算出する構成であることを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。 - 前記最終調整画像生成部は、
(a)前記第1の画像について、外光成分に対応するパラメータに基づくホワイトバランス調整処理を実行したホワイトバランス調整済みの第1の画像と、
(b)フラッシュ光成分に対応するパラメータに基づくホワイトバランス調整処理を実行したフラッシュ成分画像に対して強度調整を実行した強度調整フラッシュ成分画像と、
上記(a)および(b)の2画像に基づいて最終調整画像の生成処理を実行する構成であることを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。 - 前記強度調整値算出部は、
外光成分対応パラメータに基づくホワイトバランス調整処理を実行した前記第1の画像と、フラッシュ光成分対応パラメータに基づくホワイトバランス調整処理を実行したフラッシュ成分画像との合成画像に基づいて生成する非線形変換処理画像中の飽和画素値を持つ画素数を抑制する調整値として前記強度調整値を算出する構成であることを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。 - 前記非線形変換処理は、ガンマ補正であり、
前記強度調整値算出部は、
ガンマ補正画像中の飽和画素値を持つ画素数を抑制する調整値として前記強度調整値を算出する構成であることを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。 - 前記画像処理装置は、さらに、
フラッシュの発光を制御して、前記第1の画像と、前記第2の画像を含む複数画像の撮影を実行する撮像部を有することを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。 - フラッシュを発光させずに撮影した第1の画像と、フラッシュを発光させて撮影した第2の画像とに基づいてフラッシュ成分画像を算出するフラッシュ成分画像算出ステップと、
前記フラッシュ成分画像の強度調整値を算出する強度調整値算出ステップと、
前記強度調整値を適用して、強度調整フラッシュ成分画像を算出する強度調整フラッシュ成分画像算出ステップと、
前記第1の画像と前記強度調整フラッシュ成分画像とに基づいて最終調整画像を生成する最終調整画像生成ステップと、
前記第1の画像と、フラッシュを発光させずに撮影した第3の画像とに基づく動き検出を実行する動き検出ステップと、
前記動き検出ステップにおいて検出した動き部分の領域の大きさに応じて補正可否を判定する補正可否判定ステップと、
前記補正可否判定ステップにおいて補正可能と判定した場合は、前記動き検出ステップにおいて検出した動き部分の画素値補正を実行し、前記補正可否判定ステップにおいて補正不可能と判定した場合は、前記フラッシュを発光させて撮影した第2の画像の画素値補正を実行するホワイトバランス調整ステップと、
を有することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
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