JP2011004296A

JP2011004296A - 画像処理システム

Info

Publication number: JP2011004296A
Application number: JP2009147156A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kasahara; 毅笠原
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2009-06-22
Publication date: 2011-01-06

Abstract

【課題】 “黒ツブレ”及び“白トビ”の現象の防止できる画像処理システムを提供する。
【解決手段】撮影手段１は、画像を撮影する。画像処理手段２は、撮影手段１にて撮影された画像を処理する。表示手段３は、画像処理手段２にて処理された画像を表示する。画像処理手段２は、輝度値変換ステップＳ２１，Ｓ２３と、重み算出ステップＳ２２，Ｓ２４と、重み付け加算ステップＳ２５と、を有する階調補正処理Ｓ１２を行う。画像処理手段２は、処理された画像を記憶する記憶部２ｄを有するものである。輝度値変換ステップＳ２１，Ｓ２３は、ガンマ補正関数Ｆ１，Ｆ２，・・・ＦＮによる輝度値変換を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮影した画像を高画質な画像に変換する画像処理システムに関するものである。

従来より、階調変換関数によって画質改善処理を行う画像処理装置が種々提案されている。斯かる画像処理装置１２は、撮影装置から撮影画像を入力し、その撮影画像に対して、式１のように表される階調変換関数Ｆによって画質改善処理を行い、処理画像を出力するものである（図１０参照）。図１１は、階調変換関数Ｆを示すものであり、横軸は入力されるディジタル画像の輝度であり、縦軸は出力される輝度である。

また、撮影状況に応じて、複数の階調変換関数から一つを選択して、階調変換する画像処理システムが提案されており、特許文献１に開示されている。斯かる画像処理システムのＲＯＭ（記憶手段）には、通常ガンマ変換テーブルと、広ダイナミックレンジ用ガンマ変換テーブルとが記憶されている。通常ガンマ変換テーブルは、ポートレートモード以外の撮影モードで用いられ、広ダイナミックレンジ用ガンマ変換テーブルは、撮影モードがポートレートモードに設定されている時に用いられる。

特開２００７−２７９６７号公報

しかしながら、極端に明るい被写体と暗い被写体を両方撮影した画像において、暗い領域が真っ黒になる“黒ツブレ”や、明るい領域が真っ白になる“白トビ”といった現象が発生するが、上述した画像処理システムでは、単一の階調補正関数しか利用していないために、“黒ツブレ”と“白トビ”の一方の現象にしか対応できないという問題を有していた。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、“黒ツブレ”及び“白トビ”の現象の防止できる画像処理システムを提供するものである。

本発明は、前記課題を解決するため、画像を撮影する撮影手段１と、前記撮影手段１にて撮影された前記画像を処理する画像処理手段２と、前記画像処理手段２にて処理された前記画像を表示する表示手段３と、を具備した画像処理システムであって、前記画像処理手段２は、輝度値変換ステップＳ２１，Ｓ２３と、重み算出ステップＳ２２，Ｓ２４と、重み付け加算ステップＳ２５と、を有する階調補正処理Ｓ１２を行うものである。

また、本発明は、前記画像処理手段２は、処理された前記画像を記憶する記憶部２ｄを有するものである。

また、本発明は、前記輝度値変換ステップＳ２１，Ｓ２３は、所定の変換関数Ｆ１，Ｆ２，・・・ＦＮによる輝度値変換を行うものである。

また、本発明は、前記輝度値変換ステップＳ２１，Ｓ２３は、ガンマ補正関数Ｆ１，Ｆ２，・・・ＦＮによる輝度値変換を行うものである。

“黒ツブレ”や“白トビ”が発生しているために輝度の変動が小さいブロック領域の両方に対して、重み付けの効果によって輝度の変化を強調することにより、
“黒ツブレ”と“白トビ”の両方を解消することができる。

本発明の実施形態を示す画像処理システムのブロック図。同上実施形態を示す画像処理装置のブロック図。同上実施形態を示す画像処理装置のブロック図。同上実施形態の階調変換関数を示す線図。同上実施形態を示すフロー図。同上実施形態を示すフロー図同上実施形態を示すフロー図。同上実施形態を示すフロー図。同上実施形態を示すフロー図。従来例を示す画像処理装置のブロック図。同上従来例の階調変換関数を示す線図。

以下、添付の図面に基づいて、本発明を画像処理システムに適用した一実施形態を説明する。画像処理システムは、撮影したディジタル画像を出力する撮影装置（撮影手段）１と、この撮影装置１から入力したディジタル画像の画質を改善し、改善した画像を出力する画像処理装置（画像処理手段）２と、この画像処理装置２から入力したディジタル画像を表示する表示装置（表示手段）３とを備えている（図１参照）。画像処理システムは、撮影装置で取得したディジタル画像を、画像処理装置２で画質改善し、改善された画像を表示装置３にて表示する。

図２は、画像処理装置２のハードウェア構成を示すブロック図である。画像処理装置２は、所謂マイクロコンピュータからなるものであり、撮影装置１から出力されるディジタル画像を入力し、このディジタル画像に画質改善処理を行う。画像処理装置２は、ＣＰＵ２ａ，ＲＯＭ２ｂ，汎用メモリ２ｃ，ビデオメモリ（記憶部）２ｄ及び外部デバイスＩ／Ｆ２ｅを有している。ＣＰＵ２ａは、ＲＯＭ２ｂ内に予め記憶された画質改善処理プログラムを読み出し及び実行し、撮影装置1からのディジタル画像，処理画像及び演算結果等を汎用メモリ２ｃに一時的に記憶させ、表示装置３で表示させるための処理画像をビデオメモリ２ｄに記憶させる。撮影装置１，表示装置３及び操作手段４は、外部デバイスＩ／Ｆ２ｅを介して画像処理装置２のＣＰＵ２ａ，ＲＯＭ２ｂ，汎用メモリ２ｃ，ビデオメモリ２ｄに夫々接続されている。

画像処理装置２は、階調変換関数Ｆ１，Ｆ２，・・・ＦＮと、重み算出ブロックＧと、重み乗算ブロックＷ１，Ｗ２，・・・ＷＮと、加算ブロックＨと、を有している（図３参照）。画像処理装置２は、撮影装置1からの撮影画像を入力し、その撮影画像に対して階調変換関数Ｆ１，Ｆ２，・・・ＦＮを適用し、それぞれの変換結果の画像に対して、重み算出ブロックＧにおいて重み値を算出し、その重み値に従って加算ブロックＨにて重み付け加算を実行し、画質改善された処理画像を出力する。

図４は、階調変換で適用される階調変換関数Ｆ１，Ｆ２，・・・ＦＮを示すものである。図４の横軸は、入力されるディジタル画像の輝度であり、縦軸は出力される輝度であり、式２のように表される。

図５は、画像処理装置２のフローチャートである。画像処理装置２は、撮影装置１によって画像を撮影し、その画像を階調補正処理し、処理後の画像を表示する（ステップＳ１１〜Ｓ１３）。ステップＳ１１〜Ｓ１３を撮影終了と判断するまで反復実行する（ステップＳ１４）。

図６は、階調補正処理のフローチャートである。階調補正処理は、ガンマ補正処理と重み算出処理を所定の回数だけ実行し、最後にそれぞれの結果を重み付け加算するという手順で処理を実行する（ステップＳ２１〜Ｓ２５）。

図７は、ガンマ補正処理のフローチャートである。ガンマ補正処理は、全ての画素値に対して、ガンマ変換するという手順で処理を実行する（ステップＳ３１〜Ｓ３３）。

図８は、重み算出処理のフローチャートである。重み算出処理は、全ての画素値に対して以下の処理を実行する。注目画素を中心とする正方のブロック領域を仮定し、そのブロック領域の画素値と２乗した画素値を積算する。それらの積算値から、ブロック領域の画素の標準偏差を式３で算出し、その画素に対する重みとして記憶する（ステップＳ４１〜Ｓ４６）。

図９は、重み付け加算処理のフローチャートである。重み付け処理は、全ての画素値に対して、重み算出処理の出力である重み値に基づき、様々な値でガンマ補正した画像を重み付け加算するという手順で処理を実行する（ステップＳ５１〜Ｓ５３）。即ち、式４となる。

本実施形態では、撮影装置１から入力された撮影画像を、複数の階調変換関数Ｆ１，Ｆ２，・・・ＦＮにより、それぞれ別々に階調変換を行い、画像を正方のブロック領域に分割し、それぞれのブロック領域毎に重み値を算出し、更に夫々の結果を重み付け加算して合成する。重み値の算出に関しては、夫々の階調変換した画像のブロック領域毎の性質に対応した値を算出する。即ち、夫々のブロック領域毎に、階調変換によって局所的な輝度の変動が改善されたブロック領域の重み付け値が大きくなるように、重み値を算出する。その結果、従来の画像処理で問題とされていた“黒ツブレ”と“白トビ”の両方に対応することができる。なお、本実施形態では、階調変換関数としてガンマ補正関数を用いたが、ガンマ補正関数と同様の効果があれば、任意の変換関数を用いても良い。

１撮影装置（撮影手段）
２画像処理装置（画像処理手段）
２ｄビデオメモリ（記憶部）
３表示装置（表示手段）
Ｓ２１輝度値変換ステップ
Ｓ２２重み算出ステップ
Ｓ２３輝度値変換ステップ
Ｓ２４重み算出ステップ
Ｓ２５重み付け加算ステップ

Claims

画像を撮影する撮影手段と、前記撮影手段にて撮影された前記画像を処理する画像処理手段と、前記画像処理手段にて処理された前記画像を表示する表示手段と、を具備した画像処理システムであって、
前記画像処理手段は、輝度値変換ステップと、重み算出ステップと、重み付け加算ステップと、を有する階調補正処理を行うことを特徴とする画像処理システム。
前記画像処理手段は、処理された前記画像を記憶する記憶部を有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理システム。
前記輝度値変換ステップは、所定の変換関数による輝度値変換を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像処理システム。
前記輝度値変換ステップは、ガンマ補正関数による輝度値変換を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像処理システム。