JP2011040998A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度のノイズがＨＤＲ画像に含まれている場合や、様々な観測対象物がＨＤＲ画像の中に混在している場合でも、それぞれの観測対象物を分かり易く表示することができるようにする。
【解決手段】ＨＤＲ画像を構成している画素のうち、隣り合う画素と輝度が近似している画素同士を同一のグループに分類し、同一のグループに属する画素が存在している領域を輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）に設定する輝度変換対象領域設定部３と、輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）内に存在している画素の輝度を可視範囲内の輝度に変換する輝度変換部４とを設け、輝度変換部４により画素の輝度が変換された輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）内の画像を合成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、輝度の階調が広いハイダイナミックレンジ画像（以下、「ＨＤＲ画像」と称する）を、人間が視認可能な輝度階調の画像に変換して表示する画像表示装置に関するものである。

ＨＤＲ画像としては、例えば、合成開口レーダを用いて取得された電波画像や、ハイダイナミックレンジカメラを用いて撮影された画像などがある。
合成開口レーダを航空機や人工衛星に搭載し、合成開口レーダを用いて、地上を観測したデータを画像として表現する場合、画素の輝度が数万階調になることがある。
しかし、人間が輝度の差違を識別することが可能な輝度階調は数百階調であることから、合成開口レーダを用いて観測されたデータであるＨＤＲ画像を表示するためには、そのＨＤＲ画像を構成している画素の輝度を人間の可視範囲内の輝度（数百の輝度階調）に変換する必要がある。

ここで、ＨＤＲ画像を構成している画素の輝度を人間の可視範囲内の輝度に変換する方式として、トーンマッピング（Ｔｏｎｅ Ｍａｐｐｉｎｇ）と呼ばれる方式（以下、「ＴＭＯ方式」と称する）が知られている。
合成開口レーダを用いて観測されたデータのうち、金属のように電波を反射し易い観測対象物に係るデータは輝度が高くなり、水面のように電波を反射し難い観測対象物に係るデータは輝度が低くなる傾向がある。
このため、合成開口レーダを用いて観測されたデータをＨＤＲ画像として利用する場合において、例えば、車両のように高輝度で表現される部分を表示すると同時に、水田のように低輝度で表現される部分を表示しようとすると、輝度の差違が大き過ぎるため、同時に両方の輝度範囲を工夫しなければ、不鮮明な画像を表示することになる。

具体的には、以下の通りである。
合成開口レーダを用いて、上空から観測されたデータが、例えば、図１３に示すように、建物周辺の構造物が写っているＨＤＲ画像であるものとする。
また、この場合のＨＤＲ画像における観測対象物の輝度分布が、図１４に示すような輝度分布であるものとする。
このとき、ＴＭＯ方式を用いて、ＨＤＲ画像における観測対象物の輝度を線形に可視範囲内の輝度に変換すると、図１５に示すように、殆どの観測対象物の輝度が小さな値となる。
この結果、図１６に示すように、ほぼ真っ暗な画像に変換されてしまって、視認可能なものが、極めて輝度が高いノイズだけになってしまうので、不鮮明な画像を表示することになる。

以下の非特許文献１には、光学写真を対象とする従来のＴＭＯ方式を適用しても、合成開口レーダを用いて観測されたデータのように、観測対象が様々な輝度範囲に分離して記録されているＨＤＲ画像の可視化には適さない旨が記載されている。
即ち、以下の非特許文献１には、光学写真向けＴＭＯ方式を適用する場合、画面全体が白く見えるように変換されてしまうことや、人が試行錯誤して適用パラメータを決定する必要があることが記載されている。
また、合成開口レーダを用いて観測されたデータには、ＨＤＲ画像の狭い領域において、高輝度のノイズが不規則に現れており、このノイズを除去することが課題であるとされている。

以下の特許文献１には、ＨＤＲ画像の輝度変換を実施する際、ＨＤＲ画像を比較的明るい領域と、比較的暗い領域とに分割し、それぞれの領域に最適と思われるＴＭＯ変換を実施して、変換後の領域を合成する方式が開示されている。
この方式の場合、ＨＤＲ画像が、高輝度の領域と低輝度の領域がはっきり分離していれば、適度な輝度変換が可能である。
しかし、合成開口レーダを用いて、上空から観測されたデータの場合、例えば、平らな地面の上に建物があり、その建物の屋上が平らになっていると、地面が低輝度に表現され、建物の縁が高輝度に表現され、建物の屋上の平らな部分が高輝度で表現される。
即ち、高輝度の領域と低輝度の領域が混在して表現されるため、高輝度の領域と低輝度の領域を適切に分離することができず、ＴＭＯ方式を適用することが困難である。

特開２００６−３４５５０９号公報（段落番号［０００６］）

Lambers, M. Nies, H. Kolb, A.:"Interactive Dynamic Range Reduction for SAR Images",Geoscience and Remote Sensing Letters, Vol.5 Issue3 pp. 507-511, 2008

従来の画像表示装置は以上のように構成されているので、観測対象物の近くに高輝度のノイズが現れると、そのノイズの影響で、観測対象物を分かり易く表示することができなくなる課題があった。
また、ＨＤＲ画像の中に様々な観測対象物が混在している場合、高輝度の領域と低輝度の領域を適切に分離することができず、それぞれの観測対象物を分かり易く表示することができなくなる課題があった。

また、ＨＤＲ画像の中に混在している複数の観測対象物の輝度の差異が、複数の観測対象物の形状や状態の差異を表しているとき、その輝度の差異が小さい場合には、人間が見ても、輝度の差異を認識することが困難であるため、複数の観測対象物の形状や状態の差異を正確に把握することができなくなる課題があった。
さらに、人間が試行錯誤して適用パラメータを決定するのではなく、自動的にＴＭＯ方式の適用パラメータを決定する方式を採用する場合には、ＨＤＲ画像の中の可視化が必要な領域だけでなく、可視化が不必要な領域も考慮されて、適用パラメータが決定されることが想定される。
このため、可視化が必要な領域の輝度変換に最適な適用パラメータが決定されるとは限らず、可視化が必要な領域を分かり易く表示することができなくなることがある課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、高輝度のノイズがＨＤＲ画像に含まれている場合や、様々な観測対象物がＨＤＲ画像の中に混在している場合でも、それぞれの観測対象物を分かり易く表示することができる画像表示装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、ＨＤＲ画像の中に混在している複数の観測対象物の輝度の差異が僅かであっても、複数の観測対象物の形状や状態の差異を容易に視認することができる画像表示装置を得ることを目的とする。
さらに、この発明は、可視化が必要な領域の輝度変換を最適化して、可視化が必要な領域を分かり易く表示することができる画像表示装置を得ることを目的とする。

この発明に係る画像表示装置は、可視範囲を超える輝度階調を有する画像を構成している画素のうち、隣り合う画素と輝度が近似している画素同士を同一のグループに分類し、同一のグループに属する画素が存在している領域を輝度変換対象領域に設定する輝度変換対象領域設定手段と、その輝度変換対象領域設定手段により設定された輝度変換対象領域毎に、当該輝度変換対象領域内に存在している画素の輝度を可視範囲内の輝度に変換する輝度変換手段とを設け、領域合成手段が輝度変換手段により画素の輝度が変換された１以上の輝度変換対象領域内の画像を合成して、合成画像を生成するようにしたものである。

この発明によれば、可視範囲を超える輝度階調を有する画像を構成している画素のうち、隣り合う画素と輝度が近似している画素同士を同一のグループに分類し、同一のグループに属する画素が存在している領域を輝度変換対象領域に設定する輝度変換対象領域設定手段と、その輝度変換対象領域設定手段により設定された輝度変換対象領域毎に、当該輝度変換対象領域内に存在している画素の輝度を可視範囲内の輝度に変換する輝度変換手段とを設け、領域合成手段が輝度変換手段により画素の輝度が変換された１以上の輝度変換対象領域内の画像を合成して、合成画像を生成するように構成したので、様々な観測対象物が画像の中に混在している場合でも、それぞれの観測対象物を分かり易く表示することができる効果がある。

この発明の実施の形態１による画像表示装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による画像表示装置の輝度変換対象領域設定部３の内部を示す構成図である。 輝度変換対象領域設定部３により設定される輝度変換対象領域を示す説明図である。 輝度変換対象領域の設定例を示す説明図である。 輝度変換部４の輝度変換結果の一例を示す説明図である。 領域合成部５により生成された合成画像の表示例を示す説明図である。 この発明の実施の形態２による画像表示装置の輝度変換対象領域設定部３の内部を示す構成図である。 図７の注目範囲における画素の輝度を示す説明図である。 輝度変換対象領域の設定例を示す説明図である。 この発明の実施の形態３による画像表示装置の輝度変換対象領域設定部３の内部を示す構成図である。 クラスタリング部３ｉによるヒストグラム評価例を示す説明図である。 輝度変換部４による輝度変換処理を示す説明図である。 観測対象物の配置例を示す説明図である。 ＨＤＲ画像における輝度分布を示す説明図である。 ＴＭＯ方式を用いて、輝度変換を実施した後の輝度分布を示す説明図である。 線形変換結果イメージを示す説明図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による画像表示装置を示す構成図である。
図１において、ＨＤＲ画像格納部１は人間の可視範囲（例えば、２５５階調）を超える輝度階調を有する画像として、ハイダイナミックレンジ画像（ＨＤＲ画像：例えば、合成開口レーダを用いて取得された電波画像や、ハイダイナミックレンジカメラを用いて撮影された画像などが該当する）を格納しているメモリなどの記録媒体である。
なお、ＨＤＲ画像は、縦の画素数がＭ、横の画素数がＮである場合、Ｍ×Ｎ個の輝度情報を保持しており、１画素の輝度情報は、例えば８バイトの整数で表現されている。輝度情報は、整数の値が大きい程、輝度が高いことを示している。

変換領域範囲指定部２はＨＤＲ画像格納部１により格納されているＨＤＲ画像の中で輝度変換を行う領域の範囲の指定を受け付けて、その変換領域内のＨＤＲ画像を輝度変換対象領域設定部３に出力する処理を実施する。なお、変換領域範囲指定部２は変換領域範囲指定手段を構成している。
図１では、変換領域範囲指定部２の具体的な構成例を示していないが、例えば、以下に示すようなハードウェアで構成されている。
・ＨＤＲ画像格納部１からＨＤＲ画像を読み込むメモリインタフェース
・輝度変換を行う領域の範囲の指定を受け付けるマンマシンインタフェース（例えば、キーボード、マウス）
・ＨＤＲ画像から変換領域内の画像を切り出して輝度変換対象領域設定部３に出力する画像処理部（例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路）
ここでは、メモリインタフェース、マンマシンインタフェース及び画像処理部から変換領域範囲指定部２が構成されている例を示したが、これは一例に過ぎず、例えば、変換領域範囲指定部２がワンチップマイコンで構成されていてもよい。

輝度変換対象領域設定部３は変換領域範囲指定部２から出力された変換領域内のＨＤＲ画像を構成している画素のうち、隣り合う画素と輝度が近似している画素同士を同一のグループに分類し、同一のグループに属する画素が存在している領域を輝度変換対象領域に設定する処理を実施する。なお、輝度変換対象領域設定部３は輝度変換対象領域設定手段を構成している。
図１では、輝度変換対象領域設定部３がＮ個の輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）を設定して、Ｎ個の輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）を輝度変換部４に出力している例を示している。
輝度変換対象領域設定部３の具体的な構成例については後述する。

輝度変換部４は輝度変換対象領域設定部３により設定された輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）毎に、輝度変換対象領域（ｎ）内に存在している画素の輝度を可視範囲（例えば、２５５階調）内の輝度に変換する処理を実施する。ただし、ｎ＝１，２，・・・，Ｎである。
即ち、輝度変換部４は輝度変換対象領域設定部３により設定された輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）毎に、輝度変換対象領域（ｎ）内に存在している画素の輝度の平均値μ及び分散値σを算出して、その平均値μ及び分散値σから、可視範囲内に於いて輝度変換範囲Ｓ（ｎ）（例えば、平均値μを中心にして、平均値μの上下にそれぞれ分散値σの３倍の範囲）を決定し、その平均値μ及び分散値σを用いて、輝度変換対象領域（ｎ）内に存在している画素の輝度を輝度変換範囲Ｓ（ｎ）内の輝度に変換する処理を実施する。なお、輝度変換部４は輝度変換手段を構成している。

メモリ４ａ−１は輝度変換対象領域設定部３により設定された輝度変換対象領域（１）の画像を一時的に格納する記録媒体である。
メモリ４ａ−２は輝度変換対象領域設定部３により設定された輝度変換対象領域（２）の画像を一時的に格納する記録媒体である。
メモリ４ａ−Ｎは輝度変換対象領域設定部３により設定された輝度変換対象領域（Ｎ）の画像を一時的に格納する記録媒体である。

輝度変換処理部４ｂ−１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路から構成されており、輝度変換対象領域（１）内に存在している画素の輝度の平均値μ及び分散値σを算出して、その平均値μ及び分散値σから輝度変換範囲Ｓ（１）を決定し、その平均値μ及び分散値σを用いて、輝度変換対象領域（１）内に存在している画素の輝度を輝度変換範囲Ｓ（１）内の輝度に変換する処理を実施する。
輝度変換処理部４ｂ−２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路から構成されており、輝度変換対象領域（２）内に存在している画素の輝度の平均値μ及び分散値σを算出して、その平均値μ及び分散値σから輝度変換範囲Ｓ（２）を決定し、その平均値μ及び分散値σを用いて、輝度変換対象領域（２）内に存在している画素の輝度を輝度変換範囲Ｓ（２）内の輝度に変換する処理を実施する。
輝度変換処理部４ｂ−Ｎは例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路から構成されており、輝度変換対象領域（Ｎ）内に存在している画素の輝度の平均値μ及び分散値σを算出して、その平均値μ及び分散値σから輝度変換範囲Ｓ（３）を決定し、その平均値μ及び分散値σを用いて、輝度変換対象領域（Ｎ）内に存在している画素の輝度を輝度変換範囲Ｓ（３）内の輝度に変換する処理を実施する。

メモリ４ｃ−１は輝度変換対象領域（１）の輝度変換後の画像を一時的に格納する記録媒体である。
メモリ４ｃ−２は輝度変換対象領域（２）の輝度変換後の画像を一時的に格納する記録媒体である。
メモリ４ｃ−Ｎは輝度変換対象領域（Ｎ）の輝度変換後の画像を一時的に格納する記録媒体である。
図１では、輝度変換部４がメモリ４ａ−１〜４ａ−Ｎ、輝度変換処理部４ｂ−１〜４ｂ−Ｎ及びメモリ４ｃ−１〜４ｃ−Ｎから構成されている例を示したが、これは一例に過ぎず、例えば、輝度変換部４がワンチップマイコンで構成されていてもよい。

領域合成部５は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンから構成されており、メモリ４ｃ−１〜４ｃ−Ｎにより格納されている輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）の輝度変換後の画像を合成して、合成画像を生成する処理を実施する。
即ち、領域合成部５はＨＤＲ画像を構成している画素（変換領域範囲指定部２から出力された変換領域内のＨＤＲ画像を構成している画素）の輝度のうち、輝度変換処理部４ｂ−１〜４ｂ−Ｎにより輝度が変換される前の輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）内に存在している画素の輝度を、輝度変換処理部４ｂ−１〜４ｂ−Ｎにより変換された輝度に置き換える処理を実施する。なお、領域合成部５は領域合成手段を構成している。

合成画像格納部６は領域合成部５により生成された合成画像を一時的に格納するメモリなどの記録媒体である。
立体表示部７は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンから構成されており、合成画像格納部６により格納されている合成画像を構成している画素の輝度を図示せぬディスプレイに立体的に表示する処理を実施する。なお、立体表示部７は立体表示手段を構成している。

図１では、画像表示装置の構成要素であるＨＤＲ画像格納部１、変換領域範囲指定部２、輝度変換対象領域設定部３、輝度変換部４、領域合成部５、合成画像格納部６及び立体表示部７がそれぞれ専用のハードウェアで構成されている例を示したが、画像表示装置がコンピュータで構成されている場合には、変換領域範囲指定部２、輝度変換対象領域設定部３、輝度変換部４、領域合成部５及び立体表示部７の処理内容を示すプログラムをコンピュータのメモリに格納し、コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにしてもよい。

図２は輝度変換対象領域設定部３の内部を示す構成図である。
図２において、平滑化処理部３ａは変換領域範囲指定部２から出力された変換領域内のＨＤＲ画像を構成している画素の輝度を平滑化する処理を実施する。
接峰面処理部３ｂは平滑化処理部３ａにより輝度が平滑化された画素に対する接峰面処理を実施する。
微分オペレータ処理部３ｃは接峰面処理部３ｂにより接峰面処理が実施された画素に対する微分オペレータ処理を実施する。

グループ分類処理部３ｄは微分オペレータ処理部３ｃにより微分オペレータ処理が実施された画素の輝度を２値化して、輝度が所定範囲内の画素を探索し、その画素が一定個数以上繋がっている連結部分を一つのグループに分類する処理を実施する。
輝度変換対象領域設定処理部３ｅはグループ分類処理部３ｄにより分類されたグループに属する画素を含む外接の領域（例えば、外接長方形、外接矩形、外接円）を輝度変換対象領域に設定する処理を実施する。
図２では、輝度変換対象領域設定部３が平滑化処理部３ａ、接峰面処理部３ｂ、微分オペレータ処理部３ｃ、グループ分類処理部３ｄ及び輝度変換対象領域設定処理部３ｅから構成されている例を示したが、これは一例に過ぎず、例えば、輝度変換対象領域設定部３がワンチップマイコンで構成されていてもよい。

次に動作について説明する。
変換領域範囲指定部２は、人間の可視範囲（例えば、２５５階調）を超える輝度階調を有する画像として、ＨＤＲ画像格納部１からＨＤＲ画像を読み込むと、そのＨＤＲ画像を図示せぬディスプレイに表示する。
このとき、ＨＤＲ画像を構成する画素の最大輝度がＬ_MAX、最小輝度がＬ_MINであるとする。
また、ＨＤＲ画像の左上を原点として、原点から下方向にｉ画素、右方向にｊ画素進んだ位置（ｉ，ｊ）に存在する画素の輝度をＬ（ｉ，ｊ）とする。
この場合、変換領域範囲指定部２がディスプレイに表示する画素の輝度を例えば２５５階調とすると、ディスプレイに表示する画素の輝度を下記のＬ’（ｉ，ｊ）（ただし、小数点以下を切り捨てた整数値）とする。
Ｌ’（ｉ，ｊ）＝Ｌ（ｉ，ｊ）×（Ｌ_MAX−Ｌ_MIN）／２５５

変換領域範囲指定部２は、ＨＤＲ画像をディスプレイに表示すると、輝度変換を行う領域の範囲の指定を受け付ける処理を行う。
即ち、ユーザがディスプレイに表示されているＨＤＲ画像を確認すると、変換領域範囲指定部２におけるキーボードやマウスなどを操作して、輝度変換を行う領域の範囲を指定する。
これにより、変換領域範囲指定部２が、ユーザの指定を受け付けて、輝度変換を行う領域の範囲を設定する。
図１では、点線で囲まれている領域が、輝度変換を行う領域の範囲として指定されている例を示している。
なお、指定する範囲の形状は、矩形形状であっても、円形形状であってもよい。また、折れ線による領域の指定であってもよい。

変換領域範囲指定部２は、輝度変換を行う領域の範囲を設定すると、その変換領域内のＨＤＲ画像を輝度変換対象領域設定部３に出力する。
このとき、輝度変換対象領域設定部３に出力されるＨＤＲ画像の輝度情報は、ディスプレイに表示している２５５階調の整数ではなく、ＨＤＲ画像格納部１により格納されている元のＨＤＲ画像における輝度Ｌ（ｉ，ｊ）の情報である。
また、この輝度情報は、元のＨＤＲ画像を構成している画素の位置（ｉ，ｊ）の情報も併せ持っている。

輝度変換対象領域設定部３は、変換領域範囲指定部２から変換領域内のＨＤＲ画像（例えば、図１の点線で囲まれている領域の画像）を受けると、変換領域内のＨＤＲ画像を構成している画素のうち、隣り合う画素と輝度が近似している画素同士を同一のグループに分類し、同一のグループに属する画素が存在している領域を輝度変換対象領域に設定する。
即ち、輝度変換対象領域設定部３は、図３に示すように、変換領域内のＨＤＲ画像（例えば、図１の点線で囲まれている領域の画像）の中から、輝度が同程度の画素を含む近傍の領域（点線で囲まれている領域）を別々の輝度変換対象領域に設定している。

以下、輝度変換対象領域設定部３の処理内容を具体的に説明する。
まず、輝度変換対象領域設定部３の平滑化処理部３ａは、変換領域範囲指定部２から変換領域内のＨＤＲ画像を受けると、変換領域内のＨＤＲ画像を構成している画素の輝度を平滑化する。
即ち、平滑化処理部３ａは、ＨＤＲ画像に含まれているノイズ（小さな領域に現れている輝度が高い部分）を低減するために、移動平均と呼ばれるフィルタ処理を実施するものである。
具体的には、変換対象の画素を中心とする縦横３×３の９画素の輝度の値に“１／９”をそれぞれ乗算し、乗算後の各輝度の値の和を、当該画素の変換後の輝度の値とするものである。
これにより、図２に示すように、細かい数画素の高輝度（白い点）が消えるため、ノイズが低減される。

ここでは、平滑化処理部３ａが移動平均と呼ばれるフィルタ処理を実施するものについて示したが、変換領域内のＨＤＲ画像を構成している画素のうち、事前に設定されている閾値（基準の輝度レベル）より輝度が高い画素を探索し、その画素の輝度を当該閾値に変換するようにしてもよい。
なお、変換後の画素の最大輝度をＬ_MAX、最小輝度をＬ_MIN、各画素の表示輝度をＬ（ｉ，ｊ）×（Ｌ_MAX−Ｌ_MIN）／２５５として、各画素を再表示すれば、図２の平滑化表示例のように、ノイズが低減している画像の表示が可能となる。

次に、輝度変換対象領域設定部３の接峰面処理部３ｂは、平滑化処理部３ａにより輝度が平滑化された画素（注意：２５５階調にしたものではない）に対する接峰面処理を実施する。
合成開口レーダを用いて取得された電波画像であるＨＤＲ画像は、地上の均一な状態部分に関しても、輝度強弱が縞模様のように現れることがある。
接峰面処理は、縞の黒くなっている部分（輝度を表示した場合の凹みや縞などの溝）を埋める処理であり、接峰面処理では、変換対象の画素の周囲に位置している８画素の輝度のうち、最大の輝度を変換対象の画素の輝度に変換する。
なお、変換後の画素の最大輝度をＬ_MAX、最小輝度をＬ_MIN、各画素の表示輝度をＬ（ｉ，ｊ）×（Ｌ_MAX−Ｌ_MIN）／２５５として、各画素を再表示すれば、図２の接峰面処理表示例のように、それぞれの観測対象物が白く塗りつぶされたように表示することが可能となる。

次に、輝度変換対象領域設定部３の微分オペレータ処理部３ｃは、接峰面処理部３ｂにより接峰面処理が実施された画素に対する微分オペレータ処理を実施する。
即ち、微分オペレータ処理部３ｃは、輝度の濃淡の変化があるエッジ部分を浮き上がらせるために、一般的にラプラシアンフィルタと呼ばれるフィルタ処理を実施するものである。
具体的には、変換対象の画素を中心とする縦横３×３の９画素の輝度のうち、中心画素である変換対象の画素以外の画素の輝度の和をとり、その和から、中心画素の輝度の８倍を引いた値を新たに中心画素の輝度とするものである。
なお、変換後の画素の最大輝度をＬ_MAX、最小輝度をＬ_MIN、各画素の表示輝度をＬ（ｉ，ｊ）×（Ｌ_MAX−Ｌ_MIN）／２５５として、各画素を再表示すれば、図２の微分オペレータ表示例のように、輝度の濃淡の変化があるエッジ部分を浮き上がらせることが可能となる。

次に、輝度変換対象領域設定部３のグループ分類処理部３ｄは、微分オペレータ処理部３ｃにより微分オペレータ処理が実施された画素の輝度を２値化して、輝度が所定範囲内の画素を探索し、その画素が一定個数以上繋がっている連結部分を一つのグループに分類する処理を実施する。
即ち、グループ分類処理部３ｄは、変換対象の画素の輝度と、予め設定されている輝度閾値とを比較して、変換対象の画素の輝度が輝度閾値以上である場合に、変換対象の画素の輝度を黒にして、それ以外の場合に、変換対象の画素の輝度を白とする２値化処理を行う。

ここでは、変換対象の画素の輝度が輝度閾値以上である場合に、変換対象の画素の輝度を黒にしているが、変換対象の画素の輝度が輝度閾値以下である場合に、変換対象の画素の輝度を黒にして、それ以外の場合に、変換対象の画素の輝度を白とする２値化処理を行うようにしてもよい。
また、微分した結果は、負の値の場合も有り得るため、変換対象の画素の輝度の絶対値が一定値以上である場合に、変換対象の画素の輝度を黒にして、それ以外の場合に、変換対象の画素の輝度を白とする２値化処理を行うようにしてもよい。
グループ分類処理部３ｄは、上記のようにして、微分オペレータ処理が実施された画素の輝度を２値化すると、黒の画素が一定個数以上繋がっている連結部分を探索して、その連結部分を一つのグループとする。なお、連結成分は、同様の輝度変化が連続している部分である。

次に、輝度変換対象領域設定部３の輝度変換対象領域設定処理部３ｅは、グループ分類処理部３ｄにより分類されたグループに属する画素を含む外接の領域を輝度変換対象領域に設定する処理を実施する。
図４は輝度変換対象領域の設定例を示す説明図である。
図４の例では、点線の部分が輝度変換対象領域に設定されている。
即ち、１つのグループに属する黒の輝度の画素を含む点線の部分（外接長方形）が輝度変換対象領域に設定されている。
ここでは、外接の領域が外接長方形である例を示しているが、外接の領域が外接矩形であっても、外接円であってもよい。また、グループに属する黒の輝度の画素から一定距離にある画素範囲であってもよい。

図４において、点線に付加している番号は、説明のために付与したグループの番号である。グループ番号８のグループは、グループ番号２のグループをくりぬいたドーナツ型となる。
図４では、１０個のグループに分類しているが、グループ同士の結合処理を行うようにしてもよい。
グループの結合処理は、グループに属する画素の距離が一定値以下であり、かつ、ＨＤＲ画像から読み込んだグループに属する画素の輝度の平均値と分散値が、一定の差違に収まるグループ同士を同じグループとする処理である。
図４の例では、グループ番号３、グループ番号４、グループ番号５、グループ番号６及びグループ番号７のグループが同一のグループとなることが想定される。

輝度変換対象領域設定処理部３ｅは、上記のようにして、Ｎ個の輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）を設定すると、その輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）内に存在している画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）を輝度変換部４のメモリ４ａ−１〜４ａ−Ｎに格納する。
なお、メモリ４ａ−１〜４ａ−Ｎに格納される画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）は、言うまでもないが、当該画素の輝度を示す情報だけでなく、当該画素が存在している元のＨＤＲ画像中の位置（ｉ，ｊ）を示す情報も含まれている。

輝度変換部４は、輝度変換対象領域設定部３から輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）内に存在している画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）を受けると、輝度変換対象領域設定部３により設定された輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）毎に、輝度変換対象領域（ｎ）内に存在している画素の輝度を可視範囲（例えば、２５５階調）内の輝度に変換する。
即ち、輝度変換部４の輝度変換処理部４ｂ−１〜４ｂ−Ｎが、輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）内に存在している画素の輝度を可視範囲内の輝度に変換する。
具体的には、以下の通りである。

輝度変換処理部４ｂ−１は、メモリ４ａ−１から輝度変換対象領域設定部３により設定された輝度変換対象領域（１）の画像を読み込み、輝度変換対象領域（１）内に存在している画素の輝度の平均値μ及び分散値σを算出する。
次に、輝度変換処理部４ｂ−１は、その平均値μ及び分散値σから輝度変換範囲Ｓ（１）を決定する。
例えば、平均値μを中心にして、平均値μの上下にそれぞれ分散値σの３倍の範囲を輝度変換範囲Ｓ（１）に決定する。
Ｓ（１）の下限値＝μ−３×σ
Ｓ（１）の上限値＝μ＋３×σ

次に、輝度変換処理部４ｂ−１は、その輝度変換範囲Ｓ（１）を２５５階調で表現し、輝度変換対象領域（１）内に存在している画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）を輝度変換範囲Ｓ（１）内の輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）に変換する。
ｃＬ（ｉ，ｊ）＝（Ｌ（ｉ，ｊ）−（μ−３×σ））／（６×σ／２５５）
ただし、輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）は、上式の右辺の値から小数点を取り除いた値である。
なお、輝度変換対象領域（１）内に存在している画素の輝度が、その輝度変換範囲Ｓ（１）の下限値より低い場合、その画素の輝度を“０”に変換し、その輝度変換範囲Ｓ（１）の上限値より高い場合、その画素の輝度を“２５５”に変換する。

輝度変換処理部４ｂ−２は、メモリ４ａ−２から輝度変換対象領域設定部３により設定された輝度変換対象領域（２）の画像を読み込み、輝度変換対象領域（２）内に存在している画素の輝度の平均値μ及び分散値σを算出する。
次に、輝度変換処理部４ｂ−２は、輝度変換処理部４ｂ−１と同様に、その平均値μ及び分散値σから輝度変換範囲Ｓ（２）を決定して、その輝度変換範囲Ｓ（２）を２５５階調で表現し、輝度変換対象領域（２）内に存在している画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）を輝度変換範囲Ｓ（２）内の輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）に変換する。

輝度変換処理部４ｂ−Ｎは、メモリ４ａ−Ｎから輝度変換対象領域設定部３により設定された輝度変換対象領域（Ｎ）の画像を読み込み、輝度変換対象領域（Ｎ）内に存在している画素の輝度の平均値μ及び分散値σを算出する。
次に、輝度変換処理部４ｂ−Ｎは、輝度変換処理部４ｂ−１と同様に、その平均値μ及び分散値σから輝度変換範囲Ｓ（Ｎ）を決定して、その輝度変換範囲Ｓ（Ｎ）を２５５階調で表現し、輝度変換対象領域（Ｎ）内に存在している画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）を輝度変換範囲Ｓ（Ｎ）内の輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）に変換する。

上記のように、輝度変換処理部４ｂ−１〜４ｂ−Ｎが同様の方法で輝度変換範囲Ｓ（１）〜Ｓ（Ｎ）を決定して、輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）内に存在している画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）を輝度変換範囲Ｓ（１）〜Ｓ（Ｎ）内の輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）に変換しているが、輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）における輝度の平均値μ及び分散値σは、輝度変換対象領域毎に異なるので、輝度変換対象領域毎に異なる輝度変換範囲Ｓ（１）〜Ｓ（Ｎ）が決定され、輝度変換範囲Ｓ（１）〜Ｓ（Ｎ）は、当該輝度変換対象領域に適する変換範囲となる。
したがって、輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）毎に最適な輝度変換を実現することができる。

図５は輝度変換部４の輝度変換結果の一例を示す説明図である。
輝度変換結果は、図５に示すように、それぞれ本来の観測データの詳細ディテールを表現していることがわかる。
輝度変換対象領域（１）の輝度変換後の画像の輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）は、メモリ４ｃ−１に格納され、輝度変換対象領域（２）の輝度変換後の画像の輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）は、メモリ４ｃ−２に格納される。
また、輝度変換対象領域（Ｎ）の輝度変換後の画像の輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）は、メモリ４ｃ−Ｎに格納される。

領域合成部５は、メモリ４ｃ−１〜４ｃ−Ｎにより格納されている輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）の輝度変換後の画像を合成して、合成画像を生成する。
即ち、領域合成部５は、変換領域範囲指定部２から変換領域内のＨＤＲ画像（例えば、図１の点線で囲まれている領域の画像）を受けると、そのＨＤＲ画像を構成している画素の最大輝度をＬ_MAX、最小輝度をＬ_MIN、各画素の表示輝度をＬ（ｉ，ｊ）×（Ｌ_MAX−Ｌ_MIN）／２５５として、各画素を図示せぬディスプレイに表示する。
次に、領域合成部５は、輝度変換部４のメモリ４ｃ−１〜４ｃ−Ｎに格納されている輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）の輝度変換後の画像を読み込み、ディスプレイに表示している輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）の画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）を、輝度変換後の画像の輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）に置き換える処理を行う。
領域合成部５による輝度変換後の画像は、合成画像として、合成画像格納部６に格納される。
図６は領域合成部５により生成された合成画像の表示例を示す説明図であり、この合成画像は、図示せぬディスプレイに表示される。

ここでは、領域合成部５が、変換領域範囲指定部２により設定された変換領域内のＨＤＲ画像の中で、輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）以外の画像も合成画像に含められているが、輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）以外の画像を合成画像に含めずに、輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）の画像だけを合成して、合成画像を生成するようにしてもよい。

立体表示部７は、領域合成部５が合成画像を合成画像格納部６に格納すると、合成画像格納部６から合成画像を読み込み、図１に示すように、その合成画像を構成している画素の輝度を図示せぬディスプレイに立体的に表示する。
即ち、立体表示部７は、合成画像の画素位置（ｉ，ｊ）における輝度（輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）の画像を構成している画素の輝度はｃＬ（ｉ，ｊ）、輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）以外の画像を構成している画素の輝度はＬ（ｉ，ｊ）であるが、ここでは、説明の便宜上、合成画像を構成している全ての画素の輝度をｃＬ（ｉ，ｊ）で表記する）から、３次元座標（ａ×ｉ，ａ×ｊ，ｃＬ（ｉ，ｊ））となる点を生成する。
ただし、ａはユーザにより設定可能な任意の実数である。

立体表示部７は、３次元座標（ａ×ｉ，ａ×ｊ，ｃＬ（ｉ，ｊ））となる点を生成すると、図１に示すように、その点を図示せぬディスプレイに表示する。
図１では、中心の輝度が高い部分を表示している例を示している。ただし、３次元の視点位置は自由に変えられることとする。
なお、立体表示部７による３次元の合成画像と、領域合成部５による２次元の合成画像とを重畳して表示するようにしてもよいし、並べて表示するようにしてもよい。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ＨＤＲ画像を構成している画素のうち、隣り合う画素と輝度が近似している画素同士を同一のグループに分類し、同一のグループに属する画素が存在している領域を輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）に設定する輝度変換対象領域設定部３と、輝度変換対象領域設定部３により設定された輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）毎に、当該輝度変換対象領域（ｎ）内に存在している画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）を可視範囲内の輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）に変換する輝度変換部４とを設け、領域合成部５が輝度変換部４により画素の輝度が変換された輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）内の画像を合成して、合成画像を生成するように構成したので、高輝度のノイズがＨＤＲ画像に含まれている場合や、様々な観測対象物がＨＤＲ画像の中に混在している場合でも、それぞれの観測対象物を分かり易く表示することができる効果を奏する。

また、この実施の形態１によれば、変換領域範囲指定部２がＨＤＲ画像の中で輝度変換を行う領域の範囲を指定し、その領域内の画像を輝度変換対象領域設定部３に出力するように構成したので、ＨＤＲ画像の中の可視化が必要な領域（例えば、ユーザが表示を希望する領域）の範囲だけ輝度変換を行うことができるようになり、その結果、ＨＤＲ画像に含まれる様々なノイズの影響を受けずに、可視化が必要な領域内の観測対象物を分かり易く表示することができる効果を奏する。

この実施の形態１によれば、立体表示部７が領域合成部５により生成された合成画像を構成している画素の輝度を立体表示するように構成したので、ＨＤＲ画像の中に混在している複数の観測対象物の輝度の差異が僅かであっても、複数の観測対象物の形状や状態の差異を容易に視認することができる効果を奏する。

また、この実施の形態１によれば、輝度変換対象領域設定部３が、ＨＤＲ画像を構成している画素の輝度を平滑化する平滑化処理部３ａと、平滑化処理部３ａにより輝度が平滑化された画素に対する接峰面処理を実施する接峰面処理部３ｂと、接峰面処理部３ｂにより接峰面処理が実施された画素に対する微分オペレータ処理を実施する微分オペレータ処理部３ｃと、微分オペレータ処理部３ｃにより微分オペレータ処理が実施された画素の輝度を２値化して、輝度が所定範囲内の画素を探索し、その画素が一定個数以上繋がっている連結部分を一つのグループに分類するグループ分類処理部３ｄと、グループ分類処理部３ｄにより分類されたグループに属する画素を含む外接の領域を輝度変換対象領域に設定する輝度変換対象領域設定処理部３ｅとから構成されているので、輝度の特徴が似ている領域毎に、輝度変換を実施することが可能になり、各領域内の観測対象物を分かり易く表示することができる効果を奏する。

この実施の形態１によれば、輝度変換部４が、輝度変換対象領域設定部３により設定された輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）毎に、当該輝度変換対象領域（ｎ）内に存在している画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）の平均値μ及び分散値σを算出して、その平均値μ及び分散値σから、可視範囲内に於いて輝度変換範囲Ｓ（１）〜Ｓ（Ｎ）を決定し、その平均値μ及び分散値σを用いて、当該輝度変換対象領域（ｎ）内に存在している画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）を輝度変換範囲Ｓ（ｎ）内の輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）に変換するように構成したので、輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）毎に最適な輝度変換を実現することができるようになり、その結果、輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）内の観測対象物を分かり易く表示することができる効果を奏する。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２による画像表示装置の輝度変換対象領域設定部３の内部を示す構成図である。
図７において、高輝度小領域除去部３ｆは変換領域範囲指定部２から出力された変換領域内のＨＤＲ画像を構成している画素の輝度と予め設定された閾値を比較することで、その閾値より輝度が高い画素が集まっている小領域（画素数が数個の領域）を検出し、その小領域内の画素の輝度を他の輝度（例えば、小領域以外の画素であって、その小領域から最も近い位置に存在している画素の輝度）に置き換える処理を実施する。

クラスタリング部３ｇは高輝度小領域除去部３ｆによる置換処理後のＨＤＲ画像を構成している画素の輝度を順次走査して、隣り合う画素と輝度が近似している画素同士を同一のグループに分類する処理を実施する。
輝度変換対象領域設定処理部３ｈはクラスタリング部３ｇにより分類されたグループに属する画素を含む外接の領域（例えば、外接長方形、外接矩形、外接円）を輝度変換対象領域に設定する処理を実施する。

上記実施の形態１では、輝度変換対象領域設定部３が平滑化処理部３ａ、接峰面処理部３ｂ、微分オペレータ処理部３ｃ、グループ分類処理部３ｄ及び輝度変換対象領域設定処理部３ｅから構成されている例を示したが、これは一例に過ぎず、例えば、図７に示すように、輝度変換対象領域設定部３が高輝度小領域除去部３ｆ、クラスタリング部３ｇ及び輝度変換対象領域設定処理部３ｈから構成されていてもよい。
以下、輝度変換対象領域設定部３の処理内容を具体的に説明する。

輝度変換対象領域設定部３の高輝度小領域除去部３ｆは、変換領域範囲指定部２から変換領域内のＨＤＲ画像を受けると、そのＨＤＲ画像を構成している画素の輝度と予め設定された輝度閾値を比較する。
高輝度小領域除去部３ｆは、輝度閾値より輝度が高い画素を１以上検出すると、それらの画素の距離が予め設定された距離閾値より短ければ、それらの画素をグループ化する。
ここでは、ＨＤＲ画像を構成している画素の輝度と輝度閾値を比較するものについて示したが、比較対象の画素を中心に含む周辺３×３の画素のうち、比較対象の画素以外の８画素の輝度平均値と中心の画素の輝度を比較するようにしてもよい。

次に、高輝度小領域除去部３ｆは、１つのグループに属している画素の個数が予め設定された個数閾値より少なければ、このグループ（画素数が数個の小領域）をノイズが重畳されている領域（以下、「ノイズグループ」と称する）であると認定する。
高輝度小領域除去部３ｆは、ノイズグループを認定すると、そのノイズグループに属している画素の輝度を他の輝度に置き換えることで、ＨＤＲ画像に重畳されているノイズを除去する。
例えば、ノイズグループに属している画素の輝度を、そのノイズグループに属していない画素であって、そのノイズグループから最も近い位置に存在している画素の輝度に置き換える。

これにより、変換後の画素の最大輝度をＬ_MAX、最小輝度をＬ_MIN、各画素の表示輝度をＬ（ｉ，ｊ）×（Ｌ_MAX−Ｌ_MIN）／２５５として、各画素を再表示すれば、図７の高輝度小領域除去結果表示例のように、ノイズが無い画像の表示が可能となる。
ただし、変換後の画素の輝度幅も大きいので、この段階では、全体的に暗い画像になり、視認が困難な部分が現れることがある。

クラスタリング部３ｇは、高輝度小領域除去部３ｆから置換処理後のＨＤＲ画像を受けると、そのＨＤＲ画像を構成している画素の輝度を順次走査して、隣り合う画素と輝度が近似している画素同士を同一のグループに分類する処理を実施する。
以下、クラスタリング部３ｇの処理内容を具体的に説明する。

まず、クラスタリング部３ｇは、図７に示すように、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの位置で、ＨＤＲ画像を構成している画素の輝度の高低を１次元的で取り出す処理を行う。
図７の例では、Ａ〜Ｅの順番に走査線を移動しながら、輝度の高低を取り出す際、Ａ〜Ｅにおける走査線の方向を縦方向にしているが、走査線の方向は縦方向に限るものではなく、横方向であっても、斜め方向であってもよい。
また、走査線の方向は、ユーザが任意に指定するようにしてもよいし、自動的に走査線の方向が決定されるようにしてもよい。
なお、Ａ〜Ｅの順番に走査線を移動するが、図７のように、一部分だけではなく、変換領域範囲指定部２から出力された変換領域内のＨＤＲ画像の全域に亘って移動するようにしてもよい。

ここで、図８は図７の注目範囲における画素の輝度を示す説明図である。
図８に示すように、Ａの走査線では、画素の輝度が一様に低く、注目範囲における画素の輝度も低い値になっている。
Ｂ，Ｃ，Ｄの走査線では、注目範囲における画素の輝度が高い値になっており、Ｅの走査線では、注目範囲における画素の輝度が低い値になっている。

クラスタリング部３ｇは、Ｂ，Ｃ，Ｄの走査線における注目範囲の高輝度部分をグループ化する。
即ち、クラスタリング部３ｇは、注目範囲において、低輝度となるＡの走査線とＥの走査線に囲まれている範囲を抽出し、その範囲を１つのグループに設定する。
高輝度、低輝度の判定は、予め一定の閾値を設定することで判断する。または、走査線上の画素の輝度値の平均値と分散値を求めて、平均値から分散値の一定倍数以上の輝度を高輝度と判断し、分散値の一定倍数以下の輝度を低輝度と判断するようにしてもよい。
または、走査方向及び走査方向と直交する方向に隣接している画素同士の輝度差異が、予め定めている閾値以下の場合に同じグループとする方式でもよい。この場合、クラスタリング部３ｇにおいて、上下左右に隣り合う画素と輝度が近似していない画素は、どこのグループにも属さないと判定する。グループに属さない画素の連結成分の外周にあたる画素位置を境界点として設定する。
または、走査方向及び走査方向と直交する方向に隣接している画素同士の輝度差異が、予め定めている閾値（以下、「ｋｉｄｏ」と表現する）以下の場合に同じグループとする方式において、グループに属する画素の数が、予め定めた閾値（以下、この閾値を「ｇａｓｏｎｕｍ」と表現することとし、ノイズ領域と判定する閾値より多い個数とする）に満たない場合は、そのグループへの分類を止めるものとする。このとき、ｋｉｄｏとｇａｓｏｎｕｍの値を予め定めた範囲内で変化させて、各ｋｉｄｏ値、ｇａｓｏｎｕｍ値におけるクラスタリング処理を実施する。これにより得られる各グループに属する画素数と、グループに属さない画素の固まりの画素数を求める。
ｋｉｄｏの変化により、電波の反射特性の変化が一定範囲内の領域をグループ化することができる。
ｇａｓｏｎｕｍ値を固定し、ｋｉｄｏ値を増加させるクラスタリングを実施し、グループ数と各グループに属する画素数の増減の変化量が小さくなるｇａｓｏｎｕｍ値及びｋｉｄｏ値を用いてクラスタリングすると、反射強度の強弱による過度なグループ分けがなされない。

輝度変換対象領域設定処理部３ｈは、クラスタリング部３ｇにより分類されたグループに属する画素を含む外接の領域（例えば、外接長方形、外接矩形、外接円）を輝度変換対象領域に設定する。
図９は輝度変換対象領域の設定例を示す説明図である。
図９の例では、点線の部分が輝度変換対象領域に設定されている。
即ち、１つのグループに属する画素を含む点線の部分（外接長方形）が輝度変換対象領域に設定されている。
グループ番号２のグループは、外側の枠の中のパイプ状の線が含まれているが、輝度を取り出す直線は、外側の枠を通過するまでは平らとならず、内包した形状でグループ化されている。

輝度変換対象領域設定処理部３ｈは、Ｎ個の輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）を設定すると、その輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）内に存在している画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）を輝度変換部４のメモリ４ａ−１〜４ａ−Ｎに格納する。
なお、メモリ４ａ−１〜４ａ−Ｎに格納される画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）は、言うまでもないが、当該画素の輝度を示す情報だけでなく、当該画素が存在している元のＨＤＲ画像中の位置（ｉ，ｊ）を示す情報も含まれている。
さらに、輝度変換部４の処理として、境界点の画素を予め定めた色に設定する処理を行う。

以上で明らかなように、輝度変換対象領域設定部３が高輝度小領域除去部３ｆ、クラスタリング部３ｇ及び輝度変換対象領域設定処理部３ｈから構成されている場合でも、上記実施の形態１と同様に、輝度の特徴が似ている領域毎に、輝度変換を実施することが可能になり、各領域内の観測対象物を分かり易く表示することができる効果を奏する。
この実施の形態２によれば、高輝度小領域除去部３ｆが、ノイズ領域を判定して、ノイズに相当する画素を周辺の画素と同じ色に置き換え、クラスタリング部３ｇが、隣り合う画素で輝度変化の増減の多い部分を非グループとして、その周辺の境界点を検出し、輝度変換部４において、境界点の画素を特定の色に設定する。これにより、例えば、草原の中に、電波をよく反射する小さな鉄骨構造物がある場合に、この部分だけ画素の輝度変化が大きいので、この部分の周辺だけ特定色で分かり易く表示することができる効果を奏する。
また、クラスタリング部３ｇが、クラスタリングに必要な変数を自動的に決定することができるので、操作員のスキルに関係なく、輝度変換を行うことが可能である。

実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３による画像表示装置の輝度変換対象領域設定部３の内部を示す構成図であり、図において、図７と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
クラスタリング部３ｉは高輝度小領域除去部３ｆによる置換処理後のＨＤＲ画像における指定点を中心にしてヒストグラムを描き、そのヒストグラムの勾配がフラットになる点で囲まれる区間（指定点を中心に含む区間）を１つのグループに設定する処理を実施する。

上記実施の形態１では、輝度変換対象領域設定部３が平滑化処理部３ａ、接峰面処理部３ｂ、微分オペレータ処理部３ｃ、グループ分類処理部３ｄ及び輝度変換対象領域設定処理部３ｅから構成されている例を示したが、これは一例に過ぎず、例えば、図１０に示すように、輝度変換対象領域設定部３が高輝度小領域除去部３ｆ、クラスタリング部３ｉ及び輝度変換対象領域設定処理部３ｈから構成されていてもよい。
以下、輝度変換対象領域設定部３の処理内容を具体的に説明する。

輝度変換対象領域設定部３の高輝度小領域除去部３ｆは、上記実施の形態２と同様に、ノイズグループを認定し、そのノイズグループに属している画素の輝度を他の輝度に置き換えることで、ＨＤＲ画像に重畳されているノイズを除去する。

クラスタリング部３ｉは、高輝度小領域除去部３ｆから置換処理後のＨＤＲ画像を受けると、そのＨＤＲ画像における指定点を中心にしてヒストグラムを描画する。
図１０の例では、指定点として、点Ａと点Ｂが指定されている。
指定点は、ユーザが任意に指定するようにしてもよいし、一定間隔で決定するようにしてもよいし、乱数で位置を決めてもよい。
ヒストグラムは、図１１に示すように、ＨＤＲ画像における指定点を中心にして、横軸に指定点の画素からの距離、縦軸に輝度をとることで描画する。ヒストグラムは、指定点から遠ざかるにしたがって勾配が低くなる。
図１１の例では、方向Ｓと方向Ｔの距離を示している。方向Ｓと方向Ｔは直交する方向である。
また、図１１の例では、方向Ｓと方向Ｔの２方向の距離を示しているが、３方向以上の距離を示すようにしてもよい。

クラスタリング部３ｉは、ヒストグラムを描画すると、そのヒストグラムの勾配がフラットになる方向Ｓの点と方向Ｔの点とを特定し、方向Ｓの点と方向Ｔの点に囲まれる区間（指定点を中心に含む区間）を１つのグループに設定する。
ただし、同じ点を含むグループが複数設定される場合には、なるべく包含する方のグループを残して、包含される方のグループを消すようにする。

輝度変換対象領域設定処理部３ｈは、クラスタリング部３ｉがグループを設定すると、上記実施の形態２と同様に、そのグループに属する画素を含む外接の領域（例えば、外接長方形、外接矩形、外接円）を輝度変換対象領域に設定する。
輝度変換対象領域設定処理部３ｈは、Ｎ個の輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）を設定すると、その輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）内に存在している画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）を輝度変換部４のメモリ４ａ−１〜４ａ−Ｎに格納する。
なお、メモリ４ａ−１〜４ａ−Ｎに格納される画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）は、言うまでもないが、当該画素の輝度を示す情報だけでなく、当該画素が存在している元のＨＤＲ画像中の位置（ｉ，ｊ）を示す情報も含まれている。

以上で明らかなように、輝度変換対象領域設定部３が高輝度小領域除去部３ｆ、クラスタリング部３ｉ及び輝度変換対象領域設定処理部３ｈから構成されている場合でも、上記実施の形態１と同様に、輝度の特徴が似ている領域毎に、輝度変換を実施することが可能になり、各領域内の観測対象物を分かり易く表示することができる効果を奏する。

実施の形態４．
上記実施の形態１では、輝度変換部４が、輝度変換対象領域設定部３により設定された輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）毎に、輝度変換対象領域（ｎ）内に存在している画素の輝度の平均値μ及び分散値σを算出して、その平均値μ及び分散値σから輝度変換範囲Ｓ（ｎ）を決定し、その平均値μ及び分散値σを用いて、輝度変換対象領域（ｎ）内に存在している画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）を輝度変換範囲Ｓ（ｎ）内の輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）に変換するものについて示したが、輝度変換対象領域（ｎ）内に存在している画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）の偏りを考慮して、画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）を変換するようにしてもよい。
具体的には、以下の通りである。

図１２は輝度変換部４による輝度変換処理を示す説明図である。
図１２では、点線範囲内のヒストグラムの輝度に対する点数を示しており、輝度変換部４が表示範囲と注目輝度範囲を決定する。
例えば、注目輝度範囲は、図１２に示すように、ピーク（極大）の極大点を含み、ヒストグラムの勾配がなだらかになるまでの左右の範囲に決定する。

表示範囲の決定方法としては、下記の４通りが考えられ、輝度変換部４がいずれかの決定方法にしたがって表示範囲を決定する。
（１）表示範囲を一定閾値以下に設定する方法
（２）輝度が低い画素から全体の画素数の９０パーセントまでの範囲の画素を表示範囲に
設定する方法
（３）高輝度小領域除去部３ｆによる置換処理後のＨＤＲ画像の全域の画素を表示範囲に
設定する方法
（４）図１２の左側のヒストグラムのように極大点を含み、左右に等画素数となるような
輝度範囲であり、かつ、輝度範囲の中の画素数が輝度変換対象領域の画素数の１／
３となる範囲を表示範囲に設定する方法

輝度変換部４は、表示範囲と注目輝度範囲を決定すると、図１２の右側のヒストグラムのように、２５５階調のうち、注目輝度範囲を中心の８５階調（８５〜１６９までの階調）に変換し、注目輝度範囲より小さい輝度を０〜８４までの階調に変換する。また、注目輝度範囲より大きい輝度を１７０〜２５４までの階調に変換する。

以上で明らかなように、輝度変換部４が輝度変換対象領域（ｎ）内に存在している画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）の偏りを考慮して、画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）を変換するようにしても、上記実施の形態１と同様に、輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）毎に最適な輝度変換を実現することができるようになり、輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）内の観測対象物を分かり易く表示することができる効果を奏する。

実施の形態５．
上記実施の形態１では、領域合成部５が、輝度変換部４のメモリ４ｃ−１〜４ｃ−Ｎに格納されている輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）の輝度変換後の画像を読み込み、ディスプレイに表示している輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）の画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）を、輝度変換後の画像の輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）に置き換えるものについて示したが、領域合成部５が輝度変換後の画像の輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）に置き換える際、Ｎ個の輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）内の平均輝度Ｌ_aveを算出し、その平均輝度Ｌ_aveに応じて輝度変換部４により変換された輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）の階調をシフトするようにしてもよい。
具体的には、以下の通りである。

ここでは、説明の便宜上、３個の輝度変換対象領域（１）〜（３）が設定されているものとする。
領域合成部５は、輝度変換対象領域（１）の画像を読み込み、その画像を構成している画素の平均輝度Ｌ_ave1を算出する。
また、同様にして、領域合成部５は、輝度変換対象領域（２），（３）の画像を構成している画素の平均輝度Ｌ_ave2，Ｌ_ave3を算出する。

領域合成部５は、輝度変換対象領域（１）〜（３）内の平均輝度Ｌ_ave1，Ｌ_ave2，Ｌ_ave3を算出すると、これらの平均輝度を相互に比較して、明るさの順位を判別する。
ここでは、説明の便宜上、輝度変換対象領域（２）内の平均輝度Ｌ_ave2が最も明るく、次に輝度変換対象領域（１）内の平均輝度Ｌ_ave1が明るく、輝度変換対象領域（３）内の平均輝度Ｌ_ave3が最も暗いものとする。
Ｌ_ave2＞Ｌ_ave1＞Ｌ_ave3

領域合成部５は、明るさの順位を判別すると、３個の輝度変換対象領域（１）〜（３）内の輝度変換後の画像（２５５階調の画像）を８０％の階調（ただし、整数）にシフトする。
即ち、最も明るい輝度変換対象領域（２）内の輝度変換後の画像については、０．２×２５５〜１．０×２５５階調にシフトする。
次に明るい輝度変換対象領域（１）内の輝度変換後の画像については、０．１×２５５〜０．９×２５５階調にシフトする。
最も暗い輝度変換対象領域（３）内の輝度変換後の画像については、０×２５５〜０．８階調にシフトする。
ただし、輝度は、整数になるように値を丸めるものとする。

領域合成部５は、輝度変換対象領域（１）〜（３）内の平均輝度Ｌ_aveに応じて輝度変換部４により変換された輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）の階調をシフトすると、ディスプレイに表示している輝度変換対象領域（１）〜（Ｎ）の画素の輝度Ｌ（ｉ，ｊ）を、階調シフト後の輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）に置き換える。

以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、輝度変換対象領域設定部３により設定された輝度変換対象領域が複数存在する場合、複数の輝度変換対象領域内の平均輝度Ｌ_aveを算出し、その平均輝度Ｌ_aveに応じて輝度変換部４により変換された輝度ｃＬ（ｉ，ｊ）の階調をシフトするように構成したので、複数の輝度変換対象領域内の観測対象物を容易に見分けることができる効果を奏する。

１ ＨＤＲ画像格納部、２ 変換領域範囲指定部（変換領域範囲指定手段）、３ 輝度変換対象領域設定部（輝度変換対象領域設定手段）、３ａ 平滑化処理部、３ｂ 接峰面処理部、３ｃ 微分オペレータ処理部、３ｄ グループ分類処理部、３ｅ 輝度変換対象領域設定処理部、３ｆ 高輝度小領域除去部、３ｇ クラスタリング部、３ｈ 輝度変換対象領域設定処理部、３ｉ クラスタリング部、４ 輝度変換部（輝度変換手段）、４ａ−１〜４ａ−Ｎ メモリ、４ｂ−１〜４ｂ−Ｎ 輝度変換処理部、４ｃ−１〜４ｃ−Ｎ メモリ、５ 領域合成部（領域合成手段）、６ 合成画像格納部、７ 立体表示部（立体表示手段）。

Claims (7)

1. 可視範囲を超える輝度階調を有する画像を構成している画素のうち、隣り合う画素と輝度が近似している画素同士を同一のグループに分類し、同一のグループに属する画素が存在している領域を輝度変換対象領域に設定する輝度変換対象領域設定手段と、上記輝度変換対象領域設定手段により設定された輝度変換対象領域毎に、当該輝度変換対象領域内に存在している画素の輝度を可視範囲内の輝度に変換する輝度変換手段と、上記輝度変換手段により画素の輝度が変換された１以上の輝度変換対象領域の画像を合成して、合成画像を生成する領域合成手段とを備えた画像表示装置。
2. 可視範囲を超える輝度階調を有する画像の中で輝度変換を行う領域の範囲を指定し、上記領域内の画像を輝度変換対象領域設定手段に出力する変換領域範囲指定手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 領域合成手段により生成された合成画像を構成している画素の輝度を立体表示する立体表示手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像表示装置。
4. 輝度変換対象領域設定手段は、可視範囲を超える輝度階調を有する画像を構成している画素の輝度を平滑化する平滑化処理部と、
   上記平滑化処理部により輝度が平滑化された画素に対する接峰面処理を実施する接峰面処理部と、
   上記接峰面処理部により接峰面処理が実施された画素に対する微分オペレータ処理を実施する微分オペレータ処理部と、
   上記微分オペレータ処理部により微分オペレータ処理が実施された画素の輝度を２値化して、輝度が所定範囲内の画素を探索し、上記画素が一定個数以上繋がっている連結部分を一つのグループに分類するグループ分類処理部と、
   上記グループ分類処理部により分類されたグループに属する画素を含む外接の領域を輝度変換対象領域に設定する輝度変換対象領域設定処理部と
   から構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像表示装置。
5. 輝度変換手段は、輝度変換対象領域設定手段により設定された輝度変換対象領域毎に、当該輝度変換対象領域内に存在している画素の輝度の平均値及び分散値を算出して、上記平均値及び分散値から、可視範囲内に於いて輝度変換範囲を決定し、上記平均値及び分散値を用いて、当該輝度変換対象領域内に存在している画素の輝度を上記輝度変換範囲内の輝度に変換することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の画像表示装置。
6. 領域合成手段は、可視範囲を超える輝度階調を有する画像を構成している画素の輝度のうち、輝度変換対象領域設定手段により設定された輝度変換対象領域内に存在している画素の輝度を、輝度変換手段により変換された輝度に置き換えることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の画像表示装置。
7. 領域合成手段は、輝度変換対象領域設定手段により設定された輝度変換対象領域が複数存在する場合、複数の輝度変換対象領域内の平均輝度をそれぞれ算出し、上記平均輝度に応じて輝度変換手段により変換された輝度の階調をシフトすることを特徴とする請求項６記載の画像表示装置。

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