JP2011175608A - Image processing device and image processing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image processing device and an image processing method, capable of providing a natural image close to the visual characteristics of humans. <P>SOLUTION: At least one sub-band image is generated from an image signal, and a histogram of luminance value of pixels included in a predetermined local area around a target pixel in the sub-band image is calculated for all pixels of the sub-band image. Furthermore, sub-band gradation conversion characteristics for each sub-band image is calculated based on the histogram; gradation conversion characteristics of the image signal is calculated based on the sub-band gradation conversion characteristics; and gradation conversion processing of the image signal is performed, based on the calculated gradation conversion characteristics. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像処理装置、特に、画像信号に対して階調変換処理を行う画像処理装置に関するものである。   The present invention relates to an image processing apparatus, and more particularly to an image processing apparatus that performs gradation conversion processing on an image signal.

従来、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等に適用される画像処理装置では、画像信号に対して、表示系や人間の視覚特性を考慮した階調変換処理を行っており、このような階調変換処理の一例として、画像信号の局所的な情報等を用いて階調変換特性を算出し、この階調変換特性に基づいて階調変換処理を行う方法がある。例えば、特許文献1には、入力された画像信号を多重解像度分解し、周波数成分により重みづけ階調変換を行うことで、画像の特徴に応じた的確な階調変換を可能とする技術が開示されている。   Conventionally, in an image processing apparatus applied to a digital still camera, a video camera, or the like, gradation conversion processing is performed on an image signal in consideration of a display system and human visual characteristics. As an example, there is a method of calculating gradation conversion characteristics using local information of an image signal or the like and performing gradation conversion processing based on the gradation conversion characteristics. For example, Patent Document 1 discloses a technique that enables accurate gradation conversion according to image characteristics by performing multi-resolution decomposition on an input image signal and performing weighted gradation conversion using frequency components. Has been.

ところで、人間の網膜上には、視細胞の一種である錐体細胞と桿体細胞とがある。錐体細胞は、解像度を担っており、異なる波長特性を持つ視物質を発現するため色覚の基礎となる一方で、感度が低いために充分な光量を必要とする。桿体細胞は、単独の視物質のみを発現するため色覚には関与しないが、感度が高い。また、人間の網膜にある中心窩は、高精細な中心視野での視覚に寄与し、読書、テレビや映画の観賞、運転、その他の視覚的活動のすべてにおいて重要な役割を果たすものである。この中心窩は、錐体細胞の密度が高く、特にその中心部では桿体細胞が殆ど存在せず、中心部から周辺へいくほど錐体細胞が減るという特徴を有する。このため、中心窩の特性、換言すると、人間の視覚特性としては、解像度が高く、ダイナミックレンジが狭いという報告がある。従って、画像の局所的な領域に注目した場合、その領域が高輝度である場合等、領域によっては、ある程度飽和させて画像を表示した方が人間の目には自然に見える場合がある。   On the human retina, there are cone cells and rod cells, which are types of photoreceptor cells. The pyramidal cell is responsible for resolution and expresses visual substances having different wavelength characteristics, and is the basis of color vision, while it has low sensitivity and requires a sufficient amount of light. Since rod cells express only a single visual substance, they are not involved in color vision, but are highly sensitive. In addition, the fovea in the human retina contributes to high-definition central vision and plays an important role in all of reading, watching TV and movies, driving, and other visual activities. This fovea has a feature that the density of cone cells is high, and there are almost no rod cells at the center, and the number of cone cells decreases from the center to the periphery. For this reason, it has been reported that the foveal characteristic, in other words, the human visual characteristic, has a high resolution and a narrow dynamic range. Therefore, when attention is paid to a local area of an image, when the area is high in brightness, depending on the area, it may be more natural for the human eye to display an image after being saturated to some extent.

特開2006−41744号公報JP 2006-41744 A

しかしながら、上記した特許文献1に記載の技術では、例えば、画像信号に、点光源などに例示されるような極めて高輝度な光源が含まれる場合に、上記したような人間の視覚特性では本来は認識できない光源の細部をも再現してしまい、不自然な画像となる場合があるという問題がある。   However, in the technique described in Patent Document 1 described above, for example, when the image signal includes a very high-luminance light source as exemplified by a point light source, the above-described human visual characteristics are inherent. There is a problem that the details of the light source that cannot be recognized are also reproduced, resulting in an unnatural image.

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、人間の視覚特性に近い自然な画像を得ることのできる画像処理装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problem, and an object thereof is to provide an image processing apparatus and an image processing method capable of obtaining a natural image close to human visual characteristics.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。   In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.

本発明は、画像信号に対して階調変換処理を行う画像処理装置であって、前記画像信号から少なくとも1つのサブバンド画像を生成するサブバンド画像生成手段と、前記サブバンド画像に対して、注目画素を中心とする所定の局所領域に含まれる画素の輝度値のヒストグラムを、前記サブバンド画像の全画素について算出するヒストグラム算出手段と、前記ヒストグラムに基づいて、サブバンド画像毎にサブバンド階調変換特性を算出するサブバンド階調変換特性算出手段と、前記サブバンド階調変換特性に基づいて前記画像信号の階調変換特性を算出する階調変換特性算出手段と、前記階調変換特性に基づいて、前記画像信号の階調変換処理を行う階調変換処理手段と、を備えたことを特徴とする画像処理装置を提供する。   The present invention is an image processing apparatus that performs a gradation conversion process on an image signal, a subband image generating unit that generates at least one subband image from the image signal, and the subband image, Histogram calculation means for calculating a luminance value histogram of pixels included in a predetermined local region centered on the target pixel for all pixels of the subband image, and a subband level for each subband image based on the histogram. Subband gradation conversion characteristic calculating means for calculating tone conversion characteristics, gradation conversion characteristic calculating means for calculating gradation conversion characteristics of the image signal based on the subband gradation conversion characteristics, and the gradation conversion characteristics The image processing apparatus is provided with gradation conversion processing means for performing gradation conversion processing of the image signal based on the above.

また、本発明は、画像信号に対して階調変換処理を行う画像処理方法であって、前記画像信号から少なくとも1つのサブバンド画像を生成するステップと、前記サブバンド画像に対して、注目画素を中心とする所定の局所領域に含まれる画素の輝度値のヒストグラムを、前記サブバンド画像の全画素について算出するステップと、前記ヒストグラムに基づいて、サブバンド画像毎にサブバンド階調変換特性を算出するステップと、前記サブバンド階調変換特性に基づいて前記画像信号の階調変換特性を算出するステップと、前記階調変換特性に基づいて、前記画像信号の階調変換処理を行うステップと、を備えたことを特徴とする画像処理方法を提供する。   The present invention is also an image processing method for performing gradation conversion processing on an image signal, the step of generating at least one subband image from the image signal, and a pixel of interest for the subband image. Calculating a histogram of luminance values of pixels included in a predetermined local area centered on the image for all pixels of the subband image, and subband gradation conversion characteristics for each subband image based on the histogram. Calculating a gradation conversion characteristic of the image signal based on the subband gradation conversion characteristic; performing a gradation conversion process of the image signal based on the gradation conversion characteristic; An image processing method is provided.

本発明によれば、人間の視覚特性に近い自然な画像を得ることができる。   According to the present invention, a natural image close to human visual characteristics can be obtained.

本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an image processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置におけるサブバンド画像生成部の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the subband image generation part in the image processing apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置におけるサブバンド画像生成部によって、サブバンド分解してサブバンド画像を生成する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of producing | generating a subband image by subband decomposition | disassembly by the subband image generation part in the image processing apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置におけるサブバンド画像生成部によって、サブバンド分解してサブバンド画像を生成する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of producing | generating a subband image by subband decomposition | disassembly by the subband image generation part in the image processing apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置におけるヒストグラム算出部において、局所領域のヒストグラムを算出する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of calculating the histogram of a local region in the histogram calculation part in the image processing apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置におけるサブバンド階調変換特性算出部においてヒストグラムに基づいて階調変換曲線を算出する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of calculating a gradation conversion curve based on a histogram in the subband gradation conversion characteristic calculation part in the image processing apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態にかかる画像処理装置における画像処理の過程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the image processing in the image processing apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態にかかる画像処理装置におけるサブバンド画像生成部の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the subband image generation part in the image processing apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態にかかる画像処理装置における画像処理の過程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the image processing in the image processing apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明に係る画像処理装置の実施形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of an image processing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

〔第1の実施形態〕
図1は、本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置の概略構成を示したブロック図である。本実施形態にかかる画像処理装置は、図1に示すように、レンズ系100、絞り101、カラーフィルタ102、CCD103、AFモータ104、A/D変換部105、バッファ106、撮像制御部107、画像処理部120、圧縮部114、出力部115、制御部116、外部I/F部117を備えている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the image processing apparatus according to the present embodiment includes a lens system 100, an aperture 101, a color filter 102, a CCD 103, an AF motor 104, an A / D conversion unit 105, a buffer 106, an imaging control unit 107, an image. A processing unit 120, a compression unit 114, an output unit 115, a control unit 116, and an external I / F unit 117 are provided.

レンズ100系は絞り101を介して被写体の像を結像し、カラーフィルタ102を介して撮像素子であるCCD103上に像を結像するように配置されている。AFモータ104は、後述する撮像制御部107によって駆動制御され、撮像制御部107からの制御信号に基づいて、被写体に対してレンズ系100を合焦させるように駆動される。CCD103は、レンズ系100により結像された被写体の像に基づいて電気的な画像情報を生成し、この電気的な画像情報をA/D変換部105に出力する。なお、本実施形態においては、CCD103はRGB原色系の単板CCDを用いるものとして説明する。A/D変換部105では、CCD103で生成された画像情報を画像処理部120において所定の処理が可能な離散化されたデジタルデータとしての画像信号に変換し、変換された画像信号を一旦バッファ106に記憶し、バッファ106から画像処理部120へ出力する。以上の処理を繰り返すことにより複数枚の画像信号が取得される。圧縮部114は、後述する画像処理部120で所定の処理がなされた画像信号を圧縮し、出力部115へ出力する。   The lens 100 system is arranged so as to form an image of a subject through a diaphragm 101 and form an image on a CCD 103 which is an image sensor through a color filter 102. The AF motor 104 is driven and controlled by an imaging control unit 107 described later, and is driven to focus the lens system 100 on the subject based on a control signal from the imaging control unit 107. The CCD 103 generates electrical image information based on the subject image formed by the lens system 100 and outputs the electrical image information to the A / D conversion unit 105. In the present embodiment, the description will be made assuming that the CCD 103 uses an RGB primary color single-plate CCD. The A / D conversion unit 105 converts the image information generated by the CCD 103 into an image signal as discrete digital data that can be subjected to predetermined processing in the image processing unit 120, and temporarily converts the converted image signal into the buffer 106. And output from the buffer 106 to the image processing unit 120. A plurality of image signals are acquired by repeating the above processing. The compression unit 114 compresses the image signal that has been subjected to predetermined processing by the image processing unit 120 described later, and outputs the compressed image signal to the output unit 115.

撮像制御部107は、撮像制御部107は、画像信号中の輝度レベルや図示しない輝度センサを用いて入射光量の調整のため絞り101およびCCD103の電子シャッタ速度などを制御する。撮像制御部107による制御は本撮影における撮影回数と同じ回数だけ行われる。すなわち、上記した処理が複数回行われ、撮影された複数枚分の画像の画像信号がバッファ106に一旦記憶され、バッファ106から画像信号が一枚分ずつ順次画像処理部120へ出力される。   The imaging control unit 107 controls the electronic shutter speed of the diaphragm 101 and the CCD 103 for adjusting the amount of incident light using a luminance level in the image signal or a luminance sensor (not shown). The control by the imaging control unit 107 is performed as many times as the number of times of photographing in the main photographing. That is, the above-described processing is performed a plurality of times, and image signals of a plurality of captured images are temporarily stored in the buffer 106, and the image signals are sequentially output from the buffer 106 to the image processing unit 120 one by one.

制御部116は、撮像制御部107、後述する画像処理部120の、信号処理部108、サブバンド生成部109、ヒストグラム算出部110、サブバンド階調変換特性算出部111、階調変換特性算出部112、階調変換部113、及び圧縮部114と双方向に接続され、夫々を駆動制御する。外部I/F部117は、図示しない電源スイッチ、シャッターボタン、撮影時の各種モードの切り替えを行うためのインターフェースを備えている。   The control unit 116 includes an imaging control unit 107, a signal processing unit 108, a subband generation unit 109, a histogram calculation unit 110, a subband gradation conversion characteristic calculation unit 111, and a gradation conversion characteristic calculation unit of the image processing unit 120 described later. 112, the gradation conversion unit 113, and the compression unit 114 are bidirectionally connected to drive and control each of them. The external I / F unit 117 includes a power switch (not shown), a shutter button, and an interface for switching various modes during shooting.

画像処理部120は、信号処理部108サブバンド生成部109、ヒストグラム算出部110、サブバンド階調変換特性算出部111、階調変換特性算出部112及び階調変換部113を備えている。   The image processing unit 120 includes a signal processing unit 108, a subband generation unit 109, a histogram calculation unit 110, a subband gradation conversion characteristic calculation unit 111, a gradation conversion characteristic calculation unit 112, and a gradation conversion unit 113.

信号処理部108は、制御部116の制御に基づきバッファ106から入力された単板状態の画像信号を読み込み、補間処理、ホワイトバランスの調整処理、電子ズーム処理、ノイズ抑制処理等の所定の画像処理を行い、各画素RGBの三板状態の画像信号を生成しサブバンド生成部109及び階調変換部113へ出力する。さらに、以下の数1式を用いてRGB信号をYCbCr信号に変換してもよい。   The signal processing unit 108 reads a single-panel image signal input from the buffer 106 based on the control of the control unit 116, and performs predetermined image processing such as interpolation processing, white balance adjustment processing, electronic zoom processing, and noise suppression processing. The three-plate image signal of each pixel RGB is generated and output to the subband generation unit 109 and the gradation conversion unit 113. Further, the RGB signal may be converted into a YCbCr signal using the following equation (1).

Figure 2011175608
Figure 2011175608

サブバンド生成部109は、画像信号を、例えば、ダウンサンプリングすることにより複数のサブバンド画像を生成する。このため、図2に示すようにサブバンド生成部109は、分解部200、特定輝度領域検出部201、分解レベル設定部202及びバッファ203を備えており、分解部200は特定輝度領域検出部201に、特定輝度領域検出部201は分解レベル設定部202及びバッファ203に、分解レベル設定部202は分解部200にそれぞれ接続されている。   The subband generation unit 109 generates a plurality of subband images by down-sampling the image signal, for example. Therefore, as shown in FIG. 2, the subband generation unit 109 includes a decomposition unit 200, a specific luminance region detection unit 201, a decomposition level setting unit 202, and a buffer 203. The decomposition unit 200 includes the specific luminance region detection unit 201. In addition, the specific luminance area detection unit 201 is connected to the decomposition level setting unit 202 and the buffer 203, and the decomposition level setting unit 202 is connected to the decomposition unit 200.

分解部200は、信号処理部108から転送された画像信号に対して、所望の分解レベルまで階層的にサブバンド分解し、例えば、所定の画素間隔dで所望の分解レベルまで階層的にダウンサンプリングし、解像度の異なる複数のサブバンド画像を生成する。この所定の画素間隔は任意に定めることができる。本実施形態においては、d=2でダウンサンプリングする場合を例として説明する。図3は、ダウンサンプリングによるサブバンド画像生成の説明図である。図3に示すように、分解部200は、信号処理部108より転送される画像信号を1段目とし、n段目までの各i段(iは1以上n以下の整数)におけるサブバンド画像を生成する。図3では、画像信号の偶数行と偶数列もしくは奇数行と奇数列を間引くことでd=2のダウンサンプリングを行っている。分解部200により生成されたサブバンド画像は特定輝度領域検出部201へ転送される。   The decomposition unit 200 hierarchically subband decomposes the image signal transferred from the signal processing unit 108 to a desired decomposition level, for example, downsamples hierarchically to a desired decomposition level at a predetermined pixel interval d. Then, a plurality of subband images having different resolutions are generated. This predetermined pixel interval can be arbitrarily determined. In the present embodiment, the case of downsampling with d = 2 will be described as an example. FIG. 3 is an explanatory diagram of subband image generation by downsampling. As shown in FIG. 3, the decomposition unit 200 sets the image signal transferred from the signal processing unit 108 as the first stage, and subband images at each i stage (i is an integer of 1 to n) up to the nth stage. Is generated. In FIG. 3, the downsampling of d = 2 is performed by thinning out even rows and even columns or odd rows and odd columns of image signals. The subband image generated by the decomposition unit 200 is transferred to the specific luminance area detection unit 201.

特定輝度領域検出部201では、分解部200より転送されたサブバンド画像に閾値処理を施し、処理後のサブバンド画像から、所定の輝度範囲の輝度値を有する画素からなる領域を特定輝度領域として検出する。ここで、特定輝度領域とは、太陽あるいは電灯といった極端に高輝度である領域である。これらの領域は、他の領域と同じ手順の局所的な階調変換を行うと不自然となる場合がある。ただし、これらの高輝度領域に限ったものではなく、ある一定範囲の輝度を持った特定輝度領域のみを他の領域と異なる階調変換を行うことも可能である。なお、特定輝度領域の検出方法はこれに限られず、領域拡張法、分水嶺法、MSER(Maximally Stable Extremal Regions)といった公知の領域検出処理を用いて特定輝度にかかる領域及びその面積を検出してもよい。   In the specific luminance area detection unit 201, threshold processing is performed on the subband image transferred from the decomposition unit 200, and an area composed of pixels having luminance values in a predetermined luminance range is set as the specific luminance area from the processed subband image. To detect. Here, the specific luminance region is an extremely high luminance region such as the sun or an electric lamp. These regions may become unnatural if local gradation conversion is performed in the same procedure as other regions. However, the present invention is not limited to these high-luminance areas, and only specific luminance areas having a certain range of luminance can be subjected to gradation conversion different from other areas. Note that the method for detecting the specific luminance region is not limited to this, and the region and the area related to the specific luminance may be detected using a known region detection process such as a region expansion method, a water divide method, or MSER (Maximally Stable Extremal Regions). Good.

分解レベル設定部202では、特定輝度領域検出部201で検出された分解レベルがi段目のサブバンド画像に含まれる特定輝度領域の面積S(i)と、後述するヒストグラム算出部110における所定の局所領域の面積Nとに基づいて、分解レベルを設定する。具体的には、以下の数2式に基づいて分解レベルとしてのサブバンド分解段数を設定する。   In the decomposition level setting unit 202, the decomposition level detected by the specific luminance region detection unit 201 includes the area S (i) of the specific luminance region included in the i-th subband image and a predetermined level in the histogram calculation unit 110 described later. The decomposition level is set based on the area N of the local region. Specifically, the number of subband decomposition stages as the decomposition level is set based on the following equation (2).

Figure 2011175608
Figure 2011175608

この数2式を満たす最大の段数iが、サブバンド分解段数の最大段数nとなるようサブバンド分解段数を設定する。図4は、サブバンド分解段数設定の説明図である。ここで、サブバンド画像を複数生成する場合であっても、サブバンド画像との比較対象である局所領域の面積Nは一定である。一方、図4に示すように、サブバンド画像が複数段生成されていくのに伴って、サブバンド画像に含まれる特定輝度領域の面積は小さくなっていく。従って、数2式に基づく処理では、予め定めた局所領域内に特定輝度領域が完全に包含され、かつ、局所領域内に占める特定輝度領域の割合が最大となるサブバンド画像が生成されるまで、ダウンサンプリングなど、サブバンド分解を階層的に繰り返し、この結果、複数のサブバンド画像が生成されることとなる。   The number of subband decomposition stages is set so that the maximum number of stages i satisfying Equation 2 becomes the maximum number n of subband decomposition stages. FIG. 4 is an explanatory diagram of setting the number of subband decomposition stages. Here, even when a plurality of subband images are generated, the area N of the local region to be compared with the subband images is constant. On the other hand, as shown in FIG. 4, as the subband image is generated in a plurality of stages, the area of the specific luminance region included in the subband image becomes smaller. Therefore, in the processing based on Equation 2, until the subband image in which the specific luminance area is completely included in the predetermined local area and the ratio of the specific luminance area in the local area is maximized is generated. Subband decomposition such as downsampling is repeated hierarchically, and as a result, a plurality of subband images are generated.

このようにサブバンド分解の分解レベルとして分解する段数を制限することで、計算量の削減だけでなく特定輝度領域に対し局所領域が広くなる不適切なサブバンド画像を含まない理想的な階調変換特性の算出が可能となる。すなわち、特定輝度領域に対して局所領域が広い場合には、特定輝度領域以外の領域にも特定輝度領域に対する階調変換特性が適用されてしまうこととなり、所望の階調変換を行うことができなくなる。このため、特定輝度領域の面積S(i)と局所領域の面積Nとを比較して、上記数2式を満たす範囲でサブバンド分解段数を設定する。   In this way, by limiting the number of steps to be decomposed as the decomposition level of subband decomposition, not only the amount of calculation is reduced, but also ideal gradation that does not include inappropriate subband images that make the local area wider than the specific luminance area Conversion characteristics can be calculated. In other words, if the local area is wider than the specific luminance area, the gradation conversion characteristics for the specific luminance area are applied to areas other than the specific luminance area, and desired gradation conversion can be performed. Disappear. For this reason, the area S (i) of the specific luminance region and the area N of the local region are compared, and the number of subband decomposition stages is set in a range that satisfies the above equation (2).

ヒストグラム算出部110は、サブバンド生成部109から転送された複数のサブバンド画像のそれぞれに対して、注目画素を中心とする所定の局所領域に含まれる画素の輝度値のヒストグラムを算出する。局所領域の大きさは任意に定めることができる。図5は、所定の局所領域に対してヒストグラムを生成する場合に関する説明図である。図5に示すように、例として、矩形領域で示した局所領域のヒストグラムは算出する位置により異なる。ヒストグラム算出部110は、サブバンド画像の全画素について、上述した局所領域におけるヒストグラムを算出し、算出されたヒストグラムをサブバンド階調変換特性算出部111に転送する。   The histogram calculation unit 110 calculates, for each of the plurality of subband images transferred from the subband generation unit 109, a histogram of luminance values of pixels included in a predetermined local region centered on the target pixel. The size of the local region can be arbitrarily determined. FIG. 5 is an explanatory diagram regarding a case where a histogram is generated for a predetermined local region. As shown in FIG. 5, as an example, the histogram of the local area indicated by the rectangular area differs depending on the position to be calculated. The histogram calculation unit 110 calculates a histogram in the above-described local region for all the pixels of the subband image, and transfers the calculated histogram to the subband gradation conversion characteristic calculation unit 111.

サブバンド階調変換特性算出部111は、ヒストグラム算出部110から転送されたヒストグラムに対して、例えば、累積処理を行うことによりサブバンド画像毎に階調変換特性を算出する。ここで、累積処理をする際に、注目画素を中心とする所定の局所領域のヒストグラムの統計量に基づいてクリップ処理を行う。具体的には、以下の数3式を満たす、ヒストグラムの最頻値mが特定輝度値Iに対して±r以内の場合、所定のクリップ値cによりクリップ処理を行い、それ以外の場合はクリップ処理せずに階調変換曲線を算出する。このようにクリップ処理を制御することで、特定輝度領域のみをクリップ処理することが可能となる。また、rの値により特定輝度値付近の輝度領域の制御も可能となる。   The subband tone conversion characteristic calculation unit 111 calculates the tone conversion characteristic for each subband image by performing, for example, accumulation processing on the histogram transferred from the histogram calculation unit 110. Here, when the accumulation process is performed, the clip process is performed based on the statistics of the histogram of a predetermined local region centered on the target pixel. Specifically, if the mode value m of the histogram satisfying the following equation (3) is within ± r with respect to the specific luminance value I, the clipping process is performed with a predetermined clip value c, otherwise the clip is performed. The tone conversion curve is calculated without processing. By controlling the clipping process in this way, it is possible to clip only the specific luminance area. Further, the luminance region near the specific luminance value can be controlled by the value of r.

Figure 2011175608
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ここで、本実施形態においては、ヒストグラムの統計量として最頻値を用いたが、これに限られず、中央値、最頻値、最小値、最大値及び分散値のいずれかの値を用いてもよい。図6はヒストグラムに基づいて階調変換曲線を算出する場合の説明図である。図6(a)はクリップ処理前のヒストグラムおよびクリップ値cを表し、図6(b)はクリップ処理後のヒストグラムを表す。転送されたヒストグラムに対して累積処理を行い、階調変換特性を算出する。図6(c)はヒストグラムの累積処理を用いて算出した階調変換特性を表す。実線はクリップ処理前のヒストグラムから算出した階調変換特性で、点線はクリップ処理後のヒストグラムから算出した階調変換特性である。図6(c)よりクリップ処理することで階調変換特性が線形に近づき、入力輝度をあまり強調しない階調変換特性となる。クリップ処理で用いたクリップ値cは、前記ヒストグラムの統計量により変化させてもよい。例えば、以下の数4式に示すように、ヒストグラムの分散値vによりクリップ値cを制御する。ここでwは規格化係数である。   Here, in the present embodiment, the mode value is used as the statistics of the histogram, but the mode value is not limited to this, and any one of the median value, mode value, minimum value, maximum value, and variance value is used. Also good. FIG. 6 is an explanatory diagram for calculating a gradation conversion curve based on a histogram. FIG. 6A shows a histogram before clip processing and a clip value c, and FIG. 6B shows a histogram after clip processing. Accumulation processing is performed on the transferred histogram to calculate gradation conversion characteristics. FIG. 6C shows tone conversion characteristics calculated using histogram accumulation processing. The solid line is the gradation conversion characteristic calculated from the histogram before clip processing, and the dotted line is the gradation conversion characteristic calculated from the histogram after clip processing. By performing clipping processing from FIG. 6C, the gradation conversion characteristic becomes close to linear, and the gradation conversion characteristic does not significantly enhance the input luminance. The clip value c used in the clip processing may be changed according to the statistics of the histogram. For example, as shown in Equation 4 below, the clip value c is controlled by the variance value v of the histogram. Here, w is a normalization coefficient.

Figure 2011175608
Figure 2011175608

上記した数4式によりクリップ値cを制御すると、特定輝度にヒストグラムが集中した場合はクリップ値が低くなり、入力輝度をあまり強調しない階調変換が可能である。ここで、ヒストグラムの統計量として分散値を用いたが平均値、中央値、最頻値、最小値及び最大値のいずれかの値を用いてもよい。上記のようなクリップ処理をすることで特定輝度にヒストグラムが集中した場合の累積ヒストグラムがなだらかになり、特定輝度領域はあまり強調しない、サブバンド画像における階調変換特性の算出が可能である。算出されたサブバンド画像における階調変換特性は階調変換特性算出部112に転送される。   When the clip value c is controlled by the above-described equation (4), when the histogram is concentrated on the specific luminance, the clip value becomes low, and gradation conversion that does not emphasize the input luminance is possible. Here, although the variance value is used as the statistical amount of the histogram, any one of an average value, a median value, a mode value, a minimum value, and a maximum value may be used. By performing the clip processing as described above, the cumulative histogram when the histogram is concentrated on the specific luminance becomes smooth, and the gradation conversion characteristics in the subband image can be calculated without emphasizing the specific luminance region. The calculated gradation conversion characteristic in the subband image is transferred to the gradation conversion characteristic calculation unit 112.

階調変換特性算出部112は、サブバンド階調変換特性算出部111により算出されたサブバンド画像の階調変換特性を用いて階調変換特性を算出する。特定輝度領域の階調変換特性の算出方法の一例を数5式に示す。   The gradation conversion characteristic calculation unit 112 calculates the gradation conversion characteristic using the gradation conversion characteristic of the subband image calculated by the subband gradation conversion characteristic calculation unit 111. An example of a method for calculating the gradation conversion characteristics of the specific luminance region is shown in Formula 5.

Figure 2011175608
Figure 2011175608

ここでLHE(i)は、サブバンド階調変換特性算出部111から転送された各サブバンド画像のサブバンド階調変換特性であり、α(i)は段数iに応じた重み付け係数、kは規格化係数である。重み付け係数α(i)は段数iに応じて増加する係数とする。すなわち、局所領域と特定輝度領域の面積が略等しいサブバンド階調変換特性に大きな重みをつけることとなり、特定輝度の被写体の大きさに応じた階調変換特性を得ることができる。特定輝度領域以外の階調変換特性は、以下の数6式に示すように、任意のi段目の階調変換特性のみを用いることができる。数6式では、iが小さいほど、より局所的な領域を重視する階調変換特性となる。   Here, LHE (i) is a subband gradation conversion characteristic of each subband image transferred from the subband gradation conversion characteristic calculation unit 111, α (i) is a weighting coefficient corresponding to the number of stages i, and k is Normalization factor. The weighting coefficient α (i) is a coefficient that increases with the number of stages i. That is, a large weight is applied to the subband gradation conversion characteristics in which the areas of the local area and the specific luminance area are substantially equal, and a gradation conversion characteristic corresponding to the size of the subject having the specific luminance can be obtained. As the gradation conversion characteristics other than the specific luminance region, only an arbitrary i-th gradation conversion characteristic can be used as shown in the following equation (6). In equation (6), the smaller i is, the more the gradation conversion characteristic that places more importance on the local area.

Figure 2011175608
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階調変換部113は、信号処理部108から転送された画像信号RGB値それぞれに対して階調変換特性算出部112から転送された階調変換特性に基づいて階調変換を行うと共に、ディスプレイ等の表示系を考慮したガンマ変換を行う。階調変換処理された画像信号は圧縮部114に転送され、圧縮部114では階調変換部113から転送された画像信号に対して公知のJPEG等の圧縮処理を行い、出力部115へ転送する。出力部115はメモリカードなどへ圧縮された画像信号を記録保存あるいは外部表示ディスプレイに出力する。   The gradation conversion unit 113 performs gradation conversion on the basis of the gradation conversion characteristics transferred from the gradation conversion characteristic calculation unit 112 for each of the image signal RGB values transferred from the signal processing unit 108, and displays Perform gamma conversion considering the display system. The image signal subjected to the gradation conversion process is transferred to the compression unit 114, and the compression unit 114 performs compression processing such as known JPEG on the image signal transferred from the gradation conversion unit 113 and transfers the image signal to the output unit 115. . The output unit 115 records and saves the compressed image signal to a memory card or the like or outputs it to an external display.

以下、このように構成された本実施形態の画像処理装置における画像処理の過程について図7のフローチャートを用いて説明する。   Hereinafter, the process of image processing in the image processing apparatus of the present embodiment configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.

本実施形態にかかる画像処理装置では、外部I/F部117を介してISO感度、露出、焦点距離などの撮影条件を設定した後,図示しないシャッターボタンを半押しにすることでプリ撮影モードに入る。そして、プリ撮影が終了すると、外部I/F部117を介して図示しないシャッターボタンを全押しすることにより本撮影が行われる。本撮影は、撮影制御部107にて求められた合焦条件および露光条件に基づき行われ、これらの撮影時の情報は制御部116へ転送される。   In the image processing apparatus according to the present embodiment, after setting shooting conditions such as ISO sensitivity, exposure, and focal length via the external I / F unit 117, a shutter button (not shown) is pressed halfway to enter the pre-shooting mode. enter. When the pre-photographing is completed, the real photographing is performed by fully pressing a shutter button (not shown) via the external I / F unit 117. The actual photographing is performed based on the focusing condition and the exposure condition obtained by the photographing control unit 107, and information at the time of photographing is transferred to the control unit 116.

ステップS11では、CCD103からの画像信号に画像信号サイズ、撮影条件等のヘッダ情報を付加したRawデータから、ヘッダ情報を読み込み、次のステップS12で、画像信号を入力する。ステップS13において、この画像信号に対して、信号処理部108により上記した所定の信号処理を行い、処理後の画像信号をサブバンド生成部109に出力する。   In step S11, header information is read from raw data obtained by adding header information such as the image signal size and photographing conditions to the image signal from the CCD 103, and in the next step S12, the image signal is input. In step S <b> 13, the signal processing unit 108 performs the predetermined signal processing on the image signal, and outputs the processed image signal to the subband generation unit 109.

次のステップS14では、サブバンド生成部109の分解部200により、画像信号をサブバンド分解しサブバンド画像を生成する。そして、生成されたサブバンド画像を特定輝度領域検出部201に出力する。次のステップS15では、分解レベル設定部202により、分解部200により生成されたサブバンド画像が所望の分解レベルのサブバンド画像であるかを判定する。ここで、所望の分解レベルは、特定輝度領域が局所領域内に含まれ、かつ、局所領域内に特定輝度領域以外の領域が最も少なくなるサブバンド画像の分解レベルに設定されている。すなわち、上述した数2式を満たすか否かの判定が行われる。   In the next step S14, the image signal is subband decomposed by the decomposition unit 200 of the subband generation unit 109 to generate a subband image. Then, the generated subband image is output to the specific luminance area detection unit 201. In the next step S15, the decomposition level setting unit 202 determines whether the subband image generated by the decomposition unit 200 is a subband image having a desired decomposition level. Here, the desired decomposition level is set to the decomposition level of the subband image in which the specific luminance area is included in the local area and the area other than the specific luminance area is the smallest in the local area. That is, it is determined whether or not the above-described Expression 2 is satisfied.

具体的には、数2式に基づいた処理として、生成されたサブバンド画像が所望の分解レベルのサブバンド画像であるかを以下のように判定する。特定輝度領域検出部201において、サブバンド画像から検出された特定輝度領域にかかる情報が、分解レベル設定部202に出力され、分解レベル設定部202において、入力された特定輝度領域と注目画素を中心とする所定の局所領域とを比較して、特定輝度領域が局所領域内に包含されていなければ、分解部200により生成されたサブバンド画像は、所望の分解レベルのサブバンド画像ではないと判定する。また、入力された特定輝度領域と注目画素を中心とする所定の局所領域とを比較した結果、特定輝度領域が局所領域に包含されている場合には、さらに、先に生成されたサブバンド画像と比較して、局所領域内に占める特定輝度領域の割合が最大となるサブバンド画像を選択し、選択されたサブバンド画像を所望のサブバンド画像と判定する。   Specifically, as processing based on Equation 2, it is determined as follows whether the generated subband image is a subband image of a desired decomposition level. In the specific luminance area detection unit 201, information relating to the specific luminance area detected from the subband image is output to the decomposition level setting unit 202, and the input specific luminance area and the target pixel are centered in the decomposition level setting unit 202. If the specific luminance region is not included in the local region, it is determined that the subband image generated by the decomposition unit 200 is not a subband image having a desired decomposition level. To do. In addition, when the specific luminance region is included in the local region as a result of comparing the input specific luminance region with a predetermined local region centered on the target pixel, the subband image generated earlier is further included. The subband image that maximizes the ratio of the specific luminance region in the local region is selected, and the selected subband image is determined as a desired subband image.

上述したような判定手法による判定の結果、判定対象のサブバンド画像が所望の分解レベルのサブバンド画像でないと判断された場合には、ステップS14に戻り、再び分解部200によりサブバンド分解を行う。このステップS14及びステップS15の処理を繰り返すことで、画像信号が所望の分解レベルまで階層的にサブバンド分解され、複数のサブバンド画像が生成される。ステップS15での判定の結果、判定対象のサブバンド画像が所望の分解レベルのサブバンド画像であると判断された場合には、ステップS16に進む。   As a result of the determination by the determination method as described above, when it is determined that the subband image to be determined is not a subband image of a desired decomposition level, the process returns to step S14, and the subband decomposition is performed again by the decomposition unit 200. . By repeating the processing of step S14 and step S15, the image signal is hierarchically subband decomposed to a desired decomposition level, and a plurality of subband images are generated. As a result of the determination in step S15, when it is determined that the subband image to be determined is a subband image having a desired decomposition level, the process proceeds to step S16.

ステップS16では、複数のサブバンド画像に対して、サブバンド画像毎に、注目画素を中心とする所定の局所領域に含まれる画素の輝度値のヒストグラムを、サブバンド画像の全画素について算出し、次のステップS17に進む。ステップS17では、ステップS16において算出されたヒストグラムに基づいてサブバンド画像毎にサブバンド階調変換特性を算出する。   In step S16, for each subband image, for each subband image, a histogram of luminance values of pixels included in a predetermined local region centered on the pixel of interest is calculated for all pixels of the subband image; Proceed to the next Step S17. In step S17, subband tone conversion characteristics are calculated for each subband image based on the histogram calculated in step S16.

次のステップS18では、サブバンド階調変換特性に基づいて、画像信号に対する階調変換特性を算出する。具体的には、各サブバンド画像のサブバンド階調変換特性に対して、分解レベルに応じた重み付け係数を算出し、この重み付け係数に従って、サブバンド階調変換特性を加重平均することにより、画像信号に対する階調変換特性を算出する。次のステップS19では、階調変換部113により、ステップS18で算出された階調変換特性を用いて画像信号に対して階調変換処理を行い、本ルーチンを終了する。   In the next step S18, the gradation conversion characteristic for the image signal is calculated based on the subband gradation conversion characteristic. Specifically, the weighting coefficient corresponding to the decomposition level is calculated for the subband gradation conversion characteristics of each subband image, and the subband gradation conversion characteristics are weighted and averaged according to the weighting coefficient, thereby obtaining an image. A gradation conversion characteristic for the signal is calculated. In the next step S19, the tone conversion unit 113 performs tone conversion processing on the image signal using the tone conversion characteristics calculated in step S18, and this routine is terminated.

なお、階調変換処理に際しては、ステップS18で算出した階調変換特性を、画像信号のうち特定輝度領域のみに適用し、画像信号のうち特定輝度領域以外の領域に対しては、任意の分解レベルのサブバンド画像に対するサブバンド階調変換特性を適用することができる。   In the gradation conversion process, the gradation conversion characteristic calculated in step S18 is applied only to the specific luminance area of the image signal, and arbitrary decomposition is applied to the area other than the specific luminance area of the image signal. Subband tone conversion characteristics for level subband images can be applied.

このように、本実施形態によれば、被写体の大きさや輝度に応じて階調変換が可能となるため、例えば、画像信号中に高輝度の小さな点光源が存在するような場合に、点光源については階調補正を抑制することが可能となり、人間の視覚特性に近い自然な画像信号を得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, gradation conversion can be performed in accordance with the size and luminance of the subject. For example, when there is a point light source having a small high luminance in the image signal, the point light source With respect to, gradation correction can be suppressed, and a natural image signal close to human visual characteristics can be obtained.

〔第2の実施形態〕
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の画像処理装置では、そのサブバンド分解部209の構成が、上述した第1の実施形態の画像処理装置におけるサブバンド生成部109の構成と異なっている。すなわち、サブバンド分解部209では、特定輝度領域を検出した後に、この領域に対して、分解レベル設定部202によって、分解レベルを予め設定し、設定された分解レベルにかかる情報を分解部200に送信する。そして、分解部200では、これに基づいて、対象となる画像に対してサブバンド画像を生成し、ヒストグラム算出等以降の処理を行う。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the image processing apparatus of this embodiment, the configuration of the subband decomposition unit 209 is different from the configuration of the subband generation unit 109 in the image processing apparatus of the first embodiment described above. That is, in the subband decomposition unit 209, after detecting the specific luminance region, the decomposition level setting unit 202 sets a decomposition level in advance for this region, and information on the set decomposition level is sent to the decomposition unit 200. Send. Based on this, the decomposition unit 200 generates a subband image for the target image, and performs subsequent processing such as histogram calculation.

従って、第1の実施形態におけるサブバンド生成部109と本実施形態におけるサブバンド画像生成部209とではサブバンド生成部209の各処理部の接続関係が異なっている。具体的には、信号処理部108は特定輝度領域検出部201に、特定輝度領域検出部201は分解レベル設定部202および分解部200に、バッファ203は分解部200及びヒストグラム算出部110にそれぞれ接続しており、この点が第1の実施形態におけるサブバンド生成部109と異なっている。以下、第1の実施形態と共通する構成については同一の符号を付すとともにその説明を省略し、異なる構成について主に説明する。   Therefore, the connection relationship between the processing units of the subband generation unit 209 is different between the subband generation unit 109 in the first embodiment and the subband image generation unit 209 in the present embodiment. Specifically, the signal processing unit 108 is connected to the specific luminance region detection unit 201, the specific luminance region detection unit 201 is connected to the decomposition level setting unit 202 and the decomposition unit 200, and the buffer 203 is connected to the decomposition unit 200 and the histogram calculation unit 110, respectively. This point is different from the subband generation unit 109 in the first embodiment. Hereinafter, configurations common to the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different configurations will be mainly described.

図8は、発明の第2の実施形態に係る画像処理装置の概略構成を示したブロック図である。図8に示すように、分解レベル設定部202において、分解レベルとして最大段数nを特定輝度領域の面積S(i)と局所領域の面積Nとを比較し求めるのではなく、以下の数7式及び数8式に基づいて算出する。i段目の特定輝度領域の面積S(i)は数7式に示すように画素間隔dに反比例して縮小する。   FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of an image processing apparatus according to the second embodiment of the invention. As shown in FIG. 8, the decomposition level setting unit 202 does not obtain the maximum number n as the decomposition level by comparing the area S (i) of the specific luminance region with the area N of the local region. And it calculates based on Formula 8. The area S (i) of the i-th specific luminance region is reduced in inverse proportion to the pixel interval d as shown in Equation 7.

Figure 2011175608
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この数7式より、上記した数2式を満たす最大段数nは、以下の数8式となる。   From Equation 7, the maximum stage number n that satisfies Equation 2 is Equation 8 below.

Figure 2011175608
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分解レベル設定部202により設定される分解レベルである最大段数nに関する情報は、分解部200に出力され、分解部200では、で階層的に複数のサブバンド画像が生成され、複数のサブバンド画像はバッファ203へ転送され蓄積される。またバッファ203に蓄積されたサブバンド画像はヒストグラム算出部110へ出力される。各サブバンド画像は各サブバンド画像の分解レベルとして段数iに関する情報を保持することとする。   Information relating to the maximum number of stages n, which is the decomposition level set by the decomposition level setting unit 202, is output to the decomposition unit 200, and the decomposition unit 200 generates a plurality of subband images in a hierarchical manner. Is transferred to and stored in the buffer 203. Further, the subband images accumulated in the buffer 203 are output to the histogram calculation unit 110. Each subband image holds information regarding the number of stages i as the decomposition level of each subband image.

以下、このように構成された本実施形態の画像処理装置における画像処理の過程について図9のフローチャートを用いて説明する。   Hereinafter, the process of image processing in the image processing apparatus of the present embodiment configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.

本実施形態にかかる画像処理装置では、外部I/F部117を介してISO感度、露出、焦点距離などの撮影条件を設定した後,図示しないシャッターボタンを半押しにすることでプリ撮影モードに入る。そして、プリ撮影が終了すると、外部I/F部117を介して図示しないシャッターボタンを全押しすることにより本撮影が行われる。本撮影は、撮影制御部107にて求められた合焦条件および露光条件に基づき行われ、これらの撮影時の情報は制御部116へ転送される。   In the image processing apparatus according to the present embodiment, after setting shooting conditions such as ISO sensitivity, exposure, and focal length via the external I / F unit 117, a shutter button (not shown) is pressed halfway to enter the pre-shooting mode. enter. When the pre-photographing is completed, the real photographing is performed by fully pressing a shutter button (not shown) via the external I / F unit 117. The actual photographing is performed based on the focusing condition and the exposure condition obtained by the photographing control unit 107, and information at the time of photographing is transferred to the control unit 116.

ステップS21では、CCD103からの画像信号に画像信号サイズ、撮影条件等のヘッダ情報を付加したRawデータから、ヘッダ情報を読み込み、次のステップS22で、画像信号を入力する。ステップS23において、この画像信号に対して、信号処理部108により上記した所定の信号処理を行い、処理後の画像信号をサブバンド生成部109に出力する。   In step S21, header information is read from raw data obtained by adding header information such as the image signal size and photographing conditions to the image signal from the CCD 103, and in the next step S22, the image signal is input. In step S <b> 23, the signal processing unit 108 performs the predetermined signal processing on the image signal, and outputs the processed image signal to the subband generation unit 109.

ステップS24では、分解レベル設定部202により分解レベルを設定する。具体的には、特定輝度領域検出部201において、画像信号から特定輝度領域、すなわち段数n=1の特定輝度領域を検出し、数8式に代入し分解レベルとしての最大段数nを算出する。次のステップS25では、分解部200により、先に算出された分解レベルまで画像信号を階層的にサブバンド分解して解像度の異なる複数のサブバンド画像を生成する。   In step S24, the decomposition level is set by the decomposition level setting unit 202. Specifically, the specific luminance area detection unit 201 detects a specific luminance area from the image signal, that is, a specific luminance area with the number of stages n = 1, and substitutes it into Equation 8 to calculate the maximum number of stages n as a decomposition level. In the next step S25, the decomposition unit 200 hierarchically subband decomposes the image signal up to the previously calculated decomposition level to generate a plurality of subband images having different resolutions.

ステップS26では、複数のサブバンド画像に対して、サブバンド画像毎に、注目画素を中心とする所定の局所領域に含まれる画素の輝度値のヒストグラムを、サブバンド画像の全画素について算出し、次のステップS27に進む。ステップS27では、ステップS26において算出されたヒストグラムに基づいてサブバンド画像毎にサブバンド階調変換特性を算出する。   In step S26, for each subband image, a histogram of luminance values of pixels included in a predetermined local region centered on the target pixel is calculated for all the subband images for each subband image, Proceed to the next Step S27. In step S27, subband tone conversion characteristics are calculated for each subband image based on the histogram calculated in step S26.

次のステップS28では、サブバンド階調変換特性に基づいて、画像信号に対する階調変換特性を算出する。具体的には、各サブバンド画像のサブバンド階調変換特性に対して、分解レベルに応じた重み付け係数を算出し、この重み付け係数に従って、サブバンド階調変換特性を加重平均することにより、画像信号に対する階調変換特性を算出する。次のステップS29では、階調変換部113により、ステップS28で算出された階調変換特性を用いて画像信号に対して階調変換処理を行い、本ルーチンを終了する。なお、階調変換処理に際しては、ステップS28で算出した階調変換特性を、画像信号のうち特定輝度領域のみに適用し、画像信号のうち特定輝度領域以外の領域に対しては、任意の分解レベルのサブバンド画像に対するサブバンド階調変換特性を適用することができる。   In the next step S28, a gradation conversion characteristic for the image signal is calculated based on the subband gradation conversion characteristic. Specifically, the weighting coefficient corresponding to the decomposition level is calculated for the subband gradation conversion characteristics of each subband image, and the subband gradation conversion characteristics are weighted and averaged according to the weighting coefficient, thereby obtaining an image. A gradation conversion characteristic for the signal is calculated. In the next step S29, the tone conversion unit 113 performs tone conversion processing on the image signal using the tone conversion characteristics calculated in step S28, and this routine is terminated. In the gradation conversion process, the gradation conversion characteristic calculated in step S28 is applied only to the specific luminance area of the image signal, and arbitrary decomposition is applied to the area other than the specific luminance area of the image signal. Subband tone conversion characteristics for level subband images can be applied.

このように、本実施形態によれば、被写体の大きさや輝度に応じて階調変換が可能となるため、例えば、画像信号中に高輝度の小さな点光源が存在するような場合に、点光源については階調補正を抑制することが可能となり、人間の視覚特性に近い自然な画像信号を得ることができる。また、本実施形態では、第1の実施形態のように、分解レベル設定部202において特定輝度領域の面積S(i)と局所領域の面積Nとの比較が不要となり、さらに計算量を削減できる。   As described above, according to the present embodiment, gradation conversion can be performed in accordance with the size and luminance of the subject. For example, when there is a point light source having a small high luminance in the image signal, the point light source With respect to, gradation correction can be suppressed, and a natural image signal close to human visual characteristics can be obtained. Further, in the present embodiment, unlike the first embodiment, the decomposition level setting unit 202 does not need to compare the area S (i) of the specific luminance region and the area N of the local region, and can further reduce the amount of calculation. .

なお、上述した第1及び第2の実施形態では、ハードウェアによる処理を前提としていたが、このような構成に限定される必要はない。例えば、別途ソフトウェアにて実現、換言すると、汎用又は専用のコンピュータ及びこのコンピュータ上で動作するプログラムとして実現することができる。このようなコンピュータは、例えば、CPU(中央演算装置)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及び記憶装置を備えており、CPU等により、上記処理の全て或いは一部を実現させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されているプログラムを読み出して、プログラムをROMやRAMなどに展開し、情報の加工・演算処理を実行することにより、上述の画像処理装置による画像処理を実現させる。   In the first and second embodiments described above, processing by hardware is assumed, but it is not necessary to be limited to such a configuration. For example, it can be realized separately by software, in other words, a general-purpose or dedicated computer and a program operating on the computer. Such a computer includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and a storage device, and the CPU or the like realizes all or part of the above processing. The above-described image processing apparatus reads out a program recorded on a computer-readable recording medium in which a program for recording is read, expands the program in a ROM, a RAM, and the like, and executes information processing / calculation processing The image processing by is realized.

ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。   Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.

109 サブバンド生成部
110 ヒストグラム算出部
111 サブバンド階調変換特性算出部
112 階調変換特性算出部
113 階調変換部
200 分解部
201 特定輝度領域検出部
202 分解レベル設定部
209 サブバンド生成部
109 Subband generation unit 110 Histogram calculation unit 111 Subband tone conversion characteristic calculation unit 112 Tone conversion characteristic calculation unit 113 Tone conversion unit 200 Decomposition unit 201 Specific luminance region detection unit 202 Decomposition level setting unit 209 Subband generation unit

Claims (9)

画像信号に対して階調変換処理を行う画像処理装置であって、
前記画像信号から少なくとも1つのサブバンド画像を生成するサブバンド画像生成手段と、
前記サブバンド画像に対して、注目画素を中心とする所定の局所領域に含まれる画素の輝度値のヒストグラムを、前記サブバンド画像の全画素について算出するヒストグラム算出手段と、
前記ヒストグラムに基づいて、サブバンド画像毎にサブバンド階調変換特性を算出するサブバンド階調変換特性算出手段と、
前記サブバンド階調変換特性に基づいて前記画像信号の階調変換特性を算出する階調変換特性算出手段と、
前記階調変換特性に基づいて、前記画像信号の階調変換処理を行う階調変換処理手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
An image processing apparatus that performs gradation conversion processing on an image signal,
Subband image generation means for generating at least one subband image from the image signal;
Histogram calculation means for calculating a histogram of luminance values of pixels included in a predetermined local region centered on the target pixel with respect to the subband image for all pixels of the subband image;
Subband gradation conversion characteristic calculating means for calculating a subband gradation conversion characteristic for each subband image based on the histogram;
Gradation conversion characteristic calculating means for calculating gradation conversion characteristics of the image signal based on the subband gradation conversion characteristics;
Gradation conversion processing means for performing gradation conversion processing of the image signal based on the gradation conversion characteristics;
An image processing apparatus comprising:
前記サブバンド画像生成手段は、
前記画像信号に含まれる画素のうち所定の輝度値を有する画素からなる領域を特定輝度領域として検出する特定輝度領域検出手段を備え、
前記局所領域と前記特定輝度領域とに基づいて、該特定輝度領域が前記局所領域内に包含され、かつ、前記局所領域内に占める前記特定輝度領域の割合が最大となる第一のサブバンド画像を生成することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
The subband image generation means includes
A specific luminance area detecting means for detecting, as a specific luminance area, an area composed of pixels having a predetermined luminance value among the pixels included in the image signal;
Based on the local area and the specific luminance area, the first subband image in which the specific luminance area is included in the local area and the ratio of the specific luminance area in the local area is maximized The image processing apparatus according to claim 1, wherein:
前記サブバンド画像生成手段は、
前記画像信号を所望の分解レベルまで階層的にサブバンド分解して解像度の異なる複数のサブバンド画像を生成する分解手段と、
前記画像信号に含まれる画素のうち所定の輝度値を有する画素からなる領域を特定輝度領域として検出する特定輝度領域検出手段と、
前記特定輝度領域の形状又は大きさに基づいて前記分解レベルを設定する分解レベル設定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
The subband image generation means includes
Decomposition means for hierarchically subband decomposition of the image signal to a desired decomposition level to generate a plurality of subband images having different resolutions;
A specific luminance area detecting means for detecting, as a specific luminance area, an area composed of pixels having a predetermined luminance value among the pixels included in the image signal;
Decomposition level setting means for setting the decomposition level based on the shape or size of the specific luminance region;
The image processing apparatus according to claim 1, further comprising:
前記分解レベル設定手段は、前記局所領域と前記特定輝度領域とに基づいて、該特定輝度領域が前記局所領域内に包含され、かつ、前記局所領域内に占める前記特定輝度領域の割合が最大となる第一のサブバンド画像の分解レベルを、前記分解レベルとして設定することを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。   The decomposition level setting means, based on the local area and the specific luminance area, the specific luminance area is included in the local area, and the ratio of the specific luminance area in the local area is the maximum The image processing apparatus according to claim 3, wherein a decomposition level of the first subband image is set as the decomposition level. 前記サブバンド階調変換特性算出手段は、
前記ヒストグラムに対して、前記ヒストグラムの統計量に基づいてクリッピング処理を行うクリッピング手段を備え、
前記クリッピング処理後のヒストグラムに基づいて、前記各サブバンド階調変換特性を算出することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の画像処理装置。
The subband gradation conversion characteristic calculating means includes:
Clipping means for performing a clipping process on the histogram based on the statistics of the histogram,
5. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the subband tone conversion characteristics are calculated based on the histogram after the clipping process. 6.
前記ヒストグラムの統計量は、前記各サブバンド画像毎の、該サブバンド画像の前記局所領域のヒストグラムの平均値、中央値、最頻値、最小値、最大値及び分散値の何れかの値であることを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。   The histogram statistic is an average value, median value, mode value, minimum value, maximum value, and variance value of the histogram of the local region of each subband image for each subband image. The image processing apparatus according to claim 5, wherein the image processing apparatus is provided. 前記階調変換特性算出手段は、前記サブバンド階調変換特性に基づいて、前記画像信号のうち前記特定輝度領域に対する第一の階調変換特性と、前記画像信号のうち前記特定輝度領域以外の領域に対する第二の階調変換特性とをそれぞれ算出し、
前記階調変換処理手段は、第一の階調変換特性に基づいて前記特定輝度領域の階調変換処理を行うと共に、前記第二の階調変換特性に基づいて前記特定輝度領域以外の領域について階調変換処理を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の画像処理装置。
The gradation conversion characteristic calculating unit is configured to, based on the subband gradation conversion characteristic, a first gradation conversion characteristic for the specific luminance region of the image signal and a portion other than the specific luminance region of the image signal. Calculating a second gradation conversion characteristic for each region,
The gradation conversion processing means performs gradation conversion processing of the specific luminance area based on a first gradation conversion characteristic, and for areas other than the specific luminance area based on the second gradation conversion characteristic. The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein gradation conversion processing is performed.
前記階調変換特性算出手段は、前記サブバンド階調変換特性に対して、該サブバンド画像の分解レベルに応じた重み付け係数を算出し、該重み付け係数に基づいて前記サブバンド階調変換特性を加重平均することにより、前記第一の階調変換特性を算出することを特徴とする請求項1又は請求項3乃至請求項6の何れか1項に記載の画像処理装置。   The gradation conversion characteristic calculation means calculates a weighting coefficient corresponding to the decomposition level of the subband image for the subband gradation conversion characteristic, and calculates the subband gradation conversion characteristic based on the weighting coefficient. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the first gradation conversion characteristic is calculated by weighted averaging. 画像信号に対して階調変換処理を行う画像処理方法であって、
前記画像信号から少なくとも1つのサブバンド画像を生成するステップと、
前記サブバンド画像に対して、注目画素を中心とする所定の局所領域に含まれる画素の輝度値のヒストグラムを、前記サブバンド画像の全画素について算出するステップと、
前記ヒストグラムに基づいて、サブバンド画像毎にサブバンド階調変換特性を算出するステップと、
前記サブバンド階調変換特性に基づいて前記画像信号の階調変換特性を算出するステップと、
前記階調変換特性に基づいて、前記画像信号の階調変換処理を行うステップと、
を備えたことを特徴とする画像処理方法。
An image processing method for performing gradation conversion processing on an image signal,
Generating at least one subband image from the image signal;
Calculating a histogram of luminance values of pixels included in a predetermined local region centered on a target pixel with respect to the subband image for all pixels of the subband image;
Calculating a subband gradation conversion characteristic for each subband image based on the histogram;
Calculating a gradation conversion characteristic of the image signal based on the subband gradation conversion characteristic;
Performing gradation conversion processing of the image signal based on the gradation conversion characteristics;
An image processing method comprising:
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