JP2018129609A - 画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1のゲイン変換部(106)は、入力画像を用いて、ゲイン信号が単調増加する輝度域を含む第1の階調特性を基に、画素毎の輝度値に対応したゲイン値よりなる基準ゲインマップを生成する。ゲインマップ補正信号生成部(111)は、入力画像と入力画像から生成した低周波画像とを用いて、輝度域によらずにゲイン信号が単調減少又は単調増加する第2の階調特性を基に、基準ゲインマップを補正するゲインマップ補正信号を生成する。ゲインマップ補正部(107)は、基準ゲインマップがゲインマップ補正信号により補正された最終ゲインマップを生成する。ゲイン処理部(106)は、最終ゲインマップを基に、入力画像に対してゲイン処理を行う。
【選択図】図1
Description
例えば特許文献1に開示されている画像処理装置は、入力画像の画素値に対し解像度変換を繰り返して複数段階の画素値を生成し、入力画像の画素値と段階毎の画素値との差分に基づき、段階毎に入力画像の画素値を補正する。そして、特許文献1の画像処理装置では、その補正された画素値を有する段階毎の解像度の画像データの、各解像度に応じた高周波成分を利用して、入力画像の画素値が強調された画像を生成する。
本実施形態の画像処理装置は、例えばデジタルカメラやデジタルビデオカメラ、カメラ機能を備えたスマートフォンやタブレット端末等の各種携帯端末、工業用カメラ、車載カメラ、医療用カメラ等に適用可能である。また、本実施形態に係る画像処理は、ハードウェア構成により実現される場合だけでなく、例えばパーソナルコンピュータやデジタルカメラ等に内蔵されたコンピュータ等においてソフトウェアにより実現されてもよい。
本実施形態の画像処理装置は、画素毎に対応したゲイン値よりなるゲイン情報としてのゲインマップを適用して入力画像に対するゲイン処理を行い、そのゲイン処理後の画像を出力する装置である。本実施形態の画像処理装置は、図1に示すように、ゲイン処理部108、ゲインマップ生成部110、ゲインマップ補正信号生成部111により構成されている。なお、本実施形態の画像処理装置への入力画像は、撮像画像等から生成された輝度信号により構成されており、出力画像も輝度信号により構成されているとする。撮像画像の取得やその撮像信号に対する現像処理等の各種信号処理のための構成とその説明は省略する。
ゲイン処理部108は、ゲインマップ生成部110にて生成された最終ゲインマップを用いて入力画像に対するゲイン処理を行う。ゲイン処理部108の詳細な構成と動作の説明は後述する。
図7(a)は、或る入力画像の輝度信号(輝度値)をx方向(x座標方向)にプロットした図であり、横軸がx方向の位置、縦軸が輝度値を表している。また、図7(a)の実線部701は、入力画像の輝度信号を示している。すなわち、図7(a)に例示した輝度信号は、x方向の或る位置において輝度値が急激に変化するようなエッジ部を有した輝度信号であるとする。また、図7(a)の点線部702は、入力画像に対して縮小処理やフィルタ処理等を行うことで生成された低周波画像の輝度信号を示している。低周波画像の輝度信号は、入力画像に縮小処理やフィルタ処理等が行われた信号であるため、入力画像のエッジ部において図7(b)の点線部702に示すように緩やかに輝度値が変化する信号となる。
図7(d)は、図7(a)と同様の入力画像の輝度信号(701)と低周波画像の輝度信号(702)とを表している。また、図7(e)は、例えば輝度に対しゲイン値が単調増加になる階調特性を用いて、図7(d)の点線部702で示した低周波画像の輝度信号を基に生成されるゲインマップの、各ゲイン値をx方向にプロットした図である。図7(e)の横軸はx方向の位置、縦軸はゲイン値を表している。すなわち、輝度に対しゲイン値が単調増加になる階調特性を用いた場合、図7(d)の点線部702のような低周波画像の輝度信号から生成されるゲインマップは、図7(e)の点線部706のようにゲイン値が変化する特性を有するものとなる。
図2は、図1に示した本実施形態の画像処理装置における画像処理の流れを示すフローチャートである。以下の説明では、図2のフローチャートにおける各ステップS201〜S203をS201〜S203と略記する。このことは後述する他のフローチャートにおいても同様とする。また、これらフローチャートに示す各処理は、例えばCPU等が本実施形態に係る画像処理プログラムを実行することにより実現されてもよいし、それら処理の一部又は全部が電子回路などのハードウェアにより実現されてもよい。
Gain'=−a(X−Y1)+G1' ・・・式(3)
したがって、本実施形態によれば、階調処理における階調特性が単調増加又は単調減少の何れの設定であっても、画像のコントラストを向上させることが可能となる。
以下、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態における画像処理装置の構成及び基本的な処理は、図1及び図2から図4のフローチャートの処理と同様であるためその説明は省略する。以下の説明では、第1の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。前述した第1の実施形態では、図6(c)に示したように輝度域によらずにゲイン値が一律に単調減少する第2の階調特性を用いた例が挙げられている。これに対し、第2の実施形態の場合、第2の階調特性は、図9(b)に示すように、輝度域によらずにゲイン値が一律に単調増加する特性となされている。なお、図9(a)は、前述した図6(b)に示したものと同様の第1の階調特性を表した図であり、輝度値Y1からY2までの輝度域901ではゲイン値が単調増加する特性となっている。
Claims (10)
- 入力画像を用いて、ゲイン信号が単調増加する輝度域を含む第1の階調特性を基に、画素毎の輝度値に対応したゲイン値よりなる基準ゲイン情報を生成する第1の生成手段と、
入力画像と前記入力画像から生成した低周波画像とを用いて、輝度域によらずにゲイン信号が単調減少又は単調増加する第2の階調特性を基に、前記基準ゲイン情報を補正する補正信号を生成する第2の生成手段と、
前記基準ゲイン情報が前記補正信号により補正された後のゲイン情報を基に、前記入力画像に対してゲイン処理を行う処理手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記第2の生成手段は、
前記入力画像を用いて、前記第2の階調特性を基に、画素毎の輝度値に対応したゲイン値よりなる第1のゲイン情報を生成し、
前記低周波画像を用いて、前記第2の階調特性を基に、画素毎の輝度値に対応したゲイン値よりなる第2のゲイン情報を生成して、
前記第1のゲイン情報と前記第2のゲイン情報との差分を、前記補正信号として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。 - 前記基準ゲイン情報に前記差分を加算することで、前記基準ゲイン情報が前記補正信号により補正された後のゲイン情報を生成する補正手段を有することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記第2の生成手段は、
前記入力画像を縮小処理して周波数レベルが異なる複数の低周波画像を生成し、
前記複数の低周波画像からそれぞれ生成した複数のゲイン情報を合成して、前記第2のゲイン情報を生成することを特徴とする請求項2又は3に記載の画像処理装置。 - 前記第2の生成手段は、前記入力画像を基に前記第1の階調特性を生成し、前記第1の階調特性を基に前記第2の階調特性を生成することを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の画像処理装置。
- 前記第2の生成手段は、前記第1の階調特性のうち、単調増加となっている特性部分の傾きを反転して繋ぐことで、前記単調減少する前記第2の階調特性を生成することを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
- 前記第2の生成手段は、前記第1の階調特性の全ての輝度域の特性を符号反転した後の階調特性のうち、単調減少となっている特性部分の傾きを反転して繋ぐことで、前記単調増加する第2の階調特性を生成することを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
- 前記入力画像は輝度信号からなる画像であることを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の画像処理装置。
- 入力画像を用いて、ゲイン信号が単調増加する輝度域を含む第1の階調特性を基に、画素毎の輝度値に対応したゲイン値よりなる基準ゲイン情報を生成する第1の生成工程と、
入力画像と前記入力画像から生成した低周波画像とを用いて、輝度域によらずにゲイン信号が単調減少又は単調増加する第2の階調特性を基に、前記基準ゲイン情報を補正する補正信号を生成する第2の生成工程と、
前記基準ゲイン情報が前記補正信号により補正された後のゲイン情報を基に、前記入力画像に対してゲイン処理を行う処理工程と、
を有することを特徴とする画像処理装置の画像処理方法。 - コンピュータを、請求項1から8の何れか1項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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