JP2019074639A - 画像処理装置、画像処理方法、プログラム、及び、記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】入力画像データの輝度分布をユーザに容易に把握させることができる技術を提供する。【解決手段】本発明の画像処理装置は、入力画像データの輝度レンジにおける複数の部分輝度レンジの間で異なる変換色へ、前記入力画像データの各画素の色を変換する変換手段と、前記変換手段による処理が施された後の画像データに基づく画像を表示部に表示する表示制御手段と、を有し、前記複数の部分輝度レンジの間における前記変換色の表示輝度の高低関係は、前記複数の部分輝度レンジの間における前記入力画像データの輝度の高低関係に対応する。【選択図】図８

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法、プログラム、及び、記憶媒体に関する。

入力画像データの輝度分布をユーザが確認するためのアシスト機能として、入力画像データの輝度レンジにおける複数の部分輝度レンジの間で異なる変換色へ、入力画像データの各画素の色を変換する機能がある。このようなアシスト機能に関する従来技術は、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示の技術では、変換色と同じ色に波形モニタの波形の色が変換される。

特開２０１５−１０９５６３号公報

しかしながら、従来技術では、ユーザは、入力画像データの輝度分布を把握するために、変換色と入力画像データの輝度との対応関係を把握する必要がある。そのため、ユーザは、入力画像データの輝度分布を容易に把握できない。

本発明は、入力画像データの輝度分布をユーザに容易に把握させることができる技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、
入力画像データの輝度レンジにおける複数の部分輝度レンジの間で異なる変換色へ、前記入力画像データの各画素の色を変換する変換手段と、
前記変換手段による処理が施された後の画像データに基づく画像を表示部に表示する表示制御手段と、
を有し、
前記複数の部分輝度レンジの間における前記変換色の表示輝度の高低関係は、前記複数の部分輝度レンジの間における前記入力画像データの輝度の高低関係に対応する
ことを特徴とする画像処理装置である。

本発明の第２の態様は、
入力画像データの輝度レンジにおける複数の部分輝度レンジの間で異なる変換色へ、前記入力画像データの各画素の色を変換する変換ステップと、
前記変換ステップにおける処理が施された後の画像データに基づく画像を表示部に表示する表示制御ステップと、
を有し、
前記複数の部分輝度レンジの間における前記変換色の表示輝度の高低関係は、前記複数の部分輝度レンジの間における前記入力画像データの輝度の高低関係に対応する
ことを特徴とする画像処理方法である。

本発明の第３の態様は、コンピュータを、上述した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である。本発明の第４の態様は、コンピュータを、上述した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を格納したコンピュータが読み取り可
能な記憶媒体である。

本発明によれば、入力画像データの輝度分布をユーザに容易に把握させることができる。

実施例１に係る表示装置の構成例を示す模式図である。 実施例１に係る入力輝度と表示輝度の対応関係の一例を示す模式図である。 実施例１に係る部分輝度レンジと変換色の対応関係の一例を示す模式図である。 入力輝度と表示輝度の対応関係の従来例を示す模式図である。 実施例１に係る色変換処理に関する処理フローの一例を示す模式図である。 実施例１に係る表示対象レンジと輝度ゲインの対応関係の一例を示す模式図である。 実施例１に係る部分輝度レンジとＲＧＢ値の対応関係の一例を示す模式図である。 実施例１に係る入力輝度と表示輝度の対応関係の一例を示す模式図である。 実施例１に係る入力輝度と表示輝度の対応関係の一例を示す模式図である。 実施例１に係る入力輝度と表示輝度の対応関係の一例を示す模式図である。 実施例１に係る入力輝度と表示輝度の対応関係の一例を示す模式図である。 実施例２に係る表示装置の構成例を示す模式図である。 実施例２に係る上限表示輝度と輝度ゲインの対応関係の一例を示す模式図である。 実施例２に係る入力輝度と表示輝度の対応関係の一例を示す模式図である。

＜実施例１＞
以下、本発明の実施例１について説明する。なお、以下では、本実施例に係る画像処理装置を有する表示装置の例を説明する。表示装置は、例えば、液晶表示装置、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置、プラズマ表示装置、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）シャッタ方式表示装置、等である。なお、画像処理装置は表示装置とは別体の装置であってもよい。表示装置とは別体の画像処理装置は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、再生装置（例えば、ブルーレイプレーヤ）、サーバ装置、等である。

（構成）
図１は、本実施例に係る表示装置１００の構成例を示す。表示装置１００は、画像入力部１０１、画像処理部１０２、色変換処理部１０３、表示部１０４、ＣＰＵ１０５、ＵＩ（ユーザインターフェース）部１０６、及び、色変換ＬＵＴ生成部１０７を有する。表示装置１００の表示輝度（画面の輝度）のレンジは特に限定されないが、本実施例では、表示輝度のレンジが０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１０００ｃｄ／ｍ^２以下のレンジであるとする。

画像入力部１０１は、画像データ（入力画像データ）を取得し、入力画像データを画像処理部１０２へ出力する。本実施例では、画像入力部１０１は、表示装置１００（画像処理装置）の外部から入力画像データを取得する。具体的には、画像入力部１０１は、ＳＤＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）規格に準じたＳＤＩ入力端子
を有しており、表示装置１００の外部からＳＤＩ入力端子を介してＳＤＩ信号を取得する。そして、画像入力部１０１は、表示装置１００の内部で処理可能なデータフォーマットを有する画像データにＳＤＩ信号を変換し、変換後の画像データを画像処理部１０２へ出力する。

なお、入力画像データの取得方法は特に限定されない。例えば、画像データを記憶する記憶部を表示装置１００（画像処理装置）が有しており、画像入力部１０１が記憶部から画像データ（入力画像データ）を読み出してもよい。画像入力部１０１に入力される画像データ（画像信号）はＳＤＩ信号でなくてもよい。

入力画像データのダイナミックレンジ（輝度レンジ）は特に限定されないが、本実施例では、入力画像データが広いダイナミックレンジを有するものとする。広いダイナミックレンジは「ＨＤＲ（Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）」などと呼ばれ、ＨＤＲに比べ狭いダイナミックレンジは「ＳＤＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）」などと呼ばれる。そして、ＨＤＲを有する画像データは「ＨＤＲ画像データ」などと呼ばれ、ＳＤＲを有する画像データは「ＳＤＲ画像データ」などと呼ばれる。

入力画像データの階調値のビット数（ビット深度）は特に限定されないが、本実施例では、入力画像データの階調値が１０ビットの値（０〜１０２３）であるとする。

入力画像データの方式（規格；階調特性）は特に限定されないが、本実施例では、入力画像データの方式が、ＳＭＰＴＥ（米国映画テレビ技術者協会）により標準化されたＳＴ２０８４であるとする。ＳＴ２０８４は、ＳＤＩケーブルなどのケーブルを用いて伝送可能なＨＤＲ画像データの方式である。ＳＴ２０８４は、人間の視覚特性に基づく方式であり、ＨＤＲ画像データの輝度を絶対輝度で定義する。ＳＴ２０８４では、０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１００００ｃｄ／ｍ^２以下の絶対輝度が扱われる。上述したように、本実施例では、表示輝度の上限（上限表示輝度）は１０００ｃｄ／ｍ^２であり、表示装置１００は１０００ｃｄ／ｍ^２以上の表示輝度を実現できない。

画像処理部１０２は、画像入力部１０１から出力された入力画像データに対して、階調補正処理とレンジ補正処理を施す。階調補正処理は、階調設定に応じた所定の１ＤＬＵＴ（１次元のＬｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）を用いて階調値を補正（変換）する処理である。１ＤＬＵＴの代わりに３ＤＬＵＴ（３次元のＬｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）や関数が使用されてもよい。レンジ補正処理は、レンジ設定に基づいて階調値を補正（変換）する処理である。レンジ設定は、入力画像データのダイナミックレンジにおいて表示対象とされるレンジ（表示対象レンジ）の設定である。表示対象レンジは固定であってもよいが、本実施例では表示対象レンジが変更可能であるとする。

図２（Ａ），２（Ｂ）は、入力画像データの輝度（ＳＴ２０８４の絶対輝度；入力輝度）と入力画像データに応じた表示輝度との対応関係の一例を示す。表示対象レンジが０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１０００ｃｄ／ｍ^２以下のレンジである場合には、図２（Ａ）の対応関係を実現するためのレンジ補正処理が行われる。図２（Ａ）の対応関係によれば、０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１０００ｃｄ／ｍ^２以下の入力輝度は、当該入力輝度と等しい表示輝度で表示される（非圧縮表示）。そして、１０００ｃｄ／ｍ^２よりも高く且つ１００００ｃｄ／ｍ^２以下の入力輝度は、上限表示輝度１０００ｃｄ／ｍ^２で表示される（白飛び表示；クリップ表示）。表示対象レンジが０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１００００ｃｄ／ｍ^２以下のレンジである場合には、図２（Ｂ）の対応関係を実現するためのレンジ補正処理が行われる。図２（Ｂ）の対応関係によれば、０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１００００ｃｄ／ｍ^２以下の入力輝度レンジ（入力輝度のレンジ）は、０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１０００ｃｄ／ｍ^２以下の表示輝度レンジ（表示輝度のレンジ）に圧縮されて表示される（圧縮表示）。このように
、入力画像データに応じた表示輝度は、表示対象レンジに応じて変わる。

また、画像処理部１０２は、フォルスカラー機能が有効である場合に、階調補正処理とレンジ補正処理とが施された後の画像データに対して、各画素の色をモノクロ色へ変換するモノクロ処理を施す。フォルスカラー機能は、入力画像データの輝度分布をユーザが確認するためのアシスト機能であり、入力画像データのダイナミックレンジにおける複数の部分輝度レンジの間で異なる変換色へ、入力画像データの各画素の色を変換する機能である。色の変換は「色の着色」とも言え、フォルスカラー機能は「色変換機能」、「着色機能」、等とも言える。

そして、画像処理部１０２は、上述した画像処理（階調補正処理、レンジ補正処理、モノクロ処理、等）が施された後の画像データを、色変換処理部１０３へ出力する。以後、画像処理部１０２から出力された画像データを「処理画像データ」と記載する。

色変換処理部１０３は、フォルスカラー機能が有効である場合に、画像処理部１０２から出力された処理画像データの各画素の色を変換色へ変換する（色変換処理）。具体的には、色変換処理部１０３は、色変換ＬＵＴ生成部１０７によって生成された１ＤＬＵＴを用いて、処理画像データの各階調値を補正（変換）する。それにより、表示画像データが生成される。１ＤＬＵＴの代わりに３ＤＬＵＴや関数が使用されてもよい。そして、色変換処理部１０３は、表示画像データを表示部１０４へ出力する。フォルスカラー機能が無効である場合には、色変換処理部１０３は、処理画像データと同じ表示画像データを出力する。

表示部１０４は、色変換処理部１０３から出力された表示画像データに基づく画像を表示部１０４の画面に表示する表示制御を行う。表示部１０４として、自発光型の表示パネル、発光部と透過型の表示パネルの組み合わせ、等を使用できる。自発光型の表示パネルは、表示画像データに基づいて発光することにより画像を表示する。発光部は、透過型の表示パネルの背面に光を照射する。透過型の表示パネルは、発光部から発せられた光を表示画像データに基づいて透過することにより画像を表示する。液晶表示装置では、発光部は「バックライトユニット」などと呼ばれ、透過型の表示パネルは「液晶パネル」などと呼ばれる。

ＣＰＵ１０５は、表示装置１００（表示装置１００の各機能部）の動作を制御するプロセッサである。例えば、表示装置１００は、プログラムを記憶する記憶部（不揮発性メモリなど）を有しており、ＣＰＵ１０５は、プログラムを記憶部から読み出して実行することにより、表示装置１００の動作を制御する。

ＵＩ部１０６は、表示装置１００（画像処理装置）に対するユーザ操作を受け付けるユーザインターフェースである。そして、ＵＩ部１０６は、行われたユーザ操作に応じた操作信号を、表示装置１００の他の機能部（画像処理部１０２、色変換処理部１０３、ＣＰＵ１０５、色変換ＬＵＴ生成部１０７、等）へ出力する。ＵＩ部１０６は、例えば、表示装置１００に設けられたボタン、表示部１０４に設けられたタッチパネル、等である。表示装置１００に対して着脱可能な操作部（コントローラ、キーボード、マウス、等）がＵＩ部１０６として用いられてもよい。

ＵＩ部１０６は、例えば、階調設定のためのユーザ操作、レンジ設定のためのユーザ操作、フォルスカラー設定（フォルスカラー機能の有効／無効の設定）のためのユーザ操作、等を受け付ける。ＵＩ部１０６は、階調設定、レンジ設定、フォルスカラー設定、等のためのユーザ操作に応じた操作信号をＣＰＵ１０５へ出力し、ＣＰＵ１０５は、当該操作信号に応じて設定を行う。

色変換ＬＵＴ生成部１０７は、階調設定、レンジ設定、及び、フォルスカラー設定に応じて、色変換処理のための１ＤＬＵＴを生成する。入力画像データ、処理画像データ、表示画像データ、等の画素値のフォーマットは特に限定されないが、本実施例では、画素値がＲＧＢ値であるとする。そして、色変換ＬＵＴ生成部１０７は、Ｒ値を変換する１ＤＬＵＴ、Ｇ値を変換する１ＤＬＵＴ、及び、Ｂ値を変換する１ＤＬＵＴを生成する。フォルスカラー機能が無効である場合には、色変換ＬＵＴ生成部１０７は、階調値を変換しない１ＤＬＵＴを生成し、色変換処理部１０３は、階調値を変換しない１ＤＬＵＴを用いた色変換処理を行う。なお、フォルスカラー機能が無効である場合に、色変換ＬＵＴ生成部１０７が１ＤＬＵＴを生成せず、色変換処理部１０３が色変換処理を省略してもよい。

（色変換処理）
図３は、部分輝度レンジと変換色の対応関係の一例を示す。本実施例では、複数の部分輝度レンジは、所定の輝度以下である入力輝度のレンジを含まない。具体的には、図３に示すように、１００ｃｄ／ｍ^２よりも高く且つ１００００ｃｄ／ｍ^２以下の入力輝度レンジを構成する５つの部分輝度レンジが定められている。０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１００ｃｄ／ｍ^２以下の入力輝度レンジは、ＳＤＲに対応するＳＤＲレンジである。ＳＤＲレンジの入力輝度を有する画素（特定画素；ＳＤＲ画素）の色は、モノクロ色から変換されない。１００ｃｄ／ｍ^２よりも高く且つ２００ｃｄ／ｍ^２以下の入力輝度を有する画素の色は青色に変換され、２００ｃｄ／ｍ^２よりも高く且つ４００ｃｄ／ｍ^２以下の入力輝度を有する画素の色は紫色に変換される。４００ｃｄ／ｍ^２よりも高く且つ１０００ｃｄ／ｍ^２以下の入力輝度を有する画素の色は緑色に変換され、１０００ｃｄ／ｍ^２よりも高く且つ４０００ｃｄ／ｍ^２以下の入力輝度を有する画素の色は藍色に変換される。そして、４０００ｃｄ／ｍ^２よりも高く且つ１００００ｃｄ／ｍ^２以下の入力輝度を有する画素の色は黄色に変換される。これにより、ユーザは、入力輝度を色（変換色）で確認できる。

さらに、本実施例では、複数の部分輝度レンジのそれぞれにおいて入力輝度が高いほど変換色の表示輝度が高くなるように、色変換処理が行われる。具体的には、複数の部分輝度レンジのそれぞれにおいて、入力輝度の増加に伴い変換色の表示輝度が連続的に増加するように、色変換処理が行われる（グラデーション表示）。これにより、ユーザは、各部分輝度レンジにおける入力輝度の分布も確認できる。例えば、ユーザは、明るい青色の画像領域が２００ｃｄ／ｍ^２に近い入力輝度を有する画像領域であること、暗い青色の画像領域が１００ｃｄ／ｍ^２に近い入力輝度を有する画像領域であること、等を把握できる。

なお、部分輝度レンジの数は特に限定されない。入力輝度の分布を確認するために、部分輝度レンジの数は３つ以上であることが好ましい。複数の部分輝度レンジは、入力画像データのダイナミックレンジ全体を構成してもよい。複数の部分輝度レンジは連続していなくてもよい。複数の部分輝度レンジのそれぞれにおいて、入力輝度の増加に伴い変換色の表示輝度が不連続に増加してもよい。複数の部分輝度レンジのそれぞれにおいて、変換色の表示輝度は一様であってもよい。変換色への変換が行われない入力輝度レンジ（ＳＤＲレンジ）の最高輝度は特に限定されない。画像処理部１０２は、ＳＤＲ画素に対してのみモノクロ処理を施してもよい。画像処理部１０２は、モノクロ処理を行わなくてもよい。

（実施例１により解決される課題）
従来の色変換処理では、図４に示すように、複数の部分輝度レンジの間における変換色の表示輝度の高低関係は、複数の部分輝度レンジの間における入力輝度の高低関係とは無関係である。例えば、図４では、４０００ｃｄ／ｍ^２よりも高く且つ１００００ｃｄ／ｍ^２以下の部分輝度レンジの変換色の表示輝度よりも、１０００ｃｄ／ｍ^２よりも高く且つ４０００ｃｄ／ｍ^２以下の部分輝度レンジの変換色の表示輝度が高い。そのため、ユーザ
は、入力輝度の分布を表示輝度からは直感的（容易）に把握できない。ユーザは、入力輝度の分布を把握するために、入力輝度と変換色の対応関係を把握する必要がある。入力輝度と変換色の対応関係を把握するために、例えば、波形モニタやリストなどのガイドが、ＯＳＤ（Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）画像として表示される。

また、従来技術では、表示対象レンジが０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１００００ｃｄ／ｍ^２以下の表示輝度レンジである場合には、ＳＤＲレンジにおいて図２（Ｂ）の対応関係が実現される。図２（Ｂ）の対応関係によれば、０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１００ｃｄ／ｍ^２以下のＳＤＲレンジは、０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１０ｃｄ／ｍ^２以下の表示輝度レンジに圧縮されて表示される。そのため、ＳＤＲレンジの画像領域は暗く表示され、ユーザはＳＤＲレンジの画像領域の階調を容易に把握できない。

そこで、本実施例では、色変換処理部１０３は、複数の部分輝度レンジの間における変換色の表示輝度の高低関係が、複数の部分輝度レンジの間における入力輝度の高低関係に対応するように、色変換処理を行う。これにより、ユーザは、入力輝度と変換色の対応関係を把握しなくても、変換色の表示輝度が入力輝度に対応することを直感的に把握でき、入力輝度の分布を直感的に把握できる。

さらに、本実施例では、色変換処理部１０３は、ＳＤＲ画素の表示輝度が入力画像データに応じた表示輝度から高められるように、色変換処理を行う。これにより、ＳＤＲレンジの画像領域の視認性が向上し、ユーザはＳＤＲレンジの画像領域の階調を容易に把握できる。なお、ＳＤＲ画素の表示輝度を高める輝度制御は、色変換処理部１０３とは異なる機能部で行われてもよい。

（色変換処理に関する処理フロー）
図５を用いて、本実施例の色変換処理に関する処理フローについて説明する。図５は、本実施例の色変換処理に関する処理フローの一例を示す。

まず、Ｓ１０１にて、色変換ＬＵＴ生成部１０７は、フォルスカラー機能が有効であるか否かを判断する。フォルスカラー機能が有効であると判断された場合には、Ｓ１０２へ処理が進められ、フォルスカラー機能が無効であると判断された場合には、Ｓ１０７へ処理が進められる。Ｓ１０７にて、色変換ＬＵＴ生成部１０７は、色変換処理のための１ＤＬＵＴとして、階調値を変換しない１ＤＬＵＴを生成する。そして、色変換処理部１０３は、生成された１ＤＬＵＴを用いた色変換処理を行う。その後、本処理フローが終了される。

Ｓ１０２にて、色変換ＬＵＴ生成部１０７は、入力画像データのダイナミックレンジを、ＳＤＲレンジと複数の部分輝度レンジとを含む複数の入力輝度レンジに分割する。本実施例では、図３に示すように、入力画像データのダイナミックレンジを分割することにより、ＳＤＲレンジと５つの部分輝度レンジとが得られる。

そして、Ｓ１０３にて、色変換ＬＵＴ生成部１０７は、ＳＤＲ画素の表示輝度の増加度合いを決定する。本実施例では、色変換ＬＵＴ生成部１０７は、表示対象レンジが広いほど高い増加度合いを決定する。また、本実施例では、色変換ＬＵＴ生成部１０７は、増加度合いとして、表示輝度の増加率（輝度ゲイン）を決定する。具体的には、図６に示すように、色変換ＬＵＴ生成部１０７は、表示対象レンジの最高輝度が１０００ｃｄ／ｍ^２以下である場合に、「１．０」を輝度ゲインとして決定する。表示対象レンジの最高輝度が４０００ｃｄ／ｍ^２である場合には、色変換ＬＵＴ生成部１０７は「４．０」を輝度ゲインとして決定する。そして、表示対象レンジの最高輝度が１００００ｃｄ／ｍ^２である場合には、色変換ＬＵＴ生成部１０７は「１０．０」を輝度ゲインとして決定する。

本実施例では、表示対象レンジの最高輝度が１０００ｃｄ／ｍ^２よりも高い場合に、「１．０」よりも大きい輝度ゲインが決定（設定）される。そのため、表示対象レンジの最高輝度が１０００ｃｄ／ｍ^２よりも高い場合に、ＳＤＲ画素の表示輝度が、設定された輝度ゲインで高められる。これにより、ＳＤＲレンジの画像領域を或る程度高い表示輝度で表示でき、ＳＤＲレンジの画像領域の階調をユーザに容易に把握させることができる。表示対象レンジが広いほど、入力画像データに応じた表示輝度は低い。本実施例では、表示対象レンジの最高輝度が１０００ｃｄ／ｍ^２よりも高い場合に、表示対象レンジが広いほど高い増加度合い、具体的には表示対象レンジが広いほど大きい輝度ゲインが決定される。これにより、表示対象レンジの拡大によるＳＤＲ画素の表示輝度の低下を抑制でき、上述した効果をより確実に得ることができる。

なお、表示対象レンジ（表示対象レンジの最高輝度）と輝度ゲインの対応関係は、図６の対応関係に限られない。増加度合いとして、増加率（輝度ゲイン）ではなく、増加量（輝度オフセット）が決定されて使用されてもよい。増加度合いは固定であってもよい。

次に、Ｓ１０４にて、色変換ＬＵＴ生成部１０７は、５つの部分輝度レンジのそれぞれについて、部分輝度レンジの最高輝度に対応する変換色の画素値（ＲＧＢ値）を決定する。Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値、及び、輝度値Ｙの対応関係は、以下の式１で表される。輝度値Ｙは、表示輝度に対応する。本実施例では、色変換ＬＵＴ生成部１０７は、式１を用いて、部分輝度レンジの最高輝度が高いほど大きい輝度値Ｙを実現するＲＧＢ値を、当該部分輝度レンジの最高輝度に対応する変換色のＲＧＢ値として決定する。

Ｙ＝０．２１２６×Ｒ＋０．７１５２×Ｇ＋０．０７２２×Ｂ ・・・（式１）

５つの部分輝度レンジの間の変換色の違いを分かりやすくするために、部分輝度レンジの最高輝度に対応する変換色のＲ値、Ｇ値、及び、Ｂ値として、０または１０２３を用いることが好ましい。また、モノクロ色のＳＤＲ画素と変換色の画素とを区別しやすくするために、グレースケール色（Ｒ値、Ｇ値、及び、Ｂ値の全てが０の黒色と、Ｒ値、Ｇ値、及び、Ｂ値の全てが１０２３の白色とを含む）を変換色として用いないことが好ましい。本実施例では、図７（Ａ）に示すように、部分輝度レンジの最高輝度に対応する変換色のＲＧＢ値が決定されたとする。

そして、Ｓ１０５にて、色変換ＬＵＴ生成部１０７は、５つの部分輝度レンジのそれぞれについて、部分輝度レンジの最低輝度に対応する変換色の画素値（ＲＧＢ値）を決定する。色変換ＬＵＴ生成部１０７は、例えば、Ｓ１０４で決定したＲＧＢ値と、式１とに基づいて、部分輝度レンジの最低輝度に対応する変換色のＲＧＢ値を決定する。本実施例では、色変換ＬＵＴ生成部１０７は、５つの部分輝度レンジからなる入力輝度レンジにおいて、入力輝度の増加に伴い変換色の表示輝度が連続的に増加するように、部分輝度レンジの最低輝度に対応する変換色のＲＧＢ値を決定する。本実施例では、図７（Ｂ）に示すように、部分輝度レンジの最低輝度に対応する変換色のＲＧＢ値が決定されたとする。図７（Ｂ）の「α」は入力輝度の最小の増加量である。

次に、Ｓ１０６にて、色変換ＬＵＴ生成部１０７は、Ｓ１０３で決定した輝度ゲイン、Ｓ１０４で決定したＲＧＢ値、及び、Ｓ１０５で決定したＲＧＢ値に基づいて、色変換処理のための１ＤＬＵＴを生成する。そして、色変換処理部１０３は、生成された１ＤＬＵＴを用いた色変換処理を行う。その後、本処理フローが終了される。

図８は、表示対象レンジが０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１００００ｃｄ／ｍ^２以下の表示輝度
レンジであり、且つ、フォルスカラー機能が有効である場合の、入力輝度と表示輝度の対応関係を示す。図８では、複数の部分輝度レンジの間における変換色の表示輝度の高低関係が、複数の部分輝度レンジの間における入力輝度の高低関係に対応する。具体的には、５つの部分輝度レンジからなる入力輝度レンジにおいて、入力輝度の増加に伴い変換色の表示輝度が連続的に増加する。これにより、ユーザは、入力輝度と変換色の対応関係を把握しなくても、変換色の表示輝度が入力輝度に対応することを直感的に把握でき、入力輝度の分布を直感的に把握できる。

さらに、ＳＤＲ画素の表示輝度は、輝度ゲイン「１０．０」によって、入力画像データに応じた表示輝度の１０倍に高められる。そのため、０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１００ｃｄ／ｍ^２以下のＳＤＲレンジは、０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１０ｃｄ／ｍ^２以下の表示輝度レンジに圧縮されずに、ＳＤＲレンジと等しい表示輝度レンジで表示される。これにより、ＳＤＲレンジの画像領域の視認性が向上し、ユーザはＳＤＲレンジの画像領域の階調を容易に把握できる。

なお、表示対象レンジが０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１０００ｃｄ／ｍ^２以下の表示輝度レンジである場合には、輝度ゲインが「１．０」であるため、ＳＤＲ画素は入力画像データに応じた表示輝度で表示される。そのため、入力輝度と表示輝度の対応関係は、図８の対応関係となる。

（まとめ）
以上述べたように、本実施例によれば、複数の部分輝度レンジの間における変換色の表示輝度の高低関係が、複数の部分輝度レンジの間における入力輝度の高低関係に対応する。これにより、入力画像データの輝度分布をユーザに容易に把握させることができる。

なお、ＨＤＲ画像データの方式として、ＨＤＲ画像データの輝度を絶対輝度で定義する方式の他に、ＨＤＲ画像データの輝度を相対輝度で定義する方式、ＨＤＲ画像データの輝度を絶対輝度でも相対輝度でも定義しない方式、等がある。入力輝度として絶対輝度を用いる例を説明したが、相対輝度や輝度値Ｙが使用されてもよい。

なお、ＳＤＲ画素の画素値を補正（変更）することによりＳＤＲ画素の表示輝度を高める例を説明したが、他の方法でＳＤＲ画素の表示輝度が高められてもよい。例えば、設定された発光輝度から発光部（バックライトユニット）の発光輝度を高めることにより、ＳＤＲ画素の表示輝度が高められてもよい。画素値の補正と発光部の発光輝度の増加との一方が行われてもよいし、それらの両方が行われてもよい。ＳＤＲ画素の表示輝度を高める輝度制御が行われなくてもよい。

なお、入力輝度と表示輝度の対応関係は、図８のような対応関係でなくてもよい。例えば、図９（Ａ），９（Ｂ）に示すように、複数の部分輝度レンジの間の境界で入力輝度の増加に伴い変換色の表示輝度が不連続に変化してもよい。図９（Ａ）の対応関係は、部分輝度レンジの最高輝度に対応する変換色の階調値（Ｒ値、Ｇ値、及び、Ｂ値）を０．５倍した値を、部分輝度レンジの最低輝度に対応する変換色の階調値として用いることにより得られる。複数の部分輝度レンジの境界で入力輝度の増加に伴い変換色の表示輝度が不連続に変化することにより、複数の部分輝度レンジの間の境界をユーザにより容易に把握させることができる。

図１０（Ａ），１０（Ｂ）に示すように、所定の輝度（ＳＤＲレンジの最高輝度）から所定の輝度よりも高い輝度への入力輝度の増加に伴い表示輝度が増加するように、変換色の表示輝度が定められていてもよい。図１０（Ａ）では、所定の輝度から所定の輝度よりも高い輝度への入力輝度の増加に伴い表示部の表示輝度が連続的に増加する。図１０（Ｂ
）では、所定の輝度から所定の輝度よりも高い輝度への入力輝度の増加に伴い表示部の表示輝度が不連続に増加する。

図１１（Ａ）に示すように、変換色の表示輝度は、入力画像データに応じた表示輝度と等しくてもよい。図１１（Ｂ）に示すように、変換色の表示輝度は、入力画像データに応じた表示輝度より高くてもよい。

上述のように、各部分輝度レンジに含まれる画素は、各部分輝度レンジに含まれる入力輝度の範囲の高低に対応する表示輝度で表示されるように着色される。言い換えると、各部分輝度レンジに含まれる入力輝度の範囲が高いほど各部分輝度レンジの着色に用いられる色の輝度の平均値が高くなるように、各部分輝度レンジの着色に用いられる色が決定されるともいえる。

＜実施例２＞
以下、本発明の実施例２について説明する。なお、以下では、実施例１と異なる点（構成や処理）について詳しく説明し、実施例１と同じ点についての説明は省略する。本実施例では、上限表示輝度が変更可能である。

図１２は、本実施例に係る表示装置２００の構成例を示す。図１２において、実施例１（図１）と同じ機能部には、実施例１と同じ符号が付されている。表示装置２００は、画像入力部１０１、画像処理部１０２、色変換処理部１０３、表示部２０１、ＵＩ部２０２、ＣＰＵ２０３、発光制御部２０４、及び、色変換ＬＵＴ生成部２０５を有する。

表示部２０１は、実施例１の表示部１０４と同様の機能を有する。但し、表示部２０１は、発光部２１１と、透過型の表示パネル２１２とを有する。発光部２１１は、表示パネル２１２の背面に光を照射する。表示パネル２１２は、発光部２１１から発せられた光を表示画像データに基づいて透過することにより画像を表示する。

ＵＩ部２０２は、実施例１のＵＩ部１０６と同様の機能を有する。さらに、ＵＩ部２０２は、輝度設定（上限表示輝度の設定）のためのユーザ操作を受け付ける。ＵＩ部２０２は、輝度設定のためのユーザ操作に応じた操作信号をＣＰＵ２０３へ出力する。

ＣＰＵ２０３は、実施例１のＣＰＵ１０５と同様の機能を有する。さらに、ＣＰＵ２０３は、輝度設定のためのユーザ操作の操作信号に応じて輝度設定を行う。上限表示輝度は特に限定されないが、本実施例では、輝度設定により、０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１０００ｃｄ／ｍ^２以下の上限表示輝度が設定されるとする。

発光制御部２０４は、上限表示輝度に応じて発光部２１１の発光輝度を制御する。そのため、輝度設定は、「発光部２１１の発光輝度の設定」とも言える。上限表示輝度に応じた発光輝度は特に限定されないが、例えば、上限表示輝度に応じた発光輝度は上限表示輝度と略等しい。

色変換ＬＵＴ生成部２０５は、実施例１の色変換ＬＵＴ生成部１０７と同様の機能を有する。但し、色変換ＬＵＴ生成部２０５は、表示対象レンジと上限表示輝度に応じて、ＳＤＲ画素の輝度ゲインを決定する。入力画像データに応じた表示輝度は、上限表示輝度に依存する。上限表示輝度が低いほど、入力画像データに応じた表示輝度は低く、上限表示輝度が高いほど、入力画像データに応じた表示輝度は高い。そのため、色変換ＬＵＴ生成部２０５は、上限表示輝度が低いほど高い輝度ゲイン（増加度合い）を決定する。これにより、ＳＤＲレンジの画像領域の視認性が向上し、ユーザはＳＤＲレンジの画像領域の階調を容易に把握できる、という効果をより確実に得ることができる。

具体的には、５００ｃｄ／ｍ^２以上の上限表示輝度が設定された場合には、色変換ＬＵＴ生成部２０５は、実施例１の輝度ゲインと同じ輝度ゲインを決定する。そして、５００ｃｄ／ｍ^２未満の上限表示輝度が設定された場合には、色変換ＬＵＴ生成部２０５は、実施例１の輝度ゲインよりも大きい輝度ゲインを決定する。表示対象レンジの最高輝度が１０００ｃｄ／ｍ^２である場合には、上限表示輝度と輝度ゲインの対応関係として、図１３の対応関係が使用される。なお、上限表示輝度と輝度ゲインとの対応関係は、図１３の対応関係に限られない。表示対象レンジに応じた輝度ゲインと、上限表示輝度に応じた輝度ゲインとが個別に決定されてもよい。

図１４は、上限表示輝度１００ｃｄ／ｍ^２が設定され、且つ、表示対象レンジが０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１０００ｃｄ／ｍ^２以下の表示輝度レンジであり、且つ、フォルスカラー機能が有効である場合の、入力輝度と表示輝度の対応関係を示す。図１４では、実施例１と同様に、複数の部分輝度レンジの間における変換色の表示輝度の高低関係が、複数の部分輝度レンジの間における入力輝度の高低関係に対応する。これにより、ユーザは、入力輝度と変換色の対応関係を把握しなくても、変換色の表示輝度が入力輝度に対応することを直感的に把握でき、入力輝度の分布を直感的に把握できる。

上限表示輝度１００ｃｄ／ｍ^２が設定され且つ実施例１と同じ輝度ゲイン「１．０」が使用された場合には、０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１００ｃｄ／ｍ^２以下のＳＤＲレンジは、０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１０ｃｄ／ｍ^２以下の表示輝度レンジに圧縮されて表示される。本実施例では、輝度ゲイン「５．０」が使用されるため、ＳＤＲ画素の表示輝度は、入力画像データに応じた表示輝度の５倍に高められる。そのため、０ｃｄ／ｍ^２以上且つ１００ｃｄ／ｍ^２以下のＳＤＲレンジを、０ｃｄ／ｍ^２以上且つ５０ｃｄ／ｍ^２以下の表示輝度レンジで表示できる。これにより、ＳＤＲレンジの画像領域の視認性が向上し、ユーザはＳＤＲレンジの画像領域の階調を容易に把握できる。

以上述べたように、本実施例によれば、ＳＤＲ画素の表示輝度が、上限表示輝度が低いほど高い増加度合いで高められる。これにより、ＳＤＲレンジの画像領域の視認性が向上し、ユーザはＳＤＲレンジの画像領域の階調を容易に把握できる、という効果をより確実に得ることができる。

なお、発光制御部２０４は、フォルスカラー機能が有効であり、且つ、上限表示輝度が所定輝度より低い場合に、上限表示輝度に応じた発光輝度よりも高い発光輝度に発光部２１１の発光輝度を制御してもよい。例えば、５００ｃｄ／ｍ^２より低い上限表示輝度が設定された場合に、発光部２１１の発光輝度を上限表示輝度５００ｃｄ／ｍ^２に応じた発光輝度に制御してもよい。

実施例１，２の各機能部は、個別のハードウェアであってもよいし、そうでなくてもよい。２つ以上の機能部の機能が、共通のハードウェアによって実現されてもよい。１つの機能部の複数の機能のそれぞれが、個別のハードウェアによって実現されてもよい。１つの機能部の２つ以上の機能が、共通のハードウェアによって実現されてもよい。また、各機能部は、ハードウェアによって実現されてもよいし、そうでなくてもよい。例えば、装置が、プロセッサと、制御プログラムが格納されたメモリとを有していてもよい。そして、装置が有する少なくとも一部の機能部の機能が、プロセッサがメモリから制御プログラムを読み出して実行することにより実現されてもよい。

実施例１，２はあくまで一例であり、本発明の要旨の範囲内で実施例１，２の構成を適宜変形したり変更したりすることにより得られる構成も、本発明に含まれる。実施例１，２の構成を適宜組み合わせて得られる構成も、本発明に含まれる。

＜その他の実施例＞
本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００，２００：表示装置 １０３：色変換処理部
１０４，２０１：表示部 １０７，２０５：色変換ＬＵＴ生成部

本発明の第１の態様は、
画像のうち閾値以下の輝度を有する第１領域の色をモノクロ色に変換し、前記画像のうち前記閾値より高い輝度を有する第２領域の色を対応する画素の輝度に応じた色に変換して、処理画像を生成する生成手段、を備え、
前記生成手段は、
前記画像での輝度が高いほど前記処理画像での輝度が高くなるように前記画像の前記第２領域の色を変換し、
前記画像の前記第１領域のうち輝度が第１輝度範囲に含まれる領域の前記処理画像での輝度が、前記画像の前記第２領域のうち輝度が第２輝度範囲に含まれる領域の前記処理画像での輝度よりも高くなるように、前記画像の前記第１領域の色を変換する
ことを特徴とする画像処理装置である。

本発明の第２の態様は、
画像のうち閾値以下の輝度を有する第１領域の色をモノクロ色に変換し、前記画像のうち前記閾値より高い輝度を有する第２領域の色を対応する画素の輝度に応じた色に変換して、処理画像を生成する生成ステップ、を有し、
前記生成ステップでは、
前記画像での輝度が高いほど前記処理画像での輝度が高くなるように前記画像の前記第２領域の色を変換し、
前記画像の前記第１領域のうち輝度が第１輝度範囲に含まれる領域の前記処理画像での輝度が、前記画像の前記第２領域のうち輝度が第２輝度範囲に含まれる領域の前記処理画像での輝度よりも高くなるように、前記画像の前記第１領域の色を変換する
ことを特徴とする画像処理方法である。

本発明の第３の態様は、上述した画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。本発明の第４の態様は、上述した画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを格納したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体である。

Claims (21)

1. 入力画像データの輝度レンジにおける複数の部分輝度レンジの間で異なる変換色へ、前記入力画像データの各画素の色を変換する変換手段と、
   前記変換手段による処理が施された後の画像データに基づく画像を表示部に表示する表示制御手段と、
   を有し、
   前記複数の部分輝度レンジの間における前記変換色の表示輝度の高低関係は、前記複数の部分輝度レンジの間における前記入力画像データの輝度の高低関係に対応する
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記複数の部分輝度レンジのそれぞれにおいて、前記入力画像データの輝度が高いほど前記変換色の表示輝度が高い
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記複数の部分輝度レンジのそれぞれにおいて、前記入力画像データの輝度の増加に伴い前記変換色の表示輝度が連続的に増加する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 前記複数の部分輝度レンジは３つ以上のレンジである
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記複数の部分輝度レンジは、所定の輝度以下である前記入力画像データの輝度のレンジを含まず、
   前記変換手段は、前記入力画像データの輝度が前記所定の輝度以下である特定画素の色をモノクロ色へ変換する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記複数の部分輝度レンジは、所定の輝度以下である前記入力画像データの輝度のレンジを含まず、
   前記画像処理装置は、前記入力画像データの輝度が前記所定の輝度以下である特定画素の表示輝度を前記入力画像データに応じた表示輝度から高める輝度制御手段、をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 入力画像データの輝度レンジにおいて表示対象とされるレンジは変更可能であり、
   前記輝度制御手段は、前記表示対象のレンジが広いほど高い増加度合いで、前記特定画素の表示輝度を高める
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記表示部の表示輝度の上限は変更可能であり、
   前記輝度制御手段は、前記表示輝度の上限が低いほど高い増加度合いで、前記特定画素の表示輝度を高める
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の画像処理装置。
9. 前記変換手段は、前記特定画素の表示輝度を、設定された増加率で高める
   ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
10. 前記輝度制御手段は、前記特定画素の画素値を変更する処理を少なくとも行うことにより、前記特定画素の表示輝度を高める
    ことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
11. 前記表示部は、発光部と、前記発光部から発せられた光を画像データに基づいて透過することにより画像を表示する表示パネルと、を有し、
    前記輝度制御手段は、設定された発光輝度から前記発光部の発光輝度を高める処理を少なくとも行うことにより、前記特定画素の表示輝度を高める
    ことを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
12. 前記複数の部分輝度レンジは連続し、
    前記複数の部分輝度レンジからなるレンジにおいて、前記入力画像データの輝度が高いほど前記変換色の表示輝度が高い
    ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像処理装置。
13. 前記複数の部分輝度レンジからなる前記レンジにおいて、前記入力画像データの輝度の増加に伴い前記変換色の表示輝度が連続的に増加する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
14. 前記部分輝度レンジの最高輝度に対応する前記変換色の表示輝度は、前記最高輝度が高いほど高い
    ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
15. 前記部分輝度レンジの最低輝度に対応する前記変換色の表示輝度は、前記最低輝度が高いほど高い
    ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
16. 前記複数の部分輝度レンジは、所定の輝度以下である前記入力画像データの輝度のレンジを含まず、
    前記所定の輝度から前記所定の輝度よりも高い輝度への前記入力画像データの輝度の増加に伴い前記表示部の表示輝度が増加するように、前記変換色の表示輝度が定められている
    ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
17. 前記所定の輝度から前記所定の輝度よりも高い輝度への前記入力画像データの輝度の増加に伴い前記表示部の表示輝度が連続的に増加するように、前記変換色の表示輝度が定められている
    ことを特徴とする請求項１６に記載の画像処理装置。
18. 前記変換色の表示輝度は、前記入力画像データに応じた表示輝度と等しい
    ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
19. 入力画像データの輝度レンジにおける複数の部分輝度レンジの間で異なる変換色へ、前記入力画像データの各画素の色を変換する変換ステップと、
    前記変換ステップにおける処理が施された後の画像データに基づく画像を表示部に表示する表示制御ステップと、
    を有し、
    前記複数の部分輝度レンジの間における前記変換色の表示輝度の高低関係は、前記複数の部分輝度レンジの間における前記入力画像データの輝度の高低関係に対応する
    ことを特徴とする画像処理方法。
20. コンピュータを、請求項１〜１８のいずれか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。
21. コンピュータを、請求項１〜１８のいずれか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を格納したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。

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