JP2020156016A - Image processing system, image processing method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像を補正する画像処理技術に関する。 The present invention relates to an image processing technique for correcting an image.
従来から、撮像装置で撮影した画像の高輝度領域に対して、良好な画像が得られるように、さまざまな補正処理が考案されている。このような処理として、人の顔画像領域で、なおかつ高輝度である領域の、輝度値を補正する、テカリ補正処理がある。また、高輝度領域で画素値が飽和する場合に、失ってしまう階調を補正するための、高輝度階調改善処理も知られている。
例えば、特許文献1では、人の顔画像領域で、所定よりも明るい領域を検出し、この領域(以下、テカリ領域)を、周囲の色に徐々に近づくように塗りつぶして、輝度値を下げる、テカリ補正処理が開示されている。また、特許文献2では、撮影された画像データの色信号ごとの飽和レベルを算出すると共に入力上限値を決定し、入力上限値に応じて色信号の飽和レベルに向かって変化する置換割合を求める技術が開示されている。そして、特許文献2では、色信号の各々を入力上限値に応じて調整し、置換割合に基づいて飽和レベルが高い色信号で飽和レベルが低い色信号を置換することで、高輝度の階調を拡大するような高輝度階調改善処理を可能としている。
Conventionally, various correction processes have been devised so that a good image can be obtained in a high-luminance region of an image captured by an imaging device. As such a process, there is a shine correction process for correcting the brightness value in the human face image area and the area having high brightness. Further, a high-luminance gradation improvement process for correcting a gradation that is lost when a pixel value is saturated in a high-luminance region is also known.
For example, in Patent Document 1, a region brighter than a predetermined region is detected in a human face image region, and this region (hereinafter referred to as a shiny region) is painted so as to gradually approach the surrounding color to reduce the brightness value. The shine correction process is disclosed. Further, in Patent Document 2, the saturation level of the captured image data for each color signal is calculated, the input upper limit value is determined, and the replacement ratio that changes toward the saturation level of the color signal is obtained according to the input upper limit value. The technology is disclosed. Then, in Patent Document 2, each of the color signals is adjusted according to the input upper limit value, and the color signal having a high saturation level is replaced with the color signal having a low saturation level based on the replacement ratio, so that the gradation of high brightness is obtained. It is possible to perform high-luminance gradation improvement processing that expands.
ところで、従来から、テカリ領域に対して、テカリ補正を行いながら、なおかつ高輝度領域の階調を拡大したいという要望がある。しかしながら、双方の処理を行う場合、その処理内容よっては、十分な効果が得られないことがある。
例えば、高輝度階調改善処理で、高輝度の階調を改善した後、テカリ補正を行おうとすると、色信号の置換処理の影響で、肌色領域の検出などが困難になる。すなわち高輝度階調改善処理では、飽和レベルが高い色信号で、飽和レベルが低い色信号を置換し、飽和レベルの高い色信号が持つ広い階調を保つと共に、高輝度部の色が白色となるようにして不自然な色つきが発生するのを防止している。しかしながら、テカリ領域のように、肌色領域の色相を保ちながら、連続的に輝度値が大きくなる領域では、色の置換処理のために、もともと肌色であった領域が、異なる色相となる、いわゆる色曲りを起こす場合がある。このため、高輝度階調改善処理の後で、テカリ補正処理を行う場合、色曲りを考慮した補正が必要になり、テカリ補正のための肌色の補色の生成が困難になることがある。また、この色曲りのために、肌色領域が誤検出される可能性がある。
By the way, conventionally, there has been a demand for expanding the gradation of a high-luminance region while performing a shine correction for the shine region. However, when both processes are performed, a sufficient effect may not be obtained depending on the content of the process.
For example, if the high-luminance gradation improvement process is used to improve the high-luminance gradation and then the shine correction is performed, it becomes difficult to detect the skin color region due to the influence of the color signal replacement process. That is, in the high-luminance gradation improvement process, the color signal having a high saturation level is replaced with the color signal having a low saturation level to maintain the wide gradation of the color signal having a high saturation level, and the color of the high-luminance portion is white. This prevents unnatural coloring from occurring. However, in a region such as a shiny region where the brightness value continuously increases while maintaining the hue of the skin color region, the region that was originally flesh-colored becomes a different hue due to the color replacement process, so-called color. May cause bending. Therefore, when the shine correction process is performed after the high-luminance gradation improvement process, it is necessary to make a correction in consideration of color bending, and it may be difficult to generate a complementary color of the skin color for the shine correction. In addition, due to this color bending, the skin color region may be erroneously detected.
また、テカリ補正後に、高輝度階調改善処理を行おうとすると、飽和レベルの高い信号をクリップ処理してしまうため、階調の改善が困難になる。すなわち、テカリ補正では、人の顔画像領域で、肌色である領域を検出する必要があるため、ホワイトバランス処理を行い、不要な色付きを生じる飽和レベル以上の信号をクリップ処理する必要がある。このため、その後、高輝度階調改善処理を行う場合、クリップ処理によって飽和レベルの高い信号が失われているため、輝度の階調を拡大することができなくなる。 Further, if the high-luminance gradation improvement processing is performed after the shine correction, the signal having a high saturation level is clip-processed, which makes it difficult to improve the gradation. That is, in the shine correction, since it is necessary to detect a region that is a skin color in a human face image region, it is necessary to perform white balance processing and clip processing a signal having a saturation level or higher that causes unnecessary coloring. Therefore, when the high-luminance gradation improvement process is subsequently performed, the signal having a high saturation level is lost by the clip process, so that the luminance gradation cannot be expanded.
そこで、本発明は、色曲りの影響を小さく抑えた輝度補正を行え、なおかつ輝度の階調を拡大可能にすることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to be able to perform luminance correction while suppressing the influence of color bending to a small extent, and to make it possible to enlarge the gradation of luminance.
本発明の画像処理装置は、入力された画像信号に対してホワイトバランス処理を行う処理手段と、前記処理手段による前記ホワイトバランス処理が行われた後の画像信号の高輝度領域に対して輝度の補正処理を行う補正手段と、前記補正手段による前記補正処理が行われた後の画像信号の高輝度領域の輝度階調を拡大するような階調処理を行う階調処理手段と、を有することを特徴とする。 The image processing apparatus of the present invention has a processing means for performing white balance processing on an input image signal and a high-luminance region of the image signal after the white balance processing is performed by the processing means. It has a correction means for performing correction processing and a gradation processing means for performing gradation processing for enlarging the luminance gradation in a high-luminance region of the image signal after the correction processing is performed by the correction means. It is characterized by.
本発明によれば、色曲りの影響を小さく抑えた輝度補正を行え、なおかつ輝度の階調を拡大することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to perform luminance correction while suppressing the influence of color bending to a small extent, and to expand the luminance gradation.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例にすぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。
<第1の実施形態>
図1から図3を参照して、本発明の第1の実施形態に係る画像処理方法及び装置について説明し、また、従来例との比較を行いつつ本実施形態の効果について説明する。なお以下の説明では、本実施形態に係る画像処理装置が回路構成により実施される例を挙げているが、後述する各回路で行われる処理の一部または全てはCPU等がプログラムを実行することにより実施されてもよい。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The configuration shown in the following embodiments is only an example, and the present invention is not limited to the illustrated configuration.
<First Embodiment>
The image processing method and apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3, and the effects of the present embodiment will be described while comparing with conventional examples. In the following description, an example is given in which the image processing apparatus according to the present embodiment is implemented by a circuit configuration, but a CPU or the like executes a program for a part or all of the processes performed in each circuit described later. May be carried out by.
図1は、高輝度領域に対する補正を行う本実施形態の画像処理装置101の構成例を示した図である。画像処理装置101には、不図示のデジタルカメラ等の撮像装置により撮像された画像信号が入力される。なお、入力される画像信号は、記録媒体或いは記録装置から読み出された画像信号であってもよいし、ネットワーク等を介して伝送されてきた画像信号であってもよい。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the
図1に示すように、画像処理装置101は、WB処理部102、クリップ処理部103、補正量決定部104、補正処理部105、及び階調処理部106の各回路を有して構成されている。
WB処理部102は、R(赤)信号とG(緑)信号とB(青)信号を含む画像信号のR信号とB信号とに対し、所定のホワイトバランスゲイン値を掛けて、ホワイトバランスを調整するホワイトバランス処理を行う。以下、ホワイトバランスをWBと表記する。
クリップ処理部103は、R信号とG信号とB信号の各信号について、所定値以上の値の信号値を、所定値にクリップさせる処理を行う。
As shown in FIG. 1, the
The WB
The
補正量決定部104は、画像のなかでテカリ補正処理を行う領域と、その領域に対して補正する量とを決定する。本実施形態の場合、補正量決定部104は、テカリ補正に必要な特定の色領域の補色信号、例えば肌色の補色信号を、テカリ補正量として出力する。
補正処理部105は、WB処理後の画像信号から、テカリ補正量を減算することによるテカリ補正処理を行う。
階調処理部106は、飽和レベルが高い色信号で飽和レベルが低い色信号を置換する高輝度階調改善処理を行う。
なお、これらの構成における処理の詳細については後述する。また、以下の説明において、またR信号とG信号とB信号を区別しない場合は、それらをまとめてRGB信号と表記する。
The correction
The
The
The details of the processing in these configurations will be described later. Further, in the following description, when the R signal, the G signal and the B signal are not distinguished, they are collectively referred to as an RGB signal.
次に、図2のフローチャート、及び図3(a)〜図3(e)に示す信号値のグラフを用いて、本実施形態による画像処理の手順及び画像処理の詳細について説明する。図3(a)〜図3(e)に示した各グラフは、横軸が画像センサーへの入射光量、縦軸が入力画像信号若しくは各処理後の画像信号の信号強度を表している。図3(a)〜図3(e)のグラフでは、特に断らない限り、横軸の右から左へ向かうにしたがって画像センサーへの入射光量が増加し、縦軸の下から上へ向かうにしたがって各信号強度が増加することを表している。また、特に断らない限り、図3(a)〜図3(e)のグラフでは、破線がR信号を表し、実線がG信号を、一点鎖線がB信号を表している。 Next, the procedure of image processing and the details of image processing according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 2 and the graphs of the signal values shown in FIGS. 3A to 3E. In each of the graphs shown in FIGS. 3A to 3E, the horizontal axis represents the amount of light incident on the image sensor, and the vertical axis represents the signal intensity of the input image signal or the image signal after each processing. In the graphs of FIGS. 3A to 3E, unless otherwise specified, the amount of light incident on the image sensor increases from right to left on the horizontal axis, and increases from bottom to top on the vertical axis. It shows that each signal strength increases. Unless otherwise specified, in the graphs of FIGS. 3A to 3E, the broken line represents the R signal, the solid line represents the G signal, and the alternate long and short dash line represents the B signal.
図2のフローチャートにおいて、ステップS202は、入力画像データ取得ステップである。図1の画像処理装置101は、ステップS202において、例えば撮像装置の画像センサーから出力されてきた画像信号を取得する。ここで、入力画像信号は、WB処理が行われる前の状態の信号である。また以下の説明では、入力画像信号のR信号の信号値をRinと表記し、同様に、G信号の信号値をGin、B信号の信号値をBinと表記する。また入力画像信号におけるRGB信号の信号値は、例えば図3(a)に示すようなR信号301、G信号302、及びB信号303のようになっているとする。すなわち、G信号302は、区間305で信号値Ginがセンサー飽和レベル304となっていて画像センサーで飽和が発生しているが、R信号301の信号値RinとB信号303の信号値Binとは飽和していないとする。
In the flowchart of FIG. 2, step S202 is an input image data acquisition step. In step S202, the
次に、ステップS203は、WB処理ステップである。WB処理部102は、ステップS203において、入力画像信号に対し、WBゲインを掛けるWB処理を行う。WB処理は通常知られているWB処理である。この時のWB処理部102は、R信号301に対するWBゲインWrと、B信号303に対するWBゲインWbとを決定し、R信号301に対してWBゲインWrを掛け、B信号303に対してWBゲインWbを掛ける。
Next, step S203 is a WB processing step. In step S203, the
図3(b)は図3(a)の示したRGB信号に対してWB処理を行った後のRGB信号を示したグラフである。すなわちWB処理の結果、R信号301は信号値がRin*Wrで表されるR信号306となり、B信号303は信号値がBin*Wbで表されるB信号307となる。一方、G信号302は信号値がGinで表される信号のままである。また図3(b)において、区間308は、WB処理後のRGB信号のいずれかの信号値が、センサー飽和レベル以上となる区間である。本実施形態において、この区間308は、後述する高輝度階調改善処理の対象となる区間である。また、区間309は、高輝度かつ肌色の区間であり、本実施形態においては後述するテカリ補正の対象となる肌色領域に対応した区間である。
FIG. 3B is a graph showing an RGB signal after WB processing is performed on the RGB signal shown in FIG. 3A. That is, as a result of the WB processing, the
ステップS203によるWB処理後のR信号306とG信号302とB信号307は、図1の補正処理部105及びクリップ処理部103に送れる。
図2のステップS204はクリップ処理ステップである。クリップ処理部103は、ステップS204においてクリップ処理を行う。このクリップ処理後のRGB信号は、図1の補正量決定部104に送られる。
The
Step S204 of FIG. 2 is a clip processing step. The
図2のステップS205はテカリ補正量決定ステップである。補正量決定部104は、ステップS205において、テカリ補正量を決定する。テカリ補正量の決定処理は通常用いられる処理である。補正量決定部104は、例えば、後述する図9(c)から図9(f)で説明するような処理によってテカリ補正量を決定する。本実施形態において、補正量決定部104は、R信号に対してはテカリ補正量Trを決定し、同様に、G信号に対してはテカリ補正量Tgを、B信号に対してはテカリ補正量Tbを決定する。なお後述する図9(f)では、テカリ補正量917がR信号に対するテカリ補正量Tr、テカリ補正量918がG信号に対するテカリ補正量Tg、及び、テカリ補正量919がB信号に対するテカリ補正量Tbを表している。このようにして補正量決定部104にて決定されたテカリ補正量Tr、Tg、及びTbを示す信号は、補正処理部105に送られる。
Step S205 in FIG. 2 is a shine correction amount determination step. The correction
図2のステップS206はテカリ補正処理ステップである。補正処理部105は、ステップS206において、ステップ205で決定されたテカリ補正量を用い、ステップS203によるWB処理後の画像信号に対するテカリ補正処理を行う。本実施形態において、補正処理部105は、WB処理後のR信号306からはテカリ補正量Trを減算し、同様に、WB処理後のG信号302からはテカリ補正量Tgを、WB処理後のB信号307からはテカリ補正量Tbを減算する。つまり、補正処理部105は、ステップS203でWBゲインを掛けた後の信号でかつクリップ処理が行われていない画像信号に対して、ステップS205で決定されたテカリ補正量を減算するような処理を行う。
Step S206 in FIG. 2 is a shiny correction processing step. In step S206, the
図3(c)はテカリ補正処理後のRGB信号を示したグラフである。テカリ補正処理の結果、R信号306は信号値がRin*Wr−Trで表されるR信号310となる。同様に、G信号302は信号値がGin−Tgで表されるG信号311となり、B信号307は信号値がBin*Wb−Tbで表されるB信号312となる。つまりR信号310は図3(b)のR信号306から図9(f)のテカリ補正量917を減算した信号であり、同様に、G信号311はG信号302からテカリ補正量918を減算し、B信号312はB信号307からテカリ補正量919を減算した信号である。また、図3(c)の区間313は、テカリ補正が行われた区間である。このようにして補正処理部105にてテカリ補正処理がなされた後の信号は、階調処理部106に送られる。
FIG. 3C is a graph showing the RGB signal after the shine correction processing. As a result of the shine correction processing, the
図2のステップS207は高輝度階調改善ステップである。階調処理部106は、ステップS207において、ステップS206のテカリ補正処理後のRGB信号に対して高輝度階調改善処理を行う。本実施形態の場合、階調処理部106は、ステップS206のテカリ補正処理後の信号のうち、最も飽和レベルが高い信号(R信号)で、飽和レベルが低いG信号とB信号を置換するような高輝度階調改善処理を行う。このステップS207の後、画像処理装置101は、図2のフローチャートの処理を終了する。
Step S207 in FIG. 2 is a high-luminance gradation improvement step. In step S207, the
図3(d)はRGB信号に対する高輝度階調改善処理の様子を示したグラフである。本実施形態の場合、階調処理部106は、前述のように、テカリ補正処理後のRGB信号のうち、最も飽和レベルが高いR信号310の信号値により、飽和レベルが低いG信号311とB信号312の信号値を置換するような高輝度階調改善処理を行う。すなわち、G信号311はR信号310により信号値が置換されることでG信号314となり、B信号312はR信号310により信号値が置換されることでB信号315となる。なお、R信号310についてはそのままの信号となる。また、図3(d)の区間316は、図3(b)の区間309に対応する区間であり、高輝度かつ肌色の区間であってテカリ補正の対象となされる肌色区間である。また、区間317は、G信号とB信号に対して信号値の置換処理が行われる区間であり、図3(b)の区間308に対応する。また、区間318は、区間317以外の区間であり、信号値の置換処理が行われない区間である。さらに区間319と区間320は、区間316を分割した区間であり、特に区間320は信号値が完全に置換される区間である。
FIG. 3D is a graph showing a state of high-luminance gradation improvement processing for an RGB signal. In the case of the present embodiment, as described above, the
ここで、高輝度階調改善処理における置換処理は、後述する図10(c)で説明するような置換割合テーブルを利用して行われる。すなわち置換割合テーブルは、区間318に対応する区間では置換割合が0.0であり、区間319に対応する区間では置換割合が増加し、区間320に対応する区間では置換割合が1.0となるようなテーブルとなされている。この置換割合テーブルを利用することにより、区間318において、G信号314は図3(c)のG信号311と同じ信号値のままとなり、同様に、B信号315はB信号312と同じ信号値のままとなる。また、G信号314は、区間319では徐々にR信号310の信号値に置換される割合が増加し、区間320では完全にR信号310の信号値に置換された信号となる。同様に、B信号315は、区間319では徐々にR信号310の信号値に置換される割合が増加し、区間320では完全にR信号310の信号値に置換された信号となる。一方で、区間316は置換処理が行われない区間318に含まれており、したがって、この区間316では、図3(c)で行ったテカリ補正処理の効果が保たれている。
Here, the replacement process in the high-luminance gradation improvement process is performed using a replacement ratio table as described with reference to FIG. 10 (c) described later. That is, in the replacement ratio table, the replacement ratio is 0.0 in the section corresponding to the
図3(e)は、図3(d)のRGB信号を輝度信号に変換したグラフである。図3(e)において、実線が輝度信号321を表している。すなわち、輝度信号321は、センサー飽和レベル304以上の輝度値が生成された、階調が拡大した信号で、なおかつ、区間316では輝度値が下げられており、テカリ補正処理の効果が保たれた状態の信号となる。
FIG. 3 (e) is a graph obtained by converting the RGB signal of FIG. 3 (d) into a luminance signal. In FIG. 3E, the solid line represents the
このように、本実施形態の画像処理装置101は、WB処理後の信号を分岐し、一方ではリップ処理を行ってテカリ補正領域とテカリ補正量を求め、他方ではクリップ処理を行わない信号でテカリ補正量を用いてテカリ補正を行う。そしてその後、画像処理装置101は、高輝度階調改善処理を行っている。すなわち、第1の実施形態の画像処理装置101によれば、同じ高輝度領域に対して、テカリ補正処理と高輝度階調改善処理の両方の効果を与えることができる。
As described above, the
<第1の実施形態における画像処理と従来の画像処理との比較>
ここで、従来の画像処理装置による処理結果と、本実施形態の画像処理装置における効果と、を比較する。
まず、従来の画像処理装置におけるテカリ補正処理から説明し、その後に高輝度階調改善処理について説明する。
テカリ補正処理では、例えば人の顔領域内の肌色領域でなおかつ高輝度の領域をテカリ領域として特定し、そのテカリ領域に対する補正処理が行われる。このとき、テカリ領域内部のみを補正すると、そのテカリ領域と他の領域との境界で、輝度や色の違いが目立ち、不自然になってしまう。このため、例えば特許文献1に開示されているように、テカリ補正処理では、テカリ領域の最も明るい領域から周囲に向けて、当該テカリ領域の色が周囲の色に徐々に近づくように塗りつぶすような処理が行われる。このため、テカリ補正を行う場合には、人の顔画像の肌色領域で高輝度領域を検出して、その境界の肌色を正しく求めることが必要となる。
<Comparison between image processing in the first embodiment and conventional image processing>
Here, the processing result of the conventional image processing apparatus is compared with the effect of the image processing apparatus of the present embodiment.
First, the shine correction process in the conventional image processing apparatus will be described, and then the high-luminance gradation improvement process will be described.
In the shine correction process, for example, a skin color region in a human face region and a high-luminance region is specified as a shine region, and the shine correction process is performed on the shine region. At this time, if only the inside of the shiny region is corrected, the difference in brightness and color becomes conspicuous at the boundary between the shiny region and another region, which makes it unnatural. Therefore, for example, as disclosed in Patent Document 1, in the shine correction process, the color of the shine region is gradually painted closer to the surrounding color from the brightest region of the shine region toward the periphery. Processing is done. Therefore, when performing shine correction, it is necessary to detect a high-luminance region in the skin color region of a human face image and correctly obtain the skin color at the boundary.
図9(a)〜図9(g)は、従来の手法によりテカリ補正処理を行った場合の、RGB信号の変化を示したグラフである。図9(a)〜図9(g)の各グラフは、横軸が画像センサーへの入射光量を表し、縦軸が入力画像信号若しくは各処理後の画像信号の信号強度を表している。また図9(a)〜図9(g)では、特に断らない限り、横軸の右から左へ向かうにしたがって画像センサーへの入射光量が増加し、縦軸の下から上へ向かうにしたがって各信号強度が増加することを表している。また、特に断らない限り、図9(a)〜図9(g)では、破線がR信号を表し、実線がG信号を、一点鎖線がB信号を表している。 9 (a) to 9 (g) are graphs showing changes in RGB signals when shine correction processing is performed by a conventional method. In each of the graphs of FIGS. 9A to 9G, the horizontal axis represents the amount of incident light on the image sensor, and the vertical axis represents the signal intensity of the input image signal or the image signal after each processing. Further, in FIGS. 9 (a) to 9 (g), unless otherwise specified, the amount of incident light on the image sensor increases from right to left on the horizontal axis, and each increases from bottom to top on the vertical axis. This indicates that the signal strength increases. Unless otherwise specified, in FIGS. 9 (a) to 9 (g), the broken line represents the R signal, the solid line represents the G signal, and the alternate long and short dash line represents the B signal.
図9(a)は、画像センサーから出力されたR信号901とG信号902とB信号903の信号値を示したグラフであり、図3(a)と同じ例が示されている。また、図3(a)と同様に、G信号902は、区間905で信号値がセンサー飽和レベル904となっていて画像センサーで飽和が発生しているが、R信号901とB信号903の信号値は飽和していない。
FIG. 9A is a graph showing the signal values of the
従来の画像処理装置は、これらRGB信号に対し、画像センサーのセンサー感度の違いなどを補正して、白画像が白色の信号となるように、WB処理を行う。
図9(b)は、R信号とB信号にWBゲインを掛けるようなWB処理が行われた後のRGB信号を示したグラフである。図9(b)において、R信号906はWBゲインを掛けた後のR信号であり、B信号907はWBゲインを掛けた後のB信号である。また、図9(b)の区間908は、WB処理後のR信号906またはWB処理後のB信号907が、センサー飽和レベル904以上となる高輝度領域の区間である。すなわち、この区間908の信号は、正確な色情報が得られず、いわゆる偽色が発生している状態となる。このため、通常は、この区間908の信号に対してクリップ処理を行い、高輝度領域の偽色を防止することになる。
The conventional image processing device corrects the difference in the sensor sensitivity of the image sensor for these RGB signals, and performs WB processing so that the white image becomes a white signal.
FIG. 9B is a graph showing an RGB signal after WB processing such as multiplying the R signal and the B signal by the WB gain is performed. In FIG. 9B, the
図9(c)は、センサー飽和レベル904に対応した値でクリップ処理を行った後のRGB信号を示したグラフである。すなわち図9(c)において、R信号909がクリップ処理後のR信号であり、B信号910がクリップ処理後のB信号である。なお、G信号902についてはもともとセンサー飽和レベル904以上の信号値がないためそのままの信号となる。
FIG. 9C is a graph showing an RGB signal after clipping processing is performed at a value corresponding to the
またテカリ補正処理では、人の顔画像を検出し、そのうちの肌色領域の輝度値を調べ、この肌色領域内に高輝度領域がある場合に、その高輝度領域の輝度値を下げるような補正が行われる。図9(c)の例の場合、区間911が、テカリ補正の対象となる、肌色領域で高輝度領域に相当する区間である。また、区間912は、高輝度の白色の領域であり、いわゆる白とび領域に相当する区間である。テカリ補正処理では、区間911の輝度値を下げて、テカリを補正するが、白飛びの区間912との連続性を保つために、白飛び領域の輝度値も補正することが望ましい。
Further, in the shine correction process, a human face image is detected, the brightness value of the skin color area is examined, and when there is a high brightness area in this skin color area, the correction is performed so as to lower the brightness value of the high brightness area. Will be done. In the case of the example of FIG. 9C, the
ここで、テカリ補正量を求める場合、従来の画像処理装置は、例えば、図9(c)に示したようなクリップ処理後のRGB信号から輝度信号Yを求めている。輝度信号Yは、例えば式(1)の演算により、RGB信号の信号値から求められる。なお、式(1)中のRcはクリップ処理後のR信号の信号値を示し、同様に、Gcはクリップ処理後のG信号の信号値を、Bcはクリップ処理後のB信号の信号値を示している。 Here, when obtaining the shiny correction amount, the conventional image processing apparatus obtains the luminance signal Y from the RGB signal after the clip processing as shown in FIG. 9C, for example. The luminance signal Y is obtained from the signal value of the RGB signal by, for example, the calculation of the equation (1). In addition, Rc in the formula (1) shows the signal value of the R signal after the clip processing, similarly, Gc is the signal value of the G signal after the clip processing, and Bc is the signal value of the B signal after the clip processing. Shown.
Y=0.299*Rc+0.587*Gc+0.114*Bc 式(1) Y = 0.299 * Rc + 0.587 * Gc + 0.114 * Bc formula (1)
図9(d)は、このようにして求めた輝度信号913を示したグラフである。
次に、画像処理装置は、輝度信号913が一定値914以上となる区間915の輝度値Ytを求める。一定値914以上となる輝度値Ytは、当該一定値914を閾値thで表した場合、式(1)で求めた輝度信号Yと、式(2)及び式(3)を用いて求められる。
FIG. 9D is a graph showing the
Next, the image processing device obtains the luminance value Yt of the
Yt=0 (Y<th) 式(2)
Yt=Y−th (Y≧th) 式(3)
Yt = 0 (Y <th) Equation (2)
Yt = Y-th (Y ≧ th) Equation (3)
図9(e)は、図9(d)の輝度信号913が一定値(閾値th)以上となる区間915における輝度値Ytの信号916を示したグラフである。
次に、従来の画像処理装置は、この信号916の輝度値Ytに比例した、肌色の補色を求めて、テカリ補正量を求める。
ここで、図9(c)の区間911の肌色に対して、その補色のRGB信号値の比率がR:G:B=a:b:cであるとする。この場合、R信号に対するテカリ補正量Trは式(4)で求められ、同様にG信号に対するテカリ補正量Tgは式(5)、B信号に対するテカリ補正量Tbは式(6)で求められる。
FIG. 9E is a graph showing a
Next, the conventional image processing apparatus obtains the complementary color of the skin color, which is proportional to the brightness value Yt of the
Here, it is assumed that the ratio of the RGB signal values of the complementary colors to the skin color of the
Tr=a*Yt 式(4)
Tg=b*Yt 式(5)
Tb=c*Yt 式(6)
Tr = a * Yt equation (4)
Tg = b * Yt equation (5)
Tb = c * Yt equation (6)
図9(f)は、このようにして求めたRGB信号に対するテカリ補正量を示したグラフである。図9(f)において、テカリ補正量917がTrを示し、テカリ補正量918がTgを、テカリ補正量919がTgを示している。これらのテカリ補正量は、一定値914以上の信号916の輝度値に比例するように求められている。すなわち、区間915は、テカリ補正量が0値を超える区間であり、したがって、テカリ補正処理はこの区間915のRGB信号に対して行われることになる。
FIG. 9 (f) is a graph showing the amount of shine correction for the RGB signal thus obtained. In FIG. 9 (f), the
つまり、従来の画像処理装置は、図9(f)に示したようなテカリ補正量を、図9(c)のRGB信号からそれぞれ減算することで、テカリ領域の輝度値を下げる。図9(g)は、図9(f)に示したテカリ補正量を用いて図9(c)のRGB信号に対するテカリ補正処理を行った後のRGB信号を示している。図9(g)において、R信号920はテカリ補正処理後のR信号を示し、同様に、G信号921はテカリ補正処理後のG信号を、B信号922はテカリ補正処理後のB信号を示している。また、区間923は、テカリ補正処理を行った補正区間である。このようなテカリ補正処理を行った結果、区間923のRGB信号は、全体に信号の強度が下がった状態になる。
That is, the conventional image processing apparatus lowers the luminance value in the shiny region by subtracting the shiny correction amount as shown in FIG. 9 (f) from the RGB signal of FIG. 9 (c). FIG. 9 (g) shows an RGB signal after performing a shine correction process on the RGB signal of FIG. 9 (c) using the shine correction amount shown in FIG. 9 (f). In FIG. 9 (g), the R signal 920 shows the R signal after the shiny correction processing, similarly, the G signal 921 shows the G signal after the shiny correction processing, and the B signal 922 shows the B signal after the shiny correction processing. ing. Further, the
次に、従来の画像処理装置における高輝度階調改善処理について説明する。
従来の画像処理装置は、前述したようなWB処理を行った後の画像信号に対し、飽和レベルが高い色信号で飽和レベルが低い色信号を置換して、高輝度領域の階調を拡大するような高輝度階調改善処理を行う。
Next, the high-luminance gradation improvement processing in the conventional image processing apparatus will be described.
The conventional image processing apparatus replaces a color signal having a high saturation level with a color signal having a low saturation level with respect to the image signal after performing the WB processing as described above to expand the gradation in the high luminance region. High-luminance gradation improvement processing such as is performed.
図10(a)、図10(e)、図10(d)、及び図10(e)は、高輝度階調改善処理を行う場合のRGB信号の変化を示したグラフである。これらの各グラフは、前述したグラフと同様に、横軸が画像センサーへの入射光量を表し、縦軸が画像信号の信号強度を、また、破線がR信号を、実線がG信号を、一点鎖線がB信号を表している。 10 (a), 10 (e), 10 (d), and 10 (e) are graphs showing changes in RGB signals when high-luminance gradation improvement processing is performed. In each of these graphs, the horizontal axis represents the amount of light incident on the image sensor, the vertical axis represents the signal intensity of the image signal, the dashed line represents the R signal, and the solid line represents the G signal. The chain line represents the B signal.
図10(a)は、画像センサーから出力されたRGB信号の信号値を示したグラフであり、図3(a)及び図9(a)と同じ例を示している。図10(a)において、R信号1001、G信号1002、及びB信号1003は、図3(a)のR信号301、G信号302、及びB信号303と同じ信号であるとする。また前述同様に、G信号1002は、区間1005で信号値がセンサー飽和レベル1004となっていて画像センサーで飽和が発生しているが、R信号1001とB信号1003の信号値は飽和していない。
FIG. 10A is a graph showing the signal value of the RGB signal output from the image sensor, and shows the same example as in FIGS. 3A and 9A. In FIG. 10A, it is assumed that the
図10(b)は、前述の図3(b)及び図9(b)の例と同様に、R信号とB信号にWBゲインを掛けるWB処理が行われた後のRGB信号を示したグラフである。すなわち、図10(b)において、R信号1006がWBゲインを掛けた後のR信号であり、B信号1007がWBゲインを掛けた後のB信号であり、G信号1002は元と同じ信号である。また前述の例と同様に、WB処理の結果、図10(b)のように、R信号1006及びB信号1007の信号値は、区間1008においてセンサー飽和レベル1004を超えている。特に、この区間1008では、常にR信号1006の信号値がセンサー飽和レベル1004を大きく超えている。
FIG. 10 (b) is a graph showing RGB signals after WB processing for multiplying R signal and B signal by WB gain is performed, as in the above-mentioned examples of FIGS. 3 (b) and 9 (b). Is. That is, in FIG. 10B, the
このため、従来の画像処理装置では、この区間1008について、飽和レベルが最も高い信号(R信号)を利用して、飽和レベルの低い信号(G信号、B信号)をそれぞれ置換することによる、高輝度階調改善処理が行われる。なお、区間1009については、RGB信号のいずれの信号値もセンサー飽和レベル1004未満で小さい値であるため、高輝度階調改善処理の対象とはならず、置換処理は行われない。
Therefore, in the conventional image processing apparatus, in this
従来の画像処理装置は、高輝度階調改善処理のための置換処理を行う際に、例えば図10(c)に示すような置換割合テーブルを利用している。図10(c)において、横軸は信号強度を示し、縦軸は置換割合を示しており、実線は置換特性の関数値1010を表している。図10(c)に示す関数値1010は、信号強度値0以上で信号強度値1011未満の区間1013では置換比率が0.0に設定されている。また、関数値1010は、信号強度値1011以上で一定の信号強度値1012未満の区間1014では置換比率が徐々に上昇し、信号強度値1012以上では置換比率が1.0となるように設定されている。例えば、信号強度をxとし、置換比率をyとした場合、関数比率yは、下記の式(7)で表される。
The conventional image processing apparatus uses, for example, a replacement ratio table as shown in FIG. 10C when performing replacement processing for high-luminance gradation improvement processing. In FIG. 10 (c), the horizontal axis represents the signal strength, the vertical axis represents the substitution ratio, and the solid line represents the
y=0 (0≦x<T1011) 式(7)
y=min(((x−T1011)/(T1012−T1011)^2,1.0) (T1011≦x) 式(8)
y = 0 (0 ≦ x <T1011) Equation (7)
y = min (((x−T1011) / (T1012-T1011) ^ 2,1.0) (T1011 ≦ x) Equation (8)
ここで、式(7)のT1011は図10(c)の信号強度値1011であり、T1012は図10(c)の一定の信号強度値1012である。また、min( )は、最小値を求める関数である。つまり置換比率yは、信号強度xが0以上T1011未満の区間1013では0.0となり、信号強度xがT1011以上T1012未満の区間1014では大きく変化し、信号強度xがT1012以上の区間1015では1.0となる。
Here, T1011 in the formula (7) is the
高輝度階調改善処理では、この置換比率yを利用して、飽和レベルが最も高いR信号を置換元の信号として、飽和レベルが低いG信号とB信号を置換対象の信号として置換する処理が行われる。ここで、G信号に対する置換比率をygとし、B信号に対する置換比率をybとする。また、置換前のG信号の信号値をG1とし、置換前のG信号の信号値をG2とし、同様に、置換前のB信号の信号値をB1、置換後のB信号の信号値をB2、さらに置換元のR信号の信号値をR1とする。この場合、置換処理は、以下の式(9)と式(10)で表される。 In the high-luminance gradation improvement processing, the replacement ratio y is used to replace the R signal having the highest saturation level as the replacement source signal and the G signal and the B signal having the lowest saturation level as the replacement target signals. Will be done. Here, the substitution ratio for the G signal is yg, and the substitution ratio for the B signal is yb. Further, the signal value of the G signal before replacement is set to G1, the signal value of the G signal before replacement is set to G2, similarly, the signal value of the B signal before replacement is B1 and the signal value of the B signal after replacement is B2. Further, the signal value of the replacement source R signal is R1. In this case, the replacement process is represented by the following equations (9) and (10).
G2=G1+(R1−G1)*yg 式(9)
B2=B1+(R1−B1)*yb 式(10)
G2 = G1 + (R1-G1) * yg equation (9)
B2 = B1 + (R1-B1) * yb equation (10)
そして前述したように、区間1013では置換比率が0.0であるから、置換対象の信号(G信号またはB信号)は、そのまま出力されることになる。一方、区間1014では、置換対象の信号の信号値は置換元の信号の信号値によって置換され始める。そして、区間1015では、置換比率が1.0であるから、置換対象の信号(G信号またはB信号)の信号値は、置換元の信号(R信号)の信号値に完全に一致することになる。
As described above, since the replacement ratio is 0.0 in the
置換特性の関数値1010は、前述した信号強度値1011と一定の信号強度値1012とを設定することで求めることができ、また、RGB信号の色信号ごとに設定することが可能である。以下では、説明を簡単にするため、G信号とB信号が、同じ位置では、同じ置換比率で置換されるように設定されているものとする。
The
また、置換特性の関数値1010を求める際の信号強度値は、例えば、図10(b)のR信号1006の信号値、及びセンサー飽和レベル1004を基に設定することができる。例えば、R信号1006の信号値を信号強度値1011とし、センサー飽和レベル1004を一定の信号強度値1012として、センサー飽和レベル1004より少し高めの値を設定する場合について説明する。ここで、図10(b)の区間1009は、R信号1006の信号値がセンサー飽和レベル1004より小さい区間である。このため、図10(c)の置換割合テーブルの区間1013の範囲に対応して、区間1009における置換割合は0.0とする。また、図10(b)の区間1008は、R信号1006の信号値がセンサー飽和レベル1004以上となる区間である。このため、図10(c)の置換割合テーブルの区間1014と区間1015を合わせた範囲に対応する区間1008における置換割合は、0.0を超える値となる。つまりこの区間1008は、置換処理が行われる区間となる。
Further, the signal strength value when obtaining the
このような置換特性の関数値1010を用いて、G信号とB信号を置換した様子を、図10(d)に示す。図10(d)において、G信号1016は置換処理後のG信号であり、B信号1017は置換処理後のB信号である。また、図10(d)において、区間1018は、図10(b)の区間1008に対応する区間であり、図10(c)の置換割合が0.0を超える値であり、G信号とB信号に置換処理が行われる区間である。区間1019は、図10(b)の区間1009に対応する区間であり、図10(c)の置換割合が0.0であり、置換処理を行わない区間である。また、置換処理を行う区間1018は、区間1020と区間1021とに分けられる。区間1020は、図10(c)の置換割合が1.0であり、置換対象の信号(G信号及びB信号)が置換元の信号(R信号)の信号値と完全に一致するようになる区間である。この結果、区間1019において、G信号とB信号は、図10(b)のG信号1002及びB信号1007と同じ値のままとなる。一方、区間1020では、G信号とB信号は、徐々にR信号の信号値に置換される割合が増加し、区間1021では、完全にR信号1006の信号値に置換される。
FIG. 10 (d) shows how the G signal and the B signal are replaced by using the
図10(e)は、置換処理後の図10(d)のRGB信号を輝度信号に変換したグラフである。すなわち、図10(e)において、輝度信号1022は、センサー飽和レベル1004以上の輝度値が生成され、階調が拡大した信号となっている。
なお、第1の実施形態の図3(d)において、置換処理を行わない区間318は、図10(d)の置換処理を行わない区間1019に対応し、置換処理を行う区間317は、図10(d)の置換処理を行う区間1018に対応する。
FIG. 10 (e) is a graph obtained by converting the RGB signal of FIG. 10 (d) after the replacement process into a luminance signal. That is, in FIG. 10E, the
In addition, in FIG. 3D of the first embodiment, the
ここで、従来の画像処理装置において、テカリ補正処理と、高輝度階調改善処理との双方の処理を行う場合の問題点について説明する。
例えば、テカリ補正処理後に、高輝度階調改善処理を行うとすると、テカリ補正処理後の信号は、図9(g)の状態になっている。図9(g)から明らかなように、R信号920とB信号922は、WB処理後に行われたクリップ処理によって飽和レベルの高い信号が失われている。したがって、飽和レベルが高い信号で飽和レベルが低い信号を置換して、高輝度階調を改善することは、行うことができない。
Here, in the conventional image processing apparatus, problems in performing both the shine correction processing and the high-luminance gradation improvement processing will be described.
For example, if the high-luminance gradation improvement process is performed after the shine correction process, the signal after the shine correction process is in the state shown in FIG. 9 (g). As is clear from FIG. 9 (g), the
また例えば、高輝度階調改善処理後に、テカリ補正処理を行うとすると、高輝度階調改善後の信号は、図10(d)の状態になっている。この場合、区間1018では、G信号1016とB信号1017が、それぞれの置換割合に従って、R信号1006で置換されている。すなわち、この区間1018では、RGB信号の比率が、元々のRGB信号の比率とは異なってしまっており、色曲りが生じている。このため、この区間1018で、テカリ補正処理を行うためには、この色曲りを考慮した補正を行う必要があり、肌色の補色の生成が困難となる。また、肌色とは別の色が、色曲りのために、肌色領域として、誤検出され、誤った領域に、テカリ補正処理を行ってしまう可能性がある。
Further, for example, if the shine correction process is performed after the high-luminance gradation improvement process, the signal after the high-luminance gradation improvement is in the state shown in FIG. 10 (d). In this case, in the
これに対して、本実施形態の画像処理装置101は、前述したように、WB処理後の、クリップ処理を行っていない画像信号に対して、テカリ補正処理を行い、その後に、高輝度階調改善処理を行うようになされている。つまり本実施形態の画像処理装置101の場合、図3(d)に示したように、テカリ補正処理後のR信号310は、高い飽和レベルを維持しているので、この高い飽和レベルの信号を用いた、高輝度階調改善処理が可能となっている。さらに置換処理が行われる区間317では従来と同様の色曲りが生じているが、本実施形態の場合、テカリ補正処理は既に行われており、したがって、色曲り領域を誤検出して、誤った領域にテカリ補正処理を行うことはない。
On the other hand, as described above, the
以上説明したように、本実施形態では、高輝度領域について、輝度補正を行う処理と、輝度階調を拡大する処理の双方の処理を行う場合、色曲りの影響を小さく抑えて輝度補正を行い、なおかつ輝度の階調を拡大することが可能となる。 As described above, in the present embodiment, when both the processing of performing the luminance correction and the processing of expanding the luminance gradation are performed in the high luminance region, the influence of the color bending is suppressed to a small extent and the luminance correction is performed. Moreover, it is possible to enlarge the gradation of brightness.
<第2の実施形態>
次に、図4から図6を参照して、本発明の第2の実施形態に係る画像処理方法及び装置について説明する。第2の実施形態では、テカリ補正処理を、WB処理前に行う場合、つまりWB処理をテカリ補正処理と高輝度階調改善処理の中間処理として行う場合について説明する。第2の実施形態では、中間処理として行うWB処理において、WBゲインが掛かる信号を少ない範囲に抑えて、処理する信号値をなるべく小さい値に抑え、ハード処理などに有利な構成としている。なお、第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様に画像処理装置が回路構成により実施される例を挙げるが、各回路で行われる処理の一部または全てはCPU等がプログラムを実行することにより実施されてもよい。
<Second embodiment>
Next, the image processing method and the apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6. In the second embodiment, a case where the shine correction process is performed before the WB process, that is, a case where the WB process is performed as an intermediate process between the shine correction process and the high-luminance gradation improvement process will be described. In the second embodiment, in the WB processing performed as the intermediate processing, the signal to which the WB gain is applied is suppressed to a small range, and the signal value to be processed is suppressed to a value as small as possible, which is advantageous for hardware processing and the like. In the second embodiment as well, an example in which the image processing device is implemented according to the circuit configuration is given as in the first embodiment, but a CPU or the like programs a part or all of the processes performed in each circuit. It may be carried out by carrying out.
図4は、第2の実施形態に係る画像処理装置401の構成例を示した図である。画像処理装置401への入力画像信号は、前述の実施形態と同様に、撮像装置にて撮像された画像信号、記録媒体等から読み出された画像信号、或いはネットワーク等を介して伝送されてきた画像信号のいずれであってもよい。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the
図4に示すように、画像処理装置401は、WB処理部102、クリップ処理部103、補正量決定部104、逆WB処理部402、補正処理部403、WB処理部404、階調処理部405の各回路を有して構成されている。
図4のWB処理部102、クリップ処理部103、及び補正量決定部104は、図1に示したWB処理部102、クリップ処理部103、及び補正量決定部104と同様の処理を行うため、それらの説明は省略する。
As shown in FIG. 4, the
The
逆WB処理部402は、補正量決定部104で決定したR信号とB信号に対するテカリ補正量に対し、WB処理部102で使用したWBゲイン値に対して逆数の関係を有する値を掛ける逆WB処理を行う。そして、逆WB処理部402は、その逆WB処理を行った後の、R信号とB信号に対するテカリ補正量の値を、補正処理部403に送る。
The inverse
補正処理部403は、WB処理されていない入力画像信号から、逆WB処理部402による逆WB処理後のテカリ補正量を減算することによるテカリ補正処理を行う。この補正処理部403によるテカリ補正処理後の画像信号は、WB処理部404に送られる。
The
WB処理部404は、WB処理部102と同様のWB処理を行う処理部である。WB処理部404は、補正処理部403によるテカリ補正処理後の画像信号のR信号とB信号に対し、所定のWBゲイン値を掛けるようなWB処理を行う。WB処理部404によるWB処理後の画像信号は、階調処理部405に送られる。
階調処理部405は、図1の階調処理部106と同様に、飽和レベルが高い色信号で飽和レベルが低い色信号を置換する、高輝度階調改善処理を行う。
The
Similar to the
次に、図5のフローチャート、及び図6(a)〜図6(f)に示す信号値のグラフを用いて、第2の実施形態による画像処理の手順及び画像処理の詳細について説明する。図6(a)〜図6(f)に示した各グラフは、前述したグラフと同様に、横軸が画像センサーへの入射光量を表し、縦軸が各処理後の画像信号の信号強度を、破線がR信号を、実線がG信号を、一点鎖線がB信号を表している。 Next, the procedure of image processing and the details of image processing according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 5 and the graphs of the signal values shown in FIGS. 6 (a) to 6 (f). In each of the graphs shown in FIGS. 6A to 6F, the horizontal axis represents the amount of light incident on the image sensor and the vertical axis represents the signal intensity of the image signal after each processing, as in the graphs described above. , The broken line represents the R signal, the solid line represents the G signal, and the alternate long and short dash line represents the B signal.
図5のフローチャートのステップS502において、図4の画像処理装置401は、WB処理が行われる前の状態の画像信号を取得する。また、第1の実施形態と同様に、入力画像信号のR信号の信号値はRin、G信号の信号値はGin、B信号の信号値はBinとする。また前述のグラフと同様に、入力画像信号びRGB信号は、図6(a)に示すR信号601、G信号602、及びB信号603になっているとする。G信号602は、区間605で信号値Ginがセンサー飽和レベル604となっていて画像センサーで飽和が発生しているが、R信号601の信号値RinとB信号603の信号値Binとは飽和していない。
In step S502 of the flowchart of FIG. 5, the
図5のステップS503からステップS505までは、図2のステップ203からステップS205までに対応した処理ステップである。すなわち、前述同様に、ステップS503ではWBゲインを掛ける処理が行われ、ステップS504では所定値以上をクリップする処理が行われる。さらに、ステップS505では補正すべき肌色が求められ、さらに肌色補正量が求められて、それがテカリ補正量として決定される。これらステップS503〜S505で得られる信号値は、第1の実施形態で説明した図9(a)から図9(f)の信号値と同様であり、したがってステップS505で決定されるのは図9(f)と同様のテカリ補正量である。また、第2の実施形態においても第1の実施形態と同様に、RGB信号についてそれぞれ決定されたテカリ補正量をTr、Tg、及びTbとする。図5のフローチャートの場合、ステップS505の後、画像処理装置401は、ステップS506に処理を進める。
Steps S503 to S505 of FIG. 5 are processing steps corresponding to steps 203 to S205 of FIG. That is, similarly to the above, in step S503, a process of applying the WB gain is performed, and in step S504, a process of clipping a predetermined value or more is performed. Further, in step S505, the skin color to be corrected is obtained, and the skin color correction amount is further obtained, which is determined as the shine correction amount. The signal values obtained in steps S503 to S505 are the same as the signal values in FIGS. 9 (a) to 9 (f) described in the first embodiment, and therefore, it is determined in step S505 in FIG. It is the same shine correction amount as in (f). Further, also in the second embodiment, as in the first embodiment, the shine correction amounts determined for the RGB signals are Tr, Tg, and Tb, respectively. In the case of the flowchart of FIG. 5, after step S505, the
ステップS505は、逆WB処理ステップである。逆WB処理部402は、ステップS505において、ステップS505で生成されたテカリ補正量である肌色の補色信号に対して、WBゲインの逆数を掛ける逆WB処理を行う。ここで、R信号に対するWBゲインWrの逆数は1/Wrで表され、B信号に対するWBゲインWbの逆数は1/Wbで表される。したがって、逆WB処理部402での逆WB処理の結果、テカリ補正処理に用いられるテカリ補正量は、R信号に対してはTr/Wrで表される値となり、G信号についてはTg、B信号についてはTb/Wbで表される値となる。
Step S505 is a reverse WB processing step. In step S505, the reverse
図6(b)は、逆WB処理部402による逆WB処理の結果として得られるテカリ補正量の信号値を示したグラフである。図6(b)に示したRGB信号に対するテカリ補正量は、図9(f)に示したテカリ補正量に対してWBゲインの逆数が掛かった状態の値となる。すなわち、図6(b)のR信号に対するテカリ補正量606は図9(f)のテカリ補正量917にWBゲインの逆数が掛かった値である。同様に、G信号に対するテカリ補正量607はテカリ補正量918にWBゲインの逆数が掛かった値、B信号に対するテカリ補正量608はテカリ補正量919にWBゲインの逆数が掛かった値である。また、図6(b)の区間609は、テカリ補正量が0を超える区間であり、テカリ補正処理が行われる区間である。
FIG. 6B is a graph showing the signal value of the shine correction amount obtained as a result of the reverse WB processing by the reverse
次にステップS507において、図4の補正処理部403は、テカリ補正処理を行う。すなわち、補正処理部403は、ステップS502で取得した、WB処理されていない入力画像信号から、ステップS506でRGB信号の各色信号について求められたテカリ補正量を減算する。
Next, in step S507, the
図6(c)は、補正処理部403によるテカリ補正処理後のRGB信号を示したグラフである。すなわちテカリ補正処理の結果、入力画像信号のR信号は、信号値がRin−Tr/Wrで表されるR信号610となる。また、入力画像信号のG信号は、信号値がGin−Tgで表されるG信号611となり、入力画像信号のB信号は、信号値がBin−Tb/Wbで表されるB信号612となる。また、区間613は、テカリ補正が行われた区間を表しており、図6(b)の区間609に対応している。
FIG. 6C is a graph showing the RGB signal after the shiny correction processing by the
次にステップS508において、図4のWB処理部404は、WBゲインを掛けるWB処理を行う。すなわち、WB処理部404は、補正処理部403でテカリ補正処理がなされた後のR信号610に対し、WB処理部102と同じWBゲインWrを掛け、また、テカリ補正処理後のB信号612に対し、WB処理部102と同じWBゲインWbを掛ける。
Next, in step S508, the
図6(d)は、WB処理部404によるWB処理後のRGB信号を示したグラフである。WB処理部404によるWB処理の結果、R信号は信号値が(Rin−Tr/Wr)*Wr=Rin*Wr−Trで表されるR信号614となる。また、B信号は信号値が(Bin−Tb/Wb)*Wb=Bin*Wb−Tbで表されるB信号615となる。なお、G信号は信号値がGin−Tgで表されるG信号611のままである。
FIG. 6D is a graph showing RGB signals after WB processing by the
次に、ステップS509において、図4の階調処理部405は、WB処理部404によるWB処理後のRGB信号に対し、高輝度階調改善処理を行う。すなわち、階調処理部405は、ステップS509において、WB処理部404によるWB処理後のRGB信号のうち、最も飽和レベルが高いR信号で、飽和レベルが低いG信号とB信号を置換する処理を行う。このステップS509の後、画像処理装置401は、図5のフローチャートの処理を終了する。
Next, in step S509, the
図6(e)は、階調処理部405でのRGB信号に対する高輝度階調改善処理の様子を示したグラフである。すなわち、高輝度階調改善処理による置換処理後のG信号は、R信号614により信号値が置換されることでG信号616となり、同様に、置換後のB信号は、R信号614の信号値に置換されることでB信号617となる。また、区間618は、図3(b)の区間309に対応する区間であり、高輝度かつ肌色の区間であって、テカリ補正の対象とした肌色区間である。区間619は、G信号とB信号に対して置換処理が行われる区間であり、図3(b)の区間308に対応する。区間620は、区間619以外の区間であり、置換処理は行われない。また、区間621と区間622は、区間619を分割した区間であり、特に区間622は、置換対象の信号値が置換元の信号値により完全に置換される区間である。
FIG. 6E is a graph showing a state of high-luminance gradation improvement processing for an RGB signal by the
また、第2の実施形態でも第1の実施形態で説明したのと同様に、置換処理は、前述した図10(c)の置換割合テーブルを利用して行われる。すなわち置換割合テーブルは、区間620に対応する区間では置換割合が0.0であり、区間621に対応する区間では置換割合が増加し、区間622に対応する区間では置換割合が1.0となるようなテーブルとなされている。この置換割合テーブルを利用することにより、区間620において、G信号616は図6(d)のG信号611と同じ信号値のままとなり、B信号617はB信号615と同じ信号値のままとなる。また、G信号616とB信号617は、区間621では徐々にR信号614に置換される割合が増加し、区間622では完全にR信号614に置換される。一方で、区間618は、置換処理が行われない区間620に含まれるため、図6(d)で行った、テカリ補正処理の効果は、保たれている。
Further, in the second embodiment as well as described in the first embodiment, the replacement process is performed using the replacement ratio table of FIG. 10C described above. That is, in the replacement ratio table, the replacement ratio is 0.0 in the section corresponding to the
図6(f)は、図6(e)のRGB信号を輝度信号に変換したグラフである。図6(f)において、実線が輝度信号623を表している。すなわち、輝度信号623は、センサー飽和レベル604以上の輝度値が生成された、階調が拡大した信号で、なおかつ、区間618では輝度値が下げられており、テカリ補正処理の効果が保たれている。
FIG. 6 (f) is a graph obtained by converting the RGB signal of FIG. 6 (e) into a luminance signal. In FIG. 6 (f), the solid line represents the
このように、第2の実施形態の画像処理装置401は、WB処理前の入力画像信号に対してテカリ補正処理を行った後、WBゲインを掛け、その後に、高輝度階調改善処理を行っている。これにより、第2の実施形態の画像処理装置401は、同じ高輝度領域に対して、テカリ補正処理と、高輝度階調改善処理の効果を与えることができる。また画像処理装置401は、テカリ補正処理と高輝度階調改善処理の中間処理としてWB処理を行い、WBゲインが掛かる信号を少ない範囲に抑え、処理する信号をなるべく小さい値に抑えて、ハード処理などに有利な構成としている。
<第3の実施形態>
次に、図7と図8を参照して、本発明の第3の実施形態に係る画像処理方法及び装置について説明する。第3の実施形態の画像処理装置は、テカリ補正処理と高輝度階調改善処理を選択的に行う構成を有している。なお、第3の実施形態においても、第1及び第2の実施形態と同様に画像処理装置が回路構成により実施される例を挙げるが、各回路で行われる処理の一部または全てはCPU等がプログラムを実行することにより実施されてもよい。
As described above, the
<Third embodiment>
Next, the image processing method and the apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8. The image processing apparatus of the third embodiment has a configuration in which shine correction processing and high-luminance gradation improvement processing are selectively performed. In the third embodiment, as in the first and second embodiments, the image processing apparatus is implemented according to the circuit configuration, but some or all of the processes performed in each circuit are CPUs and the like. May be implemented by running the program.
図7は、第3の実施形態に係る画像処理装置701の構成例を示した図である。画像処理装置701への入力画像信号は、前述の第1及び第2の実施形態と同様に画像信号である。
図7に示した画像処理装置701は、WB処理部102、クリップ処理部103、補正量決定部104、判定部702、選択回路703及び704、クリップ処理部705、補正処理部706、階調処理部707の各回路を有している。
図7のWB処理部102、クリップ処理部103、及び補正量決定部104は、図1に示したWB処理部102、クリップ処理部103、及び補正量決定部104と同様の処理を行うため、それらの説明は省略する。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the
The
The
判定部702は、補正量決定部104にて決定されたテカリ補正量の値を調べ、すべてのテカリ補正量が0値であるかどうかの判定を行う。そして、判定部702の判定結果は、選択回路703及び704における選択処理の制御信号となされている。
選択回路703及び704は、判定部702の判定結果に応じて、使用回路を選択するように制御される。つまり、選択回路703及び704は、判定部702の判定結果に基づいて、クリップ処理部705及び補正処理部706を通る経路と、階調処理部707を通る経路のいずれを用いるかを選択する。
The
The
クリップ処理部705は、クリップ処理部103と同様に、WB処理部102によるWB処理後の画像信号に対し、所定値以上の信号をクリップする処理を行う。
補正処理部706は、クリップ処理部705によるクリップ処理後の画像信号から、補正量決定部104にて決定されたテカリ補正量を減算するテカリ補正処理を行う。
階調処理部707は、WB処理部102によるWB処理後の画像信号に対し、飽和レベルが高い色信号で飽和レベルが低い色信号を置換する高輝度階調改善処理を行う。
Similar to the
The
The
次に、図8のフローチャートを用いて、第3の実施形態による画像処理の手順及び画像処理の詳細について説明する。
図8のステップS802からステップS805までの処理は、図2のステップS202からステップS205までの処理と同様であるため、それらの説明は省略する。
図8のフローチャートの場合、ステップS803の後、及びステップS805の後、画像処理装置701は、ステップS806に処理を進める。
Next, the procedure of image processing and the details of image processing according to the third embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
Since the processes from step S802 to step S805 in FIG. 8 are the same as the processes from steps S202 to S205 in FIG. 2, their description will be omitted.
In the case of the flowchart of FIG. 8, after step S803 and after step S805, the
ステップS806は判定ステップである。判定部702は、ステップS806において、補正量決定部104にて決定されたテカリ補正量を用いた判定処理を行う。判定部702において全てのテカリ補正量の0値であると判定された場合(Yes)、画像処理装置701の処理は、ステップS809の高輝度階調改善処理に進む。一方、判定部702において全てのテカリ補正量が0値であると判定されなかった場合(No)、画像処理装置701の処理はMステップS807のクリップ処理とその後のステップS808のテカリ補正処理に進む。すなわち、図7の画像処理装置701において、判定部702で全てのテカリ補正量が0値であると判定された場合、選択回路703及び704は、階調処理部707の経路を選択する。一方、判定部702で全てのテカリ補正量が0値であると判定されなかった場合、選択回路703及び704は、クリップ処理部705及び補正処理部706の経路を選択する。
Step S806 is a determination step. In step S806, the
ステップS807の処理に進むと、クリップ処理部705は、ステップS803でWB処理された後の画像信号に対してクリップ処理を行う。すなわち、クリップ処理部705は、所定のクリップ値以上の信号をクリップする。
その後、ステップS808において、補正処理部706は、ステップS807によるクリップ処理後の画像信号に対し、ステップS805で決定されたテカリ補正量を減算するテカリ補正処理を行う。なお、このときの信号値のグラフは、図9で説明したテカリ補正処理の例と同様であるのでその説明は省略する。このステップS808の後、画像処理装置701は、図8のフローチャートの処理を終了する。
Proceeding to the process of step S807, the
After that, in step S808, the
一方、ステップS809の処理に進んだ場合、階調処理部707は、ステップS803によるWB処理後の画像信号に対し、高輝度階調改善処理を行う。すなわち、階調処理部707は、飽和レベルが高い色信号で飽和レベルが低い色信号を置換するような高輝度階調改善処理を行う。なお、このときの信号値のグラフは、図10で説明した高輝度階調改善処理の例と同様であるのでその説明は省略する。このステップS809の後、画像処理装置701は、図8のフローチャートの処理を終了する。
On the other hand, when the process proceeds to step S809, the
前述したように、第3の実施形態の画像処理装置701は、全てのテカリ補正量が0値でないためテカリ補正処理を行うべきと判断した領域ではテカリ補正処理を選択し、そうでない場合には高輝度階調改善処理を選択する。すなわち、第3の実施形態の画像処理装置701は、全てのテカリ補正量が0値であると判定されなかった場合には通常と同様のテカリ補正処理を行う。一方、テカリ補正量が全て0値であると判定された場合、画像処理装置701は、通常と同様の高輝度階調改善処理を行う。
As described above, the
このように、第3の実施形態によれば、テカリ補正処理が必要な領域にはテカリ補正処理が行われ、それ以外の領域には高輝度階調改善処理が行われるので、画像全体で、高輝度領域に対する補正処理が、適切に行われることになる。
第3の実施形態おいても前述の各実施形態と同様に、高輝度領域について、輝度補正を行う処理と、輝度階調を拡大する処理の双方の処理を行う場合、色曲りの影響なく輝度補正を行い、なおかつ輝度の階調を拡大することが可能となる。
As described above, according to the third embodiment, the shine correction process is performed in the area requiring the shine correction process, and the high-luminance gradation improvement process is performed in the other areas. The correction process for the high-luminance region will be appropriately performed.
Also in the third embodiment, as in each of the above-described embodiments, when both the processing of performing the luminance correction and the processing of expanding the luminance gradation are performed in the high luminance region, the luminance is not affected by the color bending. It is possible to make corrections and enlarge the gradation of brightness.
以上、本発明の各実施形態について詳述してきたが、本発明はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
前述した各実施形態の画像処理装置に係る各機能やフローチャートの処理は、ハードウェア構成のみで実現されてもよいし、CPU等がプログラムを実行することによるソフトウェアモジュールとして構成されていてもよい。また、一部がハードウェア構成で残りがソフトウェアモジュールとして構成されていてもよい。このソフトウェアモジュールを構成するためのプログラムは、予め用意されて内部メモリ等に記憶されている場合だけでなく、外部メモリ等の記録媒体から取得されたり、不図示のネットワーク等を介して取得されたりしてもよい。
前述の実施形態では、デジタルカメラ等から取得した画像信号を処理する例に挙げたが、画像信号は、監視カメラ、工業用カメラ、車載カメラ、医療用カメラ、スマートフォンやタブレット端末のカメラ等で取得された信号でもよい。
Although each embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to these embodiments, and various embodiments within the scope of the gist of the present invention are also included in the present invention.
The processing of each function and the flowchart related to the image processing apparatus of each of the above-described embodiments may be realized only by the hardware configuration, or may be configured as a software module by executing a program by a CPU or the like. Further, a part may be configured as a hardware configuration and the rest may be configured as a software module. The program for configuring this software module is not only when it is prepared in advance and stored in an internal memory or the like, but also when it is acquired from a recording medium such as an external memory or via a network (not shown). You may.
In the above-described embodiment, an example of processing an image signal acquired from a digital camera or the like has been given, but the image signal is acquired by a surveillance camera, an industrial camera, an in-vehicle camera, a medical camera, a camera of a smartphone or a tablet terminal, or the like. It may be a signal.
本発明に係る信号処理における1以上の機能を実現するプログラムは、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可能であり、そのシステム又は装置のコンピュータの1つ以上のプロセッサにより読また出し実行されることで実現可能である。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。 A program that realizes one or more functions in signal processing according to the present invention can be supplied to a system or device via a network or storage medium, and is read and executed by one or more processors of the computer of the system or device. It is feasible by being done. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
前述の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明は、その技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of implementation of the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner by these. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or its main features.
101:画像処理装置、102:WB処理部、103:クリップ処理部、104:補正量決定部、105:補正処理部、106:階調処理部 101: Image processing device, 102: WB processing unit, 103: Clip processing unit, 104: Correction amount determination unit, 105: Correction processing unit, 106: Gradation processing unit
Claims (18)
前記処理手段による前記ホワイトバランス処理が行われた後の画像信号の高輝度領域に対して輝度の補正処理を行う補正手段と、
前記補正手段による前記補正処理が行われた後の画像信号の高輝度領域の輝度階調を拡大するような階調処理を行う階調処理手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 A processing means that performs white balance processing on the input image signal,
A correction means for performing brightness correction processing on a high-luminance region of an image signal after the white balance processing by the processing means has been performed.
A gradation processing means that performs gradation processing that enlarges the luminance gradation in the high-luminance region of the image signal after the correction processing by the correction means is performed.
An image processing device characterized by having.
前記クリップ手段による前記クリップ処理が行われた後の画像信号を基に、前記補正手段が前記輝度を補正する際の補正量を決定する補正量決定手段と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 A clip means that performs clip processing on an image signal after the white balance processing is performed by the processing means, and
A correction amount determining means for determining a correction amount when the correcting means corrects the brightness based on an image signal after the clipping process is performed by the clipping means.
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the image processing apparatus has.
前記補正手段による前記補正処理が行われた後の画像信号に対してホワイトバランス処理を行う第1の処理手段と、
前記第1の処理手段による前記ホワイトバランス処理が行われた後の画像信号の高輝度領域の輝度階調を拡大するような階調処理を行う階調処理手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 A correction means that corrects the brightness of the high-brightness region of the input image signal, and
A first processing means that performs white balance processing on an image signal after the correction processing by the correction means, and
A gradation processing means that performs gradation processing that enlarges the luminance gradation in the high-luminance region of the image signal after the white balance processing by the first processing means is performed.
An image processing device characterized by having.
前記第2の処理手段による前記ホワイトバランス処理が行われた後の画像信号に対してクリップ処理を行うクリップ手段と、
前記クリップ手段による前記クリップ処理が行われた後の画像信号を基に、前記補正手段が前記輝度を補正する際の補正量を決定する補正量決定手段と、
を有することを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。 A second processing means that performs white balance processing on the input image signal,
A clip means that performs clip processing on an image signal after the white balance processing is performed by the second processing means, and
A correction amount determining means for determining a correction amount when the correcting means corrects the brightness based on an image signal after the clipping process is performed by the clipping means.
The image processing apparatus according to claim 5, wherein the image processing apparatus has.
前記処理手段による前記ホワイトバランス処理が行われた後の画像信号の高輝度領域に対して輝度の補正処理を行う補正手段と、
前記処理手段による前記ホワイトバランス処理が行われた後の画像信号の高輝度領域の輝度階調を拡大するような階調処理を行う階調処理手段と、
前記補正手段による前記補正処理と、前記階調処理手段による前記階調処理とのいずれかを選択する選択手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 A processing means that performs white balance processing on the input image signal,
A correction means for performing brightness correction processing on a high-luminance region of an image signal after the white balance processing by the processing means has been performed.
A gradation processing means that performs gradation processing that enlarges the luminance gradation in the high-luminance region of the image signal after the white balance processing by the processing means is performed.
A selection means for selecting one of the correction process by the correction means and the gradation process by the gradation processing means, and
An image processing device characterized by having.
前記補正手段は、前記第1のクリップ手段による前記クリップ処理が行われた後の画像信号について前記補正処理を行うことを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。 It has a first clipping means that performs clipping processing on an image signal after the white balance processing by the processing means is performed.
The image processing apparatus according to claim 10, wherein the correction means performs the correction process on an image signal after the clip process is performed by the first clip means.
前記第2のクリップ手段による前記クリップ処理が行われた後の画像信号を基に、前記補正手段が前記輝度を補正する際の補正量を決定する補正量決定手段と、
を有することを特徴とする請求項10または11に記載の画像処理装置。 A second clipping means that performs clipping processing on the image signal after the white balance processing by the processing means has been performed, and
A correction amount determining means for determining a correction amount when the correcting means corrects the brightness based on an image signal after the clipping process is performed by the second clipping means.
10. The image processing apparatus according to claim 10 or 11.
前記補正量決定手段により決定された前記補正量がすべて0値であると判定した場合には前記階調処理手段による前記階調処理を行うように前記選択手段に選択させ、
前記補正量決定手段により決定された前記補正量がすべて0値であると判定できなかった場合には前記補正手段による前記補正処理を行うように前記選択手段に選択させることを特徴とする請求項13に記載の画像処理装置。 The control means
When it is determined that all the correction amounts determined by the correction amount determining means are 0 values, the selection means is made to select to perform the gradation processing by the gradation processing means.
The claim is characterized in that when it cannot be determined that all the correction amounts determined by the correction amount determining means are 0 values, the selection means is made to select to perform the correction processing by the correction means. 13. The image processing apparatus according to 13.
入力された画像信号に対してホワイトバランス処理を行う処理工程と、
前記処理工程による前記ホワイトバランス処理が行われた後の画像信号の高輝度領域に対して輝度の補正処理を行う補正処理工程と、
前記補正処理工程による前記補正処理が行われた後の画像信号の高輝度領域の輝度階調を拡大するような階調処理を行う階調処理工程と、
を有することを特徴とする画像処理方法。 An image processing method executed by an image processing device.
A processing process that performs white balance processing on the input image signal,
A correction processing step of performing brightness correction processing on a high-luminance region of an image signal after the white balance processing by the processing step is performed,
A gradation processing step of performing gradation processing for expanding the luminance gradation in a high-luminance region of the image signal after the correction processing is performed by the correction processing step, and
An image processing method characterized by having.
入力された画像信号の高輝度領域に対して輝度の補正処理を行う補正処理工程と、
前記補正処理工程による前記補正処理が行われた後の画像信号に対してホワイトバランス処理を行う第1の処理工程と、
前記第1の処理工程による前記ホワイトバランス処理が行われた後の画像信号の高輝度領域の輝度階調を拡大するような階調処理を行う階調処理工程と、
を有することを特徴とする画像処理方法。 An image processing method executed by an image processing device.
A correction processing step that corrects the brightness of the high-brightness region of the input image signal, and
A first processing step of performing white balance processing on an image signal after the correction processing is performed by the correction processing step, and
A gradation processing step of performing gradation processing for expanding the luminance gradation of the high-luminance region of the image signal after the white balance processing by the first processing step is performed, and
An image processing method characterized by having.
入力された画像信号に対してホワイトバランス処理を行う処理工程と、
前記処理工程による前記ホワイトバランス処理が行われた後の画像信号の高輝度領域に対して輝度の補正処理を行う補正処理工程と、
前記処理工程による前記ホワイトバランス処理が行われた後の画像信号の高輝度領域の輝度階調を拡大するような階調処理を行う階調処理工程と、
前記補正処理工程による前記補正処理と、前記階調処理工程による前記階調処理とのいずれかを選択する選択工程と、
を有することを特徴とする画像処理方法。 An image processing method executed by an image processing device.
A processing process that performs white balance processing on the input image signal,
A correction processing step of performing brightness correction processing on a high-luminance region of an image signal after the white balance processing by the processing step is performed,
A gradation processing step of performing gradation processing for expanding the luminance gradation of a high-luminance region of the image signal after the white balance processing by the processing step is performed, and
A selection step of selecting one of the correction process by the correction processing step and the gradation processing by the gradation processing step.
An image processing method characterized by having.
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