JP2023107087A - 画像処理装置、画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 色域について望ましい圧縮を可能にするための技術を提供すること。【解決手段】 色域の圧縮前の最大の白色輝度、色域の圧縮後の最大の白色輝度、色域の圧縮前の基準の白色輝度、色域の圧縮後の基準の白色輝度、色域の圧縮前のグレーの輝度、をパラメータとして取得し、該パラメータに基づいて色域の圧縮特性を設定する。そして、画素値と、該画素値の色域を該圧縮特性に基づいて圧縮した画素値と、を対応付けた色域圧縮情報を生成する。【選択図】 図１

Description

本発明は、色域を圧縮するための技術に関するものである。

近年、通常のダイナミックレンジ（ＳＤＲ）よりも高いダイナミックレンジ（ＨＤＲ）の画像（ＨＤＲ画像）を取得する機会が増えてきており、ライブ放送などで取得した画像を様々な出力機器に同時に出力するユースケースが出てきている。出力機器もＨＤＲに対応したものが増えてきているが、まだＳＤＲ対応のみのものも多い。そのため、ＨＤＲ画像をＳＤＲの出力機器に出力する際、ダイナミックレンジの違いを吸収することが必須となる。

特許文献１には次のような技術が開示されている。入力機器の基準白色点と出力機器の基準白色点とを用いて順応白色点を算出する。そして、同じ場所で観察する場合には該算出した順応白色点を用いて画像変換を行い、別の場所で観察する場合には入力機器の基準白色点を用いて画像変換を行う。

特許文献２には次のような技術が開示されている。取得した画像データを構成する複数の画素について、該画素の輝度が所定輝度を超えるか否かを判定する。そして、判定の結果、該画素の輝度が所定輝度を超える場合と該画素の輝度が所定輝度以下の場合とで異なる方式で該画素の輝度を縮小するデュアルトーンマッピングを行い、表示装置に表示する。

特開２００８－２８８９８１号公報 特開２００９－２４６５１０号公報

特許文献１では、たとえば従来のＳＤＲディスプレイとプリンタのように、最大再現できる白色輝度がほぼ同じ場合に、基準白色点のみを合わせることで、見た目を損なわずに色域の圧縮を行うことができた。しかし特許文献１では、最大再現できる白色輝度が大きく異なる場合には、ハイライト部の階調が飛んでしまう、シャドウ部の階調がつぶれてしまうなど、見た目を損なわずに色域を圧縮することはできない。

また特許文献２では、ハイライト部の階調やシャドウ部の階調を再現し、ＳＤＲの出力機器でＨＤＲ画像を出力することは可能であるが、画素毎に判定を行うためにリアルタイム処理が行えず、動画には適用できない。本発明では、色域について望ましい圧縮を可能にするための技術を提供する。

本発明の一様態は、色域の圧縮前の最大の白色輝度、色域の圧縮後の最大の白色輝度、色域の圧縮前の基準の白色輝度、色域の圧縮後の基準の白色輝度、色域の圧縮前のグレーの輝度、をパラメータとして取得する取得手段と、前記パラメータに基づいて色域の圧縮特性を設定する設定手段と、画素値と、該画素値の色域を前記圧縮特性に基づいて圧縮した画素値と、を対応付けた色域圧縮情報を生成する生成手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、色域について望ましい圧縮を可能にするための技術を提供することができる。

システムの構成例を示すブロック図。 色域圧縮情報を生成するために画像処理装置２が行う処理のフローチャート。 ダイナミックレンジ圧縮曲線を設定するために設定部２０２が行う処理のフローチャート。 ＧＵＩの表示例を示す図。 ダイナミックレンジ圧縮曲線を示す図。 ステップＳ３における処理の詳細を示す図。 ステップＳ２における処理の詳細を示すフローチャート。 ＧＵＩ８００の表示例を示す図。 ステップＳ３における処理の詳細を示すフローチャート。 圧縮前後のＣｔＣｐの値の関係を示す図。 画像処理装置２に適用可能なコンピュータ装置のハードウェア構成例を示すブロック図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

［第１の実施形態］
本実施形態では、色域の圧縮前の最大の白色輝度、色域の圧縮後の最大の白色輝度、色域の圧縮前の基準の白色輝度、色域の圧縮後の基準の白色輝度、色域の圧縮前のグレーの輝度、をパラメータとして取得し、該パラメータに基づいて色域の圧縮特性を求め、画素値と、該画素値の色域を該圧縮特性に基づいて圧縮した画素値と、を対応付けた色域圧縮情報を生成する画像処理装置の一例について説明する。

本実施形態に係るシステムの構成例について、図１のブロック図を用いて説明する。図１に示す如く、本実施形態に係るシステムは、撮像装置１と、画像処理装置２と、表示装置３と、を有する。撮像装置１と画像処理装置２との間、画像処理装置２と表示装置３との間は、有線および／または無線のネットワークを介して互いにデータ通信が可能なように接続されている。このようなネットワークには、例えばＬＡＮやインターネットが適用可能である。なお、撮像装置１と画像処理装置２との間、画像処理装置２と表示装置３との間、におけるデータのやり取りの方法は特定の方法に限らない。例えば、一方の装置と他方の装置との間で直接データ通信を行っても良いし、１以上の装置を介してデータ通信を行っても良い。また、一方の装置から出力されたデータを保持したメモリ装置を他方の装置に接続して該データを該他方の装置に入力するようにしても良い。

先ず、撮像装置１について説明する。撮像装置１は、表示装置３が表示可能な色域よりも広い色域の画像（動画像や静止画像）を撮像可能な撮像装置であり、例えば、ＨＤＲの画像を撮像可能な撮像装置である。撮像装置１は、撮像した動画像を構成する各フレームや撮像した静止画像を撮像画像として、上記のネットワークを介して画像処理装置２に対して送信する。なお、撮像装置１は、画像処理装置２が処理対象とする画像（表示装置３が表示可能な色域よりも広い色域の画像）を画像処理装置２に供給可能なデバイスの一例である。よって、同様の機能を有するデバイスであれば、撮像装置１に代えてもしくは加えて画像処理装置２に接続するようにしても良い。「画像処理装置２が処理対象とする画像を画像処理装置２に供給可能なデバイス」には、例えば、サーバ装置、ハードディスクドライブ装置やＵＳＢメモリなどのメモリ装置、を適用することができる。

次に、表示装置３について説明する。表示装置３は、液晶画面やタッチパネル画面を有する装置であり、画像処理装置２による処理結果を画像や文字などでもって表示することができる。表示装置３は、例えば、ＨＤＲの画像は表示できず、ＳＤＲの画像は表示可能な装置である。なお、表示装置３は、画像処理装置２が色域の圧縮を行った画像の出力先として適用可能なデバイスの一例であり、このようなデバイスであれば、表示装置３に代えて若しくは加えて画像処理装置２に接続するようにしても良い。

次に、画像処理装置２について説明する。画像処理装置２は、画像の色域を圧縮（変換）するために用いる色域圧縮情報を生成する。そして画像処理装置２は、撮像装置１から撮像画像を取得すると、該色域圧縮情報を用いて該撮像画像の色域を圧縮（変換）した色域圧縮画像を生成し、該生成した色域圧縮画像を表示装置３に表示させる。

次に、上記の色域圧縮情報を生成するために画像処理装置２が行う処理について、図２のフローチャートに従って説明する。ステップＳ１では、入力部２０１は、撮像装置１から送信された撮像画像を取得する。本実施形態では、撮像画像における各画素の画素値はＲＧＢ値（Ｒの画素値、Ｇの画素値、Ｂの画素値を有する）であるものとするが、撮像画像における各画素の画素値の色空間はＲＧＢに限らない。

ステップＳ２では、設定部２０２は、図４に例示するＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェース）を表示装置３に表示させる。図４のＧＵＩは、後述するダイナミックレンジ圧縮曲線を規定するパラメータをユーザに入力させるためのＧＵＩであり、ユーザは不図示のユーザインターフェース（キーボード、マウス、タッチパネル画面など）を操作してこのようなパラメータを入力する。

領域４０１は、色域の圧縮前の最大の白色輝度を入力するための領域であり、領域４０２は、色域の圧縮後の最大の白色輝度を入力するための領域である。また、領域４０３は、色域の圧縮前の基準の白色輝度を入力するための領域であり、領域４０４は、色域の圧縮後の基準の白色輝度を入力するための領域である。領域４０５は、色域の圧縮前のグレーの輝度を入力するための領域である。

そして設定部２０２は、領域４０１～４０５に入力された値を用いてダイナミックレンジ圧縮曲線を設定する。領域４０１～４０５に入力された値を用いてダイナミックレンジ圧縮曲線を設定するために設定部２０２が行う処理について、図３のフローチャートに従って説明する。

ステップＳ２０１では、設定部２０２は、領域４０１に入力された値を「色域の圧縮前の最大の白色輝度」として取得し、領域４０２に入力された値を「色域の圧縮後の最大の白色輝度」として取得する。「色域の圧縮前の最大の白色輝度」の初期値は例えば、「撮像装置１によって撮像された撮像画像における最大輝度値」である。

ステップＳ２０２では、設定部２０２は、領域４０３に入力された値を「色域の圧縮前の基準の白色輝度」として取得し、領域４０４に入力された値を「色域の圧縮後の基準の白色輝度」として取得する。「色域の圧縮後の基準の白色輝度」の初期値は例えば、「表示装置３で表示可能な最大輝度」である。

ステップＳ２０３では、設定部２０２は、領域４０５に入力された値を「色域の圧縮前のグレーの輝度」として取得する。ステップＳ２０４では、設定部２０２は、領域４０１～４０５に入力された値（ダイナミックレンジ圧縮曲線のパラメータ）から、該ダイナミックレンジ圧縮曲線を設定することが可能であるか否かを判断する。

ダイナミックレンジ圧縮曲線は、色域の圧縮前の輝度をＩｘ、色域の圧縮後の輝度をＩｙ、とすると、Ｉｙ＝ｆ（Ｉｘ）で規定される関数ｆであり、以下の式（１）～式（３）で規定される関数である。

Ｉｙ＝ｆ（Ｉｘ）＝αｘＩ４／Ｉ３×Ｉｘ （Ｉｘ＜Ｉ５の場合） … （１）
Ｉｙ＝ｆ（Ｉｘ）＝Ｉ２－βｘ（Ｉ１－Ｉｘ）^γ （Ｉｘ≧Ｉ５の場合）
… （２）
γ＝（Ｉ１／Ｉ２－Ｉ５）／（１－Ｉ５）×Ｉ４／Ｉ３ … （３）
ここで、Ｉ１は色域の圧縮前の最大の白色輝度、Ｉ２は色域の圧縮後の最大の白色輝度、Ｉ３は色域の圧縮前の基準の白色輝度、Ｉ４は色域の圧縮後の基準の白色輝度、Ｉ５は色域の圧縮前のグレーの輝度である。また、α、βは予め設定されている定数である。

このようなダイナミックレンジ圧縮曲線は図５に示す如く、横軸に圧縮前の輝度、縦軸に圧縮後の輝度をとった座標系で規定される関数であり、圧縮前の輝度が０からグレー輝度（Ｉ５）までは線形関数で表される直線、グレー輝度（Ｉ５）から最大白色輝度（Ｉ１）までは指数関数で表される曲線となる。また、グレー輝度における直線と曲線の傾きは一致する。

しかし、色域の圧縮前のグレーの輝度未満の輝度に対応する色域の圧縮特性として線形関数をパラメータに基づいて求め、色域の圧縮前のグレーの輝度以上の輝度に対応する色域の圧縮特性として指数関数をパラメータに基づいて求めるのであれば、ダイナミックレンジ圧縮曲線の求め方は上記の式（１）～式（３）に限らない。

ここで、式（３）で求められるγの値が負の数になる場合には、ダイナミックレンジ圧縮曲線を設定することができない。ステップＳ２０４では、設定部２０２は、γの値が正の数であるのか負の数であるのかを判断する。そして設定部２０２は、γの値が正の値である場合には、ダイナミックレンジ圧縮曲線を設定することが可能であると判断し、γの値が負の値である場合には、ダイナミックレンジ圧縮曲線を設定することは可能ではないと判断する。

ダイナミックレンジ圧縮曲線を設定することは可能であると判断した場合には、処理はステップＳ２０５に進む。一方、ダイナミックレンジ圧縮曲線を設定することは可能ではないと判断した場合には、設定部２０２は、警告を出力し、処理はステップＳ２０１に進む。警告の出力形態は特定の出力形態に限らない。例えば、設定部２０２は、現在入力されているパラメータではダイナミックレンジ圧縮曲線を設定できない旨のメッセージや、パラメータの再入力を促すメッセージを、画像や文字などでもって表示装置３に表示させる。

ステップＳ２０５では、設定部２０２は、ステップＳ２０１～Ｓ２０３で取得したパラメータ（Ｉ１～Ｉ５）と上記の式（１）～式（３）とを用いてダイナミックレンジ圧縮曲線を設定（確定）する。

図２に戻って、次に、ステップＳ３では、生成部２０３は、それぞれの画素値について、該画素値と、該画素値における輝度成分をダイナミックレンジ圧縮曲線に基づいて圧縮した画素値と、を対応付けた３次元ルックアップテーブル（３ＤＬＵＴ）を生成する。そして生成部２０３は、該生成した３ＤＬＵＴを保持部２０４に格納する。ステップＳ３における処理の詳細について、図６のフローチャートに従って説明する。

ステップＳ３０１では、生成部２０３は、３ＤＬＵＴにおける複数の格子点（画素値）のうち未選択の１つを選択格子点として選択する。例えば、３ＤＬＵＴが１７グリッドの３ＤＬＵＴの場合、以下の式（４）に示す４９１３（＝１７ｘ１７ｘ１７）個の格子点（画素値：ＲＧＢ値）のうち未選択の１つを未選択格子点として選択する。
（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，０）、（０，０，６４）…（０，０，１０２３）、
（０，６４，０）、（０，６４，６４）…（０，６４，１０２３）、
…
（１０２３，１０２３，０）、（１０２３，１０２３，６４）…（１０２３，１０２３，１０２３） … （４）
ステップＳ３０２では、生成部２０３は、未選択格子点であるＲＧＢ値に対応するＸＹＺ値を、以下の式（５）～式（７）を用いて求め、該求めたＸＹＺ値に対応するＩＣｔＣｐ値を以下の式（８）～式（１０）を用いて求める。ＰＱガンマのＩＣｔＣｐ色空間は視覚的に線形性が高く、ダイナミックレンジ圧縮に適している。

ステップＳ３０３では、生成部２０３は、ステップＳ３０２で求めたＩＣｔＣｐ値のうちＩの値を用いてダイナミックレンジ圧縮曲線の値ｆ（Ｉ）、つまり、圧縮後のＩの値を求める。

ステップＳ３０４では、生成部２０３は、ステップＳ３０３で求めた「圧縮後のＩの値」と、ステップＳ３０２で求めたＩＣｔＣｐ値のうちＣｔＣｐの値と、で構成されるＩＣｔＣｐ値に対応するＸＹＺ値を以下の式（１１）～式（１３）を用いて求める。

そして生成部２０３は、式（１１）～式（１３）を用いて求めたＸＹＺ値から、上記の式（１４）を用いてＸ’Ｙ’Ｚ’値を求め、該求めたＸ’Ｙ’Ｚ’値に対応するＲＧＢ値を、上記の式（１５）～式（１６）を用いて求める。そして生成部２０３は、未選択格子点であるＲＧＢ値と、該ＲＧＢ値についてステップＳ３０４で求めたＲＧＢ値と、を対応付けて３ＤＬＵＴに登録する。

ステップＳ３０５では、生成部２０３は、３ＤＬＵＴにおける全ての格子点を選択格子点として選択したか否かを判断する。この判断の結果、３ＤＬＵＴにおける全ての格子点を選択格子点として選択した場合には、処理はステップＳ３０６に進む。一方、３ＤＬＵＴにおける格子点のうち未だ選択格子点として選択していない格子点が残っている場合には、尻はステップＳ３０１に進む。

ステップＳ３０６では、生成部２０３は、３ＤＬＵＴを保持部２０４に格納する。なお、保持部２０４は画像処理装置２が有することに限らず、画像処理装置２がアクセス可能な外部装置であっても良い。

図２に戻って、次に、ステップＳ４では、画像処理部２０５は、保持部２０４に格納されている３ＤＬＵＴを取得する。そして画像処理部２０５は、ステップＳ１で取得した撮像画像における各画素のＲＧＢ値を３ＤＬＵＴを用いて変換する。例えば画像処理部２０５は、撮像画像における着目画素のＲＧＢ値を、３ＤＬＵＴにおいて該ＲＧＢ値に対応付けられているＲＧＢ値に変換する。このようにして画像処理部２０５は、撮像画像における各画素のＲＧＢ値が変換された変換撮像画像を生成する。

ステップＳ５では、出力部２０６は、ステップＳ５において生成された変換撮像画像（ステップＳ１で取得した撮像画像の色域を３ＤＬＵＴを用いて圧縮した変換撮像画像）を表示装置３に表示させる。

このように、本実施形態によれば、入力と出力とで最大白色輝度が大きく異なる（例えば２０００ｎｉｔ→１００ｎｉｔ、最大１００００ｎｉｔ→１００ｎｉｔ）場合でも、ハイライト部およびシャドウ部の階調を再現しつつ、シャドウ部の輝度も必要以上に下げずに色域の圧縮を行うことができる。また、色域の圧縮はＬＵＴを用いた処理であるため、リアルタイム処理が可能であり、例えば、動画像における各フレームを色域の圧縮対象とすることができる。

なお、本実施形態では、色域の圧縮特性としてダイナミックレンジ圧縮曲線を求めたが、色域の圧縮特性はダイナミックレンジ圧縮曲線に限らない。例えば、ダイナミックレンジ圧縮曲線上の複数の点をサンプリングし、サンプリングしたそれぞれの点に対応する横軸の値（圧縮前の輝度）および縦軸の値（圧縮後の輝度）が登録されたテーブルを色域の圧縮特性として求めても良い。

［第２の実施形態］
本実施形態を含む以下の各実施形態では、第１の実施形態との差分について説明し、以下で特に触れない限りは第１の実施形態と同様であるものとする。本実施形態では、ステップＳ２におけるダイナミックレンジ圧縮曲線の設定方法が第１の実施形態と異なる。本実施形態に係るステップＳ２について、図７のフローチャートに従って説明する。

本実施形態に係るステップＳ２では、設定部２０２は、図８に例示するＧＵＩ８００を表示装置３に表示させる。以下の説明では、ＧＵＩ８００の表示制御やユーザ操作に応じたＧＵＩ８００における各種の処理は何れも設定部２０２が行っているものとするが、幾つかの機能部で処理を分散させても良い。

ユーザはユーザインターフェースを操作してスライダ８０２ａを左右に移動させることで、色域の圧縮前の最大の白色輝度を増減させることができ、スライダ８０２ａの現在位置に対応する「色域の圧縮前の最大の白色輝度」は領域８０２ｂに表示される。なお、ユーザがユーザインターフェースを操作して領域８０２ｂに値を入力した場合には、該値が色域の圧縮前の最大の白色輝度として設定される。

ユーザはユーザインターフェースを操作してスライダ８０３ａを左右に移動させることで、色域の圧縮後の最大の白色輝度を増減させることができ、スライダ８０３ａの現在位置に対応する「色域の圧縮後の最大の白色輝度」は領域８０３ｂに表示される。なお、ユーザがユーザインターフェースを操作して領域８０３ｂに値を入力した場合には、該値が色域の圧縮後の最大の白色輝度として設定される。

ユーザはユーザインターフェースを操作してスライダ８０４ａを左右に移動させることで、色域の圧縮前の基準の白色輝度を増減させることができ、スライダ８０４ａの現在位置に対応する「色域の圧縮前の基準の白色輝度」は領域８０４ｂに表示される。なお、ユーザがユーザインターフェースを操作して領域８０４ｂに値を入力した場合には、該値が色域の圧縮前の基準の白色輝度として設定される。

ユーザはユーザインターフェースを操作してスライダ８０５ａを左右に移動させることで、色域の圧縮後の基準の白色輝度を増減させることができ、スライダ８０５ａの現在位置に対応する「色域の圧縮後の基準の白色輝度」は領域８０５ｂに表示される。なお、ユーザがユーザインターフェースを操作して領域８０５ｂに値を入力した場合には、該値が色域の圧縮後の基準の白色輝度として設定される。

ユーザはユーザインターフェースを操作してスライダ８０６ａを左右に移動させることで、色域の圧縮前のグレーの輝度を増減させることができ、スライダ８０６ａの現在位置に対応する「色域の圧縮前のグレーの輝度」は領域８０６ｂに表示される。なお、ユーザがユーザインターフェースを操作して領域８０６ｂに値を入力した場合には、該値が色域の圧縮前のグレーの輝度として設定される。

またユーザがユーザインターフェースを操作してボタン８０７を指示すると、図８のＧＵＩは閉じてダイナミックレンジ圧縮曲線の設定処理は終了する。領域８０１には、ステップＳ１で取得した撮像画像の色域を現在の３ＤＬＵＴで変換した変換撮像画像が表示される。

ステップＳ２１１では、設定部２０２は、ユーザ操作に応じてボタン８０７が指示されたか否か（処理を継続するか否か）を判断する。この判断の結果、ボタン８０７が指示されている場合には、処理は継続しないものと判断し、図７のフローチャートに従った処理は終了する。一方、ボタン８０７が指示されていない場合には、処理は継続するものと判断し、処理はステップＳ２１２に進む。

ステップＳ２１２では、設定部２０２は、スライダ８０２ａ、８０３ａ、８０４ａ、８０５ａ、８０６ａのいずれかが操作されたか否か（ダイナミックレンジ圧縮曲線の設定に変更があったか否か）を判断する。この判断の結果、スライダ８０２ａ、８０３ａ、８０４ａ、８０５ａ、８０６ａのいずれかが操作された場合には、ダイナミックレンジ圧縮曲線の設定に変更があったと判断し、処理はステップＳ２１３に進む。一方、スライダ８０２ａ、８０３ａ、８０４ａ、８０５ａ、８０６ａの何れも操作されていない場合には、ダイナミックレンジ圧縮曲線の設定に変更はないものと判断し、処理はステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２１３では、設定部２０２は、操作されたスライダに対応する設定を変更する（反映させる）。上記の如く、ユーザがユーザインターフェースを操作してスライダ８０２ａを操作した場合には、色域の圧縮前の最大の白色輝度が該操作に応じて変更される。ユーザがユーザインターフェースを操作してスライダ８０３ａを操作した場合には、色域の圧縮後の最大の白色輝度が該操作に応じて変更される。ユーザがユーザインターフェースを操作してスライダ８０４ａを操作した場合には、色域の圧縮前の基準の白色輝度が該操作に応じて変更される。ユーザがユーザインターフェースを操作してスライダ８０５ａを操作した場合には、色域の圧縮後の基準の白色輝度が該操作に応じて変更される。ユーザがユーザインターフェースを操作してスライダ８０６ａを操作した場合には、色域の圧縮前のグレーの輝度が該操作に応じて変更される。

そして設定部２０２は、現在の「色域の圧縮前の最大の白色輝度、色域の圧縮後の最大の白色輝度、色域の圧縮前の基準の白色輝度、色域の圧縮後の基準の白色輝度、色域の圧縮前のグレーの輝度」を用いて、上記の式（１）～式（３）に従ってダイナミックレンジ圧縮曲線を設定（確定）する。

ステップＳ２１４では、生成部２０３は、ステップＳ２１３で設定したダイナミックレンジ圧縮曲線を用いて上記のステップＳ３と同様の処理を行って３ＤＬＵＴを生成し、該生成した３ＤＬＵＴを保持部２０４に格納する。

ステップＳ２１５では、画像処理部２０５は上記のステップＳ４と同様の処理を行って変換撮像画像を生成する。そして出力部２０６は、該生成された変換撮像画像をＧＵＩ８００における領域８０１に表示させる。ステップＳ２１６では、設定部２０２は、下記の式（１７）を満たすＩ１、Ｉ４、Ｉ５（上記の式（３）におけるγを０にするＩ１、Ｉ４、Ｉ５）を求める。

（Ｉ１／Ｉ２－Ｉ５）／（１－Ｉ５）×Ｉ４／Ｉ３＝０ … （１７）
そして設定部２０２は、求めたＩ１、Ｉ４、Ｉ５をユーザに通知する。求めたＩ１、Ｉ４、Ｉ５をユーザに通知する方法は特定の通知方法に限らない。Ｉ１を例にとると、例えば設定部２０２は、スライダ８０２ａの移動範囲において式（１７）を満たすＩ１に対応する位置にマーカを表示し、スライダ８０２ａが該位置に重ならないように制御するようにしても良い。また例えば、領域８０２ｂに式（１７）を満たすＩ１が入力された場合には、他の値を入力するよう警告を表示し、該Ｉ１を受け付けない（該Ｉ１を用いたダイナミックレンジ圧縮曲線の算出は行わない）ようにしても良い。また例えば、設定部２０２は、式（１７）を満たすＩ１、Ｉ４、Ｉ５を、式（１７）を満たすＩ１、Ｉ４、Ｉ５の入力を行わないようにユーザに警告する旨のメッセージと共に表示しても良い。

なお、設定部２０２は、下記の式（１７－１）を満たすＩ１～Ｉ５の範囲（上記の式（３）におけるγが負の数になるようなＩ１～Ｉ５の範囲）、つまり、ダイナミックレンジ圧縮曲線の設定ができないＩ１～Ｉ５の範囲をユーザに通知するようにしても良い。

（Ｉ１／Ｉ２－Ｉ５）／（１－Ｉ５）×Ｉ４／Ｉ３＜０ … （１７－１）
Ｉｓ（ｓ＝１～５）の範囲は、Ｉ１～Ｉ５のうちＩｓ以外の４つの値を式（１７－１）に代入して求める。求めたＩ１～Ｉ５の範囲をユーザに通知する方法は特定の通知方法に限らない。Ｉ１を例にとると、例えば設定部２０２は、スライダ８０２ａの移動範囲において式（１７－１）を満たすＩ１の範囲を示すバーを表示し、スライダ８０２ａが該範囲に入らないように制御するようにしても良い。また例えば、領域８０２ｂに式（１７－１）を満たすＩ１の範囲内の値が入力された場合には、他の値を入力するよう警告を表示し、該値を受け付けない（該値を用いたダイナミックレンジ圧縮曲線の算出は行わない）ようにしても良い。また例えば、設定部２０２は、式（１７－１）を満たすＩ１～Ｉ５の範囲を、該範囲内の値の入力を行わないようにユーザに警告する旨のメッセージと共に表示しても良い。

このように、本実施形態によれば、入力と出力とで最大の白色輝度が大きく異なる（例えば２０００ｎｉｔ→１００ｎｉｔ、最大１００００ｎｉｔ→１００ｎｉｔ）場合でも、ハイライト部およびシャドウ部の階調を再現しつつ、シャドウ部の輝度も必要以上に下げずに色域の圧縮を行うことができる。また、ＬＵＴを用いた色域の圧縮の結果はすぐに確認できる。また、色域の変換はＬＵＴを用いた処理であるため、リアルタイム処理が可能であり、例えば、動画像における各フレームを色域の変換対象とすることができる。

［第３の実施形態］
第１の実施形態では、ステップＳ３０３で求めた「圧縮後のＩの値」と、ステップＳ３０２で求めたＩＣｔＣｐ値のうちＣｔＣｐの値と、で構成されるＩＣｔＣｐ値に対応するＲＧＢ値を、未選択格子点であるＲＧＢ値と対応付けて３ＤＬＵＴに登録した。

本実施形態では、ステップＳ３０３で求めた「圧縮後のＩの値」と、彩度方向に圧縮したＣｔＣｐの値と、で構成されるＩＣｔＣｐ値に対応するＲＧＢ値を、未選択格子点であるＲＧＢ値と対応付けて３ＤＬＵＴに登録する。

本実施形態に係るステップＳ３における処理の詳細について、図９のフローチャートに従って説明する。図９において図６と同様の処理ステップには同じステップ番号を付しており、該処理ステップに係る説明は省略する。

ステップＳ３０７では、生成部２０３は、ステップＳ３０２で求めたＩＣｔＣｐ値のうちＣｔの値、Ｃｐの値を以下の式（１８）～式（２１）を用いてそれぞれ圧縮し、圧縮後のＣｔの値、Ｃｐの値を求める。図１０に圧縮前後のＣｔＣｐの値の関係を示す。

ここで、Ｃｔ１、Ｃｐ１はそれぞれ、ステップＳ３０２で求めたＩＣｔＣｐ値のうちＣｔ、Ｃｐであり、Ｓ１はＣｔ１およびＣｐ１から求められる圧縮前の彩度である。また、Ｃｔ２、Ｃｐ２はそれぞれ、圧縮後のＣｔ、圧縮後のＣｐであり、Ｓ２はＣｔ２およびＣｐ２から求められる圧縮後の彩度である。

ステップＳ３０４では生成部２０３は、ステップＳ３０３で求めた「圧縮後のＩの値」と、ステップＳ３０７で求めた「圧縮後のＣｔの値、圧縮後のＣｐの値」と、で構成されるＩＣｔＣｐ値に対応するＸＹＺ値を上記の式（１１）～式（１３）を用いて求める。そして生成部２０３は、式（１１）～式（１３）を用いて求めたＸＹＺ値から、上記の式（１４）を用いてＸ’Ｙ’Ｚ’値を求め、該求めたＸ’Ｙ’Ｚ’値に対応するＲＧＢ値を、上記の式（１５）～式（１６）を用いて求める。

このように、本実施形態によれば、入力と出力とで最大白色輝度が大きく異なる（例えば２０００ｎｉｔ→１００ｎｉｔ、最大１００００ｎｉｔ→１００ｎｉｔ）場合でも、ハイライト部およびシャドウ部の階調、彩度方向の階調を再現しつつ、シャドウ部の輝度も必要以上に下げずに色域の圧縮を行うことができる。また、色域の変換はＬＵＴを用いた処理であるため、リアルタイム処理が可能であり、例えば、動画像における各フレームを色域の変換対象とすることができる。

［第４の実施形態］
図１に示した画像処理装置２の各機能部はハードウェアで実装しても良いし、保持部２０４を除く他の各機能部をソフトウェア（コンピュータプログラム）で実装しても良い。後者の場合、このようなソフトウェアを実行可能なコンピュータ装置は画像処理装置２に適用可能である。画像処理装置２に適用可能なコンピュータ装置のハードウェア構成例について、図１１のブロック図を用いて説明する。

ＣＰＵ１１０１は、ＲＡＭ１１０２やＲＯＭ１１０３に格納されているコンピュータプログラムやデータを用いて各種の処理を実行する。これによりＣＰＵ１１０１は、コンピュータ装置全体の動作制御を行うと共に、画像処理装置２が行うものとして説明した各種の処理を実行もしくは制御する。

ＲＡＭ１１０２は、ＲＯＭ１１０３や外部記憶装置１１０６からロードされたコンピュータプログラムやデータを格納するためのエリア、Ｉ／Ｆ１１０７を介して外部から受信したコンピュータプログラムやデータを格納するためのエリア、を有する。さらにＲＡＭ１１０２は、ＣＰＵ１１０１が各種の処理を実行する際に用いるワークエリアを有する。このようにＲＡＭ１１０２は、各種のエリアを適宜提供することができる。

ＲＯＭ１１０３には、コンピュータ装置の設定データ、コンピュータ装置の起動に係るコンピュータプログラムやデータ、コンピュータ装置の基本動作に係るコンピュータプログラムやデータ、などが格納されている。

操作部１１０４は、キーボード、マウス、タッチパネルなどのユーザインターフェースであり、ユーザが操作することで各種の指示をＣＰＵ１１０１に対して入力することができる。例えばユーザは操作部１１０４を操作して図８のＧＵＩ８００を操作することができる。

表示部１１０５は、液晶画面やタッチパネル画面を有し、ＣＰＵ１１０１による処理結果を画像や文字などでもって表示する。表示部１１０５は上記の表示装置３であっても良いし、表示装置３とは別個の装置であっても良い。後者の場合、上記の説明において表示装置３に表示するものとして説明したものを表示部１１０５に表示させても良い。

外部記憶装置１１０６は、ハードディスクドライブ装置などの大容量情報記憶装置である。外部記憶装置１１０６には、ＯＳ（オペレーティングシステム）、画像処理装置２が行うものとして説明した各種の処理をＣＰＵ１１０１に実行もしくは制御させるためのコンピュータプログラムやデータが保存されている。外部記憶装置１１０６に保存されているコンピュータプログラムやデータは、ＣＰＵ１１０１におる制御に従って適宜ＲＡＭ１１０２にロードされ、ＣＰＵ１１０１による処理対象となる。なお、図１の保持部２０４は、ＲＡＭ１１０２や外部記憶装置１１０６を用いて実装可能である。

Ｉ／Ｆ１１０７は、外部装置との間のデータ通信を行うための通信インターフェースである。例えばＩ／Ｆ１１０７は、撮像装置１を接続するためのＩ／Ｆと、表示装置３を接続するためのＩ／Ｆと、を有する。

ＣＰＵ１１０１、ＲＡＭ１１０２、ＲＯＭ１１０３、操作部１１０４、表示部１１０５、外部記憶装置１１０６、Ｉ／Ｆ１１０７は何れもシステムバス１１０８に接続されている。なお、図１１に示した構成は画像処理装置２に適用可能なコンピュータ装置のハードウェア構成の一例であり、適宜変更／変形が可能である。

また、上記の各実施形態で使用した数値、処理タイミング、処理順、処理の主体、データ（情報）の送信先／送信元／格納場所などは、具体的な説明を行うために一例として挙げたもので、このような一例に限定することを意図したものではない。

また、以上説明した各実施形態の一部若しくは全部を適宜組み合わせて使用しても構わない。また、以上説明した各実施形態の一部若しくは全部を選択的に使用しても構わない。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の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。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

２０１：入力部 ２０２：設定部 ２０３：生成部 ２０４：保持部 ２０５：画像処理部 ２０６：出力部

Claims (12)

1. 色域の圧縮前の最大の白色輝度、色域の圧縮後の最大の白色輝度、色域の圧縮前の基準の白色輝度、色域の圧縮後の基準の白色輝度、色域の圧縮前のグレーの輝度、をパラメータとして取得する取得手段と、
   前記パラメータに基づいて色域の圧縮特性を設定する設定手段と、
   画素値と、該画素値の色域を前記圧縮特性に基づいて圧縮した画素値と、を対応付けた色域圧縮情報を生成する生成手段と
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記設定手段は、色域の圧縮前のグレーの輝度未満の輝度に対応する色域の圧縮特性として線形関数を前記パラメータに基づいて求め、色域の圧縮前のグレーの輝度以上の輝度に対応する色域の圧縮特性として指数関数を前記パラメータに基づいて求めることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記設定手段は、Ｉｘを色域の圧縮前の輝度、Ｉｙを色域の圧縮後の輝度、Ｉ１を色域の圧縮前の最大の白色輝度、Ｉ２を色域の圧縮後の最大の白色輝度、Ｉ３を色域の圧縮前の基準の白色輝度、Ｉ４を色域の圧縮後の基準の白色輝度、Ｉ５を色域の圧縮前のグレーの輝度、α、βを定数とすると、
   Ｉｘ＜Ｉ５に対応する色域の圧縮特性としてＩｙ＝αｘＩ４／Ｉ３×Ｉｘを求め、
   Ｉｘ≧Ｉ５に対応する色域の圧縮特性としてＩｙ＝Ｉ２－βｘ（Ｉ１－Ｉｘ）^γ、γ＝（Ｉ１／Ｉ２－Ｉ５）／（１－Ｉ５）×Ｉ４／Ｉ３を求める
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. さらに、
   前記γの値が負の値である場合には警告を出力する手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. さらに、
   前記γを０にするＩ１、Ｉ４、Ｉ５をユーザに通知する手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
6. さらに、
   前記γが負の数となるＩ１～Ｉ５の範囲をユーザに通知する手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
7. 前記生成手段は、画素値と、該画素値のＩＣｔＣｐにおけるＩの色域を前記圧縮特性に基づいて圧縮した画素値と、を対応付けた色域圧縮情報を生成することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像処理装置。
8. 前記生成手段は、画素値と、該画素値のＩＣｔＣｐにおけるＩの色域を前記圧縮特性に基づいて圧縮し且つ該ＩＣｔＣｐにおけるＣｔＣｐの色域を彩度方向に圧縮した画素値と、を対応付けた色域圧縮情報を生成することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像処理装置。
9. 前記取得手段は、ユーザ操作に応じて入力された前記パラメータを取得することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の画像処理装置。
10. さらに、
    入力された画像の色域を前記色域圧縮情報を用いて圧縮して出力する手段を備えることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の画像処理装置。
11. 画像処理装置が行う画像処理方法であって、
    前記画像処理装置の取得手段が、色域の圧縮前の最大の白色輝度、色域の圧縮後の最大の白色輝度、色域の圧縮前の基準の白色輝度、色域の圧縮後の基準の白色輝度、色域の圧縮前のグレーの輝度、をパラメータとして取得する取得工程と、
    前記画像処理装置の設定手段が、前記パラメータに基づいて色域の圧縮特性を設定する設定工程と、
    前記画像処理装置の生成手段が、画素値と、該画素値の色域を前記圧縮特性に基づいて圧縮した画素値と、を対応付けた色域圧縮情報を生成する生成工程と
    を備えることを特徴とする画像処理方法。
12. コンピュータを、請求項１乃至１０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コンピュータプログラム。

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