JP3361957B2 - Method and apparatus for extending the dynamic range of an image - Google Patents
Method and apparatus for extending the dynamic range of an imageInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、画像のダイナミッ
クレンジを拡張する方法および装置に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for extending the dynamic range of an image.
【0002】[0002]
【従来の技術】画像のダイナミックレンジを拡張するこ
とは、たとえばカメラによって屋外シーンを画像処理す
るために不可欠であり、屋外で日向と日陰を含む1つの
被写体を撮像するにあたっては、103〜104オーダの
ダイナミックレンジを必要とする。しかしながら既存の
CCD(電荷蓄積素子)カメラは、102のダイナミッ
クレンジを有し、明瞭な画像を得ることができない。2. Description of the Related Art Expanding the dynamic range of an image is indispensable for image processing of an outdoor scene by, for example, a camera, and 10 3 to 10 3 can be used to image one object including the sun and shade outdoors. It requires a dynamic range of 4 orders. However, existing CCD (charge storage device) cameras have a dynamic range of 10 2 and cannot obtain clear images.
【0003】典型的な先行技術は、たとえば特開平2−
174470および特開平6−105224に開示され
ているように、被写体を撮像するカメラの絞りおよびシ
ャッタ速度またはCCD(電荷蓄積素子)の電荷蓄積時
間などに依存する露光量が異なる画像を、単純に嵌め込
んで合成する構成を有する。図14に示されるように、
この先行技術では、横軸に被写体が撮映された画像の横
方向の画素の座標が設定されたとき、中間の露光量で露
光量の範囲P1と、それよりも大きい露光量の範囲P2
と、中間の露光量よりも小さい露光量の範囲P3で得た
画像は、縦軸の濃度値と関連して示される特性L1〜L
3がそれぞれ得られる。これらの特性L1〜L3は、露
光量およびカメラの特性に依存する。A typical prior art is, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-
As disclosed in Japanese Laid-Open Patent Application No. 174470 and Japanese Patent Laid-Open No. 6-105224, an image having a different exposure amount depending on a diaphragm and a shutter speed of a camera for capturing an object or a charge storage time of a CCD (charge storage device) is simply fitted. It has a configuration of complicated composition. As shown in FIG.
In this prior art, when the horizontal axis is set to the coordinates of pixels in the horizontal direction of the image in which the subject is photographed, the exposure amount range P1 is an intermediate exposure amount and the exposure amount range P2 is larger than that.
And the images obtained in the range P3 of the exposure amount smaller than the intermediate exposure amount are the characteristics L1 to L shown in relation to the density value on the vertical axis.
3 is obtained respectively. These characteristics L1 to L3 depend on the amount of exposure and the characteristics of the camera.
【0004】この先行技術では、露光量の大および小の
画像を中間露光量の画像に嵌め込むことによって、画像
間の濃度差による疑似輪郭1,2が発生するという問題
がある。In this prior art, there is a problem that pseudo contours 1 and 2 are generated due to a density difference between images by fitting images with large and small exposure amounts into images with intermediate exposure amount.
【0005】[0005]
【0006】[0006]
【0007】[0007]
【0008】[0008]
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、画像
の疑似輪郭が生じることなく、濃度値の変化が自然であ
るようにしたダイナミックレンジの拡張方法および装置
を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for extending the dynamic range in which the density value changes naturally without the occurrence of pseudo contours in the image.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、(a)或る露
光量で撮像した複数の濃度値を有する第1画像データを
第1メモリにストアする第1ステップと、
(b)第1画像データの露光量よりも大の露光量で、第
1画像データと同一被写体を撮像した複数の濃度値を有
する第2画像データを第2メモリにストアする第2ステ
ップと、
(c)第1画像データの露光量よりも小の露光量で、第
1画像データと同一被写体を撮像した複数の濃度値を有
する第3画像データを第3メモリにストアする第3ステ
ップと、
(d)第1メモリにストアされている第1画像データの
濃度値のダイナミックレンジ内で、第1画像データの濃
度値が、明るさが暗い方に対応した一方側にある予め定
める第1濃度値Faと、明るさが明るい方に対応した他
方側にある第2濃度値Fdとの間の規定範囲内にあるか
どうかを判断し、第1メモリの第1画像データの少なく
とも一部が規定範囲Fa〜Fdの第2濃度値Fdよりも
明るさが明るい第1ケースと、第1メモリの第1画像デ
ータの少なくとも一部が規定範囲Fa〜Fdの第1濃度
値Faよりも明るさが暗い第2ケースと、前記第1およ
び第2ケースのいずれもが成立する第3ケースと、第1
メモリの第1画像データの全てが規定範囲Fa〜Fd以
内に存在する第4ケースとを判断する第4ステップと、
(e)第1メモリにストアされている第1画像データの
濃度値毎の画素数を表すヒストグラムを作成する第5ス
テップと、
(f)作成されたヒストグラムによって、第3濃度値F
bを、第1濃度値Faからダイナミックレンジ内の明る
い方に予め定める第1画素数以上の濃度値を有する最初
の濃度値として定める第6ステップと、
(g)作成されたヒストグラムによって第4濃度値Fc
を、第2濃度値Fdからダイナミックレンジ内の暗い方
に予め定める第2画素数以上の濃度値を有する最初の濃
度値として定める第7ステップと、
(h)第4ステップによる第2ケースまたは第3ケース
の場合、第1の濃度値Faおよび第6ステップによって
定められた第3濃度値Fbの濃度値を有する第1メモリ
にストアされている第1画像データの画素の座標を抽出
する第8ステップと、
(i)第8ステップで抽出された座標と同一座標を有す
る第2メモリの画素を抽出する第9ステップと、
(j)第9ステップによって、第1および第3濃度値F
a,Fb毎に、第2メモリから抽出された画素の有する
濃度値の第1および第2平均値F2a,F2bをそれぞ
れ求める第10ステップと、
(k)第10ステップによる第1濃度値Faと第1平均
値F2aとに関する第1濃度値差α2、
α2 = Fa−F2a
を求め、さらに、第2画像データの濃度値の傾き(F2
b−F2a)に対する第1画像データの濃度値の傾き
(Fb−Fa)の比である第1露光量係数β2m、
β2m = (Fb−Fa)/(F2b−F2a)
を求める第11ステップと、
(L)第9ステップによる、第1メモリの第1濃度値F
aよりも明るさが暗い濃度値を有する各画素の座標と同
一座標を有する第2メモリの画素の濃度値をF2old
とするとき、補正後の画像データの第1補正濃度値F2
new、
F2new = Fa+(F2old+α2−Fa)×β2m
を演算する第12ステップと、
(m)第4ステップによる第1ケースまたは第3ケース
の場合、第2濃度値Fdおよび第7ステップによって定
められた第4濃度値Fcの濃度値を有する第1メモリに
ストアされている画素の座標を抽出する第13ステップ
と、
(n)第13ステップで抽出された座標と同一座標を有
する第3メモリの画素を抽出する第14ステップと、
(o)第14ステップによって、第2および第4濃度値
Fd,Fc毎に、第3メモリから抽出された画素の有す
る濃度値の第3および第4平均値F1d,F1cをそれ
ぞれ求める第15ステップと、
(p)第15ステップによる第2濃度値Fdと第3平均
値F1dとに関する第2濃度値差α1、
α1 = Fd−F1d
を求め、さらに、第3画像データの濃度値の傾き(F1
d−F1c)に対する第1画像データの濃度値の傾き
(Fd−Fc)の比である第2露光量係数β1m、
β1m = (Fd−Fc)/(F1d−F1c)
を求める第16ステップと、
(q)第14ステップによる第1メモリの第2濃度値F
dよりも明るさが明るい濃度値を有する各画素の座標と
同一座標を有する第3メモリの画素の濃度値をF1ol
dとするとき、補正後の画像データの第2補正濃度値F
1new、
F1new = Fd+(F1old+α1−Fd)×β1m
を演算する第17ステップと、
(r)第4ステップによる第2ケースまたは第3ケース
の場合、第1メモリの第1〜第2濃度値Fa〜Fdの規
定範囲内の画像データを、そのまま導出するとともに、
第1メモリの第1濃度値Faよりも明るさが暗い画像デ
ータを、第2演算手段によって演算された第1補正濃度
F2newに置換して導出し、第1ケースまたは第2ケ
ースの場合、第1メモリの第1〜第2濃度値Fa〜Fd
の規定範囲内の画像データを、そのまま導出するととも
に、第1メモリの第2濃度値Fdよりも明るさが明るい
画像データを、第4演算手段によって演算された第2補
正濃度値F1newに置換して導出し、第4ケースの場
合、第1メモリの画像データを、そのまま導出する第1
8ステップとを含むことを特徴とする画像のダイナミッ
クレンジを拡張する方法である。The present invention comprises: (a) a first step of storing in a first memory first image data having a plurality of density values imaged with a certain exposure amount; and (b) a first step. A second step of storing in the second memory second image data having a plurality of density values obtained by imaging the same subject as the first image data with an exposure amount larger than the exposure amount of the image data; A third step of storing, in a third memory, third image data having a plurality of density values obtained by imaging the same subject as the first image data with an exposure amount smaller than the exposure amount of the image data; Within the dynamic range of the density values of the first image data stored in the memory, the density value of the first image data is a predetermined first density value Fa on one side corresponding to the darker one, and the brightness value Is on the other side corresponding to the brighter one It is determined whether or not it is within a specified range between the two density values Fd, and at least a part of the first image data in the first memory is brighter than the second density value Fd in the specified range Fa to Fd. There are one case, a second case in which at least a part of the first image data in the first memory is darker than the first density value Fa in the specified range Fa to Fd, and both the first and second cases. Third case and first case
A fourth step of determining a fourth case in which all of the first image data in the memory exists within a prescribed range Fa to Fd; and (e) for each density value of the first image data stored in the first memory. The fifth step of creating a histogram representing the number of pixels, and (f) the third density value F
a sixth step of defining b as a first density value having a density value greater than or equal to a first number of pixels which is predetermined from the first density value Fa to a bright side within the dynamic range; and (g) a fourth density by the created histogram. Value Fc
Is defined as a first density value having a density value equal to or greater than a second number of pixels determined in advance in the dynamic range from the second density value Fd, and (h) the second case or the fourth step by the fourth step. In the case of 3 cases, the 8th of extracting the coordinate of the pixel of the 1st image data stored in the 1st memory which has the density value of the 1st density value Fa and the 3rd density value Fb determined by the 6th step Step (i) a ninth step of extracting a pixel in the second memory having the same coordinates as the coordinates extracted in the eighth step, and (j) a ninth step, whereby the first and third density values F
a tenth step of obtaining the first and second average values F2a and F2b of the density values of the pixels extracted from the second memory for each a and Fb, and (k) the first density value Fa of the tenth step. First density value differences α2, α2 = Fa-F2a with respect to the first average value F2a are obtained, and further, the gradient (F2 of the density values of the second image data (F2
an eleventh step of obtaining first exposure amount coefficients β2m and β2m = (Fb-Fa) / (F2b-F2a), which are ratios of the gradient (Fb-Fa) of the density value of the first image data to b-F2a), (L) First density value F in the first memory in the ninth step
The density value of the pixel of the second memory having the same coordinates as the coordinates of each pixel having a density value darker than a is F2old.
, The first corrected density value F2 of the corrected image data
new, F2new = Fa + (F2old + α2-Fa) × β2m in the twelfth step, and (m) in the first case or the third case by the fourth step, the second concentration value Fd and the seventh step are determined. A thirteenth step of extracting the coordinates of the pixel stored in the first memory having the fourth density value Fc, and (n) a pixel of the third memory having the same coordinates as the coordinates extracted in the thirteenth step. And the third and fourth average values F1d of the density values of the pixels extracted from the third memory for each of the second and fourth density values Fd, Fc by (14) , F1c respectively, and (p) the second density value difference α1, α1 = F relating to the second density value Fd and the third average value F1d in the fifteenth step. Seeking -F1d, further, the slope of the density value of the third image data (F1
a 16th step of obtaining second exposure amount coefficients β1m, β1m = (Fd−Fc) / (F1d−F1c), which are ratios of the gradient (Fd−Fc) of the density value of the first image data to d−F1c), (Q) Second density value F of the first memory in the fourteenth step
The density value of the pixel of the third memory having the same coordinates as the coordinates of each pixel having a density value lighter than d is F1ol.
The second correction density value F of the corrected image data
1new, F1new = Fd + (F1old + α1-Fd) × β1m in the 17th step, and (r) in the second case or the third case by the fourth step, the first to second density values Fa to in the first memory Image data within the specified range of Fd is directly derived,
Image data whose brightness is darker than the first density value Fa in the first memory is replaced with the first corrected density F2new calculated by the second calculation means to derive the data, and in the case of the first case or the second case, First to second density values Fa to Fd in one memory
The image data within the specified range of is derived as it is, and the image data whose brightness is brighter than the second density value Fd of the first memory is replaced with the second corrected density value F1new calculated by the fourth calculating means. In the case of the fourth case, the image data in the first memory is directly derived.
And a step of expanding the dynamic range of the image.
【0011】また本発明は、(a)或る露光量で撮像し
た複数の濃度値を有する第1画像データをストアする第
1メモリと、
(b)第1画像データの露光量よりも大の露光量で、第
1画像データと同一被写体を撮像した複数の濃度値を有
する第2画像データをストアする第2メモリと、
(c)第1画像データの露光量よりも小の露光量で、第
1画像データと同一被写体を撮像した複数の濃度値を有
する第3画像データをストアする第3メモリと、
(d)第1メモリにストアされている第1画像データの
濃度値のダイナミックレンジ内で、第1画像データの濃
度値が、明るさが暗い方に対応した一方側にある予め定
める第1濃度値Faと、明るさが明るい方に対応した他
方側にある第2濃度値Fdとの間の規定範囲内にあるか
どうかを判断し、第1メモリの第1画像データの少なく
とも一部が規定範囲Fa〜Fdの第2濃度値Fdよりも
明るさが明るい第1ケースと、第1メモリの第1画像デ
ータの少なくとも一部が規定範囲Fa〜Fdの第1濃度
値Faよりも明るさが暗い第2ケースと、前記第1およ
び第2ケースのいずれもが成立する第3ケースと、第1
メモリの第1画像データの全てが規定範囲Fa〜Fd以
内に存在する第4ケースとを判断する範囲判断手段と、
(e)第1メモリにストアされている第1画像データの
濃度値毎の画素数を表すヒストグラムを作成する手段
と、
(f)ヒストグラム作成手段の出力に応答し、第3濃度
値Fbを、第1濃度値Faからダイナミックレンジ内の
明るい方に予め定める第1画素数以上の濃度値を有する
最初の濃度値として定める第3濃度値設定手段と、
(g)ヒストグラム作成手段の出力に応答し、第4濃度
値Fcを、第2濃度値Fdからダイナミックレンジ内の
暗い方に予め定める第2画素数以上の濃度値を有する最
初の濃度値として定める第4濃度値設定手段と、
(h)範囲判断手段の出力に応答し、第2ケースまたは
第3ケースの場合、第1の濃度値Faおよび第3濃度値
設定手段によって定められた第3濃度値Fbの濃度値を
有する第1メモリにストアされている第1画像データの
画素の座標を抽出する第1抽出手段と、
(i)第1抽出手段によって抽出された座標と同一座標
を有する第2メモリの画素を抽出する第2抽出手段と、
(j)第2抽出手段の出力に応答し、第1および第3濃
度値Fa,Fb毎に、第2メモリから抽出された画素の
有する濃度値の第1および第2平均値F2a,F2bを
それぞれ求める第1平均値演算手段と、
(k)第1平均値演算手段の出力に応答し、第1濃度値
Faと第1平均値F2aとに関する第1濃度値差α2、
α2 = Fa−F2a
を求め、さらに、第2画像データの濃度値の傾き(F2
b−F2a)に対する第1画像データの濃度値の傾き
(Fb−Fa)の比である第1露光量係数β2m、
β2m = (Fb−Fa)/(F2b−F2a)
を求める第1演算手段と、
(L)第2抽出手段の出力に応答し、第1メモリの第1
濃度値Faよりも明るさが暗い濃度値を有する各画素の
座標と同一座標を有する第2メモリの画素の濃度値をF
2oldとするとき、補正後の画像データの第1補正濃
度値F2new、
F2new = Fa+(F2old+α2−Fa)×β2m
を演算する第2演算手段と、
(m)範囲判断手段の出力に応答し、第1ケースまたは
第3ケースの場合、第2濃度値Fdおよび第4濃度値設
定手段によって定められた第4濃度値Fcの濃度値を有
する第1メモリにストアされている画素の座標を抽出す
る第3抽出手段と、
(n)第3抽出手段によって抽出された座標と同一座標
を有する第3メモリの画素を抽出する第4抽出手段と、
(o)第4抽出手段の出力に応答し、第2および第4濃
度値Fd,Fc毎に、第3メモリから抽出された画素の
有する濃度値の第3および第4平均値F1d,F1cを
それぞれ求める第2平均値演算手段と、
(p)第2平均値演算手段の出力に応答し、第2濃度値
Fdと第3平均値F1dとに関する第2濃度値差α1、
α1 = Fd−F1d
を求め、さらに、第3画像データの濃度値の傾き(F1
d−F1c)に対する第1画像データの濃度値の傾き
(Fd−Fc)の比である第2露光量係数β1m、
β1m = (Fd−Fc)/(F1d−F1c)
を求める第3演算手段と、
(q)第4抽出手段の出力に応答し、第1メモリの第2
濃度値Fdよりも明るさが明るい濃度値を有する各画素
の座標と同一座標を有する第3メモリの画素の濃度値を
F1oldとするとき、補正後の画像データの第2補正
濃度値F1new、
F1new = Fd+(F1old+α1−Fd)×β1m
を演算する第4演算手段と、
(r)置換手段23であって、範囲判断手段の出力に応
答し、第2ケースまたは第3ケースの場合、第1メモリ
の第1〜第2濃度値Fa〜Fdの規定範囲内の画像デー
タを、そのまま導出するとともに、第1メモリの第1濃
度値Faよりも明るさが暗い画像データを、第2演算手
段によって演算された第1補正濃度F2newに置換し
て導出し、第1ケースまたは第2ケースの場合、第1メ
モリの第1〜第2濃度値Fa〜Fdの規定範囲内の画像
データを、そのまま導出するとともに、第1メモリの第
2濃度値Fdよりも明るさが明るい画像データを、第4
演算手段によって演算された第2補正濃度値F1new
に置換して導出し、第4ケースの場合、第1メモリの画
像データを、そのまま導出する置換手段23とを含むこ
とを特徴とする画像のダイナミックレンジを拡張する装
置である。Further, according to the present invention, (a) a first memory for storing first image data having a plurality of density values imaged at a certain exposure amount, and (b) an exposure amount larger than the exposure amount of the first image data. A second memory for storing second image data having a plurality of density values obtained by imaging the same subject as the first image data, and (c) an exposure amount smaller than the exposure amount of the first image data, A third memory for storing third image data having a plurality of density values obtained by imaging the same subject as the first image data; and (d) within a dynamic range of the density values of the first image data stored in the first memory. Then, the density value of the first image data is a predetermined first density value Fa on one side corresponding to the dark side and a second density value Fd on the other side corresponding to the bright side. To determine if it is within the specified range between A first case in which at least a part of the first image data in the first memory is brighter than the second density value Fd in the specified range Fa to Fd, and at least a part of the first image data in the first memory is a specified range. A second case in which the brightness is darker than the first density value Fa of Fa to Fd, a third case in which both the first and second cases are established, and a first case
Range determining means for determining a fourth case in which all of the first image data in the memory exists within the prescribed range Fa to Fd; and (e) for each density value of the first image data stored in the first memory. A means for creating a histogram representing the number of pixels; and (f) a third density value Fb in response to the output of the histogram creating means, the first density value Fa being greater than or equal to a predetermined number of pixels which is predetermined to be brighter in the dynamic range. A third density value setting means for determining the first density value having the density value of, and (g) a fourth density value Fc in response to the output of the histogram creating means from the second density value Fd to a darker area within the dynamic range. A fourth density value setting means defined as a first density value having a density value greater than or equal to a second number of pixels determined in advance, and (h) in response to the output of the range determination means, in the case of the second case or the third case, 1 First extraction means for extracting the coordinates of the pixel of the first image data stored in the first memory having the density value Fa and the third density value Fb determined by the third density value setting means. (I) second extracting means for extracting pixels in the second memory having the same coordinates as the coordinates extracted by the first extracting means, and (j) first and third densities in response to the output of the second extracting means. First average value calculating means for obtaining first and second average values F2a, F2b of the density values of the pixels extracted from the second memory for each value Fa, Fb; and (k) first average value calculating means. In response to the output of the first density value Fa and the first average value F2a, the first density value difference α2, α2 = Fa−F2a is obtained, and the gradient (F2) of the density value of the second image data (F2
a first calculation means for obtaining first exposure amount coefficients β2m and β2m = (Fb-Fa) / (F2b-F2a), which are ratios of the gradient (Fb-Fa) of the density value of the first image data to b-F2a). , (L) in response to the output of the second extracting means,
The density value of the pixel of the second memory having the same coordinates as the coordinates of each pixel having the density value darker than the density value Fa is F
2old, in response to the output of the first correction density value F2new, F2new = Fa + (F2old + α2-Fa) × β2m of the corrected image data, and (m) the range determination means, In the case of the first case or the third case, the coordinates of the pixel stored in the first memory having the density value of the second density value Fd and the fourth density value Fc determined by the fourth density value setting means are extracted. Third extracting means, (n) fourth extracting means for extracting pixels of the third memory having the same coordinates as the coordinates extracted by the third extracting means, and (o) responding to the output of the fourth extracting means, Second average value calculating means for obtaining the third and fourth average values F1d, F1c of the density values of the pixels extracted from the third memory for each of the second and fourth density values Fd, Fc; 2 average In response to an output of the calculation means, a second density value difference and to a second density value Fd and the third average value F1d [alpha] 1, determine the [alpha] 1 = Fd-F1d, further inclination of the density value of the third image data (F1
a third calculation means for obtaining second exposure amount coefficients β1m and β1m = (Fd-Fc) / (F1d-F1c), which are ratios of the gradient (Fd-Fc) of the density value of the first image data to d-F1c). (Q) in response to the output of the fourth extracting means,
When the density value of the pixel of the third memory having the same coordinates as the pixel having the density value whose brightness is brighter than the density value Fd is F1old, the second correction density values F1new and F1new of the image data after correction are set. = Fd + (F1old + α1-Fd) × β1m, and (r) a substitution unit 23, which responds to the output of the range determination unit and is the first memory in the case of the second case or the third case. The image data within the specified range of the first to second density values Fa to Fd is directly derived, and the image data whose brightness is darker than the first density value Fa of the first memory is calculated by the second calculation means. In the case of the first case or the second case, the image data within the specified range of the first to second density values Fa to Fd in the first memory is directly used as it is. While leaving the image data is brighter brightness than the second density value Fd of the first memory, 4
Second correction density value F1new calculated by the calculation means
In the fourth case, the image data in the first memory is replaced with a replacement unit 23 for deriving the image data as it is.
【0012】本発明に従えば、同一被写体を相互に異な
る露光量で撮像して得た複数(たとえば3)画面分の画
像データを用いて、それらの露光量の異なる複数の画像
を合成して、濃度値および露光量比の両者が補正された
ダイナミックレンジが拡張された画像を得ることができ
る。前記複数画面分の画像データを用い、濃度値合わせ
を行うとともに、これらの複数画面分の画像データから
露光量の比を求め、これらによって濃度変換を行う。濃
度値α2を求めるにあたっては、たとえば中間の露光量
による第1画像データのうち、ダイナミックレンジの一
方寄り(すなわち被写体の輝度または照度が低く、すな
わち明るさが暗く、したがって大きい露光量で撮像され
る領域側)の画像データが表す濃度値Faと、前述の大
きい露光量で撮像された第2画像データのうち、ダイナ
ミックレンジの他方寄り(すなわち中間の露光量で得ら
れる領域側)の画像データが表す濃度値F2aとの差を
演算することによって得られる。また露光量の比である
露光量係数β2mは、たとえば第1画像データのうち、
ダイナミックレンジの一方寄りの画像データに基づい
て、2つの被写体部分の濃度値の変化量(Fb−Fa)
を求め、またこれと同一の2つの被写体部分に対する第
2画像データのダイナミックレンジの前記他方寄りの画
像データに基づく濃度値の変化量(F2b−F2a)と
の比を演算して得られる。こうして第1および第2画像
データのレベル合わせを行うとともに、第1画像データ
におけるダイナミックレンジの前記一方寄りの画像デー
タを、第2画像データの濃度値F2oldを補正して演
算して置換し、さらにこの演算によって、第1画像デー
タのダイナミックレンジの前記一方寄りで、さらにダイ
ナミックレンジを拡張することができる。上述の説明お
よび以下の説明では、主として中間の露光量を有する画
像データと、大きい露光量を有する画像データとに関連
して説明が行われるけれども、この中間の露光量の画像
データとそれよりも小さい露光量の画像データとに関し
ても同様に構成される。すなわち濃度値α1を求めるに
あたっては、たとえば中間の露光量による第1画像デー
タのうち、ダイナミックレンジの一方寄り(すなわち被
写体の輝度または照度が高く、すなわち明るさが明る
く、したがって小さい露光量で撮像される領域側)の画
像データが表す濃度値Fdと、前述の小さい露光量で撮
像された第2画像データのうち、ダイナミックレンジの
他方寄り(すなわち中間の露光量で得られる領域側)の
画像データが表す濃度値F1dとの差を演算することに
よって得られる。また露光量の比である露光量係数β1
mは、たとえば第1画像データのうち、ダイナミックレ
ンジの一方寄りの画像データに基づいて、2つの被写体
部分の濃度値の変化量(Fd−Fc)を求め、またこれ
と同一の2つの被写体部分に対する第2画像データのダ
イナミックレンジの前記他方寄りの画像データに基づく
濃度値の変化量(F1d−F1c)との比を演算して得
られる。こうして第1および第2画像データのレベル合
わせを行うとともに、第1画像データにおけるダイナミ
ックレンジの前記一方寄りの画像データを、第2画像デ
ータの濃度値F1oldを補正して演算して置換し、さ
らにこの演算によって、第1画像データのダイナミック
レンジの前記一方寄りで、さらにダイナミックレンジを
拡張することができる。According to the present invention, a plurality of (for example, three) screens of image data obtained by imaging the same subject with different exposure amounts are used to synthesize a plurality of images with different exposure amounts. It is possible to obtain an image with an expanded dynamic range in which both the density value and the exposure amount ratio are corrected. Density value matching is performed using the image data for the plurality of screens, the exposure ratio is obtained from the image data for the plurality of screens, and density conversion is performed using these. In obtaining the density value α2, for example, one side of the dynamic range of the first image data with an intermediate exposure amount is shifted to one side of the dynamic range (that is, the brightness or illuminance of the subject is low, that is, the brightness is dark, and therefore, the image is captured with a large exposure amount. The density value Fa represented by the image data on the area side) and the image data on the other side of the dynamic range (that is, on the area side obtained with an intermediate exposure amount) of the second image data imaged with the large exposure amount described above are It is obtained by calculating the difference from the density value F2a represented. Further, the exposure amount coefficient β2m, which is the ratio of the exposure amount, is calculated from, for example, the first image data,
Amount of change in density value of two subject parts (Fb-Fa) based on image data on one side of the dynamic range
And the ratio of the dynamic range of the second image data for the same two subject portions to the change amount (F2b−F2a) of the density value based on the image data on the other side. In this way, the level matching of the first and second image data is performed, and the image data on the one side of the dynamic range in the first image data is replaced by correcting and calculating the density value F2old of the second image data. By this calculation, the dynamic range can be further expanded to the one side of the dynamic range of the first image data. In the above description and the following description, the description is mainly made in relation to the image data having the intermediate exposure amount and the image data having the large exposure amount. The same applies to image data with a small exposure amount. That is, in obtaining the density value α1, for example, one side of the dynamic range of the first image data with the intermediate exposure amount (that is, the brightness or illuminance of the subject is high, that is, the brightness is bright, and therefore the image is captured with a small exposure amount. Image data of the density value Fd represented by the image data of the region of interest) and the second image data imaged with the above-described small exposure amount, which is closer to the other side of the dynamic range (that is, the region of the region obtained with an intermediate exposure amount). It is obtained by calculating the difference from the density value F1d represented by. Also, the exposure dose coefficient β1 which is the ratio of the exposure dose
m is the amount of change (Fd−Fc) in the density value of the two subject portions based on the image data of the first image data that is closer to one side of the dynamic range, and is the same for the two subject portions. Is calculated by calculating the ratio of the dynamic range of the second image data to the change amount (F1d−F1c) of the density value based on the image data on the other side. In this way, the levels of the first and second image data are adjusted, and the image data on the one side of the dynamic range in the first image data is replaced by correcting and calculating the density value F1old of the second image data. By this calculation, the dynamic range can be further expanded to the one side of the dynamic range of the first image data.
【0013】画像データは、たとえばモノクロムであっ
てもよいけれども、赤R、緑Gおよび青Bの各色毎のカ
ラー用画像データであってもよい。Although the image data may be monochrome, for example, it may be color image data for each color of red R, green G and blue B.
【0014】本発明に従えば、第1抽出手段によって、
たとえば中間の露光量で撮像して得られた第1メモリに
ストアされている第1画像データにおける露光量のいず
れか一方に対応した側、たとえば大きい露光量で撮像し
た第2画像データ側にある複数、たとえば2つの濃度値
Fa,Fbを有する第1メモリの画素の座標を抽出し、
第2抽出手段では、この第1メモリの画素の抽出された
座標と同一座標を有する、換言すると同一の被写体部分
における第2メモリの画素を、第2抽出手段によって抽
出し、この第2抽出手段によって得られた座標を有する
第2メモリの画素が有している濃度値を求めて、その平
均値F2a,F2bを求める。ダイナミックレンジの明
るさが暗い方に対応した外方寄りにある濃度値Faに対
応する平均値F2aに基づいて濃度値差α2を求める。
また外方寄りの濃度値Faと、それよりも明るい方であ
る内方にある濃度値Fbとにそれぞれ対応する平均値F
2a,F2bを用いて、露光量係数β2mを求める。こ
のようにして平均値F2a,F2bを用いることによっ
て、濃度値差α2および露光量係数β2mの精度を高め
ることができ、露光量の違いによる誤差を小さくするこ
とができる。このことは、濃度差α1および露光量係数
β1mに関しても同様である。According to the invention, the first extraction means
For example, on the side corresponding to one of the exposure amounts of the first image data stored in the first memory obtained by imaging with an intermediate exposure amount, for example, on the side of the second image data captured with a large exposure amount. Extracting the coordinates of a pixel in the first memory having a plurality of, for example, two density values Fa, Fb,
In the second extraction means, the pixels of the second memory having the same coordinates as the extracted coordinates of the pixels of the first memory, in other words, the pixels of the second memory in the same subject portion are extracted by the second extraction means, and the second extraction means is used. The density values of the pixels of the second memory having the coordinates obtained by are obtained, and the average values F2a and F2b thereof are obtained. The density value difference α2 is obtained based on the average value F2a corresponding to the density value Fa that is closer to the outside and corresponds to the darker one in the dynamic range.
Further, the average value F corresponding to the density value Fa on the outer side and the density value Fb on the inner side which is brighter than that
The exposure amount coefficient β2m is obtained using 2a and F2b. By using the average values F2a and F2b in this manner, the accuracy of the density value difference α2 and the exposure amount coefficient β2m can be increased, and the error due to the difference in the exposure amount can be reduced. This also applies to the density difference α1 and the exposure amount coefficient β1m.
【0015】[0015]
【0016】本発明に従えば、第1画像データにおける
一方の濃度値Fa,Fdによって、その一方の濃度値F
a,Fdよりもダイナミックレンジの内方寄りにある規
定範囲を設定し、この規定範囲内で、予め定める画素数
以上の濃度値を有する最も前記一方濃度値Fa,Fd寄
りの濃度値を、他方の予め定める濃度値Fb,Fcとし
て定める。これによって露光量係数β2m,β1mを高
い精度で演算して求めることができるようになる。According to the present invention, one of the density values Fa and Fd in the first image data is used to determine the one density value F.
By setting a specified range closer to the inner side of the dynamic range than a and Fd, the density value closest to the one density value Fa, Fd having a density value equal to or more than a predetermined number of pixels is set to the other within the specified range. The predetermined concentration values Fb and Fc are defined as This makes it possible to calculate and obtain the exposure amount coefficients β2m and β1m with high accuracy.
【0017】本発明に従えば、第1画像データは、中間
の露光量で撮像して得られた画像データであり、第2画
像データは大きい露光量で撮像して得られた画像データ
であり、第3画像データは小さい露光量で撮像して得ら
れた画像データであり、これによって第1画像データの
両側のダイナミックレンジを、濃度値合わせを行うとと
もに露光量比が一致するようにして、ダイナミックレン
ジを上下両側に広げることができるようになる。According to the present invention, the first image data is image data obtained by capturing with an intermediate exposure amount, and the second image data is image data obtained by capturing with a large exposure amount. , The third image data is image data obtained by picking up an image with a small exposure amount, so that the dynamic ranges on both sides of the first image data are matched with the density values and the exposure amount ratios are matched, The dynamic range can be expanded to both upper and lower sides.
【0018】また本発明は、第1、第2および第3画像
データはいずれも、赤R、緑Gおよび青Bの各色毎のカ
ラー用画像データであり、第4〜第10ステップと、第
1濃度値差α2を求める第11ステップと、第13〜第
15ステップと、第2濃度値差α1を求める第16ステ
ップとは、前記各色毎に、実行し、第11ステップで
は、第1露光量係数β2mを、各色毎の平均値β2R,
β2G,β2Bの平均値として求め、第12ステップで
は、赤R、緑Gおよび青Bの各色毎の第1補正濃度値F
2newR2,F2newG2,F2newB2を、第
2メモリの画像データに関して、赤Rの利得kR2=
0.8、緑Gの利得kG2=1.0、青Bの利得kB2
=1.0に設定して、
F2newR2 = F2newR × kR2
F2newG2 = F2newG × kG2
F2newB2 = F2newB × kB2
として出力し、第16ステップでは、第2露光量係数β
1mを、各色毎の平均値β1R,β1G,β2Bの平均
値として求め、第17ステップでは、赤R、緑Gおよび
青Bの各色毎の第2補正濃度値F1newR1,F1n
ewG1,F1newB1を、第3メモリの画像データ
に関して、赤Rの利得kR1=1.0、緑Gの利得kG
1=1.0、青Bの利得kB1=0.8に設定して、
F1newR1 = F1newR × kR1
F1newG1 = F1newG × kG1
F1newB1 = F1newB × kB1
として出力することを特徴とする。In the present invention, the first, second and third image data are all color image data for each color of red R, green G and blue B, and the fourth to tenth steps, and The eleventh step of obtaining the first density value difference α2, the thirteenth to fifteenth steps, and the sixteenth step of obtaining the second density value difference α1 are executed for each color, and in the eleventh step, the first exposure is performed. The quantity coefficient β2m is the average value β2R for each color,
It is calculated as an average value of β2G and β2B, and in the twelfth step, the first corrected density value F for each color of red R, green G and blue B is obtained.
2newR2, F2newG2, F2newB2 with respect to the image data of the second memory, the gain kR2 of red R is kR2 =
0.8, green G gain kG2 = 1.0, blue B gain kB2
= 1.0 and output as F2newR2 = F2newR × kR2 F2newG2 = F2newG × kG2 F2newB2 = F2newB × kB2, and in the 16th step, the second exposure amount coefficient β
1m is obtained as an average value of the average values β1R, β1G, β2B for each color, and in the 17th step, the second correction density values F1newR1, F1n for each color of red R, green G and blue B are obtained.
ewG1, F1newB1 with respect to the image data in the third memory, the red R gain kR1 = 1.0, and the green G gain kG.
1 = 1.0 and a gain B of blue B kB1 = 0.8 are set, and F1newR1 = F1newR × kR1 F1newG1 = F1newG × kG1 F1newB1 = F1newB × kB1 is output.
【0019】また本発明は、第1、第2および第3画像
データはいずれも、赤R、緑Gおよび青Bの各色毎のカ
ラー用画像データであり、範囲判断手段と、ヒストグラ
ム作成手段と、第3および第4濃度値設定手段と、第1
〜第4抽出手段と、第1および第2平均値演算手段と、
第1濃度値差α2を求める第1演算手段と、第2濃度値
差α1を求める第3演算手段とは、前記各色毎に、動作
し、第1演算手段は、第1露光量係数β2mを、各色毎
の平均値β2R,β2G,β2Bの平均値として求め、
第2演算手段は、第1色温度補正手段を有し、第1色温
度補正手段は、赤R、緑Gおよび青Bの各色毎の第1補
正濃度値F2newR2,F2newG2,F2new
B2を、第2メモリの画像データに関して、赤Rの利得
kR2=0.8、緑Gの利得kG2=1.0、青Bの利
得kB2=1.0に設定して、
F2newR2 = F2newR × kR2
F2newG2 = F2newG × kG2
F2newB2 = F2newB × kB2
として出力し、第3演算手段は、第2露光量係数β1m
を、各色毎の平均値β1R,β1G,β2Bの平均値と
して求め、第4演算手段は、第2色温度補正手段を有
し、第2色温度補正手段は、赤R、緑Gおよび青Bの各
色毎の第2補正濃度値F1newR1,F1newG
1,F1newB1を、第3メモリの画像データに関し
て、赤Rの利得kR1=1.0、緑Gの利得kG1=
1.0、青Bの利得kB1=0.8に設定して、
F1newR1 = F1newR × kR1
F1newG1 = F1newG × kG1
F1newB1 = F1newB × kB1
として出力することを特徴とする。Further, in the present invention, the first, second and third image data are all color image data for each color of red R, green G and blue B, and range determining means and histogram creating means are provided. , Third and fourth density value setting means, and first
~ Fourth extracting means, first and second average value calculating means,
The first calculation means for obtaining the first density value difference α2 and the third calculation means for obtaining the second density value difference α1 operate for each color, and the first calculation means calculates the first exposure amount coefficient β2m. , As the average value of the average values β2R, β2G, β2B for each color,
The second calculation means has a first color temperature correction means, and the first color temperature correction means has first correction density values F2newR2, F2newG2, F2new for each color of red R, green G and blue B.
B2 is set to red R gain kR2 = 0.8, green G gain kG2 = 1.0, and blue B gain kB2 = 1.0 with respect to the image data in the second memory, and F2newR2 = F2newR × kR2 F2newG2 = F2newG × kG2 F2newB2 = F2newB × kB2, and the third calculating means outputs the second exposure amount coefficient β1m.
Is calculated as an average value of the average values β1R, β1G, β2B for each color, and the fourth calculation means has a second color temperature correction means, and the second color temperature correction means has red R, green G and blue B Second correction density values F1newR1, F1newG for each color of
1, F1newB1 with respect to the image data of the third memory, the gain R of red R is kR1 = 1.0, and the gain of green G is kG1 =
The characteristic is that the gain is set to 1.0 and the gain of blue B is set to kB1 = 0.8, and F1newR1 = F1newR × kR1F1newG1 = F1newG × kG1F1newB1 = F1newB × kB1.
【0020】本発明に従えば、第1および第2画像デー
タがカラー用画像データである場合、露光量係数β2
m,β1mは、各色R,G,B毎の画像データによって
得られた個別的な露光量係数β2R,β2G,β2B;
β1R,β1G,β1Bの平均値であり、これに対して
濃度値差α2,α1は、各色R,G,B毎に独立した個
別的な値α2R,α2G,α2B;α1R,α1G,α
1Bを用いて、各色毎の補正後の画像データの濃度値F
2new,F1newを演算して求める。これによって
各色R,G,B毎の画像のセンサの感度差および増幅率
にばらつきがある場合であっても、色の再現性に優れ、
しかも各色R,G,B間での黒レベル差の影響を少なく
し、これによって疑似輪郭が発生しないようにすること
ができる。According to the present invention, when the first and second image data are color image data, the exposure amount coefficient β2
m and β1m are individual exposure amount coefficients β2R, β2G, and β2B obtained from the image data for each color R, G, and B;
β1R, β1G, β1B are average values, whereas the density value differences α2, α1 are independent values α2R, α2G, α2B independent for each color R, G, B; α1R, α1G, α.
1B, the density value F of the corrected image data for each color
2new and F1new are calculated and obtained. As a result, even if there are variations in the sensitivity difference and the amplification factor of the image of each color R, G, B, the color reproducibility is excellent,
Moreover, it is possible to reduce the influence of the black level difference among the colors R, G, B, and thereby prevent the pseudo contour from occurring.
【0021】本発明に従えば、補正後の画像データの濃
度値F2new,F1newの色温度補正を行う。被写
体が暗く、したがって絞り口径が大きくされ、電荷蓄積
時間を長く調整して露光量を大きくした第2画像データ
を用いる場合には、その第2画像データの色温度が低い
ので、赤色の利得を青色の利得に比べて低下されて補正
される。これとは逆に、明るい被写体では、露光量は小
さく調整され、この場合、第2画像データの色温度は高
いので、青色の利得を赤色の利得に比べて低下する。According to the present invention, the color temperature correction of the density values F2new and F1new of the corrected image data is performed. When the second image data in which the subject is dark and therefore the aperture diameter is large and the charge accumulation time is adjusted to be long to increase the exposure amount is used, since the color temperature of the second image data is low, the red gain is reduced. The blue gain is lowered and corrected. On the contrary, for a bright subject, the exposure amount is adjusted to be small. In this case, since the color temperature of the second image data is high, the blue gain is lower than the red gain.
【0022】後述のCCD(電荷蓄積素子)カメラ(特
に、工業用など特殊用途のもの以外の、ビデオカメラな
ど)では、色温度の補正が充分ではなく、非常に明るい
白色被写体を撮影した場合に青みがかかったり、非常に
暗い白色被写体を撮影した場合に赤みがかかったりす
る。これを防止するため、利得を施し、いかなる露光量
で撮影された場合でも、元の色を忠実に再現する。A CCD (charge storage device) camera (especially a video camera other than a special purpose camera for industrial use, etc.) described later does not sufficiently correct the color temperature, and when a very bright white subject is photographed. There is a bluish tint or redness when shooting a very dark white subject. In order to prevent this, gain is applied to faithfully reproduce the original color regardless of the exposure amount.
【0023】本発明に従えば、第1および第2画像デー
タは各色毎のカラー用画像データであり、この場合、補
正後の画像データの濃度値F2new,F1newを求
めるにあたって用いられる露光量係数β2m,β1m
は、各色毎に求めた露光量係数β2R,β2G,β2
B;β1R,β1G,β1Bの平均値とする。これによ
って各色R,G,B毎のセンサ感度および増幅率にばら
つきがある場合でも、色の再現性に優れ、各色R,G,
B間での黒レベル差の影響を少なくし、疑似輪郭が発生
しないようにすることができる。濃度値差α2は、各色
R,G,B毎に、補正後の画像データの濃度値F2ne
w,F1newを求めるために、用いられる。According to the present invention, the first and second image data are color image data for each color. In this case, the exposure amount coefficient β2m used for obtaining the density values F2new and F1new of the corrected image data. , Β1m
Is the exposure amount coefficient β2R, β2G, β2 obtained for each color.
B: The average value of β1R, β1G, and β1B. As a result, even if the sensor sensitivity and the amplification factor for each color R, G, B vary, the color reproducibility is excellent and each color R, G, B
It is possible to reduce the influence of the black level difference between B and prevent the pseudo contour from occurring. The density value difference α2 is the density value F2ne of the corrected image data for each color R, G, B.
Used to find w, F1new.
【0024】[0024]
【0025】[0025]
【0026】[0026]
【0027】[0027]
【0028】本発明に従えば、第1および第2画像デー
タがカラー用画像データである場合には、前述のように
色温度補正を行い、1つの被写体における明るい部分と
暗い部分での露光量の違いに起因した色温度の違いを補
正する。According to the present invention, when the first and second image data are color image data, color temperature correction is performed as described above, and the exposure amount in a bright portion and a dark portion in one subject is increased. The difference in color temperature due to the difference in is corrected.
【0029】[0029]
【0030】[0030]
【0031】[0031]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態の
全体の構成を示すブロック図である。撮像手段であるカ
メラ7によって、同一被写体を相互に異なる露光量で撮
像して、その複数画面分の画像データを得る。この画像
データは、カラー用画像データであって、赤R、緑Gお
よび青B毎の画像データから成る。カメラ7からの各色
R,G,B毎の画像データは、アナログ/デジタル変換
回路8においてデジタル化され、各色R,G,B毎の画
素毎に8ビットのデジタル信号に変換される。アナログ
/デジタル変換回路8からのデジタル化された画像デー
タは、本発明のダイナミックレンジ拡張装置9に与えら
れ、ここで、デジタル化された露光量が異なる複数枚の
画像について、濃度値合わせが行われるとともに、後述
の露光量係数β2m,β1mの補正を行いながら各色
R,G,B毎の画像データから成る画面の合成が行われ
る。1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention. The camera 7, which is an image pickup means, images the same subject with different exposure amounts to obtain image data for a plurality of screens. This image data is image data for color, and includes image data for each of red R, green G, and blue B. The image data for each color R, G, B from the camera 7 is digitized in the analog / digital conversion circuit 8 and converted into an 8-bit digital signal for each pixel for each color R, G, B. The digitized image data from the analog / digital conversion circuit 8 is supplied to the dynamic range expansion device 9 of the present invention, where density value matching is performed on a plurality of digitized images having different exposure amounts. At the same time, the screen composed of the image data for each color R, G, B is synthesized while correcting the exposure amount coefficients β2m and β1m described later.
【0032】こうしてダイナミックレンジが拡張され
る。ダイナミックレンジ拡張装置9で拡張された画像デ
ータは、画像処理装置に与えられて色の解析などを行う
ことができる。ダイナミックレンジが拡張された画像デ
ータはまた、各色R,G,B合成にダイナミックレンジ
圧縮装置10に与えられ、ここで合成された画像のダイ
ナミックレンジ拡張画像を、たとえば表示を行うための
カラー陰極線管または液晶表示手段などの出力装置に与
えるために、そのダイナミックレンジが圧縮される。In this way, the dynamic range is expanded. The image data expanded by the dynamic range expansion device 9 can be given to the image processing device to perform color analysis and the like. The image data with the expanded dynamic range is also supplied to the dynamic range compression device 10 for each color R, G, B combination, and the dynamic range expanded image of the combined image is displayed, for example, in a color cathode ray tube. Alternatively, its dynamic range is compressed for application to an output device such as a liquid crystal display means.
【0033】カメラ7は、被写体の像を撮像素子11に
結像するための集光レンズ12を備える。撮像素子11
は、たとえばCCD(電荷蓄積素子)から成り、各色
R,G,B毎の合計3つの画素が1つの組合わせを構成
し、このような組合わせが、多数、マトリクス状に配置
される。各画素には、色R,G,Bのフィルタ13が設
けられる。露光量を設定するために、絞りおよびシャッ
タを含む露光量設定手段14が設けられるとともに、撮
像素子11の電荷蓄積時間が調整される。撮像素子11
の各画素の画像データは、前述のようにアナログ/デジ
タル変換回路8に与えられてデジタル化される。The camera 7 has a condenser lens 12 for forming an image of a subject on the image pickup device 11. Image sensor 11
Is composed of, for example, a CCD (charge storage element), and a total of three pixels for each color R, G, B constitutes one combination, and a large number of such combinations are arranged in a matrix. Each pixel is provided with a filter 13 for colors R, G, B. In order to set the exposure amount, an exposure amount setting means 14 including a diaphragm and a shutter is provided, and the charge storage time of the image sensor 11 is adjusted. Image sensor 11
The image data of each pixel is given to the analog / digital conversion circuit 8 and digitized as described above.
【0034】CCDカメラは、100〜103弱(lux)
程度のオーダの明るさの範囲でしか、撮影できない。The CCD camera has a lux of 10 0 to 10 3
You can shoot only in the range of brightness of the order.
【0035】この撮影可能な明るさの範囲をCCDカメ
ラのダイナミックレンジと言う。The range of brightness that can be photographed is called the dynamic range of the CCD camera.
【0036】屋外や室内でも、直接日光があたる場所で
は104〜105(lux)、暗い影の部分では101〜10
3(lux)であり、直接日光があたる場所にある被写体と
暗い影の部分にある被写体を一定の露光量で撮影する
と、前者は白く塗りつぶれ、後者は黒く塗りつぶれた画
像しか得られない。これらの両者がダイナミックレンジ
の外方にあるものであり、塗りつぶれが発生していない
部分がダイナミックレンジの内方である。Outdoors and indoors, 10 4 to 10 5 (lux) in direct sunlight and 10 1 to 10 in dark shadows
3 (lux), and when shooting a subject in direct sunlight and a subject in a dark shadow with a constant exposure amount, the former is filled with white and the latter is only filled with black. Both of these are outside the dynamic range, and the area where no fill is generated is the inside of the dynamic range.
【0037】図2は、ダイナミックレンジ拡張装置9の
構成を示すブロック図である。アナログ/デジタル変換
回路8からのデジタル化された画像データ化は、各色
R,G,B毎に入力され、各画面毎にメモリM1〜M3
に、画像切換え回路15を経て与えられる。メモリM1
には、中間の露光量によって撮像された1画面分の画像
データがストアされる。メモリM2には、大きい露光量
で撮像された画像データがストアされる。メモリM3に
は小さい露光量で撮像された画像データがストアされ
る。この図2において、実線は、各色R,G,B毎の画
像データを表し、破線は画像データ以外の制御のための
信号を示す。メモリM1にストアされている中間の露光
量を有する画像データの濃度値が、ダイナミックレンジ
の暗い方寄りの予め定める濃度値Faと明るい方寄りの
予め定めるもう1つの濃度値Fdから規定される規定範
囲の外に、画像データが存在するかどうかが、判定回路
16で判定される。規定範囲外にメモリM1にストアさ
れている画像データの少なくとも一部分が存在すると
き、演算装置17,18が濃度値差α2,α1を演算回
路19,20で演算するとともに、露光量係数β2m,
β1mを演算回路21,22で演算して求める。FIG. 2 is a block diagram showing the structure of the dynamic range expansion device 9. The digitized image data conversion from the analog / digital conversion circuit 8 is input for each color R, G, B, and the memories M1 to M3 for each screen.
To the image switching circuit 15. Memory M1
Stores image data for one screen imaged with an intermediate exposure amount. Image data captured with a large exposure amount is stored in the memory M2. Image data taken with a small exposure amount is stored in the memory M3. In FIG. 2, solid lines represent image data for each color R, G, B, and broken lines represent signals for control other than image data. The density value of the image data having the intermediate exposure amount stored in the memory M1 is defined by a predetermined density value Fa on the dark side of the dynamic range and another predetermined density value Fd on the bright side. The determination circuit 16 determines whether or not the image data exists outside the range. When at least a part of the image data stored in the memory M1 exists outside the specified range, the arithmetic units 17 and 18 calculate the density value differences α2 and α1 by the arithmetic circuits 19 and 20, and the exposure amount coefficient β2m,
β1m is calculated by calculating circuits 21 and 22.
【0038】メモリM1にストアされている画像データ
の全てが、規定範囲以内であれば、その画像データは、
演算が行われることなしに、そのまま、置換回路23を
素通りして、画像処理装置に与えられるとともに、ダイ
ナミックレンジ圧縮装置10に与えられる。規定範囲外
に画像データが存在することが判定回路16で判定され
たときには、各演算装置17,18では、メモリM1の
画像データとメモリM2,M3の画像データとを用いて
前述の演算を行う。こうして演算回路17,18で得ら
れた濃度値差α2,α1と露光量係数β2m,β1m
は、濃度変換回路24,25に与えられ、メモリM1に
ストアされている画像データのうち、規定範囲外の濃度
値を有する画素における濃度値を、補正後の画像データ
に変換してダイナミックレンジを拡張する。こうして得
られた新たな補正後の画像データは、色温度補正回路2
6,27で補正演算が行われ、置換回路23に与えられ
る。したがって規定範囲内の画像データは、メモリM1
にストアされている画像データがそのまま用いられ、規
定範囲外の画像データは、色温度補正回路26,27か
ら与えられる画像データに置換され、こうして1枚の画
面分のダイナミックレンジが拡張された画像データが導
出される。If all the image data stored in the memory M1 is within the specified range, the image data is
It is directly passed through the replacement circuit 23 without being calculated, and is supplied to the image processing device and the dynamic range compression device 10. When the determination circuit 16 determines that the image data exists outside the specified range, each of the arithmetic units 17 and 18 performs the above-mentioned arithmetic operation using the image data of the memory M1 and the image data of the memories M2 and M3. . Thus, the density value differences α2, α1 and the exposure amount coefficients β2m, β1m obtained by the arithmetic circuits 17, 18
Among the image data stored in the memory M1 and supplied to the density conversion circuits 24 and 25, the density value of a pixel having a density value outside the specified range is converted into corrected image data to obtain a dynamic range. Expand. The new corrected image data thus obtained is used in the color temperature correction circuit 2
The correction calculation is performed in 6 and 27, and is given to the replacement circuit 23. Therefore, the image data within the specified range is stored in the memory M1.
The image data stored in is used as it is, and the image data out of the specified range is replaced with the image data given from the color temperature correction circuits 26 and 27, thus the image in which the dynamic range of one screen is expanded. Data is derived.
【0039】図3は、カメラ7による画像データのダイ
ナミックレンジと露光量を変えたときの出力画像データ
の濃度値との関係を示す図である。図3の横軸は、被写
体の横方向の画素の座標を示す。この被写体は、横方向
に、左から右になるにつれて被写体の輝度または照度が
大きくなって明るくなるように、説明の便宜のために構
成され、図3の縦軸では、下から上に等間隔目盛で暗か
ら明に変化するように目盛られている。図3の縦軸は、
各色R,G,B毎の画像データの濃度値を表し、参照符
DRは、そのカメラ7のダイナミックレンジを示す。中
間の露光量で撮像した画像データは、L4で示される特
性を有し、大きい露光量で撮像された画像データは、ラ
インL5で示される特性を有し、さらに小さい露光量で
撮像された画像データは、ラインL6で示される特性を
有する。被写体の輝度が同一であっても、露光量の値に
依存して画像データの濃度値が異なり、またその濃度値
の傾きが異なることが判る。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the dynamic range of the image data from the camera 7 and the density value of the output image data when the exposure amount is changed. The horizontal axis of FIG. 3 represents the coordinates of pixels in the horizontal direction of the subject. This subject is configured for the convenience of description such that the brightness or illuminance of the subject increases in the horizontal direction from the left to the right, and the vertical axis in FIG. The scale is graduated from dark to light. The vertical axis of FIG. 3 is
The density value of the image data for each color R, G, B is shown, and the reference numeral DR shows the dynamic range of the camera 7. Image data captured with an intermediate exposure amount has the characteristic indicated by L4, image data captured with a large exposure amount has the characteristic indicated by line L5, and an image captured with a smaller exposure amount The data has the characteristic shown by line L6. It can be seen that even if the brightness of the subject is the same, the density value of the image data differs depending on the value of the exposure amount, and the inclination of the density value also differs.
【0040】輝度は、被写体が発光性の場合における光
の強さを表し、照度は、被写体が発光性ではなく、照明
による明るさを有する場合における光の強さを表し、輝
度と照度とを総括的に明るさと言う。なお明度は、マン
セル表色系において、色を定義するための色相、彩度と
ともに3属性のうちの1つの属性であり、本発明で言う
輝度、照度および明るさとは、異なる概念である。Luminance represents the intensity of light when the subject is luminous, and illuminance represents the intensity of light when the subject is not luminous but has brightness due to illumination. Generally called brightness. In the Munsell color system, the lightness is one of the three attributes together with the hue and the saturation for defining a color, and is a concept different from the brightness, illuminance and brightness referred to in the present invention.
【0041】図4は、被写体を説明するための図であ
る。図4(1)は、被写体を示す。被写体は、前述のよ
うに横方向に左から右になるにつれて輝度または照度が
暗から明に滑らかに変化するように構成される。被写体
の図4(1)における縦方向では、被写体の明るさは同
一である。図4(2)は、図4(1)に示される被写体
の横方向画素の座標に対応する明るさを示す。図4
(1)における縦のラインの相互間隔ΔB1は、被写体
の明るさに対応し、ΔB1が大きくなるにつれて明るく
なることを示す。FIG. 4 is a diagram for explaining a subject. FIG. 4 (1) shows a subject. As described above, the subject is configured so that the brightness or the illuminance smoothly changes from dark to bright as it moves from left to right in the horizontal direction. In the vertical direction of the subject in FIG. 4A, the brightness of the subject is the same. FIG. 4B shows the brightness corresponding to the coordinates of the horizontal pixels of the subject shown in FIG. Figure 4
The mutual interval ΔB1 between the vertical lines in (1) corresponds to the brightness of the subject, and indicates that the brightness increases as ΔB1 increases.
【0042】図5はカメラ7によって中間の露光量で撮
像したときの動作を説明するための図であり、図6はカ
メラ7によって大きい露光量で撮像したときの動作を説
明するための図であり、図7はカメラ7によって小さい
露光量で撮像したときの動作を説明するための図であ
る。これらの露光条件の中、大、小によって得られる被
写体の画像データは、図5(1)、図6(1)および図
7(1)に示され、前述のメモリM1,M2,M3に
は、図5(2)、図6(2)および図7(2)に示され
る濃度値が、ストアされる。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation when the camera 7 takes an image with an intermediate exposure amount, and FIG. 6 is a diagram for explaining the operation when the camera 7 takes an image with a large exposure amount. FIG. 7 is a diagram for explaining the operation when the camera 7 takes an image with a small exposure amount. Image data of the subject obtained by the large and small of these exposure conditions are shown in FIGS. 5 (1), 6 (1) and 7 (1), and are stored in the memories M1, M2 and M3 described above. The density values shown in FIGS. 5 (2), 6 (2) and 7 (2) are stored.
【0043】図5(2)を参照して、メモリM1におい
て、横軸に示される被写体の横方向の画素の座標の位置
A,Dにおけるカメラ7によって得られる濃度値は、参
照符Fa,Fdで示され、この濃度値Fa〜Fdを前記
規定範囲内とする。このダイナミックレンジDRの濃度
値は、たとえばこの実施の一形態では、0〜255の合
計256階調に設定される。濃度値がFa未満およびF
dを超える規定範囲外では、本発明に従い、メモリM2
において、図6(2)の露光量が大きい条件で撮像され
た画像データを用いて、およびメモリM3において、図
7(2)に示される露光量が小さい条件で撮像された画
像データを用いて、それぞれ補正される。図5(1)、
図6(1)および図7(1)における縦のラインの間隔
ΔB2は、濃度値を示し、この間隔ΔB2が大きい程、
濃度値が大きく、すなわち明るいことを表す。With reference to FIG. 5 (2), in the memory M1, the density values obtained by the camera 7 at the positions A and D of the coordinates of the pixels in the horizontal direction of the subject indicated by the horizontal axis are the reference numerals Fa and Fd. The density values Fa to Fd are within the specified range. The density value of the dynamic range DR is set to a total of 256 gradations of 0 to 255 in this embodiment, for example. Concentration value less than Fa and F
Outside the specified range exceeding d, according to the present invention, the memory M2
6 (2) using the image data imaged under the large exposure amount condition, and the memory M3 using the image data imaged under the small exposure amount condition illustrated in FIG. 7 (2). , Are corrected respectively. FIG. 5 (1),
The interval ΔB2 between the vertical lines in FIGS. 6 (1) and 7 (1) indicates the density value, and the larger the interval ΔB2, the more
Indicates that the density value is large, that is, bright.
【0044】メモリM1には、各色R,G,B毎に画素
の座標(x1,y1)〜(xm,yn)毎の濃度値f1
〜frが対応してストアされ、このことは他のメモリM
2,M3においても同様である。The memory M1 has a density value f1 for each of the pixel coordinates (x1, y1) to (xm, yn) for each color R, G, B.
~ Fr are stored correspondingly, which means that another memory M
The same applies to 2 and M3.
【0045】[0045]
【表1】 [Table 1]
【0046】図8は、メモリM1における1つの色、た
とえば赤Rの画像データに関する本発明に従って得られ
るヒストグラムである。図8の横軸は、濃度値を示し、
図8の縦軸は画素数、すなわち度数を表す。FIG. 8 is a histogram obtained according to the invention for image data of one color, for example red R, in memory M1. The horizontal axis of FIG. 8 represents the density value,
The vertical axis of FIG. 8 represents the number of pixels, that is, the frequency.
【0047】図9は、図2に示されるダイナミックレン
ジ拡張装置9の全体の動作を簡略化して示すブロック図
である。このダイナミックレンジ拡張装置9は、メモリ
M1にストアされている画像データに関して、第1の動
作28を行い、メモリM2にストアされている画像デー
タに関して、第2動作29を行い、またメモリM3にス
トアされている画像データに関して、第3の動作30を
行う。これらの第1〜第3の各動作28〜30の具体的
な各ステップa1〜a9;a10〜a17;a20〜a
27は、図10〜図12にそれぞれ示される。FIG. 9 is a block diagram showing a simplified operation of the entire dynamic range expansion device 9 shown in FIG. The dynamic range extending device 9 performs the first operation 28 on the image data stored in the memory M1, performs the second operation 29 on the image data stored in the memory M2, and stores the image data in the memory M3. The third operation 30 is performed on the image data being displayed. Specific steps a1 to a9; a10 to a17; a20 to a of the first to third operations 28 to 30.
27 is shown in FIGS. 10 to 12, respectively.
【0048】カメラ7によって撮像された露光量の中、
大および小の各画像データは、前述のようにメモリM
1,M2,M3にストアされている。まずメモリM1の
画像データを各色R,G,B毎に、ステップa1におい
て読出して、それらの画像データが濃度値Fa以上、濃
度値Fd以下の規定範囲内にあるかどうかを、ステップ
a2において、判定回路16で判定する。メモリM1の
画像データの全てが規定範囲Fa〜Fd以内に存在し、
その規定範囲外には存在しないことが、判定されると、
ステップa3においてダイナミックレンジの拡張動作を
行わず、動作を終了する。Of the exposure amount imaged by the camera 7,
The large and small image data are stored in the memory M as described above.
Stored in 1, M2, M3. First, the image data of the memory M1 for each color R, G, B is read in step a1, and it is determined in step a2 whether or not the image data is within a specified range of density value Fa or more and density value Fd or less. The determination circuit 16 makes a determination. All of the image data in the memory M1 exists within the specified range Fa to Fd,
When it is determined that it does not exist outside the specified range,
In step a3, the operation of expanding the dynamic range is not performed, and the operation ends.
【0049】ステップa4においてメモリM1の画像デ
ータの少なくとも一部が規定範囲外に存在することが判
定されると、次のステップa5では、規定範囲外の画像
データがケース1〜3に分類される。ケース1は、メモ
リM1の画像データの少なくとも一部が規定範囲Fa〜
Fdの上限Fdを超えて存在する場合である。ケース2
は、メモリM1の画像データの少なくとも一部が下限の
濃度値Fa未満で存在する場合である。ケース3は、前
述のケース1,2のいずれもが成立する場合であって、
すなわちメモリM1の画像データの少なくとも一部が濃
度値Fdを超えて存在し、また濃度値Fa未満でも存在
する場合である。When it is determined in step a4 that at least a part of the image data in the memory M1 is out of the specified range, in the next step a5, the image data outside the specified range is classified into cases 1 to 3. . In case 1, at least a part of the image data in the memory M1 is within the specified range Fa to
This is the case when the Fd exceeds the upper limit Fd. Case 2
In this case, at least a part of the image data in the memory M1 exists below the lower limit density value Fa. Case 3 is a case in which both Cases 1 and 2 above are established, and
That is, at least a part of the image data in the memory M1 exists above the density value Fd and also exists below the density value Fa.
【0050】ステップa6では、前述の図8に関連して
述べたヒストグラムが、メモリM1の画像データに関し
て作成される。このヒストグラムは、メモリM1の画像
データの濃度値毎の画素数である度数を表す。In step a6, the above-mentioned histogram described with reference to FIG. 8 is created for the image data in the memory M1. This histogram represents the frequency, which is the number of pixels for each density value of the image data in the memory M1.
【0051】ステップa7では、メモリM1の画像デー
タに関して、ケース1またはケース3の場合、規定範囲
の上限の濃度値Fd以下であって、予め定める規定度数
Q以上である濃度値Fcを上記ヒストグラムを用いて検
索する。すなわち濃度値Fdからダイナミックレンジ内
方(図8の左方)に予め定める画素数Q以上の濃度値を
有する最初の濃度値として、Fcを定める。In step a7, with respect to the image data in the memory M1, in the case of Case 1 or Case 3, the density value Fc which is equal to or lower than the density value Fd at the upper limit of the specified range and is equal to or higher than a predetermined specified frequency Q is displayed in the histogram. Search using. That is, Fc is set as the first density value having a density value equal to or more than the predetermined number of pixels Q in the dynamic range (left side in FIG. 8) from the density value Fd.
【0052】ステップa8では、メモリM1の画像デー
タに関して、規定範囲の下限の濃度値Fa以上で規定度
数Q以上の濃度値Fbを検索し、これは前記ケース2ま
たは3の場合に行われる。この濃度値Fbは、濃度値F
aからダイナミックレンジ内方(図8の右方)に予め定
める画素数Q以上の濃度値を有する最初の濃度値として
定められる。各濃度値Fc,Fbの前記規定度数Qは、
相互に異なっていてもよい。こうして濃度値Fa,Fd
と規定度数Qとに基づいて、濃度値Fc,Fbが定めら
れる。In step a8, with respect to the image data in the memory M1, a density value Fb having a specified frequency Q or more and a density value Fa at the lower limit of the specified range or more is searched. This is performed in case 2 or 3 above. This density value Fb is the density value F
It is determined as the first density value having a density value equal to or more than the predetermined number of pixels Q from a to the inside of the dynamic range (on the right side of FIG. 8). The specified frequency Q of each concentration value Fc, Fb is
They may be different from each other. Thus, the density values Fa, Fd
The density values Fc and Fb are determined based on the specified frequency Q and the specified frequency Q.
【0053】ステップa9では、各ケース1〜3におい
て求められた濃度値Fa〜Fdを有する画素の座標を、
前述の表1に基づいて抽出される。At step a9, the coordinates of the pixels having the density values Fa to Fd obtained in each of the cases 1 to 3 are calculated as
It is extracted based on the above-mentioned Table 1.
【0054】ステップa9ではさらに、濃度値がFa未
満およびFdを超える濃度値を有する座標もまた、メモ
リM1の画像データに基づいて抽出する。In step a9, coordinates having density values less than Fa and more than Fd are also extracted based on the image data in the memory M1.
【0055】前述のケース2または3の場合には、図1
1において大きい露光量で撮像された画像データがスト
アされているメモリM2のストア内容に基づいて、さら
に演算処理が行われる。この図11は、画像メモリM2
にストアされている画像データの処理動作を説明するた
めのフローチャートである。ステップa10では、中間
の露光量で撮像されたメモリM1にストアされている画
像データのうち、前述のステップa9で求められた濃度
値Fa,Fbを有するメモリM1の画素と同一座標を有
するメモリM2の座標における座標を抽出し、そのメモ
リM2における濃度値を読出す。この抽出結果は、表2
のとおりである。表2におけるM2の座標というのは、
メモリM1において濃度値Fa,Fbを有するメモリM
2の画素の座標である。In case 2 or 3 described above, FIG.
Further, the arithmetic processing is performed based on the stored contents of the memory M2 in which the image data captured with the large exposure amount in 1 is stored. This FIG. 11 shows the image memory M2.
4 is a flowchart for explaining a processing operation of image data stored in the storage device. At step a10, of the image data stored in the memory M1 captured with an intermediate exposure amount, the memory M2 having the same coordinates as the pixel of the memory M1 having the density values Fa and Fb obtained at step a9 described above. The coordinates in the coordinates are extracted and the density value in the memory M2 is read. This extraction result is shown in Table 2.
It is as follows. The coordinates of M2 in Table 2 are
Memory M having density values Fa and Fb in memory M1
It is the coordinate of the pixel of 2.
【0056】[0056]
【表2】 [Table 2]
【0057】ステップa11では、各濃度値Fa,Fb
毎に、メモリM2から抽出された画素の有する濃度値の
平均値F2a,F2bを式1,2に基づいて演算して求
める。At step a11, the respective density values Fa, Fb
For each time, the average values F2a and F2b of the density values of the pixels extracted from the memory M2 are calculated and calculated based on the equations 1 and 2.
【0058】[0058]
【数1】 [Equation 1]
【0059】fiは、メモリM1における画像データの
濃度値Faを有する座標と同一座標を有するメモリM2
における画素の濃度値であり、画素数の合計はqであ
る。またfjは、メモリM1における画像データの濃度
値Fbを有する画素と同一座標を有するメモリM2にお
ける濃度値であり、rは、その画素数の合計である。Fi is a memory M2 having the same coordinates as the coordinates having the density value Fa of the image data in the memory M1.
, And the total number of pixels is q. Further, fj is the density value in the memory M2 having the same coordinates as the pixel having the density value Fb of the image data in the memory M1, and r is the total number of the pixels.
【0060】ステップa12では、濃度値差α2を演算
して求める。
α2 = Fa − F2a …(3)
ステップa13では、露光量係数β2を演算して求め
る。
β2 = (Fb − Fa) / (F2b − F2a) …(4)
このような上述のステップa1〜a13に関しては、画
像データの各色R,G,B毎に行う。At step a12, the density value difference α2 is calculated and obtained. α2 = Fa−F2a (3) At step a13, the exposure amount coefficient β2 is calculated and obtained. β2 = (Fb−Fa) / (F2b−F2a) (4) The above steps a1 to a13 are performed for each color R, G, B of the image data.
【0061】ステップa14では、式4で得られる各色
R,G,B毎の平均値β2R,β2G,β2Bの平均値
β2mを演算して求める。
β2m = (β2R + β2G + β2B) / 3 …(5)
ステップa15では、濃度値Fa未満の濃度値を有する
メモリM1の画像データの画素と同一座標を有するメモ
リM2における画像データの画素の濃度値F2oldを
用い、さらに前述の演算した求められた濃度値差α2お
よび露光量係数β2mを用いて、式6に基づき、補正後
の画像データの濃度値F2newを演算して求める。
F2new = Fa + ( F2old + α2 − Fa) × β2m
…(6)
演算装置17では、前述のステップa5〜a14を実行
し、濃度変換回路24は、前述のステップa15の演算
を実行する。ステップa16では、式6によって得られ
た補正後の画像データの濃度値F2newの色温度補正
の演算を、色温度補正回路26で行う。At step a14, an average value β2m of the average values β2R, β2G and β2B of each color R, G and B obtained by the equation 4 is calculated and obtained. β2m = (β2R + β2G + β2B) / 3 (5) At step a15, the density value of the pixel of the image data in the memory M2 having the same coordinates as the pixel of the image data of the memory M1 having the density value less than the density value Fa. The density value F2new of the corrected image data is calculated based on Expression 6 using F2old and the calculated density value difference α2 and the exposure amount coefficient β2m. F2new = Fa + (F2old + [alpha] 2-Fa) * [beta] 2m (6) The arithmetic unit 17 executes steps a5 to a14 described above, and the density conversion circuit 24 executes the calculation of step a15 described above. In step a16, the color temperature correction circuit 26 calculates the color temperature of the density value F2new of the corrected image data obtained by the equation 6.
【0062】色温度補正のために、その色温度補正回路
26に備えられているメモリには、各メモリM2,M3
の画像データに対応して、表3のように各色R,G,B
毎の利得kR,kG,kBが設定される。In order to correct the color temperature, the memories provided in the color temperature correction circuit 26 include the memories M2 and M3.
Corresponding to the image data of each color, as shown in Table 3, each color R, G, B
The gains kR, kG, kB are set for each.
【0063】[0063]
【表3】 [Table 3]
【0064】メモリM2にストアされている画像データ
は、被写体が暗く、したがって大きい露光量で撮像して
得られた画像データであり、この場合には、色温度は低
いので、赤RのゲインkR2を他の色G,Bの利得kG
2,kB2に比べて小さい値に設定し、たとえば表3の
ように、kR2=0.8、kG2=kB2=1.0に設
定する。こうして色温度補正された各色毎の濃度値F2
newR2,F2newG2,F2newB2が、式7
〜9によって得られる。The image data stored in the memory M2 is image data obtained by picking up an image with a large amount of exposure because the subject is dark. In this case, since the color temperature is low, the gain kR2 of red R is obtained. Other colors G, B gain kG
2, kB2 is set to a smaller value than kB2, and, for example, as shown in Table 3, kR2 = 0.8 and kG2 = kB2 = 1.0. The density value F2 for each color thus color temperature corrected
newR2, F2newG2, F2newB2 is expressed by Equation 7
~ 9.
【0065】
F2newR2 = F2newR × kR2 …(7)
F2newG2 = F2newG × kG2 …(8)
F2newB2 = F2newB × kB2 …(9)
ステップa17では、置換回路23において、メモリM
1の濃度値Fa〜Fdの規定範囲内の画像データは、置
換することなくそのまま導出し、濃度値Fa未満の画像
データでは、前述のようにメモリM2の画像データを演
算して、前述の式7〜9で得られた各色毎の補正後の画
像データの濃度値を導出する。こうして露光量の大きい
方へのダイナミックレンジの拡張が行われたことにな
る。F2newR2 = F2newR × kR2 (7) F2newG2 = F2newG × kG2 (8) F2newB2 = F2newB × kB2 (9) In step a17, the memory M is used in the replacement circuit 23.
The image data within the specified range of the density values Fa to Fd of 1 is derived as it is without replacement, and for the image data less than the density value Fa, the image data of the memory M2 is calculated as described above, and the above formula is used. The density value of the corrected image data for each color obtained in 7 to 9 is derived. In this way, the dynamic range is expanded to the one with the larger exposure amount.
【0066】前述のケース1または3の場合には、図1
2に示される動作が行われる。図12は、ケース1また
は3における動作を説明するためのフローチャートであ
る。この図12におけるステップa20〜a27は、前
述の図8におけるステップa10〜a17にそれぞれ対
応しており、小さい露光量で撮像された被写体のメモリ
M3にストアされている画像データが用いられる。In the case of case 1 or 3 described above, FIG.
The operation shown in 2 is performed. FIG. 12 is a flow chart for explaining the operation in case 1 or 3. Steps a20 to a27 in FIG. 12 correspond to steps a10 to a17 in FIG. 8 described above, and the image data stored in the memory M3 of the subject imaged with a small exposure amount is used.
【0067】ステップa20では、中間の露光量で撮像
されたメモリM1にストアされている画像データのう
ち、前述のステップa9で求められた濃度値Fd,Fc
を有するメモリM1の画素と同一座標を有するメモリM
3の座標における座標を抽出し、そのメモリM3におけ
る濃度値を前述の表2と同様に読出す。In step a20, the density values Fd and Fc obtained in step a9 are selected from the image data stored in the memory M1 which has been imaged with an intermediate exposure amount.
Memory M having the same coordinates as the pixels of the memory M1 having
The coordinates at coordinates 3 are extracted, and the density value in the memory M3 is read in the same manner as in Table 2 above.
【0068】ステップa21では、各濃度値Fc,Fd
毎に、メモリM3から抽出された画素の有する濃度値の
平均値F1d,F1cを式1,2に基づいて演算して求
める。At step a21, the density values Fc, Fd
The average values F1d and F1c of the density values of the pixels extracted from the memory M3 are calculated for each time based on Expressions 1 and 2.
【0069】[0069]
【数2】 [Equation 2]
【0070】fkは、メモリM1における画像データの
濃度値Fdを有する座標と同一座標を有するメモリM3
における画素の濃度値であり、画素数の合計はuであ
る。またfhは、メモリM1における画像データの濃度
値Fcを有する画素と同一座標を有するメモリM3にお
ける濃度値であり、vは、その画素数の合計である。ス
テップa22では、濃度値差α1を演算して求める。
α1 = Fd − F1d …(12)
ステップa23では、露光量係数β1を演算して求め
る。
β1 = (Fd − Fc) / (F1d − F1c) …(13)
このような上述のステップa20〜a23に関しては、
画像データの各色R,G,B毎に行う。ステップa24
では、式13で得られる各色R,G,B毎の平均値β1
R,β1G,β1Bの平均値β1mを演算して求める。
β1m = (β1R + β1G + β1B) / 3 …(14)
ステップa25では、濃度値Fa未満の濃度値を有する
メモリM1の画像データの画素と同一座標を有するメモ
リM3における画像データの画素の濃度値F1oldを
用い、さらに前述の演算した求められた濃度値差α1お
よび露光量係数β1mを用いて、式15に基づき、補正
後の画像データの濃度値F1newを演算して求める。
F1new = Fd + ( F1old + α1 − Fd) × β1m
…(15)
演算装置17では、前述のステップa20〜a24を実
行し、濃度変換回路24は、前述のステップa25の演
算を実行する。ステップa26では、式15によって得
られた補正後の画像データの濃度値F1newの色温度
補正の演算を、色温度補正回路26で行う。メモリM3
にストアされている画像データは、被写体が明るく、し
たがって小さい露光量で撮像して得られた画像データで
あり、この場合には、色温度は高いので、青Bのゲイン
kB1を他の色R,Gの利得kR1,kG1に比べて小
さい値に設定し、たとえば前述の表3のようにkB1=
0.8、kR1=kG1=1.0に設定する。こうして
色温度補正された各色R,G,B毎の濃度値F1new
R1,F1newG1,F1newB1が、式16〜式
18によって得られる。
F1newR1 = F1newR × kR1 …(16)
F1newG1 = F1newG × kG1 …(17)
F1newB1 = F1newB × kB1 …(18)
ステップa27では、置換回路23において、メモリM
1の濃度値Fa〜Fdの規定範囲内の画像データは、置
換することなくそのまま導出し、濃度値Fdを超える画
像データでは、前述のようにメモリM3の画像データを
演算して、前述の式16〜18で得られた各色毎の補正
後の画像データの濃度値を導出する。こうして露光量の
大きい方へのダイナミックレンジの拡張が行われたこと
になる。Fk is a memory M3 having the same coordinates as the coordinates having the density value Fd of the image data in the memory M1.
, And the total number of pixels is u. Further, fh is the density value in the memory M3 having the same coordinates as the pixel having the density value Fc of the image data in the memory M1, and v is the total number of the pixels. At step a22, the density value difference α1 is calculated and obtained. α1 = Fd−F1d (12) In step a23, the exposure amount coefficient β1 is calculated and obtained. β1 = (Fd−Fc) / (F1d−F1c) (13) Regarding the above steps a20 to a23,
This is performed for each color R, G, B of the image data. Step a24
Then, the average value β1 for each color R, G, B obtained by Equation 13
The average value β1m of R, β1G, and β1B is calculated and obtained. β1m = (β1R + β1G + β1B) / 3 (14) At step a25, the density value of the pixel of the image data in the memory M3 having the same coordinates as the pixel of the image data of the memory M1 having the density value less than the density value Fa. Using F1old, the density value F1new of the corrected image data is calculated and calculated based on Expression 15 using the calculated density value difference α1 and the exposure amount coefficient β1m. F1new = Fd + (F1old + [alpha] 1-Fd) * [beta] 1m (15) In the arithmetic unit 17, the steps a20 to a24 described above are executed, and the density conversion circuit 24 executes the calculation in step a25 described above. In step a26, the color temperature correction circuit 26 performs the color temperature correction calculation of the density value F1new of the corrected image data obtained by Expression 15. Memory M3
The image data stored in the image data is image data obtained by picking up a bright subject and therefore with a small exposure amount. In this case, since the color temperature is high, the gain kB1 for blue B is set to another color R. , G gains kR1 and kG1 are set to be smaller, and for example, kB1 =
Set 0.8 and kR1 = kG1 = 1.0. The density value F1new for each color R, G, B whose color temperature has been corrected in this way
R1, F1newG1, and F1newB1 are obtained by Expressions 16 to 18. F1newR1 = F1newR × kR1 (16) F1newG1 = F1newG × kG1 (17) F1newB1 = F1newB × kB1 (18) In step a27, the memory M is used in the replacement circuit 23.
The image data within the specified range of the density values Fa to Fd of 1 is derived as it is without replacement, and for the image data exceeding the density value Fd, the image data of the memory M3 is calculated as described above, and the above formula is used. The density value of the corrected image data for each color obtained in 16 to 18 is derived. In this way, the dynamic range is expanded to the one with the larger exposure amount.
【0071】図13は、ダイナミックレンジ拡張装置9
によって得られた画像データを説明するための図であ
る。中間の露光量で得られた画像データの領域P1にお
ける濃度値Fa〜Fdの規定範囲における濃度値とその
濃度値の傾きとが、露光量の大および小の各領域P2,
P3において濃度合わせと露光量係数を用いた補正演算
が行われ、こうして特性L4に、特性L5,L6が一直
線状に連続したダイナミックレンジの拡張が達成され
る。前述の実施の形態では、ダイナミックレンジDR
は、濃度値が0〜255に定められ、たとえばFa=1
0、Fb=20、Fc=230、Fd=240であって
もよい。FIG. 13 shows a dynamic range expansion device 9
It is a figure for demonstrating the image data obtained by. The density value in the specified range of density values Fa to Fd in the area P1 of the image data obtained with the intermediate exposure amount and the slope of the density value are the areas P2 and
In P3, the density matching and the correction calculation using the exposure amount coefficient are performed, and in this way, the dynamic range in which the characteristics L5 and L6 are continuous in a straight line to the characteristic L4 is achieved. In the above-described embodiment, the dynamic range DR
Has a density value of 0 to 255, and Fa = 1, for example.
It may be 0, Fb = 20, Fc = 230, and Fd = 240.
【0072】濃度が0〜255に量子化されている場
合、Faは、中間の露光量で撮影された画像の低い濃度
値(たとえば、濃度値10)であり、Fbは、中間の露
光量で撮影された画像のFaよりもやや高い濃度値(た
とえば、濃度値20)であり、Fcは、中間の露光量で
撮影された画像のFdよりもやや低い濃度値(たとえ
ば、濃度値230)であり、Fdは、中間の露光量で撮
影された画像の高い濃度値(たとえば、濃度値240)
である。When the densities are quantized from 0 to 255, Fa is the low density value (for example, density value 10) of the image taken with the intermediate exposure amount, and Fb is the intermediate exposure amount. The density value is slightly higher than Fa of the captured image (for example, density value 20), and Fc is a density value slightly lower than Fd of the image captured at an intermediate exposure amount (for example, density value 230). Yes, Fd is a high density value (for example, a density value of 240) of an image taken with an intermediate exposure amount.
Is.
【0073】Fa〜Fb間に充分な画素数がない場合
は、Fbをさらに高い濃度値に変更し、既定のサンプル
数(たとえば、中間の露光量で撮影された画像の全画素
数の10%)となるまで繰返す。If there is not a sufficient number of pixels between Fa and Fb, Fb is changed to a higher density value and a predetermined number of samples (for example, 10% of the total number of pixels of an image taken with an intermediate exposure amount) is used. ) Is repeated.
【0074】Fc〜Fd間に充分な画素数がない場合
は、Fcをさらに低い濃度値に変更し、既定のサンプル
数(たとえば、中間の露光量で撮影された画像の全画素
数の10%)となるまで繰返す。If there is not a sufficient number of pixels between Fc and Fd, Fc is changed to a lower density value and a predetermined number of samples (for example, 10% of the total number of pixels of an image taken with an intermediate exposure amount) is used. ) Is repeated.
【0075】β2m,β1mの意味を補足的に説明す
る。露光量の異なる図3のL4,L5,L6に対し、露
光量が中間であるL4を基準として、露光量の異なる画
像の同一被写体部分を用いて、露光量の違いによる濃度
の変化量の比を計算するものである。もちろんこのよう
な構成のほか、絞りや蓄積時間を用いて計算することも
できるが、絞りの精度や個々のCCDカメラの露光量に
対する画像の明るさの線形性がメーカや機種などにより
ばらつきがあるので、この実施例では撮影された画像か
ら1次線形近似する。The meanings of β2m and β1m will be supplementarily described. With respect to L4, L5, and L6 in FIG. 3 in which the exposure amounts are different, the ratio of the amount of change in the density due to the difference in the exposure amount is used by using the same subject portion of the image in which the exposure amount is different, with reference to L4 having the intermediate exposure amount. Is to calculate. Of course, in addition to such a configuration, it is possible to calculate using the aperture and storage time, but the precision of the aperture and the linearity of the image brightness with respect to the exposure amount of each CCD camera vary depending on the manufacturer and model. Therefore, in this embodiment, first-order linear approximation is performed from the captured image.
【0076】ダイナミックレンジ拡張装置9からの補正
後の画像データが与えられるダイナミックレンジ圧縮装
置10では、たとえば陰極線管または液晶表示装置など
におけるダイナミックレンジが図13の参照符31で示
されるように狭い場合、明るさの相対関係が保持される
ように、また全体的に暗い方あるいは明るい方に偏りの
ある広ダイナミックレンジ画像であっても、適正なレベ
ルに変換された見やすい画像を得るようにすることがで
きる。このダイナミックレンジの範囲31は、本発明の
実施の他の形態では、カメラ7と同様に、たとえば0〜
255の濃度値の範囲であってもよい。In the dynamic range compression device 10 to which the corrected image data from the dynamic range expansion device 9 is given, for example, when the dynamic range in a cathode ray tube or a liquid crystal display device is narrow as indicated by reference numeral 31 in FIG. , So that the relative relationship of brightness is maintained, and even if it is a wide dynamic range image that is biased toward the dark side or the bright side as a whole, an easy-to-see image converted to an appropriate level should be obtained. You can In the other embodiment of the present invention, the range 31 of the dynamic range is, for example, 0 to 0 like the camera 7.
It may be in the range of 255 density values.
【0077】[0077]
【発明の効果】本発明によれば、ダイナミックレンジを
拡張することができることによって、たとえばデジタル
スチールカメラおよびビデオカメラなどにおいて本発明
を関連して実施し、晴天下の屋外シーンなどの広いダイ
ナミックレンジが必要な被写体を必要とする場合におけ
る撮影が可能になり、また順光および逆光の区別なく、
撮影が可能になる。しかも本発明によれば、広いダイナ
ミックレンジを持ちながら、疑似輪郭がほとんど生じな
いので、輪郭線抽出などの画像処理に本発明を有利に実
施することができる。また画像データがカラー用画像デ
ータである場合には、色ずれがほとんど生じることはな
く、したがって色の解析を行うことができる。さらに本
発明によれば、撮影時の条件、撮影のためのカメラの特
性、アナログ/デジタル変換特性などに起因した疑似輪
郭の発生および不自然な濃度値の変化を、本発明の画像
合成の手法によって防ぎ、したがって専用に設計されて
いない、または特性が確認されていない種々の光学系、
カメラ、ビデオ信号のアナログ/デジタル変換器の組合
せにも対応可能であり、本発明は汎用的に実施すること
ができるという優れた効果が達成される。しかも本発明
によれば、画像データの明るい部分と暗い部分の差が大
きい場合であっても、各部分での濃度値の変化が表現さ
れることができ、したがって濃度の階調変化のある見た
目に自然な画像として出力することができるようにな
る。According to the present invention, by being able to extend the dynamic range, the present invention can be implemented in connection with, for example, digital still cameras and video cameras, and has a wide dynamic range such as outdoor scenes under clear weather. You can shoot when you need the desired subject, and without distinction of forward light and backlight,
Shooting becomes possible. Moreover, according to the present invention, since a pseudo contour hardly occurs while having a wide dynamic range, the present invention can be advantageously applied to image processing such as contour line extraction. Further, when the image data is image data for color, there is almost no color misregistration, and therefore color analysis can be performed. Further, according to the present invention, the pseudo-contour generation and the unnatural change in the density value due to the shooting condition, the characteristics of the camera for shooting, the analog / digital conversion characteristics, etc. A variety of optical systems, which are not designed for, and thus not specifically designed for, or characterized
The present invention is also applicable to a combination of a camera and an analog / digital converter of a video signal, and achieves an excellent effect that the present invention can be implemented in general. Moreover, according to the present invention, even if the difference between the bright portion and the dark portion of the image data is large, the change in the density value at each portion can be expressed, and therefore the appearance with the gradation change in the density can be expressed. It becomes possible to output as a natural image.
【0078】本発明によれば、第2画像データの濃度値
F2old,F1oldについて、濃度値差α2,α1
および露光量係数β2m,β1mにより、補正後の画像
データの濃度値F2new,F1newを演算によって
得ることができる。According to the present invention, for the density values F2old and F1old of the second image data, the density value differences α2 and α1 are obtained.
Also, the density values F2new and F1new of the corrected image data can be obtained by calculation from the exposure amount coefficients β2m and β1m.
【0079】本発明によれば、第1画像データの規定範
囲を設定する一方の濃度値Fa,Fdよりもダイナミッ
クレンジの内方にある他方の濃度値Fb,Fcは、予め
定める画素数以上であるので、それによる露光量係数β
2m,β1mの演算を、高精度で行うことができるよう
になる。本発明によれば、たとえば中間の露光量で得ら
れた第1画像のダイナミックレンジの上下に露光量の大
きいおよび露光量の小さい第2および第3画像データを
用いてそれぞれ補正し、濃度値合わせを行いつつ露光量
比を用いることにより、濃度変換を行い、ダイナミック
レンジを充分に拡張することができる。本発明によれ
ば、画像データがカラー用画像データである場合には、
露光量係数β2m,β1mは、各色毎の露光量係数β2
R,β2G,β2B;β1R,β1G,β1Bの平均値
であり、これによって各色R,G,B毎のセンサ感度差
および増幅率にばらつきがある場合であっても、色の再
現性に優れ、各色R,G,B間での黒レベル差の影響を
少なくし、疑似輪郭が発生しないようにすることができ
る。この場合、濃度値差は、各色R,G,B毎に独立し
て個別的に、用いる。According to the present invention, the other density values Fb, Fc within the dynamic range than the one density values Fa, Fd for setting the specified range of the first image data are equal to or more than the predetermined number of pixels. Therefore, the exposure amount coefficient β
The calculation of 2m and β1m can be performed with high accuracy. According to the present invention, for example, the dynamic range of the first image obtained with an intermediate exposure amount is corrected above and below the dynamic range of the first image using the second and third image data with a large exposure amount and a small exposure amount, respectively, and the density value is adjusted. By using the exposure amount ratio while performing the above, density conversion can be performed and the dynamic range can be sufficiently expanded. According to the present invention, when the image data is color image data,
The exposure amount coefficients β2m and β1m are the exposure amount coefficient β2 for each color.
R, β2G, β2B; average values of β1R, β1G, β1B, and thus excellent color reproducibility even when there are variations in sensor sensitivity difference and amplification factor for each color R, G, B, It is possible to reduce the influence of the black level difference among the colors R, G, and B and prevent the pseudo contour from occurring. In this case, the density value difference is independently and individually used for each color R, G, B.
【0080】本発明によれば、補正後の画像データF2
new,F1newを、第2画像データの露光量の大小
に応じて色温度補正するようにしたので、露光量が大き
い、したがって色温度が低い画像データが赤みがかって
見えることを防ぐことができ、また露光量が小さい、し
たがって色温度が高い画像データが青みがかって見える
ことを防ぐことができる。According to the present invention, the corrected image data F2
Since the color temperatures of the new and F1new are corrected according to the magnitude of the exposure amount of the second image data, it is possible to prevent the image data having a large exposure amount and thus a low color temperature from appearing reddish. It is possible to prevent image data having a small exposure amount and thus a high color temperature from appearing bluish.
【0081】本発明によれば、濃度値差α2,α1およ
び露光量係数β2m,β1mの演算のために用いる第2
画像データの前記平均値F2a,F2b;F1d,F1
cを用いることによって、誤差の少ない高精度の値を演
算して求めることができ、したがって補正後の画像デー
タの濃度値F2new,F1newを高精度で得ること
ができるようになる。According to the present invention, the second value used for calculating the density value differences α2, α1 and the exposure amount coefficients β2m, β1m.
The average values F2a and F2b of the image data; F1d and F1
By using c, it is possible to calculate and obtain a highly accurate value with a small error, and therefore it is possible to obtain the density values F2new and F1new of the corrected image data with high accuracy.
【0082】本発明によれば、前述のようにカラー用画
像データにおける露光量係数β2m,β1mは、各色毎
の露光量係数β2R,β2G,β2B;β1R,β1
G,β1Bの平均値であるので、上述のように誤差を少
なくし、高精度の演算を行うことができるようになる。According to the present invention, as described above, the exposure amount coefficients β2m, β1m in the color image data are the exposure amount coefficients β2R, β2G, β2B; β1R, β1 for each color.
Since it is the average value of G and β1B, it is possible to reduce errors as described above and perform highly accurate calculation.
【0083】[0083]
【0084】[0084]
【図1】本発明の実施の一形態の全体の構成を示すブロ
ック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】ダイナミックレンジ拡張装置9の構成を示すブ
ロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a dynamic range expansion device 9.
【図3】カメラ7による画像データの露光量を変えたと
きの被写体の明るさと出力画像データの濃度値との関係
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the brightness of a subject and the density value of output image data when the exposure amount of image data by the camera 7 is changed.
【図4】本発明の実施の一形態の説明を行うために用い
られる被写体を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a subject used to describe an embodiment of the present invention.
【図5】図4(1)の被写体をカメラ7で撮像したとき
における露光量が中で撮像された画像データを説明する
ための図である。5A and 5B are diagrams for explaining image data imaged with a medium exposure amount when the image of the subject in FIG.
【図6】図4(1)の被写体をカメラ7で撮像したとき
における露光量が大で撮像された画像データを説明する
ための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining image data captured with a large exposure amount when the subject of FIG. 4 (1) is captured by the camera.
【図7】図4(1)の被写体をカメラ7で撮像したとき
における露光量が小で撮像された画像データを説明する
ための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining image data captured with a small exposure amount when the camera of FIG. 4 (1) images the subject.
【図8】本発明に従って得られるヒストグラムである。FIG. 8 is a histogram obtained according to the present invention.
【図9】図2に示されるダイナミックレンジ拡張装置9
の全体の動作を簡略化して示すブロック図である。FIG. 9 is a dynamic range extending device 9 shown in FIG.
3 is a block diagram showing the entire operation of FIG.
【図10】図9における動作28を具体的に示すフロー
チャートである。FIG. 10 is a flowchart specifically showing an operation 28 in FIG.
【図11】図9の動作29を具体的に示すフローチャー
トである。FIG. 11 is a flowchart specifically showing an operation 29 of FIG.
【図12】図9の動作30を具体的に示すフローチャー
トである。FIG. 12 is a flowchart showing the operation 30 of FIG. 9 in detail.
【図13】ダイナミックレンジ拡張装置9によって得ら
れた画像データを説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining image data obtained by the dynamic range expansion device 9.
【図14】第1の先行技術によるダイナミックレンジ拡
張結果を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a dynamic range extension result according to the first prior art.
【図15】第2の先行技術によるダイナミックレンジの
拡張結果を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a result of dynamic range extension according to the second prior art.
【図16】第3の先行技術によるダイナミックレンジの
拡張結果を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a result of dynamic range extension according to the third prior art.
7 カメラ 8 アナログ/デジタル変換回路 9 ダイナミックレンジ拡張装置 10 ダイナミックレンジ圧縮装置 11 撮像素子 12 集光レンズ 15 画像切換え回路 17,18 演算回路 23 置換回路 24,25 濃度変換回路 26,27 色温度補正回路 M1,M2,M3 メモリ 7 camera 8 analog / digital conversion circuit 9 Dynamic range extender 10 Dynamic range compressor 11 Image sensor 12 Condensing lens 15 Image switching circuit 17, 18 arithmetic circuit 23 Replacement circuit 24,25 density conversion circuit 26,27 Color temperature correction circuit M1, M2, M3 memory
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/222 - 5/257 H04N 5/30 - 5/335 H04N 5/58 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H04N 5/222-5/257 H04N 5/30-5/335 H04N 5/58
Claims (4)
値を有する第1画像データを第1メモリにストアする第
1ステップと、 (b)第1画像データの露光量よりも大の露光量で、第
1画像データと同一被写体を撮像した複数の濃度値を有
する第2画像データを第2メモリにストアする第2ステ
ップと、 (c)第1画像データの露光量よりも小の露光量で、第
1画像データと同一被写体を撮像した複数の濃度値を有
する第3画像データを第3メモリにストアする第3ステ
ップと、 (d)第1メモリにストアされている第1画像データの
濃度値のダイナミックレンジ内で、第1画像データの濃
度値が、明るさが暗い方に対応した一方側にある予め定
める第1濃度値Faと、明るさが明るい方に対応した他
方側にある第2濃度値Fdとの間の規定範囲内にあるか
どうかを判断し、 第1メモリの第1画像データの少なくとも一部が規定範
囲Fa〜Fdの第2濃度値Fdよりも明るさが明るい第
1ケースと、 第1メモリの第1画像データの少なくとも一部が規定範
囲Fa〜Fdの第1濃度値Faよりも明るさが暗い第2
ケースと、 前記第1および第2ケースのいずれもが成立する第3ケ
ースと、 第1メモリの第1画像データの全てが規定範囲Fa〜F
d以内に存在する第4ケースとを判断する第4ステップ
と、 (e)第1メモリにストアされている第1画像データの
濃度値毎の画素数を表すヒストグラムを作成する第5ス
テップと、 (f)作成されたヒストグラムによって、第3濃度値F
bを、第1濃度値Faからダイナミックレンジ内の明る
い方に予め定める第1画素数以上の濃度値を有する最初
の濃度値として定める第6ステップと、 (g)作成されたヒストグラムによって第4濃度値Fc
を、第2濃度値Fdからダイナミックレンジ内の暗い方
に予め定める第2画素数以上の濃度値を有する最初の濃
度値として定める第7ステップと、 (h)第4ステップによる第2ケースまたは第3ケース
の場合、第1の濃度値Faおよび第6ステップによって
定められた第3濃度値Fbの濃度値を有する第1メモリ
にストアされている第1画像データの画素の座標を抽出
する第8ステップと、 (i)第8ステップで抽出された座標と同一座標を有す
る第2メモリの画素を抽出する第9ステップと、 (j)第9ステップによって、第1および第3濃度値F
a,Fb毎に、第2メモリから抽出された画素の有する
濃度値の第1および第2平均値F2a,F2bをそれぞ
れ求める第10ステップと、 (k)第10ステップによる第1濃度値Faと第1平均
値F2aとに関する第1濃度値差α2、 α2 = Fa−F2a を求め、さらに、 第2画像データの濃度値の傾き(F2b−F2a)に対
する第1画像データの濃度値の傾き(Fb−Fa)の比
である第1露光量係数β2m、 β2m = (Fb−Fa)/(F2b−F2a) を求める第11ステップと、 (L)第9ステップによる、第1メモリの第1濃度値F
aよりも明るさが暗い濃度値を有する各画素の座標と同
一座標を有する第2メモリの画素の濃度値をF2old
とするとき、補正後の画像データの第1補正濃度値F2
new、 F2new = Fa+(F2old+α2−Fa)×β2m を演算する第12ステップと、 (m)第4ステップによる第1ケースまたは第3ケース
の場合、第2濃度値Fdおよび第7ステップによって定
められた第4濃度値Fcの濃度値を有する第1メモリに
ストアされている画素の座標を抽出する第13ステップ
と、 (n)第13ステップで抽出された座標と同一座標を有
する第3メモリの画素を抽出する第14ステップと、 (o)第14ステップによって、第2および第4濃度値
Fd,Fc毎に、第3メモリから抽出された画素の有す
る濃度値の第3および第4平均値F1d,F1cをそれ
ぞれ求める第15ステップと、 (p)第15ステップによる第2濃度値Fdと第3平均
値F1dとに関する第2濃度値差α1、 α1 = Fd−F1d を求め、さらに、 第3画像データの濃度値の傾き(F1d−F1c)に対
する第1画像データの濃度値の傾き(Fd−Fc)の比
である第2露光量係数β1m、 β1m = (Fd−Fc)/(F1d−F1c) を求める第16ステップと、 (q)第14ステップによる第1メモリの第2濃度値F
dよりも明るさが明るい濃度値を有する各画素の座標と
同一座標を有する第3メモリの画素の濃度値をF1ol
dとするとき、補正後の画像データの第2補正濃度値F
1new、 F1new = Fd+(F1old+α1−Fd)×β1m を演算する第17ステップと、 (r)第4ステップによる第2ケースまたは第3ケース
の場合、第1メモリの第1〜第2濃度値Fa〜Fdの規
定範囲内の画像データを、そのまま導出するとともに、 第1メモリの第1濃度値Faよりも明るさが暗い画像デ
ータを、第2演算手段によって演算された第1補正濃度
F2newに置換して導出し、 第1ケースまたは第2ケースの場合、第1メモリの第1
〜第2濃度値Fa〜Fdの規定範囲内の画像データを、
そのまま導出するとともに、 第1メモリの第2濃度値Fdよりも明るさが明るい画像
データを、第4演算手段によって演算された第2補正濃
度値F1newに置換して導出し、 第4ケースの場合、第1メモリの画像データを、そのま
ま導出する第18ステップとを含むことを特徴とする画
像のダイナミックレンジを拡張する方法。1. A first step of storing, in a first memory, first image data having a plurality of density values imaged with a certain exposure amount, and (b) larger than the exposure amount of the first image data. A second step of storing in the second memory second image data having a plurality of density values obtained by imaging the same subject as the first image data, and (c) less than the exposure amount of the first image data. A third step of storing in the third memory the third image data having a plurality of density values obtained by imaging the same subject as the first image data with the exposure amount of (d) the first stored in the first memory. Within the dynamic range of the density value of the image data, the density value of the first image data is a predetermined first density value Fa on one side corresponding to the darker brightness and the other one corresponding to the lighter brightness. Specification between the second density value Fd on the side It is determined whether the brightness is within the range, and at least a part of the first image data in the first memory is brighter than the second density value Fd in the specified range Fa to Fd. At least a part of one image data is darker than the first density value Fa in the specified range Fa to Fd
The case, the third case in which both the first and second cases are established, and all of the first image data in the first memory are within the specified range Fa to F.
a fourth step of determining a fourth case existing within d, and (e) a fifth step of creating a histogram representing the number of pixels for each density value of the first image data stored in the first memory, (F) From the created histogram, the third density value F
a sixth step of defining b as a first density value having a density value greater than or equal to a first number of pixels which is predetermined from the first density value Fa to a bright side within the dynamic range; and (g) a fourth density by the created histogram. Value Fc
Is defined as a first density value having a density value equal to or greater than a second number of pixels determined in advance in the dynamic range from the second density value Fd, and (h) the second case or the fourth step by the fourth step. In the case of 3 cases, the 8th of extracting the coordinate of the pixel of the 1st image data stored in the 1st memory which has the density value of the 1st density value Fa and the 3rd density value Fb determined by the 6th step Step (i) a ninth step of extracting a pixel in the second memory having the same coordinates as the coordinates extracted in the eighth step, and (j) a ninth step, whereby the first and third density values F
a tenth step of obtaining the first and second average values F2a and F2b of the density values of the pixels extracted from the second memory for each a and Fb, and (k) the first density value Fa of the tenth step. First density value differences α2, α2 = Fa-F2a with respect to the first average value F2a are obtained, and further, a gradient (Fb) of the density value of the first image data with respect to a gradient (F2b-F2a) of the density value of the second image data. -Fa) first exposure amount coefficient β2m, β2m = (Fb-Fa) / (F2b-F2a) in the 11th step, and (L) in the 9th step, the first density value in the first memory F
The density value of the pixel of the second memory having the same coordinates as the coordinates of each pixel having a density value darker than a is F2old.
, The first corrected density value F2 of the corrected image data
new, F2new = Fa + (F2old + α2-Fa) × β2m in the twelfth step, and (m) in the first case or the third case by the fourth step, the second concentration value Fd and the seventh step are determined. A thirteenth step of extracting the coordinates of the pixel stored in the first memory having the fourth density value Fc, and (n) a pixel of the third memory having the same coordinates as the coordinates extracted in the thirteenth step. And the third and fourth average values F1d of the density values of the pixels extracted from the third memory for each of the second and fourth density values Fd, Fc by (14) , F1c respectively, and (p) the second density value difference α1, α1 = F relating to the second density value Fd and the third average value F1d in the fifteenth step. -F1d is obtained, and the second exposure amount coefficients β1m and β1m = (1d), which are the ratios of the gradient (Fd-Fc) of the density value of the first image data to the gradient (F1d-F1c) of the density value of the third image data. Fd−Fc) / (F1d−F1c) in the 16th step, and (q) the second density value F in the first memory in the 14th step.
The density value of the pixel of the third memory having the same coordinates as the coordinates of each pixel having a density value lighter than d is F1ol.
The second correction density value F of the corrected image data
1new, F1new = Fd + (F1old + α1-Fd) × β1m in the 17th step, and (r) in the second case or the third case by the fourth step, the first to second density values Fa to in the first memory The image data within the specified range of Fd is derived as it is, and the image data whose brightness is darker than the first density value Fa of the first memory is replaced with the first correction density F2new calculated by the second calculation means. The first case of the first memory in the case of the first case or the second case.
~ Image data within the specified range of the second density value Fa ~ Fd,
In the case of the fourth case, the image data, which is derived as it is and whose brightness is brighter than the second density value Fd in the first memory, is replaced with the second corrected density value F1new calculated by the fourth calculation means. And a step of deriving the image data of the first memory as it is, a method for extending a dynamic range of an image.
れも、赤R、緑Gおよび青Bの各色毎のカラー用画像デ
ータであり、 第4〜第10ステップと、第1濃度値差α2を求める第
11ステップと、第13〜第15ステップと、第2濃度
値差α1を求める第16ステップとは、前記各色毎に、
実行し、 第11ステップでは、第1露光量係数β2mを、各色毎
の平均値β2R,β2G,β2Bの平均値として求め、 第12ステップでは、赤R、緑Gおよび青Bの各色毎の
第1補正濃度値F2newR2,F2newG2,F2
newB2を、 第2メモリの画像データに関して、 赤Rの利得kR2=0.8、緑Gの利得kG2=1.
0、青Bの利得kB2=1.0に設定して、 F2newR2 = F2newR × kR2 F2newG2 = F2newG × kG2 F2newB2 = F2newB × kB2 として出力し、 第16ステップでは、第2露光量係数β1mを、各色毎
の平均値β1R,β1G,β2Bの平均値として求め、 第17ステップでは、赤R、緑Gおよび青Bの各色毎の
第2補正濃度値F1newR1,F1newG1,F1
newB1を、 第3メモリの画像データに関して、 赤Rの利得kR1=1.0、緑Gの利得kG1=1.
0、青Bの利得kB1=0.8に設定して、 F1newR1 = F1newR × kR1 F1newG1 = F1newG × kG1 F1newB1 = F1newB × kB1 として出力することを特徴とする請求項1記載の画像の
ダイナミックレンジを拡張する方法。2. The first, second and third image data are color image data for each color of red R, green G and blue B, and the fourth to tenth steps and the first density value The eleventh step of obtaining the difference α2, the thirteenth to fifteenth steps, and the sixteenth step of obtaining the second density value difference α1 are performed for each color.
In the eleventh step, the first exposure amount coefficient β2m is obtained as the average value of the average values β2R, β2G, and β2B of each color, and in the twelfth step, the first exposure amount coefficient β2m of each color of red R, green G, and blue B is calculated. 1 correction density value F2newR2, F2newG2, F2
newB2 is the gain kR2 = 0.8 of red R and the gain kG2 = 1.
0, the gain of blue B is set to kB2 = 1.0, F2newR2 = F2newR × kR2 F2newG2 = F2newG × kG2F2newB2 = F2newB × kB2 is output, and in the 16th step, each second exposure amount coefficient β1m is output. Is calculated as an average value of β1R, β1G, and β2B, and in the 17th step, the second correction density values F1newR1, F1newG1, and F1 for each color of red R, green G, and blue B are calculated.
For the image data in the third memory, newB1 is a gain of red R kR1 = 1.0, a gain of green G kG1 = 1.
The dynamic range of the image according to claim 1 is expanded by setting the gain kB1 of 0 and blue B to 0.8, and outputting as F1newR1 = F1newR × kR1F1newG1 = F1newG × kG1F1newB1 = F1newB × kB1. how to.
値を有する第1画像データをストアする第1メモリと、 (b)第1画像データの露光量よりも大の露光量で、第
1画像データと同一被写体を撮像した複数の濃度値を有
する第2画像データをストアする第2メモリと、 (c)第1画像データの露光量よりも小の露光量で、第
1画像データと同一被写体を撮像した複数の濃度値を有
する第3画像データをストアする第3メモリと、 (d)第1メモリにストアされている第1画像データの
濃度値のダイナミックレンジ内で、第1画像データの濃
度値が、明るさが暗い方に対応した一方側にある予め定
める第1濃度値Faと、明るさが明るい方に対応した他
方側にある第2濃度値Fdとの間の規定範囲内にあるか
どうかを判断し、 第1メモリの第1画像データの少なくとも一部が規定範
囲Fa〜Fdの第2濃度値Fdよりも明るさが明るい第
1ケースと、 第1メモリの第1画像データの少なくとも一部が規定範
囲Fa〜Fdの第1濃度値Faよりも明るさが暗い第2
ケースと、 前記第1および第2ケースのいずれもが成立する第3ケ
ースと、 第1メモリの第1画像データの全てが規定範囲Fa〜F
d以内に存在する第4ケースとを判断する範囲判断手段
と、 (e)第1メモリにストアされている第1画像データの
濃度値毎の画素数を表すヒストグラムを作成する手段
と、 (f)ヒストグラム作成手段の出力に応答し、第3濃度
値Fbを、第1濃度値Faからダイナミックレンジ内の
明るい方に予め定める第1画素数以上の濃度値を有する
最初の濃度値として定める第3濃度値設定手段と、 (g)ヒストグラム作成手段の出力に応答し、第4濃度
値Fcを、第2濃度値Fdからダイナミックレンジ内の
暗い方に予め定める第2画素数以上の濃度値を有する最
初の濃度値として定める第4濃度値設定手段と、 (h)範囲判断手段の出力に応答し、第2ケースまたは
第3ケースの場合、第1の濃度値Faおよび第3濃度値
設定手段によって定められた第3濃度値Fbの濃度値を
有する第1メモリにストアされている第1画像データの
画素の座標を抽出する第1抽出手段と、 (i)第1抽出手段によって抽出された座標と同一座標
を有する第2メモリの画素を抽出する第2抽出手段と、 (j)第2抽出手段の出力に応答し、第1および第3濃
度値Fa,Fb毎に、第2メモリから抽出された画素の
有する濃度値の第1および第2平均値F2a,F2bを
それぞれ求める第1平均値演算手段と、 (k)第1平均値演算手段の出力に応答し、第1濃度値
Faと第1平均値F2aとに関する第1濃度値差α2、 α2 = Fa−F2a を求め、さらに、 第2画像データの濃度値の傾き(F2b−F2a)に対
する第1画像データの濃度値の傾き(Fb−Fa)の比
である第1露光量係数β2m、 β2m = (Fb−Fa)/(F2b−F2a) を求める第1演算手段と、 (L)第2抽出手段の出力に応答し、第1メモリの第1
濃度値Faよりも明るさが暗い濃度値を有する各画素の
座標と同一座標を有する第2メモリの画素の濃度値をF
2oldとするとき、補正後の画像データの第1補正濃
度値F2new、 F2new = Fa+(F2old+α2−Fa)×β2m を演算する第2演算手段と、 (m)範囲判断手段の出力に応答し、第1ケースまたは
第3ケースの場合、第2濃度値Fdおよび第4濃度値設
定手段によって定められた第4濃度値Fcの濃度値を有
する第1メモリにストアされている画素の座標を抽出す
る第3抽出手段と、 (n)第3抽出手段によって抽出された座標と同一座標
を有する第3メモリの画素を抽出する第4抽出手段と、 (o)第4抽出手段の出力に応答し、第2および第4濃
度値Fd,Fc毎に、第3メモリから抽出された画素の
有する濃度値の第3および第4平均値F1d,F1cを
それぞれ求める第2平均値演算手段と、 (p)第2平均値演算手段の出力に応答し、第2濃度値
Fdと第3平均値F1dとに関する第2濃度値差α1、 α1 = Fd−F1d を求め、さらに、 第3画像データの濃度値の傾き(F1d−F1c)に対
する第1画像データの濃度値の傾き(Fd−Fc)の比
である第2露光量係数β1m、 β1m = (Fd−Fc)/(F1d−F1c) を求める第3演算手段と、 (q)第4抽出手段の出力に応答し、第1メモリの第2
濃度値Fdよりも明るさが明るい濃度値を有する各画素
の座標と同一座標を有する第3メモリの画素の濃度値を
F1oldとするとき、補正後の画像データの第2補正
濃度値F1new、 F1new = Fd+(F1old+α1−Fd)×β1m を演算する第4演算手段と、 (r)置換手段23であって、 範囲判断手段の出力に応答し、 第2ケースまたは第3ケースの場合、第1メモリの第1
〜第2濃度値Fa〜Fdの規定範囲内の画像データを、
そのまま導出するとともに、 第1メモリの第1濃度値Faよりも明るさが暗い画像デ
ータを、第2演算手段によって演算された第1補正濃度
F2newに置換して導出し、 第1ケースまたは第2ケースの場合、第1メモリの第1
〜第2濃度値Fa〜Fdの規定範囲内の画像データを、
そのまま導出するとともに、 第1メモリの第2濃度値Fdよりも明るさが明るい画像
データを、第4演算手段によって演算された第2補正濃
度値F1newに置換して導出し、 第4ケースの場合、第1メモリの画像データを、そのま
ま導出する置換手段23とを含むことを特徴とする画像
のダイナミックレンジを拡張する装置。3. A first memory for storing first image data having a plurality of density values imaged with a certain exposure amount, and (b) an exposure amount larger than the exposure amount of the first image data. A second memory for storing second image data having a plurality of density values obtained by imaging the same subject as the first image data; and (c) a first image with an exposure amount smaller than that of the first image data. A third memory that stores third image data having a plurality of density values obtained by imaging the same subject as the data; and (d) within a dynamic range of the density values of the first image data stored in the first memory, The density value of one image data is between a predetermined first density value Fa on one side corresponding to the dark side and a second density value Fd on the other side corresponding to the bright side. It is judged whether it is within the specified range, and the first memory A first case in which at least a part of the first image data is brighter than the second density value Fd in the specified range Fa to Fd, and at least a part of the first image data in the first memory is in the specified range Fa to Fd. The second darker than the first density value Fa
The case, the third case in which both the first and second cases are established, and all of the first image data in the first memory are within the specified range Fa to F.
range determining means for determining the fourth case existing within d, (e) means for creating a histogram representing the number of pixels for each density value of the first image data stored in the first memory, and (f) ) In response to the output of the histogram creating means, the third density value Fb is determined as the first density value having a density value greater than or equal to the first pixel number, which is determined in advance from the first density value Fa to the bright side within the dynamic range. In response to the output of the density value setting means and (g) the histogram creating means, the fourth density value Fc has a density value equal to or more than a predetermined second pixel number in the dark side within the dynamic range from the second density value Fd. In the case of the second case or the third case, the first density value Fa and the third density value setting means are used in response to the output of the fourth density value setting means defined as the first density value and (h) the range determining means. Fixed First extracting means for extracting the coordinates of the pixel of the first image data stored in the first memory having the density value of the determined third density value Fb; and (i) the coordinates extracted by the first extracting means. Second extracting means for extracting pixels of the second memory having the same coordinates as, and (j) extracting from the second memory for each of the first and third density values Fa and Fb in response to the output of the second extracting means. First average value calculating means for obtaining first and second average values F2a, F2b of the density values of the selected pixels, and (k) a first density value Fa in response to the output of the first average value calculating means. First density value differences α2, α2 = Fa-F2a with respect to the first average value F2a are obtained, and further, a gradient (Fb) of the density value of the first image data with respect to a gradient (F2b-F2a) of the density value of the second image data. -Fa) ratio of the first exposure amount coefficient β2 , Β2m = (Fb-Fa) / a first computing means for obtaining (F2b-F2a), (L) in response to an output of the second extraction means, the first first memory
The density value of the pixel of the second memory having the same coordinates as the coordinates of each pixel having the density value darker than the density value Fa is F
2old, in response to the output of the first correction density value F2new, F2new = Fa + (F2old + α2-Fa) × β2m of the corrected image data, and (m) the range determining means, In the case of the first case or the third case, the coordinates of the pixel stored in the first memory having the density value of the second density value Fd and the fourth density value Fc determined by the fourth density value setting means are extracted. Third extracting means, (n) fourth extracting means for extracting pixels of the third memory having the same coordinates as the coordinates extracted by the third extracting means, and (o) responding to the output of the fourth extracting means, Second average value calculating means for obtaining the third and fourth average values F1d, F1c of the density values of the pixels extracted from the third memory for each of the second and fourth density values Fd, Fc; 2 average In response to the output of the calculation means, the second density value difference α1, α1 = Fd−F1d between the second density value Fd and the third average value F1d is obtained, and further, the gradient of the density value of the third image data (F1d− A third calculation means for obtaining second exposure amount coefficients β1m and β1m = (Fd-Fc) / (F1d-F1c), which are ratios of the gradient (Fd-Fc) of the density value of the first image data with respect to (F1c). q) in response to the output of the fourth extracting means,
When the density value of the pixel of the third memory having the same coordinates as the pixel having the density value whose brightness is brighter than the density value Fd is F1old, the second correction density values F1new and F1new of the corrected image data are obtained. = Fd + (F1old + α1-Fd) × β1m, and (r) a replacement unit 23, which is responsive to the output of the range determination unit, and is the first memory in the case of the second case or the third case. First of
~ Image data within the specified range of the second density value Fa ~ Fd,
In the first case or the second case, the image data, which is derived as it is and whose brightness is darker than the first density value Fa in the first memory, is replaced with the first corrected density F2new calculated by the second calculation means. In case, the first of the first memory
~ Image data within the specified range of the second density value Fa ~ Fd,
In the case of the fourth case, the image data, which is derived as it is and whose brightness is brighter than the second density value Fd in the first memory, is replaced with the second corrected density value F1new calculated by the fourth calculation means. An apparatus for expanding the dynamic range of an image, comprising: a replacement unit 23 for deriving the image data of the first memory as it is.
れも、赤R、緑Gおよび青Bの各色毎のカラー用画像デ
ータであり、 範囲判断手段と、ヒストグラム作成手段と、第3および
第4濃度値設定手段と、第1〜第4抽出手段と、第1お
よび第2平均値演算手段と、第1濃度値差α2を求める
第1演算手段と、第2濃度値差α1を求める第3演算手
段とは、前記各色毎に、動作し、 第1演算手段は、第1露光量係数β2mを、各色毎の平
均値β2R,β2G,β2Bの平均値として求め、 第2演算手段は、第1色温度補正手段を有し、 第1色温度補正手段は、赤R、緑Gおよび青Bの各色毎
の第1補正濃度値F2newR2,F2newG2,F
2newB2を、 第2メモリの画像データに関して、 赤Rの利得kR2=0.8、緑Gの利得kG2=1.
0、青Bの利得kB2=1.0に設定して、 F2newR2 = F2newR × kR2 F2newG2 = F2newG × kG2 F2newB2 = F2newB × kB2 として出力し、 第3演算手段は、第2露光量係数β1mを、各色毎の平
均値β1R,β1G,β2Bの平均値として求め、 第4演算手段は、第2色温度補正手段を有し、 第2色温度補正手段は、赤R、緑Gおよび青Bの各色毎
の第2補正濃度値F1newR1,F1newG1,F
1newB1を、 第3メモリの画像データに関して、 赤Rの利得kR1=1.0、緑Gの利得kG1=1.
0、青Bの利得kB1=0.8に設定して、 F1newR1 = F1newR × kR1 F1newG1 = F1newG × kG1 F1newB1 = F1newB × kB1 として出力することを特徴とする請求項3記載の画像の
ダイナミックレンジを拡張する装置。4. The first, second and third image data are color image data for each color of red R, green G and blue B, and range determining means, histogram creating means and third And the fourth density value setting means, the first to fourth extraction means, the first and second average value calculating means, the first calculating means for obtaining the first density value difference α2, and the second density value difference α1. The third calculating means to be obtained operates for each of the colors, and the first calculating means obtains the first exposure amount coefficient β2m as the average value of the average values β2R, β2G, and β2B of each color, and the second calculating means. Has a first color temperature correction means, and the first color temperature correction means has first correction density values F2newR2, F2newG2, F for each color of red R, green G and blue B.
2newB2 with respect to the image data in the second memory, the red R gain kR2 = 0.8, and the green G gain kG2 = 1.
0, the gain of blue B is set to kB2 = 1.0, F2newR2 = F2newR × kR2 F2newG2 = F2newG × kG2F2newB2 = F2newB × kB2 is output, and the third calculating means outputs the second exposure amount color β1m for each color. The average value β1R, β1G, β2B is calculated as an average value, and the fourth calculation means has a second color temperature correction means, and the second color temperature correction means is provided for each color of red R, green G and blue B. Second corrected density values F1newR1, F1newG1, F
1newB1 with respect to the image data of the third memory, the gain R of red R is kR1 = 1.0, the gain of green G is kG1 = 1.
The dynamic range of the image according to claim 3 is expanded by setting the gain kB1 of 0 and blue B to 0.8, and outputting as F1newR1 = F1newR x kR1 F1newG1 = F1newG x kG1 F1newB1 = F1newB x kB1. Device to do.
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