JP3758452B2 - 記録媒体、並びに、画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像のコントラストを補正する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、デジタルカメラやスキャナを用いて取得された画像のコントラストを強調するコントラスト補正が行われている。なお、コントラストとは一般に、画像中の背景部分と主被写体部分との濃度の差や画像中の最高濃度と最低濃度との差を指すが、ここでは、単に画像中に分布する明暗部の差の度合いをいうものとする。したがって、以下の説明におけるコントラストの補正とは、画素の濃度値を変換することにより画像の濃度ヒストグラムを補正する処理に実質的に相当する。
【０００３】
コントラストの補正の一例としては、補正対象となる注目画素の周囲の一定領域において濃度ヒストグラムを求め、この濃度ヒストグラムを変形した後、累積ヒストグラムを求め、さらに、求められた累積ヒストグラムを濃度変換曲線として利用して注目画素の濃度値を変換するという手法がある。
【０００４】
しかしながら、この手法（以下、「局所的ヒストグラム均等化法」という。）では各画素に関して濃度ヒストグラムを求める必要があり、計算量が膨大になるという問題を有する。
【０００５】
そこで、局所的ヒストグラム均等化法を修正した手法として、画像を複数の矩形領域に分割し、各領域の濃度ヒストグラムを作成し、この濃度ヒストグラムを変形した上で累積ヒストグラムを求め、これを濃度変換曲線と利用して領域中の全画素の濃度値を変換するという手法がある。これにより、分割された領域の数だけ濃度変換曲線を求めてコントラストの補正を行うことができ、計算時間が短縮される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、画像を複数の領域へと分割し、各領域をコントラスト補正の単位とする従来のコントラスト補正方法では、領域のサイズは固定とされてきた。その結果、領域間において濃度変換曲線が大きく異なる場合、領域の境界の両側で濃度が大きく異なることとなる。もちろん、線形補間等を用いて領域間の濃度の相違を緩和することも可能であるが、境界の両側にて濃度が著しく相違する場合には、補正後の画像においても濃度のむらが目立つこととなる。
【０００７】
そこで、この発明は、画像のコントラストを領域ごとに補正する際に、適切に濃度むらを抑えることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、画像のコントラストを補正するプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、コンピュータによる前記プログラムの実行は、前記コンピュータに、前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する工程と、前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割する工程と、前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める工程と、前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する工程とを実行させるようになっており、前記単位領域のサイズが、前記画像のコントラスト補正量が大きいほどおよそ大きくなるように決定される。
また、請求項２の発明は、画像のコントラストを補正するプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、コンピュータによる前記プログラムの実行は、前記コンピュータに、前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する工程と、前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割する工程と、前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める工程と、前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する工程とを実行させるようになっており、前記単位領域のサイズが、前記画像において所定の色要素の値が所定の範囲内である領域の大きさに基づいて決定される。
また、請求項３の発明は、画像のコントラストを補正する画像処理装置であって、前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する手段と、前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割し、前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める手段と、前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する手段とを備え、前記単位領域のサイズが、前記画像のコントラスト補正量が大きいほどおよそ大きくなるように決定される。
また、請求項４の発明は、画像のコントラストを補正する画像処理装置であって、前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する手段と、前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割し、前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める手段と、前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する手段とを備え、前記単位領域のサイズが、前記画像において所定の色要素の値が所定の範囲内である領域の大きさに基づいて決定される。
また、請求項５の発明は、画像のコントラストを補正する画像処理方法であって、前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する工程と、前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割する工程と、前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める工程と、前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する工程とを有し、前記単位領域のサイズが、前記画像のコントラスト補正量が大きいほどおよそ大きくなるように決定される。
また、請求項６の発明は、画像のコントラストを補正する画像処理方法であって、前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する工程と、前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割する工程と、前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める工程と、前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する工程とを有し、前記単位領域のサイズが、前記画像において所定の色要素の値が所定の範囲内である領域の大きさに基づいて決定される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
＜１． 第１の実施の形態＞
図１は第１の実施の形態に係るコントラスト補正装置１およびその周辺機器を示す図である。コントラスト補正装置１は、画像中の明暗部の差の度合いに相当するコントラストが適切となるように画像中の各画素の濃度値を補正する装置である。
【００１７】
図１に示すコントラスト補正装置１は、主としてコンピュータ１０により実現されており、コンピュータ１０には操作者の入力を受け付けるキーボード１１ａおよびマウス１１ｂが接続された構成となっている。また、コンピュータ１０にはディスプレイ９１およびプリンタ９２が接続されており、さらに、デジタルカメラ９３からメモリカードや通信ケーブル等を介して画像データが入力可能とされている。
【００１８】
コンピュータ１０やキーボード１１ａ、マウス１１ｂをコントラスト補正装置１として機能させるために、コンピュータ１０には予め光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、メモリカード等の記録媒体８を介してコントラスト補正のためのプログラムがインストールされる。なお、プログラムのインストールはインターネット等のコンピュータ通信を介して行われてもよい。この場合、送信元の記録装置内のコントラスト補正用プログラムがＷｅｂサーバからコンピュータ１０へと転送される。
【００１９】
図２はコンピュータ１０の内部構成を周辺機器とともに示すブロック図である。図２に示すように、コンピュータ１０は通常のコンピュータと同様の構成となっており、各種演算処理を行うＣＰＵ１０１、基本プログラムを記憶するＲＯＭ１０２、コントラスト補正用のプログラム１３１を記憶したり、演算処理の作業領域となるＲＡＭ１０３等をバスラインに接続した構成となっている。また、バスラインには、周辺機器であるディスプレイ９１およびプリンタ９２、コントラスト補正用のプログラム１３１を含む各種プログラムを記憶する固定ディスク１０４、記録媒体８からプログラム等を読み出す読出部１０５、デジタルカメラ９３との間でメモリカードを介して画像データの受け渡しを行うカードスロット１０６、並びに、操作者からの入力を受け付けるキーボード１１ａおよびマウス１１ｂが適宜インターフェイス（Ｉ／Ｆ）を介して接続される。
【００２０】
コントラスト補正用のプログラム１３１は、読出部１０５（通信により得られる場合には別途設けられたや通信部）を介して固定ディスク１０４に取り込まれ、このプログラム１３１がＲＡＭ１０３にコピーされる。そして、ＣＰＵ１０１がプログラム１３１に従って演算処理を行うことによりキーボード１１ａおよびマウス１１ｂが接続されたコンピュータ１０がコントラスト補正装置１として機能する。
【００２１】
図３は図２中のＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３等により実現される機能構成を周辺機器とともに示すブロック図である。図３では、受け渡しされるデータについても適宜図示している。また、図４および図５はコントラスト補正装置１の動作の流れを示す流れ図である。以下、図３ないし図５を参照しながら、コントラスト補正装置１の動作について説明する。
【００２２】
まず、コントラスト補正装置１は、デジタルカメラ９３からの画像データ５１を内部のＲＡＭ１０３に入力する（ステップＳ１１）。もちろん、デジタルカメラ９３以外の画像取得機器としてスキャナ等が用いられてもよく、予め固定ディスク１０４に記録されている画像データ５１をＲＡＭ１０３に読み出してもよい。
【００２３】
画像データ５１の準備が完了すると、濃度ヒストグラム算出部２０１により画像データ５１が示す画像の画素値がＲＧＢ値からＨＳＬ値（色相、彩度、明度（濃度））に変換される（ステップＳ１２）。その後、画像全体における濃度値に対する画素数のヒストグラム（以下、「濃度ヒストグラム」という。）が求められる（ステップＳ１３）。なお、実際にＣＰＵ１０１の処理の対象となるものは「画像データ」であるが、以下の説明では、適宜、単に「画像」と呼ぶ。
【００２４】
濃度ヒストグラムが作成されると、次に、シーン判定部２０２により濃度ヒストグラムに基づいて画像の状態が判定される（ステップＳ１４）。画像の状態とは、露出アンダー、露出オーバー、コントラスト不足、ハイコントラスト等をいい、以下の説明では、このような画像の状態を示す情報をシーン情報と呼ぶ。シーン情報は予め複数準備されており、シーン判定部２０２は濃度ヒストグラムに基づいて適宜シーン情報の選択を行う。
【００２５】
図６および図７は、画像から得られる濃度ヒストグラムを例示する図である。これらの図では、濃度の最小値を０とし、最大値を２５５としている。一般に適正なコントラストの画像の場合、濃度ヒストグラムは濃度値に対しておよそ一定の状態（あるいは、中央部がやや盛り上がった状態）となる。しかしながら、図６中、符号１５１にて示すように、ヒストグラムの分布が低濃度領域に偏っている場合にはシーン判定部２０２により画像が露出アンダーの状態であると判定され、符号１５２にて示すように、ヒストグラムの分布が高濃度領域に偏っている場合には露出オーバーの状態であると判定される。
【００２６】
また、符号１５３にて示すように、ヒストグラムの分散が小さく、かつ、中間濃度領域に偏って分布している場合にはシーン判定部２０２により画像がコントラスト不足の状態であると判定され、図７中、符号１５４にて示すように、ヒストグラムが高濃度領域と低濃度領域とに分かれて分布している場合にはハイコントラストの状態であると判定される。
【００２７】
シーン判定部２０２により選択されたシーン情報はコントラスト補正量決定部２０３へと渡され、コントラスト補正量が求められる（ステップＳ１５）。コントラスト補正量とは、画像のコントラストの補正の度合いを示すパラメータであり、ここでは、便宜上、画像全体に対して同一のコントラスト補正量が用いられるものとする。なお、コントラスト補正量決定部２０３には画像データ５１も入力されるようになっていてもよく、シーン情報のみならず画像データ５１を用いてコントラスト補正量が決定されてもよい。
【００２８】
また、シーン情報は領域サイズ決定部２０４へも渡され、画像を分割する際の分割領域のサイズが決定される（ステップＳ１６）。
【００２９】
図８は画像の分割例を示す図であり、分割された矩形の各領域６１は同一の濃度変換特性（後述する濃度変換曲線）により濃度値が変換される単位となる。以下の説明では、コントラスト補正の単位となるこれらの領域を「単位領域」と呼ぶ。
【００３０】
その後、決定された単位領域６１のサイズが濃度変換曲線作成部２０５へと渡され、単位領域６１のサイズに従って画像の分割が行われる（ステップＳ１７）。
【００３１】
次に、１つの単位領域６１が注目領域として特定され、濃度変換曲線作成部２０５により注目領域の濃度ヒストグラムが作成される（ステップＳ２１）。図９は注目領域の濃度ヒストグラムの例を示す図である。図９に示すクリップ値はコントラスト補正量決定部２０３から濃度変換曲線作成部２０５へと与えられるコントラスト補正量に相当する値であり、濃度変換曲線作成部２０５はこのクリップ値を用いて濃度ヒストグラム５０１の変形を行う。
【００３２】
図１０は、変形された濃度ヒストグラム５０２を示す図である。図１０において平行斜線を付した領域５１２は、図９におけるクリップ値よりも上の領域５１１と同じ面積を有する。すなわち、図９の濃度ヒストグラム５０１から領域５１１を削除し、領域５１２を加えることにより図１０の濃度ヒストグラム５０２が生成される。濃度ヒストグラムを適宜、クリップ値でクリッピングする操作は、後述の累積ヒストグラムを濃度変換曲線として利用する場合において過度のコントラスト強調を抑えることを目的としている。
【００３３】
続いて、濃度変換曲線作成部２０５により、図１１に示すように濃度ヒストグラム５０２の累積ヒストグラム７０１が生成される（ステップＳ２２）。そして、図１１において横軸を０から２５５までの入力濃度値とし、縦軸も０から２５５までの出力濃度値として扱うことにより、累積ヒストグラム７０１が注目領域内の各画素の濃度値を変換する濃度変換曲線として利用される。なお、実際には、濃度変換曲線は変換テーブルとして求められる。
【００３４】
注目領域について濃度変換曲線が求められると、注目領域を次の単位領域６１に切り替え、再度、濃度変換曲線の算出が行われる。その後、注目領域を順次切り替えることにより、全単位領域６１について濃度変換曲線が求められる（ステップＳ２３）。
【００３５】
複数の濃度変換曲線が求められると、各画素の濃度値が対応する濃度変換曲線を用いて変換される。具体的には、１つの注目画素を決定し、コントラスト補正部２０６により注目画素の濃度値が、注目画素が属する単位領域６１の濃度変換曲線を用いて変換される（ステップＳ２４）。そして、注目画素を順次切り替えることにより画像全体について濃度値の変換、すなわち、コントラストの補正が行われる（ステップＳ２５）。
【００３６】
ここで、濃度変換曲線は単位領域６１ごとに異なるため、単位領域６１の境界の両側において濃度値の顕著な相違が表れないように、濃度変換の際に濃度変換曲線の補間処理が行われてもよい。
【００３７】
図１２は濃度変換曲線の補間の一例を説明するための図である。図１２において単位領域６０４中の画素６４１の濃度値を変換する際に、互いに隣接する単位領域６０１，６０２，６０３，６０４の濃度変換曲線が関数ｆ(ｘ)，ｇ(ｘ)，ｈ(ｘ)，ｉ(ｘ)（ｘは入力濃度値）として表現されるものとし、単位領域６０１，６０２，６０３，６０４の重心から画素６４１までの距離（符号６１１，６１２，６１３，６１４にて示す距離）をａ，ｂ，ｃ，ｄとすると、補間後の濃度変換曲線は数１にて求められる。
【００３８】
【数１】
【００３９】
このような補間処理を濃度変換の際に行うことにより、単位領域の境界の両側における濃度値の相違を緩和することができる。もちろん、補間処理としては、他の様々な手法が利用されてもよい。
【００４０】
画像のコントラスト補正が完了すると、各画素の画素値がＨＳＬ値から出力機器に応じた形式の値へと変換される。例えば、画像がディスプレイ９１に表示される場合にはＨＳＬ値がＲＧＢ値へと変換され、プリンタ９２にて印刷される場合にはＣＭＹＫ値へと変換される（ステップＳ２６）。その後、補正後の画像を示す画像データ５２が指定された出力機器へと出力される（ステップＳ２７）。
【００４１】
以上、コントラスト補正装置１の動作について説明してきたが、次に、図３におけるコントラスト補正量決定部２０３および領域サイズ決定部２０４の役割について説明する。
【００４２】
図１３ないし図１５は、図９ないし図１１に対応した図であり、図１３および図１４は、図９よりもクリップ値が大きい場合の濃度ヒストグラムの変形の様子を示す図である。すなわち、図１３における濃度ヒストグラム５０３のうち、クリップ値よりも上の領域５１３の面積と、図１４における濃度ヒストグラム５０４の領域５１４の面積とが等しくされている。
【００４３】
クリップ値が大きい場合、領域５１３の面積は図９に示した領域５１１よりも小さくなり、濃度ヒストグラム５０４の累積ヒストグラム７０２は図１５に示すように最大傾斜がきつい曲線となる。したがって、図１５に示す濃度変換曲線を用いて濃度変換を行うと、図１１に示す濃度変換曲線を用いて濃度変換を行う場合よりもコントラストの強調の度合いが高くなる。このように、通常、クリップ値が大きいほど、コントラストの強調の度合いが高くなる。
【００４４】
また、クリップ値（すなわち、コントラスト補正量）は、既述のように、シーン情報や画像データに基づいてコントラスト補正量決定部２０３により決定される。シーン情報には露出アンダー、露出オーバー、コントラスト不足、ハイコントラスト等が含まれるが、一般に、これらのシーン情報が得られる画像では、濃度ヒストグラムの分布に偏りがあるため、全体的あるいは部分的にコントラスト不足が生じている。したがって、これらのシーン情報が得られた場合には、通常の画像の場合よりも大きなコントラスト補正量がコントラスト補正量決定部２０３により決定される。
【００４５】
一方、通常よりも大きなコントラスト補正量が決定されるシーン情報の場合、領域サイズ決定部２０４では単位領域のサイズが通常よりも大きくなるように決定される。
【００４６】
図１６ないし図２０は、コントラスト補正量を大きくしたにも関わらず、単位領域のサイズをそのままにした場合の問題点を説明するための図である。図１６に例示する画像おいて、単位領域６２は背景のみを含む領域であり、濃度ヒストグラムを求めると図１７に示すようにハイライト側に偏ったものとなる。したがって、濃度変換曲線はおよそ図１８に示すようにハイライト側で最大傾斜を有する曲線となる。
【００４７】
一方、単位領域６３は背景と主被写体とを含む領域であり、濃度ヒストグラムを求めると図１９のように複数のピークを有するものとなる。したがって、濃度変換曲線はおよそ図２０に示すようになり、図１８とは大きく異なる曲線となる。
【００４８】
これに対し、図２１に示すように、単位領域のサイズを大きくした場合、図２１中の単位領域６４および単位領域６５の双方に背景と主被写体とが含まれるため、これらの単位領域から導かれる濃度変換曲線の相違は少なくなる。換言すれば、単位領域を大きくすると広範囲の画像の情報から濃度変換曲線が導かれることから、単位領域ごとの濃度変換曲線の相違が抑えられる。
【００４９】
以上のように、濃度変換曲線（すなわち、変換特性）の単位領域間の相違は、単位領域のサイズが小さいほど顕著となる。また、この相違は、一般にコントラスト補正量（クリップ値）が大きいほど顕著となる。したがって、画像の細部まで反映したコントラスト補正を行うためにコントラスト補正量を大きくしたにも関わらず単位領域のサイズを通常の画像の場合と同一にすると、単位領域の境界の両側で濃度値が大きく異なってしまう（すなわち、画像の濃度むらが大きくなる）という問題が生じる。
【００５０】
そこで、この実施の形態に係るコントラスト補正装置１では、コントラスト補正量が大きくなるシーン情報が得られた場合には、領域サイズ決定部２０４にて単位領域のサイズとして大きなサイズが決定される。その結果、濃度むらを適切抑えることができるようになっている。
【００５１】
例えば、通常のコントラスト補正量では、単位領域のサイズとして６４×６４画素のサイズが採用される場合において、コントラスト補正量が大きい場合には、単位領域のサイズが１２８×１２８画素に決定される。コントラスト補正量がさらに大きい場合には、単位領域のサイズが２５６×２５６画素に決定される。このように、単位領域のサイズはコントラスト補正量が大きいほどおよそ大きくなるように決定される。
【００５２】
＜２． 第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、シーン情報を画像の濃度ヒストグラムの分布に基づいて求めるようにしているが、第２の実施の形態として他のシーン情報を利用する形態について説明する。
【００５３】
図２２は第２の実施の形態におけるコントラスト補正装置１の機能構成の一部を示すブロック図であり、図２３はコントラスト補正装置１の動作の一部を示す流れ図である。図２２および図２３は第１の実施の形態における図３および図４の一部に対応しており、第２の実施の形態に係るコントラスト補正装置１は、図３における濃度ヒストグラム算出部２０１を判定領域算出部２０１ａに置き換え、図４におけるステップＳ１３をステップＳ１３ａに置き換えた点を除いて、第１の実施の形態と同様である。
【００５４】
第２の実施の形態では、判定領域算出部２０１ａにより、入力された画像の画素値がＨＳＬ値へと変換された後（ステップＳ１２）、シーン判定を行うための判定領域の抽出が行われる（ステップＳ１３ａ）。判定領域は、濃度値が所定の範囲内の画素が存在する領域として求められたり、色相が所定の範囲内の画素が存在する領域として求められる。そして、求められた判定領域に基づいてシーン判定部２０２によりシーン判定が行われ、シーン情報が特定される（ステップＳ１４）。その後、第１の実施の形態と同様に、シーン情報に基づいてコントラスト補正量および単位領域のサイズが求められ、単位領域ごとにコントラストの補正が行われる（図４：ステップＳ１５〜Ｓ１７、図５：ステップＳ２１〜Ｓ２７）。
【００５５】
シーン判定（ステップＳ１４）では、例えば、所定の濃度値よりも高い濃度値を有する領域が画像の周辺部に存在し、所定の濃度値よりも低い濃度値を有する領域が画像の中央部に存在する場合は、逆光の環境にて撮影された画像であると判定される。また、所定の濃度値よりも低い濃度値を有する領域が画像全体に渡る場合には夜景の画像であると判定される。
【００５６】
色相についても同様にシーン判定に利用することが可能であり、例えば、赤色から黄色に偏っている領域が大きい場合には夕焼けの画像であると判定され、中央に同一の色の大きな領域が存在する場合には顔等のアップ撮影の画像であると判定される。
【００５７】
このように、濃度、色相等（彩度、ＲＧＢ値、Ｌ*ａ*ｂ*値等であってもよい。）の所定の色の要素の値が、所定の範囲内である判定領域を抽出することによりシーン判定を行うことができる。特に、判定領域が大きい場合には、濃度や色相等がほぼ一定の領域（いわゆる、ベタ領域）が大きいことを示しており、このような画像では、単位領域のサイズを小さくすると単位領域間の濃度変換曲線の相違が濃度むらとして顕著に表れてしまう。
【００５８】
そこで、コントラスト補正装置１ではコントラスト補正量とは無関係に、各種判定領域の大きさから逆光、夜景、夕焼け、アップ撮影等のシーン情報が導かれた場合には、領域サイズ決定部２０４が単位領域のサイズを大きなものに決定するようになっている。
【００５９】
なお、逆光の場合には、部分的にコントラスト不足になりがちとなることから、逆光を示すシーン情報の場合にはコントラスト補正量決定部２０３にてコントラスト補正量として大きな値が設定される。
【００６０】
また、上記動作では、判定領域の大きさや状態から導かれるシーン情報に応じて単位領域のサイズを大きくするようにしているが、判定領域の大きさと単位領域のサイズとを直接関連付けてもよい。例えば、判定領域の大きさは逆光、夜景、夕焼け、アップ撮影等の程度を示す指標として利用することができ、判定領域が大きいほど単位領域のサイズをおよそ大きなものに設定するようにしてもよい。
【００６１】
＜３． 第３の実施の形態＞
第１および第２の実施の形態では、シーン情報を画像の状態から自動的に導き出すようにしているが、シーン情報は画像の状態を特定する情報として予め与えられていてもよい。以下に、第３の実施の形態としてシーン情報が予め与えられる例について説明する。
【００６２】
図２４は第３の実施の形態に係るコントラスト補正装置１の機能構成の一部を示すブロック図であり、図２５はコントラスト補正装置１の動作の流れの一部を示す流れ図である。図２４では、図３における濃度ヒストグラム算出部２０１およびシーン判定部２０２が省略された様子を示しており、図２５では、図４におけるステップＳ１３およびステップＳ１４が省かれ、ステップＳ１１ａが追加された様子を示している。他の構成および動作については第１の実施の形態と同様である。
【００６３】
図２４に示すように第３の実施の形態では、画像データとともにシーン情報もデジタルカメラ９３からコントラスト補正量決定部２０３および領域サイズ決定部２０４に与えられるようになっている（ステップＳ１１，Ｓ１１ａ）。画像データは、濃度変換曲線作成部２０５へと与えられＨＳＬ値へと変換される（ステップＳ１２）。
【００６４】
コントラスト補正量決定部２０３では、シーン情報（および、必要ならば画像データ）を用いてコントラスト補正量を求める（図４：ステップＳ１５）。一方、領域サイズ決定部２０４では、デジタルカメラ９３から与えられたシーン情報に基づいて単位領域のサイズを決定する（ステップＳ１６）。その後、画像の分割が行われた後、第１の実施の形態と同様に、各単位領域の濃度変換曲線が求められ、画像のコントラストの補正が行われる（ステップＳ１７、図５：ステップＳ２１〜Ｓ２７）。
【００６５】
ここで、デジタルカメラ９３からコントラスト補正装置１へと与えられるシーン情報には大きく分けて２種類のものがある。一つは、露出値（シャッタスピードや絞り値）、フラッシュの自動ＯＮ／ＯＦＦ、測光センサの値等の撮影の際のデジタルカメラ９３の撮影条件であり、もう一つは、風景モード、夜景モード、室内モード等の撮影モード、固定露出値、フラッシュの強制ＯＮ／ＯＦＦ等の操作者によりデジタルカメラ９３に入力された情報である。これらには、実質的に互いに共通の項目もあるが、前者は撮影の際に（あるいは、撮影後に）確定するシーン情報であるのに対し、後者は撮影の前に決定されるシーン情報であるという点で相違する。
【００６６】
そして、領域サイズ決定部２０４では、例えば、測光センサの値に比べて露出値が大きい場合には単位領域のサイズを大きなものに決定したり、夜景モードであることを参照して単位領域のサイズを大きなものに決定する。
【００６７】
このように、シーン情報としてデジタルカメラ９３から伝達される撮影に係る情報を利用することにより、適切なコントラスト補正を実現することができる。
【００６８】
図２４に示す例では、デジタルカメラ９３からシーン情報が与えられるものとして説明したが、操作者がディスプレイ９１に表示された画像を見ながらキーボード１１ａやマウス１１ｂを介して露出アンダー、露出オーバー、コントラスト不足、ハイコントラスト等のシーン情報をコントラスト補正装置１に設定するようになっていてもよい。この場合、デジタルカメラ９３のみならず、スキャナやコンピュータ通信を用いて取得された画像に対しても単位領域の大きさがシーン情報に基づいて決定されることにより、適切なコントラスト補正が実現される。
【００６９】
＜４． 変形例＞
以上、この発明に係る実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００７０】
例えば、上記実施の形態では、単位領域の濃度値に関する累積ヒストグラムを濃度変換曲線として利用しているが、小林直樹他「自然画像表示のための高速な局所的コントラスト強調」（電子情報通信学会論文誌, D-II, vol.J77-D-II, No.3, pp.502-509, 1994/3）のように単位領域の平均濃度から予め準備された濃度変換曲線が選択されるようになっていてもよい。
【００７１】
また、コントラスト補正量の変更は、単に、濃度変換曲線の状態を変更することにより行われてもよい。この場合、濃度変換曲線のハイライト部を上げ、シャドウ部を下げる度合いがコントラスト補正量に相当する。さらに、コントラスト補正は、濃度値の最大値と最小値との差を大きくすることにより行われてもよく、この場合、濃度値の最大値と最小値との差の変更量がコントラスト補正量に相当する。
【００７２】
また、コントラスト補正量は単位領域ごとに同一である必要はない、例えば、逆光の場合に、中央部のみコントラスト補正量を大きくしてもよい。
【００７３】
また、単位領域のサイズ、形状も上記実施の形態に限定されるものではなく、単位領域ごとにコントラストを補正するのであるならばどのような手法が用いられてもよい。
【００７４】
また、上記第１および第２の実施の形態では、濃度ヒストグラムからシーン情報を求める際に、画素値をＨＳＬ値に変換しているが、濃度値が特定される他の値（例えば、Ｌ*ａ*ｂ*値）に変換されてもよい。また、第１の実施の形態においてシーン情報を導くヒストグラムは濃度ヒストグラムに限定されるものではなく、彩度ヒストグラム、色相ヒストグラム、あるいは、ＲＧＢ値それぞれのヒストグラム等であってもよい。例えば、色相ヒストグラムにより、夕焼けや夜景といったシーンを判定することができる。
【００７５】
また、上記実施の形態では、記録媒体８からコントラスト補正用のプログラム１３１がコンピュータ１０にインストールされるようになっているが、記録媒体８は可搬性の媒体に限定されるものではなく、固定ディスクのように固定設置された記録装置が含められてもよい。記録装置はインターネット等の通信網を介してコンピュータ１０に接続されてもよい。
【００７６】
また、上記実施の形態では、主としてコンピュータ１０をコントラスト補正装置１として機能させる場合について説明したが、図３に示す機能構成の全部または一部が専用の電気的回路として構築されていてもよい。また、プログラム１３１は他のプログラムと協調してコンピュータ１０をコントラスト補正装置１として機能させるようになっていてもよい。
【００７７】
【発明の効果】
請求項１ないし６に記載の発明では、コントラスト補正による濃度むらを適切に抑えることができる。
【００７８】
また、単位領域のサイズを適切なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コントラスト補正装置であるコンピュータおよびその周辺機器の示す図である。
【図２】コンピュータの内部構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態におけるコントラスト補正装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施の形態におけるコントラスト補正装置の動作の流れを示す流れ図である。
【図５】第１の実施の形態におけるコントラスト補正装置の動作の流れを示す流れ図である。
【図６】濃度ヒストグラムを例示する図である。
【図７】濃度ヒストグラムを例示する図である。
【図８】単位領域を例示する図である。
【図９】濃度変換曲線を求める様子を説明するための図である。
【図１０】濃度変換曲線を求める様子を説明するための図である。
【図１１】濃度変換曲線を例示する図である。
【図１２】濃度変換曲線の補間の様子を説明するための図である。
【図１３】濃度変換曲線を求める様子を説明するための図である。
【図１４】濃度変換曲線を求める様子を説明するための図である。
【図１５】濃度変換曲線を例示する図である。
【図１６】サイズの小さい単位領域を例示する図である。
【図１７】単位領域における濃度ヒストグラムを例示する図である。
【図１８】単位領域における濃度変換曲線を例示する図である。
【図１９】他の単位領域における濃度ヒストグラムを例示する図である。
【図２０】他の単位領域における濃度変換曲線を例示する図である。
【図２１】サイズの大きい単位領域を例示する図である。
【図２２】第２の実施の形態におけるコントラスト補正装置の機能構成の一部を示すブロック図である。
【図２３】第２の実施の形態におけるコントラスト補正装置の動作の一部を示す図である。
【図２４】第３の実施の形態におけるコントラスト補正装置の機能構成の一部を示すブロック図である。
【図２５】第３の実施の形態におけるコントラスト補正装置の動作の一部を示す図である。
【符号の説明】
１ コントラスト補正装置
９ 記録媒体
１０ コンピュータ
１５１〜１５４ 濃度ヒストグラム
６１〜６５，６０１〜６０４ 単位領域
１３１ プログラム
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ 固定ディスク
２０４ 領域サイズ決定部
２０５ 濃度変換曲線作成部
２０６ コントラスト補正部
７０１，７０２ 濃度変換曲線
Ｓ１３，Ｓ１３ａ，Ｓ１３ｂ，Ｓ１６，Ｓ１７，Ｓ２１〜Ｓ２５ ステップ
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像のコントラストを補正する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、デジタルカメラやスキャナを用いて取得された画像のコントラストを強調するコントラスト補正が行われている。なお、コントラストとは一般に、画像中の背景部分と主被写体部分との濃度の差や画像中の最高濃度と最低濃度との差を指すが、ここでは、単に画像中に分布する明暗部の差の度合いをいうものとする。したがって、以下の説明におけるコントラストの補正とは、画素の濃度値を変換することにより画像の濃度ヒストグラムを補正する処理に実質的に相当する。
【０００３】
コントラストの補正の一例としては、補正対象となる注目画素の周囲の一定領域において濃度ヒストグラムを求め、この濃度ヒストグラムを変形した後、累積ヒストグラムを求め、さらに、求められた累積ヒストグラムを濃度変換曲線として利用して注目画素の濃度値を変換するという手法がある。
【０００４】
しかしながら、この手法（以下、「局所的ヒストグラム均等化法」という。）では各画素に関して濃度ヒストグラムを求める必要があり、計算量が膨大になるという問題を有する。
【０００５】
そこで、局所的ヒストグラム均等化法を修正した手法として、画像を複数の矩形領域に分割し、各領域の濃度ヒストグラムを作成し、この濃度ヒストグラムを変形した上で累積ヒストグラムを求め、これを濃度変換曲線と利用して領域中の全画素の濃度値を変換するという手法がある。これにより、分割された領域の数だけ濃度変換曲線を求めてコントラストの補正を行うことができ、計算時間が短縮される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、画像を複数の領域へと分割し、各領域をコントラスト補正の単位とする従来のコントラスト補正方法では、領域のサイズは固定とされてきた。その結果、領域間において濃度変換曲線が大きく異なる場合、領域の境界の両側で濃度が大きく異なることとなる。もちろん、線形補間等を用いて領域間の濃度の相違を緩和することも可能であるが、境界の両側にて濃度が著しく相違する場合には、補正後の画像においても濃度のむらが目立つこととなる。
【０００７】
そこで、この発明は、画像のコントラストを領域ごとに補正する際に、適切に濃度むらを抑えることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、画像のコントラストを補正するプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、コンピュータによる前記プログラムの実行は、前記コンピュータに、前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する工程と、前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割する工程と、前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める工程と、前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する工程とを実行させるようになっており、前記単位領域のサイズが、前記画像のコントラスト補正量が大きいほどおよそ大きくなるように決定される。
また、請求項２の発明は、画像のコントラストを補正するプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、コンピュータによる前記プログラムの実行は、前記コンピュータに、前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する工程と、前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割する工程と、前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める工程と、前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する工程とを実行させるようになっており、前記単位領域のサイズが、前記画像において所定の色要素の値が所定の範囲内である領域の大きさに基づいて決定される。
また、請求項３の発明は、画像のコントラストを補正する画像処理装置であって、前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する手段と、前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割し、前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める手段と、前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する手段とを備え、前記単位領域のサイズが、前記画像のコントラスト補正量が大きいほどおよそ大きくなるように決定される。
また、請求項４の発明は、画像のコントラストを補正する画像処理装置であって、前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する手段と、前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割し、前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める手段と、前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する手段とを備え、前記単位領域のサイズが、前記画像において所定の色要素の値が所定の範囲内である領域の大きさに基づいて決定される。
また、請求項５の発明は、画像のコントラストを補正する画像処理方法であって、前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する工程と、前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割する工程と、前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める工程と、前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する工程とを有し、前記単位領域のサイズが、前記画像のコントラスト補正量が大きいほどおよそ大きくなるように決定される。
また、請求項６の発明は、画像のコントラストを補正する画像処理方法であって、前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する工程と、前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割する工程と、前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める工程と、前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する工程とを有し、前記単位領域のサイズが、前記画像において所定の色要素の値が所定の範囲内である領域の大きさに基づいて決定される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
＜１． 第１の実施の形態＞
図１は第１の実施の形態に係るコントラスト補正装置１およびその周辺機器を示す図である。コントラスト補正装置１は、画像中の明暗部の差の度合いに相当するコントラストが適切となるように画像中の各画素の濃度値を補正する装置である。
【００１７】
図１に示すコントラスト補正装置１は、主としてコンピュータ１０により実現されており、コンピュータ１０には操作者の入力を受け付けるキーボード１１ａおよびマウス１１ｂが接続された構成となっている。また、コンピュータ１０にはディスプレイ９１およびプリンタ９２が接続されており、さらに、デジタルカメラ９３からメモリカードや通信ケーブル等を介して画像データが入力可能とされている。
【００１８】
コンピュータ１０やキーボード１１ａ、マウス１１ｂをコントラスト補正装置１として機能させるために、コンピュータ１０には予め光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、メモリカード等の記録媒体８を介してコントラスト補正のためのプログラムがインストールされる。なお、プログラムのインストールはインターネット等のコンピュータ通信を介して行われてもよい。この場合、送信元の記録装置内のコントラスト補正用プログラムがＷｅｂサーバからコンピュータ１０へと転送される。
【００１９】
図２はコンピュータ１０の内部構成を周辺機器とともに示すブロック図である。図２に示すように、コンピュータ１０は通常のコンピュータと同様の構成となっており、各種演算処理を行うＣＰＵ１０１、基本プログラムを記憶するＲＯＭ１０２、コントラスト補正用のプログラム１３１を記憶したり、演算処理の作業領域となるＲＡＭ１０３等をバスラインに接続した構成となっている。また、バスラインには、周辺機器であるディスプレイ９１およびプリンタ９２、コントラスト補正用のプログラム１３１を含む各種プログラムを記憶する固定ディスク１０４、記録媒体８からプログラム等を読み出す読出部１０５、デジタルカメラ９３との間でメモリカードを介して画像データの受け渡しを行うカードスロット１０６、並びに、操作者からの入力を受け付けるキーボード１１ａおよびマウス１１ｂが適宜インターフェイス（Ｉ／Ｆ）を介して接続される。
【００２０】
コントラスト補正用のプログラム１３１は、読出部１０５（通信により得られる場合には別途設けられたや通信部）を介して固定ディスク１０４に取り込まれ、このプログラム１３１がＲＡＭ１０３にコピーされる。そして、ＣＰＵ１０１がプログラム１３１に従って演算処理を行うことによりキーボード１１ａおよびマウス１１ｂが接続されたコンピュータ１０がコントラスト補正装置１として機能する。
【００２１】
図３は図２中のＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３等により実現される機能構成を周辺機器とともに示すブロック図である。図３では、受け渡しされるデータについても適宜図示している。また、図４および図５はコントラスト補正装置１の動作の流れを示す流れ図である。以下、図３ないし図５を参照しながら、コントラスト補正装置１の動作について説明する。
【００２２】
まず、コントラスト補正装置１は、デジタルカメラ９３からの画像データ５１を内部のＲＡＭ１０３に入力する（ステップＳ１１）。もちろん、デジタルカメラ９３以外の画像取得機器としてスキャナ等が用いられてもよく、予め固定ディスク１０４に記録されている画像データ５１をＲＡＭ１０３に読み出してもよい。
【００２３】
画像データ５１の準備が完了すると、濃度ヒストグラム算出部２０１により画像データ５１が示す画像の画素値がＲＧＢ値からＨＳＬ値（色相、彩度、明度（濃度））に変換される（ステップＳ１２）。その後、画像全体における濃度値に対する画素数のヒストグラム（以下、「濃度ヒストグラム」という。）が求められる（ステップＳ１３）。なお、実際にＣＰＵ１０１の処理の対象となるものは「画像データ」であるが、以下の説明では、適宜、単に「画像」と呼ぶ。
【００２４】
濃度ヒストグラムが作成されると、次に、シーン判定部２０２により濃度ヒストグラムに基づいて画像の状態が判定される（ステップＳ１４）。画像の状態とは、露出アンダー、露出オーバー、コントラスト不足、ハイコントラスト等をいい、以下の説明では、このような画像の状態を示す情報をシーン情報と呼ぶ。シーン情報は予め複数準備されており、シーン判定部２０２は濃度ヒストグラムに基づいて適宜シーン情報の選択を行う。
【００２５】
図６および図７は、画像から得られる濃度ヒストグラムを例示する図である。これらの図では、濃度の最小値を０とし、最大値を２５５としている。一般に適正なコントラストの画像の場合、濃度ヒストグラムは濃度値に対しておよそ一定の状態（あるいは、中央部がやや盛り上がった状態）となる。しかしながら、図６中、符号１５１にて示すように、ヒストグラムの分布が低濃度領域に偏っている場合にはシーン判定部２０２により画像が露出アンダーの状態であると判定され、符号１５２にて示すように、ヒストグラムの分布が高濃度領域に偏っている場合には露出オーバーの状態であると判定される。
【００２６】
また、符号１５３にて示すように、ヒストグラムの分散が小さく、かつ、中間濃度領域に偏って分布している場合にはシーン判定部２０２により画像がコントラスト不足の状態であると判定され、図７中、符号１５４にて示すように、ヒストグラムが高濃度領域と低濃度領域とに分かれて分布している場合にはハイコントラストの状態であると判定される。
【００２７】
シーン判定部２０２により選択されたシーン情報はコントラスト補正量決定部２０３へと渡され、コントラスト補正量が求められる（ステップＳ１５）。コントラスト補正量とは、画像のコントラストの補正の度合いを示すパラメータであり、ここでは、便宜上、画像全体に対して同一のコントラスト補正量が用いられるものとする。なお、コントラスト補正量決定部２０３には画像データ５１も入力されるようになっていてもよく、シーン情報のみならず画像データ５１を用いてコントラスト補正量が決定されてもよい。
【００２８】
また、シーン情報は領域サイズ決定部２０４へも渡され、画像を分割する際の分割領域のサイズが決定される（ステップＳ１６）。
【００２９】
図８は画像の分割例を示す図であり、分割された矩形の各領域６１は同一の濃度変換特性（後述する濃度変換曲線）により濃度値が変換される単位となる。以下の説明では、コントラスト補正の単位となるこれらの領域を「単位領域」と呼ぶ。
【００３０】
その後、決定された単位領域６１のサイズが濃度変換曲線作成部２０５へと渡され、単位領域６１のサイズに従って画像の分割が行われる（ステップＳ１７）。
【００３１】
次に、１つの単位領域６１が注目領域として特定され、濃度変換曲線作成部２０５により注目領域の濃度ヒストグラムが作成される（ステップＳ２１）。図９は注目領域の濃度ヒストグラムの例を示す図である。図９に示すクリップ値はコントラスト補正量決定部２０３から濃度変換曲線作成部２０５へと与えられるコントラスト補正量に相当する値であり、濃度変換曲線作成部２０５はこのクリップ値を用いて濃度ヒストグラム５０１の変形を行う。
【００３２】
図１０は、変形された濃度ヒストグラム５０２を示す図である。図１０において平行斜線を付した領域５１２は、図９におけるクリップ値よりも上の領域５１１と同じ面積を有する。すなわち、図９の濃度ヒストグラム５０１から領域５１１を削除し、領域５１２を加えることにより図１０の濃度ヒストグラム５０２が生成される。濃度ヒストグラムを適宜、クリップ値でクリッピングする操作は、後述の累積ヒストグラムを濃度変換曲線として利用する場合において過度のコントラスト強調を抑えることを目的としている。
【００３３】
続いて、濃度変換曲線作成部２０５により、図１１に示すように濃度ヒストグラム５０２の累積ヒストグラム７０１が生成される（ステップＳ２２）。そして、図１１において横軸を０から２５５までの入力濃度値とし、縦軸も０から２５５までの出力濃度値として扱うことにより、累積ヒストグラム７０１が注目領域内の各画素の濃度値を変換する濃度変換曲線として利用される。なお、実際には、濃度変換曲線は変換テーブルとして求められる。
【００３４】
注目領域について濃度変換曲線が求められると、注目領域を次の単位領域６１に切り替え、再度、濃度変換曲線の算出が行われる。その後、注目領域を順次切り替えることにより、全単位領域６１について濃度変換曲線が求められる（ステップＳ２３）。
【００３５】
複数の濃度変換曲線が求められると、各画素の濃度値が対応する濃度変換曲線を用いて変換される。具体的には、１つの注目画素を決定し、コントラスト補正部２０６により注目画素の濃度値が、注目画素が属する単位領域６１の濃度変換曲線を用いて変換される（ステップＳ２４）。そして、注目画素を順次切り替えることにより画像全体について濃度値の変換、すなわち、コントラストの補正が行われる（ステップＳ２５）。
【００３６】
ここで、濃度変換曲線は単位領域６１ごとに異なるため、単位領域６１の境界の両側において濃度値の顕著な相違が表れないように、濃度変換の際に濃度変換曲線の補間処理が行われてもよい。
【００３７】
図１２は濃度変換曲線の補間の一例を説明するための図である。図１２において単位領域６０４中の画素６４１の濃度値を変換する際に、互いに隣接する単位領域６０１，６０２，６０３，６０４の濃度変換曲線が関数ｆ(ｘ)，ｇ(ｘ)，ｈ(ｘ)，ｉ(ｘ)（ｘは入力濃度値）として表現されるものとし、単位領域６０１，６０２，６０３，６０４の重心から画素６４１までの距離（符号６１１，６１２，６１３，６１４にて示す距離）をａ，ｂ，ｃ，ｄとすると、補間後の濃度変換曲線は数１にて求められる。
【００３８】
【数１】
このような補間処理を濃度変換の際に行うことにより、単位領域の境界の両側における濃度値の相違を緩和することができる。もちろん、補間処理としては、他の様々な手法が利用されてもよい。
【００４０】
画像のコントラスト補正が完了すると、各画素の画素値がＨＳＬ値から出力機器に応じた形式の値へと変換される。例えば、画像がディスプレイ９１に表示される場合にはＨＳＬ値がＲＧＢ値へと変換され、プリンタ９２にて印刷される場合にはＣＭＹＫ値へと変換される（ステップＳ２６）。その後、補正後の画像を示す画像データ５２が指定された出力機器へと出力される（ステップＳ２７）。
【００４１】
以上、コントラスト補正装置１の動作について説明してきたが、次に、図３におけるコントラスト補正量決定部２０３および領域サイズ決定部２０４の役割について説明する。
【００４２】
図１３ないし図１５は、図９ないし図１１に対応した図であり、図１３および図１４は、図９よりもクリップ値が大きい場合の濃度ヒストグラムの変形の様子を示す図である。すなわち、図１３における濃度ヒストグラム５０３のうち、クリップ値よりも上の領域５１３の面積と、図１４における濃度ヒストグラム５０４の領域５１４の面積とが等しくされている。
【００４３】
クリップ値が大きい場合、領域５１３の面積は図９に示した領域５１１よりも小さくなり、濃度ヒストグラム５０４の累積ヒストグラム７０２は図１５に示すように最大傾斜がきつい曲線となる。したがって、図１５に示す濃度変換曲線を用いて濃度変換を行うと、図１１に示す濃度変換曲線を用いて濃度変換を行う場合よりもコントラストの強調の度合いが高くなる。このように、通常、クリップ値が大きいほど、コントラストの強調の度合いが高くなる。
【００４４】
また、クリップ値（すなわち、コントラスト補正量）は、既述のように、シーン情報や画像データに基づいてコントラスト補正量決定部２０３により決定される。シーン情報には露出アンダー、露出オーバー、コントラスト不足、ハイコントラスト等が含まれるが、一般に、これらのシーン情報が得られる画像では、濃度ヒストグラムの分布に偏りがあるため、全体的あるいは部分的にコントラスト不足が生じている。したがって、これらのシーン情報が得られた場合には、通常の画像の場合よりも大きなコントラスト補正量がコントラスト補正量決定部２０３により決定される。
【００４５】
一方、通常よりも大きなコントラスト補正量が決定されるシーン情報の場合、領域サイズ決定部２０４では単位領域のサイズが通常よりも大きくなるように決定される。
【００４６】
図１６ないし図２０は、コントラスト補正量を大きくしたにも関わらず、単位領域のサイズをそのままにした場合の問題点を説明するための図である。図１６に例示する画像おいて、単位領域６２は背景のみを含む領域であり、濃度ヒストグラムを求めると図１７に示すようにハイライト側に偏ったものとなる。したがって、濃度変換曲線はおよそ図１８に示すようにハイライト側で最大傾斜を有する曲線となる。
【００４７】
一方、単位領域６３は背景と主被写体とを含む領域であり、濃度ヒストグラムを求めると図１９のように複数のピークを有するものとなる。したがって、濃度変換曲線はおよそ図２０に示すようになり、図１８とは大きく異なる曲線となる。
【００４８】
これに対し、図２１に示すように、単位領域のサイズを大きくした場合、図２１中の単位領域６４および単位領域６５の双方に背景と主被写体とが含まれるため、これらの単位領域から導かれる濃度変換曲線の相違は少なくなる。換言すれば、単位領域を大きくすると広範囲の画像の情報から濃度変換曲線が導かれることから、単位領域ごとの濃度変換曲線の相違が抑えられる。
【００４９】
以上のように、濃度変換曲線（すなわち、変換特性）の単位領域間の相違は、単位領域のサイズが小さいほど顕著となる。また、この相違は、一般にコントラスト補正量（クリップ値）が大きいほど顕著となる。したがって、画像の細部まで反映したコントラスト補正を行うためにコントラスト補正量を大きくしたにも関わらず単位領域のサイズを通常の画像の場合と同一にすると、単位領域の境界の両側で濃度値が大きく異なってしまう（すなわち、画像の濃度むらが大きくなる）という問題が生じる。
【００５０】
そこで、この実施の形態に係るコントラスト補正装置１では、コントラスト補正量が大きくなるシーン情報が得られた場合には、領域サイズ決定部２０４にて単位領域のサイズとして大きなサイズが決定される。その結果、濃度むらを適切抑えることができるようになっている。
【００５１】
例えば、通常のコントラスト補正量では、単位領域のサイズとして６４×６４画素のサイズが採用される場合において、コントラスト補正量が大きい場合には、単位領域のサイズが１２８×１２８画素に決定される。コントラスト補正量がさらに大きい場合には、単位領域のサイズが２５６×２５６画素に決定される。このように、単位領域のサイズはコントラスト補正量が大きいほどおよそ大きくなるように決定される。
【００５２】
＜２． 第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、シーン情報を画像の濃度ヒストグラムの分布に基づいて求めるようにしているが、第２の実施の形態として他のシーン情報を利用する形態について説明する。
【００５３】
図２２は第２の実施の形態におけるコントラスト補正装置１の機能構成の一部を示すブロック図であり、図２３はコントラスト補正装置１の動作の一部を示す流れ図である。図２２および図２３は第１の実施の形態における図３および図４の一部に対応しており、第２の実施の形態に係るコントラスト補正装置１は、図３における濃度ヒストグラム算出部２０１を判定領域算出部２０１ａに置き換え、図４におけるステップＳ１３をステップＳ１３ａに置き換えた点を除いて、第１の実施の形態と同様である。
【００５４】
第２の実施の形態では、判定領域算出部２０１ａにより、入力された画像の画素値がＨＳＬ値へと変換された後（ステップＳ１２）、シーン判定を行うための判定領域の抽出が行われる（ステップＳ１３ａ）。判定領域は、濃度値が所定の範囲内の画素が存在する領域として求められたり、色相が所定の範囲内の画素が存在する領域として求められる。そして、求められた判定領域に基づいてシーン判定部２０２によりシーン判定が行われ、シーン情報が特定される（ステップＳ１４）。その後、第１の実施の形態と同様に、シーン情報に基づいてコントラスト補正量および単位領域のサイズが求められ、単位領域ごとにコントラストの補正が行われる（図４：ステップＳ１５〜Ｓ１７、図５：ステップＳ２１〜Ｓ２７）。
【００５５】
シーン判定（ステップＳ１４）では、例えば、所定の濃度値よりも高い濃度値を有する領域が画像の周辺部に存在し、所定の濃度値よりも低い濃度値を有する領域が画像の中央部に存在する場合は、逆光の環境にて撮影された画像であると判定される。また、所定の濃度値よりも低い濃度値を有する領域が画像全体に渡る場合には夜景の画像であると判定される。
【００５６】
色相についても同様にシーン判定に利用することが可能であり、例えば、赤色から黄色に偏っている領域が大きい場合には夕焼けの画像であると判定され、中央に同一の色の大きな領域が存在する場合には顔等のアップ撮影の画像であると判定される。
【００５７】
このように、濃度、色相等（彩度、ＲＧＢ値、Ｌ*ａ*ｂ*値等であってもよい。）の所定の色の要素の値が、所定の範囲内である判定領域を抽出することによりシーン判定を行うことができる。特に、判定領域が大きい場合には、濃度や色相等がほぼ一定の領域（いわゆる、ベタ領域）が大きいことを示しており、このような画像では、単位領域のサイズを小さくすると単位領域間の濃度変換曲線の相違が濃度むらとして顕著に表れてしまう。
【００５８】
そこで、コントラスト補正装置１ではコントラスト補正量とは無関係に、各種判定領域の大きさから逆光、夜景、夕焼け、アップ撮影等のシーン情報が導かれた場合には、領域サイズ決定部２０４が単位領域のサイズを大きなものに決定するようになっている。
【００５９】
なお、逆光の場合には、部分的にコントラスト不足になりがちとなることから、逆光を示すシーン情報の場合にはコントラスト補正量決定部２０３にてコントラスト補正量として大きな値が設定される。
【００６０】
また、上記動作では、判定領域の大きさや状態から導かれるシーン情報に応じて単位領域のサイズを大きくするようにしているが、判定領域の大きさと単位領域のサイズとを直接関連付けてもよい。例えば、判定領域の大きさは逆光、夜景、夕焼け、アップ撮影等の程度を示す指標として利用することができ、判定領域が大きいほど単位領域のサイズをおよそ大きなものに設定するようにしてもよい。
【００６１】
＜３． 第３の実施の形態＞
第１および第２の実施の形態では、シーン情報を画像の状態から自動的に導き出すようにしているが、シーン情報は画像の状態を特定する情報として予め与えられていてもよい。以下に、第３の実施の形態としてシーン情報が予め与えられる例について説明する。
【００６２】
図２４は第３の実施の形態に係るコントラスト補正装置１の機能構成の一部を示すブロック図であり、図２５はコントラスト補正装置１の動作の流れの一部を示す流れ図である。図２４では、図３における濃度ヒストグラム算出部２０１およびシーン判定部２０２が省略された様子を示しており、図２５では、図４におけるステップＳ１３およびステップＳ１４が省かれ、ステップＳ１１ａが追加された様子を示している。他の構成および動作については第１の実施の形態と同様である。
【００６３】
図２４に示すように第３の実施の形態では、画像データとともにシーン情報もデジタルカメラ９３からコントラスト補正量決定部２０３および領域サイズ決定部２０４に与えられるようになっている（ステップＳ１１，Ｓ１１ａ）。画像データは、濃度変換曲線作成部２０５へと与えられＨＳＬ値へと変換される（ステップＳ１２）。
【００６４】
コントラスト補正量決定部２０３では、シーン情報（および、必要ならば画像データ）を用いてコントラスト補正量を求める（図４：ステップＳ１５）。一方、領域サイズ決定部２０４では、デジタルカメラ９３から与えられたシーン情報に基づいて単位領域のサイズを決定する（ステップＳ１６）。その後、画像の分割が行われた後、第１の実施の形態と同様に、各単位領域の濃度変換曲線が求められ、画像のコントラストの補正が行われる（ステップＳ１７、図５：ステップＳ２１〜Ｓ２７）。
【００６５】
ここで、デジタルカメラ９３からコントラスト補正装置１へと与えられるシーン情報には大きく分けて２種類のものがある。一つは、露出値（シャッタスピードや絞り値）、フラッシュの自動ＯＮ／ＯＦＦ、測光センサの値等の撮影の際のデジタルカメラ９３の撮影条件であり、もう一つは、風景モード、夜景モード、室内モード等の撮影モード、固定露出値、フラッシュの強制ＯＮ／ＯＦＦ等の操作者によりデジタルカメラ９３に入力された情報である。これらには、実質的に互いに共通の項目もあるが、前者は撮影の際に（あるいは、撮影後に）確定するシーン情報であるのに対し、後者は撮影の前に決定されるシーン情報であるという点で相違する。
【００６６】
そして、領域サイズ決定部２０４では、例えば、測光センサの値に比べて露出値が大きい場合には単位領域のサイズを大きなものに決定したり、夜景モードであることを参照して単位領域のサイズを大きなものに決定する。
【００６７】
このように、シーン情報としてデジタルカメラ９３から伝達される撮影に係る情報を利用することにより、適切なコントラスト補正を実現することができる。
【００６８】
図２４に示す例では、デジタルカメラ９３からシーン情報が与えられるものとして説明したが、操作者がディスプレイ９１に表示された画像を見ながらキーボード１１ａやマウス１１ｂを介して露出アンダー、露出オーバー、コントラスト不足、ハイコントラスト等のシーン情報をコントラスト補正装置１に設定するようになっていてもよい。この場合、デジタルカメラ９３のみならず、スキャナやコンピュータ通信を用いて取得された画像に対しても単位領域の大きさがシーン情報に基づいて決定されることにより、適切なコントラスト補正が実現される。
【００６９】
＜４． 変形例＞
以上、この発明に係る実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００７０】
例えば、上記実施の形態では、単位領域の濃度値に関する累積ヒストグラムを濃度変換曲線として利用しているが、小林直樹他「自然画像表示のための高速な局所的コントラスト強調」（電子情報通信学会論文誌, D-II, vol.J77-D-II, No.3, pp.502-509, 1994/3）のように単位領域の平均濃度から予め準備された濃度変換曲線が選択されるようになっていてもよい。
【００７１】
また、コントラスト補正量の変更は、単に、濃度変換曲線の状態を変更することにより行われてもよい。この場合、濃度変換曲線のハイライト部を上げ、シャドウ部を下げる度合いがコントラスト補正量に相当する。さらに、コントラスト補正は、濃度値の最大値と最小値との差を大きくすることにより行われてもよく、この場合、濃度値の最大値と最小値との差の変更量がコントラスト補正量に相当する。
【００７２】
また、コントラスト補正量は単位領域ごとに同一である必要はない、例えば、逆光の場合に、中央部のみコントラスト補正量を大きくしてもよい。
【００７３】
また、単位領域のサイズ、形状も上記実施の形態に限定されるものではなく、単位領域ごとにコントラストを補正するのであるならばどのような手法が用いられてもよい。
【００７４】
また、上記第１および第２の実施の形態では、濃度ヒストグラムからシーン情報を求める際に、画素値をＨＳＬ値に変換しているが、濃度値が特定される他の値（例えば、Ｌ*ａ*ｂ*値）に変換されてもよい。また、第１の実施の形態においてシーン情報を導くヒストグラムは濃度ヒストグラムに限定されるものではなく、彩度ヒストグラム、色相ヒストグラム、あるいは、ＲＧＢ値それぞれのヒストグラム等であってもよい。例えば、色相ヒストグラムにより、夕焼けや夜景といったシーンを判定することができる。
【００７５】
また、上記実施の形態では、記録媒体８からコントラスト補正用のプログラム１３１がコンピュータ１０にインストールされるようになっているが、記録媒体８は可搬性の媒体に限定されるものではなく、固定ディスクのように固定設置された記録装置が含められてもよい。記録装置はインターネット等の通信網を介してコンピュータ１０に接続されてもよい。
【００７６】
また、上記実施の形態では、主としてコンピュータ１０をコントラスト補正装置１として機能させる場合について説明したが、図３に示す機能構成の全部または一部が専用の電気的回路として構築されていてもよい。また、プログラム１３１は他のプログラムと協調してコンピュータ１０をコントラスト補正装置１として機能させるようになっていてもよい。
【００７７】
【発明の効果】
請求項１ないし６に記載の発明では、コントラスト補正による濃度むらを適切に抑えることができる。
【００７８】
また、単位領域のサイズを適切なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コントラスト補正装置であるコンピュータおよびその周辺機器の示す図である。
【図２】コンピュータの内部構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態におけるコントラスト補正装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施の形態におけるコントラスト補正装置の動作の流れを示す流れ図である。
【図５】第１の実施の形態におけるコントラスト補正装置の動作の流れを示す流れ図である。
【図６】濃度ヒストグラムを例示する図である。
【図７】濃度ヒストグラムを例示する図である。
【図８】単位領域を例示する図である。
【図９】濃度変換曲線を求める様子を説明するための図である。
【図１０】濃度変換曲線を求める様子を説明するための図である。
【図１１】濃度変換曲線を例示する図である。
【図１２】濃度変換曲線の補間の様子を説明するための図である。
【図１３】濃度変換曲線を求める様子を説明するための図である。
【図１４】濃度変換曲線を求める様子を説明するための図である。
【図１５】濃度変換曲線を例示する図である。
【図１６】サイズの小さい単位領域を例示する図である。
【図１７】単位領域における濃度ヒストグラムを例示する図である。
【図１８】単位領域における濃度変換曲線を例示する図である。
【図１９】他の単位領域における濃度ヒストグラムを例示する図である。
【図２０】他の単位領域における濃度変換曲線を例示する図である。
【図２１】サイズの大きい単位領域を例示する図である。
【図２２】第２の実施の形態におけるコントラスト補正装置の機能構成の一部を示すブロック図である。
【図２３】第２の実施の形態におけるコントラスト補正装置の動作の一部を示す図である。
【図２４】第３の実施の形態におけるコントラスト補正装置の機能構成の一部を示すブロック図である。
【図２５】第３の実施の形態におけるコントラスト補正装置の動作の一部を示す図である。
【符号の説明】
１ コントラスト補正装置
９ 記録媒体
１０ コンピュータ
１５１〜１５４ 濃度ヒストグラム
６１〜６５，６０１〜６０４ 単位領域
１３１ プログラム
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ 固定ディスク
２０４ 領域サイズ決定部
２０５ 濃度変換曲線作成部
２０６ コントラスト補正部
７０１，７０２ 濃度変換曲線
Ｓ１３，Ｓ１３ａ，Ｓ１３ｂ，Ｓ１６，Ｓ１７，Ｓ２１〜Ｓ２５ ステップ
Claims (6)
- 画像のコントラストを補正するプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、コンピュータによる前記プログラムの実行は、前記コンピュータに、
前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する工程と、
前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割する工程と、
前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める工程と、
前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する工程と、
を実行させるようになっており、
前記単位領域のサイズが、前記画像のコントラスト補正量が大きいほどおよそ大きくなるように決定されることを特徴とする記録媒体。 - 画像のコントラストを補正するプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、コンピュータによる前記プログラムの実行は、前記コンピュータに、
前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する工程と、
前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割する工程と、
前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める工程と、
前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する工程と、
を実行させるようになっており、
前記単位領域のサイズが、前記画像において所定の色要素の値が所定の範囲内である領域の大きさに基づいて決定されることを特徴とする記録媒体。 - 画像のコントラストを補正する画像処理装置であって、
前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する手段と、
前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割し、前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める手段と、
前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する手段と、
を備え、
前記単位領域のサイズが、前記画像のコントラスト補正量が大きいほどおよそ大きくなるように決定されることを特徴とする画像処理装置。 - 画像のコントラストを補正する画像処理装置であって、
前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する手段と、
前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割し、前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める手段と、
前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する手段と、
を備え、
前記単位領域のサイズが、前記画像において所定の色要素の値が所定の範囲内である領域の大きさに基づいて決定されることを特徴とする画像処理装置。 - 画像のコントラストを補正する画像処理方法であって、
前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する工程と、
前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割する工程と、
前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める工程と、
前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する工程と、
を有し、
前記単位領域のサイズが、前記画像のコントラスト補正量が大きいほどおよそ大きくなるように決定されることを特徴とする画像処理方法。 - 画像のコントラストを補正する画像処理方法であって、
前記画像においてコントラストを補正する単位となる単位領域のサイズを決定する工程と、
前記単位領域のサイズに従って前記画像を複数の単位領域へと分割する工程と、
前記複数の単位領域に対応する複数の濃度変換特性を求める工程と、
前記複数の濃度変換特性を用いて前記複数の単位領域のコントラストを補正する工程と、
を有し、
前記単位領域のサイズが、前記画像において所定の色要素の値が所定の範囲内である領域の大きさに基づいて決定されることを特徴とする画像処理方法。
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