JP3817214B2

JP3817214B2 - 画像再生装置

Info

Publication number: JP3817214B2
Application number: JP2002314767A
Authority: JP
Inventors: 浩一坂本; 和彦竹村; 幸治市川; 雅彦杉本; 学兵藤; 雅也田丸
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2022-10-29
Also published as: JP2004153447A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像再生時に必要とされるダイナミックレンジよりも広いダイナミックレンジで記録媒体に記録された画像をその特徴を生かして再生可能な画像再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント時に必要とされるダイナミックレンジよりも大きなダイナミックレンジ（以下、広ダイナミックレンジと記す。）で画像を記録しておき、後のプリント時に自動濃度制御もしくはユーザの好みの濃度に濃度補正した画像を作成可能な、画像再生装置が知られている。（特許文献１）
【０００３】
【特許文献１】
特開2001-78079号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記文献記載の画像再生装置は、再生する画像データがダイナミックレンジの圧縮を行ったものであることを自動判別して、レンジ圧縮の特徴が生かせるようにγ特性やルックアップテーブル（ＬＵＴ）を補正することができないため、レンジ圧縮を行った画像をその特徴が生かせるように再生することが難しかった。
【０００５】
本発明は、上記のような事情に鑑み創案されたものであり、その目的は、ダイナミックレンジの圧縮に関する情報を記録媒体に記録されている画像ファイルから自動取得して、レンジ圧縮を行った画像をその特徴が生かせるように再生することができる画像再生装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、再生時のダイナミックレンジよりも広いダイナミックレンジで記録媒体に記録された画像データに基づいて画像を再生する機能を備えた画像再生装置において、ダイナミックレンジの圧縮を行ったか否かを示すレンジ圧縮情報と、ダイナミックレンジの圧縮前後の最大の被写体反射率を示す最大レンジ情報と、ダイナミックレンジの圧縮を行った時の被写体反射率を示すニーポイント情報とを含むタグ情報を、前記画像データと共に画像ファイルに納めて前記記録媒体に記録しておき、前記記録媒体から画像データを読み出して再生する際、前記レンジ圧縮情報に基づいて当該画像データがダイナミックレンジの圧縮を行ったものであるか否かを判別し、ダイナミックレンジの圧縮を行ったものである場合は、前記最大レンジ情報および前記ニーポイント情報を使用してγ特性およびルックアップテーブルを補正するように構成した。
【０００７】
上記のように構成した本発明の画像再生装置によれば、ダイナミックレンジの圧縮に関する情報を記録媒体に記録されている画像ファイルから自動取得して、レンジ圧縮を行った画像をその特徴が生かせるように再生することができる。したがってユーザは、各画像ファイルが広ダイナミックレンジの画像ファイルであるか否かを意識する必要がない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る画像再生装置を含む画像記録再生システムの構成例を示すブロック図である。
【０００９】
この画像記録再生システム１０は、被写体Ｏを撮像するデジタルカメラ１１と、本発明に係る画像再生装置を適用したプリンタ１２とを備えている。プリンタ１２は、デジタルカメラ１１により撮像され記録媒体６０に記録された画像データに基づいて再生画像をプリントする。
【００１０】
デジタルカメラ１１は、撮像部２０と、撮像部２０により得られた信号を処理する信号処理部３０と、映像モニタ部４０と、これらを制御するＣＰＵ５０とを備えている。
【００１１】
撮像部２０は、被写体Ｏの像をＣＣＤ（固体撮像素子）１４に結像するレンズ群１６と、ＣＣＤ１４に到達する光量を調節する絞り１８と、絞り１８の開度を調節する絞り駆動部１９と、被写体１２の像がＣＣＤ１４に結像する位置を調節するレンズ駆動部２２と、ＣＣＤ１４及び撮像信号の増幅や相関２重サンプリングを行ってＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇの光量に相当する電圧を取り出すＣＤＳ２６と、アナログ画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２８と、ＣＣＤ１４とＣＤＳ２６とＡ／Ｄ変換器２８とを同期駆動するとともに画像データの間引き率、フレームレートや画素数を制御するタイミング信号を送出するタイミング発生器２９とを備えて構成されている。
【００１２】
信号処理部３０は、メモリ３１、ガンマ補正部３２、同時化部３３、ＹＣ変換部３４、ＮＴＳＣエンコーダ３５、圧縮伸長部３６、階調変換部３７、圧縮部３８、積算回路３９、プリンタインタフェース４１、等を備えて構成される。
【００１３】
積算回路３９は、撮像部２０により得られたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇ各色の画像のデジタル信号値から画像中の輝度成分を抽出して、これを所定のエリアについて積分するなどして被写体Ｏの輝度レベルを取得し、ここで得た被写体Ｏの輝度レベルから撮影に必要な露出力（撮影絞りとシャッタ速度）を求めるＴＴＬ式のＡＥ機能や、画像信号中のＧ信号の高周波成分が最大になるようにレンズ群１６を移動させるコントラストＡＦ機能を持つ。
【００１４】
メモリ３１は、Ａ／Ｄ変換器２８から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇ各色の画像データを、後段の処理に供するに際し一時的に記憶する。ガンマ補正部３２は、画像データのガンマ補正やオプティカルブラック補正、ホワイトバランス補正を行う。同時化部３３は、隣接するＲ、Ｇ、Ｂの画像データからＲ、Ｇ、Ｂの画像データを作成する。ＹＣ変換部３４は、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像データをＹＣ変換して輝度情報と色差信号に変換する。
【００１５】
ＮＴＳＣエンコーダ３５は、映像モニタ部４０に接続されている。ＮＴＳＣエンコーダ３５は、画像データを映像モニタ部４０に表示する際に、ＹＣ変換部３４でＹＣ変換された画像データをＮＴＳＣの表示フォーマットに変換し、ＮＴＳＣのビデオ信号として映像モニタ部４２に出力する。
【００１６】
圧縮伸長部４８は、画像データを記録媒体６０に記録する際に、ＹＣ変換部３４でＹＣ変換された画像データを圧縮する。圧縮された画像データは、後述するタグ情報とともに所定のフォーマットの画像ファイルに納められて記録媒体６０に記録される。また、圧縮伸長部４８は、記録媒体６０から読み出された画像データの伸長処理も行う。
【００１７】
階調変換部３７は、広ダイナミックレンジ記録を行う場合に、Ａ／Ｄ変換器２８から出力された画像データの階調を変換する。階調変換された画像データは、圧縮部３８で圧縮された後、後述するタグ情報とともに所定のフォーマットの画像ファイルに納められて記録媒体６０に記録される。
【００１８】
プリンタＩ／Ｆ（プリンタインタフェース）４１には、プリンタ１２が接続されている。記録媒体６０に記録されている画像データをプリンタ１２でプリントする場合には、プリンタＩ／Ｆ４１が、プリンタ１２を制御するとともに、プリントする画像データの画像ファイルを圧縮伸長部３６から受け取り、プリンタ１２に伝送する。
【００１９】
ＣＰＵ５０は、デジタルカメラ１１の制御全般を司る。ＣＰＵ５０には、通常の記録モードと広ダイナミックレンジ記録モードとを切り換えるための記録モード切り換え操作部５１が接続されている。
【００２０】
つぎに、上記のように構成されたデジタルカメラ１１による撮影動作について説明する。
【００２１】
デジタルカメラ１１の電源をオンし、撮影モード（通常の撮影記録モードまたは広ダイナミックレンジ記録モード）に設定すると、レンズ群１６を介してＣＣＤ１４に結像した被写体像はＣＣＤ１４に設けられている光電変換素子の働きによって電荷に変換される。この蓄えられた電荷はタイミング発生器２９の指令に基づいて一定周期ごとにＣＣＤ１４から出力される。
【００２２】
ＣＣＤ１４から出力された電荷はＣＤＳ２６で光量に応じた各フィルタ配列の色信号Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｇに変換されて出力される。このＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇアナログ信号がＡ／Ｄ変換器２８にてデジタル信号に変換され、メモリ３１に一時記憶される。そして、メモリ３１から読み出されたデジタル信号が、ガンマ補正、オプティカルブラック補正、ホワイトバランス補正、同時化、ＹＣ変換の一連の処理を経た後、映像モニタ部４０に表示される。
【００２３】
撮影者は、デジタルカメラ１１の記録モード切り換え操作部５１を操作して、通常の撮影記録モードと広ダイナミックレンジ記録モードのどちらか一方のモードに設定した状態で撮影を行う。
【００２４】
通常の撮影記録モードに設定して撮影を行った場合は、映像モニタ部４０に表示されていた被写体Ｏの画像データ（ＹＣ変換した画像データ）が、圧縮伸長部３６で圧縮された後、記録媒体６０に記録される。
【００２５】
一方、広ダイナミックレンジ記録モードに設定して撮影を行った場合は、Ａ／Ｄ変換器２８から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇのデジタル輝度信号が、メモリ３１に一時記憶された後、逐次読み出されて階調変換部３７に送られる。そして、ガンマ補正、同時化、ＹＣ変換をいずれも行わずに階調変換された画像データが、圧縮部３８で圧縮された後、記録媒体６０に記録される。一般にプリンタは、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を基にプリントを行うので、このようにガンマ補正や同時化やＹＣ変換処理を行わずに階調変換を行って画像データを生成し、記録媒体６０に記録しておけば、記録媒体６０に記録した画像データを基に画質の良好なプリント画像を得ることが可能となる。
【００２６】
図２は、デジタルカメラ１１の撮像特性、プリンタ１２のγ特性およびルックアップテーブル（ＬＵＴ）特性を示している。広ダイナミックレンジ記録を行う場合、被写体圧縮率のダイナミックレンジをＢからＡに拡大する。このためにニーポイントＣを設定し、レンジ圧縮を行う。通常プリンタは被写体圧縮率をＢまでと想定してルックアップテーブルを設計しており、濃度再現は第１象限のγ特性のようになる。一般にレンジ圧縮する場合、低濃度の画像と高濃度の画像とを合成する方法が用いられる。
【００２７】
しかし、レンジ圧縮したためにダイナミックレンジは保存されるがプリント時に再生される画像のコントラストの低下が懸念される。すなわち、被写体圧縮率がＢまでの場合は、濃度Ｄｃ〜Ｄｍｉｎのレンジを使用して画像が再生されるが、被写体圧縮率がＡまでの場合は、被写体圧縮率に関してはレンジ拡大されるが濃度レンジは固定のままであるため、再生される画像のコントラストが低下することになる。
【００２８】
このような不具合に鑑み、デジタルカメラ１１は、ダイナミックレンジの圧縮に関する情報を含むタグ情報を、画像データと共に画像ファイルに納めて記録媒体６０に記録する機能を備えている。
【００２９】
図３は、記録媒体６０に記録される画像ファイル６１のデータ構成例を示している。画像ファイル６１は、タグ情報エリア６２と、画像データエリア６３とを有する。タグ情報エリア６２には、画像データが広ダイナミックレンジ記録されたものであるか否かを示すレンジ圧縮情報（フラグ）６２ａ、ダイナミックレンジの圧縮を行った時の最大の被写体反射率を示す最大レンジ情報６２ｂ、ダイナミックレンジ圧縮後の被写体反射率を示すニーポイント（ＫｎｅｅＰｏｉｎｔ）情報６２ｃ、画像データのデータ量を減少させるためのデータ圧縮の有無や形態を表す情報である圧縮形態情報６２ｄ、ＣＣＤ１４からの出力をＲ、Ｇ、Ｂの３原色に分離するためのフィルタ構造を示すフィルタ配列情報６２ｅ、等が記録されている。画像データエリア６３には、圧縮伸長部３６または圧縮部３８で圧縮された後の画像データが記録されている。
【００３０】
上記のように記録媒体６０に記録される画像ファイル６１のタグ情報エリア６２に、レンジ圧縮情報６２ａ、最大レンジ情報６２ｂ、ニーポイント情報６２ｃなどを記録しておくことにより、記録媒体６０から任意の画像データを読み出してプリンタ１２でプリントする際に、その画像データのダイナミックレンジ圧縮に関する情報をプリンタ１２に伝達することができる。
【００３１】
図４に、γ特性およびルックアップテーブル特性の補正曲線を示す。プリンタ１２は、画像ファイル６１のタグ情報エリア６２に記録されている情報を確認し、再生しようとする画像データが広ダイナミックレンジ記録された画像である場合、すなわち広ダイナミックレンジ記録情報６２ａのフラグがＯＮになっている場合のみ、ダイナミックレンジ情報６２ｂおよびニーポイント情報６２ｃを使用して、γ特性およびルックアップテーブル特性の補正を行う。
【００３２】
その際、ニーポイントＣの階調値における濃度補正分は、下記の式（１）により求める。
Ｄｋ＝ｋ×（Ｄmin−Ｄc）×（ｂ／ａ）・・・・（１）
【００３３】
式（１）において、係数ｋはプリンタ７０に依存する調整値、ａはダイナミックレンジの圧縮前後の最大の被写体反射率、ｂはダイナミックレンジの圧縮を行った時の被写体反射率、ＤcはニーポイントＣの階調値におけるプリンタ１２の再現濃度である。
【００３４】
上記濃度補正分（濃度上昇値）Ｄｋを得るために必要な出力階調を求め、この階調値と固定点（255と任意の固定点、図示の例ではＤ＝0.7）とをスムーズに繋ぐ補正ルックアップテーブルを求めることで、レンジ圧縮を行った特徴が生かせるような階調再現を実現できる。
【００３５】
なお、上記の例では本発明の画像再生装置をプリンタに適用した場合について説明したが、本発明はプリンタに限らず、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示デバイスにより画像を再生する画像表示装置にも適用可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像再生装置によれば、ダイナミックレンジの圧縮に関する情報を記録媒体に記録されている画像ファイルから自動取得して、レンジ圧縮を行った画像をその特徴が生かせるように再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像再生装置を含む画像記録再生システムの構成例を示すブロック図
【図２】デジタルカメラの撮像特性、プリンタのγ特性およびルックアップテーブル特性を示す図
【図３】記録媒体に記録される画像ファイルのデータ構成例を示す図
【図４】プリンタのγ特性およびルックアップテーブル特性の補正曲線を示す図
【符号の説明】
１０：画像記録再生システム
１１：デジタルカメラ
１２：プリンタ（画像再生装置）
６０：記録媒体
６１：画像ファイル
６２：タグ情報エリア
６３：画像データエリア
６２ａ：レンジ圧縮情報
６２ｂ：最大レンジ情報
６２ｃ：ニーポイント（ＫｎｅｅＰｏｉｎｔ）情報
Ｏ：被写体

Claims

再生時のダイナミックレンジよりも広いダイナミックレンジで記録媒体に記録された画像データに基づいて画像を再生する機能を備えた画像再生装置において、
ダイナミックレンジの圧縮を行ったか否かを示すレンジ圧縮情報と、
ダイナミックレンジの圧縮前後の最大の被写体反射率を示す最大レンジ情報と、
ダイナミックレンジの圧縮を行った時の被写体反射率を示すニーポイント情報とを含むタグ情報を、
前記画像データと共に画像ファイルに納めて前記記録媒体に記録しておき、
前記記録媒体から画像データを読み出して再生する際、
前記レンジ圧縮情報に基づいて当該画像データがダイナミックレンジの圧縮を行ったものであるか否かを判別し、
ダイナミックレンジの圧縮を行ったものである場合は、
前記最大レンジ情報および前記ニーポイント情報を使用してγ特性およびルックアップテーブルを補正するように構成したことを特徴とする画像再生装置。