JP3888456B2 - デジタルスチルカメラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、デジタルスチルカメラおよび画像の補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルスチルカメラの総出荷台数が銀塩カメラの台数を超えたことからも分かるように、デジタルスチルカメラの普及率はかなり高くなってきている。これに伴い、ハイエンドのユーザからローエンドのユーザまで様々なレベルのユーザがデジタルスチルカメラを使用するようになり、デジタルスチルカメラの用途、画質に対する要求レベル、画質の好みなどが多様化している。
【０００３】
例えば、これまで銀塩カメラを使用してきて、その画質に慣れ親しんできたユーザは、デジタルスチルカメラの撮影画像を銀塩カメラで撮影した写真と比較し、「銀塩カメラライク」な画像を好む傾向にある。一方、これまで銀塩カメラの撮影画像や静止画画像から疎遠であり、テレビの画質に慣れ親しんだユーザは、テレビの画像とデジタルスチルカメラ撮影画像とを比較し、「テレビライク」な画質を好む傾向にある。
【０００４】
このため、デジタルスチルカメラ各社は、機種ごとに絵作りを行い、想定されるターゲットユーザが満足すると思われる画質の設計を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、デジタルスチルカメラのユーザ層が広がるにつれて画質の好みも多様化してきている。ところが、ユーザの画質の好みを満足するような画質を一つのデジタルスチルカメラで実現することは、現在の枠組みでは、かなり困難である。なぜなら、デジタルスチルカメラにおいては、撮影されたカラー画像は、まず、デジタルスチルカメラ各社の独自のノウハウに基づいてＡＷＢ補正（自動ホワイトバランス補正）、階調補正、彩度補正などが施され、その後、フラッシュメモリに記録される。
【０００６】
そして、画像データをフラッシュメモリに記録するときの画像フォーマットとしては一般にＤＣＦに準拠したフォーマットが使用されるが、このフォーマットにおいては、標準的な色空間であるｓＲＧＢ色空間が採用されている。このｓＲＧＢ色空間は、パーソナルコンピュータのＣＲＴモニタの諧調特性や色域（色再現範囲）などの色特性を規定している。
【０００７】
また、画像フォーマットとして、ＤＣＦでも採用されているＪＰＥＧフォーマットを拡張したＪＰＥＧ２０００や、人間が知覚可能な色再現範囲をより広くカバーできる色空間も検討されている。それらの中でも、実シーンの光の量をリニアなデータで保持できるｓｃＲＧＢ色空間（シーン参照色空間）や、そのデータを出力先あるいは表示デバイスに適するように色補正した色空間（アウトプット参照色空間）、例えば拡張ｓＲＧＢ色空間が国際標準化されようとしている。
【０００８】
しかし、どの画像フォーマットにせよ、撮影したカラー画像は、ＤＣＦに準拠した画像フォーマットにより単一画像としてフラッシュメモリに記録・保存されるので、多彩なユーザの画質をすべて満足するように保存することはできない。
【０００９】
また、別の問題として、撮影時における基本的な撮影条件の設定ミスにより、撮影された画像がいわゆる撮影失敗画像となってしまうことがある。例えば、蛍光灯照明下で自然光モードで撮影したためカラーバランスがくずれたり、露出不足だったりすることがある。しかし、デジタルスチルカメラのときには、銀塩カメラ画像と異なり、画像データがデジタルデータであることもあり、撮影後の修正ニーズが大きい。
【００１０】
これらの問題の解決策として、パーソナルコンピュータにおいて市販の「画像補正・加工ソフト」を利用する方法がある。つまり、ユーザがデジタルスチルカメラだけではなくパーソナルコンピュータも所有していれば、こうしたソフトウェアを使用することによりデジタルスチルカメラで撮影した画像を補正することができ、適切な画像とすることができる。
【００１１】
しかし、実際には、ユーザが補正に使用できる画像データは、デジタルスチルカメラ内でＪＰＥＧ圧縮などの処理の行われたデータであり、その画像データの持つ情報量は実際の撮影シーンの情報量よりも少ないので、必ずしもユーザ、特にハイエンドユーザが好む画質に十分に補正できないことがある。
【００１２】
また、ローエンドユーザにとって、補正・加工ソフトにより撮影画像を自分の好みの画質に補正することは困難であり、めんどうでもある。このため、市販の補正・加工ソフトのほとんどには、「画質自動補正機能」が装備され、画質補正の知識がないユーザでも、簡単に画質の補正ができるようにされている。しかし、現状では、画像内容によっては補正効果にかなりのばらつきがあり、好みの画質とならない画像が多い。
【００１３】
さらに、撮影後の補正を行う場合、現在のｓＲＧＢフォーマットあるいはこれに準じたＪＰＥＧ-ＹＣＣフォーマットによる保存が問題となる。すなわち、ｓｃＲＧＢ色空間およびｓｃＹＣＣ色空間などのシーン参照色空間フォーマットによる画像の保存方法については、例えば特許願２００１−３４３７５３により解決方法が提案されているが、現状では、これらシーン参照色空間フォーマット画像に対応した画像補正ソフトは皆無である。
【００１４】
この発明は、以上のような点にかんがみ、撮影した画像を適切な画像に補正できるとともに、その補正がデジタルスチルカメラ内で自動的に実行されるようにするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、
被写体の像が投影されて３原色の画像データを出力するイメージセンサと、
このイメージセンサから出力された画像データに対して自動ホワイトバランスの補正処理を行う自動ホワイトバランス処理回路と、
この自動ホワイトバランスの補正処理が行われた画像データを、輝度データと青および赤の色差データとからなるＹＣＣフォーマットの画像データに変換する演算回路と、
この演算回路により変換された上記ＹＣＣフォーマットの画像データの階調補正を行う階調補正回路と、
この階調補正回路により階調補正された画像データが供給されてカラー画像を表示するディスプレイと、
上記階調補正された画像データを、着脱自在とされている不揮発性メモリに書き込む書き込み回路と
を有し、
上記階調補正回路は、
上記ＹＣＣフォーマットの画像データのうちの輝度データの階調を補正する階調補正部と、
上記ＹＣＣフォーマットの画像データのうちの色差データの彩度を補正する彩度補正部と、
上記輝度データからその累積ヒストグラムを作成するヒストグラム演算部と、
上記累積ヒストグラムに基づいて上記カラー画像を９つのカテゴリに分類する画像カテゴライズ部と、
Ｓ字特性であって、上記累積ヒストグラムの値にしたがって変局点および曲率が変化する白黒補正カーブ作成部と、
上記画像カテゴライズ部の分類結果にしたがって変局点および曲率が変化する逆Ｓ字特性を作成する作成部と、
上記Ｓ字特性および上記逆Ｓ字特性から上記階調補正部を制御する階調補正カーブ作成部と、
上記画像カテゴライズ部の分類結果にしたがって上記彩度補正部における利得を制御して上記彩度補正を行う彩度補正カーブ作成部と
を有し、
上記画像カテゴライズ部は、
上記累積ヒストグラムのデータを所定の閾値と比較して上記カラー画像の明るさを、明るい、平均的および暗いの３つのカテゴリに分類するとともに、
上記累積ヒストグラムのデータの範囲を所定の閾値と比較して上記カラー画像の明るい範囲を、狭い、中間および広いの３つのカテゴリに分類することにより、
上記カラー画像を上記９つのカテゴリに分類し、
上記画像カテゴライズ部の分類結果に対応して上記階調補正部および上記彩度補正部による補正特性を変更して上記階調補正を行う
ようにしたデジタルスチルカメラ
とするものである。
したがって、撮影した画像はデジタルスチルカメラ内で適切な画像に自動的に補正される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
▲１▼ 撮影時の信号処理
図１は、この発明を単板式のデジタルスチルカメラに適用した場合における撮影系の一例を示す。すなわち、被写体OBJの像が撮像レンズLNSによりＣＣＤイメージセンサ１１に投影され、このＣＣＤイメージセンサ１１からは16ビットリニアな３原色の画像データＲ1、Ｇ1、Ｂ1が取り出され、この画像データＲ1、Ｇ1、Ｂ1がデモザイク処理回路１２に供給されてピクセルごとの画像データにデモザイク化され、その後、ＡＷＢ処理回路１３によりＡＷＢ処理が行われて画像データＲ'2、Ｇ'2、Ｂ'2とされる。
【００１７】
次に、この画像データＲ'2、Ｇ'2、Ｂ'2がｓｃＲＧＢデータ作成回路１４に供給され、16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBとされ、この画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBがＲＡＭ１５にいったん保存される。そして、この保存された画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBがガンマ補正回路１６に供給されてガンマ補正されるとともに、８ビット×３色の画像データＲ、Ｇ、Ｂとされ、この画像データＲ、Ｇ、Ｂが、書き込み・読み出し回路１９により不揮発性のメモリ手段、例えばフラッシュメモリ２０に書き込まれて保存される。なお、このフラッシュメモリ２０は、デジタルスチルカメラに対して着脱自在とされている。
【００１８】
あるいは、ガンマ補正回路１６からの画像データＲ、Ｇ、Ｂがマトリックス演算回路１７に供給されてＹＣＣフォーマットの画像データ、すなわち、輝度のデータＹと、青および赤の色差データＣｂ、Ｃｒとに変換され、この画像データＹ、Ｃｂ、Ｃｒが書き込み・読み出し回路１９によりフラッシュメモリ２０に書き込まれて保存される。
【００１９】
なお、これら画像データＲ、Ｇ、ＢあるいはＹ、Ｃｂ、Ｃｒは、従来のデジタルスチルカメラや「画像補正・加工ソフト」との互換をとるためにフラッシュメモリ２０に保存されるものである。そして、この発明においては、さらに次のように構成される。
【００２０】
すなわち、ＲＡＭ１５に保存されている画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBが、そのまま、つまり、16ビットリニアな画像データのまま書き込み・読み出し回路１９によりフラッシュメモリ２０に書き込まれて保存される。
【００２１】
あるいは、その画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBが、ｓｃＹＣＣ／ｓｃＲＧＢ変換回路１８に供給され、12ビットノンリニアなｓｃＹＣＣフォーマットの画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCに変換され、この画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCが書き込み・読み出し回路１９によりフラッシュメモリ２０に書き込まれて保存される。
【００２２】
以上が、撮影時における信号処理である。
【００２３】
▲２▼ ｓｃＲＧＢフォーマットの画像データ作成回路１４の例
ｓｃＲＧＢ作成回路１４においては、ＡＷＢ補正後の画像データＲ'2、Ｇ'2、Ｂ'2が16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBに変換されるが、これは例えば以下のような処理により実現される。
【００２４】
すなわち、
(1) まず、シーンの白レベル（100％白レベル）を決定する。例えば、図２１に示す式１により、ＡＷＢ補正後の画像データＲ'2、Ｇ'2、Ｂ'2からピクセルごとに画像データＸraw、Ｙraw、Ｚrawを算出する。
そして、画像の全ピクセルあるいは適当にサンプリングしたピクセルにおける画像データＹrawの平均値Ｙraw_aveを算出し、その平均値Ｙraw_aveの例えば５倍の値を白レベルに設定する。
【００２５】
(2) (1)項において求めた白レベルにより、ピクセルごとの画像データＸraw、Ｙraw、Ｚrawを、図２１に示す式２にしたがって正規化し、正規化画像データＸraw_n、Ｙraw_n、Ｚraw_nを得る。
【００２６】
(3) 図２１に式３として示すように、(2)項で求めた正規化画像データＸraw_n、Ｙraw_n、Ｚraw_nに、行列Ｍ1の逆行列を積算し、ピクセルごとに画像データＲ'3、Ｇ'3、Ｂ'3を算出する。
【００２７】
(4) 図２１に示す式４により、(3)項で求めた画像データＲ'3、Ｇ'3、Ｂ'3からピクセルごとの16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBを作成する。
この画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBが目的とするｓｃＲＧＢフォーマットの画像データなので、ｓｃＲＧＢデータ作成回路１４から取り出してＲＡＭ１５に保存する。
【００２８】
▲３▼ ｓｃＹＣＣ／ｓｃＲＧＢ変換回路１８の例
ｓｃＹＣＣ／ｓｃＲＧＢ変換回路１８においては、画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBが、ｓｃＲＧＢフォーマットからｓｃＹＣＣフォーマットに変換されるが、これは例えば以下のような処理により実現される。すなわち、
(1) 図２１の式５および図２２の式６により、16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBからノンリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲ'scRGB、Ｇ'scRGB、Ｂ'scRGBを算出する。
【００２９】
(2) 図２２に示す式７および式８により、ノンリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲ'scRGB、Ｇ'scRGB、Ｂ'scRGBを、ｓｃＹＣＣフォーマットの画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCに変換する。
そして、この画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCが、目的とするｓｃＹＣＣフォーマットの画像データなので、書き込み・読み出し回路１９によりフラッシュメモリ２０に保存する。
【００３０】
▲４▼ 撮影画像のモニタ時の信号処理
図２は、この発明を撮影画像を補正するための回路に適用した場合の一例を示す。すなわち、書き込み・読み出し回路１９によりフラッシュメモリ２０からｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBが読み出され、このデータＲscRGB〜ＢscRGBがＲＡＭ１５に書き込まれる。あるいは書き込み・読み出し回路１９によりフラッシュメモリ２０からｓｃＹＣＣフォーマットの画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCが読み出され、このデータＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCがｓｃＹＣＣ／ｓｃＲＧＢ変換回路１８に供給されてｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBに変換され、この画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBがＲＡＭ１５に書き込まれる。
【００３１】
そして、ＲＡＭ１５に書き込まれた画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBがモニタ表示処理回路３１を通じてディスプレイ、例えばＬＣＤ３２に供給され、カラー画像として表示される。
【００３２】
この場合、フラッシュメモリ２０に保存されている画像データは、撮影時にＡＷＢ処理回路１３によりホワイトバランスが自動調整されているが、ＡＷＢ微調整回路３３が設けられ、このＡＷＢ微調整回路３３によりＲＡＭ１５の画像データが処理されてＬＣＤ３２に表示されているカラー画像のホワイトバランスが微調整される。
【００３３】
また、ｓｃＹＣＣ／ｓｃＲＧＢ変換回路１８により、ＲＡＭ１５の画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBが、12ビットノンリニアなｓｃＹＣＣフォーマットの画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCに変換され、ＲＡＭ３４に書き込まれる。そして、このＲＡＭ３４の画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCが、階調補正回路３５によりユーザのＧＵＩ操作にしたがって補正され、その補正結果の画像データがモニタ表示処理回路３１によりＲＧＢフォーマットの信号に変換されてからＬＣＤ３２に供給され、カラー画像として表示される。
【００３４】
また、この階調補正回路３５により階調補正された画像データが書き込み・読み出し回路１９を通じてフラッシュメモリ２０に書き込まれ、保存される。
【００３５】
▲５▼ ＡＷＢ微調整回路３３の例
ＲＡＭ１５に書き込まれたｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBは、デジタルスチルカメラ内に保存されている撮影時の白情報より、ホワイトバランスが微調整される。これは以下のような処理により実現される。
【００３６】
▲５▼−１ 撮影時の白色点から色温度をΔＴ〔Ｋ〕補正する場合（図３参照）
▲５▼−１−１ 撮影後、その場でホワイトバランスを微調整する場合
(1) 撮影時のデータから撮影シーンの白色点の色温度評価値Ｔｗ〔Ｋ〕を得る。そして、白色点色温度評価部３３１において、図２２に示す式９により、その評価値Ｔｗ〔Ｋ〕からホワイトバランス補正後の撮影シーンの白色点色温度評価値Ｔｗ'〔Ｋ〕を算出する。
【００３７】
(2) 図２３に示す式１０により、(1)項で求めた白色点色温度情報Ｔｗ'〔Ｋ〕からｘｙ色度値ｘｄ'、ｙｄ'を算出する。この式１０は、色温度が4000Ｋから7000Ｋでほぼ成立することが知られている。
【００３８】
(3) 図２３に示す式１１により、(2)項で求めた白色点のｘｙ色度値ｘｄ'、ｙｄ'からＸＹＺ三刺激値Ｘｗ'、Ｙｗ'、Ｚｗ'を求める。
【００３９】
(4) 図２３に示す式１２により、式１で使用したマトリクスＭ1の逆行列を使用して、補正後の白色点三刺激値Ｘｗ'、Ｙｗ'、Ｚｗ'からｓＲＧＢモニタに表示する場合のリニアＲＧＢ値Ｒ'ｗ，Ｇ'ｗ，Ｂ'を求める。
【００４０】
(5) 一方、補正前のＴｗ〔Ｋ〕の白色点については、式１０および式１１より、そのＸＹＺ三刺激値Ｘｗ、Ｙｗ、Ｚｗを求めることができる。
【００４１】
(6) 式１２を使用して、補正前のシーンの白色点をｓＲＧＢモニタに表示するときのリニアなＲＧＢ値Ｒｗ、Ｇｗ、Ｂｗを算出する。
【００４２】
(7) ホワイトバランス調整係数算出部３３２において、図２３に示す式１３により、補正前後のリニアなＲＧＢ値Ｒｗ、Ｇｗ、ＢｗおよびＲ'ｗ、Ｇ'ｗ、Ｂ'ｗから、ホワイトバランス調整係数ｋｒ、ｋｇ、ｋｂを求める。
【００４３】
(8) ホワイトバランス調整演算部３３３において、図２３に示す式１４のように、ＲＡＭ１５から読み出したｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBに、(7)項で求めたホワイトバランス調整係数ｋｒ、ｋｇ、ｋｂを積算し、補正後のｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB_W、ＧscRGB_W、ＢscRGB_Wを算出する。この算出した画像データＲscRGB_W、ＧscRGB_W、ＢscRGB_Wを、微調整結果としてＲＡＭ１５に書き戻す。
【００４４】
▲５▼−１−２ フラッシュメモリ２０に記録されている画像のホワイトバランスを微調整する場合
(1) あらかじめ撮影データ（データｓｃＲＧＢまたはｓｃＹＣＣ）のヘッダ部に記録されている撮影時の白色点情報を読み込み、撮影時の白色点色温度Ｔｗ〔Ｋ〕を得る。この情報より、ホワイトバランス補正のための補正係数ｋｒ、ｋｇ、ｋｂを算出する。算出方法は、上述の▲５▼−１−１と同様である。
【００４５】
(2) フラッシュメモリ２０内の画像データが、16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBの場合は、▲５▼−１−１の(6)項と同様の補正を行う。
【００４６】
(3) フラッシュメモリ２０内の画像データが、12ビットノンリニアなｓｃＹＣＣフォーマットの画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCの場合は、その画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCをｓｃＹＣＣ／ｓｃＲＧＢ変換回路１８により16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBに変換し、同様な補正を行う。
【００４７】
以下に、その変換方法を詳述する。
(3)-1 フラッシュメモリ２０から読み出した12ビットノンリニアなｓｃＹＣＣフォーマットの画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCを、図２３に示す式１５および式１６によりノンリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲ'scRGB、Ｇ'scRGB、Ｂ'scRGBに変換する。
【００４８】
(3)-2 図２４に示す式１７により、上記(3)-1により得た画像データＲ'scRGB、Ｇ'scRGB、Ｂ'scRGBを、リニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲ'3、Ｇ'3、Ｂ'3に変換する。
【００４９】
(3)-3 上記(3)-2により得た画像データＲ'3、Ｇ'3、Ｂ'3を、式４により、16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBに変換する。
【００５０】
▲５▼−２ モニタ表示処理回路３１の例（図４参照）
ホワイトバランス調整前および調整後のｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBは、モニタ表示処理回路３１のｓｃＲＧＢ／ＲＧＢ変換処理部３３１において、ＲＧＢフォーマットの画像データに変換されてＬＣＤ３２に供給され、カラー画像として表示される。以下、ｓｃＲＧＢフォーマットからＲＧＢフォーマットへの変換について詳述する。
【００５１】
(1) 式５および式６にしたがって、16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBを、ノンリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲ'scRGB、Ｇ'scRGB、Ｂ'scRGBに変換する。
【００５２】
(2) 図２５に示す式１８により、(1)項により得た画像データを、８ビットノンリニアなＲＧＢデータＲ、Ｇ、Ｂに変換する。
【００５３】
(3) 上記(2)項により得た８ビットノンリニアな画像データＲ、Ｇ、Ｂを、ＬＣＤ３２に供給する。
【００５４】
▲５▼−３ ＡＷＢ微調整ＧＵＩの例
ここでは、ＡＷＢ微調整のＧＵＩの操作例を図５により説明する。すなわち、図５は、上述したデジタルスチルカメラの後面を示し、この後面には、ＬＣＤ３２、メニューボタン４１、決定ボタン４２、上下方向および左右方向のカーソルボタン４３が配置されている。そして、
(1) ホワイトバランスの微調整を行う画像を選択してＬＣＤ３２に表示する。
【００５５】
(2) メニューボタン４１、カーソルボタン４２および決定ボタン４３を操作して「ホワイトバランス微調整モード」を選択する。
【００５６】
すると、例えば図５Ａに示すように、(1)項で表示した画像に、「調整」、「高い」、「標準」、「低い」の文字がスーパーインポーズ表示される。これらの文字は、カーソルボタン４２および決定ボタン４３により選択できるものであるが、「調整」は、次に述べる補正をするためのものである。また、「高い」を選択すると、画像の白色点色温度が現在値よりも500〜1000〔Ｋ〕程度高く補正され、「低い」を選択すると、500〜1000〔Ｋ〕程度低く補正され、「標準」を選択すると、そのままとされる。
【００５７】
(3) 「調整」を選択すると、図５Ｂに示すように、ＬＣＤ３２にはさらにスライドバー４４が表示され、カーソルボタン４２を操作してスライドバー４４を左右方向に移動させると、例えば、スライドバー４４が１ピッチ移動するごとに画像の白色点色温度が100〔Ｋ〕程度高くあるいは低く補正される。
【００５８】
▲６▼ 階調補正回路３５の階調補正の手法の例（図２参照）
ＲＡＭ３４に保存された12ビットノンリニアなｓｃＹＣＣフォーマットの画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCは、階調補正回路３５において階調が補正されるが、以下に詳述するように、この階調の補正は、ユーザのＧＵＩ操作にしたがって行われる。
【００５９】
▲６▼−１ 自動階調補正
図６は、階調を補正する場合のＧＵＩの操作例を示す。すなわち、
(1) 階調の調整を行う画像を選択してＬＣＤ３２に表示する。
【００６０】
(2) メニューボタン４１、カーソルボタン４２および決定ボタン４３を操作して「階調調整モード」を選択する。
【００６１】
すると、例えば図６Ａに示すように、(1)項で表示した画像に、「調整」、「自動」、「ＴＶ」、「写真」の文字がスーパーインポーズ表示される。これらの文字は、カーソルボタン４２および決定ボタン４３により選択できるものであるが、「調整」は、ユーザが次に述べる補正を手動で実行するためのものである。また、「ＴＶ」を選択すると、テレビライクな画質に補正され、「写真」を選択すると、銀塩カメラライクな画質に補正される。
【００６２】
(3) 「調整」を選択すると、図６Ｂに示すように、ＬＣＤ３２にはさらにスライドバー４５、４６が表示され、カーソルボタン４２を操作してスライドバー４５を左右方向に移動させると、スライドバー４５が１ピッチ移動するごとに画像の明部のコントラストが１ステップずつ高くあるいは低く補正される。また、スライドバー４６を左右方向に移動させると、スライドバー４６が１ピッチ移動するごとに画像の暗部のコントラストが１ステップずつ高くあるいは低く補正される。
【００６３】
(4) 上記(2)項で、「自動」を選択すると、階調の自動補正が実行される。この自動補正には、図６Ｃに示すように、一般的な自動補正をする「標準」、夜景向けの自動補正をする「夜景」、雪景色向けの自動補正をする「雪景色」があり、これらをユーザが選択することできる
▲６▼−２ 階調補正回路３５の例
図７は、階調補正回路３５の一例を示す。ここでは、この階調補正回路３５の概略について説明し、各部の詳細については後述する。図７において、ＲＡＭ３４に保存された画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCのうち、輝度データＹscYCCが階調補正部３５１に供給され、階調が補正されて出力される。また、色差データＣｂscYCC、ＣｒscYCCが、彩度補正部３５２に供給され、彩度が補正されて出力される。なお、これら出力された画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCは、上述のように、ＬＣＤ３２に供給されてカラー画像として表示されるとともに、フラッシュメモリ２０に供給されて保存される。
【００６４】
そして、このとき、輝度データＹscYCCが輝度信号ヒストグラム演算部３５３、画像情報抽出部３５４および画像カテゴライズ部３５５に順に供給されて画像が例えば10種類のカテゴリのどれかに分類される。そして、この分類結果を使用して、白黒レベル補正カーブ作成部３５６、階調補正カーブ作成部３５７および階調補正パラメータ選択部３６７により、階調補正部３５１の階調の補正特性が決定される。また、上記の分類結果を使用して彩度補正カーブ作成部３５８および彩度補正パラメータ選択部３６８により、彩度補正部３５２の彩度の補正特性が決定される。なお、ＲＯＭ３６９には、各種のパラメータや閾値が用意されている。そして、各部の処理内容は、以下に示すとおりである。
【００６５】
▲６▼−３−１ 輝度信号Ｙの累積ヒストグラム演算
輝度信号ヒストグラム演算部３５３には、ＲＡＭ３４から階調補正を行う画像の輝度データＹscYCCが供給される。そして、輝度信号ヒストグラム演算部３５３は、図８に示すように、その輝度データＹscYCCから輝度信号Ｙの累積ヒストグラムｆ(Y)を作成する。
【００６６】
▲６▼−３−２ 画像情報の抽出
輝度信号ヒストグラム演算部３５３により作成された輝度信号Ｙの累積ヒストグラムｆ(Y)が画像情報抽出部３５４に供給される。そして、この画像情報抽出部３５４は、図８に示すように、累積ヒストグラムｆ(Y)のデータが、そのデータ全体のｐ1％、ｐ2％、・・・、ｐn％（例えば、５％、10％、・・・、95％）となるときの輝度信号Ｙの値Ｙ1、Ｙ2、・・・、Ｙnを算出する。なお、この値Ｙ1〜Ｙnは、画像の明るさを示すことになる。
【００６７】
▲６▼−３−３ 画像のカテゴライズ
画像カテゴライズ部３５５は、画像情報抽出部３５４の作成した画像情報Ｙ1〜Ｙnを使用して、画像を図９に示すように12種類のカテゴリに分類する。このため、画像のカテゴライズ部３５５は、例えば図１０に示すようなアルゴリズムによりカテゴライズを行う。すなわち、
(1) 輝度信号情報値Ｙ1を、あらかじめ設定した２つの閾値AveLim1、 AveLim2と比較し、画像の明るさを、「明るい(Hi)」、「平均的(Ave)」、「暗い(Lo)」の３つのカテゴリに分類する。
【００６８】
(2) 輝度信号情報値Ｙ2、Ｙ3から値Ｒ（＝Ｙ3−Ｙ2）を算出し、この値Ｒをあらかじめ設定した２つの閾値RangeLim1、 RangeLim2と比較して、画像の明るさの幅（レンジ）を、「狭い(Narrow)」、「中間(Mid)」、「広い(Wide)」の３つのカテゴリに分類する。したがって、(1)項の画像の明るさの分類と合わせて、画像は３カテゴリ×３カテゴリの計９カテゴリのどれかに分類されることになる。
【００６９】
(3) さらに、明るさの幅が「広い(Wide)」に分類された３つのカテゴリ（明るい、平均、暗い）の画像から、図９の右側に示すように、画像のヒストグラムの形状が「Ｕ字形」となる画像を抽出する。この抽出処理は、画像の輝度信号値Ｙ4、Ｙ5、および累積ヒストグラムの暗部と明部の傾き値Ｓ1、Ｓ2を、あらかじめ設定した閾値U-Lim1、U-Lim2、Slp1、Slp2と比較することにより行う。
【００７０】
(4) 以上により、ユーザの補正したい画像は、Ｕ字形ヒストグラムを含む10カテゴリのどれか１つに分類される。
【００７１】
(5) 撮影時に、ユーザが、夜景モード、雪景色モードなどのモード選択をしている場合には、その撮影情報により、あるいは画像補正時のＧＵＩ入力（図７参照）がある場合には、そのＧＵＩ入力により、図９の右側に示すように、「夜景」、「雪景色」の２つのカテゴリを追加し、計12のカテゴリ分類を行う。
【００７２】
▲６▼−３−４ 白黒レベル補正
▲６▼−３−４−１ 一般的な白黒レベル補正
画像カテゴライズ部３５５によりカテゴリ分類された画像の画像データは、図７に示すように、白黒補正カーブ作成部３５６に供給される。この白黒補正カーブ作成部３５６は、主として撮影時の露出状態により生じる不十分なコントラストを高めるためのものであり、このため、例えば図１１に示すように構成され、図１２に示すようにＳ字特性を有する。
【００７３】
このＳ字特性の生成には、画像の黒レベルの輝度値Ｙminが0に近づき、画像の白レベルの輝度値Ｙmaxが1.0に近づくことを意図して、輝度値Ｙminと輝度値Ｙmaxとを直線で結んだ折れ線に近似した変局点ｘ0および曲率ｒｒをパラメタとする式１９（図２５参照）の関数を使用する。輝度値Ｙmin、Ｙmaxは、通常はヒストグラム分布の両端に相当する点として、それぞれ累積ヒストグラム値から適当に決めた値をとる輝度信号値Ｙから決定する。ただし、黒側のレベルＹminは過補正を防ぐため適当な閾値ＹTHを設定し、制限する。
【００７４】
▲６▼−３−４−２ 「夜景」、「雪景色」の白黒レベル補正
▲６▼−３−３で説明したように、「夜景」モードおよび「雪景色」モードに対しては、累積ヒストグラムのみから判定されるカテゴリの場合とは異なる補正効果を与える必要があるので、白黒レベルの補正についても、ユーザシーン選択補正部（図１１参照）において特別な処理を行う。なお、「夜景」モードおよび「雪景色」モードの情報は、ユーザＧＵＩによる情報（図７参照）、あるいは画像ファイルのヘッダ情報から得る。以下に、その処理内容を、図１３を用いて説明する。
【００７５】
▲６▼−３−４−２−１ カテゴリ「夜景」に対する白補正
夜景のヒストグラムは階調が低い方に偏っている特徴があるが、その一方、街灯などの面積は比較的小さいが高輝度の物体が含まれている場合が多い。そして、その場合は、図９の夜景のヒストグラムに示すように、階調の最大値付近に一定量の画素が分布する。このため、通常の白黒レベル補正における輝度値Ｙmaxの決定手法では、白側の補正効果が十分には得られない。
【００７６】
そこで、このような高輝度部に効果な補正を施すため、夜景用の白補正レベルを、通常手法により設定される輝度値Ｙmaxより若干小さな値に設定する。この設定により、発光体、例えば街灯など高輝度の部分も、より明るい方向へシフトするので、輝きを強調するような効果を与えることができる。
【００７７】
また、上記の設定をしないときには、累積ヒストグラムから検出した輝度値が低くなるので、白（1.0）へ近づけるための補正量が大きくなりすぎるが、上記の設定をする場合には、検出した輝度値と、白（1.0）との中間点を白補正レベルＹmaxとして使用するので、補正量が大きくなり過ぎることが防止されるとともに、もともと夜景のシーンが持つ暗さを損なうことがない。
【００７８】
▲６▼−３−４−２−２ カテゴリ「夜景」に対する黒補正
夜景は階調が低い範囲に分布しているため、通常手法による黒レベルＹminの値を用いても黒補正自体の効果は現れにくい。また、必ずしも必要ではない。しかし、白側の補正量によっては、シャドー部の階調もその影響で逆に僅かに高くなる場合が想定される。そして、夜景のように広い面積でシャドー部の階調を高くすることは、現状のデジタルスチルカメラの撮像特性では、ノイズが強調されるため好ましくない。
【００７９】
したがって、夜景に対しては、このようなノイズの強調を確実に抑え、さらには、夜景の暗さを積極的に強調するため、黒補正レベルＹminを通常手法による値Ｙminよりも低い値に固定し、シャドー部のより低階調の部分を確実に暗くするような効果を与える。
【００８０】
▲６▼−３−４−２−３ カテゴリ「雪景色」に対する黒補正
雪景色では、夜景と反対に、階調が高い範囲に分布しているので、白補正自体の効果は現れにくい。しかし、黒側の補正量によっては、その影響で明部の階調も下がることにより、明部に汚れのような不自然な黒さや擬色が発生するなど好ましくない結果が想定される。
【００８１】
したがって、雪景色に対しては、通常手法による黒レベル値Ｙminと黒（0）との間の適当な値を黒補正レベルＹminとし、黒補正の効果を抑える。この黒補正によりコントラストが強調されても、雪景色の特徴的な白さが損なわれない効果もある。
【００８２】
▲６▼−３−５ 階調補正パラメータ選択部３６７と階調補正
ここでの階調補正は、上述の白レベルや黒レベルの補正が意図するところと同様、主に露出が適正ではなかったため、階調が潰れているレンジのコントラストを相対的に向上させること、および白黒レベル補正による過度な効果をカテゴリーに応じた程度で戻すことを目的とするものである。そして、この階調補正のため、例えば図１４に示すような逆Ｓ字カーブを適用するもので、この逆Ｓ字カーブの生成には、変局点ｘ0と曲率ｒｒをパラメータとする式２０（図２５参照）の関数を使用する。
【００８３】
このため、図７のＲＯＭ３６９には、例えば図１５に示すように、全12カテゴリに対する変局点ｘ0および曲率ｒｒのパラメータと、後述する彩度のためのパラメータｋｃのテーブルが用意される。なお、パラメタｘ0は、0.4〜0.8の値をとり、パラメタｒｒは、1.0から10の値をとる。
【００８４】
そして、階調補正パラメタ選択部３６７は、図１６に示すように、画像カテゴライズ部３５５から出力される画像のカテゴリ情報により、図１５に示すテーブルを参照して対応するパラメタを選択し、階調補正カーブ作成部３５７が、階調補正パラメタ選択部３６７の選択したパラメタにより、図１４に示すような階調補正逆Ｓ字カーブを作成する。
【００８５】
さらに、階調補正カーブ作成部３５７は、この階調補正逆Ｓ字カーブと、白黒レベル補正カーブ作成部３５６の作成した白黒レベルの補正Ｓ字カーブ（図１２）とを組み合わ、輝度信号値の補正変換テーブルを作成する。そして、階調補正部３５１は、階調補正パラメタ選択部３６７の作成した補正変換テーブルを使用して、ＲＡＭ３４から読み出される輝度の画像データを、図１４に示すように、値Ｙinから値Ｙoutに変換して出力する。
【００８６】
▲６▼−３−６ 彩度補正
ＹＣＣ色空間では、上記のように輝度信号チャンネルにおける階調補正を行うと、中〜高彩度部の彩度が失われる場合がある。このため、階調補正と同時に彩度を維持するための補正処理を行う。この彩度補正は、色差データＣｂ、Ｃｒによるクロマ値Ｃに対して行うもので、基本的には、図２５に示す式２１を使用し、色差データＣｂ、Ｃｒに対する利得係数ｋｃを制御して彩度を強調する。
【００８７】
このため、図７のＲＯＭ３６９には、例えば図１５に示すように、全12カテゴリに対する利得係数ｋｃのパラメータのテーブルが用意される。なお、このパラメータｋｃは、1.0〜2.0の値をとる。
【００８８】
そして、彩度補正パラメタ選択部３６８は、図１７に示すように、画像カテゴライズ部３５５から出力される画像のカテゴリ情報により、図１５に示すテーブルから対応するパラメタｋｃを選択し、彩度補正カーブ作成部３５８が、彩度補正パラメタ選択部３６８の選択したパラメタにより、式２１による直線をベースとして図１８に実線により示すよう補正カーブを作成する。
【００８９】
この場合、ほとんど無彩色な低彩度部が着色されることを避けるため、図１８の補正カーブには適当な閾値を設定し、式１９のようなＳ字関数を使用して彩度抑制を行う。また、高彩度部は、彩度強調により増幅した値がクリップしないようにするため、エルミート曲線を使用する。この彩度補正カーブにより、彩度データＣｂ、Ｃｒの補正変換テーブルを作成する。
【００９０】
そして、彩度補正部３５２は、彩度補正カーブ作成部３５８により生成された彩度補正テーブルを使用し、ＲＡＭ３４から読み出された彩度データＣｂ、Ｃｒを補正し、出力する。
【００９１】
▲６▼−４ ユーザ選択による階調補正と彩度補正
ここでは、図６に示すようなＧＵＩ操作において、ユーザが「ＴＶ」の補正モードあるいは「写真」の補正モードを選択した場合について説明する。
【００９２】
これらのモードにおいても、図１９および図２０に示すように、▲６▼−１の自動階調補正の場合と同様、Ｓ字カーブによる白黒レベル補正、逆Ｓ字カーブによる階調補正、彩度強調補正を行う。なお、これらの補正は、通常の自動補正時の補正量をベースとし、Ｓ字カーブによる白黒レベル補正量、利得係数を使用しての彩度補正量を微調整した補正とする。
【００９３】
▲６▼−４−１ 「ＴＶ」の画質補正
テレビ画像（あるいはＣＲＴモニタの画像）は、一般に、画像の平均輝度が高く、ハイコントラスト（十分な黒レベル、十分な白レベル）、高彩度である。したがって、「ＴＶ」の画質補正を行ってテレビライクな画像を得る場合には、これらの点に留意した補正を行うこととする。
【００９４】
▲６▼−４−１−１ 白黒レベル補正
▲６▼−３−４−１の「自動」における白黒レベル補正と比較し、黒レベル補正を抑制する。このため、このモードによる黒レベルＹmin_TVを、通常の自動補正による黒レベルＹminから、図２５に示す式２２により設定する。なお、値ＢＫtvは、0.7〜1.0とする。また、このモードにおける白レベルＹmax_TVは、通常の自動補正により決定される白レベルＹmaxを使用し、図２６に示す式２３により設定する。なお、値Ｗtvは、0.8〜1.0とする。
【００９５】
これらの処理を行った後、「自動」の補正における白黒レベル補正カーブの作成手法（図１２）と同様、黒レベルＹmin_TVと白レベルＹmax_TVとを直線で結んだ折れ線に近似したＳ字関数（式１９）のパラメタ変局点ｘ0と曲率ｒｒをＳ字パラメタ算出部（図１９参照）により求める。
【００９６】
以上により、補正後の画像は、平均輝度が高く、ハイコトントラストな画像となる。
【００９７】
▲６▼−４−１−２ 階調補正
▲６▼−３−５の「自動」における階調補正と同様、画像のカテゴライズ情報による逆Ｓ字カーブを作成して▲６▼−４−１−１により求めた白黒レベル補正カーブと組み合わせ、この組み合わせ結果の補正カーブにより輝度データＹを補正する。
【００９８】
▲６▼−４−１−３ 彩度補正
▲６▼−３−６の「自動」における彩度補正の場合の画像のカテゴライズ情報による補正よりも、さらに彩度強調する。このため、図２６に示す式２４により、画像カテゴライズ情報により設定される利得係数ｋｃから彩度補正用の利得係数ｋｃ_TVを求める。なお、値Ｇtvは、1.0〜1.2とする。
【００９９】
以上のような処理を、図２０における彩度補正カーブ作成部３５８のユーザ選択補正部において実行し、その後、「自動」の補正における彩度補正カーブ作成手法と同様の処理により、補正カーブを作成する。
【０１００】
▲６▼−４−２ 「写真」の画質補正
写真の画質は、一般に、ハイコントラストであるが、テレビ画像と比較すると、その平均輝度は低い。したがって、「写真」の補正を行って銀塩カメラライクな画質を得る場合には、この点に留意した補正を行う。
【０１０１】
▲６▼−４−２−１ 白黒レベル補正
黒レベルは、▲６▼−３−４−１の「自動」における白黒レベル補正と同様であり、図２６に示す式２５により、「自動」により決定される白レベルＹmaxを使用して白レベルＹmax_Picを設定する。なお、値Ｗpicは、0.8〜1.0とする。
【０１０２】
以上の処理を行った後、「自動」の補正における白黒レベル補正カーブの作成手法（図１２）と同様、黒レベルＹminと白レベルＹmax_Picとを直線で結んだ折れ線に近似したＳ字関数（式１９）のパラメタ変局点ｘ0と曲率ｒｒをＳ字パラメタ算出部（図１９参照）により求める。
【０１０３】
以上により、補正後の画像は、ハイコントラストで、かつ、中間調を保持した画像となる。
【０１０４】
▲６▼−４−２−２ 階調補正
これは、▲６▼−４−１−２における「ＴＶ」の階調処理と同じである。
【０１０５】
▲６▼−４−２−３ 彩度補正
基本的には、▲６▼−４−１−３と同じであり、▲６▼−３−６の「自動」における彩度補正の場合の画像のカテゴライズ情報による補正よりも、さらに彩度強調する。このため、図２６に示す式２６により、画像カテゴライズ情報により設定される利得係数ｋｃから彩度補正用の利得係数ｋｃ_Picを求める。なお、値Ｇpicは、1.0〜1.2とする。
【０１０６】
以上のような処理を、図２０における彩度補正カーブ作成部３５８のユーザ選択補正部において実行し、その後、「自動」の補正における彩度補正カーブ作成手法と同様の処理により、補正カーブを作成する。
【０１０７】
▲６▼−４−３ ユーザによる階調調整モード
図６に示すＧＵＩ操作において、ユーザが「調整」を選択した場合、図６Ｂに示すように、ユーザは、画像の明部コントラストおよび暗部コントラストの調整ができるようにする。
【０１０８】
▲６▼−４−３−１ 白黒レベル補正
図６Ｂに示すように、画像の黒レベル値Ｙmin_Userを、暗部コントラストの調整スライドバー４６にしたがって補正する。この場合、その黒レベルＹmin_Userは、▲６▼−３−４−１の「自動」の白黒レベル補正における黒レベルＹminから、図２６に示す式２７により設定する。なお、値ＢＫuserは、0.85〜1.15をとり、スライドバー４６により、0.85（暗部コントラストが最小）から0.05ステップで1.15（暗部コントラストが最大）まで補正が可能とされる。
【０１０９】
また、画像の白レベルＹmax_Userを、明部コントラストの調整スライドバー４５にしたがって補正する。この場合、その白レベルＹmax_Userは、▲６▼−３−４−１の「自動」の白黒レベル補正における白レベルＹmaxから、図２６に示す式２８により設定する。なお、値Ｗuserは、0.85〜1.15の値をとり（ただし、Ｙmax_Userが1.0を超えた場合は、Ｙmax_User＝1.0とする）、スライドバー４５により、0.85（明部コントラストが最大）から0.05ステップで1.15（明部コントラストが最小）まで補正が可能とされる。
【０１１０】
以上の処理を行った後、「自動」の補正における白黒レベル補正カーブの作成手法（図１２）と同様、黒レベルＹmin_Userと白レベルＹmax_Userとを直線で結んだ折れ線に近似したＳ字関数（式１９）のパラメタ変局点ｘ0と曲率ｒｒをＳ字パラメタ算出部（図１９参照）により求める。
【０１１１】
▲６▼−４−３−２ 階調補正
これは、▲６▼−４−１−２における階調処理と同じである。
【０１１２】
▲６▼−４−３−３ 彩度補正
▲６▼−４−３−１における白黒レベル補正量に対応して彩度補正量を決定する。このため、図２６に示す式２９により、画像カテゴライズ情報により設定される利得係数ｋｃからユーザによる彩度補正の利得係数ｋｃ_Userを求める。なお、値Ｇuserは、0.85〜1.15をとり、白黒レベル補正の明部と暗部のスライドバー４５、４６の調整にしたがって変化する値ＢＫuser、Ｗuserにより、図２６に示す式３０のように決定する。
【０１１３】
以上のような処理を、図２０における彩度補正カーブ作成部３５８のユーザ選択補正部において実行し、その後、「自動」の補正における彩度補正カーブ作成手法と同様の処理により、補正カーブを作成する。
【０１１４】
▲６▼−５ 階調補正後画像のモニタリング（図４参照）
上述の各補正処理における画像は、モニタ表示処理回路３１におけるＹＣｂＣｒ／ＲＧＢ変換回路３３２により８ビットノンリニアなＲＧＢフォーマットの信号に変換されてＬＣＤ３２に供給され、画像として表示される。このＹＣｂＣｒ／ＲＧＢ変換回路における変換は、図２６に示す式３１のマトリクス演算により行われる。ただし、Ｍ3-1は、式７において使用したマトリクスの逆行列である。
【０１１５】
▲７▼ 上記デジタルスチルカメラの特長
(1) シーン参照色空間フォーマットの画像データ、上述においては、16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データを保存するＲＡＭ１５を、デジタルスチルカメラ内に設けているので、パーソナルコンピュータや「画像補正・加工ソフト」を用意しなくても、ユーザは、撮影後にその場でデジタルスチルカメラだけで、画像のホワイトバランスを調整することができる。
【０１１６】
(2) 同様に、ユーザは、撮影後にその場でデジタルスチルカメラだけで、画像の階調および彩度の補正を行うことができる。
【０１１７】
(3) ＲＡＭ１５を設けているので、他のデジタルスチルカメラで撮影した画像であっても、その画像データをフラッシュメモリ２０にコピーしておくことにより、ホワイトバランスを調整することができる。
【０１１８】
(4) 同様に、他のデジタルスチルカメラで撮影した画像であっても、その画像データをフラッシュメモリ２０にコピーしておくことにより、画像の階調および彩度の補正を行うことができる。
【０１１９】
(5) 撮影した画像の階調および彩度を自動補正するとき、画像の統計的解析に基づいて補正しているので、各種の撮影画像について高い確率で画質を改善することができる。
【０１２０】
(6) 階調補正をする場合、Ｓ字関数と逆Ｓ字関数との組み合わせによる補正カーブを用いているので、画像の明部および暗部の各々における補正をある程度独立に行うことがができる。
【０１２１】
(7) 撮影画像の階調や彩度を補正するとき、そのためのノウハウを十分に持っていないローエンドユーザであっても、簡単なＧＵＩ操作により、自動的に補正をすることができ、撮影に失敗した画像を救うことができる。
【０１２２】
(8) 撮影画像の階調や彩度の補正について、ある程度のノウハウを持っているハイエンドユーザにおいても、ＧＵＩ操作により、簡単に好みの補正を行うことができる。
【０１２３】
(9) 簡単なＧＵＩ操作により、ユーザの好みに合わせて、テレビライクな補正や銀塩カメラライクな補正を行うことができる。
【０１２４】
▲８▼ その他
上述のデジタルスチルカメラにおいて、ＣＣＤイメージセンサ１１が３原色に対応した３枚のＣＣＤイメージセンサのときには、デモザイク処理回路１２は不要である。また、フラッシュメモリ２０はメモリスティック（登録商標）などの着脱自在なメモリカードとすることができる。さらに、フラッシュメモリ２０に保存した画像データを、ＵＳＢなどを通じて外部機器、例えばパーソナルコンピュータやプリンタに出力することもできる。
【０１２５】
〔この明細書で使用している略語の一覧〕
ＡＷＢ ：Auto White Balance
ＣＣＤ ：Charge Coupled Device
ＣＲＴ ：Cathode Ray Tube
ＤＣＦ ：Design rule for Camera File Format
ＧＵＩ ：Graphical User Interface
ＪＰＥＧ ：Joint Photographoc Experts Group
ＬＣＤ ：Liquid Crystal Display
ＲＡＭ ：Random Access Memory
ＲＯＭ ：Read Only Memory
ｓｃＲＧＢ：relative SCene RGB color space
ＴＶ ：TeleVision
ＵＳＢ ：Universal Serial Bus
【０１２６】
【発明の効果】
この発明によれば、デジタルスチルカメラ内に、シーン参照色空間フォーマットの画像データを保存するメモリを設けているので、ユーザは、撮影後にその場でデジタルスチルカメラだけで、撮影画像のホワイトバランス、階調および彩度を調整あるいは補正することができる。また、他のデジタルスチルカメラで撮影した画像であっても、そのホワイトバランス、階調および彩度の補正を行うことができる。
【０１２７】
さらに、画像の統計的解析に基づいて階調および彩度を自動的に補正しているので、各種の撮影画像について高い確率で画質を改善することができる。また、階調補正には、Ｓ字関数と逆Ｓ字関数との組み合わせによる補正カーブを用いているので、画像の明部および暗部の各々における補正をある程度独立に行うことがができる。
【０１２８】
また、階調や彩度の補正についてのノウハウを十分に持っていないローエンドユーザであっても、簡単なＧＵＩ操作により、自動的に階調や彩度補正をすることができ、撮影に失敗した画像を救うことができる。さらに、階調や彩度の補正について、ある程度のノウハウを持っているハイエンドユーザにおいても、ＧＵＩ操作により、好みの補正を行うことができる。しかも、簡単なＧＵＩ操作により、ユーザの好みに合わせて、テレビライクな補正や銀塩カメラライクな補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明における撮影系の一形態を示す系統図である。
【図２】この発明におけるモニタ系の一形態を示す系統図である。
【図３】モニタ系の要部の一形態を示す系統図である。
【図４】モニタ系の要部の一形態を示す系統図である。
【図５】モニタ系のＧＵＩ操作の例を説明するための図である。
【図６】モニタ系のＧＵＩ操作の例を説明するための図である。
【図７】モニタ系の要部の一形態を示す系統図である。
【図８】モニタ系の要部の特性を示す特性図である。
【図９】撮影画像のカテゴリ分類を説明するための図である。
【図１０】モニタ系の要部のアルゴリズムを示す図である。
【図１１】モニタ系の要部のアルゴリズムを示す図である。
【図１２】モニタ系の要部の特性を示す特性図である。
【図１３】モニタ系の要部の特性を示す特性図である。
【図１４】モニタ系の要部の特性を示す特性図である。
【図１５】モニタ系のパラメータを示す図である。
【図１６】モニタ系の要部のアルゴリズムを示す図である。
【図１７】モニタ系の要部のアルゴリズムを示す図である。
【図１８】モニタ系の要部の特性を示す特性図である。
【図１９】モニタ系の要部のアルゴリズムを示す図である。
【図２０】モニタ系の要部のアルゴリズムを示す図である。
【図２１】数式を示す図である。
【図２２】数式を示す図である。
【図２３】数式を示す図である。
【図２４】数式を示す図である。
【図２５】数式を示す図である。
【図２６】数式を示す図である。
【符号の説明】
１１…ＣＣＤイメージセンサ、１３…ＡＷＢ回路、１４…ｓｃＲＧＢデータ作成回路、１５…シーン参照色空間フォーマット撮影データ用ＲＡＭ、１８…ｓｃＹＣＣ／ｓｃＲＧＢ変換回路、２０…フラッシュメモリ、３１…モニタ表示処理回路、３２…ＬＣＤ、３３…ＡＷＢ微調整回路、３４…シーン参照色空間フォーマット画像データ用ＲＡＭ、３５…階調補正回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、デジタルスチルカメラおよび画像の補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルスチルカメラの総出荷台数が銀塩カメラの台数を超えたことからも分かるように、デジタルスチルカメラの普及率はかなり高くなってきている。これに伴い、ハイエンドのユーザからローエンドのユーザまで様々なレベルのユーザがデジタルスチルカメラを使用するようになり、デジタルスチルカメラの用途、画質に対する要求レベル、画質の好みなどが多様化している。
【０００３】
例えば、これまで銀塩カメラを使用してきて、その画質に慣れ親しんできたユーザは、デジタルスチルカメラの撮影画像を銀塩カメラで撮影した写真と比較し、「銀塩カメラライク」な画像を好む傾向にある。一方、これまで銀塩カメラの撮影画像や静止画画像から疎遠であり、テレビの画質に慣れ親しんだユーザは、テレビの画像とデジタルスチルカメラ撮影画像とを比較し、「テレビライク」な画質を好む傾向にある。
【０００４】
このため、デジタルスチルカメラ各社は、機種ごとに絵作りを行い、想定されるターゲットユーザが満足すると思われる画質の設計を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、デジタルスチルカメラのユーザ層が広がるにつれて画質の好みも多様化してきている。ところが、ユーザの画質の好みを満足するような画質を一つのデジタルスチルカメラで実現することは、現在の枠組みでは、かなり困難である。なぜなら、デジタルスチルカメラにおいては、撮影されたカラー画像は、まず、デジタルスチルカメラ各社の独自のノウハウに基づいてＡＷＢ補正（自動ホワイトバランス補正）、階調補正、彩度補正などが施され、その後、フラッシュメモリに記録される。
【０００６】
そして、画像データをフラッシュメモリに記録するときの画像フォーマットとしては一般にＤＣＦに準拠したフォーマットが使用されるが、このフォーマットにおいては、標準的な色空間であるｓＲＧＢ色空間が採用されている。このｓＲＧＢ色空間は、パーソナルコンピュータのＣＲＴモニタの諧調特性や色域（色再現範囲）などの色特性を規定している。
【０００７】
また、画像フォーマットとして、ＤＣＦでも採用されているＪＰＥＧフォーマットを拡張したＪＰＥＧ２０００や、人間が知覚可能な色再現範囲をより広くカバーできる色空間も検討されている。それらの中でも、実シーンの光の量をリニアなデータで保持できるｓｃＲＧＢ色空間（シーン参照色空間）や、そのデータを出力先あるいは表示デバイスに適するように色補正した色空間（アウトプット参照色空間）、例えば拡張ｓＲＧＢ色空間が国際標準化されようとしている。
【０００８】
しかし、どの画像フォーマットにせよ、撮影したカラー画像は、ＤＣＦに準拠した画像フォーマットにより単一画像としてフラッシュメモリに記録・保存されるので、多彩なユーザの画質をすべて満足するように保存することはできない。
【０００９】
また、別の問題として、撮影時における基本的な撮影条件の設定ミスにより、撮影された画像がいわゆる撮影失敗画像となってしまうことがある。例えば、蛍光灯照明下で自然光モードで撮影したためカラーバランスがくずれたり、露出不足だったりすることがある。しかし、デジタルスチルカメラのときには、銀塩カメラ画像と異なり、画像データがデジタルデータであることもあり、撮影後の修正ニーズが大きい。
【００１０】
これらの問題の解決策として、パーソナルコンピュータにおいて市販の「画像補正・加工ソフト」を利用する方法がある。つまり、ユーザがデジタルスチルカメラだけではなくパーソナルコンピュータも所有していれば、こうしたソフトウェアを使用することによりデジタルスチルカメラで撮影した画像を補正することができ、適切な画像とすることができる。
【００１１】
しかし、実際には、ユーザが補正に使用できる画像データは、デジタルスチルカメラ内でＪＰＥＧ圧縮などの処理の行われたデータであり、その画像データの持つ情報量は実際の撮影シーンの情報量よりも少ないので、必ずしもユーザ、特にハイエンドユーザが好む画質に十分に補正できないことがある。
【００１２】
また、ローエンドユーザにとって、補正・加工ソフトにより撮影画像を自分の好みの画質に補正することは困難であり、めんどうでもある。このため、市販の補正・加工ソフトのほとんどには、「画質自動補正機能」が装備され、画質補正の知識がないユーザでも、簡単に画質の補正ができるようにされている。しかし、現状では、画像内容によっては補正効果にかなりのばらつきがあり、好みの画質とならない画像が多い。
【００１３】
さらに、撮影後の補正を行う場合、現在のｓＲＧＢフォーマットあるいはこれに準じたＪＰＥＧ-ＹＣＣフォーマットによる保存が問題となる。すなわち、ｓｃＲＧＢ色空間およびｓｃＹＣＣ色空間などのシーン参照色空間フォーマットによる画像の保存方法については、例えば特許願２００１−３４３７５３により解決方法が提案されているが、現状では、これらシーン参照色空間フォーマット画像に対応した画像補正ソフトは皆無である。
【００１４】
この発明は、以上のような点にかんがみ、撮影した画像を適切な画像に補正できるとともに、その補正がデジタルスチルカメラ内で自動的に実行されるようにするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、
被写体の像が投影されて３原色の画像データを出力するイメージセンサと、
このイメージセンサから出力された画像データに対して自動ホワイトバランスの補正処理を行う自動ホワイトバランス処理回路と、
この自動ホワイトバランスの補正処理が行われた画像データを、輝度データと青および赤の色差データとからなるＹＣＣフォーマットの画像データに変換する演算回路と、
この演算回路により変換された上記ＹＣＣフォーマットの画像データの階調補正を行う階調補正回路と、
この階調補正回路により階調補正された画像データが供給されてカラー画像を表示するディスプレイと、
上記階調補正された画像データを、着脱自在とされている不揮発性メモリに書き込む書き込み回路と
を有し、
上記階調補正回路は、
上記ＹＣＣフォーマットの画像データのうちの輝度データの階調を補正する階調補正部と、
上記ＹＣＣフォーマットの画像データのうちの色差データの彩度を補正する彩度補正部と、
上記輝度データからその累積ヒストグラムを作成するヒストグラム演算部と、
上記累積ヒストグラムに基づいて上記カラー画像を９つのカテゴリに分類する画像カテゴライズ部と、
Ｓ字特性であって、上記累積ヒストグラムの値にしたがって変局点および曲率が変化する白黒補正カーブ作成部と、
上記画像カテゴライズ部の分類結果にしたがって変局点および曲率が変化する逆Ｓ字特性を作成する作成部と、
上記Ｓ字特性および上記逆Ｓ字特性から上記階調補正部を制御する階調補正カーブ作成部と、
上記画像カテゴライズ部の分類結果にしたがって上記彩度補正部における利得を制御して上記彩度補正を行う彩度補正カーブ作成部と
を有し、
上記画像カテゴライズ部は、
上記累積ヒストグラムのデータを所定の閾値と比較して上記カラー画像の明るさを、明るい、平均的および暗いの３つのカテゴリに分類するとともに、
上記累積ヒストグラムのデータの範囲を所定の閾値と比較して上記カラー画像の明るい範囲を、狭い、中間および広いの３つのカテゴリに分類することにより、
上記カラー画像を上記９つのカテゴリに分類し、
上記画像カテゴライズ部の分類結果に対応して上記階調補正部および上記彩度補正部による補正特性を変更して上記階調補正を行う
ようにしたデジタルスチルカメラ
とするものである。
したがって、撮影した画像はデジタルスチルカメラ内で適切な画像に自動的に補正される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
▲１▼ 撮影時の信号処理
図１は、この発明を単板式のデジタルスチルカメラに適用した場合における撮影系の一例を示す。すなわち、被写体OBJの像が撮像レンズLNSによりＣＣＤイメージセンサ１１に投影され、このＣＣＤイメージセンサ１１からは16ビットリニアな３原色の画像データＲ1、Ｇ1、Ｂ1が取り出され、この画像データＲ1、Ｇ1、Ｂ1がデモザイク処理回路１２に供給されてピクセルごとの画像データにデモザイク化され、その後、ＡＷＢ処理回路１３によりＡＷＢ処理が行われて画像データＲ'2、Ｇ'2、Ｂ'2とされる。
【００１７】
次に、この画像データＲ'2、Ｇ'2、Ｂ'2がｓｃＲＧＢデータ作成回路１４に供給され、16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBとされ、この画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBがＲＡＭ１５にいったん保存される。そして、この保存された画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBがガンマ補正回路１６に供給されてガンマ補正されるとともに、８ビット×３色の画像データＲ、Ｇ、Ｂとされ、この画像データＲ、Ｇ、Ｂが、書き込み・読み出し回路１９により不揮発性のメモリ手段、例えばフラッシュメモリ２０に書き込まれて保存される。なお、このフラッシュメモリ２０は、デジタルスチルカメラに対して着脱自在とされている。
【００１８】
あるいは、ガンマ補正回路１６からの画像データＲ、Ｇ、Ｂがマトリックス演算回路１７に供給されてＹＣＣフォーマットの画像データ、すなわち、輝度のデータＹと、青および赤の色差データＣｂ、Ｃｒとに変換され、この画像データＹ、Ｃｂ、Ｃｒが書き込み・読み出し回路１９によりフラッシュメモリ２０に書き込まれて保存される。
【００１９】
なお、これら画像データＲ、Ｇ、ＢあるいはＹ、Ｃｂ、Ｃｒは、従来のデジタルスチルカメラや「画像補正・加工ソフト」との互換をとるためにフラッシュメモリ２０に保存されるものである。そして、この発明においては、さらに次のように構成される。
【００２０】
すなわち、ＲＡＭ１５に保存されている画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBが、そのまま、つまり、16ビットリニアな画像データのまま書き込み・読み出し回路１９によりフラッシュメモリ２０に書き込まれて保存される。
【００２１】
あるいは、その画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBが、ｓｃＹＣＣ／ｓｃＲＧＢ変換回路１８に供給され、12ビットノンリニアなｓｃＹＣＣフォーマットの画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCに変換され、この画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCが書き込み・読み出し回路１９によりフラッシュメモリ２０に書き込まれて保存される。
【００２２】
以上が、撮影時における信号処理である。
【００２３】
▲２▼ ｓｃＲＧＢフォーマットの画像データ作成回路１４の例
ｓｃＲＧＢ作成回路１４においては、ＡＷＢ補正後の画像データＲ'2、Ｇ'2、Ｂ'2が16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBに変換されるが、これは例えば以下のような処理により実現される。
【００２４】
すなわち、
(1) まず、シーンの白レベル（100％白レベル）を決定する。例えば、図２１に示す式１により、ＡＷＢ補正後の画像データＲ'2、Ｇ'2、Ｂ'2からピクセルごとに画像データＸraw、Ｙraw、Ｚrawを算出する。
そして、画像の全ピクセルあるいは適当にサンプリングしたピクセルにおける画像データＹrawの平均値Ｙraw_aveを算出し、その平均値Ｙraw_aveの例えば５倍の値を白レベルに設定する。
【００２５】
(2) (1)項において求めた白レベルにより、ピクセルごとの画像データＸraw、Ｙraw、Ｚrawを、図２１に示す式２にしたがって正規化し、正規化画像データＸraw_n、Ｙraw_n、Ｚraw_nを得る。
【００２６】
(3) 図２１に式３として示すように、(2)項で求めた正規化画像データＸraw_n、Ｙraw_n、Ｚraw_nに、行列Ｍ1の逆行列を積算し、ピクセルごとに画像データＲ'3、Ｇ'3、Ｂ'3を算出する。
【００２７】
(4) 図２１に示す式４により、(3)項で求めた画像データＲ'3、Ｇ'3、Ｂ'3からピクセルごとの16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBを作成する。
この画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBが目的とするｓｃＲＧＢフォーマットの画像データなので、ｓｃＲＧＢデータ作成回路１４から取り出してＲＡＭ１５に保存する。
【００２８】
▲３▼ ｓｃＹＣＣ／ｓｃＲＧＢ変換回路１８の例
ｓｃＹＣＣ／ｓｃＲＧＢ変換回路１８においては、画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBが、ｓｃＲＧＢフォーマットからｓｃＹＣＣフォーマットに変換されるが、これは例えば以下のような処理により実現される。すなわち、
(1) 図２１の式５および図２２の式６により、16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBからノンリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲ'scRGB、Ｇ'scRGB、Ｂ'scRGBを算出する。
【００２９】
(2) 図２２に示す式７および式８により、ノンリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲ'scRGB、Ｇ'scRGB、Ｂ'scRGBを、ｓｃＹＣＣフォーマットの画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCに変換する。
そして、この画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCが、目的とするｓｃＹＣＣフォーマットの画像データなので、書き込み・読み出し回路１９によりフラッシュメモリ２０に保存する。
【００３０】
▲４▼ 撮影画像のモニタ時の信号処理
図２は、この発明を撮影画像を補正するための回路に適用した場合の一例を示す。すなわち、書き込み・読み出し回路１９によりフラッシュメモリ２０からｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBが読み出され、このデータＲscRGB〜ＢscRGBがＲＡＭ１５に書き込まれる。あるいは書き込み・読み出し回路１９によりフラッシュメモリ２０からｓｃＹＣＣフォーマットの画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCが読み出され、このデータＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCがｓｃＹＣＣ／ｓｃＲＧＢ変換回路１８に供給されてｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBに変換され、この画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBがＲＡＭ１５に書き込まれる。
【００３１】
そして、ＲＡＭ１５に書き込まれた画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBがモニタ表示処理回路３１を通じてディスプレイ、例えばＬＣＤ３２に供給され、カラー画像として表示される。
【００３２】
この場合、フラッシュメモリ２０に保存されている画像データは、撮影時にＡＷＢ処理回路１３によりホワイトバランスが自動調整されているが、ＡＷＢ微調整回路３３が設けられ、このＡＷＢ微調整回路３３によりＲＡＭ１５の画像データが処理されてＬＣＤ３２に表示されているカラー画像のホワイトバランスが微調整される。
【００３３】
また、ｓｃＹＣＣ／ｓｃＲＧＢ変換回路１８により、ＲＡＭ１５の画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBが、12ビットノンリニアなｓｃＹＣＣフォーマットの画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCに変換され、ＲＡＭ３４に書き込まれる。そして、このＲＡＭ３４の画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCが、階調補正回路３５によりユーザのＧＵＩ操作にしたがって補正され、その補正結果の画像データがモニタ表示処理回路３１によりＲＧＢフォーマットの信号に変換されてからＬＣＤ３２に供給され、カラー画像として表示される。
【００３４】
また、この階調補正回路３５により階調補正された画像データが書き込み・読み出し回路１９を通じてフラッシュメモリ２０に書き込まれ、保存される。
【００３５】
▲５▼ ＡＷＢ微調整回路３３の例
ＲＡＭ１５に書き込まれたｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBは、デジタルスチルカメラ内に保存されている撮影時の白情報より、ホワイトバランスが微調整される。これは以下のような処理により実現される。
【００３６】
▲５▼−１ 撮影時の白色点から色温度をΔＴ〔Ｋ〕補正する場合（図３参照）
▲５▼−１−１ 撮影後、その場でホワイトバランスを微調整する場合
(1) 撮影時のデータから撮影シーンの白色点の色温度評価値Ｔｗ〔Ｋ〕を得る。そして、白色点色温度評価部３３１において、図２２に示す式９により、その評価値Ｔｗ〔Ｋ〕からホワイトバランス補正後の撮影シーンの白色点色温度評価値Ｔｗ'〔Ｋ〕を算出する。
【００３７】
(2) 図２３に示す式１０により、(1)項で求めた白色点色温度情報Ｔｗ'〔Ｋ〕からｘｙ色度値ｘｄ'、ｙｄ'を算出する。この式１０は、色温度が4000Ｋから7000Ｋでほぼ成立することが知られている。
【００３８】
(3) 図２３に示す式１１により、(2)項で求めた白色点のｘｙ色度値ｘｄ'、ｙｄ'からＸＹＺ三刺激値Ｘｗ'、Ｙｗ'、Ｚｗ'を求める。
【００３９】
(4) 図２３に示す式１２により、式１で使用したマトリクスＭ1の逆行列を使用して、補正後の白色点三刺激値Ｘｗ'、Ｙｗ'、Ｚｗ'からｓＲＧＢモニタに表示する場合のリニアＲＧＢ値Ｒ'ｗ，Ｇ'ｗ，Ｂ'を求める。
【００４０】
(5) 一方、補正前のＴｗ〔Ｋ〕の白色点については、式１０および式１１より、そのＸＹＺ三刺激値Ｘｗ、Ｙｗ、Ｚｗを求めることができる。
【００４１】
(6) 式１２を使用して、補正前のシーンの白色点をｓＲＧＢモニタに表示するときのリニアなＲＧＢ値Ｒｗ、Ｇｗ、Ｂｗを算出する。
【００４２】
(7) ホワイトバランス調整係数算出部３３２において、図２３に示す式１３により、補正前後のリニアなＲＧＢ値Ｒｗ、Ｇｗ、ＢｗおよびＲ'ｗ、Ｇ'ｗ、Ｂ'ｗから、ホワイトバランス調整係数ｋｒ、ｋｇ、ｋｂを求める。
【００４３】
(8) ホワイトバランス調整演算部３３３において、図２３に示す式１４のように、ＲＡＭ１５から読み出したｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBに、(7)項で求めたホワイトバランス調整係数ｋｒ、ｋｇ、ｋｂを積算し、補正後のｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB_W、ＧscRGB_W、ＢscRGB_Wを算出する。この算出した画像データＲscRGB_W、ＧscRGB_W、ＢscRGB_Wを、微調整結果としてＲＡＭ１５に書き戻す。
【００４４】
▲５▼−１−２ フラッシュメモリ２０に記録されている画像のホワイトバランスを微調整する場合
(1) あらかじめ撮影データ（データｓｃＲＧＢまたはｓｃＹＣＣ）のヘッダ部に記録されている撮影時の白色点情報を読み込み、撮影時の白色点色温度Ｔｗ〔Ｋ〕を得る。この情報より、ホワイトバランス補正のための補正係数ｋｒ、ｋｇ、ｋｂを算出する。算出方法は、上述の▲５▼−１−１と同様である。
【００４５】
(2) フラッシュメモリ２０内の画像データが、16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBの場合は、▲５▼−１−１の(6)項と同様の補正を行う。
【００４６】
(3) フラッシュメモリ２０内の画像データが、12ビットノンリニアなｓｃＹＣＣフォーマットの画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCの場合は、その画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCをｓｃＹＣＣ／ｓｃＲＧＢ変換回路１８により16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBに変換し、同様な補正を行う。
【００４７】
以下に、その変換方法を詳述する。
(3)-1 フラッシュメモリ２０から読み出した12ビットノンリニアなｓｃＹＣＣフォーマットの画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCを、図２３に示す式１５および式１６によりノンリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲ'scRGB、Ｇ'scRGB、Ｂ'scRGBに変換する。
【００４８】
(3)-2 図２４に示す式１７により、上記(3)-1により得た画像データＲ'scRGB、Ｇ'scRGB、Ｂ'scRGBを、リニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲ'3、Ｇ'3、Ｂ'3に変換する。
【００４９】
(3)-3 上記(3)-2により得た画像データＲ'3、Ｇ'3、Ｂ'3を、式４により、16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBに変換する。
【００５０】
▲５▼−２ モニタ表示処理回路３１の例（図４参照）
ホワイトバランス調整前および調整後のｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBは、モニタ表示処理回路３１のｓｃＲＧＢ／ＲＧＢ変換処理部３３１において、ＲＧＢフォーマットの画像データに変換されてＬＣＤ３２に供給され、カラー画像として表示される。以下、ｓｃＲＧＢフォーマットからＲＧＢフォーマットへの変換について詳述する。
【００５１】
(1) 式５および式６にしたがって、16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲscRGB、ＧscRGB、ＢscRGBを、ノンリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データＲ'scRGB、Ｇ'scRGB、Ｂ'scRGBに変換する。
【００５２】
(2) 図２５に示す式１８により、(1)項により得た画像データを、８ビットノンリニアなＲＧＢデータＲ、Ｇ、Ｂに変換する。
【００５３】
(3) 上記(2)項により得た８ビットノンリニアな画像データＲ、Ｇ、Ｂを、ＬＣＤ３２に供給する。
【００５４】
▲５▼−３ ＡＷＢ微調整ＧＵＩの例
ここでは、ＡＷＢ微調整のＧＵＩの操作例を図５により説明する。すなわち、図５は、上述したデジタルスチルカメラの後面を示し、この後面には、ＬＣＤ３２、メニューボタン４１、決定ボタン４２、上下方向および左右方向のカーソルボタン４３が配置されている。そして、
(1) ホワイトバランスの微調整を行う画像を選択してＬＣＤ３２に表示する。
【００５５】
(2) メニューボタン４１、カーソルボタン４２および決定ボタン４３を操作して「ホワイトバランス微調整モード」を選択する。
【００５６】
すると、例えば図５Ａに示すように、(1)項で表示した画像に、「調整」、「高い」、「標準」、「低い」の文字がスーパーインポーズ表示される。これらの文字は、カーソルボタン４２および決定ボタン４３により選択できるものであるが、「調整」は、次に述べる補正をするためのものである。また、「高い」を選択すると、画像の白色点色温度が現在値よりも500〜1000〔Ｋ〕程度高く補正され、「低い」を選択すると、500〜1000〔Ｋ〕程度低く補正され、「標準」を選択すると、そのままとされる。
【００５７】
(3) 「調整」を選択すると、図５Ｂに示すように、ＬＣＤ３２にはさらにスライドバー４４が表示され、カーソルボタン４２を操作してスライドバー４４を左右方向に移動させると、例えば、スライドバー４４が１ピッチ移動するごとに画像の白色点色温度が100〔Ｋ〕程度高くあるいは低く補正される。
【００５８】
▲６▼ 階調補正回路３５の階調補正の手法の例（図２参照）
ＲＡＭ３４に保存された12ビットノンリニアなｓｃＹＣＣフォーマットの画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCは、階調補正回路３５において階調が補正されるが、以下に詳述するように、この階調の補正は、ユーザのＧＵＩ操作にしたがって行われる。
【００５９】
▲６▼−１ 自動階調補正
図６は、階調を補正する場合のＧＵＩの操作例を示す。すなわち、
(1) 階調の調整を行う画像を選択してＬＣＤ３２に表示する。
【００６０】
(2) メニューボタン４１、カーソルボタン４２および決定ボタン４３を操作して「階調調整モード」を選択する。
【００６１】
すると、例えば図６Ａに示すように、(1)項で表示した画像に、「調整」、「自動」、「ＴＶ」、「写真」の文字がスーパーインポーズ表示される。これらの文字は、カーソルボタン４２および決定ボタン４３により選択できるものであるが、「調整」は、ユーザが次に述べる補正を手動で実行するためのものである。また、「ＴＶ」を選択すると、テレビライクな画質に補正され、「写真」を選択すると、銀塩カメラライクな画質に補正される。
【００６２】
(3) 「調整」を選択すると、図６Ｂに示すように、ＬＣＤ３２にはさらにスライドバー４５、４６が表示され、カーソルボタン４２を操作してスライドバー４５を左右方向に移動させると、スライドバー４５が１ピッチ移動するごとに画像の明部のコントラストが１ステップずつ高くあるいは低く補正される。また、スライドバー４６を左右方向に移動させると、スライドバー４６が１ピッチ移動するごとに画像の暗部のコントラストが１ステップずつ高くあるいは低く補正される。
【００６３】
(4) 上記(2)項で、「自動」を選択すると、階調の自動補正が実行される。この自動補正には、図６Ｃに示すように、一般的な自動補正をする「標準」、夜景向けの自動補正をする「夜景」、雪景色向けの自動補正をする「雪景色」があり、これらをユーザが選択することできる
▲６▼−２ 階調補正回路３５の例
図７は、階調補正回路３５の一例を示す。ここでは、この階調補正回路３５の概略について説明し、各部の詳細については後述する。図７において、ＲＡＭ３４に保存された画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCのうち、輝度データＹscYCCが階調補正部３５１に供給され、階調が補正されて出力される。また、色差データＣｂscYCC、ＣｒscYCCが、彩度補正部３５２に供給され、彩度が補正されて出力される。なお、これら出力された画像データＹscYCC、ＣｂscYCC、ＣｒscYCCは、上述のように、ＬＣＤ３２に供給されてカラー画像として表示されるとともに、フラッシュメモリ２０に供給されて保存される。
【００６４】
そして、このとき、輝度データＹscYCCが輝度信号ヒストグラム演算部３５３、画像情報抽出部３５４および画像カテゴライズ部３５５に順に供給されて画像が例えば10種類のカテゴリのどれかに分類される。そして、この分類結果を使用して、白黒レベル補正カーブ作成部３５６、階調補正カーブ作成部３５７および階調補正パラメータ選択部３６７により、階調補正部３５１の階調の補正特性が決定される。また、上記の分類結果を使用して彩度補正カーブ作成部３５８および彩度補正パラメータ選択部３６８により、彩度補正部３５２の彩度の補正特性が決定される。なお、ＲＯＭ３６９には、各種のパラメータや閾値が用意されている。そして、各部の処理内容は、以下に示すとおりである。
【００６５】
▲６▼−３−１ 輝度信号Ｙの累積ヒストグラム演算
輝度信号ヒストグラム演算部３５３には、ＲＡＭ３４から階調補正を行う画像の輝度データＹscYCCが供給される。そして、輝度信号ヒストグラム演算部３５３は、図８に示すように、その輝度データＹscYCCから輝度信号Ｙの累積ヒストグラムｆ(Y)を作成する。
【００６６】
▲６▼−３−２ 画像情報の抽出
輝度信号ヒストグラム演算部３５３により作成された輝度信号Ｙの累積ヒストグラムｆ(Y)が画像情報抽出部３５４に供給される。そして、この画像情報抽出部３５４は、図８に示すように、累積ヒストグラムｆ(Y)のデータが、そのデータ全体のｐ1％、ｐ2％、・・・、ｐn％（例えば、５％、10％、・・・、95％）となるときの輝度信号Ｙの値Ｙ1、Ｙ2、・・・、Ｙnを算出する。なお、この値Ｙ1〜Ｙnは、画像の明るさを示すことになる。
【００６７】
▲６▼−３−３ 画像のカテゴライズ
画像カテゴライズ部３５５は、画像情報抽出部３５４の作成した画像情報Ｙ1〜Ｙnを使用して、画像を図９に示すように12種類のカテゴリに分類する。このため、画像のカテゴライズ部３５５は、例えば図１０に示すようなアルゴリズムによりカテゴライズを行う。すなわち、
(1) 輝度信号情報値Ｙ1を、あらかじめ設定した２つの閾値AveLim1、 AveLim2と比較し、画像の明るさを、「明るい(Hi)」、「平均的(Ave)」、「暗い(Lo)」の３つのカテゴリに分類する。
【００６８】
(2) 輝度信号情報値Ｙ2、Ｙ3から値Ｒ（＝Ｙ3−Ｙ2）を算出し、この値Ｒをあらかじめ設定した２つの閾値RangeLim1、 RangeLim2と比較して、画像の明るさの幅（レンジ）を、「狭い(Narrow)」、「中間(Mid)」、「広い(Wide)」の３つのカテゴリに分類する。したがって、(1)項の画像の明るさの分類と合わせて、画像は３カテゴリ×３カテゴリの計９カテゴリのどれかに分類されることになる。
【００６９】
(3) さらに、明るさの幅が「広い(Wide)」に分類された３つのカテゴリ（明るい、平均、暗い）の画像から、図９の右側に示すように、画像のヒストグラムの形状が「Ｕ字形」となる画像を抽出する。この抽出処理は、画像の輝度信号値Ｙ4、Ｙ5、および累積ヒストグラムの暗部と明部の傾き値Ｓ1、Ｓ2を、あらかじめ設定した閾値U-Lim1、U-Lim2、Slp1、Slp2と比較することにより行う。
【００７０】
(4) 以上により、ユーザの補正したい画像は、Ｕ字形ヒストグラムを含む10カテゴリのどれか１つに分類される。
【００７１】
(5) 撮影時に、ユーザが、夜景モード、雪景色モードなどのモード選択をしている場合には、その撮影情報により、あるいは画像補正時のＧＵＩ入力（図７参照）がある場合には、そのＧＵＩ入力により、図９の右側に示すように、「夜景」、「雪景色」の２つのカテゴリを追加し、計12のカテゴリ分類を行う。
【００７２】
▲６▼−３−４ 白黒レベル補正
▲６▼−３−４−１ 一般的な白黒レベル補正
画像カテゴライズ部３５５によりカテゴリ分類された画像の画像データは、図７に示すように、白黒補正カーブ作成部３５６に供給される。この白黒補正カーブ作成部３５６は、主として撮影時の露出状態により生じる不十分なコントラストを高めるためのものであり、このため、例えば図１１に示すように構成され、図１２に示すようにＳ字特性を有する。
【００７３】
このＳ字特性の生成には、画像の黒レベルの輝度値Ｙminが0に近づき、画像の白レベルの輝度値Ｙmaxが1.0に近づくことを意図して、輝度値Ｙminと輝度値Ｙmaxとを直線で結んだ折れ線に近似した変局点ｘ0および曲率ｒｒをパラメタとする式１９（図２５参照）の関数を使用する。輝度値Ｙmin、Ｙmaxは、通常はヒストグラム分布の両端に相当する点として、それぞれ累積ヒストグラム値から適当に決めた値をとる輝度信号値Ｙから決定する。ただし、黒側のレベルＹminは過補正を防ぐため適当な閾値ＹTHを設定し、制限する。
【００７４】
▲６▼−３−４−２ 「夜景」、「雪景色」の白黒レベル補正
▲６▼−３−３で説明したように、「夜景」モードおよび「雪景色」モードに対しては、累積ヒストグラムのみから判定されるカテゴリの場合とは異なる補正効果を与える必要があるので、白黒レベルの補正についても、ユーザシーン選択補正部（図１１参照）において特別な処理を行う。なお、「夜景」モードおよび「雪景色」モードの情報は、ユーザＧＵＩによる情報（図７参照）、あるいは画像ファイルのヘッダ情報から得る。以下に、その処理内容を、図１３を用いて説明する。
【００７５】
▲６▼−３−４−２−１ カテゴリ「夜景」に対する白補正
夜景のヒストグラムは階調が低い方に偏っている特徴があるが、その一方、街灯などの面積は比較的小さいが高輝度の物体が含まれている場合が多い。そして、その場合は、図９の夜景のヒストグラムに示すように、階調の最大値付近に一定量の画素が分布する。このため、通常の白黒レベル補正における輝度値Ｙmaxの決定手法では、白側の補正効果が十分には得られない。
【００７６】
そこで、このような高輝度部に効果な補正を施すため、夜景用の白補正レベルを、通常手法により設定される輝度値Ｙmaxより若干小さな値に設定する。この設定により、発光体、例えば街灯など高輝度の部分も、より明るい方向へシフトするので、輝きを強調するような効果を与えることができる。
【００７７】
また、上記の設定をしないときには、累積ヒストグラムから検出した輝度値が低くなるので、白（1.0）へ近づけるための補正量が大きくなりすぎるが、上記の設定をする場合には、検出した輝度値と、白（1.0）との中間点を白補正レベルＹmaxとして使用するので、補正量が大きくなり過ぎることが防止されるとともに、もともと夜景のシーンが持つ暗さを損なうことがない。
【００７８】
▲６▼−３−４−２−２ カテゴリ「夜景」に対する黒補正
夜景は階調が低い範囲に分布しているため、通常手法による黒レベルＹminの値を用いても黒補正自体の効果は現れにくい。また、必ずしも必要ではない。しかし、白側の補正量によっては、シャドー部の階調もその影響で逆に僅かに高くなる場合が想定される。そして、夜景のように広い面積でシャドー部の階調を高くすることは、現状のデジタルスチルカメラの撮像特性では、ノイズが強調されるため好ましくない。
【００７９】
したがって、夜景に対しては、このようなノイズの強調を確実に抑え、さらには、夜景の暗さを積極的に強調するため、黒補正レベルＹminを通常手法による値Ｙminよりも低い値に固定し、シャドー部のより低階調の部分を確実に暗くするような効果を与える。
【００８０】
▲６▼−３−４−２−３ カテゴリ「雪景色」に対する黒補正
雪景色では、夜景と反対に、階調が高い範囲に分布しているので、白補正自体の効果は現れにくい。しかし、黒側の補正量によっては、その影響で明部の階調も下がることにより、明部に汚れのような不自然な黒さや擬色が発生するなど好ましくない結果が想定される。
【００８１】
したがって、雪景色に対しては、通常手法による黒レベル値Ｙminと黒（0）との間の適当な値を黒補正レベルＹminとし、黒補正の効果を抑える。この黒補正によりコントラストが強調されても、雪景色の特徴的な白さが損なわれない効果もある。
【００８２】
▲６▼−３−５ 階調補正パラメータ選択部３６７と階調補正
ここでの階調補正は、上述の白レベルや黒レベルの補正が意図するところと同様、主に露出が適正ではなかったため、階調が潰れているレンジのコントラストを相対的に向上させること、および白黒レベル補正による過度な効果をカテゴリーに応じた程度で戻すことを目的とするものである。そして、この階調補正のため、例えば図１４に示すような逆Ｓ字カーブを適用するもので、この逆Ｓ字カーブの生成には、変局点ｘ0と曲率ｒｒをパラメータとする式２０（図２５参照）の関数を使用する。
【００８３】
このため、図７のＲＯＭ３６９には、例えば図１５に示すように、全12カテゴリに対する変局点ｘ0および曲率ｒｒのパラメータと、後述する彩度のためのパラメータｋｃのテーブルが用意される。なお、パラメタｘ0は、0.4〜0.8の値をとり、パラメタｒｒは、1.0から10の値をとる。
【００８４】
そして、階調補正パラメタ選択部３６７は、図１６に示すように、画像カテゴライズ部３５５から出力される画像のカテゴリ情報により、図１５に示すテーブルを参照して対応するパラメタを選択し、階調補正カーブ作成部３５７が、階調補正パラメタ選択部３６７の選択したパラメタにより、図１４に示すような階調補正逆Ｓ字カーブを作成する。
【００８５】
さらに、階調補正カーブ作成部３５７は、この階調補正逆Ｓ字カーブと、白黒レベル補正カーブ作成部３５６の作成した白黒レベルの補正Ｓ字カーブ（図１２）とを組み合わ、輝度信号値の補正変換テーブルを作成する。そして、階調補正部３５１は、階調補正パラメタ選択部３６７の作成した補正変換テーブルを使用して、ＲＡＭ３４から読み出される輝度の画像データを、図１４に示すように、値Ｙinから値Ｙoutに変換して出力する。
【００８６】
▲６▼−３−６ 彩度補正
ＹＣＣ色空間では、上記のように輝度信号チャンネルにおける階調補正を行うと、中〜高彩度部の彩度が失われる場合がある。このため、階調補正と同時に彩度を維持するための補正処理を行う。この彩度補正は、色差データＣｂ、Ｃｒによるクロマ値Ｃに対して行うもので、基本的には、図２５に示す式２１を使用し、色差データＣｂ、Ｃｒに対する利得係数ｋｃを制御して彩度を強調する。
【００８７】
このため、図７のＲＯＭ３６９には、例えば図１５に示すように、全12カテゴリに対する利得係数ｋｃのパラメータのテーブルが用意される。なお、このパラメータｋｃは、1.0〜2.0の値をとる。
【００８８】
そして、彩度補正パラメタ選択部３６８は、図１７に示すように、画像カテゴライズ部３５５から出力される画像のカテゴリ情報により、図１５に示すテーブルから対応するパラメタｋｃを選択し、彩度補正カーブ作成部３５８が、彩度補正パラメタ選択部３６８の選択したパラメタにより、式２１による直線をベースとして図１８に実線により示すよう補正カーブを作成する。
【００８９】
この場合、ほとんど無彩色な低彩度部が着色されることを避けるため、図１８の補正カーブには適当な閾値を設定し、式１９のようなＳ字関数を使用して彩度抑制を行う。また、高彩度部は、彩度強調により増幅した値がクリップしないようにするため、エルミート曲線を使用する。この彩度補正カーブにより、彩度データＣｂ、Ｃｒの補正変換テーブルを作成する。
【００９０】
そして、彩度補正部３５２は、彩度補正カーブ作成部３５８により生成された彩度補正テーブルを使用し、ＲＡＭ３４から読み出された彩度データＣｂ、Ｃｒを補正し、出力する。
【００９１】
▲６▼−４ ユーザ選択による階調補正と彩度補正
ここでは、図６に示すようなＧＵＩ操作において、ユーザが「ＴＶ」の補正モードあるいは「写真」の補正モードを選択した場合について説明する。
【００９２】
これらのモードにおいても、図１９および図２０に示すように、▲６▼−１の自動階調補正の場合と同様、Ｓ字カーブによる白黒レベル補正、逆Ｓ字カーブによる階調補正、彩度強調補正を行う。なお、これらの補正は、通常の自動補正時の補正量をベースとし、Ｓ字カーブによる白黒レベル補正量、利得係数を使用しての彩度補正量を微調整した補正とする。
【００９３】
▲６▼−４−１ 「ＴＶ」の画質補正
テレビ画像（あるいはＣＲＴモニタの画像）は、一般に、画像の平均輝度が高く、ハイコントラスト（十分な黒レベル、十分な白レベル）、高彩度である。したがって、「ＴＶ」の画質補正を行ってテレビライクな画像を得る場合には、これらの点に留意した補正を行うこととする。
【００９４】
▲６▼−４−１−１ 白黒レベル補正
▲６▼−３−４−１の「自動」における白黒レベル補正と比較し、黒レベル補正を抑制する。このため、このモードによる黒レベルＹmin_TVを、通常の自動補正による黒レベルＹminから、図２５に示す式２２により設定する。なお、値ＢＫtvは、0.7〜1.0とする。また、このモードにおける白レベルＹmax_TVは、通常の自動補正により決定される白レベルＹmaxを使用し、図２６に示す式２３により設定する。なお、値Ｗtvは、0.8〜1.0とする。
【００９５】
これらの処理を行った後、「自動」の補正における白黒レベル補正カーブの作成手法（図１２）と同様、黒レベルＹmin_TVと白レベルＹmax_TVとを直線で結んだ折れ線に近似したＳ字関数（式１９）のパラメタ変局点ｘ0と曲率ｒｒをＳ字パラメタ算出部（図１９参照）により求める。
【００９６】
以上により、補正後の画像は、平均輝度が高く、ハイコトントラストな画像となる。
【００９７】
▲６▼−４−１−２ 階調補正
▲６▼−３−５の「自動」における階調補正と同様、画像のカテゴライズ情報による逆Ｓ字カーブを作成して▲６▼−４−１−１により求めた白黒レベル補正カーブと組み合わせ、この組み合わせ結果の補正カーブにより輝度データＹを補正する。
【００９８】
▲６▼−４−１−３ 彩度補正
▲６▼−３−６の「自動」における彩度補正の場合の画像のカテゴライズ情報による補正よりも、さらに彩度強調する。このため、図２６に示す式２４により、画像カテゴライズ情報により設定される利得係数ｋｃから彩度補正用の利得係数ｋｃ_TVを求める。なお、値Ｇtvは、1.0〜1.2とする。
【００９９】
以上のような処理を、図２０における彩度補正カーブ作成部３５８のユーザ選択補正部において実行し、その後、「自動」の補正における彩度補正カーブ作成手法と同様の処理により、補正カーブを作成する。
【０１００】
▲６▼−４−２ 「写真」の画質補正
写真の画質は、一般に、ハイコントラストであるが、テレビ画像と比較すると、その平均輝度は低い。したがって、「写真」の補正を行って銀塩カメラライクな画質を得る場合には、この点に留意した補正を行う。
【０１０１】
▲６▼−４−２−１ 白黒レベル補正
黒レベルは、▲６▼−３−４−１の「自動」における白黒レベル補正と同様であり、図２６に示す式２５により、「自動」により決定される白レベルＹmaxを使用して白レベルＹmax_Picを設定する。なお、値Ｗpicは、0.8〜1.0とする。
【０１０２】
以上の処理を行った後、「自動」の補正における白黒レベル補正カーブの作成手法（図１２）と同様、黒レベルＹminと白レベルＹmax_Picとを直線で結んだ折れ線に近似したＳ字関数（式１９）のパラメタ変局点ｘ0と曲率ｒｒをＳ字パラメタ算出部（図１９参照）により求める。
【０１０３】
以上により、補正後の画像は、ハイコントラストで、かつ、中間調を保持した画像となる。
【０１０４】
▲６▼−４−２−２ 階調補正
これは、▲６▼−４−１−２における「ＴＶ」の階調処理と同じである。
【０１０５】
▲６▼−４−２−３ 彩度補正
基本的には、▲６▼−４−１−３と同じであり、▲６▼−３−６の「自動」における彩度補正の場合の画像のカテゴライズ情報による補正よりも、さらに彩度強調する。このため、図２６に示す式２６により、画像カテゴライズ情報により設定される利得係数ｋｃから彩度補正用の利得係数ｋｃ_Picを求める。なお、値Ｇpicは、1.0〜1.2とする。
【０１０６】
以上のような処理を、図２０における彩度補正カーブ作成部３５８のユーザ選択補正部において実行し、その後、「自動」の補正における彩度補正カーブ作成手法と同様の処理により、補正カーブを作成する。
【０１０７】
▲６▼−４−３ ユーザによる階調調整モード
図６に示すＧＵＩ操作において、ユーザが「調整」を選択した場合、図６Ｂに示すように、ユーザは、画像の明部コントラストおよび暗部コントラストの調整ができるようにする。
【０１０８】
▲６▼−４−３−１ 白黒レベル補正
図６Ｂに示すように、画像の黒レベル値Ｙmin_Userを、暗部コントラストの調整スライドバー４６にしたがって補正する。この場合、その黒レベルＹmin_Userは、▲６▼−３−４−１の「自動」の白黒レベル補正における黒レベルＹminから、図２６に示す式２７により設定する。なお、値ＢＫuserは、0.85〜1.15をとり、スライドバー４６により、0.85（暗部コントラストが最小）から0.05ステップで1.15（暗部コントラストが最大）まで補正が可能とされる。
【０１０９】
また、画像の白レベルＹmax_Userを、明部コントラストの調整スライドバー４５にしたがって補正する。この場合、その白レベルＹmax_Userは、▲６▼−３−４−１の「自動」の白黒レベル補正における白レベルＹmaxから、図２６に示す式２８により設定する。なお、値Ｗuserは、0.85〜1.15の値をとり（ただし、Ｙmax_Userが1.0を超えた場合は、Ｙmax_User＝1.0とする）、スライドバー４５により、0.85（明部コントラストが最大）から0.05ステップで1.15（明部コントラストが最小）まで補正が可能とされる。
【０１１０】
以上の処理を行った後、「自動」の補正における白黒レベル補正カーブの作成手法（図１２）と同様、黒レベルＹmin_Userと白レベルＹmax_Userとを直線で結んだ折れ線に近似したＳ字関数（式１９）のパラメタ変局点ｘ0と曲率ｒｒをＳ字パラメタ算出部（図１９参照）により求める。
【０１１１】
▲６▼−４−３−２ 階調補正
これは、▲６▼−４−１−２における階調処理と同じである。
【０１１２】
▲６▼−４−３−３ 彩度補正
▲６▼−４−３−１における白黒レベル補正量に対応して彩度補正量を決定する。このため、図２６に示す式２９により、画像カテゴライズ情報により設定される利得係数ｋｃからユーザによる彩度補正の利得係数ｋｃ_Userを求める。なお、値Ｇuserは、0.85〜1.15をとり、白黒レベル補正の明部と暗部のスライドバー４５、４６の調整にしたがって変化する値ＢＫuser、Ｗuserにより、図２６に示す式３０のように決定する。
【０１１３】
以上のような処理を、図２０における彩度補正カーブ作成部３５８のユーザ選択補正部において実行し、その後、「自動」の補正における彩度補正カーブ作成手法と同様の処理により、補正カーブを作成する。
【０１１４】
▲６▼−５ 階調補正後画像のモニタリング（図４参照）
上述の各補正処理における画像は、モニタ表示処理回路３１におけるＹＣｂＣｒ／ＲＧＢ変換回路３３２により８ビットノンリニアなＲＧＢフォーマットの信号に変換されてＬＣＤ３２に供給され、画像として表示される。このＹＣｂＣｒ／ＲＧＢ変換回路における変換は、図２６に示す式３１のマトリクス演算により行われる。ただし、Ｍ3-1は、式７において使用したマトリクスの逆行列である。
【０１１５】
▲７▼ 上記デジタルスチルカメラの特長
(1) シーン参照色空間フォーマットの画像データ、上述においては、16ビットリニアなｓｃＲＧＢフォーマットの画像データを保存するＲＡＭ１５を、デジタルスチルカメラ内に設けているので、パーソナルコンピュータや「画像補正・加工ソフト」を用意しなくても、ユーザは、撮影後にその場でデジタルスチルカメラだけで、画像のホワイトバランスを調整することができる。
【０１１６】
(2) 同様に、ユーザは、撮影後にその場でデジタルスチルカメラだけで、画像の階調および彩度の補正を行うことができる。
【０１１７】
(3) ＲＡＭ１５を設けているので、他のデジタルスチルカメラで撮影した画像であっても、その画像データをフラッシュメモリ２０にコピーしておくことにより、ホワイトバランスを調整することができる。
【０１１８】
(4) 同様に、他のデジタルスチルカメラで撮影した画像であっても、その画像データをフラッシュメモリ２０にコピーしておくことにより、画像の階調および彩度の補正を行うことができる。
【０１１９】
(5) 撮影した画像の階調および彩度を自動補正するとき、画像の統計的解析に基づいて補正しているので、各種の撮影画像について高い確率で画質を改善することができる。
【０１２０】
(6) 階調補正をする場合、Ｓ字関数と逆Ｓ字関数との組み合わせによる補正カーブを用いているので、画像の明部および暗部の各々における補正をある程度独立に行うことがができる。
【０１２１】
(7) 撮影画像の階調や彩度を補正するとき、そのためのノウハウを十分に持っていないローエンドユーザであっても、簡単なＧＵＩ操作により、自動的に補正をすることができ、撮影に失敗した画像を救うことができる。
【０１２２】
(8) 撮影画像の階調や彩度の補正について、ある程度のノウハウを持っているハイエンドユーザにおいても、ＧＵＩ操作により、簡単に好みの補正を行うことができる。
【０１２３】
(9) 簡単なＧＵＩ操作により、ユーザの好みに合わせて、テレビライクな補正や銀塩カメラライクな補正を行うことができる。
【０１２４】
▲８▼ その他
上述のデジタルスチルカメラにおいて、ＣＣＤイメージセンサ１１が３原色に対応した３枚のＣＣＤイメージセンサのときには、デモザイク処理回路１２は不要である。また、フラッシュメモリ２０はメモリスティック（登録商標）などの着脱自在なメモリカードとすることができる。さらに、フラッシュメモリ２０に保存した画像データを、ＵＳＢなどを通じて外部機器、例えばパーソナルコンピュータやプリンタに出力することもできる。
【０１２５】
〔この明細書で使用している略語の一覧〕
ＡＷＢ ：Auto White Balance
ＣＣＤ ：Charge Coupled Device
ＣＲＴ ：Cathode Ray Tube
ＤＣＦ ：Design rule for Camera File Format
ＧＵＩ ：Graphical User Interface
ＪＰＥＧ ：Joint Photographoc Experts Group
ＬＣＤ ：Liquid Crystal Display
ＲＡＭ ：Random Access Memory
ＲＯＭ ：Read Only Memory
ｓｃＲＧＢ：relative SCene RGB color space
ＴＶ ：TeleVision
ＵＳＢ ：Universal Serial Bus
【０１２６】
【発明の効果】
この発明によれば、デジタルスチルカメラ内に、シーン参照色空間フォーマットの画像データを保存するメモリを設けているので、ユーザは、撮影後にその場でデジタルスチルカメラだけで、撮影画像のホワイトバランス、階調および彩度を調整あるいは補正することができる。また、他のデジタルスチルカメラで撮影した画像であっても、そのホワイトバランス、階調および彩度の補正を行うことができる。
【０１２７】
さらに、画像の統計的解析に基づいて階調および彩度を自動的に補正しているので、各種の撮影画像について高い確率で画質を改善することができる。また、階調補正には、Ｓ字関数と逆Ｓ字関数との組み合わせによる補正カーブを用いているので、画像の明部および暗部の各々における補正をある程度独立に行うことがができる。
【０１２８】
また、階調や彩度の補正についてのノウハウを十分に持っていないローエンドユーザであっても、簡単なＧＵＩ操作により、自動的に階調や彩度補正をすることができ、撮影に失敗した画像を救うことができる。さらに、階調や彩度の補正について、ある程度のノウハウを持っているハイエンドユーザにおいても、ＧＵＩ操作により、好みの補正を行うことができる。しかも、簡単なＧＵＩ操作により、ユーザの好みに合わせて、テレビライクな補正や銀塩カメラライクな補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明における撮影系の一形態を示す系統図である。
【図２】この発明におけるモニタ系の一形態を示す系統図である。
【図３】モニタ系の要部の一形態を示す系統図である。
【図４】モニタ系の要部の一形態を示す系統図である。
【図５】モニタ系のＧＵＩ操作の例を説明するための図である。
【図６】モニタ系のＧＵＩ操作の例を説明するための図である。
【図７】モニタ系の要部の一形態を示す系統図である。
【図８】モニタ系の要部の特性を示す特性図である。
【図９】撮影画像のカテゴリ分類を説明するための図である。
【図１０】モニタ系の要部のアルゴリズムを示す図である。
【図１１】モニタ系の要部のアルゴリズムを示す図である。
【図１２】モニタ系の要部の特性を示す特性図である。
【図１３】モニタ系の要部の特性を示す特性図である。
【図１４】モニタ系の要部の特性を示す特性図である。
【図１５】モニタ系のパラメータを示す図である。
【図１６】モニタ系の要部のアルゴリズムを示す図である。
【図１７】モニタ系の要部のアルゴリズムを示す図である。
【図１８】モニタ系の要部の特性を示す特性図である。
【図１９】モニタ系の要部のアルゴリズムを示す図である。
【図２０】モニタ系の要部のアルゴリズムを示す図である。
【図２１】数式を示す図である。
【図２２】数式を示す図である。
【図２３】数式を示す図である。
【図２４】数式を示す図である。
【図２５】数式を示す図である。
【図２６】数式を示す図である。
【符号の説明】
１１…ＣＣＤイメージセンサ、１３…ＡＷＢ回路、１４…ｓｃＲＧＢデータ作成回路、１５…シーン参照色空間フォーマット撮影データ用ＲＡＭ、１８…ｓｃＹＣＣ／ｓｃＲＧＢ変換回路、２０…フラッシュメモリ、３１…モニタ表示処理回路、３２…ＬＣＤ、３３…ＡＷＢ微調整回路、３４…シーン参照色空間フォーマット画像データ用ＲＡＭ、３５…階調補正回路
Claims (2)
- 被写体の像が投影されて３原色の画像データを出力するイメージセンサと、
このイメージセンサから出力された画像データに対して自動ホワイトバランスの補正処理を行う自動ホワイトバランス処理回路と、
この自動ホワイトバランスの補正処理が行われた画像データを、輝度データと青および赤の色差データとからなるＹＣＣフォーマットの画像データに変換する演算回路と、
この演算回路により変換された上記ＹＣＣフォーマットの画像データの階調補正を行う階調補正回路と、
この階調補正回路により階調補正された画像データが供給されてカラー画像を表示するディスプレイと、
上記階調補正された画像データを、着脱自在とされている不揮発性メモリに書き込む書き込み回路と
を有し、
上記階調補正回路は、
上記ＹＣＣフォーマットの画像データのうちの輝度データの階調を補正する階調補正部と、
上記ＹＣＣフォーマットの画像データのうちの色差データの彩度を補正する彩度補正部と、
上記輝度データからその累積ヒストグラムを作成するヒストグラム演算部と、
上記累積ヒストグラムに基づいて上記カラー画像を９つのカテゴリに分類する画像カテゴライズ部と、
Ｓ字特性であって、上記累積ヒストグラムの値にしたがって変局点および曲率が変化する白黒補正カーブ作成部と、
上記画像カテゴライズ部の分類結果にしたがって変局点および曲率が変化する逆Ｓ字特性を作成する作成部と、
上記Ｓ字特性および上記逆Ｓ字特性から上記階調補正部を制御する階調補正カーブ作成部と、
上記画像カテゴライズ部の分類結果にしたがって上記彩度補正部における利得を制御して上記彩度補正を行う彩度補正カーブ作成部と
を有し、
上記画像カテゴライズ部は、
上記累積ヒストグラムのデータを所定の閾値と比較して上記カラー画像の明るさを、明るい、平均的および暗いの３つのカテゴリに分類するとともに、
上記累積ヒストグラムのデータの範囲を所定の閾値と比較して上記カラー画像の明るい範囲を、狭い、中間および広いの３つのカテゴリに分類することにより、
上記カラー画像を上記９つのカテゴリに分類し、
上記画像カテゴライズ部の分類結果に対応して上記階調補正部および上記彩度補正部による補正特性を変更して上記階調補正を行う
ようにしたデジタルスチルカメラ。 - 被写体の像が投影されて３原色の画像データを出力するイメージセンサと、
このイメージセンサから出力された画像データに対して自動ホワイトバランスの補正処理を行う自動ホワイトバランス処理回路と、
この自動ホワイトバランスの補正処理が行われた画像データを、輝度データと青および赤の色差データとからなるＹＣＣフォーマットの画像データに変換する演算回路と、
この演算回路により変換された上記ＹＣＣフォーマットの画像データの階調補正を行う階調補正回路と、
この階調補正回路により階調補正された画像データが供給されてカラー画像を表示するディスプレイと、
上記階調補正された画像データを、着脱自在とされている不揮発性メモリに書き込む書き込み回路と
を有し、
上記階調補正回路は、
上記ＹＣＣフォーマットの画像データのうちの輝度データの階調を補正する階調補正部と、
上記ＹＣＣフォーマットの画像データのうちの色差データの彩度を補正する彩度補正部と、
上記輝度データからその累積ヒストグラムを作成するヒストグラム演算部と、
上記累積ヒストグラムに基づいて上記カラー画像を10個のカテゴリに分類する画像カテゴライズ部と、
Ｓ字特性であって、上記累積ヒストグラムの値にしたがって変局点および曲率が変化する白黒補正カーブ作成部と、
上記画像カテゴライズ部の分類結果にしたがって変局点および曲率が変化する逆Ｓ字特性を作成する作成部と、
上記Ｓ字特性および上記逆Ｓ字特性から上記階調補正部を制御する階調補正カーブ作成部と、
上記画像カテゴライズ部の分類結果にしたがって上記彩度補正部における利得を制御して上記彩度補正を行う彩度補正カーブ作成部と
を有し、
上記画像カテゴライズ部は、
上記累積ヒストグラムのデータを所定の閾値と比較して上記カラー画像の明るさを、明るい、平均的および暗いの３つのカテゴリに分類し、
上記累積ヒストグラムのデータの範囲を所定の閾値と比較して上記カラー画像の明るい範囲を、狭い、中間および広いの３つのカテゴリに分類するとともに、
上記明るい範囲が広いに分類されたカラー画像について、その輝度データおよび上記累積ヒストグラムのデータを所定の閾値と比較することにより、
上記カラー画像を上記10個のカテゴリに分類し、
上記画像カテゴライズ部の分類結果に対応して上記階調補正部および上記彩度補正部による補正特性を変更して上記階調補正を行う
ようにしたデジタルスチルカメラ。
Priority Applications (8)
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