JP4123724B2 - 画像処理プログラム、画像処理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、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】
本発明は画像処理プログラム、画像処理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、画像処理装置および画像処理方法に関し、特に、画像の性質に応じて、より画像に適したコントラスト補正処理を施すことのできる画像処理プログラム、画像処理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、画像処理装置および画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、画像のコントラストを補正する方法として、ヒストグラム均等化法というものが知られている。この手法は、画像の明度に対する画素頻度をとることで明度ヒストグラムを求め、画素頻度の大きい明度領域に対してはコントラストを高くし、画素頻度の小さい明度領域に対してはコントラストを低くするというものである。
【０００３】
画素頻度の大きい明度領域には、比較的重要な要素が含まれていることが多く、その領域の階調性を上げることによってコントラストを高め、画像の見映えをよくするというのがヒストグラム均等化法の考えである。
【０００４】
ヒストグラム均等化法を実現する方法としては、たとえば、明度ヒストグラムから累積ヒストグラムを作成し、これを明度変換曲線とすることで各画素の明度を変換するというものがある。ただし、累積ヒストグラムをそのまま明度変換曲線にすると、実際には非常にコントラストが強くなる傾向にある。このため、通常、明度ヒストグラムをある一定のクリップレベルでクリッピングし、クリッピングされた画素を全明度に均等に振り分けることで、これをもとに作成される累積ヒストグラムの傾き、すなわちコントラスト明度変換曲線の傾きを緩やかにするという方法がとられる。
【０００５】
図１１は、このような従来技術における明度ヒストグラムの修正および明度変換曲線の作成について説明するための図である。図１１（ａ）はクリッピングされる前のオリジナルの明度ヒストグラムを表わしており、図１１（ｂ）は、クリッピングされた画素が振り分けられた後の修正された明度ヒストグラムを表わしている。そして、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）に示す修正された明度ヒストグラムに基づいて作成された明度変換曲線を表わしている。
【０００６】
図１１（ａ）に示す明度ヒストグラム（Ｃ）に対して、あるクリップレベルｌが設定され、そのクリップレベルより高い画素頻度のものについてクリッピングが行なわれる。すなわち、図１１（ａ）では、点線で示したクリップレベルｌより上の画素頻度となる部分（斜線部）がクリッピングされることになる。
【０００７】
そして、図１１（ｂ）で示されるように、クリッピングされた画素は全明度に均等に振り分けられる（斜線部）。このため、明度ヒストグラムはＣ′に修正される。
【０００８】
この修正された明度ヒストグラムＣ′に基づいて、累積ヒストグラムが作成されるため、図１１（ｃ）で示すような傾きの緩やかな明度変換曲線が作成される。したがって、明度を変換した後の画像のコントラストが強くなりすぎるといった現象が防止される。
【０００９】
このように従来技術においては、クリップレベルを調整することによりコントラストの強調レベルを適宜変化させることが可能であった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来技術におけるヒストグラム均等化法では、すべての明度に対して一律のクリップ値を用いてクリッピングを行なっていたため、画像の性質に合ったコントラスト補正ができないという問題があった。
【００１１】
たとえば、露光不足の画像に対しては、暗い領域のコントラストを高くしつつ、明るい領域のコントラストは低くするというような処理を施すことが望ましい。ところが、一律のクリップレベルでクリッピングを行なうと、暗い領域だけでなく明るい領域に対してもコントラストを強める結果となってしまう。
【００１２】
また同様に、逆光などの影響で、注目する被写体が非常に暗くなってしまったような逆光画像に対しても問題が生じる。すなわち、逆光画像などでは、暗い領域の周囲に非常に明るい領域が存在するため、明度ヒストグラムを求めると、暗い領域と明るい領域とにそれぞれ画素が集中するといういわゆるハイコントラストの状態になっていることが多い。そのような画像に対して上述したような一律のクリップレベルでクリッピングを行なうと、コントラストを高めたい暗い領域のみならず、弱めたい明るい領域に対してもコントラストを強める結果となる。
【００１３】
本発明は、これらの実情に鑑みなされたものであり、その目的は、画像の性質に応じてより適切なコントラスト補正を行なうことのできる画像処理プログラム、画像処理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、画像処理装置および画像処理方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のある局面に従うと、画像処理プログラムは、画像を取得する画像取得ステップと、取得された画像の性質を取得する画像性質取得ステップと、取得された画像の明度に対する画素頻度をとることで明度ヒストグラムを作成する明度ヒストグラム作成ステップと、取得された画像の性質に基づいて、各明度に対して一定でないクリップ値を決定する決定ステップと、決定されたクリップ値を用いて作成された明度ヒストグラムの対象となる画素をクリッピングするクリッピングステップと、クリッピングされた画素を明度ヒストグラムに振り分ける振分ステップと、振り分けられた明度ヒストグラムに基づいて、明度変換曲線を作成する明度変換曲線作成ステップと、作成された明度変換曲線を用いて画像の明度を変換する変換ステップと、をコンピュータに実行させる。
【００１５】
この発明によると、逆光画像、露光不足画像、露光過剰画像等のシーン情報である画像の性質が取得され、その性質に基づいて、明度に応じたクリップ値が決定される。そして、決定されたクリップ値を用いて明度ヒストグラムの対象となる画素がクリッピングされ、クリッピングされた画素が明度ヒストグラムに振り分けられる。すなわち、各明度に対するクリップ値よりも大きい画素が削除されて所定の振分方で明度ヒストグラムに振り分けられる。画像の性質に基づいて、明度に応じたクリップ値が決定されるため、適切にコントラストの調整を行なうことが可能となる。
【００１６】
したがって、画像の性質に応じてより適切なコントラスト補正を行なうことのできる画像処理プログラムを提供することが可能となる。
【００１７】
好ましくは、画像処理プログラムは、画像の色相に対する画素頻度および彩度に対する画素頻度をそれぞれとることで色相ヒストグラムおよび彩度ヒストグラムを作成する色相・彩度ヒストグラム作成ステップと、作成された明度ヒストグラム、色相ヒストグラムおよび彩度ヒストグラムの少なくとも１のヒストグラムに基づいて、画像の性質を判定する画像性質判定ステップと、をさらにコンピュータに実行させ、画像性質取得ステップにより取得される画像の性質は、画像性質判定ステップにより判定された画像の性質であることを特徴とする。
【００１８】
この発明によると、画像の明度ヒストグラム、色相ヒストグラムおよび彩度ヒストグラムの少なくとも１のヒストグラムに基づいて自動的に画像の性質が判定される。画像の性質は、明度、色相、および彩度のヒストグラムにより分析可能であるため、より適切に画像の性質を判定することができる。
【００１９】
好ましくは、画像性質取得ステップにより取得される画像の性質は、ユーザにより指定されたものであることを特徴とする。
【００２０】
これによると、画像の性質はユーザにより指定される。そして、指定された画像の性質に基づき明度に対するクリップ値が決定され、明度ヒストグラムがクリッピングされる。このため、画像の性質を容易に取得することが可能となり、画像の性質の判定に要する時間が短縮化される。また、画像の性質についてのユーザの意向を正確に反映することができる。
【００２１】
好ましくは、取得された画像の性質が露光不足画像または逆光画像である場合、決定ステップは、低い明度領域に対するクリップ値を高い明度領域に対するクリップ値よりも大きく決定することを特徴とする。
【００２２】
これによると、露光不足画像または逆光画像については、低い明度領域に対するクリップ値が高い明度領域に対するクリップ値よりも大きく決定される。このため、暗い領域におけるコントラストを高くしつつ、明るい領域のコントラトを低くすることが可能となる。
【００２３】
好ましくは、取得された画像の性質が露光過剰画像である場合、決定ステップは、高い明度領域に対するクリップ値を低い明度領域に対するクリップ値よりも大きく決定することを特徴とする。
【００２４】
これによると、露光過剰画像については、高い明度領域に対するクリップ値が低い明度領域に対するクリップ値よりも大きく決定される。このため、明るい領域のコントラストを高くしつつ、暗い領域のコントラストを低くすることが可能となる。
【００２５】
好ましくは、取得された画像の性質が夜景画像または夕焼け画像である場合、決定ステップは、低い明度領域および高い明度領域に対するクリップ値よりもその中間の明度領域に対するクリップ値を大きく決定することを特徴とする。
【００２６】
これによると、夜景画像または夕焼け画像については、低い明度領域および高い明度領域に対するクリップ値よりもその中間の明度領域に対するクリップ値が大きく決定される。このため、中間領域のコントラストを高くしつつ、暗い領域および明るい領域のコントラストを低くすることが可能となる。
好ましくは、振分ステップは、各明度に対して不均等に振り分ける。
【００２７】
好ましくは、取得された画像の性質が露光不足画像または逆光画像である場合、振分ステップは、低い明度領域に対する振分量を高い明度領域に対する振分量よりも大きくなるようにクリッピングされた画素を振り分けることを特徴とする。
【００２８】
これによると、露光不足画像または逆光画像については、明度ヒストグラムにおいて、低い明度領域に対する振分量を高い明度領域に対する振分量よりも大きくなるようにクリッピングされた画素が振り分けられる。暗い領域により多くの画素が振り分けられるため、暗い領域を明るく補正することが可能となる。
【００２９】
好ましくは、取得された画像の性質が露光過剰画像である場合、振分ステップは、高い明度領域に対する振分量を低い明度領域に対する振分量よりも大きくなるようにクリッピングされた画素を振り分けることを特徴とする。
【００３０】
これによると、露光過剰画像については、明度ヒストグラムにおいて、高い明度領域に対する振分量を低い明度領域に対する振分量よりも大きくなるようにクリッピングされた画素が振り分けられる。明るい領域により多くの画素が振り分けられるため、明るい領域を暗く補正することが可能となる。
【００３１】
好ましくは、振分ステップは、クリッピングされた画素を明度ヒストグラムの全明度領域に対して均等に振り分けることを特徴とする。
【００３２】
これによると、明度ヒストグラムの全明度領域に対して均等にクリッピングされた画素が振り分けられる。このため、明るさをそのままに保つことが可能となる。
【００３３】
本発明の別の局面に従うと、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上記いずれかに記載の画像処理プログラムを記録する。
【００３４】
この発明によると、画像の性質に応じてより適切なコントラスト補正を行なうことのできる画像処理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を提供することが可能となる。
【００３５】
本発明のさらに別の局面に従うと、画像処理装置は、画像を取得する画像取得手段と、取得された画像の性質を取得する画像性質取得手段と、取得された画像の明度に対する画素頻度をとることで明度ヒストグラムを作成する明度ヒストグラム作成手段と、取得された画像の性質に基づいて、各明度に対して一定でないクリップ値を決定する決定手段と、決定されたクリップ値を用いて作成された明度ヒストグラムの対象となる画素をクリッピングするクリッピング手段と、クリッピングされた画素を明度ヒストグラムに振り分ける振分手段と、振り分けられた明度ヒストグラムに基づいて、明度変換曲線を作成する明度変換曲線作成手段と、作成された明度変換曲線を用いて画像の明度を変換する変換手段と、を含む。
【００３６】
この発明によると、画像の性質が取得され、その性質に基づいて、明度に応じたクリップ値が決定される。そして、決定されたクリップ値を用いて明度ヒストグラムの対象となる画素がクリッピングされ、クリッピングされた画素が明度ヒストグラムに振り分けられる。すなわち、各明度に対するクリップ値よりも大きい画素が削除される。画像の性質に基づいて、明度に応じたクリップ値が決定されるため、適切にコントラストの調整を行なうことが可能となる。
【００３７】
したがって、画像の性質に応じてより適切なコントラスト補正を行なうことのできる画像処理装置を提供することが可能となる。
好ましくは、振分手段は、各明度に対して不均等に振り分ける。
【００３８】
本発明のさらに別の局面に従うと、画像処理方法は、画像を取得する画像取得ステップと、取得された画像の性質を取得する画像性質取得ステップと、取得された画像の明度に対する画素頻度をとることで明度ヒストグラムを作成する明度ヒストグラム作成ステップと、取得された画像の性質に基づいて、各明度に対して一定でないクリップ値を決定する決定ステップと、決定されたクリップ値を用いて作成された明度ヒストグラムの対象となる画素をクリッピングするクリッピングステップと、取得された画像の性質に基づいて、クリッピングされた画素を明度ヒストグラムに振り分ける振分ステップと、振り分けられた明度ヒストグラムに基づいて、明度変換曲線を作成する明度変換曲線作成ステップと、作成された明度変換曲線を用いて画像の明度を変換する変換ステップと、を含む。
好ましくは、振分ステップは、各明度に対して不均等に振り分ける。
本発明のさらに別の局面に従うと、画像処理プログラムは、画像を取得する画像取得ステップと、取得された画像の性質を取得する画像性質取得ステップと、取得された画像の明度に対する画素頻度をとることで明度ヒストグラムを作成する明度ヒストグラム作成ステップと、取得された画像の性質に基づいて、クリップ値を決定する決定ステップと、決定されたクリップ値を用いて作成された明度ヒストグラムの対象となる画素をクリッピングするクリッピングステップと、クリッピングされた画素を明度ヒストグラムの各明度に対して不均等に振り分ける振分ステップと、振り分けられた明度ヒストグラムに基づいて、明度変換曲線を作成する明度変換曲線作成ステップと、作成された明度変換曲線を用いて画像の明度を変換する変換ステップと、をコンピュータに実行させる。
好ましくは、取得された画像の性質が露光不足画像または逆光画像である場合、振分ステップは、低い明度領域に対する振分量を高い明度領域に対する振分量よりも大きくなるようにクリッピングされた画素を振り分ける。
好ましくは、取得された画像の性質が露光過剰画像である場合、振分ステップは、高い明度領域に対する振分量を低い明度領域に対する振分量よりも大きくなるようにクリッピングされた画素を振り分ける。
【００３９】
この発明によると、画像の性質に応じてより適切なコントラスト補正を行なうことのできる画像処理方法を提供することが可能となる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における画像処理装置１００に入出力装置が接続された例を示した図である。本図を参照して、コンピュータなどに代表される画像処理装置１００は、その本体にデジタルカメラ等の画像入力装置２０およびプリンタなどの画像出力装置３０が接続されている。
【００４２】
画像入力装置２０で読み取られた画像データは、画像処理装置１００に送られ、ここで適切な画像処理が施される。画像処理が施された後の画像データは、画像出力装置３０に送られ、所望の状態でプリント出力される。
【００４３】
図２は、画像処理装置１００の全体構成を示した機能ブロック図である。本図を参照して、画像処理装置１００は、入力された画像データを色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）および明度（Ｌ）の各成分に変換する色空間変換処理部１０１と、色空間変換処理部１０１から送られてくる色相、彩度および明度データに基づいて画像の性質（シーン情報）を判定するシーン判定処理部１０３と、シーン判定処理部１０３から送られてくるシーン情報および明度ヒストグラム情報に基づいてオリジナルの明度データを補正しコントラストの補正を行なうコントラスト補正処理部１０７と、補正後の明度データおよびオリジナルの色相、彩度データを画像出力装置３０に適した色空間のデータに変換する色空間変換処理部１１５とを含む。
【００４４】
シーン判定処理部１０３は、色空間変換処理部１０１から送られてくる色相、彩度および明度データに基づきそれぞれのヒストグラムを計算するための色相、彩度、明度ヒストグラム計算部１０４と、作成された各ヒストグラムに基づいてシーン情報を判定するシーン情報判定部１０５とを含む。
【００４５】
コントラスト補正処理部１０７は、送られてきたシーン情報に基づいて明度に対するクリップ値を決定するクリップ値決定部１１１と、決定されたクリップ値に基づいて明度ヒストグラム情報を修正する明度ヒストグラム修正部１１２と、修正された明度ヒストグラムに基づいて明度変換曲線を計算する明度変換曲線計算部１１３と、計算された明度変換曲線からオリジナルの明度データを変換する明度変換処理部１１４とを含む。
【００４６】
次に、画像処理装置１００における画像データの流れについて説明する。まず、画像入力装置２０で読み取られたＲＧＢの画像データは、色空間変換処理部１０１へと送られる。色空間変換処理部１０１では、入力されたＲＧＢの画像データが、色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）および明度（Ｌ）の各成分で表わされる色空間のデータへと変換される。
【００４７】
なお、このような色空間としては、代表的なものとしてマンセル表色系で表わされる色空間がある。ただし、変換に使用される色空間はマンセル表色系の色空間に限定されるものではなく、その他の色空間であってもよい。たとえば、均等色空間として知られるＬ*ａ*ｂ*空間などであってもよい。
【００４８】
変換された色相、彩度および明度データはシーン判定処理部１０３に送られる。なお、明度データはコントラスト補正処理部１０７へも送られ、色相および彩度データは色空間変換処理部１１５へも送られる。
【００４９】
シーン判定処理部１０３においては、送られてきた色相、彩度および明度データに基づいて、各成分ごとにそれぞれの成分に対する画素頻度がとられて３つのヒストグラムが作成される。そして、シーン情報判定部１０５において、これら作成された３つのヒストグラムをもとに、入力された画像の性質（シーン情報）が判定される。シーン情報の判定とは、たとえば、ノーマル画像、露光不足画像、逆光画像、露光過剰画像、夜景画像、夕焼け画像の別等を判定することである。
【００５０】
判定されたシーン情報および計算された明度ヒストグラム情報は、コントラスト補正処理部１０７に送られる。コントラスト補正処理部１０７では、このシーン情報に基づいて、クリップ値決定部１１１により各明度に対するクリップ値が決定される。
【００５１】
各明度に対するクリップ値が決定されると、明度ヒストグラム修正部１１２において、送られてきた明度ヒストグラム情報に対するクリッピングが行なわれる。すなわち、明度ヒストグラムの画素頻度がそれぞれの明度におけるクリップ値よりも大きい場合は、その画素がクリッピングされる。そして、画像のシーン情報に応じてそのクリッピングされた画素が適切に振り分けられる。
【００５２】
このようにして明度ヒストグラムが修正されると、これに基づいて、明度変換曲線計算部１１３において、累積ヒストグラムが計算される。そして、累積ヒストグラムが正規化されて明度変換曲線が作成される。
【００５３】
明度変換処理部１１４においては、この作成された明度変換曲線を用いて色空間変換処理部１０１から送られてきた明度データの変換処理が行なわれる。
【００５４】
変換された明度データは、色空間変換処理部１１５に送られ、ここで、色空間変換処理部１０１から送られてきたオリジナルの色相および彩度データとともに、画像出力装置３０に適した色空間で表わされるデータへと変換される。画像出力装置３０がディスプレイなどの表示装置である場合は、ＲＧＢで表わされる色成分の画像データに変換され、プリンタなどの出力装置である場合は、ＣＭＹＫで表わされる色成分の画像データに変換される。そして、変換された画像データは画像出力装置３０に送られる。
【００５５】
図３は、画像処理装置１００における画像処理の流れを示したフローチャートである。本図を参照して、まずステップ３０１において画像データが入力されると、ステップ３０２において、その画像データが、色相、彩度および明度データに変換される。次に、ステップＳ３０３において、色相、彩度および明度の各ヒストグラムが作成される。そして、ステップＳ３０４において、これら作成された３つのヒストグラムに基づいて画像のシーンが判定される。
【００５６】
たとえば、明度ヒストグラムの情報から、低明度領域に画像が偏っていれば露光不足画像と判断される。また、明度ヒストグラムの暗い領域と明るい領域にある程度画素が集中しており、なおかつ画像の中心部が暗く、その周辺領域が明るいような場合は、逆光画像と判定される。
【００５７】
そして、逆光画像もしくは露光不足画像であると判定された場合には（ステップＳ３０５で“Ｙｅｓ”）、ステップＳ３０８およびステップＳ３１２において明度ヒストグラムの修正処理が行なわれる。
【００５８】
すなわち、ステップＳ３０８では、高い明度領域（以下「高明度領域」という）におけるクリップ値を小さく、低い明度領域（以下「低明度領域」という）におけるクリップ値を大きく設定して、明度ヒストグラムがクリッピングされる。そして、ステップＳ３１２では、高明度領域の振り分け量を小さく、低明度領域の振り分け量を大きく設定して、クリッピングされた画素の振り分け処理が行なわれる。
【００５９】
このようにして明度ヒストグラムが修正されると、ステップＳ３１５において、修正された明度ヒストグラムに基づいて累積ヒストグラムが求められ、それを正規化して明度変換曲線が作成される。
【００６０】
また、明度ヒストグラム情報から、高明度領域に画素が偏っていると判断された場合は、その画像は露光過剰画像であると判定される。露光過剰画像であると判定された場合（ステップＳ３０６で“Ｙｅｓ”）は、ステップＳ３０９およびステップＳ３１３において明度ヒストグラムの修正処理が行なわれる。
【００６１】
すなわち、ステップＳ３０９では、高明度領域のクリップ値を大きく低明度領域のクリップ値を小さくしてクリッピング処理が行なわれる。そして、ステップＳ３１３では、高明度領域の振り分け量を大きく、低明度領域の振り分け量を小さく設定して、クリッピングされた画素の振り分け処理が行なわれる。このようにして明度ヒストグラムが修正されるとステップＳ３１５の処理へと進む。
【００６２】
次に、入力された画像が、夕焼け画像や夜景画像であると判定された場合は（ステップＳ３０７で“Ｙｅｓ”）、ステップＳ３１０およびステップＳ３１４において明度ヒストグラムの修正処理が行なわれる。
【００６３】
なお、夕焼け画像の判定方法としては、たとえば、（１）明度ヒストグラムが低明度領域だけ、あるいは低明度領域と高明度領域に偏っている。（２）色相ヒストグラムが赤色から黄色に偏っている。（３）全画素の平均彩度が所定のしきい値以上である。というこれら３つの条件を満たしているか否かにより判定される。そして、これら３つの条件を満たしている場合には夕焼け画像であると判断される。
【００６４】
また、夜景画像の判定方法としては、たとえば、（１）明度ヒストグラムは低明度領域だけ、あるいは低明度領域と高明度領域に偏っている。（２）中間明度領域から高明度領域にかけての平均彩度が所定のしきい値以上で、低明度領域の平均彩度がしきい値以下である。という２つの条件を満たしているか否かで判定される。そして、これら２つの条件を満たしている場合には夜景画像であると判定される。
【００６５】
夜景画像もしくは夕焼け画像であると判定された場合は（ステップＳ３０７で“Ｙｅｓ”）、ステップＳ３１０において、中間明度領域のクリップ値を大きく、そして高明度領域および低明度領域のクリップ値を小さくしてクリッピングが行なわれる。そして、ステップＳ３１４において、クリッピングされた画素がすべての明度領域において均一に振り分けられる。このようにして修正された明度ヒストグラムに基づいて、ステップＳ３１５において明度変換曲線が作成される。
【００６６】
一方、ノーマルな画像であると判定された場合、すなわち、逆光露光不足画像、露光過剰画像、夜景、夕焼け画像ではないと判断された場合は、（ステップＳ３０７で“Ｎｏ”）、ステップＳ３１１およびステップＳ３１４において明度ヒストグラムの修正処理が行なわれる。
【００６７】
すなわち、ステップＳ３１１ですべての明度領域において一定のクリップ値によりクリッピングが行なわれ、ステップＳ３１４でクリッピングされた画素がすべての明度領域に一様に振り分けられる。つまり、ノーマルな画像に対しては従来から行なわれてきたクリッピング処理および振り分け処理が行なわれる。そして、修正された明度ヒストグラムに基づいてステップＳ３１５における明度変換曲線の作成処理が行なわれる。
【００６８】
ステップＳ３１５において明度変換曲線が作成されると、ステップＳ３１６において、オリジナルの明度に対してこの明度変換曲線を利用した明度データの変換処理、すなわちコントラスト補正処理が行なわれる。そして、ステップＳ３１７において、オリジナルの色相データ、彩度データおよび補正された明度データが出力装置３０に適した画像データに変換される。変換された画像データは、ステップＳ３１８において、出力装置３０へと出力される。
【００６９】
続いて、図４から図６を用いて、画像のシーンに応じた明度ヒストグラムの修正処理について詳細に説明する。
【００７０】
図４は、逆光画像あるいは露光不足画像に対する明度ヒストグラムの修正処理（図３のステップＳ３０８およびステップＳ３１２）を説明するための図である。図４を参照して、ここで、図４（ａ）はクリッピング前のオリジナルの明度ヒストグラムＣ１を表わしており、図４（ｂ）は、クリッピングされて画素の振り分けが行なわれた後の明度ヒストグラムＣ１′を表わしている。そして、図４（ｃ）は、修正された明度ヒストグラムＣ１′から求められた累積ヒストグラムを正規化した明度変換曲線を示している。
【００７１】
本図に示すように、逆光あるいは露光不足画像に関しては、暗い領域に画素が集中している。このような場合、低明度領域におけるコントラストを高くするために、クリップ値は、低明度領域において高く高明度領域において低く、点線ｌ1で示すように設定される。そして、このクリップ値ｌ1以上の画素が（図４（ａ）の斜線部）クリッピングされる。
【００７２】
そして、図４（ｂ）の斜線部で示すように、クリッピングされた画素は、低明度領域における画像を明るくするために、低明度領域での振り分け量を高明度領域での振り分け量よりも大きくして振り分けられる。
【００７３】
このようにすることで、明度ヒストグラムはＣ１′のように修正される。そして、この修正された明度ヒストグラムＣ１′に基づいて累積ヒストグラムがとられ、それを正規化することによって、図４（ｃ）で示すような明度変換曲線が作成される。
【００７４】
この処理によって、露光不足画像や逆光画像に対しては、クリップ値をすべての明度に対して一律にした場合と比べて、暗い領域のコントラストをより高くしつつ、明るい領域のコントラストを低くすることが可能となる。
【００７５】
図５は、露光過剰画素に対する明度ヒストグラムの修正処理（図３のステップＳ３０９およびステップＳ３１３）を説明するための図である。図５（ａ）は、クリッピング前のオリジナルの明度ヒストグラムＣ２を表わしており、図５（ｂ）は、クリッピングされて画素の振り分けが行なわれた後の明度ヒストグラムＣ２′を表わしている。そして、図５（ｃ）は、この修正された明度ヒストグラムＣ２′に基づいて累積ヒストグラムがとられ、その累積ヒストグラムを正規化することによって求められた明度変換曲線である。
【００７６】
図５（ａ）に示すように、露光過剰画像は、高明度領域に画素が偏っている。この場合は、図４に示した場合とは逆に、暗い領域のクリップ値は小さく、明るい領域のクリップ値は大きく設定される（点線ｌ2）。そして、このクリップ値ｌ2よりも大きな画素（図５（ａ）の斜線部）がクリッピングされる。
【００７７】
そして、図５（ｂ）の斜線部に示すように、低明度領域における振り分け量を小さく高明度領域における振り分け量を大きくして、クリッピングされた画素が振り分けられる。
【００７８】
このため、明度ヒストグラムはＣ２′のように修正される。そして、このＣ２′で示される修正された明度ヒストグラムに基づいて図５（ｃ）で示すような明度データを変換するための明度変換曲線が求められる。
【００７９】
このような補正処理をすることによって、露光過剰画像に対しては、クリップ値をすべての明度に対して一律にした場合と比べて、明るい領域のコントラストをより高くしつつ、暗い領域のコントラストを低くすることが可能となる。
【００８０】
図６は夜景あるいは夕焼け画像に対する明度ヒストグラムの修正処理（図３のステップＳ３１０およびステップＳ３１４）を説明するための図である。図６（ａ）はクリッピングする前のオリジナルの明度ヒストグラムＣ３を表わしており、図６（ｂ）は、クリッピングされ、画素の振り分けが行なわれた後の修正された明度ヒストグラムＣ３′を表わしている。そして、図６（ｃ）は、この修正された明度ヒストグラムに基づいて求められた累積明度ヒストグラムを正規化した明度変換曲線を表わしている。
【００８１】
図６（ａ）に示すように、夕焼け画像あるいは夜景画像は、低明度領域と高明度領域に明度ヒストグラムが偏っている。この場合は、中間明度領域のコントラストを高めることで、図４で示した露光不足画像と比してハイコントラスト気味になるような補正処理が行なわれる。したがって、中間明度領域のクリップ値がそれ以外の領域、すなわち低明度領域および高明度領域のクリップ値に比べて大きく設定される（点線ｌ3）。点線ｌ3で示したクリップ値以上の画素については、クリッピングされ、（斜線部）そのクリッピングされた画素は、図６（ｂ）に示すように、全明度にわたって均等に振り分けられる（斜線部）。その結果、明度ヒストグラムは、Ｃ３′のように修正される。
【００８２】
なお、クリッピングされた画素の振り分け方は、本図に示すように全明度にわたって均等でなく、たとえば、中間明度領域に多く振り分けるようにしてもよい。これにより、中間明度領域をより明るくすることが可能となる。
【００８３】
そして、この修正された明度ヒストグラムＣ３′に基づいて、累積ヒストグラムがとられ、その累積ヒストグラムを正規化することで図６（ｃ）に示すような明度変換曲線が生成される。
【００８４】
このように、夕焼け画像あるいは夜景画像と判定された場合には、中間の明度領域のコントラストを高くすることが可能となり、より適切な画像を得ることができる。
【００８５】
以上説明したように、本実施の形態における画像処理装置１００によると、露光不足画像や逆光画像に対しては、暗い領域のコントラストを高くしつつ明るい領域のコントラストを低くするようなコントラスト補正処理が可能となる。また、露光過剰画像に対しては、明るい領域のコントラストを高くしつつ暗い領域のコントラストを低くするようなコントラスト補正処理が可能となる。さらに、夕焼け、夜景画像に対しては、中間領域のコントラストを高くしつつ暗い領域および明るい領域のコントラストを抑えるようなコントラスト補正処理が可能となる。
【００８６】
そして、クリッピングされた画素を振り分ける際の明度に対する振り分け量を調整することで、コントラスト補正処理と同時に、明度を強制的に補正することが可能となる。すなわち、たとえば、露光不足画像に対しては暗い領域を明るくするような明度補正処理が可能となり、露光過剰画像に対しては、明るい領域を暗くするような明度補正処理が可能となる。
【００８７】
このように、本実施の形態によると、画像の性質（シーン情報）に応じた適切なコントラスト補正および明度補正を行なうことが可能となる。
【００８８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態における画像処理装置２００は、第１の実施の形態における画像処理装置１００のように入力された画像のシーン情報を自動で判別するのではなく、ユーザ入力によりシーン情報を取得するというものである。具体的には、予めいくつかのシーンが用意されており、ユーザがその中から任意に画像のシーンを指定できるように入力部が設けられている。
【００８９】
図７は、本発明の第２の実施の形態における画像処理装置２００の構成を示した機能ブロック図である。本実施の形態における画像処理装置２００は、画像のシーン情報を自動判別ではなくユーザのマニュアル入力により取得するため、図２に示した画像処理装置１００のようなシーン判定処理部１０３を含まない。その代わりに、ユーザがシーン情報を入力することのできるシーン情報入力部２０３を含む。
【００９０】
また、コントラスト補正処理部２０７には、図２に示したコントラスト補正処理部１０７と異なり、明度ヒストグラム計算部２１０が含まれる。
【００９１】
図７を参照して、本実施の形態における画像処理装置２００は、色空間変換処理部１０１と、シーン情報入力部２０３と、コントラスト補正処理部２０７と、色空間変換処理部１１５とを含む。
【００９２】
画像入力装置２０で読み取られたＲＧＢの画像データは、色空間変換処理部１０１へと送られ、ここで、色相、彩度および明度データに変換される。変換された明度データは、コントラスト補正処理部２０７に送られ、色相および彩度データは、色空間変換処理部１１５へと送られる。
【００９３】
コントラスト補正処理部２０７では、色空間変換処理部１０１から送られてきた明度データに基づいて、まず明度ヒストグラム計算部２１０において、明度に対する画素頻度のヒストグラムが作成される。次に、クリップ値決定部２１１において、シーン情報入力部２０３から送られてきたシーン情報に基づいて各明度に対するクリップ値が決定される。
【００９４】
そして、明度ヒストグラム修正部２１２において、各クリップ値以上の画素がクリッピングされ、このクリッピングされた画素がシーン情報に応じた振り分け量でもって振り分けられる。
【００９５】
明度変換曲線計算部２１３においては、このようにして修正された明度ヒストグラムに基づいて、明度変換曲線が求められる。そして、明度変換処理部２１４において、この明度変換曲線を用いてオリジナルの明度データが適切に変換される。そして変換後の明度データは、色空間変換処理部１１５へと送られる。
【００９６】
色空間変換処理部１１５では、補正された後の明度データおよびオリジナルの色相データ、彩度データが、出力装置３０で出力するための色空間で表わされる画像データに変換される。変換された後の画像データは、画像出力装置３０へと送られる。
【００９７】
図８は、シーン情報入力部２０３によりシーン情報が入力される際のＧＵＩ（graphical user interface）の例を示した図である。本図に示すように、たとえば画像処理装置２００のディスプレイ上に図８で示すような画面８０が表示され、予めいくつかのシーン情報を表示したシーン領域８１が設けられる。ユーザは、ここに示されたシーン情報の中から対象となる画像のシーン情報を選択する。ここでは、逆光画像が選択されている場合を示している。
【００９８】
このように、画像データからシーン情報が自動的に判別されるのではなくユーザによるマニュアル入力によりシーン情報が取得されるため、シーン情報の判別に要する時間が短縮されるとともに、ユーザの意思をダイレクトに反映した適切な補正処理を行なうことが可能となる。
【００９９】
図９は、画像処理装置２００における画像処理の流れを示したフローチャートである。ここでは、図３に示したフローチャートと異なり、ステップＳ３０３の代わりにステップＳ９０３の処理が行なわれる。
【０１００】
すなわち、ここでは色相、彩度および明度の３つのヒストグラムを作成するのではなく、明度ヒストグラムのみが作成される。これは、シーン情報を、色相、彩度および明度の３つのヒストグラム情報から自動判定するのではなく、ユーザ入力により指定された情報に基づいて判定することになるため、色相、彩度のヒストグラムが不要だからである。
【０１０１】
画像のシーン情報が判定された後は、図３に示した処理の流れと全く同様に、シーン情報に応じた明度ヒストグラムのクリッピング処理および振り分け処理等が行なわれる。
【０１０２】
以上説明したように、本実施の形態における画像処理装置２００によると、画像のシーン情報がユーザの入力により決定されるため、より容易かつ正確に画像のシーンを判定することができる。そして、正確に判定された画像のシーンに基づいて適切なコントラストおよび明度補正処理が行なわれることになる。
【０１０３】
なお、本実施の形態においては、図３および図９のフローチャートで示したように、逆光画像については露光不足画像と同様に、クリップ値を高明度領域で小さくし低明度領域で大きく設定してクリッピングを行なっている。したがって、低明度領域でコントラストが高く、高明度領域でコントラストが低くなるように補正される。しかし、実際得られる画像としては、明るい領域のコントラストを少し高くした方が結果がよくなる場合がある。このため、一定以上の明度領域ではクリップ値が少し大きくなるようにクリップ値を設定してもよい。
【０１０４】
図１０は、このような逆光画像に対する明度ヒストグラムの修正処理を説明するための図である。図１０（ａ）は、クリッピング前のオリジナルの明度ヒストグラムＣ４を表わしており、図１０（ｂ）は、クリッピングされ、画素の振り分けが行なわれた後の修正された明度ヒストグラムＣ４′を示している。そして、図１０（ｃ）は、この修正された明度ヒストグラムＣ４′から求めた累積ヒストグラムを正規化することによって得られた明度変換曲線を示している。
【０１０５】
図１０（ａ）に示すように、ここではクリップ値が、点線ｌ4で示されるように、低明度領域で高くそして高明度領域で低く、しかも一定以上の明度領域では逆に少し大きくなるように設定されている。したがって、点線ｌ4より大きい画素頻度となる斜線で示す部分がクリッピングされる。そしてクリッピングされた画素は、図１０（ｂ）の斜線部のように低明度領域で大きくそして高明度領域で小さく振り分けられる。
【０１０６】
以上説明したように、逆光画像に対するクリッピング値を高明度領域において少し高くなるように設定すると、明るい領域におけるコントラストがある程度強くなり、より見映えのよい画像が得られることになる。
【０１０７】
今回示した実施の形態においては、明度ヒストグラムを修正することにより、コントラスト補正と同時に所望の明度補正も行なうことができるため、明るさ補正とコントラスト補正の２つの明度変換処理を別々に行なう場合に比べて、処理が高速化できる。しかも、階調の抜け（飛び）が発生しにくいというメリットがある。
【０１０８】
なお、クリッピングされた画素の振り分け方については、たとえば特開２０００−５７３３号に提示されたような方法を用いてもよい。すなわち、クリッピングされた画素をすべての明度にまず均一に振り分けた後に、たとえば、高明度領域の画素を低明度領域に振り替えるなどして振り替えを行なってもよい。また、明るさの補正を行なわず、画像の性質によらず全明度領域に対して均一に振り分けるようにしてもよい。
【０１０９】
なお、今回は、画像にコントラスト補正処理のみを施す場合を説明しているが、色かぶり補正処理、シャープネス強調処理、彩度強調処理、その他の画像処理と任意に組合せてコントラスト補正処理を施すことも可能である。
【０１１０】
また、図２および図７に示した色空間変換処理部１０１では、色相、彩度、明度データに変換する場合を示した。しかし、これらの成分で表わされた色空間のデータではなく、たとえばＸＹＺ表色系で表わされるような色空間のデータに変換されてもよい。そのような場合は、各成分に応じたヒストグラムおよび補正処理が行なわれることになる。
【０１１１】
なお、今回の実施の形態では、シーン情報ごとに決定されるクリップ値として、図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）等で示したように、直線（ｌ1、ｌ2、ｌ3）となる場合を例にあげて説明した。しかし、このような直線に限られるものではなく、曲線であってもよい。また、階段状に不連続な値をとるようにしてもよい。いずれにせよ、ノーマル画像以外の画像に対するクリップ値は、明度に対して一定ではなく、明度に応じた適切な値をとるものである。
【０１１２】
今回示した画像処理装置１００（または２００）が行なう画像処理方法は、上述した一連の処理動作を機能させるためのプログラムによって実現されることができる。画像処理プログラムは、予め画像処理装置１００（または２００）内のハードディスクにインストールされたものであってもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープのような取外し可能な記録媒体に記録されたものであってもよい。いずれにせよ、画像データ検索プログラムはコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されている。
【０１１３】
なお、コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、磁気テープやカセットテープなどのテープ系、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスク装置等）や光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等）などのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）や光カードなどのカード系、あるいはＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリ等の固定的にプログラムを担持する媒体が考えられる。
【０１１４】
なお、記録媒体に格納される内容としては、プログラムに限定されず、データであってもよい。
【０１１５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態における画像処理装置１００に入出力装置が接続された例を示した図である。
【図２】 画像処理装置１００の全体構成を示した機能ブロック図である。
【図３】 画像処理装置１００における画像処理の流れを示したフローチャートである。
【図４】 逆光画像あるいは露光不足画像に対する明度ヒストグラムの修正処理（図３のステップＳ３０８およびステップＳ３１２）を説明するための図である。
【図５】 露光過剰画素に対する明度ヒストグラムの修正処理（図３のステップＳ３０９およびステップＳ３１３）を説明するための図である。
【図６】 夜景あるいは夕焼け画像に対する明度ヒストグラムの修正処理（図３のステップＳ３１０およびステップＳ３１４）を説明するための図である。
【図７】 本発明の第２の実施の形態における画像処理装置２００の構成を示した機能ブロック図である。
【図８】 シーン情報入力部２０３によりシーン情報が入力される際のＧＵＩ（graphical user interface）の例を示した図である。
【図９】 画像処理装置２００における画像処理の流れを示したフローチャートである。
【図１０】 逆光画像に対する明度ヒストグラムの修正処理を説明するための図である。
【図１１】 従来技術における明度ヒストグラムの修正および明度変換曲線の作成について説明するための図である。
【符号の説明】
２０ 画像入力装置、３０ 画像出力装置、１００，２００ 画像処理装置、１０１，１１５ 色空間変換処理部、１０３ シーン判定処理部、１０４ 色相・彩度・明度ヒストグラム計算部、１０５ シーン情報判定部、１０７，２０７コントラスト補正処理部、１１１，２１１ クリップ値決定部、１１２，２１２ 明度ヒストグラム修正部、１１３，２１３ 明度変換曲線計算部、１１４，２１４ 明度変換処理部、２０３ シーン情報入力部、２１０ 明度ヒストグラム計算部。
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理プログラム、画像処理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、画像処理装置および画像処理方法に関し、特に、画像の性質に応じて、より画像に適したコントラスト補正処理を施すことのできる画像処理プログラム、画像処理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、画像処理装置および画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、画像のコントラストを補正する方法として、ヒストグラム均等化法というものが知られている。この手法は、画像の明度に対する画素頻度をとることで明度ヒストグラムを求め、画素頻度の大きい明度領域に対してはコントラストを高くし、画素頻度の小さい明度領域に対してはコントラストを低くするというものである。
【０００３】
画素頻度の大きい明度領域には、比較的重要な要素が含まれていることが多く、その領域の階調性を上げることによってコントラストを高め、画像の見映えをよくするというのがヒストグラム均等化法の考えである。
【０００４】
ヒストグラム均等化法を実現する方法としては、たとえば、明度ヒストグラムから累積ヒストグラムを作成し、これを明度変換曲線とすることで各画素の明度を変換するというものがある。ただし、累積ヒストグラムをそのまま明度変換曲線にすると、実際には非常にコントラストが強くなる傾向にある。このため、通常、明度ヒストグラムをある一定のクリップレベルでクリッピングし、クリッピングされた画素を全明度に均等に振り分けることで、これをもとに作成される累積ヒストグラムの傾き、すなわちコントラスト明度変換曲線の傾きを緩やかにするという方法がとられる。
【０００５】
図１１は、このような従来技術における明度ヒストグラムの修正および明度変換曲線の作成について説明するための図である。図１１（ａ）はクリッピングされる前のオリジナルの明度ヒストグラムを表わしており、図１１（ｂ）は、クリッピングされた画素が振り分けられた後の修正された明度ヒストグラムを表わしている。そして、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）に示す修正された明度ヒストグラムに基づいて作成された明度変換曲線を表わしている。
【０００６】
図１１（ａ）に示す明度ヒストグラム（Ｃ）に対して、あるクリップレベルｌが設定され、そのクリップレベルより高い画素頻度のものについてクリッピングが行なわれる。すなわち、図１１（ａ）では、点線で示したクリップレベルｌより上の画素頻度となる部分（斜線部）がクリッピングされることになる。
【０００７】
そして、図１１（ｂ）で示されるように、クリッピングされた画素は全明度に均等に振り分けられる（斜線部）。このため、明度ヒストグラムはＣ′に修正される。
【０００８】
この修正された明度ヒストグラムＣ′に基づいて、累積ヒストグラムが作成されるため、図１１（ｃ）で示すような傾きの緩やかな明度変換曲線が作成される。したがって、明度を変換した後の画像のコントラストが強くなりすぎるといった現象が防止される。
【０００９】
このように従来技術においては、クリップレベルを調整することによりコントラストの強調レベルを適宜変化させることが可能であった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来技術におけるヒストグラム均等化法では、すべての明度に対して一律のクリップ値を用いてクリッピングを行なっていたため、画像の性質に合ったコントラスト補正ができないという問題があった。
【００１１】
たとえば、露光不足の画像に対しては、暗い領域のコントラストを高くしつつ、明るい領域のコントラストは低くするというような処理を施すことが望ましい。ところが、一律のクリップレベルでクリッピングを行なうと、暗い領域だけでなく明るい領域に対してもコントラストを強める結果となってしまう。
【００１２】
また同様に、逆光などの影響で、注目する被写体が非常に暗くなってしまったような逆光画像に対しても問題が生じる。すなわち、逆光画像などでは、暗い領域の周囲に非常に明るい領域が存在するため、明度ヒストグラムを求めると、暗い領域と明るい領域とにそれぞれ画素が集中するといういわゆるハイコントラストの状態になっていることが多い。そのような画像に対して上述したような一律のクリップレベルでクリッピングを行なうと、コントラストを高めたい暗い領域のみならず、弱めたい明るい領域に対してもコントラストを強める結果となる。
【００１３】
本発明は、これらの実情に鑑みなされたものであり、その目的は、画像の性質に応じてより適切なコントラスト補正を行なうことのできる画像処理プログラム、画像処理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、画像処理装置および画像処理方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のある局面に従うと、画像処理プログラムは、画像を取得する画像取得ステップと、取得された画像の性質を取得する画像性質取得ステップと、取得された画像の明度に対する画素頻度をとることで明度ヒストグラムを作成する明度ヒストグラム作成ステップと、取得された画像の性質に基づいて、各明度に対して一定でないクリップ値を決定する決定ステップと、決定されたクリップ値を用いて作成された明度ヒストグラムの対象となる画素をクリッピングするクリッピングステップと、クリッピングされた画素を明度ヒストグラムに振り分ける振分ステップと、振り分けられた明度ヒストグラムに基づいて、明度変換曲線を作成する明度変換曲線作成ステップと、作成された明度変換曲線を用いて画像の明度を変換する変換ステップと、をコンピュータに実行させる。
【００１５】
この発明によると、逆光画像、露光不足画像、露光過剰画像等のシーン情報である画像の性質が取得され、その性質に基づいて、明度に応じたクリップ値が決定される。そして、決定されたクリップ値を用いて明度ヒストグラムの対象となる画素がクリッピングされ、クリッピングされた画素が明度ヒストグラムに振り分けられる。すなわち、各明度に対するクリップ値よりも大きい画素が削除されて所定の振分方で明度ヒストグラムに振り分けられる。画像の性質に基づいて、明度に応じたクリップ値が決定されるため、適切にコントラストの調整を行なうことが可能となる。
【００１６】
したがって、画像の性質に応じてより適切なコントラスト補正を行なうことのできる画像処理プログラムを提供することが可能となる。
【００１７】
好ましくは、画像処理プログラムは、画像の色相に対する画素頻度および彩度に対する画素頻度をそれぞれとることで色相ヒストグラムおよび彩度ヒストグラムを作成する色相・彩度ヒストグラム作成ステップと、作成された明度ヒストグラム、色相ヒストグラムおよび彩度ヒストグラムの少なくとも１のヒストグラムに基づいて、画像の性質を判定する画像性質判定ステップと、をさらにコンピュータに実行させ、画像性質取得ステップにより取得される画像の性質は、画像性質判定ステップにより判定された画像の性質であることを特徴とする。
【００１８】
この発明によると、画像の明度ヒストグラム、色相ヒストグラムおよび彩度ヒストグラムの少なくとも１のヒストグラムに基づいて自動的に画像の性質が判定される。画像の性質は、明度、色相、および彩度のヒストグラムにより分析可能であるため、より適切に画像の性質を判定することができる。
【００１９】
好ましくは、画像性質取得ステップにより取得される画像の性質は、ユーザにより指定されたものであることを特徴とする。
【００２０】
これによると、画像の性質はユーザにより指定される。そして、指定された画像の性質に基づき明度に対するクリップ値が決定され、明度ヒストグラムがクリッピングされる。このため、画像の性質を容易に取得することが可能となり、画像の性質の判定に要する時間が短縮化される。また、画像の性質についてのユーザの意向を正確に反映することができる。
【００２１】
好ましくは、取得された画像の性質が露光不足画像または逆光画像である場合、決定ステップは、低い明度領域に対するクリップ値を高い明度領域に対するクリップ値よりも大きく決定することを特徴とする。
【００２２】
これによると、露光不足画像または逆光画像については、低い明度領域に対するクリップ値が高い明度領域に対するクリップ値よりも大きく決定される。このため、暗い領域におけるコントラストを高くしつつ、明るい領域のコントラトを低くすることが可能となる。
【００２３】
好ましくは、取得された画像の性質が露光過剰画像である場合、決定ステップは、高い明度領域に対するクリップ値を低い明度領域に対するクリップ値よりも大きく決定することを特徴とする。
【００２４】
これによると、露光過剰画像については、高い明度領域に対するクリップ値が低い明度領域に対するクリップ値よりも大きく決定される。このため、明るい領域のコントラストを高くしつつ、暗い領域のコントラストを低くすることが可能となる。
【００２５】
好ましくは、取得された画像の性質が夜景画像または夕焼け画像である場合、決定ステップは、低い明度領域および高い明度領域に対するクリップ値よりもその中間の明度領域に対するクリップ値を大きく決定することを特徴とする。
【００２６】
これによると、夜景画像または夕焼け画像については、低い明度領域および高い明度領域に対するクリップ値よりもその中間の明度領域に対するクリップ値が大きく決定される。このため、中間領域のコントラストを高くしつつ、暗い領域および明るい領域のコントラストを低くすることが可能となる。
好ましくは、振分ステップは、各明度に対して不均等に振り分ける。
【００２７】
好ましくは、取得された画像の性質が露光不足画像または逆光画像である場合、振分ステップは、低い明度領域に対する振分量を高い明度領域に対する振分量よりも大きくなるようにクリッピングされた画素を振り分けることを特徴とする。
【００２８】
これによると、露光不足画像または逆光画像については、明度ヒストグラムにおいて、低い明度領域に対する振分量を高い明度領域に対する振分量よりも大きくなるようにクリッピングされた画素が振り分けられる。暗い領域により多くの画素が振り分けられるため、暗い領域を明るく補正することが可能となる。
【００２９】
好ましくは、取得された画像の性質が露光過剰画像である場合、振分ステップは、高い明度領域に対する振分量を低い明度領域に対する振分量よりも大きくなるようにクリッピングされた画素を振り分けることを特徴とする。
【００３０】
これによると、露光過剰画像については、明度ヒストグラムにおいて、高い明度領域に対する振分量を低い明度領域に対する振分量よりも大きくなるようにクリッピングされた画素が振り分けられる。明るい領域により多くの画素が振り分けられるため、明るい領域を暗く補正することが可能となる。
【００３１】
好ましくは、振分ステップは、クリッピングされた画素を明度ヒストグラムの全明度領域に対して均等に振り分けることを特徴とする。
【００３２】
これによると、明度ヒストグラムの全明度領域に対して均等にクリッピングされた画素が振り分けられる。このため、明るさをそのままに保つことが可能となる。
【００３３】
本発明の別の局面に従うと、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上記いずれかに記載の画像処理プログラムを記録する。
【００３４】
この発明によると、画像の性質に応じてより適切なコントラスト補正を行なうことのできる画像処理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を提供することが可能となる。
【００３５】
本発明のさらに別の局面に従うと、画像処理装置は、画像を取得する画像取得手段と、取得された画像の性質を取得する画像性質取得手段と、取得された画像の明度に対する画素頻度をとることで明度ヒストグラムを作成する明度ヒストグラム作成手段と、取得された画像の性質に基づいて、各明度に対して一定でないクリップ値を決定する決定手段と、決定されたクリップ値を用いて作成された明度ヒストグラムの対象となる画素をクリッピングするクリッピング手段と、クリッピングされた画素を明度ヒストグラムに振り分ける振分手段と、振り分けられた明度ヒストグラムに基づいて、明度変換曲線を作成する明度変換曲線作成手段と、作成された明度変換曲線を用いて画像の明度を変換する変換手段と、を含む。
【００３６】
この発明によると、画像の性質が取得され、その性質に基づいて、明度に応じたクリップ値が決定される。そして、決定されたクリップ値を用いて明度ヒストグラムの対象となる画素がクリッピングされ、クリッピングされた画素が明度ヒストグラムに振り分けられる。すなわち、各明度に対するクリップ値よりも大きい画素が削除される。画像の性質に基づいて、明度に応じたクリップ値が決定されるため、適切にコントラストの調整を行なうことが可能となる。
【００３７】
したがって、画像の性質に応じてより適切なコントラスト補正を行なうことのできる画像処理装置を提供することが可能となる。
好ましくは、振分手段は、各明度に対して不均等に振り分ける。
【００３８】
本発明のさらに別の局面に従うと、画像処理方法は、画像を取得する画像取得ステップと、取得された画像の性質を取得する画像性質取得ステップと、取得された画像の明度に対する画素頻度をとることで明度ヒストグラムを作成する明度ヒストグラム作成ステップと、取得された画像の性質に基づいて、各明度に対して一定でないクリップ値を決定する決定ステップと、決定されたクリップ値を用いて作成された明度ヒストグラムの対象となる画素をクリッピングするクリッピングステップと、取得された画像の性質に基づいて、クリッピングされた画素を明度ヒストグラムに振り分ける振分ステップと、振り分けられた明度ヒストグラムに基づいて、明度変換曲線を作成する明度変換曲線作成ステップと、作成された明度変換曲線を用いて画像の明度を変換する変換ステップと、を含む。
好ましくは、振分ステップは、各明度に対して不均等に振り分ける。
本発明のさらに別の局面に従うと、画像処理プログラムは、画像を取得する画像取得ステップと、取得された画像の性質を取得する画像性質取得ステップと、取得された画像の明度に対する画素頻度をとることで明度ヒストグラムを作成する明度ヒストグラム作成ステップと、取得された画像の性質に基づいて、クリップ値を決定する決定ステップと、決定されたクリップ値を用いて作成された明度ヒストグラムの対象となる画素をクリッピングするクリッピングステップと、クリッピングされた画素を明度ヒストグラムの各明度に対して不均等に振り分ける振分ステップと、振り分けられた明度ヒストグラムに基づいて、明度変換曲線を作成する明度変換曲線作成ステップと、作成された明度変換曲線を用いて画像の明度を変換する変換ステップと、をコンピュータに実行させる。
好ましくは、取得された画像の性質が露光不足画像または逆光画像である場合、振分ステップは、低い明度領域に対する振分量を高い明度領域に対する振分量よりも大きくなるようにクリッピングされた画素を振り分ける。
好ましくは、取得された画像の性質が露光過剰画像である場合、振分ステップは、高い明度領域に対する振分量を低い明度領域に対する振分量よりも大きくなるようにクリッピングされた画素を振り分ける。
【００３９】
この発明によると、画像の性質に応じてより適切なコントラスト補正を行なうことのできる画像処理方法を提供することが可能となる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における画像処理装置１００に入出力装置が接続された例を示した図である。本図を参照して、コンピュータなどに代表される画像処理装置１００は、その本体にデジタルカメラ等の画像入力装置２０およびプリンタなどの画像出力装置３０が接続されている。
【００４２】
画像入力装置２０で読み取られた画像データは、画像処理装置１００に送られ、ここで適切な画像処理が施される。画像処理が施された後の画像データは、画像出力装置３０に送られ、所望の状態でプリント出力される。
【００４３】
図２は、画像処理装置１００の全体構成を示した機能ブロック図である。本図を参照して、画像処理装置１００は、入力された画像データを色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）および明度（Ｌ）の各成分に変換する色空間変換処理部１０１と、色空間変換処理部１０１から送られてくる色相、彩度および明度データに基づいて画像の性質（シーン情報）を判定するシーン判定処理部１０３と、シーン判定処理部１０３から送られてくるシーン情報および明度ヒストグラム情報に基づいてオリジナルの明度データを補正しコントラストの補正を行なうコントラスト補正処理部１０７と、補正後の明度データおよびオリジナルの色相、彩度データを画像出力装置３０に適した色空間のデータに変換する色空間変換処理部１１５とを含む。
【００４４】
シーン判定処理部１０３は、色空間変換処理部１０１から送られてくる色相、彩度および明度データに基づきそれぞれのヒストグラムを計算するための色相、彩度、明度ヒストグラム計算部１０４と、作成された各ヒストグラムに基づいてシーン情報を判定するシーン情報判定部１０５とを含む。
【００４５】
コントラスト補正処理部１０７は、送られてきたシーン情報に基づいて明度に対するクリップ値を決定するクリップ値決定部１１１と、決定されたクリップ値に基づいて明度ヒストグラム情報を修正する明度ヒストグラム修正部１１２と、修正された明度ヒストグラムに基づいて明度変換曲線を計算する明度変換曲線計算部１１３と、計算された明度変換曲線からオリジナルの明度データを変換する明度変換処理部１１４とを含む。
【００４６】
次に、画像処理装置１００における画像データの流れについて説明する。まず、画像入力装置２０で読み取られたＲＧＢの画像データは、色空間変換処理部１０１へと送られる。色空間変換処理部１０１では、入力されたＲＧＢの画像データが、色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）および明度（Ｌ）の各成分で表わされる色空間のデータへと変換される。
【００４７】
なお、このような色空間としては、代表的なものとしてマンセル表色系で表わされる色空間がある。ただし、変換に使用される色空間はマンセル表色系の色空間に限定されるものではなく、その他の色空間であってもよい。たとえば、均等色空間として知られるＬ*ａ*ｂ*空間などであってもよい。
【００４８】
変換された色相、彩度および明度データはシーン判定処理部１０３に送られる。なお、明度データはコントラスト補正処理部１０７へも送られ、色相および彩度データは色空間変換処理部１１５へも送られる。
【００４９】
シーン判定処理部１０３においては、送られてきた色相、彩度および明度データに基づいて、各成分ごとにそれぞれの成分に対する画素頻度がとられて３つのヒストグラムが作成される。そして、シーン情報判定部１０５において、これら作成された３つのヒストグラムをもとに、入力された画像の性質（シーン情報）が判定される。シーン情報の判定とは、たとえば、ノーマル画像、露光不足画像、逆光画像、露光過剰画像、夜景画像、夕焼け画像の別等を判定することである。
【００５０】
判定されたシーン情報および計算された明度ヒストグラム情報は、コントラスト補正処理部１０７に送られる。コントラスト補正処理部１０７では、このシーン情報に基づいて、クリップ値決定部１１１により各明度に対するクリップ値が決定される。
【００５１】
各明度に対するクリップ値が決定されると、明度ヒストグラム修正部１１２において、送られてきた明度ヒストグラム情報に対するクリッピングが行なわれる。すなわち、明度ヒストグラムの画素頻度がそれぞれの明度におけるクリップ値よりも大きい場合は、その画素がクリッピングされる。そして、画像のシーン情報に応じてそのクリッピングされた画素が適切に振り分けられる。
【００５２】
このようにして明度ヒストグラムが修正されると、これに基づいて、明度変換曲線計算部１１３において、累積ヒストグラムが計算される。そして、累積ヒストグラムが正規化されて明度変換曲線が作成される。
【００５３】
明度変換処理部１１４においては、この作成された明度変換曲線を用いて色空間変換処理部１０１から送られてきた明度データの変換処理が行なわれる。
【００５４】
変換された明度データは、色空間変換処理部１１５に送られ、ここで、色空間変換処理部１０１から送られてきたオリジナルの色相および彩度データとともに、画像出力装置３０に適した色空間で表わされるデータへと変換される。画像出力装置３０がディスプレイなどの表示装置である場合は、ＲＧＢで表わされる色成分の画像データに変換され、プリンタなどの出力装置である場合は、ＣＭＹＫで表わされる色成分の画像データに変換される。そして、変換された画像データは画像出力装置３０に送られる。
【００５５】
図３は、画像処理装置１００における画像処理の流れを示したフローチャートである。本図を参照して、まずステップ３０１において画像データが入力されると、ステップ３０２において、その画像データが、色相、彩度および明度データに変換される。次に、ステップＳ３０３において、色相、彩度および明度の各ヒストグラムが作成される。そして、ステップＳ３０４において、これら作成された３つのヒストグラムに基づいて画像のシーンが判定される。
【００５６】
たとえば、明度ヒストグラムの情報から、低明度領域に画像が偏っていれば露光不足画像と判断される。また、明度ヒストグラムの暗い領域と明るい領域にある程度画素が集中しており、なおかつ画像の中心部が暗く、その周辺領域が明るいような場合は、逆光画像と判定される。
【００５７】
そして、逆光画像もしくは露光不足画像であると判定された場合には（ステップＳ３０５で“Ｙｅｓ”）、ステップＳ３０８およびステップＳ３１２において明度ヒストグラムの修正処理が行なわれる。
【００５８】
すなわち、ステップＳ３０８では、高い明度領域（以下「高明度領域」という）におけるクリップ値を小さく、低い明度領域（以下「低明度領域」という）におけるクリップ値を大きく設定して、明度ヒストグラムがクリッピングされる。そして、ステップＳ３１２では、高明度領域の振り分け量を小さく、低明度領域の振り分け量を大きく設定して、クリッピングされた画素の振り分け処理が行なわれる。
【００５９】
このようにして明度ヒストグラムが修正されると、ステップＳ３１５において、修正された明度ヒストグラムに基づいて累積ヒストグラムが求められ、それを正規化して明度変換曲線が作成される。
【００６０】
また、明度ヒストグラム情報から、高明度領域に画素が偏っていると判断された場合は、その画像は露光過剰画像であると判定される。露光過剰画像であると判定された場合（ステップＳ３０６で“Ｙｅｓ”）は、ステップＳ３０９およびステップＳ３１３において明度ヒストグラムの修正処理が行なわれる。
【００６１】
すなわち、ステップＳ３０９では、高明度領域のクリップ値を大きく低明度領域のクリップ値を小さくしてクリッピング処理が行なわれる。そして、ステップＳ３１３では、高明度領域の振り分け量を大きく、低明度領域の振り分け量を小さく設定して、クリッピングされた画素の振り分け処理が行なわれる。このようにして明度ヒストグラムが修正されるとステップＳ３１５の処理へと進む。
【００６２】
次に、入力された画像が、夕焼け画像や夜景画像であると判定された場合は（ステップＳ３０７で“Ｙｅｓ”）、ステップＳ３１０およびステップＳ３１４において明度ヒストグラムの修正処理が行なわれる。
【００６３】
なお、夕焼け画像の判定方法としては、たとえば、（１）明度ヒストグラムが低明度領域だけ、あるいは低明度領域と高明度領域に偏っている。（２）色相ヒストグラムが赤色から黄色に偏っている。（３）全画素の平均彩度が所定のしきい値以上である。というこれら３つの条件を満たしているか否かにより判定される。そして、これら３つの条件を満たしている場合には夕焼け画像であると判断される。
【００６４】
また、夜景画像の判定方法としては、たとえば、（１）明度ヒストグラムは低明度領域だけ、あるいは低明度領域と高明度領域に偏っている。（２）中間明度領域から高明度領域にかけての平均彩度が所定のしきい値以上で、低明度領域の平均彩度がしきい値以下である。という２つの条件を満たしているか否かで判定される。そして、これら２つの条件を満たしている場合には夜景画像であると判定される。
【００６５】
夜景画像もしくは夕焼け画像であると判定された場合は（ステップＳ３０７で“Ｙｅｓ”）、ステップＳ３１０において、中間明度領域のクリップ値を大きく、そして高明度領域および低明度領域のクリップ値を小さくしてクリッピングが行なわれる。そして、ステップＳ３１４において、クリッピングされた画素がすべての明度領域において均一に振り分けられる。このようにして修正された明度ヒストグラムに基づいて、ステップＳ３１５において明度変換曲線が作成される。
【００６６】
一方、ノーマルな画像であると判定された場合、すなわち、逆光露光不足画像、露光過剰画像、夜景、夕焼け画像ではないと判断された場合は、（ステップＳ３０７で“Ｎｏ”）、ステップＳ３１１およびステップＳ３１４において明度ヒストグラムの修正処理が行なわれる。
【００６７】
すなわち、ステップＳ３１１ですべての明度領域において一定のクリップ値によりクリッピングが行なわれ、ステップＳ３１４でクリッピングされた画素がすべての明度領域に一様に振り分けられる。つまり、ノーマルな画像に対しては従来から行なわれてきたクリッピング処理および振り分け処理が行なわれる。そして、修正された明度ヒストグラムに基づいてステップＳ３１５における明度変換曲線の作成処理が行なわれる。
【００６８】
ステップＳ３１５において明度変換曲線が作成されると、ステップＳ３１６において、オリジナルの明度に対してこの明度変換曲線を利用した明度データの変換処理、すなわちコントラスト補正処理が行なわれる。そして、ステップＳ３１７において、オリジナルの色相データ、彩度データおよび補正された明度データが出力装置３０に適した画像データに変換される。変換された画像データは、ステップＳ３１８において、出力装置３０へと出力される。
【００６９】
続いて、図４から図６を用いて、画像のシーンに応じた明度ヒストグラムの修正処理について詳細に説明する。
【００７０】
図４は、逆光画像あるいは露光不足画像に対する明度ヒストグラムの修正処理（図３のステップＳ３０８およびステップＳ３１２）を説明するための図である。図４を参照して、ここで、図４（ａ）はクリッピング前のオリジナルの明度ヒストグラムＣ１を表わしており、図４（ｂ）は、クリッピングされて画素の振り分けが行なわれた後の明度ヒストグラムＣ１′を表わしている。そして、図４（ｃ）は、修正された明度ヒストグラムＣ１′から求められた累積ヒストグラムを正規化した明度変換曲線を示している。
【００７１】
本図に示すように、逆光あるいは露光不足画像に関しては、暗い領域に画素が集中している。このような場合、低明度領域におけるコントラストを高くするために、クリップ値は、低明度領域において高く高明度領域において低く、点線ｌ1で示すように設定される。そして、このクリップ値ｌ1以上の画素が（図４（ａ）の斜線部）クリッピングされる。
【００７２】
そして、図４（ｂ）の斜線部で示すように、クリッピングされた画素は、低明度領域における画像を明るくするために、低明度領域での振り分け量を高明度領域での振り分け量よりも大きくして振り分けられる。
【００７３】
このようにすることで、明度ヒストグラムはＣ１′のように修正される。そして、この修正された明度ヒストグラムＣ１′に基づいて累積ヒストグラムがとられ、それを正規化することによって、図４（ｃ）で示すような明度変換曲線が作成される。
【００７４】
この処理によって、露光不足画像や逆光画像に対しては、クリップ値をすべての明度に対して一律にした場合と比べて、暗い領域のコントラストをより高くしつつ、明るい領域のコントラストを低くすることが可能となる。
【００７５】
図５は、露光過剰画素に対する明度ヒストグラムの修正処理（図３のステップＳ３０９およびステップＳ３１３）を説明するための図である。図５（ａ）は、クリッピング前のオリジナルの明度ヒストグラムＣ２を表わしており、図５（ｂ）は、クリッピングされて画素の振り分けが行なわれた後の明度ヒストグラムＣ２′を表わしている。そして、図５（ｃ）は、この修正された明度ヒストグラムＣ２′に基づいて累積ヒストグラムがとられ、その累積ヒストグラムを正規化することによって求められた明度変換曲線である。
【００７６】
図５（ａ）に示すように、露光過剰画像は、高明度領域に画素が偏っている。この場合は、図４に示した場合とは逆に、暗い領域のクリップ値は小さく、明るい領域のクリップ値は大きく設定される（点線ｌ2）。そして、このクリップ値ｌ2よりも大きな画素（図５（ａ）の斜線部）がクリッピングされる。
【００７７】
そして、図５（ｂ）の斜線部に示すように、低明度領域における振り分け量を小さく高明度領域における振り分け量を大きくして、クリッピングされた画素が振り分けられる。
【００７８】
このため、明度ヒストグラムはＣ２′のように修正される。そして、このＣ２′で示される修正された明度ヒストグラムに基づいて図５（ｃ）で示すような明度データを変換するための明度変換曲線が求められる。
【００７９】
このような補正処理をすることによって、露光過剰画像に対しては、クリップ値をすべての明度に対して一律にした場合と比べて、明るい領域のコントラストをより高くしつつ、暗い領域のコントラストを低くすることが可能となる。
【００８０】
図６は夜景あるいは夕焼け画像に対する明度ヒストグラムの修正処理（図３のステップＳ３１０およびステップＳ３１４）を説明するための図である。図６（ａ）はクリッピングする前のオリジナルの明度ヒストグラムＣ３を表わしており、図６（ｂ）は、クリッピングされ、画素の振り分けが行なわれた後の修正された明度ヒストグラムＣ３′を表わしている。そして、図６（ｃ）は、この修正された明度ヒストグラムに基づいて求められた累積明度ヒストグラムを正規化した明度変換曲線を表わしている。
【００８１】
図６（ａ）に示すように、夕焼け画像あるいは夜景画像は、低明度領域と高明度領域に明度ヒストグラムが偏っている。この場合は、中間明度領域のコントラストを高めることで、図４で示した露光不足画像と比してハイコントラスト気味になるような補正処理が行なわれる。したがって、中間明度領域のクリップ値がそれ以外の領域、すなわち低明度領域および高明度領域のクリップ値に比べて大きく設定される（点線ｌ3）。点線ｌ3で示したクリップ値以上の画素については、クリッピングされ、（斜線部）そのクリッピングされた画素は、図６（ｂ）に示すように、全明度にわたって均等に振り分けられる（斜線部）。その結果、明度ヒストグラムは、Ｃ３′のように修正される。
【００８２】
なお、クリッピングされた画素の振り分け方は、本図に示すように全明度にわたって均等でなく、たとえば、中間明度領域に多く振り分けるようにしてもよい。これにより、中間明度領域をより明るくすることが可能となる。
【００８３】
そして、この修正された明度ヒストグラムＣ３′に基づいて、累積ヒストグラムがとられ、その累積ヒストグラムを正規化することで図６（ｃ）に示すような明度変換曲線が生成される。
【００８４】
このように、夕焼け画像あるいは夜景画像と判定された場合には、中間の明度領域のコントラストを高くすることが可能となり、より適切な画像を得ることができる。
【００８５】
以上説明したように、本実施の形態における画像処理装置１００によると、露光不足画像や逆光画像に対しては、暗い領域のコントラストを高くしつつ明るい領域のコントラストを低くするようなコントラスト補正処理が可能となる。また、露光過剰画像に対しては、明るい領域のコントラストを高くしつつ暗い領域のコントラストを低くするようなコントラスト補正処理が可能となる。さらに、夕焼け、夜景画像に対しては、中間領域のコントラストを高くしつつ暗い領域および明るい領域のコントラストを抑えるようなコントラスト補正処理が可能となる。
【００８６】
そして、クリッピングされた画素を振り分ける際の明度に対する振り分け量を調整することで、コントラスト補正処理と同時に、明度を強制的に補正することが可能となる。すなわち、たとえば、露光不足画像に対しては暗い領域を明るくするような明度補正処理が可能となり、露光過剰画像に対しては、明るい領域を暗くするような明度補正処理が可能となる。
【００８７】
このように、本実施の形態によると、画像の性質（シーン情報）に応じた適切なコントラスト補正および明度補正を行なうことが可能となる。
【００８８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態における画像処理装置２００は、第１の実施の形態における画像処理装置１００のように入力された画像のシーン情報を自動で判別するのではなく、ユーザ入力によりシーン情報を取得するというものである。具体的には、予めいくつかのシーンが用意されており、ユーザがその中から任意に画像のシーンを指定できるように入力部が設けられている。
【００８９】
図７は、本発明の第２の実施の形態における画像処理装置２００の構成を示した機能ブロック図である。本実施の形態における画像処理装置２００は、画像のシーン情報を自動判別ではなくユーザのマニュアル入力により取得するため、図２に示した画像処理装置１００のようなシーン判定処理部１０３を含まない。その代わりに、ユーザがシーン情報を入力することのできるシーン情報入力部２０３を含む。
【００９０】
また、コントラスト補正処理部２０７には、図２に示したコントラスト補正処理部１０７と異なり、明度ヒストグラム計算部２１０が含まれる。
【００９１】
図７を参照して、本実施の形態における画像処理装置２００は、色空間変換処理部１０１と、シーン情報入力部２０３と、コントラスト補正処理部２０７と、色空間変換処理部１１５とを含む。
【００９２】
画像入力装置２０で読み取られたＲＧＢの画像データは、色空間変換処理部１０１へと送られ、ここで、色相、彩度および明度データに変換される。変換された明度データは、コントラスト補正処理部２０７に送られ、色相および彩度データは、色空間変換処理部１１５へと送られる。
【００９３】
コントラスト補正処理部２０７では、色空間変換処理部１０１から送られてきた明度データに基づいて、まず明度ヒストグラム計算部２１０において、明度に対する画素頻度のヒストグラムが作成される。次に、クリップ値決定部２１１において、シーン情報入力部２０３から送られてきたシーン情報に基づいて各明度に対するクリップ値が決定される。
【００９４】
そして、明度ヒストグラム修正部２１２において、各クリップ値以上の画素がクリッピングされ、このクリッピングされた画素がシーン情報に応じた振り分け量でもって振り分けられる。
【００９５】
明度変換曲線計算部２１３においては、このようにして修正された明度ヒストグラムに基づいて、明度変換曲線が求められる。そして、明度変換処理部２１４において、この明度変換曲線を用いてオリジナルの明度データが適切に変換される。そして変換後の明度データは、色空間変換処理部１１５へと送られる。
【００９６】
色空間変換処理部１１５では、補正された後の明度データおよびオリジナルの色相データ、彩度データが、出力装置３０で出力するための色空間で表わされる画像データに変換される。変換された後の画像データは、画像出力装置３０へと送られる。
【００９７】
図８は、シーン情報入力部２０３によりシーン情報が入力される際のＧＵＩ（graphical user interface）の例を示した図である。本図に示すように、たとえば画像処理装置２００のディスプレイ上に図８で示すような画面８０が表示され、予めいくつかのシーン情報を表示したシーン領域８１が設けられる。ユーザは、ここに示されたシーン情報の中から対象となる画像のシーン情報を選択する。ここでは、逆光画像が選択されている場合を示している。
【００９８】
このように、画像データからシーン情報が自動的に判別されるのではなくユーザによるマニュアル入力によりシーン情報が取得されるため、シーン情報の判別に要する時間が短縮されるとともに、ユーザの意思をダイレクトに反映した適切な補正処理を行なうことが可能となる。
【００９９】
図９は、画像処理装置２００における画像処理の流れを示したフローチャートである。ここでは、図３に示したフローチャートと異なり、ステップＳ３０３の代わりにステップＳ９０３の処理が行なわれる。
【０１００】
すなわち、ここでは色相、彩度および明度の３つのヒストグラムを作成するのではなく、明度ヒストグラムのみが作成される。これは、シーン情報を、色相、彩度および明度の３つのヒストグラム情報から自動判定するのではなく、ユーザ入力により指定された情報に基づいて判定することになるため、色相、彩度のヒストグラムが不要だからである。
【０１０１】
画像のシーン情報が判定された後は、図３に示した処理の流れと全く同様に、シーン情報に応じた明度ヒストグラムのクリッピング処理および振り分け処理等が行なわれる。
【０１０２】
以上説明したように、本実施の形態における画像処理装置２００によると、画像のシーン情報がユーザの入力により決定されるため、より容易かつ正確に画像のシーンを判定することができる。そして、正確に判定された画像のシーンに基づいて適切なコントラストおよび明度補正処理が行なわれることになる。
【０１０３】
なお、本実施の形態においては、図３および図９のフローチャートで示したように、逆光画像については露光不足画像と同様に、クリップ値を高明度領域で小さくし低明度領域で大きく設定してクリッピングを行なっている。したがって、低明度領域でコントラストが高く、高明度領域でコントラストが低くなるように補正される。しかし、実際得られる画像としては、明るい領域のコントラストを少し高くした方が結果がよくなる場合がある。このため、一定以上の明度領域ではクリップ値が少し大きくなるようにクリップ値を設定してもよい。
【０１０４】
図１０は、このような逆光画像に対する明度ヒストグラムの修正処理を説明するための図である。図１０（ａ）は、クリッピング前のオリジナルの明度ヒストグラムＣ４を表わしており、図１０（ｂ）は、クリッピングされ、画素の振り分けが行なわれた後の修正された明度ヒストグラムＣ４′を示している。そして、図１０（ｃ）は、この修正された明度ヒストグラムＣ４′から求めた累積ヒストグラムを正規化することによって得られた明度変換曲線を示している。
【０１０５】
図１０（ａ）に示すように、ここではクリップ値が、点線ｌ4で示されるように、低明度領域で高くそして高明度領域で低く、しかも一定以上の明度領域では逆に少し大きくなるように設定されている。したがって、点線ｌ4より大きい画素頻度となる斜線で示す部分がクリッピングされる。そしてクリッピングされた画素は、図１０（ｂ）の斜線部のように低明度領域で大きくそして高明度領域で小さく振り分けられる。
【０１０６】
以上説明したように、逆光画像に対するクリッピング値を高明度領域において少し高くなるように設定すると、明るい領域におけるコントラストがある程度強くなり、より見映えのよい画像が得られることになる。
【０１０７】
今回示した実施の形態においては、明度ヒストグラムを修正することにより、コントラスト補正と同時に所望の明度補正も行なうことができるため、明るさ補正とコントラスト補正の２つの明度変換処理を別々に行なう場合に比べて、処理が高速化できる。しかも、階調の抜け（飛び）が発生しにくいというメリットがある。
【０１０８】
なお、クリッピングされた画素の振り分け方については、たとえば特開２０００−５７３３号に提示されたような方法を用いてもよい。すなわち、クリッピングされた画素をすべての明度にまず均一に振り分けた後に、たとえば、高明度領域の画素を低明度領域に振り替えるなどして振り替えを行なってもよい。また、明るさの補正を行なわず、画像の性質によらず全明度領域に対して均一に振り分けるようにしてもよい。
【０１０９】
なお、今回は、画像にコントラスト補正処理のみを施す場合を説明しているが、色かぶり補正処理、シャープネス強調処理、彩度強調処理、その他の画像処理と任意に組合せてコントラスト補正処理を施すことも可能である。
【０１１０】
また、図２および図７に示した色空間変換処理部１０１では、色相、彩度、明度データに変換する場合を示した。しかし、これらの成分で表わされた色空間のデータではなく、たとえばＸＹＺ表色系で表わされるような色空間のデータに変換されてもよい。そのような場合は、各成分に応じたヒストグラムおよび補正処理が行なわれることになる。
【０１１１】
なお、今回の実施の形態では、シーン情報ごとに決定されるクリップ値として、図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）等で示したように、直線（ｌ1、ｌ2、ｌ3）となる場合を例にあげて説明した。しかし、このような直線に限られるものではなく、曲線であってもよい。また、階段状に不連続な値をとるようにしてもよい。いずれにせよ、ノーマル画像以外の画像に対するクリップ値は、明度に対して一定ではなく、明度に応じた適切な値をとるものである。
【０１１２】
今回示した画像処理装置１００（または２００）が行なう画像処理方法は、上述した一連の処理動作を機能させるためのプログラムによって実現されることができる。画像処理プログラムは、予め画像処理装置１００（または２００）内のハードディスクにインストールされたものであってもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープのような取外し可能な記録媒体に記録されたものであってもよい。いずれにせよ、画像データ検索プログラムはコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されている。
【０１１３】
なお、コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、磁気テープやカセットテープなどのテープ系、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスク装置等）や光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等）などのディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）や光カードなどのカード系、あるいはＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリ等の固定的にプログラムを担持する媒体が考えられる。
【０１１４】
なお、記録媒体に格納される内容としては、プログラムに限定されず、データであってもよい。
【０１１５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態における画像処理装置１００に入出力装置が接続された例を示した図である。
【図２】 画像処理装置１００の全体構成を示した機能ブロック図である。
【図３】 画像処理装置１００における画像処理の流れを示したフローチャートである。
【図４】 逆光画像あるいは露光不足画像に対する明度ヒストグラムの修正処理（図３のステップＳ３０８およびステップＳ３１２）を説明するための図である。
【図５】 露光過剰画素に対する明度ヒストグラムの修正処理（図３のステップＳ３０９およびステップＳ３１３）を説明するための図である。
【図６】 夜景あるいは夕焼け画像に対する明度ヒストグラムの修正処理（図３のステップＳ３１０およびステップＳ３１４）を説明するための図である。
【図７】 本発明の第２の実施の形態における画像処理装置２００の構成を示した機能ブロック図である。
【図８】 シーン情報入力部２０３によりシーン情報が入力される際のＧＵＩ（graphical user interface）の例を示した図である。
【図９】 画像処理装置２００における画像処理の流れを示したフローチャートである。
【図１０】 逆光画像に対する明度ヒストグラムの修正処理を説明するための図である。
【図１１】 従来技術における明度ヒストグラムの修正および明度変換曲線の作成について説明するための図である。
【符号の説明】
２０ 画像入力装置、３０ 画像出力装置、１００，２００ 画像処理装置、１０１，１１５ 色空間変換処理部、１０３ シーン判定処理部、１０４ 色相・彩度・明度ヒストグラム計算部、１０５ シーン情報判定部、１０７，２０７コントラスト補正処理部、１１１，２１１ クリップ値決定部、１１２，２１２ 明度ヒストグラム修正部、１１３，２１３ 明度変換曲線計算部、１１４，２１４ 明度変換処理部、２０３ シーン情報入力部、２１０ 明度ヒストグラム計算部。
Claims (18)
- 画像を取得する画像取得ステップと、
前記取得された画像の性質を取得する画像性質取得ステップと、
前記取得された画像の明度に対する画素頻度をとることで明度ヒストグラムを作成する明度ヒストグラム作成ステップと、
前記取得された画像の性質に基づいて、各明度に対して一定でないクリップ値を決定する決定ステップと、
前記決定されたクリップ値を用いて前記作成された明度ヒストグラムの対象となる画素をクリッピングするクリッピングステップと、
前記クリッピングされた画素を前記明度ヒストグラムに振り分ける振分ステップと、
前記振り分けられた明度ヒストグラムに基づいて、明度変換曲線を作成する明度変換曲線作成ステップと、
前記作成された明度変換曲線を用いて前記画像の明度を変換する変換ステップと、をコンピュータに実行させるための画像処理プログラム。 - 前記画像の色相に対する画素頻度および彩度に対する画素頻度をそれぞれとることで色相ヒストグラムおよび彩度ヒストグラムを作成する色相・彩度ヒストグラム作成ステップと、
前記作成された明度ヒストグラム、色相ヒストグラムおよび彩度ヒストグラムの少なくとも１のヒストグラムに基づいて、前記画像の性質を判定する画像性質判定ステップと、をさらにコンピュータに実行させ、
前記画像性質取得ステップにより取得される画像の性質は、前記画像性質判定ステップにより判定された画像の性質であることを特徴とする、請求項１に記載の画像処理プログラム。 - 前記画像性質取得ステップにより取得される画像の性質は、ユーザにより指定されたものであることを特徴とする、請求項１に記載の画像処理プログラム。
- 前記取得された画像の性質が露光不足画像または逆光画像である場合、前記決定ステップは、低い明度領域に対するクリップ値を高い明度領域に対するクリップ値よりも大きく決定することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理プログラム。
- 前記取得された画像の性質が露光過剰画像である場合、前記決定ステップは、高い明度領域に対するクリップ値を低い明度領域に対するクリップ値よりも大きく決定することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の画像処理プログラム。
- 前記取得された画像の性質が夜景画像または夕焼け画像である場合、前記決定ステップは、低い明度領域および高い明度領域に対するクリップ値よりもその中間の明度領域に対するクリップ値を大きく決定することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の画像処理プログラム。
- 前記振分ステップは、各明度に対して不均等に振り分けることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の画像処理プログラム。
- 前記取得された画像の性質が露光不足画像または逆光画像である場合、前記振分ステップは、低い明度領域に対する振分量を高い明度領域に対する振分量よりも大きくなるように前記クリッピングされた画素を振り分けることを特徴とする、請求項７に記載の画像処理プログラム。
- 前記取得された画像の性質が露光過剰画像である場合、前記振分ステップは、高い明度領域に対する振分量を低い明度領域に対する振分量よりも大きくなるように前記クリッピングされた画素を振り分けることを特徴とする、請求項７に記載の画像処理プログラム。
- 前記振分ステップは、前記クリッピングされた画素を前記明度ヒストグラムの全明度領域に対して均等に振り分けることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の画像処理プログラム。
- 請求項１〜１０のいずれかに記載の画像処理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。
- 画像を取得する画像取得手段と、
前記取得された画像の性質を取得する画像性質取得手段と、
前記取得された画像の明度に対する画素頻度をとることで明度ヒストグラムを作成する明度ヒストグラム作成手段と、
前記取得された画像の性質に基づいて、各明度に対して一定でないクリップ値を決定する決定手段と、
前記決定されたクリップ値を用いて前記作成された明度ヒストグラムの対象となる画素をクリッピングするクリッピング手段と、
前記クリッピングされた画素を前記明度ヒストグラムに振り分ける振分手段と、
前記振り分けられた明度ヒストグラムに基づいて、明度変換曲線を作成する明度変換曲線作成手段と、
前記作成された明度変換曲線を用いて前記画像の明度を変換する変換手段と、を含む画像処理装置。 - 前記振分手段は、各明度に対して不均等に振り分けることを特徴とする、請求項１２に記載の画像処理装置。
- 画像を取得する画像取得ステップと、
前記取得された画像の性質を取得する画像性質取得ステップと、
前記取得された画像の明度に対する画素頻度をとることで明度ヒストグラムを作成する明度ヒストグラム作成ステップと、
前記取得された画像の性質に基づいて、各明度に対して一定でないクリップ値を決定する決定ステップと、
前記決定されたクリップ値を用いて前記作成された明度ヒストグラムの対象となる画素をクリッピングするクリッピングステップと、
前記クリッピングされた画素を前記明度ヒストグラムに振り分ける振分ステップと、
前記振り分けられた明度ヒストグラムに基づいて、明度変換曲線を作成する明度変換曲線作成ステップと、
前記作成された明度変換曲線を用いて前記画像の明度を変換する変換ステップと、を含む画像処理方法。 - 前記振分ステップは、各明度に対して不均等に振り分けることを特徴とする、請求項１４に記載の画像処理装置。
- 画像を取得する画像取得ステップと、
前記取得された画像の性質を取得する画像性質取得ステップと、
前記取得された画像の明度に対する画素頻度をとることで明度ヒストグラムを作成する明度ヒストグラム作成ステップと、
前記取得された画像の性質に基づいて、クリップ値を決定する決定ステップと、
前記決定されたクリップ値を用いて前記作成された明度ヒストグラムの対象となる画素をクリッピングするクリッピングステップと、
前記クリッピングされた画素を前記明度ヒストグラムの各明度に対して不均等に振り分ける振分ステップと、
前記振り分けられた明度ヒストグラムに基づいて、明度変換曲線を作成する明度変換曲線作成ステップと、
前記作成された明度変換曲線を用いて前記画像の明度を変換する変換ステップと、をコンピュータに実行させるための画像処理プログラム。 - 前記取得された画像の性質が露光不足画像または逆光画像である場合、前記振分ステップは、低い明度領域に対する振分量を高い明度領域に対する振分量よりも大きくなるように前記クリッピングされた画素を振り分けることを特徴とする、請求項１６に記載の画像処理プログラム。
- 前記取得された画像の性質が露光過剰画像である場合、前記振分ステップは、高い明度領域に対する振分量を低い明度領域に対する振分量よりも大きくなる ように前記クリッピングされた画素を振り分けることを特徴とする、請求項１６に記載の画像処理プログラム。
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