JP4857856B2 - 彩度調整機能を有する電子カメラ、および画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、電子カメラ、および画像処理プログラムに関する。

従来、画像データから特定の色相領域を抽出し、その色相領域の彩度を調整する技術が知られていた（特許文献１）。
また、画像データの輝度信号に応じて彩度を調整する技術も知られていた（特許文献２）。
特開２００２−３３９３４号公報 特開２００５−２９５２９４号公報

ところで、実際に撮影される被写界状況は、日差しの強い状況から、薄暗い状況まで様々である。本発明者は、このような被写界状況の違いを、画像データの画質調整に反映させることによって、撮影者が撮影時に感じた印象に近い画像データが得られることに気が付いた。

通常、電子カメラは、被写体輝度に応じて露出調整を実施するため、撮影後の画像データの輝度信号から、上述した日差しの強さを容易に推定できない。そのため、特許文献２のように、画像データの輝度信号に応じて彩度を調整する技術では、日差しの強さによる影響を画像データに十分に反映させることはできない。

そこで、本発明では、日差しの強さなどの被写体状況に応じて、撮影時の印象に近い画像処理を実施することを目的とする。

《１》 本発明の電子カメラは、明るさ検出部、撮像部、および彩度調整部を備える。
明るさ検出部は、被写界の明るさを検出する。
撮像部は、被写界を撮像して画像データを生成する。
彩度調整部は、被写界が明るいほど、画像データの彩度に施す彩度ゲインの最大最小幅を広げるとともに、ユーザーの年齢を情報取得または記憶し、年齢が高いほど、彩度強調を強める。
《２》 また好ましくは、彩度調整部は、被写界の明るさの他に、撮像感度の影響にも配慮する。すなわち、彩度調整部は、撮像部の撮像感度が高いほど、画像データの低彩度領域の彩度を下げることが好ましい。
《３》 また好ましくは、彩度調整部は、被写界の明るさの他に、画像データの肌色領域についても配慮する。すなわち、彩度調整部は、画像データの肌色領域の彩度強調を抑制することが好ましい。
《４》 本発明の画像処理プログラムは、コンピュータを、入力部、彩度調整部として機能させるためのプログラムである。
入力部は、被写界の明るさ情報を有する画像データを取り込む。
彩度調整部は、画像データの被写界の明るさ情報から、該画像データにおける被写界の明るさが明るいほど、画像データの彩度に施す彩度ゲインの最大最小幅を広げるとともに、ユーザーの年齢を情報取得または記憶し、年齢が高いほど、彩度強調を強める。

本発明では、被写界の明るさを検出し、その明るさにおいて生じるであろう知覚的な彩度変化を推定し、その彩度変化を画像データの彩度調整に反映させる。そのため、日差しの強さなどの被写界状況に応じて、本来変わらないはずの画像データの彩度が変化し、撮影時の見た目の印象に近い画像データを得ることが可能になる。

《第１実施形態》
（第１実施形態の構成説明）
図１は、電子カメラ１１の構成を示すブロック図である。
図１において、電子カメラ１１には、撮影レンズ１２が装着される。この撮影レンズ１２の像空間には、撮像部１３の撮像面が配置される。撮像部１３は、制御部１８により露出制御され、画像データを生成する。この撮像部１３で生成された画像データは、Ａ／Ｄ変換部１４を介してデジタル化された後、画像処理部１５に与えられる。この画像処理部１５は、画像データに対して彩度調整などの画像処理を施し、記録部１６に出力する。記録部１６は、画像処理後の画像データを圧縮記録する。

なお、電子カメラ１１には、被写界の明るさ情報を検出する明るさ検出部１７が搭載される。
例えば、一眼タイプの電子カメラ１１では、ファインダ光学系に測光センサが搭載される。この測光センサは、開放絞り状態の撮影レンズ１２を介して被写界をＴＴＬ測光する。明るさ検出部１７は、このＴＴＬ測光の結果と開放絞り値とに基づいて、被写界の明るさ情報を検出することができる。
また例えば、コンパクトタイプの電子カメラ１１では、撮像部１３がモニタ画像を定期的に出力する。明るさ検出部１７は、このモニタ画素の輝度レベルと、モニタ画像の露出値（絞り値、シャッタ時間、撮像感度など）とに基づいて、被写界の明るさ情報を検出することができる。
また例えば、明るさ検出部１７として、外光式の測光部を設けてもよい。この場合、明るさ検出部１７は、外光測光の結果から、被写界の明るさ情報を検出することができる。

（第１実施形態の動作説明）
図２は、電子カメラ１１の動作を説明する流れ図である。以下、図２に示すステップ番号に従って、動作説明を行う。

ステップＳ１： 制御部１８は、明るさ検出部１７から被写界の明るさ情報を取得する。制御部１８は、この明るさ情報に基づいて露出演算を行い、露出値（絞り値、シャッタ時間、撮像感度など）を決定する。

ステップＳ２： 制御部１８は、ステップＳ１で決定した露出値に従って撮像部１３を露出制御し、画像データを読み出す。

ステップＳ３： 画像処理部１５は、画像データにホワイトバランス調整を施す。このホワイトバランス調整は、画像データから正確に彩度を算出する上で好ましい先行処理である。さらに、画像処理部１５は、必要に応じて、画像データに対して色補間を実施し、画素単位の欠落色成分を補間生成する。この色補間は、画素単位に彩度を算出する上で好ましい先行処理である。
画像処理部１５は、このような画像処理を完了した画像データについて、画素単位（または複数画素の単位）に彩度Ｃｄを算出する。
例えば、彩度Ｃｄの算出には、画素単位（または複数画素の単位）の色差信号Ｃｂ，Ｃｒを下式に代入して算出することが好ましい。
Ｃｄ＝（Ｃｂ^２＋Ｃｒ^２）^０．５
（ただし、^はべき乗を示す演算子である）

ステップＳ４： 画像処理部１５は、明るさ検出部１７から、画像データを撮像した際の被写界の明るさ情報を取得する。
画像処理部１５は、この明るさ情報と彩度ゲイン特性との対応関係を示すデータテーブル（図３参照）を保持する。画像処理部１５は、このデータテーブルを、取得した明るさ情報で照会することにより、対応する彩度ゲイン特性LUTc()を選択決定する。
なお、このデータテーブルの一般的傾向としては、被写界が明るいほど、大きな彩度ゲインを示す彩度ゲイン特性LUTc()が選択される。また、被写界が明るいほど、彩度ゲインの最大最小幅が広い彩度ゲイン特性LUTc()が選択決定される。
このような一般的傾向については、明所視（錐体）と暗所視（桿体）における色の知覚能力差を実験や計算シミュレーションで求めることにより、作成可能である。
また、テスト撮影した画像データに対し、撮影者が撮影時に感じた色の鮮やかさの記憶を辿りながら彩度調整を実際に試みることによって、彩度の知覚変化を演出的に反映した彩度ゲイン特性を作成してもよい。この作業を、被写界の明るさを変えながら繰り返すことによって、上述したデータテーブルを作成することもできる。
なお、画像データの高彩度領域においては、彩度強調によって彩度飽和の弊害を生じるため、図３に示す複数の彩度ゲイン特性に共通するように、高彩度領域の彩度ゲインを１以下に設定することが好ましい。

ステップＳ５： なお、図３に示すデータテーブルでは、画像データを撮影した際の撮像感度に応じて、彩度ゲイン特性LUTc()を更に細かく選択することができる。そこで、画像処理部１５は、制御部１８から撮影時の撮像感度を取得し、その撮像感度に応じて彩度ゲイン特性LUTc()を更に細かく選択する。
この場合、図３に示すように、撮像感度が高くなるほど、低彩度領域の彩度ゲインを下げることが好ましい。このような彩度ゲイン特性により、撮像感度が高いほど増加する低彩度領域の色ノイズを低減することができる。

ステップＳ６： 画像処理部１５は、予め入力設定されたユーザーの年齢情報を制御部１８から取得する。画像処理部１５は、図４［Ａ］に示すデータテーブルを参照し、ユーザー年齢に対応した補正ゲインＧｙを決定する。
このデータテーブルは、年齢による彩度の知覚感度の実験結果から作成可能である。また、このデータテーブルは、年齢による彩度の好みなどをアンケート調査することによっても作成可能である。
なお、このデータテーブルの一般的傾向としては、年齢が高くなるほど、補正ゲインＧｙを単調増加させることが好ましい。

ステップＳ７： 画像処理部１５は、ステップＳ４，Ｓ５で決定した彩度ゲイン特性LUTc()に、ステップＳ３で求めた彩度Ｃｄを当てはめる。この処理により、画素単位（または複数画素の単位）の彩度ゲインLUTc(Cd)が得られる。

ステップＳ８： 画像処理部１５は、処理対象の画像データが、人物撮影用の撮影条件（撮影モード、絞り値、色空間、仕上がり設定モード、またはホワイトバランス設定など）で撮影されたか否かを判定する。
また、画像処理部１５は、画像データを顔認識や人物認識することにより、人物撮影の可能性が高いか否かを判定してもよい。
このような判定により、画像データの主要被写体が人物であると判定された場合、画像処理部１５は、画像データの色相を画素単位（または複数画素の単位）に求める。画像処理部１５は、これら色相を図４［Ｂ］に示すデータテーブルに当てはめて、画像データの肌色領域に関する補正ゲインＧｓを決定する。
なお、このデータテーブルは、肌色領域の不自然さ（陰影部の色ノイズ、肌の凹凸、色あいの不自然さ）などを改善するため、肌色領域の過度な彩度上昇を抑えるように設定される。
一方、風景写真のように、画像データの主要被写体が人物以外の場合には、画像処理部１５は、補正ゲインＧｓ＝１に設定する。

ステップＳ９： 画像処理部１５は、画素単位（または複数画素の単位）に、[彩度ゲインLUTc(Cd)×補正ゲインGy×補正ゲインGs]を求め、補正後の彩度ゲインを得る。画像処理部１５は、これら補正後の彩度ゲインに従って、画像データの彩度を画素単位（または複数画素の単位）に変化させて、画像データの彩度を調整する。

ステップＳ１０： 画像処理部１５で画像処理を完了した画像データは、記録部１６に送られる。記録部１６は、この画像データを記録媒体に圧縮記録する。

（第１実施形態の効果など）
第１実施形態では、撮影時における被写界の明るさによって、人間の色彩の知覚が変化する現象に着目する。そこで、明るさ検出部１７を電子カメラに設けて、被写界の明るさ情報を検出し、その撮影環境の明るさから予想される知覚的な彩度変化を、画像データの彩度調整に反映させる。その結果、撮影時における鮮やかさの印象に近い画像データを得ることができる。

特に、第１実施形態では、撮影環境が明るいほど色鮮やかに見えるという現象に着目し、撮影環境が明るいほど、画像データの彩度を上げる。その結果、日差しの強い撮影環境で撮影された画像データは色鮮やかに調整され、撮影時の見た目の印象に一段と近づけることができる。

さらに、第１実施形態では、撮影環境が明るいほど、色の鮮やかさの変化幅（色の深み）が広がるという現象にも着目し、撮影環境が明るいほど、彩度ゲインの最大最小幅を広げる。その結果、日差しの強い撮影環境で撮影された画像データは、彩度変化が豊富になって撮影時の見た目の印象に一段と近づけることができる。

また、第１実施形態では、彩度調整に伴うＳ／Ｎ低下を避けるため、撮像感度の影響にも配慮する。すなわち、撮像感度が高いほど、画像データの低彩度領域の彩度を下げる。この処理によって、低彩度領域に目立つ色ノイズを低減することが可能になる。

さらに、第１実施形態では、色彩の知覚や好みが、年齢によって変化する現象にも着目する。すなわち、画像処理部１５は、ユーザーの年齢に適するよう、彩度ゲインを補正する。この処理によって、年齢に適した彩度調整が可能になる。特に、年齢が上がるほど彩度強調を強めることにより、加齢による色知覚低下を適度に補って印象の良い画像データを得ることができる。

また、第１実施形態では、画像データの肌色領域についても配慮することにより、肌色領域の過度な彩度強調を抑制する。

《第２実施形態》
図５は、画像処理プログラムによるコンピュータ動作を説明する流れ図である。以下、図５に示すステップ番号に沿って、この動作を説明する。

ステップＳ２１： コンピュータは、通信媒体や記録媒体を経由して、画像データを取り込み、コンピュータ内のメモリに記憶する。

ステップＳ２２： コンピュータは、画像データの付随情報（EXIF情報など）から、被写界の明るさ情報（被写界の測光値、撮影時の露出情報など）を情報取得する。
例えば、被写界の測光値は、被写界の明るさを直に示す明るさ情報である。
また例えば、画像データの撮影時の露出情報は、被写界が明るいほど露光量（絞り値，シャッタ時間）を制限する性質のため、被写界の明るさを間接的に示す明るさ情報となる。
また例えば、画像データの輝度レベルを露出情報が示す露光量で換算して、物空間における被写体の明るさ絶対量（＝固定露光量における被写体像の明るさ）を算出してもよい。この物空間における被写体の明るさは、被写界の明るさを示す明るさ情報となる。

ステップＳ２３： コンピュータは、画像データから、画素単位（または複数画素の単位）の彩度Ｃｄを算出する。

ステップＳ２４〜Ｓ３０： 第１実施形態のステップＳ４〜Ｓ１０と同じ処理。
以上のコンピュータ動作により、撮影後の画像データに対して、第１実施形態と同様の彩度調整を施すことが可能になる。

《実施形態の補足事項》
なお、上述した実施形態では、色補間後の画像データに対して、本発明の彩度調整を実施するケースについて説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、ベイヤ画像のようなＲＡＷ画像に対して、本発明の彩度調整を実施してもよい。この場合、画素単位の彩度を求めるために、ＲＡＷ画像に対して簡易的な色補間処理を実施してもよい。また、ＲＡＷ画像の局所領域から複数種の色信号を抽出し、これら色信号に基づいて、複数画素の単位に彩度を算出してもよい。

また、上述した実施形態では、彩度ゲインを変化させることにより、彩度調整を変化させている。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、調整前の彩度と調整後の彩度との変換テーブルに従って、彩度調整を実施してもよい。この場合は、被写界の明るさ情報に応じて、この変換テーブルを変化させればよい。

なお、上述した実施形態では、彩度調整前にホワイトバランス調整を先行実施している。この調整により画像データの色の偏りが軽減し、より正確な彩度調整を実施できる。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。一連の画像処理のどこにおいても本発明の彩度調整を実施することが可能である。

また、上述した実施形態では、年齢や肌色領域に関して彩度調整を補正している。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、性別、国別、環境別、または電子カメラの設定別などの情報に応じて彩度調整を補正してもよい。

以上説明したように、本発明は、電子カメラなどに利用可能な技術である。

電子カメラ１１の構成を示すブロック図である。 電子カメラ１１の動作を説明する流れ図である。 彩度ゲイン特性を選択するためのデータテーブルを示す図である。 補正ゲインの例を示す図である。 画像処理プログラムによるコンピュータ動作を説明する流れ図である。

符号の説明

１１…電子カメラ，１２…撮影レンズ，１３…撮像部，１４…Ａ／Ｄ変換部，１５…画像処理部，１６…記録部，１７…明るさ検出部，１８…制御部

Claims (4)

1. 被写界の明るさを検出する明るさ検出部と、
   前記被写界を撮像して画像データを生成する撮像部と、
   前記明るさ検出部により検出された前記被写界の明るさが明るいほど、前記画像データの彩度に施す彩度ゲインの最大最小幅を広げるとともに、ユーザーの年齢を情報取得または記憶し、前記年齢が高いほど、彩度強調を強める彩度調整部と
   を備えたことを特徴とする電子カメラ。
2. 請求項１に記載の電子カメラにおいて、
   前記彩度調整部は、前記撮像部の撮像感度が高いほど、前記画像データの低彩度領域の彩度を下げる
   ことを特徴とする電子カメラ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電子カメラにおいて、
   前記彩度調整部は、前記画像データの肌色領域の彩度強調を抑制する
   ことを特徴とする電子カメラ。
4. コンピュータを、
   被写界の明るさ情報を有する画像データを取り込む入力部と、
   前記画像データの前記被写界の明るさ情報から、該画像データにおける前記被写界の明るさが明るいほど、前記画像データの彩度に施す彩度ゲインの最大最小幅を広げるとともに、ユーザーの年齢を情報取得または記憶し、前記年齢が高いほど、彩度強調を強める彩度調整部と
   して機能させるための画像処理プログラム。

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