JP4878776B2 - 画像信号キャリブレーション装置，画像出力装置およびデジタルカメラ - Google Patents

Description

本発明は，画像キャリブレーション装置，画像出力装置およびデジタルカメラに関する。

デジタルカメラなどの電子スチルカメラやビデオカメラは，色空間として標準色空間であるｓＲＧＢ（ＩＥＣ６１９６６−２−１）またはＡｄｏｂｅＲＧＢ（ＤＣＦオプション色空間 ＪＥＩＴＡ ＣＰ−３４６１）などを用いているものが多い。デジタルカメラなどで撮像した画像を見る方法として，プリンタにより紙媒体に印刷する方法が普及している。プリンタはｓＲＧＢまたはＡｄｏｂｅＲＧＢ空間を表現するので，デジタルカメラとの整合性が良く，デジタルカメラで撮像した画像の色空間を歪めることなく，印刷することが可能である。また，デジタルカメラなどで撮像した画像をＰＣモニタに表示する方法も普及している。ＰＣモニタはｓＲＧＢの色空間を表現するので，デジタルカメラとの整合性が良く，デジタルカメラで撮像した画像の色空間を歪めることなく，表示することが可能である。

一般家庭に広く普及している画像表示装置としてテレビモニタがある。テレビモニタは，従来のＣＲＴから液晶，ＰＤＰ，ＯＬＥＤなどの新しい方式に移行するにつれ，デジタル化も進展し，デジタルカメラなどを直接接続して，画像を表示することが可能な環境が整いつつある。

テレビモニタもＰＣモニタと同様に，標準色空間としてｓＲＧＢを使用している。しかしながら，テレビモニタの場合には，より鮮明な画面を作るために色や明るさを本来のｓＲＧＢに対して補正することがある。かかる場合に，デジタルカメラの画像をテレビモニタに直接表示させると，撮影者の撮影意図を正確に反映させることができない。

なお，本件発明に関連して，ポジフィルムに形成された画像をデジタル画像に変換する際にキャリブレーションを行う従来技術として，写真処理装置のカラーマネジメントシステムを開示する特開平２００３−６６５３９号を例示することができる。また，テレビモニタに表示される画面を撮像して，画質を評価する方法として，特開平１０−２６０１０９号が知られている。しかし，いずれの従来技術も，デジタルカメラの画像をテレビモニタに表示させる場合を想定したものではなく，テレビモニタに表示されるデジタル画像のキャリブレーションに適用できるものではない。

特開平１０−２６０１０９号公報 特開２００３−６６５３９号広報

本発明は，上記問題に鑑みてなされたもので，テレビモニタなどの表示装置に表示される画像のキャリブレーションを行うことが可能な新規かつ改良された画像信号キャリブレーション装置，画像出力装置およびデジタルカメラを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，基準信号を外部の表示装置に出力する基準信号出力部と，基準信号に基づいて表示装置に表示された画像を撮像する撮像部と，撮像部により獲得された画像信号を解析して一般画像信号を表示装置に所望の状態で表示させるキャリブレーション値を生成する解析部と，キャリブレーション値を記憶する記憶部と，記憶部に記憶されたキャリブレーション値を読み出して一般画像信号を補正する補正部と，を備えたことを特徴とする，画像信号キャリブレーション装置が提供される。かかる構成によれば，テレビモニタなどの表示装置に実際に表示される画像に基づいて一般画像信号を表示装置に所望の状態で表示させるキャリブレーションを行うので，撮影者またはユーザの意図した通りの画像表示を行うことができる。

キャリブレーション値は，表示装置の色空間および／または明るさ空間に関するものとすることができる。基準信号は，解析用パターンを表示装置に表示させるものとすることができる。補正は，撮像時に行っても良いし，一般画像信号の出力時に行っても良い。

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，基準信号を外部の表示装置に出力する基準信号出力部と，基準信号に基づいて表示装置に表示された画像を撮像して獲得された画像信号を解析して一般画像信号を表示装置に所望の状態で表示させるキャリブレーション値を生成する解析部と，キャリブレーション値を記憶する記憶部と，記憶部に記憶されたキャリブレーション値を読み出して一般画像信号を補正する補正部と，補正された一般画像信号を出力する画像出力部と，を備えたことを特徴とする，画像出力装置が提供される。かかる構成によっても，テレビモニタなどの表示装置に実際に表示される画像に基づいて一般画像信号を表示装置に所望の状態で表示させるキャリブレーションを行うので，撮影者またはユーザの意図した通りの画像表示を行うことができる。

キャリブレーション値は，表示装置の色空間および／または明るさ空間に関するものとすることができる。基準信号は，解析用パターンを表示装置に表示させるものとすることができる。補正は，一般画像信号の出力時に行うことができる。

上記課題を解決するために，本発明のさらに別の観点によれば，基準信号を外部の表示装置に出力する基準信号出力部と，基準信号に基づいて表示装置に表示された画像を撮像する撮像部と，撮像部により獲得された画像信号を解析して一般画像信号を表示装置に所望の状態で表示させるキャリブレーション値を生成する解析部と，キャリブレーション値を記憶する記憶部と，記憶部に記憶されたキャリブレーション値を読み出して一般画像信号を補正する補正部と，を備えたことを特徴とする，デジタルカメラが提供される。かかる構成によっても，テレビモニタなどの表示装置に実際に表示される画像に基づいて一般画像信号を表示装置に所望の状態で表示させるキャリブレーションを行うので，撮影者またはユーザの意図した通りの画像表示を行うことができる。

キャリブレーション値は，表示装置の色空間および／または明るさ空間に関するものとすることができる。基準信号は，解析用パターンを表示装置に表示させるものとすることができる。補正は，撮像時に行っても良いし，一般画像信号の出力時に行っても良い。

以上説明したように本発明によれば，テレビモニタなどの表示装置に実際に表示される画像に基づいて一般画像信号を表示装置に所望の状態で表示させるキャリブレーションを行うので，撮影者またはユーザの意図した通りの画像表示を行うことができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

１． 装置構成
図１には，本実施の形態にかかる画像キャリブレーション装置１００の概略構成が示されている。図示のように，画像キャリブレーション装置１００は，外部の表示装置１１０に基準信号ＲＳを出力する基準信号出力部１２０と，基準信号ＲＳに基づいて表示装置１１０に表示される解析用パターン（テストチャートおよび／または画角調整画像）１３０を撮像する撮像部１４０と，撮像部により獲得された画像信号ＩＳｒを解析してキャリブレーション値ＣＶを生成する解析部１５０と，キャリブレーション値ＣＶを記憶する記憶部１６０と，記憶部１６０からキャリブレーション値ＣＶを読み出して表示装置１１０に表示させる一般画像信号ＩＳを変換する補正部１７０とから主に構成される。

表示装置１１０は，ＣＲＴなど従来型のモニタや液晶表示装置，ＰＤＰ，ＯＬＥＤなどのパネル型モニタとして構成される。表示装置１１０は，標準色空間としてｓＲＧＢを採用しており，内部回路により，鮮明画像が得られるように，色や明るさに補正を加えて表示する。出力部１２０は，有線または無線方式で表示装置１１０に基準信号ＲＳを出力することができる。撮像部１４０は，ＣＣＤやＣＭＯＳなどのデジタル画像信号を直接得られる構成を採用しても良いし，ＡＤ変換器によりアナログ信号をデジタル信号に変換する構成を採用しても良い。解析部１５０や補正部１７０は，マイクロプロセッサを所定のプログラムで駆動することにより構成される。記憶部１６０は，ＤＲＡＭやＥＥＰＲＯＭなどの内部メモリ装置として構成される。解析部１５０により得られるキャリブレーション値ＣＶは，表示装置１１０により歪められた色空間や明るさ空間から歪みを取り，撮影者やユーザが意図した通りの画像信号を得ることができる値である。

以上，本発明を画像キャリブレーション装置１００に適用した概略構成を示したが，本発明は，画像信号ＩＳをキャリブレーション値ＣＶにより最適化された画像信号ＩＳｃを表示装置１１０に出力する画像出力装置としても構成することが可能である。画像出力装置は，画像キャリブレーション装置１００の構成要素に加えて，補正された一般画像信号を表示装置１１０の出力する画像出力部を備えている。画像出力部は，図１に示すように，基準信号出力部１２０と一体的に構成することも可能であるし，画像出力部と基準信号出力部とを別隊に構成することも可能である。本発明を画像表示装置として構成する場合には，撮像部１４０は必ずしも必要でなく，別体として構成された撮像部１４０から信号線等を介して画像信号ＩＳｒを獲得する構成としても良い。

また本発明は，画像キャリブレーション装置１００を備えたデジタルカメラやビデオカメラとして構成することも可能である。なお，本明細書，特許請求の範囲，要約書および図面において，単にデジタルカメラと称した場合には，ビデオカメラその他の撮像装置も含むものとする。

なお，上記構成においては，表示装置１１０を外部のものとして構成したが，外部のテレビモニタのような表示装置１１０と，デジタルカメラとして構成された画像キャリブレーション装置１００とを相対してキャリブレーション操作を行う実施形態に即して本発明を説明するためである。画像出力装置として構成する場合には，表示装置１１０に組み込むような構成を採用することも可能である。その場合には，外部のデジタルカメラなどの撮像装置により獲得された基準信号ＲＳの表示画面をデジタルカメラから表示装置１１０の画像キャリブレーション装置へフィードバックさせるような構成を採用することも可能である。

２． キャリブレーション処理
次に上記のように構成された画像キャリブレーション装置，画像出力装置またはデジタルカメラのキャリブレーション動作について，図２〜図４を参照しながら説明する。

２．１ 前段処理
まず，図２を参照しながら本実施の形態にかかるキャリブレーション処理の前段処理について説明する。

キャリブレーション処理を行うには，デジタルカメラ（画像キャリブレーション装置１００）と表示装置１１０とを接続する（Ｓ２１）。接続手段は，無線有線を問わない。また通信プロトコルについても適宜のものを採用することができる。

次に，画像表示装置１１０のプロファイル作成を指示する（Ｓ２２）。これにより，画像キャリブレーション装置１００からテストチャートおよび／または画角調整画像が画像表示装置１１０に送られる。

次いで，デジタルカメラを最適な条件に自動的に変更する(Ｓ２３)。条件は，Ｓｔｒｏｂｅ Ｏｆｆ，Ｏｐｔｉｋａｌ Ｚｏｏｍは適宜な位置，ＡＷＢはオフ，ＡＥ，ＡＦはＡｕｔｏまたはＴＶモニタを撮影するのに最適な条件等に設定する。

次いで，デジタルカメラより，画角を合わせるメッセージがユーザに送られ，画角調整が行われる（Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６）。指示の内容は，テストチャートと一緒または別々に送られた画角調整画像（例えば，四隅にトンボが配されている画像）をプレビュー（例えば，ＬＣＤモニタで撮影動画を表示する）に表示する枠内に収まるようにカメラ位置を調整するように促す。画角調整は，トンボの位置を検出し，前後，左右あるいは，ピッチ，ロー，ヨーについて，どのようにすれば画角に収まるかを検出し，その対策をユーザにメッセージとして送る。条件が整っていれば，その旨のメッセージをユーザに送り，キャリブレーションスタートの指示を待つ。

２．２ キャリブレーション処理
次に，図３を参照しながら，本実施の形態にかかるキャリブレーション処理のフローについて説明する。

まず，ＵＳＢケーブルやＡＶケーブルなど有線ケーブル，あるいは無線ＬＡＮなどによりデジタルカメラと表示装置１１０とを接続させ，画面とカメラを正対させて配置し，図２に示す前段処理のフローにより画角調整を行う（Ｓ３１）。

次いで，デジタルカメラのＬＣＤモニタに表示されるユーザインタフェースにしたがってユーザに対してキャリブレーションの開示を指示する（Ｓ３２）。

テレビモニタなどの表示装置１１０の画面には，デジタルカメラの画像キャリブレーション装置から送られた基準信号に基づいてテスト画像が表示される（Ｓ３３）。テスト画像としては，例えばカラーパッチ，グラディエーションチャートなどを採用することができる。

次いで，表示されたテスト画像を撮影する（Ｓ３４）。このとき，必要に応じて画角，大きさなどの調整をカメラ内部で行う。

次いで，図４に関連して後述するフローに従って，キャリブレーション処理を行う（Ｓ３５）。キャリブレーション処理は，例えば，色変換マトリックスとガンマ補正によって行うことができる。

次いで，ステップＳ３５により計算されたキャリブレーションデータを適用したテスト画像を表示する（Ｓ３６）。

再びデジタルカメラで補正後のテスト画像を撮影し(Ｓ３７)，撮影された画像データとテスト画像との調整性能を測定する（Ｓ３８）。調整性能は，例えば図４に関連して後述するΔＥ値を用いることができる。

このようにして計算されたキャリブレーション値を保存し（Ｓ３９），ΔＥ値が目標値Ｔ１よりも小さくなるまで，Ｓ３３〜Ｓ３９までのフローを反復し，ΔＥ値が目標値Ｔ１よりも小さくなると処理を終了する（Ｓ４０）。

次いで，図４を参照しながら，本実施の形態に基づくキャリブレーション処理におけるキャリブレーション値計算およびΔ計算について説明する。

まず，色に関して，カラーパッチのテスト画像の色信号（Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１）は既知であるので記憶しておく（Ｓ４１）。色に関して，出力画像の色信号（Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２）はテレビモニタなどの表示装置１１０に表示されるテスト画像を撮影することによって得られる値なので，この値を所望の値に変換する（Ｓ４２）。

次いで，キャリブレーション値として下記の式（１）を満たすマトリックスを計算で求め，このマトリックスをキャリブレーション値とする（Ｓ４３）。

次いで，テスト画像の色信号および出力画像の色信号を三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間に写像し，各々（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１），（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）とする（Ｓ４４，Ｓ４５）。次いでこれらの三刺激値から色差ΔＥを，例えば下記の式（２）により計算する（Ｓ４６）。

このようにして得られたキャリブレーション値は，テレビモニタなどの表示装置１１０ごとにマイモニタ等の適当な名前を割り当てて記憶部１６０に格納しておく。

３． 補正値による撮影／表示
以上のようにして得られたキャリブレーション値は，記憶部１６０に格納され，デジタルカメラで撮影した画像信号をテレビモニタなどの表示装置１１０で表示する際に，記憶部１６０から読み出され，画像信号を補正するために使用される。

なお，キャリブレーション処理は，画像キャリブレーション装置１００から一般画像信号を表示装置１００に出力するたびに行っても良いし，デジタルカメラによる撮影時に，キャリブレーション処理を加え，補正後の画像信号を記憶して，その補正後の画像信号を直接表示装置１００に出力するように構成しても良い。

以上説明したように本実施の形態にかかる画像キャリブレーション装置，画像出力装置またはデジタルカメラの構成によれば，テレビモニタなどの表示装置に実際に表示される画像に基づいて，一般画像信号を表示装置に所望の状態で表示させるキャリブレーションを行うので，撮影者またはユーザの意図した通りの画像表示を行うことができる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は，電子スチルカメラやビデオカメラなどに適用することが可能である。

本発明の実施形態に基づいて構成される画像キャリブレーション装置の概略構成を示すブロック図である。 同実施の形態におけるキャリブレーション処理の前段階処理のフローを示すフローチャートである。 同実施の形態におけるキャリブレーション処理のフローを示すフローチャートである。 同実施の形態におけるキャリブレーション値およびΔＥ値を求める処理の説明図である。

符号の説明

１００ 画像キャリブレーション装置
１１０ 表示装置
１２０ 出力部
１３０ テスト画像
１４０ 撮影部
１５０ 解析部
１６０ 記憶部
１７０ 補正部

Claims (5)

1. 基準信号を外部の表示装置に出力する基準信号出力部と，
   前記基準信号に基づいて前記表示装置に表示された画像を撮像する撮像部と，
   前記撮像部により獲得された画像信号の色信号を前記基準信号の色信号と合致させる色変換マトリックスを算出し，算出された色変換マトリックスのうち，前記基準信号の色信号と前記撮像部により獲得された画像信号の色信号との色差が目標値より小さい色変換マトリックスを，一般画像信号を前記表示装置に所望の状態で表示させるキャリブレーション値とする解析部と，
   前記キャリブレーション値を記憶する記憶部と，
   前記記憶部に記憶された前記キャリブレーション値を読み出して前記一般画像信号を補正する補正部と，
   を備え，
   前記表示装置に連結されて，前記基準信号を前記表示装置に直接伝達し，前記補正部によって補正された前記一般画像信号を前記表示装置に直接伝達することを特徴とする，デジタルカメラ。
2. 前記キャリブレーション値は，前記表示装置の色空間および／または明るさ空間に関するものであることを特徴とする，請求項１に記載のデジタルカメラ。
3. 前記基準信号は，解析用パターンを前記表示装置に表示させるものであることを特徴とする，請求項１または２に記載のデジタルカメラ。
4. 前記補正は，撮像時に行われることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載のデジタルカメラ。
5. 前記補正は，前記一般画像信号の出力時に行われることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載のデジタルカメラ。
   

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