JP5211521B2

JP5211521B2 - 画像処理装置、画像処理方法、画像処理プログラム、およびカメラ

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Inventors: 英康国場
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Description

本発明は、画像処理を行なうための画像処理装置、画像処理方法、画像処理プログラム、および画像処理装置を搭載したカメラに関する。

イメージセンサーで取得された入力信号は、Ａ／Ｄ変換器で所定のレベル値以下のデジタル信号に変換される。しかし、高輝度な像を撮像した際、最大レベル以上の階調が表現できないため、ある階調から圧縮するニー処理を行い、所定のレベル値以内で階調の表現が行えるようにしている。例えば、入力三原色信号における各色信号レベルの大小を判定し、信号レベルの大小に応じて二つの信号にニー処理を行い、残りの信号は他の二つの信号のニー処理前後の信号値を用いて所定の処理を行うようにしている。（例えば、特許文献１）。

特許第３５９６３８７号公報

しかしながら、このような技術では、色相の変化は無いものの、高輝度の彩度も一義的に決定されてしまい、彩度圧縮の程度の自由度が低いという問題があった。そのため、使用者が所望の絵作りをすることができなかった。

本発明による画像処理装置および方法は、明るさを表す成分と色の濃さを表す成分とによって表現される色空間の画像において、前記明るさを表す成分に対して、所定の明るさで傾きが変化する階調変換特性に応じて階調変換処理を施し、色の濃さを表す成分に対して、明るさを表す成分の入力値が所定の明るさ以下の場合には所定値を出力し、明るさを表す成分の入力値が所定の明るさより大きい場合には減少関数に基づく出力値を出力するように設定された変調特性を乗じて変調処理を施し、明るさを表す成分は、色空間の色域の上限が明るさを表す成分のみによって定まる性質をもつことを特徴とする。
本発明では、色の濃さを表す成分は、画像の色飽和度を表す成分であって、画像の色飽和度を表す成分に対して飽和度変調処理を施すようにしてもよく、または色の濃さを表す成分は、画像の色差を表す成分であって、画像の色差を表す成分に対して色差変調処理を施すようにしてもよい。
色空間の色域の前記明るさを表す成分の上限が前記色の濃さを表す成分にかかわらず一定であることが好ましい。
本発明による画像処理装置および方法はまた、三原色信号によって表される色空間の画像を輝度色差信号によって表される色空間の画像に変換し、色差信号によって定まる色相で複数に分割したそれぞれの領域で輝度信号を第二の輝度信号に変換し、第二の輝度信号に階調変換を施し、色差信号に、輝度信号の入力値が所定の輝度値以下の場合には所定値を出力し、輝度信号の入力値が所定の輝度値より大きい場合には減少関数に基づく出力値を出力するように設定された変調特性を乗じて変調処理を施し、第二の輝度信号は、三原色信号によって表される色空間の上限が第二の輝度信号のみによって定まる性質をもつことを特徴とする。
本発明による画像処理プログラムは、上記画像処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
本発明によるカメラは、上記画像処理装置を備え、画像を撮像して取得し、取得した画像の各画素の明るさを表す成分に対して階調変換処理を施し、取得した画像の各画素の色の濃さを表す成分に対して変調処理を施すことを特徴とする。

本発明によれば、使用者は所望の絵作りをすることができる。

―第１の実施の形態―
図１は、第１の実施の形態における画像処理装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。画像処理装置１００は、例えばパソコン（パーソナルコンピュータ）であって、操作部材１０１、画像入力ＩＦ（インターフェース）１０２、制御装置１０３、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）１０４、モニタ１０５とを備えている。

操作部材１０１は、使用者によって操作される種々の装置、例えばキーボードやマウスを含む。画像入力ＩＦ１０２は、デジタルカメラなどの撮像装置から画像データを取り込むためのインターフェースであって、例えばデジタルカメラと有線接続を行うためのＵＳＢインターフェースや、無線接続を行うための無線ＬＡＮモジュールなどが使用される。

制御装置１０３は、ＣＰＵ、メモリ、およびその他の周辺回路によって構成され、ＨＤＤ１０４から種々のプログラムを読み込んで実行することによって、画像処理装置１００全体を制御する。なお、この制御装置１０３による処理の詳細については後述する。

ＨＤＤ１０４は、画像入力ＩＦ１０２を介して取り込まれた画像データや、制御装置１０３で実行される種々のプログラム等を記録するための記録装置である。モニタ１０５は、例えばＬＣＤモニタや液晶モニタであって、制御装置１０３から出力される表示用データを表示する。

本実施の形態における画像処理装置１００は、画像入力ＩＦ１０２を介して取り込んだ画像に対して階調変換処理、および階調変換処理に応じた変調処理を施した後に、処理後の画像をＨＤＤ１０４へ記録する。制御装置１０３は、このような処理を行うための画像処理部１０３ａを機能的に備えている。以下、画像処理部１０３ａによって実行される処理について説明する。なお、本実施の形態では、画像ＩＦ１０２を介して取り込まれる画像データは、ＲＧＢ表色系（原色系表現）で表されているものとする。すなわち、画像処理部１０３ａには、ＲＧＢ信号が入力されるものとする。

図２は、画像処理部１０３ａによる処理の流れを模式的に示した図である。この図２に示すように、画像処理部１０３ａは、入力されたＲＧＢ信号（入力ＲＧＢ信号）に対して、色空間変換処理２ａを行い、ＲＧＢ色空間から画像の明るさを表す成分である輝度Ｖと、画像の色の濃さを表す成分である色飽和度Ｓおよび色相Ｈで表されるＨＳＶ色空間への変換を行う。そして、輝度Ｖに対して階調変換処理２ｂを行い、色飽和度Ｓに対して、輝度Ｖに応じた色飽和度変調処理２ｃを行う。その後、再び色空間変換処理２ｄを行ってＨＳＶ色空間からＲＧＢ色空間へ変換し、変換して得たＲＧＢ信号を出力する。

なお、画像処理部１０３ａは、ＨＤＤ１０４に記録されているプログラムを読み込んで実行することによって、色空間変換処理２ａ、階調変換処理２ｂ、色飽和度変調処理２ｃ、および色空間変換処理２ｄのそれぞれの処理を実行する。以下、２ａ〜２ｄの各処理について説明する。

（Ａ）色空間変換２ａ
色空間変換処理２ａでは、画像処理部１０３ａは、まず入力されたＲＧＢ信号を次式（１）によってＹＣｂＣｒ信号に変換する。なお、次式（１）において、Ｍは変換マトリクスであり、例えば次式（２）で表される。

次に、画像処理部１０３ａは、図３に示すように、ＣｂＣｒ平面をＲ、Ｇ、Ｂ、Ｒ＋Ｇ、Ｒ＋Ｂ、Ｇ＋Ｂのベクトルで６つの領域に分割する。そして、ＹＣｂＣｒで表されている色座標ｘを、各領域で基底ベクトルがａ、ｂ、ｃになるような変換して、次式（３）に示すように表す。
ｘ＝ｋａ＋ｌｂ＋ｍｃ・・・（３）

例えば、ベクトルＲ＋ＧとベクトルＧとで囲まれる領域３ａでは、Ｙ、（Ｒ＋Ｇ）、およびＧを使って、次式（４）のように表す。
ｘ＝ｋ・Ｙ＋ｌ・（Ｒ＋Ｇ）＋ｍ・Ｇ・・・（４）
なお、式（３）および（４）においては、ｋ、ｌ、ｍは、座標変換の式である次式（５）を使って求めることができる。

また、ＹＣｂＣｒ空間におけるＨＳＶ表現は、図４に示すように表されるため、Ｈ、Ｓ、Ｖは、それぞれ次式（６）〜（８）を用いて算出することができる。

なお、式（６）において、ｈ_{ｏｆｆｓｅｔ}は、図３に示した各ベクトルによって囲まれる領域毎に決まっている定数である。例えば、ベクトルＲとベクトルＲ＋Ｇとで囲まれる領域ではｈ_{ｏｆｆｓｅｔ}＝０であり、ベクトルＲ＋ＧとベクトルＧとで囲まれる領域ではｈ_{ｏｆｆｓｅｔ}＝１である。ベクトルＧとベクトルＧ＋Ｂとで囲まれる領域ではｈ_{ｏｆｆｓｅｔ}＝２であり、ベクトルＧ＋ＢとベクトルＢとで囲まれる領域ではｈ_{ｏｆｆｓｅｔ}＝３である。また、ベクトルＢとベクトルＲ＋Ｂとで囲まれる領域ではｈ_{ｏｆｆｓｅｔ}＝４であり、ベクトルＲ＋ＢとベクトルＲとで囲まれる領域ではｈ_{ｏｆｆｓｅｔ}＝５である。

このようにして、色空間をＲＧＢ色空間からＨＳＶ色空間に変換することができる。なお、色空間をＲＧＢ色空間からＨＳＶ色空間に変換するのは、ＨＳＶ色空間においては、色域が図５に示すように表現されるため、色域の上限を輝度Ｖのみで判定することができるためである。これに対して、ＹＣｂＣｒ色空間では、図６に示すように、色域の上限が輝度Ｙのみで判定することができず、高輝度部の圧縮において確実に色域内に圧縮することが難しいという問題がある。

（Ｂ）階調変換処理２ｂ
階調変換処理２ｂでは、画像処理部１０３ａは、次式（９）に示すように、入力ダイナミックレンジに対してニーポイント（変化点）を設定し、入力輝度Ｖｉｎと出力輝度Ｖｏｕｔの関係を定めて変換を行う。
Ｖｏｕｔ＝ｆ（Ｖｉｎ）・・・（９）

例えば、２００％のダイナミックレンジで撮影された画像データの階調変換を行う場合には、図７に示すようなニーポイント７ａにおいて傾きが変化する階調変換特性を入力輝度Ｖｉｎに乗じる。すなわち、所定の明るさで傾きが変化する階調変換特性に応じて階調変換処理を施し、ニーポイント７ａ以上の高輝度部を圧縮してダイナミックレンジが１００％に納まるように階調変換する。これによって、入力輝度Ｖｉｎを圧縮して、確実に色域内に納めた出力輝度Ｖｏｕｔを得ることができる。

（Ｃ）色飽和度変調処理２ｃ
上述した階調変換処理２ｂを行って画像データの輝度Ｖを圧縮し１００％の色域内に納めた時に、画像の飽和度をそのままにしておくと自然なハイライト表現を得られない。このため、画像処理部１０３ａは、色飽和度変調処理２ｃを行って、高輝度部の色飽和度Ｓを圧縮する。具体的には、画像処理部１０３ａは、次式（１０）に示すように、入力輝度Ｖｉｎに応じたゲインｇ（変調特性）を入力色飽和度Ｓｉｎに乗じて、変調された出力色飽和度Ｓｏｕｔを求める。
Ｓｏｕｔ＝ｇ（Ｖｉｎ）・Ｓｉｎ・・・（１０）

例えば、同一画素の入力輝度Ｖｉｎに応じて図８に示すようなゲインｇを設定し、このゲインｇを入力色飽和度Ｓｉｎに掛けて出力色飽和度Ｓｏｕｔを求める。ここで用いるゲインｇは、図８に示すように、入力輝度Ｖｉｎが図７に示した階調変換特性におけるニーポイント７ａよりも明るい領域におけるゲインｇの傾きを、ニーポイント７ａよりも暗い領域における傾きよりも小さくした。また、ニーポイント７ａよりも明るい領域において、ゲインｇを１よりも小さい値にしている。これにより、明るい画素における明度の変化と彩度の変化とを人体の眼で観察したときと同じ印象にすることができる。更に、ゲインｇの傾きが変わるニーポイント８ａを階調変換特性におけるニーポイント７ａと同じにすることで、自然な彩度変化が表現できるようになった。

なお、このゲインｇは、入力輝度Ｖｉｎがニーポイント８ａより以下の場合には出力値が１となり、入力輝度Ｖｉｎがニーポイント８ａより大きくなるにつれて単調減少するように設定されている。また、ゲインｇにおける単調減少となる範囲については、必ずしも単調減少に限らず、所定の減少関数に基づいて減少するようにしてもよい。また、この減少関数を決定するためのパラメータは固定であっても可変であってもよく、可変の場合には、使用者が任意のパラメータを設定できるようにしてもよい。

（Ｄ）色空間変換処理２ｄ
色空間変換処理２ｄでは、画像処理部１０３ａは、ＨＳＶ色空間からＲＧＢ色空間への変換を行う。ＨＳＶ色空間からＲＧＢ色空間への変換は、色相Ｈについて６分割した各領域毎に計算によって行うことができる。すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂの各値は、次式（１１）〜（１６）によって算出することができる。

画像処理部１０３ａは、以上説明した処理によって画像処理を施した後の画像データを出力画像データとして出力する。例えば、画像処理部１０３ａは、出力画像データをＨＤＤ１０４へ出力して、画像処理後の画像データを記録する。また、画像処理部１０３ａは、出力後画像データをモニタ１０５へ出力して、画像処理後の画像を表示する。

以上説明した第１の実施の形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）画像の明るさを表す成分である輝度Ｖと、画像の色の濃さを表す成分である飽和度Ｓおよび色相Ｈとによって表現されるＨＳＶ色空間の画像に対して、輝度Ｖに対して、所定のニーポイントで傾きが変化する階調変換特性を乗じて階調変換処理を施すようにした。また、飽和度Ｓに対して、階調変換特性と同じニーポイントで傾きが変化するゲインｇを乗じて変調処理を施すようにした。これによって、階調変換に応じて飽和度を変調することができ、自然な画像を得ることができる。

（２）ゲインｇは、輝度Ｖの入力値がニーポイント以下の場合には１等の所定値を出力し、輝度Ｖの入力値がニーポイントより大きい場合には減少関数、例えば単調減少関数に基づく出力値を出力するように設定した。これによって、色飽和度Ｓを飽和させることなく変調することができる。

―第２の実施の形態―
上述した第１の実施の形態では、入力ＲＧＢ信号をＨＳＶ色空間表現に色空間変換し、ＨＳＶ色空間の輝度Ｖに対して階調変換処理を行い、さらに色飽和度Ｓに対して階調変換に応じた色飽和度変調処理を行うようにした。そして、その後、ＨＳＶ色空間からＲＧＢ色空間への変換を行って、画像処理後のＲＧＢ信号を得る例について説明した。

これに対して、第２の実施の形態では、入力ＲＧＢ信号に色空間変換を行って、画像の明るさを表す成分である輝度Ｖと、画像の色の濃さを表す成分である色差ＣｂおよびＣｒとで表されるＶＣｂＣｒ色空間表現に変換する。そしてＶＣｂＣｒ色空間の輝度Ｖに対して階調変換処理を行い、さらに色差ＣｂおよびＣｒに対して階調変換に応じた色差変調処理を行うようにする。そして、その後、ＶＣｂＣｒ色空間からＲＧＢ色空間への変換を行って、画像処理後のＲＧＢ信号を得る。なお、第２の実施の形態では、図１に示した画像処理装置１００のブロック図については、第１の実施の形態と同様のため説明を省略する。

図９は、画像処理部１０３ａによる処理の流れを模式的に示したブロック図である。この図９に示すように、画像処理部１０３ａは、入力されたＲＧＢ信号（入力ＲＧＢ信号）に対して、色空間変換処理９ａを行い、ＲＧＢ色空間から輝度Ｖ、色差ＣｂおよびＣｒで表されるＶＣｂＣｒ色空間への変換を行う。そして、輝度Ｖに対して階調変換処理９ｂを行い、色差ＣｂおよびＣｒに対してそれぞれ輝度Ｖに対する階調変換処理に応じた色差変調処理９ｃを行う。その後、再び色空間変換処理９ｄを行ってＶＣｂＣｒ色空間からＲＧＢ色空間へ変換し、変換して得たＲＧＢ信号を出力する。

なお、画像処理部１０３ａは、ＨＤＤ１０４に記録されているプログラムを読み込んで実行することによって、色空間変換処理９ａ、階調変換処理９ｂ、色差変調処理９ｃ、および色空間変換処理９ｄのそれぞれの処理を実行する。以下、９ａ〜９ｄの各処理について説明する。

（Ａ）色空間変換処理９ａ
色空間変換処理９ａでは、画像処理部１０３ａは、第１の実施の形態と同様に、まず入力されたＲＧＢ信号を式（１）によってＹＣｂＣｒ信号に変換する。そして、ＣｂＣｒ平面を複数の領域に分割する。なお、第１の実施の形態では、ＹＣｂＣｒ色空間からＨＳＶ色空間に変換するために、図３に示したようにＣｂＣｒ平面６つの領域に分割した。しかしながら、第２の実施の形態では、ＹＣｂＣｒ色空間からＶＣｂＣｒ色空間へ変換を行うために、輝度Ｖのみを算出すればよい。このため、輝度Ｖを算出するためにＣｂＣｒ平面を分割すればよく、この場合には、図１０に示すように、ベクトルＲ＋Ｇ、ベクトルＲ＋Ｂ、およびベクトルＧ＋Ｂの３つのベクトルによって３つの領域に分割すれば十分である。

すなわち、輝度Ｖのみついて見た場合には、式（８）に示したＶ＝ｋ＋ｌ＋ｍは、３通りしかない。具体的には、ＲＧＢ信号をＹＣｂＣｒ信号に変換するときに用いた変換マトリックスＭが（２）に示したものである場合には、輝度Ｖは、次式（１７）〜（１９）に示すように算出することができる。

・ベクトルＲ＋ＢとベクトルＲ＋Ｇとで囲まれる領域の場合
Ｖ＝Ｙ−０．０００２Ｃｂ＋１．４０２３Ｃｒ・・・（１７）
・ベクトルＲ＋ＧとベクトルＧ＋Ｂとで囲まれる領域の場合
Ｖ＝Ｙ−０．３４４１Ｃｂ−０．７１４１Ｃｒ・・・（１８）
・ベクトルＲ＋ＢとベクトルＧ＋Ｂとで囲まれる領域の場合
Ｖ＝Ｙ＋１．７７２０Ｃｂ−０．０００１Ｃｒ・・・（１９）

（Ｂ）階調変換処理９ｂ
階調変換処理９ｂでは、画像処理部１０３ａは、色空間変換処理９ａで変換したＶＣｂＣｒ色空間における輝度Ｖに対して階調変換処理を施す。ここで、１２ｂｉｔで表される輝度データは０〜４０９５の値を取る。このため、例えば、１００％のダイナミックレンジを１９００となるように取得されたデータを、図１１に示すような階調変換特性で階調変換し、１００％のダイナミックレンジが４０９５となるようにする。なお、図１１に示す階調変換特性においては、輝度のニーポイントを１０００に設定し、０≦Ｖ≦１０００の範囲では、傾きが４０９５／１９００である直線になっている。

（Ｃ）色差変調処理９ｃ
上述した階調変換処理９ｂを行って輝度Ｖを階調変換した場合には、それに応じて色差ＣｂおよびＣｒも変換しないと色の濃さが変わってしまう。このため、画像処理部１０３ａは、色差ＣｂおよびＣｒのそれぞれに対して輝度の変化率と同じゲインを掛けて色の濃さを保つようにする。例えば、画像処理部１０３ａは、高輝度部で色の濃さを低減し、かつ自然なハイライト表現をするために高輝度部では色が薄くなるように、色差ＣｂおよびＣｒに図１２に示す特性のゲインｇ´を掛ける。

この図１２に示すゲインｇ´は、図１１に示した階調変換特性と同様に、輝度のニーポイントを１０００に設定し、ニーポイント以下では色の濃さを一定に保ち、ニーポイントより大きくなると漸時色が薄くなるように設定されている。具体的には、このゲインｇ´は、入力輝度Ｖｉｎがニーポイント（１０００）以下の場合には出力値が輝度の変化率となり、入力輝度Ｖｉｎがニーポイントより大きくなるにつれて単調減少するように設定されている。

なお、ゲインｇ´における単調減少となる範囲については、必ずしも単調減少に限らず、所定の減少関数に基づいて減少するようにしてもよい。また、この減少関数を決定するためのパラメータは固定であっても可変であってもよく、可変の場合には、使用者が任意のパラメータを設定できるようにしてもよい。

（Ｄ）色空間変換処理９ｄ
色空間変換処理９ｄでは、画像処理部１０３ａは、式（１７）〜（１９）の逆変換を行うことによって、ＶＣｂＣｒ色空間をＹＣｂＣｒ色空間に変換する。すなわち、次式（２０）〜（２２）によって、ＹＣｂＣｒ色空間における輝度Ｙを算出する。

・ベクトルＲ＋ＢとベクトルＲ＋Ｇとで囲まれる領域の場合
Ｙ＝Ｖ＋０．０００２Ｃｂ―１．４０２３Ｃｒ・・・（２０）
・ベクトルＲ＋ＧとベクトルＧ＋Ｂとで囲まれる領域の場合
Ｙ＝Ｖ＋０．３４４１Ｃｂ＋０．７１４１Ｃｒ・・・（２１）
・ベクトルＲ＋ＢとベクトルＧ＋Ｂとで囲まれる領域の場合
Ｙ＝Ｖ−１．７７２０Ｃｂ＋０．０００１Ｃｒ・・・（２２）

画像処理部１０３ａは、さらに式（１）の逆変換を行うことによって、ＹＣｂＣｒ色空間をＲＧＢ色空間に変換する。すなわち、次式（２３）によって、ＹＣｂＣｒ色空間をＲＧＢ色空間に変換する。

以上説明した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態における作用効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。すなわち、画像の明るさを表す成分である輝度Ｖと、画像の色の濃さを表す成分である色差ＣｂおよびＣｒとによって表現されるＶＣｂＣｒ色空間の画像に対して、輝度Ｖに対して、所定のニーポイントで傾きが変化する階調変換特性を乗じて階調変換処理を施すようにした。また、色差ＣｂおよびＣｒのそれぞれに対して、階調変換特性と同じニーポイントで傾きが変化するゲインｇ´を乗じて変調処理を施すようにした。これによって、階調変換に応じて色差を変調することができ、自然な画像を得ることができる。

―変形例―
なお、上述した実施の形態の画像処理装置は、以下のように変形することもできる。
（１）第２の実施の形態では、画像処理部１０３ａは、入力ＲＧＢ信号をＹＣｂＣｒ表色系に変換してからＶＣｂＣｒ表色系に変換した後に、輝度Ｖに対する階調変換処理、および色差Ｃｂ、Ｃｒに対する色差変調処理を行うようにした。そして、処理が完了した後には、ＶＣｂＣｒ表色系からＹＣｂＣｒ表色系に変換し、さらにそれをＲＧＢ表色系に変換してから出力する例について説明した。しかしながら、画像処理部１０３ａは、階調変換処理および色差変調処理が完了した後に、ＶＣｂＣｒ表色系からＹＣｂＣｒ表色系に変換し、このＹＣｂＣｒ色空間の画像データを出力するようにしてもよい。

例えば、図１３に示すように、画像処理部１０３ａは、第２の実施の形態と同様の各処理９ａ〜９ｃを行った後に、色空間変換処理１３ａを行ってＶＣｂＣｒ表色系からＹＣｂＣｒ表色系への色変換を行い、出力信号としてＹＣｂＣｒ信号を出力する。その後、画像処理部１０３ａは、ＹＣｂＣｒ色空間の画像データに対して、公知の色補正処理１３ｂ、階調変換処理１３ｃ、および圧縮処理１３ｄなどの種々の画像処理を施し、記録処理１３ｅを行って圧縮後の画像データをＨＤＤ１０４へ記録する。

（２）上述した第１および第２の実施の形態では、画像処理装置１００としてパソコンを使用する例について説明した。しかしながら、本発明は、デジタルカメラに適用することも可能である。すなわち、画像処理部１０３ａが実行する処理をデジタルカメラが備える制御装置、例えばＣＰＵで実行することによって、撮影した画像データに対して、第１および第２の実施の形態で上述した画像処理を実行することができる。

例えば、デジタルカメラにおける画像の取得から記録までの処理の流れが図１４に示すようになっている場合について説明する。この場合、イメージセンサー１４ａから入力される画像データ（ＲＧＢ信号）に対して、Ａ／Ｄ変換１４ｂを行う。その後、色変換処理１４ｃおよびガンマ階調変換処理１４ｄが行われた後に、ニー圧縮処理１４ｅを行う。そして、ニー圧縮処理１４ｅを行った後の画像データに対して、エッジ強調処理１４ｆ、および画像圧縮処理１４ｇを行なった後に、メモリカードなどの記録媒体に画像データを記録１４ｈする。

この図１４に示す処理においては、制御装置は、撮影時の露出条件の設定により２００％程度あるいはそれ以上のダイナミックレンジの信号を取得し、色変換処理１４ｃおよびガンマ階調変換処理１４ｄにおいて、そのダイナミックレンジがほぼ保たれるように処理を行ってからニー圧縮処理１４ｅを行う。そして、ニー圧縮処理１４ｅでは輝度Ｖ、色差ＣｂおよびＣｒを算出し、輝度Ｖに対してハイライト部に対するニー圧縮処理を行う。

（３）上述した第２の実施の形態では、入力ＲＧＢ信号をＹＣｂＣｒ信号に変換した後に、輝度と色差とで表現される色空間であるＶＣｂＣｒ色空間の画像データに変換した。そして、輝度Ｖに対しては階調変換処理を行い、色差ＣｂおよびＣｒに対しては色差変調処理を行う例について説明した。しかしながら、輝度と色差とで表現される色空間として、ＶＣｂＣｒ色空間以外の画像データに変換するようにしてもよい。例えば、入力ＲＧＢ信号をＹＩＱ信号に変換した後に、これをＶIＱ色空間に変換して処理を行うようにしてもよい。

（４）上述した第１の実施の形態では、色飽和度変調処理２ｃにおいて、入力色飽和度Ｓにゲインｇを掛けて色飽和度変調を行うようにした。また、第２の実施の形態では、色差変調処理９ｃにおいて、色差ＣｂおよびＣｒのそれぞれにゲインｇ´を掛けて色差変調を行うようにした。そして、このときに用いるゲインｇまたはｇ´は、ニーポイントより明るい範囲では、所定の減少関数に基づいて減少するようにし、この減少関数を決定するためのパラメータを固定または可変とする例について説明した。しかしながら、この減少関数を決定するためのパラメータを画像を撮影したときのカメラのシーンモードに応じて設定するようにしてもよい。

例えば、撮影時のシーンモードがポートレートモードである場合など、人物など主要被写体として撮影した画像においては、背景部分を白っぽくすれば被写体を際立たせることができるため、減少関数の傾きが急になるようにパラメータを設定すればよい。これに対して、撮影時のシーンモードが風景モードである場合には、画像全体が白っぽくなることを防ぐために、減少関数の傾きがなだらかになるようにパラメータを設定すればよい。

また、ゲインｇまたはｇ´は、ニーポイントより明るい領域については１以下の値に設定したが、この１以下となる領域は、ニーポイントより明るい領域の一部の領域であってもよく、表現に応じて設定すればよい、例えば、明るい領域における構造を維持したいような場合は、ゲインｇまたはｇ´の傾きが変わる明るさをより明るいところに設定してもよい。なお、一般的には、明るい画素になればなるほど、１以下のゲイン値に設定したほうが自然な色表現となる。

なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における構成に何ら限定されない。

画像処理装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。第１の実施の形態における画像処理部１０３ａによる処理の流れを模式的に示した図である。第１の実施の形態におけるＣｂＣｒ平面を６つの領域に分割した場合の具体例を示す図である。ＹＣｂＣｒ空間においてＨＳＶ表現を表した場合の具体例を示す図である。ＨＳＶ色空間における色域の具体例を示す図である。ＹＣｂＣｒ色空間における色域の具体例を示す図である。階調変換処理２ｂで用いる階調変換特性の具体例を示す図である。色飽和度変調処理２ｃで用いるゲインの具体例を示す図である。第２の実施の形態における画像処理部１０３ａによる処理の流れを模式的に示した図である。第２の実施の形態におけるＣｂＣｒ平面を３つの領域に分割した場合の具体例を示す図である。階調変換処理９ｂで用いる階調変換特性の具体例を示す図である。色差変調処理９ｃで用いるゲインの具体例を示す図である。画像処理部１０３ａがＹＣｂＣｒ色空間の画像データを出力する場合の処理の流れを模式的に示した図である。画像処理装置をカメラに適用した場合の画像処理部１０３ａによる処理の流れを模式的に示した図である。

符号の説明

１００画像処理装置、１０１操作部材、１０２画像入力ＩＦ、１０３制御装置、１０３ａ画像処理部、１０４ＨＤＤ、１０５モニタ

Claims

明るさを表す成分と色の濃さを表す成分とによって表現される色空間の画像において、
前記明るさを表す成分に対して、所定の明るさで傾きが変化する階調変換特性に応じて階調変換処理を施す階調変換手段と、
前記色の濃さを表す成分に対して、前記明るさを表す成分の入力値が前記所定の明るさ以下の場合には所定値を出力し、前記明るさを表す成分の入力値が前記所定の明るさより大きい場合には減少関数に基づく出力値を出力するように設定された変調特性を乗じて変調処理を施す変調手段と、を備え、
前記明るさを表す成分は、前記色空間の色域の上限が前記明るさを表す成分のみによって定まる性質をもつことを特徴とする画像処理装置。
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記色の濃さを表す成分は、画像の色飽和度を表す成分であって、
前記変調手段は、前記画像の色飽和度を表す成分に対して飽和度変調処理を施すことを特徴とする画像処理装置。
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記色の濃さを表す成分は、画像の色差を表す成分であって、
前記変調手段は、前記画像の色差を表す成分に対して色差変調処理を施すことを特徴とする画像処理装置。
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記減少関数は、単調減少関数であることを特徴とする画像処理装置。
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記色空間の色域の前記明るさを表す成分の上限が前記色の濃さを表す成分にかかわらず一定であることを特徴とする画像処理装置。
三原色信号によって表される色空間の画像を輝度色差信号によって表される色空間の画像に変換する色変換手段と、
色差信号によって定まる色相で複数に分割したそれぞれの領域で輝度信号を第二の輝度信号に変換する輝度変換手段と、
前記第二の輝度信号に階調変換を施す階調変換手段と、
前記色差信号に、前記輝度信号の入力値が前記所定の輝度値以下の場合には所定値を出力し、前記輝度信号の入力値が前記所定の輝度値より大きい場合には減少関数に基づく出力値を出力するように設定された変調特性を乗じて変調処理を施す変調手段と、を備え、
前記第二の輝度信号は、前記三原色信号によって表される色空間の上限が前記第二の輝度信号のみによって定まる性質をもつことを特徴とする画像処理装置。
明るさを表す成分と色の濃さを表す成分とによって表現される色空間の画像において、
前記明るさを表す成分に対して、所定の明るさで傾きが変化する階調変換特性に応じて階調変換処理を施し、
前記色の濃さを表す成分に対して、前記明るさを表す成分の入力値が前記所定の明るさ以下の場合には所定値を出力し、前記明るさを表す成分の入力値が前記所定の明るさより大きい場合には減少関数に基づく出力値を出力するように設定された変調特性を乗じて変調処理を施し、
前記明るさを表す成分は、前記色空間の色域の上限が前記明るさを表す成分のみによって定まる性質をもつことを特徴とする画像処理方法。
請求項７に記載の画像処理方法において、
前記色の濃さを表す成分は、画像の色飽和度を表す成分であって、
前記画像の色飽和度を表す成分に対して飽和度変調処理を施すことを特徴とする画像処理方法。
請求項７に記載の画像処理方法において、
前記色の濃さを表す成分は、画像の色差を表す成分であって、
前記画像の色差を表す成分に対して色差変調処理を施すことを特徴とする画像処理方法。
請求項７に記載の画像処理方法において、
前記減少関数は、単調減少関数であることを特徴とする画像処理方法。
請求項７に記載の画像処理方法において、
前記色空間の色域の前記明るさを表す成分の上限が前記色の濃さを表す成分にかかわらず一定であることを特徴とする画像処理方法。
三原色信号によって表される色空間の画像を輝度色差信号によって表される色空間の画像に変換し、
色差信号によって定まる色相で複数に分割したそれぞれの領域で輝度信号を第二の輝度信号に変換し、
前記第二の輝度信号に階調変換を施し、
前記色差信号に、前記輝度信号の入力値が前記所定の輝度値以下の場合には所定値を出力し、前記輝度信号の入力値が前記所定の輝度値より大きい場合には減少関数に基づく出力値を出力するように設定された変調特性を乗じて変調処理を施し、
前記第二の輝度信号は、前記三原色信号によって表される色空間の上限が前記第二の輝度信号のみによって定まる性質をもつことを特徴とする画像処理方法。
請求項７〜１２のいずれか一項に記載の画像処理方法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。
画像を撮像して取得する画像取得手段と、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像処理装置を備えるカメラであって、
前記階調変換手段は、前記画像取得手段で取得した画像の各画素の明るさを表す成分に対して前記階調変換処理を施し、
前記変調手段は、前記画像取得手段で取得した画像の各画素の色の濃さを表す成分に対して前記変調処理を施すことを特徴とするカメラ。