JP5381565B2 - Image processing apparatus, image processing program, and image processing method - Google Patents
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Description
この発明は、入力されたデジタル画像信号を画像信号の内容に応じて逆光補正の画像処理する画像処理装置、画像処理用プログラムおよび画像処理方法に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing program, and an image processing method for performing image processing for backlight correction on an input digital image signal in accordance with the content of the image signal.
近年のデジタルカメラの普及により、デジタルカメラによる撮影や、撮影画像のプリント需要が増加している。しかし、デジタルカメラはその手軽さ故に、カメラに関して知識が十分でないユーザーでも簡単に取り扱うことが可能であり、様々な環境下で撮影を行うため、逆光のようなコントラストの強い画像など、必ずしも好適な条件で撮影された画像ばかりではない。好適でない条件で撮影した画像であっても、内容が撮影者にとって重要である場合には、廃棄できるものではなく、適切な画像補正を行い、好適な状態にして、保存、あるいはプリントすることが望まれる。 With the recent spread of digital cameras, there is an increasing demand for photographing with digital cameras and printing of photographed images. However, digital cameras can be handled easily even by users who do not have enough knowledge about the cameras, and because they take pictures under various environments, they are not necessarily suitable for images with strong contrast such as backlight. Not only images taken under conditions. Even if the image was taken under unfavorable conditions, if the content is important to the photographer, it cannot be discarded and can be stored or printed in a suitable state after appropriate image correction. desired.
従来の画像処理装置は、人物を被写体とする画像の場合は、人物の顔領域のように画像における重要な被写体の領域とそれ以外の領域との明るさから逆光を判定し、顔領域が所定の明るさになるように画像処理していた。また、着目すべき領域が明らかでない画像、もしくは、重要な領域を自動検出困難な画像においては、輝度ヒストグラムから画像が逆光であるか否か、および、逆光の度合を判定し、その判定結果に基づいて画像処理を行っていた。 In the case of an image having a person as a subject, a conventional image processing apparatus determines backlight from the brightness of an important subject area and other areas in the image, such as a person's face area, and the face area is predetermined. The image was processed so that the brightness was. In addition, in an image in which the region of interest is not clear or an image in which it is difficult to automatically detect an important region, whether or not the image is backlit is determined from the luminance histogram, and the degree of backlight is determined. Based on the image processing.
従来の画像処理装置においては、逆光判定を行うため、16個の階級に分割した輝度ヒストグラムにおいて、低輝度域と高輝度域を設定し、各輝度域のピーク間の距離から逆光を判定する構成にしている(例えば、特許文献1参照。)。 In a conventional image processing apparatus, in order to perform backlight determination, in a luminance histogram divided into 16 classes, a low luminance region and a high luminance region are set, and backlight is determined from the distance between peaks in each luminance region. (For example, refer to Patent Document 1).
また、予め逆光と分かっている画像のみを対象にし、輝度ヒストグラムから二極化度合を算出して逆光の度合を求め、度合に応じた画質補正を行う構成にしている(例えば、特許文献2参照。)。 Further, only an image that is known in advance as backlight is targeted, the degree of bipolarization is calculated from the luminance histogram, the degree of backlight is obtained, and image quality correction according to the degree is performed (see, for example, Patent Document 2). .)
従来の画像処理装置では、輝度ヒストグラムから画像の逆光判定を行う際、逆光の画像の輝度ヒストグラムの特徴を正確に算出することが困難であったため、逆光判定を誤り不適切な画像補正を施した結果、かえって違和感のある画像を生成してしまうという問題があった。 In the conventional image processing apparatus, it is difficult to accurately calculate the characteristics of the luminance histogram of the backlight image when performing the backlight determination of the image from the luminance histogram. As a result, there is a problem that an image with a sense of incongruity is generated.
従来の画像処理装置では、低輝度域と高輝度域の各輝度域のピーク間の距離から逆光を判定する構成にしているので、低輝度域と高輝度域のいずれにおいても、ピークの数が複数存在すると、どのピーク間距離を使うべきか分からず、逆光判定に使用すべきピークを正しく検出できない問題があった。 In the conventional image processing apparatus, the backlight is determined based on the distance between the peaks of each of the low-luminance area and the high-luminance area. Therefore, the number of peaks is low in both the low-luminance area and the high-luminance area. If there are a plurality of peaks, it is not known which distance between peaks should be used, and there is a problem that a peak to be used for backlight determination cannot be detected correctly.
また、輝度ヒストグラムの二極化度合いから求めた逆光度合いに応じた画質補正を行う構成にすると、二極化度合を算出する際に、輝度ヒストグラムの変化量を閾値処理しているため、輝度ヒストグラムが滑らかに変化する画像と急峻に変化する画像とで異なる結果になり、誤判定の要因になる問題があった。これは、輝度ヒストグラムの変化量は、被写体の大きさにより異なるものであり、逆光か否かには拠らないためである。これらは、いずれも、局所的に山部を判断するため、大局的に見ると誤った判断となる問題があった。 In addition, when image quality correction is performed according to the degree of backlight obtained from the degree of polarization of the luminance histogram, since the amount of change in the luminance histogram is thresholded when calculating the degree of polarization, the luminance histogram There is a problem in that an image in which the image changes smoothly differs from an image in which the image changes sharply, which causes a false determination. This is because the amount of change in the luminance histogram varies depending on the size of the subject and does not depend on whether it is backlit. Since all of these judge the mountain part locally, there was a problem of making an erroneous judgment when viewed globally.
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、ヒストグラムのピークの位置や変化量によらず、ヒストグラムの形状の大局的な概略的特徴を抽出できる画像処理装置を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an image processing apparatus capable of extracting a general rough feature of the shape of a histogram regardless of the position and change amount of the peak of the histogram. It is.
この発明の画像処理装置においては、入力された画像信号から輝度信号のヒストグラムを作成するヒストグラム算出手段と、前記ヒストグラムから連続する階級範囲を山部として検出し、前記山部が複数ある場合の前記山部の間隔および前記山部の数を前記ヒストグラムの特徴として算出するヒストグラム特徴抽出手段と、前記ヒストグラムの特徴から前記画像信号が逆光であるか否かの逆光判定をする逆光判定手段と、前記逆光判定の結果に基づき、前記画像信号を補正する画像補正手段とを備えたものである。 In the image processing apparatus of the present invention, the histogram calculation means for creating a histogram of the luminance signal from the input image signal, and detecting a continuous class range from the histogram as a mountain portion, Histogram feature extraction means for calculating the interval between the peaks and the number of peaks as features of the histogram, backlight determination means for determining whether or not the image signal is backlight from the features of the histogram, And an image correction unit that corrects the image signal based on a result of the backlight determination.
この発明は、入力画像信号に対して、ヒストグラムのピークの位置や変化量によらず、ヒストグラムの形状の大局的な概略的特徴を抽出できる。 According to the present invention, it is possible to extract a general schematic feature of the shape of the histogram from the input image signal regardless of the position of the histogram peak and the amount of change.
実施の形態1.
図1は、この発明を実施するための実施の形態1における画像処理装置のブロック図を示すものである。図において、画像処理装置は、入力された画像信号のヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段1、ヒストグラム算出手段1で算出されたヒストグラムから当該ヒストグラムの形状に関する特徴を抽出するヒストグラム特徴抽出手段2、ヒストグラム特徴抽出手段2から出力されるヒストグラムの特徴に基づいて入力画像が逆光であるか否かを判定する逆光判定手段3、および逆光判定手段3の判定結果によって入力された画像信号の画像補正手段4を備える。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a block diagram of an image processing apparatus according to Embodiment 1 for carrying out the present invention. In the figure, an image processing apparatus includes a histogram calculation unit 1 that calculates a histogram of an input image signal, a histogram
また、ヒストグラム特徴抽出手段2は、ヒストグラムから頻度が周囲より大きい連続する階級範囲を山部として検出し、ヒストグラムの形状の特徴を算出する。具体的には、ヒストグラム算出手段1から出力されたヒストグラムからヒストグラムの分布の極大値をピークとして検出するピーク検出手段21、ヒストグラムからピーク検出手段21で検出されたピークの周囲でピークの頻度に対して所定の割合以上の頻度を持つ階級(横軸の)範囲を山部として検出する山部検出手段22、ヒストグラムとピーク情報と山部の情報とに基づき、ヒストグラムの形状に関する特徴を算出する特徴算出手段23を備える。 Further, the histogram feature extraction means 2 detects a continuous class range having a frequency greater than the surroundings as a peak from the histogram, and calculates the feature of the shape of the histogram. Specifically, the peak detection means 21 detects the peak value of the distribution of the histogram as a peak from the histogram output from the histogram calculation means 1, and the peak frequency around the peak detected by the peak detection means 21 from the histogram. A peak detection means 22 for detecting a class (horizontal axis) range having a frequency equal to or higher than a predetermined ratio as a peak, and a feature for calculating a feature relating to the shape of the histogram based on the histogram, peak information, and peak information. Calculation means 23 is provided.
次に動作について説明する。まず、ヒストグラム算出手段1は、入力された画像信号のヒストグラムを作成する。入力される画像信号は、明るさを表す信号が望ましく、例えば、輝度信号などがある。以下、本実施の形態では、ヒストグラム算出手段1が、輝度信号のヒストグラムを算出するものとして説明するが、色差信号、RGB信号であっても良い。 Next, the operation will be described. First, the histogram calculation means 1 creates a histogram of the input image signal. The input image signal is preferably a signal representing brightness, such as a luminance signal. Hereinafter, in the present embodiment, the description will be made assuming that the histogram calculation unit 1 calculates the histogram of the luminance signal, but it may be a color difference signal or an RGB signal.
次に、画像サイズによる頻度のバラツキを解消するため、ヒストグラムの正規化を行い、正規化された輝度ヒストグラムはヒストグラム特徴抽出手段2へ送られる。 Next, in order to eliminate frequency variation due to image size, normalization of the histogram is performed, and the normalized luminance histogram is sent to the histogram feature extraction means 2.
ヒストグラム特徴抽出手段2は、ヒストグラム算出手段1から出力されたヒストグラムについて、分布の偏り、頻度が少ない階級などのヒストグラムの形状を表す特徴を算出する。ヒストグラム特徴抽出手段2は、ピーク検出手段21と山部検出手段22と特徴算出手段23から構成される。以下は、入力画像の輝度ヒストグラムが図2の実線に示すような形状の場合を例に、図2、図3、図4を用いてそれぞれの手段の動作を説明する。図2の実線は256階調(0〜255)で表す輝度レベルに対し、階級の幅を1として作成したヒストグラムである。したがって、輝度レベルが階級値となり、各輝度レベルをもつ累積画素数がヒストグラムの頻度となっている。階調は、輝度を表す段階の数を示す。輝度信号を256階調で表すと、輝度レベルは0〜255の値をとる。ヒストグラムは、256階調の輝度レベルを階級の数により分割し、各階級に相当する輝度レベルを持つ画素の数が、ヒストグラムの頻度になる。階級数が8の場合には、最低階級は、輝度レベル0−31となり、1階級の幅は輝度レベルの32階調を含むこととなる。
The histogram
図2は、ピーク検出手段21が、ヒストグラムの分布の極大値をピークとして検出する動作を示す説明図である。図において、横軸は階級値を、縦軸は頻度を表し、実線が輝度ヒストグラム100を示す。まず、ピーク検出手段21は、輝度ヒストグラムの曲線の傾きを算出する。輝度ヒストグラムの曲線の傾きは、隣り合う階級との差分により算出が可能である。ピーク検出手段21は、輝度ヒストグラムの曲線の傾きが、正から負に変わる変化点をピークとして検出する。例えば、図2の例では、図2中のヒストグラム100の曲線上の点101、102、103、104、105が、ピークとして検出される。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an operation in which the peak detecting means 21 detects the maximum value of the histogram distribution as a peak. In the figure, the horizontal axis represents the class value, the vertical axis represents the frequency, and the solid line represents the
次に、上述のピークの中から、102のように頻度が小さく、ヒストグラムの分布全体に対し、無視できるほどの大きさである場合はピークから除外する。除外するか否かはピークでの頻度が所定値よりも小さいかどうかで判定する。小さな分布を無視することで小さな分布の影響を受けることがなく、全体的な特徴を抽出することが可能になる。 Next, if the frequency is low, such as 102, and the size of the entire histogram distribution is negligible, the peak is excluded from the peaks. Whether or not to exclude is determined by whether or not the frequency at the peak is smaller than a predetermined value. By ignoring the small distribution, the entire feature can be extracted without being affected by the small distribution.
以上のようにして、ピーク検出手段21は、頻度が、所定値よりも大きいピーク(101、103、104、105)の階級および頻度を山部検出手段22に出力する。以下、簡易的にピークの階級をピーク位置とし、ピーク位置での頻度をピーク頻度と呼ぶ。
As described above, the
図3は、山部検出手段22の動作を説明する図である。まず、山部検出手段22は、ヒストグラム算出手段1から出力された輝度ヒストグラム100から、ピーク検出手段21にて検出されたピーク位置の周辺で、頻度の高い階級を一つの山部の候補として検出する。ここで、ピーク位置の周辺とは、ピーク位置を中心に、階級値の高い側と低い側の両方につき、連続して所定の条件を満たす階級の範囲である。このとき、ピーク位置の頻度に対し、所定の割合以上の頻度を持つ階級を頻度の高い階級として、一つの山部の候補とする。ピーク位置の周辺の範囲として、隣のピーク位置までとし、所定の割合を50%とすると、ピーク101の周辺の山部の候補は、図3中の範囲106となる。また、同様に、ピーク103周辺の山部の候補は、範囲107、ピーク104周辺の山部の候補は、範囲108、ピーク105周辺の山部の候補は、範囲109となる。これは、極大値をとる階級の周囲で、前記極大値に対して予め定めた所定の割合以上の頻度を有する階級領域を山部として検出することになる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the peak detection means 22. First, the
なお、ピーク位置の周辺は、注目したピークとその隣のピーク位置までに限らず、ピーク頻度に対して所定の割合以上の頻度を持つ連続する階級としても良い。また、最も近いピークまでの範囲としても良い。また、新たに輝度ヒストグラムの極小値を求め、ピーク位置から高輝度側と低輝度側のそれぞれにつき最も近い極小値までの範囲としても良い。ピーク位置の周辺の定義によって、求まる山部の候補の範囲は多少異なるが、輝度ヒストグラムの分布の特徴として山部の範囲を求めることが目的であるため、問題はない。 The periphery of the peak position is not limited to the peak of interest and the adjacent peak position, but may be a continuous class having a frequency of a predetermined ratio or more with respect to the peak frequency. Moreover, it is good also as a range to the nearest peak. Alternatively, a new minimum value of the luminance histogram may be obtained, and the range from the peak position to the minimum value closest to each of the high luminance side and the low luminance side may be used. Depending on the definition of the periphery of the peak position, the range of peak candidates obtained is somewhat different, but there is no problem because the purpose is to determine the peak range as a characteristic of the distribution of the luminance histogram.
ここで、ピーク頻度に対して、所定の割合の値を使用したのには、以下の利点があるからである。山部を検出する際に、固定の閾値を用いると、山部の高さによって検出できたり、できなかったりする。また、山部の形状の特徴である、分布の尖がり度合(尖度)を算出する際、高い山部の尖度が小さく、低い山部の尖度が大きくなり、正しく算出できないという問題があった。しかし、ピーク頻度に対する所定の割合を用いると、ピークを頂点とした分布を正確に捉えることが可能になる。例えば、山部に含まれる画素の各階級値をxi、山部の平均輝度をm、標準偏差をS、累積頻度をnとすると、尖度αは、次式によって求めることができる。 Here, the use of a predetermined ratio value with respect to the peak frequency has the following advantages. If a fixed threshold is used when detecting a peak, it may or may not be detected depending on the height of the peak. In addition, when calculating the sharpness (kurtosis) of the distribution, which is a characteristic of the shape of the peak, there is a problem that the kurtosis of the high peak is small and the kurtosis of the low peak is large and cannot be calculated correctly. there were. However, if a predetermined ratio with respect to the peak frequency is used, it is possible to accurately grasp the distribution having the peak as a vertex. For example, if each class value of the pixels included in the peak is x i , the average luminance of the peak is m, the standard deviation is S, and the cumulative frequency is n, the kurtosis α can be obtained by the following equation.
次に、山部検出手段22は、山部の候補から山部を特定する。山部の候補のうち、範囲107〜109のように、山部の候補の階級が、重なり合う場合、または接している場合には、ひとつづきの山部とみなす。ひとつづきの山部とすることで、ヒストグラムの変動が多く、ピークを複数もつ分布であっても、大局的な分布を求めることが可能になる。山部検出手段22は、以上により求めた、図3中の範囲110を第一の山部の幅、範囲111を第二の山部の幅として、その範囲の最大階級および最小階級を特徴算出手段23に出力する。
Next, the peak detection means 22 identifies the peak from the peak candidates. Among the candidates for the mountain part, if the mountain candidate classes overlap or are in contact with each other as in the
図4は、特徴算出手段23がヒストグラムの特徴を算出する動作を示す説明図である。ヒストグラムの特徴として、以下のものを算出する。
・山部のピーク頻度
・山部の幅および範囲(最大階級と最小階級)
・山部の尖度
・山部の数
・山部の間の距離
・概略(大まかな)分布
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an operation in which the
・ Peak frequency of mountain part ・ Width and range of mountain part (maximum class and minimum class)
・ Mount kurtosis ・ Number of ridges ・ Distance between ridges ・ Rough (rough) distribution
山部のピーク頻度は、山部に存在するピークのうち最大のピーク頻度とする。図4の場合には、第一の山部の幅は、範囲110であり、第一の山部のピーク頻度は、ピーク101の頻度である。また、第二の山部の幅は、範囲111であり、第二の山部のピーク頻度は、ピーク105の頻度である。また、山部の尖度は、簡易的に(山部のピーク頻度)/(山部の幅)としても良い。輝度ヒストグラム100の山部の数は、2であり、山部間の距離は、図4中の階級値の差112に示す長さである。この方法では、上記式1より計算処理を少なくすることができる。
The peak frequency of the peak is the maximum peak frequency among peaks existing in the peak. In the case of FIG. 4, the width of the first peak is the
また、概略的な(大まかな)分布を捕らえるために、低輝度、中間輝度、高輝度など、階級を数個に分割した場合の累積頻度を算出する。この分割方法は、単純に等分割であっても良いし、目の感度にあわせて、分割しても良い。ここで、目の感度は、輝度との関係があり、画質設定の一指標となりえるものである。例えば、低輝度は、黒の色の違いを感じやすい領域に限定したり、色を感じやすい輝度範囲を中間輝度としたりすることができる。図4では、輝度値0〜64を低輝度領域113とし、輝度値96〜196を中間輝度領域115としている。このとき、低輝度の頻度は、図4中の範囲114で示す領域の累積頻度であり、中間輝度の頻度は、範囲116で示す領域の累積頻度である。ここで、累積頻度とは、ある範囲内の階級の頻度を加算したものである。
In addition, in order to capture a rough (rough) distribution, the cumulative frequency when the class is divided into several parts such as low luminance, intermediate luminance, and high luminance is calculated. This division method may be simply equal division, or may be divided according to the sensitivity of the eyes. Here, eye sensitivity has a relationship with luminance, and can be an index of image quality setting. For example, the low luminance can be limited to a region where it is easy to feel a difference in black color, or a luminance range where the color is easily felt can be set as an intermediate luminance. In FIG. 4,
以上のようにして、ピーク検出手段21、山部検出手段22、特徴算出手段23を経て抽出されたヒストグラムの特徴が、ヒストグラム特徴抽出手段2から、逆光判定手段3に出力される。
As described above, the characteristics of the histogram extracted through the
逆光判定手段3は、ヒストグラム特徴抽出手段2から出力された特徴から、入力画像が逆光であるか否かを判定する。以下では、逆光判定手段3で判定する、逆光画像のヒストグラムの特徴について説明する。
The
逆光画像は、光が当たった部分、または光源そのものを背に被写体を撮影した画像である。そのため、逆光画像には、高輝度の画像領域と低輝度の画像領域とが存在する。また、光の当たり方に偏りがあるため、中間の輝度を持つ画像領域は、少ないのが特徴である。ただし、逆光の程度は光が当たった部分の光量に依存し、撮影状況によって様々である。また、高輝度および低輝度の領域の割合は、被写体の大きさに依存する。光の強さと被写体の大きさのバランスによって、逆光画像は、以下の3つのタイプに分類される。
タイプ1:影になっている部分の光量が不足し、画像内に黒く潰れた領域が存在する。その他の領域は、階調差も明るさも十分である。
タイプ2:光が当たった部分の光量が強過ぎて、画像内に白く飛んだ領域が存在する。
その他の領域は、階調差も明るさも十分である。
タイプ3:光が当たった部分と影になっている部分の光量の差が小さく、低輝度と高輝度のそれぞれに、階調差は不十分であるが階調潰れまではしていない領域が存在する。
A backlight image is an image obtained by photographing a subject with a back of a lighted portion or a light source itself. Therefore, the backlight image has a high-brightness image region and a low-brightness image region. In addition, since there is a bias in the way the light strikes, there are few image areas with intermediate brightness. However, the degree of backlight depends on the amount of light in the portion that is exposed to light, and varies depending on the shooting situation. Further, the ratio of the high luminance and low luminance regions depends on the size of the subject. Backlit images are classified into the following three types according to the balance of light intensity and subject size.
Type 1: The amount of light in the shadowed portion is insufficient, and there is a blackened area in the image. In other areas, the gradation difference and the brightness are sufficient.
Type 2: There is an area that is white in the image because the amount of light in the portion that is exposed to light is too strong.
In other areas, the gradation difference and the brightness are sufficient.
Type 3: There is a small difference in the amount of light between the lighted part and the shadowed part, and there is an area where the gradation difference is insufficient but the gradation is not collapsed for each of the low luminance and high luminance. Exists.
図5は、逆光画像の各タイプのヒストグラムを示す。図において、縦軸は頻度、横軸は輝度、実線は輝度ヒストグラムを表す。タイプ1の輝度ヒストグラムは、図5の(a)に示す形状になり、黒く潰れた部分である低輝度かつ尖度の高い(山部の)範囲201と、その他の尖度が高くない(山部の)範囲202を有する。タイプ2の輝度ヒストグラムは、図5の(b)に示す形状になり、白く飛んだ部分である高輝度かつ尖度の高い(山部の)範囲204と、その他の尖度の高くない(山部の)範囲203を有する。タイプ3の輝度ヒストグラムは、図5の(c)に示す形状になり、低輝度側の分布(山部の範囲)205と高輝度側の分布(山部の範囲)206を有する。
FIG. 5 shows a histogram of each type of backlight image. In the figure, the vertical axis represents frequency, the horizontal axis represents luminance, and the solid line represents a luminance histogram. The luminance histogram of type 1 has the shape shown in FIG. 5A, and is a low-luminance and high-kurtosis (mountain) range 201 that is a blackened portion, and other kurtosis is not high (mountain). Part)
次に、逆光判定手段3の判定方法について、図6に示すフローチャートを用いて説明する。まず、ステップ601は、最低階級を含む山部の尖度が、高いか否かを判定する。このとき、尖度が高いか否かを判断には、所定の閾値を用いる。例えば、図2のように256階級で輝度ヒストグラムを作成した場合は、閾値を20/16とする。なお、閾値は、輝度ヒストグラムの階級の幅によって、設定する必要がある。最低階級を含む山部の尖度が高い場合には、入力画像内に黒潰れ部分があると判断し、逆光判定結果は逆光とし、ステップ605へ移る。最低階級を含む山部の尖度が低い場合、次の判定(ステップ602)に移る。
Next, the determination method of the
次に、ステップ602は、最高階級を含む山部の尖度が高いか否かを判定する。黒潰れの有無の判断と同様に、所定の閾値を設定して判定を行う。このとき、所定の閾値は、最低輝度を含む山部の尖度の判定基準と同様に、256階級の輝度ヒストグラムを作成した場合、閾値を20/16とする。最高階級を含む山部の尖度が高い場合、入力画像内に白飛びした部分があると判断し、逆光判定結果は逆光とし、ステップ605へ移る。最高輝度を含む山部の尖度が低い場合は、山部の数による判定(ステップ603)に移る。
Next,
なお、上記の閾値は、尖度を上記簡易な式で行った場合の値である。上記式1で求めた場合には、一般的に尖度αが、3以上を尖度が高いとする。 In addition, said threshold value is a value at the time of performing kurtosis by the said simple formula. When it is determined by the above equation 1, it is generally assumed that the kurtosis α is 3 or more when the kurtosis is high.
次に、ステップ603は、山部の数が2つであるか否かを判定する。山部の数が2つである場合には、ステップ604へ移る。ステップ604は、2つの山部の分布が離れている、すなわち、低輝度と高輝度に別れているか否かを判断する。ここで、山部の間の距離を用い、山部の間の距離が所定値以上の場合は2つの山部が離れているとし、逆光判定結果は逆光とし、ステップ605へ移る。山部の間の距離は、たとえば、輝度を256階調で表したときに輝度差にして96以上である場合には、離れていると判定すればよい。逆に、山部間の距離が所定値未満の場合は、見やすい中間輝度に2つの山部が分布していることになり、逆光判定結果は順光とし、ステップ606へ移る。ステップ605は、逆光と判断された場合に、逆光を示す情報を画像補正手段4へ出力する。また、ステップ606は、順光を示す情報を画像補正手段4へ出力する。なお、順光と判断された場合の処理であるので、特段の処理を行わず出力する処理を行っても良い。
Next,
一方、ステップ603にて、山部の数が2つではない場合には、山部は1つないし、3つ以上であり、ヒストグラムは全輝度レベルにわたり分布しているため、順光画像と言える。よって逆光判定結果は順光として、ステップ606の順光の処理を行う。
On the other hand, if the number of peaks is not two in
なお、図6は、判定方法の一例であって、上記に示した逆光画像の特徴(タイプ1から3など)に基づき判定する方法であれば、何でもよい。 FIG. 6 is an example of a determination method, and any method may be used as long as it is a determination method based on the characteristics (such as types 1 to 3) of the backlight image described above.
画像補正手段4は、逆光判定手段3の判定結果に基づき、入力画像を補正し、補正後の画像を出力する。逆光判定手段3の判定結果が、逆光であった場合と順光であった場合とで、補正処理を変更し、いずれの画像も見やすい画像に補正する。以下に補正処理の一例を示す。
The image correction unit 4 corrects the input image based on the determination result of the
逆光判定結果が逆光である場合には、逆光で見えにくくなった領域を見やすくするための補正をする。例えば、図7に示すように低輝度領域の階調を広げ、高輝度領域の階調を狭めるようなガンマカーブ301を適用すると、黒く潰れた部分が見やすくなる。また、判定結果が順光であった場合には、入力画像をそのまま出力する。こうすることで、入力画像から自動で逆光画像を選択し、逆光画像に適した補正処理を施すことが可能になる。
When the backlight determination result is backlight, correction is performed to make it easier to see the region that is difficult to see due to backlight. For example, as shown in FIG. 7, when a
また、人の目は、暗いところと明るいところとでレンジを変えて見ている。この原理を応用した逆光補正処理に、局所領域毎にガンマカーブを変更し、適用する方法がある(特許第4011073号参照)。画像補正手段4において、逆光画像の補正にこの方法を用いると、逆光写真を撮影時の印象に近く、白く飛んだ領域も黒く潰れた領域も存在しない画像に補正することができる。 In addition, human eyes look at different ranges between dark places and bright places. There is a method in which the gamma curve is changed for each local region and applied to the backlight correction processing applying this principle (see Japanese Patent No. 4011073). When this method is used for correcting the backlight image in the image correction means 4, it is possible to correct the backlight photograph to an image that is close to the impression at the time of photographing and does not have a white area or a black area.
なお、上記は、画像補正手段4を画像処理装置に入れたが、必須の構成要素ではなく、逆光判定手段3の判定結果を出力する画像処理装置の構成にしても良い。この場合には、逆光判定手段3からの出力に基づき、外部で自由な画像補正処理を施すことができる。
In the above description, the image correction unit 4 is included in the image processing apparatus. However, the image correction unit 4 is not an essential component, and may be configured as an image processing apparatus that outputs the determination result of the
なお、上記説明では、ヒストグラム算出手段1は輝度信号のヒストグラムを算出しているが、輝度信号に限らず、画像信号であれば何でもよい。ただし、画像信号によって逆光画像のヒストグラムの形状の特徴が異なるため、特徴に合わせて逆光判定手段3の逆光判定基準を変えなければならない。例えば、色差信号のヒストグラムを算出する場合、逆光画像は、順光画像と比較して、中間値の頻度が極端に高くなるため、中間値に山部があることを逆光基準とすればよい。中間値の頻度が高いのは、逆光画像が色のない無彩色に近い画像であることが多いためである。また、RGB信号のヒストグラムを算出する場合は、G信号を輝度信号と同様に扱うことで逆光の判定が可能である。
In the above description, the histogram calculation unit 1 calculates the histogram of the luminance signal, but is not limited to the luminance signal, and any image signal may be used. However, since the characteristics of the shape of the histogram of the backlight image differ depending on the image signal, the backlight determination criterion of the
なお、ヒストグラム算出手段1は、一種類の画像信号に限らず、複数の画像信号のヒストグラムを算出してもよい。この場合、逆光判定手段3の逆光判定基準は、一信号のヒストグラムの形状特徴による基準を組合せたものとする。こうすることで、逆光判定をより精密にすることが可能である。 Note that the histogram calculation means 1 may calculate a histogram of a plurality of image signals without being limited to one type of image signal. In this case, the backlight determination criterion of the backlight determination means 3 is a combination of the criteria based on the shape feature of the histogram of one signal. By doing so, it is possible to make the backlight determination more precise.
また、本発明ではヒストグラムの形状を用いて、画像全体の明るさのバランスから逆光を判定しているが、画像における重要な被写体とその領域が既知である場合は、重要な被写体の領域を優先した従来の逆光判定方法を併用してもよい。このとき、画像信号をヒストグラム算出手段1に入力する前に、重要な被写体の領域情報の入力の有無を確認する手段を追加する。例えば、重要な被写体を人物の顔とする場合、顔領域が検出されれば従来の逆光判定を行い、顔領域が検出されなければ、画像信号をヒストグラム算出手段1に入力し、ヒストグラムの形状から逆光を判定するようにする。 In the present invention, the backlight shape is determined from the brightness balance of the entire image using the shape of the histogram. However, if the important subject and its area in the image are known, the important subject area is given priority. The conventional backlight determination method may be used in combination. At this time, before inputting an image signal to the histogram calculation means 1, a means for confirming whether or not important subject area information has been input is added. For example, when an important subject is a human face, a conventional backlight determination is performed if a face area is detected, and if a face area is not detected, an image signal is input to the histogram calculation means 1 and the shape of the histogram is calculated. The backlight is determined.
以上は、画像処理装置として説明したが、各手段として計算機を機能させる画像処理用プログラムを記憶装置に記憶し、このプログラムを読み出して計算機に各手段を実行させるようにしても良い。 The image processing apparatus has been described above. However, an image processing program that causes a computer to function as each unit may be stored in a storage device, and this program may be read to cause the computer to execute each unit.
以上のように、実施の形態1によれば、逆光か否か不明である画像に対し、自動で逆光判定ができ、逆光判定結果に応じて画像に適した補正をすることが出来る。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to automatically perform backlight determination on an image for which it is unknown whether it is backlight or not, and it is possible to perform correction suitable for the image according to the backlight determination result.
また、本実施の形態の画像処理装置によれば、入力された画像信号のヒストグラムの形状の特徴を山部の数、山部の間の距離によって把握するようにしたので、ヒストグラムの概略的特徴を抽出できる効果がある。 In addition, according to the image processing apparatus of the present embodiment, since the characteristics of the shape of the histogram of the input image signal are grasped by the number of peaks and the distance between the peaks, the approximate characteristics of the histogram There is an effect that can be extracted.
また、本実施の形態の画像処理装置によれば、ヒストグラムのピークの位置や変化量によらず、入力された画像信号のヒストグラムの形状の特徴を山部の数、山部の間の距離によって把握するようにしたので、人が行う逆光などの画像に対する評価に近い、ヒストグラムの大局的な概略的特徴を抽出できる効果がある。 Further, according to the image processing apparatus of the present embodiment, the characteristics of the shape of the histogram of the input image signal depend on the number of peaks and the distance between peaks, regardless of the position and change amount of the peak of the histogram. Since it has been grasped, there is an effect that a general feature of the histogram can be extracted, which is close to evaluation of an image such as backlight performed by a person.
また、本実施の形態の画像処理装置によれば、ヒストグラムを算出し、ヒストグラムの特徴として頻度が所定値より大きい部分を山部として検出する際、ヒストグラムの極大値を利用しているため、正確に山部の位置を検出することができ、入力画像の逆光判定を精度よく行える。すなわち、極大値に対する所定の割合以上の頻度を有する階級領域を山部とすることで、一定の値で山部を検出する場合よりもより正確にヒストグラムの分布の特徴を捉えることができる。これは、極大値の所定割合の頻度を有する階級範囲を山部の範囲とするので、画像特徴に応じて(極大値に応じて)山部と判断する閾値が変化するため、多様な画像特徴(ヒストグラム形状)を有する画像について、適切に判断できる。 Further, according to the image processing apparatus of the present embodiment, when calculating a histogram and detecting a portion having a frequency greater than a predetermined value as a peak as a feature of the histogram, the maximum value of the histogram is used. In addition, the position of the peak portion can be detected, and the backlight determination of the input image can be performed with high accuracy. That is, by making a class region having a frequency equal to or greater than a predetermined ratio with respect to the maximum value as a peak, it is possible to capture the characteristics of the histogram distribution more accurately than when detecting a peak with a constant value. This is because the class range having a frequency of a predetermined ratio of the maximum value is set as the range of the peak portion, and the threshold value for determining the peak portion changes according to the image feature (according to the maximum value). It is possible to appropriately determine an image having (histogram shape).
また、本実施の形態の画像処理装置によれば、極大値の頻度を持つ階級の周囲であって、極大値に対する所定の割合以上の頻度を有する階級領域を山部の候補とするため、隣接する極大値の頻度を持つ階級の山部の候補を1つの山部と判断することができ、ヒストグラムの形状の大局的な特徴を抽出できる効果がある。 In addition, according to the image processing apparatus of the present embodiment, since a class region around a class having a maximum value frequency and having a frequency equal to or greater than a predetermined ratio with respect to the maximum value is set as a candidate for a mountain part, The candidate of the peak of the class having the frequency of the maximum value to be determined can be determined as one peak, and there is an effect that the global feature of the shape of the histogram can be extracted.
また、本実施の形態の画像処理装置によれば、ヒストグラムのピークの位置や変化量によらず、入力された画像信号のヒストグラムの形状の特徴を山部の数、山部の間の距離によって把握するようにしたので、ヒストグラムの形状の大局的な概略的特徴を抽出でき、人が行う逆光補正と同等の逆光補正を行うことができる。 Further, according to the image processing apparatus of the present embodiment, the characteristics of the shape of the histogram of the input image signal depend on the number of peaks and the distance between peaks, regardless of the position and change amount of the peak of the histogram. Since it has been grasped, it is possible to extract a general schematic feature of the shape of the histogram, and to perform backlight correction equivalent to backlight correction performed by a person.
また、本実施の形態の画像処理装置によれば、色を表す信号のヒストグラムの特徴を逆光判定に用いるので、より正確にヒストグラムの特徴を捉えることができる。 Further, according to the image processing apparatus of the present embodiment, the characteristics of the histogram of the signal representing the color are used for the backlight determination, so that the characteristics of the histogram can be captured more accurately.
実施の形態2.
上記、実施の形態1では、入力画像が逆光であるか、または、順光であるかを判定する方法を示した。実施の形態2では、ヒストグラムの特徴に合わせて、入力画像をより細かく分類し、各々の特徴に適した補正を施す方法を示す。ここでは、5つに分類する場合において、以下にその動作を説明する。
In the first embodiment, the method for determining whether the input image is backlight or forward light has been described. In the second embodiment, a method will be described in which the input image is classified more finely according to the characteristics of the histogram and correction suitable for each characteristic is performed. Here, in the case of classification into five, the operation will be described below.
図8は、この発明の実施の形態2の画像処理装置を示すブロック図である。図において、図1の実施の形態1と同一部分には同一符号を付して、説明を省略する。図8において、図1と相違する点は、逆光判定手段3aおよび画像補正手段4aである。以下、逆光判定手段3aと画像補正手段4aの動作について説明する。
FIG. 8 is a block diagram showing an image processing apparatus according to
逆光判定手段3aは、ヒストグラム特徴抽出手段2から出力された特徴から入力画像がヒストグラムの特徴により分類し得る5つのタイプに分類する。この5つのタイプは次の画像補正手段4aにおいて、同一処理を行うものを同一タイプとしている。逆光判定手段3の判定方法について、図9に示すフローチャートを用いて説明する。
The
まず、ステップ901は、最低階級を含む山部の尖度が、所定の閾値より高いか否かを判定する。山部の尖度が閾値より高い場合には、入力画像をタイプ1に分類する(ステップ908へ移る)。タイプ1は入力画像内に黒潰れした部分があり、上記に示した逆光画像のタイプの一種である。山部の尖度が閾値以下の場合には、次の判定(ステップ902へ)に移る。
First,
次に、ステップ902は、最高階級を含む山部の尖度が所定の閾値より高いか否かを判定する。山部の尖度が所定の閾値より高い場合には、ステップ903にて、中間輝度の累積頻度が少ないか否かを判定する。これも閾値を設定し、閾値を下回るとき、中間輝度の累積頻度が少ないとする。例えば、図2の輝度ヒストグラムのように階級の幅が1の場合、中間輝度が少ないか否かを判定する閾値は、累積頻度が35%とするとよい。ステップ903は、中間輝度の頻度が少ない場合、入力画像をタイプ2に分類する(ステップ909へ移る)。また、中間輝度の頻度が高い場合、入力画像をタイプ5に分類する(ステップ912へ移る)。
Next,
タイプ2もタイプ5も入力画像内に白飛びした部分があり、ともに上記に示した逆光画像のタイプの一種であるが、タイプ5は、中間階調の分布が多く、逆光補正の必要がない場合があるため、タイプ2とは別のタイプとみなせる。
Both
実施の形態1の判定方法を基準として、タイプ2およびタイプ5をいずれも逆光とみなした場合と、タイプ2を逆光、タイプ5を順光とした場合について、分類実験を行った。実験は、順光画像と逆光画像を各150枚ずつの計300枚の画像を用いて、上記判定方法により自動分類した結果と、人が主観で逆光か否かを判断した結果とを比較して行った。自動分類結果と、手動の判定結果とが合致する割合を正答率として算出した結果、タイプ2とタイプ5を逆光とする判定方法は正答率が85%、タイプ2を逆光、タイプ5を順光とする判定方法は正答率が92%であった。よって、白飛びがある画像は、最低輝度を含む山部の尖度に加え、中間階調の分布が少ないことを逆光判定の条件にしたほうが、精度良く判定が出来る。
Based on the determination method of the first embodiment, classification experiments were performed for cases where both
ここで、判定方法に中間階調の分布のような概略分布を使用するため、ヒストグラム特徴抽出手段2は、概略分布として、ヒストグラムから高輝度、中間輝度、低輝度の画素の割合を算出する。なお、高輝度領域、中間輝度領域、低輝度領域の階級値(又は輝度)は予め設定する。この各輝度領域の予め設定する階級の領域または輝度の領域は、人の目の感度の特性上、感じやすい輝度領域をより広くすると、人の感覚に合致した判断ができる。具体的には、人の目の感度の特性に合わせて、輝度領域の範囲の広い順に、中間輝度領域、低輝度領域、高輝度領域とすると良い。なお、各輝度領域の範囲間の差は、全体輝度の1/8〜1/16程度、または1/8以下とすることで、実験上、人の感覚に合致する良好な結果が得られている。
Here, in order to use a rough distribution such as a distribution of intermediate gradations in the determination method, the histogram
この概略分布は、山部の数や山部間の間隔といった相対関係を表す特徴とは異なり、階級値という絶対値に関する特徴であるため、分布が多い輝度レベルおよび分布の少ない輝度レベルを把握でき、より多様な分類に対応することが可能になる。また、山部の数や山部間の間隔といった相対関係だけでは、山部間の間隔が所定値以上であるが、最高階級を有する山が、中間輝度にある場合も、逆光と誤判断する可能性がある。中間輝度領域にある画素の割合が、所定値以下である条件をも満たす場合に、逆光と判断するという条件を加えることで、山部の絶対的位置(階級)を考慮でき、上記誤判断を防ぐことができる。 Unlike the features that represent relative relationships such as the number of peaks and the spacing between peaks, this approximate distribution is a feature related to absolute values called class values, so it is possible to grasp luminance levels with a large distribution and luminance levels with a small distribution. It becomes possible to deal with more diverse classifications. In addition, only the relative relationship such as the number of peaks and the interval between peaks is equal to or greater than a predetermined value, but if the peak having the highest class is at intermediate luminance, it is misjudged as backlight. there is a possibility. If the ratio of the pixels in the intermediate luminance area also satisfies the condition that is less than or equal to the predetermined value, the absolute position (class) of the peak can be taken into account by adding the condition that it is determined to be backlit, and the above erroneous determination Can be prevented.
また、上記中間輝度領域にある画素の割合によって、逆光と判断するための所定値(閾値)は、全ての輝度階調(または階級)に対する中間輝度領域の輝度階調(または階級)の割合(以下、輝度割合と呼ぶ。)を基準に考えることができる。例えば、逆光と判断するための所定値として、輝度割合、輝度割合×0.8、輝度割合×0.5とすることができ、一般に、輝度割合以下とすると良好な結果が得られる。 Further, the predetermined value (threshold value) for determining backlighting according to the ratio of the pixels in the intermediate luminance area is the ratio of the luminance gradation (or class) of the intermediate luminance area to all the luminance gradations (or classes) ( Hereinafter, it can be considered as a reference. For example, as a predetermined value for determining backlighting, a luminance ratio, a luminance ratio × 0.8, and a luminance ratio × 0.5 can be set. In general, good results are obtained when the luminance ratio is equal to or lower than the luminance ratio.
一方、最高階級を含む山部の尖度が所定値以下の場合、山部の数にて分類する。まず、ステップ904は、山部の数が2つであるか否かを判定する。山部の数が2つである場合、ステップ905にて、2つの山部の分布が離れているかどうかを判定する。山部間の距離を用い、山部間の距離が所定値以上の場合は2つの山部が離れているとし、入力画像をタイプ3に分類する(ステップ910へ移る)。タイプ3は上記に示した逆光画像の一種である。逆に、ステップ905にて、山部間の距離が所定値未満の場合は、入力画像をタイプ5に分類する(ステップ912へ移る)。このとき、入力画像は中間輝度の画素が大半を占め、補正をしなくてもよい画像である。また、ステップ904にて、山部の数が2つでない場合は次の判定(ステップ906)に移る。
On the other hand, when the kurtosis of the peak including the highest class is equal to or less than a predetermined value, the number of peaks is classified. First,
次に、ステップ906は、山部の数が1つであるか否かを判定する。山部の数が1つである場合、ステップ907にて、その山部が低輝度に位置するものかを調べる。低輝度の頻度が多い場合、入力画像をタイプ4に分類する(ステップ911へ移る)。タイプ4は、低輝度と高輝度の両方に分布を持つ逆光画像ではないものの、大半が低輝度に分布するため、画像全体が暗い印象になり、何らかの補正が必要である。また、低輝度の頻度が少ない場合は、入力画像をタイプ5に分類する(ステップ912へ移る)。このとき、入力画像は前輝度レベルにわたり万遍なく分布した画像であるため、補正をしなくてもよい画像である。
Next,
最後に、山部の数が1つではない場合、入力画像をタイプ5に分類する(ステップ912へ移る)。このとき、入力画像のヒストグラムは、3つ以上の山部を持ち、ゆえに、ヒストグラムは全輝度レベルにわたり分布しているため、順光画像と言え、補正をしなくてもよい画像である。 Finally, if the number of peaks is not one, the input image is classified as type 5 (proceeding to step 912). At this time, the histogram of the input image has three or more peaks, and therefore the histogram is distributed over all luminance levels. Therefore, it can be said to be a follow light image and does not need to be corrected.
このようにして、逆光判定手段3aはヒストグラム特徴抽出手段2から出力された特徴に基づいて入力画像を5つに分類する。
In this way, the
なお、上記説明では、逆光判定手段3aは入力画像を5つのタイプに分類しているが、ヒストグラム特徴抽出手段2から出力された特徴を用いて分類し得る数であれば、分類する数に制限はない。
In the above description, the
また、上記実施の形態1の図6において、ステップ602でYesと判断された場合に、上記図9のステップ903と同様の判断を入れても良い。この場合には、ステップ602で、高輝度に尖度の高い山部があり、かつ上記中間輝度の範囲に入る画素の割合が、所定値以下の場合に、逆光と判断して、ステップ605の処理を行うようにする。このようにすることで、最高階級を含む山部が尖度の高くても、この山部の階級が中間輝度の範囲に入るような場合に、逆光と誤判断することを防ぐことができる。
In FIG. 6 of the first embodiment, when it is determined Yes in
また、いずれかのタイプに決定する必要はなく、各タイプへの寄与率を求め、各タイプに適用する画像処理の強度(パラメーターなど)を前記寄与率に合わせて設定すると、より細やかな画像処理が可能である。寄与率の算出方法の一例を以下に示す。 In addition, it is not necessary to decide on any type, and by calculating the contribution rate to each type and setting the intensity (parameters, etc.) of image processing applied to each type according to the contribution rate, more detailed image processing Is possible. An example of a method for calculating the contribution rate is shown below.
タイプ1は、最低階級を含む山部の尖度が閾値以上の画像である。例えば、閾値が20/16の場合、山部の尖度が0/16のときに寄与率を0%、20/16以上のときに寄与率を100%とし、0/16〜20/16の間は寄与率が線形に変化するようにする。すなわち、尖度が8/16のとき、寄与率は40%となる。同様にして、タイプ2、タイプ3、タイプ4への寄与率を算出する。タイプ2の場合は、中間輝度の累積頻度が30%以上、かつ、最高階級を含む山部の尖度が0/16のときに寄与率を0%、中間輝度の累積頻度が0%、かつ、最高階級を含む山部の尖度が20/16のときに寄与率100%とする。タイプ3の場合は、山部間の距離を輝度差で表現し、輝度差が0のときに寄与率0%、輝度差100以上のときに寄与率100%とする。タイプ4の場合は、低輝度の累積頻度が25%以下のときに寄与率0%、75%のときに寄与率100%とする。
Type 1 is an image in which the kurtosis of the peak including the lowest class is greater than or equal to a threshold value. For example, when the threshold is 20/16, the contribution rate is 0% when the kurtosis of the peak is 0/16, and the contribution rate is 100% when the kurtosis is 20/16 or more. In the meantime, the contribution rate changes linearly. That is, when the kurtosis is 8/16, the contribution rate is 40%. Similarly, the contribution ratio to
また、各タイプへの寄与率の合計を100%になるよう正規化して、画像を処理し過ぎないようにしてもよい。例えば、タイプ1の寄与率が75%、タイプ2の寄与率が30%、タイプ4の寄与率が45%のとき、タイプ1の処理を50%、タイプ2の処理を20%、タイプ4の処理を30%の割合で行う。
Further, the image may not be processed excessively by normalizing the total contribution rate to each type to 100%. For example, when the contribution rate of type 1 is 75%, the contribution rate of
画像補正手段4aは、逆光判定手段3aの分類結果に基づき、入力画像を補正し、補正後の画像を出力する。入力画像を明るく、かつ、階調潰れがない画像に補正することを目的とした場合の補正処理の一例を以下に示す。
The image correction unit 4a corrects the input image based on the classification result of the
逆光判定手段3aの分類結果がタイプ1の場合、ヒストグラムは、図5の(a)に示す形状をしているため、低輝度の階調のみを広げるような補正を行う。例えば、低輝度の傾きが大きいガンマカーブを画面全体に適用する。この傾きが大きいほど、補正画像は入力画像に比べ大きく変化するため、傾きを補正処理の強度とすることが可能であり、これを段階的に変化させることで、上記で示した寄与率による補正が可能である。
When the classification result of the
逆光判定手段3aの分類結果がタイプ2の場合、ヒストグラムは、図5の(b)に示す形状をしているため、低輝度の階調を全体的に持ち上げ、高輝度の階調を広げるような補正を行う。例えば、図7の302に示す画質補正マッピングカーブを適用する。また、実施の形態1にて示した局所領域毎にガンマカーブを変更する処理を行ってもいい。
When the classification result of the backlight determination means 3a is
逆光判定手段3aの分類結果がタイプ3の場合、ヒストグラムは、図5の(c)に示す形状をしているため、低輝度側の山部を高輝度側に広げ、高輝度側の山部を低輝度側に広げるような補正を行う。これもタイプ2の場合と同様の処理で、中間階調の画素が多い見やすい画像に変換することができる。
When the classification result of the
逆光判定手段3aの分類結果がタイプ4の場合、ヒストグラムは、低輝度に1つの山部がある形状をしているため、それを高輝度側へ広げるような補正を行う。例えば、タイプ1の場合とは逆に高輝度の傾きが大きいガンマカーブを画面全体に適用する。分類結果がタイプ5の場合には、補正処理を行わない。
When the classification result of the
なお、上記に示した画像補正手段4aの補正処理は、画像全体もしくは局所的に適用するガンマカーブを変更したり、画像信号に一定値を加算したりすることで、実現可能である。 Note that the correction processing of the image correction unit 4a described above can be realized by changing the gamma curve applied to the entire image or locally or by adding a certain value to the image signal.
以上のように、本実施の形態の画像処理装置によれば、逆光と順光の2つに分類するのではなく、同じ逆光であっても、低輝度側の階調が潰れた黒潰れが存在するもの、逆に高輝度側の階調がつぶれた白飛びが存在するもの、中間階調が抜けたものなど、ヒストグラムの形状から画像信号の特徴をより細かく分類する。これにより、各々の特徴に適した画像補正が可能になる。 As described above, according to the image processing apparatus of the present embodiment, the blackout in which the gradation on the low luminance side is crushed is not classified into two types of backlight and forward light, but the same backlight is used. The features of the image signal are classified more finely according to the shape of the histogram, such as those that exist, conversely, those that have whiteout where the gradation on the high luminance side is crushed, and those that lack intermediate gradation. This makes it possible to perform image correction suitable for each feature.
また、本実施の形態の画像処理装置によれば、高輝度、中間輝度、低輝度の範囲を指定し、各輝度の累積頻度を算出して判定に用いるようにしたので、同じ特徴(タイプ2とタイプ5の分類でいう白飛びした部分)を持っていても、最適な補正方法に合わせて判定することが可能になる。 Further, according to the image processing apparatus of the present embodiment, the range of high luminance, intermediate luminance, and low luminance is designated, and the cumulative frequency of each luminance is calculated and used for determination. And the type 5 classification), it is possible to determine according to the optimum correction method.
また、本実施の形態の画像処理装置によれば、中間輝度領域にある画素の割合が、所定値以下である条件をも満たす場合に、逆光と判断することで、山部のヒストグラム上の絶対的位置(階級)を考慮でき、人の目の感度特性と合致する逆光判断ができる効果がある。特に、人の目の感度に合わせるように、高輝度領域、中間輝度領域および低輝度領域の輝度の範囲の幅を、中間輝度領域、低輝度領域、高輝度領域の順に予め広く設定しておくことによって、より人の目の感度特性に合う逆光判断ができる。 Further, according to the image processing apparatus of the present embodiment, when the ratio of the pixels in the intermediate luminance region also satisfies the condition that it is equal to or less than the predetermined value, it is determined that the backlight is backlit, so that the absolute value on the peak histogram The target position (class) can be taken into account, and there is an effect that the backlight can be judged to match the sensitivity characteristic of the human eye. In particular, the widths of the luminance ranges of the high luminance region, the intermediate luminance region, and the low luminance region are set in advance in the order of the intermediate luminance region, the low luminance region, and the high luminance region so as to match the sensitivity of the human eye. Thus, it is possible to make a backlight determination that better matches the sensitivity characteristics of the human eye.
1 ヒストグラム算出手段、 2 ヒストグラム特徴抽出手段、 3,3a 逆光判定手段、 3,4a 画像補正手段、 21 ピーク検出手段、 22 山部検出手段、
23 特徴算出手段、 100 輝度ヒストグラム、 113 低輝度領域、 115 中間輝度領域、 301、302 画質補正用ガンマカーブ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Histogram calculation means, 2 Histogram feature extraction means, 3, 3a Backlight determination means, 3, 4a Image correction means, 21 Peak detection means, 22 Peak detection means,
23 feature calculation means, 100 brightness histogram, 113 low brightness area, 115 intermediate brightness area, 301, 302 image quality correction gamma curve.
Claims (11)
前記ヒストグラムから頻度の極大値を検出し、前記極大値をとる階級の周囲で、前記極大値に対して予め定めた所定の割合以上の頻度を有する階級領域を山部として検出し、前記山部が複数ある場合の前記山部の間隔および前記山部の数を前記ヒストグラムの特徴として算出するヒストグラム特徴抽出手段と、
前記ヒストグラムの特徴から前記画像信号が逆光であるか否かの逆光判定をする逆光判定手段と、
前記逆光判定の結果に基づき、前記画像信号を補正する画像補正手段とを備えた画像処理装置。 Histogram calculation means for creating a histogram of luminance signals from the input image signal;
Detecting a maximum value of frequency from the histogram, detecting a class region having a frequency equal to or higher than a predetermined ratio with respect to the maximum value as a peak around the class taking the maximum value, Histogram feature extraction means for calculating the interval between the peaks and the number of peaks as a feature of the histogram,
Back light determination means for performing back light determination as to whether or not the image signal is back light from the characteristics of the histogram;
An image processing apparatus comprising: an image correcting unit that corrects the image signal based on the result of the backlight determination.
前記ヒストグラムから頻度の極大値を検出し、前記極大値をとる階級の周囲で、前記極大値に対して予め定めた所定の割合以上の頻度を有する階級領域を山部として検出し、前記山部が複数ある場合の前記山部の間隔および前記山部の数を前記ヒストグラムの特徴として算出するヒストグラム特徴抽出手段と、
前記ヒストグラムの特徴から前記画像信号が逆光であるか否かの逆光判定をする逆光判定手段と、
前記逆光判定の結果に基づき、前記画像信号を補正する画像補正手段とを備えた画像処理装置。 Histogram calculation means for creating a color difference signal or RGB signal histogram from the input image signal;
Detecting a maximum value of frequency from the histogram, detecting a class region having a frequency equal to or higher than a predetermined ratio with respect to the maximum value as a peak around the class taking the maximum value, Histogram feature extraction means for calculating the interval between the peaks and the number of peaks as a feature of the histogram,
Back light determination means for performing back light determination as to whether or not the image signal is back light from the characteristics of the histogram;
An image processing apparatus comprising: an image correcting unit that corrects the image signal based on the result of the backlight determination.
前記ヒストグラムの特徴から前記画像信号が逆光であるか否かの逆光判定をする逆光判定ステップと、
前記逆光判定の結果に基づき、前記画像信号を補正する画像補正ステップとを備えた画像処理方法。 A histogram calculation step for creating a histogram of a luminance signal from the input image signal, and detecting a local maximum value from the histogram, and surrounding a class that takes the local maximum value, a predetermined value determined in advance for the local maximum value A histogram feature extracting step of detecting a class region having a frequency equal to or higher than a ratio as a peak, and calculating the interval between the peaks and the number of peaks when there are a plurality of peaks as the features of the histogram;
A backlight determination step for performing backlight determination as to whether or not the image signal is backlight from the characteristics of the histogram;
An image processing method comprising: an image correction step of correcting the image signal based on the result of the backlight determination.
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