JP5424712B2 - 画像処理装置及びその制御方法とプログラム - Google Patents
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Description
画像データの特徴量と各シーンを示す予め設定されている特徴量とに基づいて前記画像データのシーンを判定する判定手段と、
前記判定手段によって判定されたシーンと、前記画像データの特徴量と、前記判定手段によって判定されたシーンに予め設定されている特徴量と当該特徴量に予め設定されている重みとに基づき、前記画像データの明るさを補正する補正手段とを有し、
前記補正手段は、前記重みの大きさに応じて、前記画像データの明るさを補正する量を制御することを特徴とする。
Cb=−0.169×R−0.331×G+0.500×B
Cr= 0.500×R−0.419×G−0.081×B ...式(1)
次にS4に進み、特徴量算出部102が、色空間変換部101から入力される画像データを解析し、明度成分及び色のばらつき成分の特徴量を算出し、その特徴量をシーン判定部103へ送信する。例えば、YCbCr色空間の画像データから、明度成分として輝度(Y)の平均値を算出する。また、色のばらつき成分として色差(Cb)の分散値を算出し、これらを特徴量とする。
以下の変換式を用いて、色差(Cb)の平均値を求めてから、色差の分散値を算出する。
色差(Cb)の分散値=Σ((色差値(Cb)−色差の平均値)の2乗)/全画素数 ...式(4)
以上の式(2)〜(4)で、Σは0〜255の総和を示している。
シーン信頼度=[{(A+B)/2}−A]/{(A+B)/2} ...式(5)
で表される。
ここで、Σは0〜255の総和を示している。
次S43に進み、算出したヒストグラムから色差Cbの平均値を算出する。
ここで、Σは0〜255の総和を示している。
ここで、Σは0〜255の総和を示している。
色差(Cb)の分散値=((1−3)の2乗×3)+((2−3)の2乗×10)+((3−3)の2乗×6)+((4−3)の2乗×6)+((5−3)の2乗×5)/(3+10+6+6+5)=48/30=1.6
次にS45に進み、S42及びS44で算出した明度成分の特徴量と色のばらつき成分の特徴量を0〜100の値に正規化する。例えば、正規化は、想定される明度成分である輝度(Y)の平均値の範囲が0〜255の値である場合、0〜255を0〜100の値に変換する。
また、例えば、色差(Cb)の分散値を正規化する場合は、0〜16384を0〜100の値に変換し、16384より大きい値は100にする。
特徴量算出部102は、明度成分の特徴量と色のばらつき成分の特徴量を正規化した値をシーン判定部103に出力する。
座標400(X0,Y0)=(60,50)
座標401(X1,Y1)=(10,40)
座標402(X2,Y2)=(30,60)
座標403(X3,Y3)=(40,80)
座標404(X4,Y4)=(20,10)
座標405(X5,Y5)=(40,20)
座標406(X6,Y6)=(80,40)
図6において、S51で、特徴量算出部102で算出した特徴量の組み合わせた値と、予め設定されている各シーンを示す複数の特徴量を組み合わせた代表値を特徴量空間座標に配置する。例えば、特徴量算出部102で算出した特徴量の組み合わせた値として座標400(図7)を配置し、各シーンを示す代表値に相当する座標401〜406(図7)を配置する。次にS52に進み、特徴量算出部102で算出した値(座標400)と、各シーンの代表値(座標401〜406)との距離を算出する。例えば、特徴量算出部102で算出した特徴量の組み合わせた値の座標(Xa,Ya)とし、各シーンを示す代表値の一つを座標(Xb,Yb)とすると、その距離は以下の式(9)で表される。
次にS53に進み、予め設定されているシーンの代表値数分の処理を行ったかどうかを判定する。前述の例では、各シーンの代表値の数は座標401〜406の6個なので、6個分の距離を算出したか否かを判定する。上述の例に従って、特徴量算出部102で算出した値である座標400と座標401〜406の距離算出結果を以下に示す。
座標400(X0,Y0)と座標402(X2、Y2)の距離=((X0−X2)の2乗+(Y0−Y2)の2乗)=((60−30)の2乗+(50−60)の2乗)=1000
座標400(X0,Y0)と座標403(X3,Y3)の距離=((X0−X3)の2乗+(Y0−Y3)の2乗)=((60−40)の2乗+(50−80)の2乗)=1300
座標400(X0,Y0)と座標404(X4,Y4)の距離=((X0−X4)の2乗+(Y0−Y4)の2乗)=((60−20)の2乗+(50−10)の2乗)=3200
座標400(X0,Y0)と座標405(X5,Y5)の距離=((X0−X5)の2乗+(Y0−Y5)の2乗)=((60−40)の2乗+(50−20)の2乗)=1300
座標400(X0,Y0)と座標406(X6,Y6)の距離=((X0−X6)の2乗+(Y0−Y6)の2乗)=((60−80)の2乗+(50−40)の2乗)=500
次にS54に進み、S52で算出した代表値との距離の中で、最も距離の短い代表値を求める。上述の例では、入力した画像の特徴量の座標400(X0,Y0)と座標406(X6,Y6)との距離(L6)が最も短いので、露出不足シーンである座標406を代表値として決定する。次にS55に進み、最も距離の短い代表値のシーンを、入力した画像のシーンであると判定する。上述の例では、最も距離の短い代表値の座標406のシーンは露出不足シーンであるため、取得画像のシーンは露出不足シーンであると決定する。
上記例では、最も短い距離(La)は、座標400(X0,Y0)と座標406(X6,Y6)との距離で「500」である。次に短い距離(Lb)は、座標400(X0,Y0)と座標402(X2,Y2)の距離で「1000」である。従って、この場合のシーン信頼度は、
シーン信頼度=[{(500+1000)/2}−500]/{(500+1000)/2}=1/3
となる。次にS57に進み、各代表値の重みを利用して、判定したシーンの重み(代表点信頼度)を算出する。例えば、各代表値の重みを以下に示す。
座標402の重み(W2)=0.8
座標403の重み(W3)=1.0
座標404の重み(W4)=1.0
座標405の重み(W5)=0.8
座標406の重み(W6)=0.6
上記例において、最も短い距離は、座標400(X0,Y0)と座標406(X6,Y6)の距離(L6)であるため、座標406の重み(W6)「0.6」を代表点信頼度として設定する。
本実施形態では、各シーンの代表値を任意に設定しているが本発明はこれに限らない。例えば、この代表値は、あるシーンの画像を設定し、その設定した画像の特徴量から求めても良い。例えば、露出不足シーン、夜景シーンの画像をそれぞれ5つ選択し、合計10の画像の明度成分、色のばらつき成分の各特徴量を算出し、その算出した値を代表値として設定してもよい。また、その代表値は、任意にシーンを指定した画像の特徴量から、そのシーンを分類できる特徴量を学習によって算出して設定しても構わない。この場合の学習方法は、ある程度の数のサンプルデータの集合を対象に画像を解析し、その解析データから有用な規則、ルール、判断基準などを抽出し、これらから得られた特徴量を代表値として設定してもよい。この学習方法は、公知技術である遺伝的アルゴリズム(Genetic Algorithm:GA)やニューラルネットワーク(Neural Network)のいずれの方法を用いてもよい。又は、教師あり学習を実行するための機械学習メタアルゴリズムの一種であるブースティングのいずれの方法を用いてもよい。また或いは、教師なし学習を実行するための機械学習メタアルゴリズムの一種である主成分分析やクラスター分析、ベクトル量子化(Vector Quantization:VQ)のいずれの方法を用いてもよい。
距離={(Xa−Xb)+(Ya−Yb)}
距離={(Xa−Xb)の2乗+(Ya−Yb)の2乗}/2
本実施形態では、最も距離の短い代表値の距離と、次に距離の短い代表値の距離との割合からシーン信頼度を算出しているが、本発明はこれに限らない。例えば、最も距離の短い代表値に設定されているシーンを求め、そのシーンと異なるシーンの代表値の中で、最も距離の短い代表値を判定するようにしても良い。また或いは、最も距離の短い代表値までの距離と、最も距離の短い代表値までの距離のシーンと異なる最も距離の短い代表値までの距離との割合からシーン信頼度を算出してもよい。
図8の例では、
座標801の代表値の重み=7/8 =0.875
座標802の代表値の重み=9/9 =1.0
座標803の代表値の重み=6/10=0.6
となる。
図8の例では、図8全体の全画像数は「27」であるため、
座標801の代表値の重み=7/27≒0.259
座標802の代表値の重み=9/27≒0.333
座標803の代表値の重み=6/27≒0.222
となる。
図8の例では、
座標801の代表値の重み=7/(7+1)=0.875
座標802の代表値の重み=9/(9+0)=1.00
座標803の代表値の重み=6/(6+4)=0.60
また本実施形態では、シーン信頼度と代表点信頼度を乗算することによって、最終的なシーン信頼度(最終シーン信頼度)を算出しているが、シーン信頼度と代表点信頼度の2つを用いて信頼度を算出すれば、これに限らない。例えば、シーン信頼度と代表点信頼度を加算した値を、最終的なシーン信頼度(最終シーン信頼度)として算出してもよい。
座標1100(X0,Y0,Z0)=(60,50,50)
座標1101(X1,Y1,Z1)=(10,40,20)
座標1102(X2,Y2,Z2)=(30,60,40)
座標1103(X3,Y3,Z3)=(40,80,60)
座標1104(X4,Y4,Z4)=(20,10,10)
座標1105(X5,Y5,Z5)=(40,20,20)
座標1106(X6,Y6,Z6)=(80,40,40)
特徴量算出部102で算出した値(座標1100)と、各シーンの代表値(座標1101〜1106)との距離を算出する。例えば、特徴量算出部102で算出した特徴量の組み合わせた値の座標(Xa,Ya,Zb)とし、各シーンを示す代表値の一つを座標(Xb,Yb,Zb)とすると、その距離は以下の式(15)で表される。
2次元の特徴量空間上でのシーン判定方法と同様に、3次元の特徴量空間上で算出した距離を用いてシーン判定を行う。
G'=255×{(G/255)の(1/γ)乗}
B'=255×{(B/255)の(1/γ)乗}
ここでγの値が1より大きい場合は、入力画像に対し出力画像が明るくなる。またγの値が「1」より小さいとき、入力画像に対し出力画像が暗くなる。シーン判定結果が夜景シーンである場合は、S94で、夜景シーン用の補正処理として、暗い濃度はより暗く、明るい濃度はより明るくする補正を行う。例えば、図10(A)のγ曲線1001で補正処理を行う。
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムを読み出して実行することによっても達成され得る。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。
Claims (9)
- 画像データの特徴量と各シーンを示す予め設定されている特徴量とに基づいて前記画像データのシーンを判定する判定手段と、
前記判定手段によって判定されたシーンと、前記画像データの特徴量と、前記判定手段によって判定されたシーンに予め設定されている特徴量と当該特徴量に予め設定されている重みとに基づき、前記画像データの明るさを補正する補正手段とを有し、
前記補正手段は、前記重みの大きさに応じて、前記画像データの明るさを補正する量を制御することを特徴とする画像処理装置。 - 前記判定手段は、少なくとも明度成分と色差成分とを含む特徴量空間において、前記画像データの明度成分と色差成分を示す座標と、予め設定されている各シーンの明度成分と色差成分を示す座標とに基づき、前記画像データのシーンを判定することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記判定手段は、少なくとも明度成分と色差成分とを含む特徴量空間において、前記画像データの明度成分と色差成分を示す座標と、予め設定されている各シーンの明度成分と色差成分を示す座標との距離を算出し、前記算出した距離のうち、前記画像データの明度成分と色差成分を示す座標から最も距離が短い座標が示す特徴量に設定されているシーンを、前記画像データのシーンとして判定することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- さらに、少なくとも明度成分と色差成分とを含む特徴量空間における前記画像データの特徴量と前記判定手段で判定されたシーンに予め設定されている特徴量との距離に応じてシーン信頼度を算出し、前記シーン信頼度と前記重みとを乗算することによって最終シーン信頼度を算出する算出手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。
- 前記算出手段は、前記算出した複数の距離の中で、最も距離が短い特徴量との距離と二番目に距離が短い特徴量との距離との割合に基づき、前記シーン信頼度を算出することを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
- 前記補正手段は、前記判定手段によって前記画像データが夜景シーンであると判定された場合と前記判定手段によって前記画像データが露出不足シーンであると判定された場合とでは異なる補正特性を用いて補正処理を行うことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記補正手段は、前記判定手段によって前記画像データが夜景シーンと判定され、前記最終シーン信頼度が所定値よりも小さい場合、前記明るさを補正する量が小さくなるように制御することを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
- 画像データの特徴量と各シーンを示す予め設定されている特徴量とに基づいて前記画像データのシーンを判定する判定工程と、
前記判定工程で判定されたシーンと、前記画像データの特徴量と、前記判定工程で判定されたシーンに予め設定されている特徴量と当該特徴量に予め設定されている重みとに基づき、前記画像データの明るさを補正する補正工程とを有し、
前記補正工程は、前記重みの大きさに応じて、前記画像データの明るさを補正する量を制御することを特徴とする画像処理装置の制御方法。 - コンピュータを、請求項1乃至7の何れか1項に記載の画像処理装置として機能させるためのコンピュータプログラム。
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