JP5538573B2 - 画像自動補正のための構図に基づく露出測定方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、露出測定方法及び装置に関する。特に、画像を自動で補正するために、画像に含まれる被写体の露出レベルを測定する、画像自動補正の構図に基づく、露出測定方法及び装置に関する。

人は、カメラと異なり風景を見る時に全体の一部を見、また物事を別々に見る傾向にある。そして、見る度ごとにそれぞれの対象に焦点を合わせて認知し、部分に分けて認知された部分は脳で集まって１つの画像として構成される。

カメラは、１つのレンズを用いるためにカメラで撮った写真を人が認知したものと類似させるためには、撮影された画像を補正する際に全体の画像を対象とせずに小さな部分に分けたり、被写体ごとに分けたりして補正した後に組み合わせることによって、人が認知したものと類似するように画像を補正することができる。

韓国公開特許第１０−２０１１−０１２６６１６号公報

しかし、画像補正のために、画像の全体領域に対して露出レベルを測定する場合、被写体に対する露出レベルの正確性が低下する。一般に、露出とは、映像の捕捉のためにカメラのフィルムに光を透過させるものであり、露出レベルとは、光を透過することによって決定した映像の明るさのレベルを意味する。

したがって、より正確な画像補正のためには、画像に含まれる被写体の露出レベルを測定することが必要である。しかし、画像から被写体を探す演算は、多くのＣＰＵコストを必要とする。また、これは、被写体だけでなく被写体以外の領域が画像から抽出され得るという問題点を含んでいる。

例えば、韓国公開特許第１０−２０１１−０１２６６１６号公報（公開日２０１１年１１月２３日）「画像処理装置及び方法」などに開示されている、高周波成分を探して被写体を検出する方式は、図１に示すように被写体１１０だけでなく背景などの高周波成分を含む領域１２０を被写体として検出するエラーが発生する。したがって、この場合には、画像の補正もまた正確に行うことができないという問題点がある。

そこで、本発明は、より正確に被写体の露出レベルを測定することによって画像補正時の正確性を向上させることができる画像自動補正のための構図に基づく露出測定方法及び装置を提供する。

本発明の一実施形態によれば、画像に含まれる被写体の露出レベルを測定する方法は、前記画像が入力されるステップと、前記入力された画像の画素のうち構図に基づいて予め設定された領域内に位置する画素の露出量を測定するステップと、前記測定された露出量に基づいて前記被写体の露出レベルを判断するステップとを含んでもよい。

また、前記予め設定された領域は、三角形構図、逆三角形構図、及び円形構図のうち少なくとも１つの構図に基づいて、前記画像の大きさに応じて楕円形状に設定した領域であってもよい。

また、前記露出量を測定するステップは、前記画像の中心部と前記楕円形状に設定した領域に含まれる各画素との間の距離によって、それぞれの画素に重みを付与してヒストグラムを算出するステップと、前記算出されたヒストグラム内で明部と暗部が占める比率に基づいて前記各画素の露出量を測定するステップとを含んでもよい。

また、前記予め設定された領域は、黄金分割の構図を基に前記画像の大きさに応じて井桁状に設定した領域であってもよい。

また、前記露出量を測定するステップは、前記井桁状に設定した領域内の画素のうち前記井桁状をなす線分に隣接した画素の露出量を測定するステップであって、前記露出レベルを測定するステップは、前記測定された画素の露出量が正規分布に従わない画素の比率に基づいて前記画像の露出レベルを測定するステップであってもよい。

また、前記測定された画像の露出レベルに基づいてヒストグラムストレッチングを用いて前記画像を補正するステップをさらに含んでもよい。

また、前記画像を補正するステップは、前記画像の最大明度値、最小明度値、及び前記予め設定された領域周辺の明度値を用いて前記ヒストグラムストレッチングを行うことによって前記画像を補正するステップであってもよい。

本発明によれば、入力された画像の画素のうち構図に基づいて予め設定された領域内に位置する画素の露出量を測定し、測定された露出量に基づいて被写体の露出レベルを判断することによって、より正確に被写体の露出レベルを測定できるため、画像補正時の正確性を向上させることができる。

楕円重み露出測定方法または黄金分割の露出測定方法を基に被写体の露出レベルを測定することによって、より少ない演算でもより正確に被写体を検出することができる。

誤った被写体検出を説明するための例示図である。 本発明の一実施形態において、構図に基づく露出測定装置を示すブロック図である。 本発明の一実施形態において、楕円重み露出測定方法を説明するための例示図である。 本発明の一実施形態において、画像の中央部分と画素の距離に係るガウス分布の重みを示す図である。 本発明の一実施形態において、黄金分割の露出測定方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態において、正規分布を示す図である。 本発明の一実施形態において、構図に基づく露出測定方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施形態において、構図に基づく露出測定装置を示すブロック図である。

図２を参照すれば、本発明の一実施形態に係る、構図に基づく露出測定装置２００は、画像入力部２１０、露出量測定部２２０、及び露出レベル測定部２３０を含む。

画像入力部２１０には、被写体の露出レベルに応じて補正しようとする画像が入力される。

露出量測定部２２０は、画像入力部２１０を介して入力された画像の画素のうち構図に基づいて予め設定された領域内に位置する画素の露出量を測定する。

露出レベル測定部２３０は、露出量測定部２２０で測定された露出量に基づいて入力された画像の露出レベルを判断する。

本発明に係る露出測定装置２００は、構図に基づいて画像に含まれる被写体の露出レベルを測定することによって、より正確に画像を補正できるようにする。視覚芸術において、構図は視覚的要素の配置または配列を言う。写真における構図は、予め与えられた対象をもって構図を作ることが絵画と異なるが、対象物にアクセントをつけるための法則という点において同様に重要である。このような構図は、絶対的なものではないが一般的な法則であって、大多数の人々がこのことを考慮して写真を撮影する。

代表的な構図としては、円形、三角形、水平線、対角線などがあり、このような構図は、被写体をフレームの中心に置いて撮影する場合の構図として画面中央に視線を集中させる。また、また他の代表的な構図として、フレームの上下、左右を仮想の線で三等分した後に被写体を仮想線上に位置させ、あるいは画面の印象的なポイントを３つの仮想線が合う４つの頂点上に位置させる黄金分割（三分割法）構図もある。

このような様々な構図のうち人物写真に主に用いられる円形構図または黄金分割の構図は、大多数の人々が写真を撮る時に意識的にまたは無意識的に用いられている。実際、本願発明者らが５０９４個の写真のうち１００個のサンプルを任意にサンプリングした結果、平均８８％の画像から構図内に被写体が存在することが確認された。

したがって、本発明に係る構図に基づく露出測定装置２００は、入力された画像から被写体がこの構図の線上に位置する可能性が大きいため、この構図の線上に位置する画素の露出レベルに基づいて被写体の露出レベルを判断してもよい。

図３は、本発明の一実施形態において、楕円重み露出測定方法を説明するための例示図であり、図４は、本発明の一実施形態において、画像の中央部分と画素の距離に係るガウス分布の重みを示す図である。以下、図３及び図４を参照しながら、楕円重み露出測定方法について詳細に説明する。

一例として、露出量測定部２２０は、図３に示すように三角形構図、逆三角形構図、及び円形構図のうち少なくとも１つの構図を基に画像の大きさに応じて楕円形状に設定した領域に対して露出量を測定してもよい。この場合、露出量測定部２２０は、図４に示すような画像の中心部と楕円形状に設定した領域に含まれる各画素との間の距離に係るガウス分布の重みに基づいて、それぞれの画素の露出量あるいは明度値に重みを付与してヒストグラムを算出し、算出されたヒストグラム内で明部と暗部が占める比率に基づいて各画素の露出量を測定してもよい。

図５は、本発明の一実施形態において、黄金分割の露出測定方法を説明するための図面であり、図６は、本発明の一実施形態において、正規分布を示す図である。

本発明に係る露出量測定部２２０は、三角形構図、逆三角形構図、及び円形構図だけでなく黄金分割の構図を基に画像の大きさに応じて井桁状に設定した領域に対して露出量を測定してもよい。

一例として、露出量測定部２２０は、図５に示すように井桁状に設定した領域内の画素のうち井桁状をなす線分に隣接した画素の露出量を測定し、ここで、画面の端の画素は、測定対象から除外してもよい。このような黄金分割の露出測定方法を用いて被写体の露出レベルを測定する場合、背景に対する露出レベルの測定が排除される可能性が高いため、測定しようとする被写体に対する露出量をより正確に測定できる確率が高くなる。

測定対象の画素に対して露出量を測定した後の露出レベルを判断する時の各画素の明るさは、自然界の要素であるため、図６のような正規分布に従うことができる。したがって、露出レベル測定部２３０は、測定された画素の露出量が正規分布に従わない画素の比率に基づいて前記画像の露出レベルを測定してもよい。すなわち、正規分布から外れる画素の比率が、露出が多いか少ないかを表すと判断してもよい。

一方、本発明に係る構図に基づく露出測定装置２００は、上述した過程を介して測定された画像の露出レベルに基づいてヒストグラムストレッチングを用いて入力された画像を補正する画像補正部をさらに含んでもよい。

この場合、画像補正部は、画像の最大明度値、最小明度値、及び予め設定された領域周辺の明度値を用いて前記ヒストグラムストレッチングを行うことによって画像を補正してもよい。

一例として、画像補正部は、広さがＭ、高さがＮの部分領域に対してヒストグラムストレッチング方式を用いて画像を補正してもよい（ここで、Ｍ、Ｎは自然数）。一般的なヒストグラムストレッチングは、対象領域（例えば、被写体として検出された領域）内の最大明度値及び最小明度値を目標とする最大明度値及び最小明度値の比率によって増やす方式である。しかし、特定領域の明度値だけで補正する場合、全体の画像ではそれぞれの部分領域別に補正レベルで大きな差が発生し、ブロック化現象などの副作用が発生することがある。したがって、本発明に係る画像補正部は、全体の画像の最大明度値、最小明度値、及び予め設定された領域周辺の明度値を用いて画像を補正することによって、ブロック化現象などの副作用が発生するのを防止してもよい。また、このような理由により、画像補正部は、対象領域の周辺画素も、ｍ、ｎの大きさだけ明度値に含ませることによって、被写体の明度値が周辺と大きな差が生じないようにしてもよい（ここで、ｍ、ｎは実数である。）。

図７は、本発明の一実施形態において、構図に基づく露出測定方法を示すフローチャートである。以下、本発明の一実施形態に係る、構図に基づく露出測定装置を用いて画像に含まれる被写体の露出レベルを測定する過程について説明する。

まず、構図に基づく露出測定装置に、画像が入力される（Ｓ７１０）。そして、入力された画像の画素のうち構図に基づいて予め設定された領域内に位置する画素の露出量を測定し（Ｓ７２０）、測定された露出量に基づいて前記被写体の露出レベルを判断する（Ｓ７３０）。

ここで、予め設定された領域は、三角形構図、逆三角形構図、及び円形構図のうち少なくとも１つの構図を基に前記画像の大きさに応じて楕円形状に設定した領域であってもよい。この場合、構図に基づく露出測定装置は、画像の中心部と楕円形状に設定した領域に含まれる各画素との間の距離によって、それぞれの画素の露出量あるいは明度値に重みを付与してヒストグラムを算出し、算出されたヒストグラム内で明部と暗部が占める比率に基づいて前記各画素の露出量を測定してもよい。

一方、前記予め設定された領域は黄金分割の構図を基に前記画像の大きさに応じて井桁状に設定した領域でもある。この場合、構図に基づく露出測定装置は、井桁状に設定した領域内の画素のうち前記井桁状をなす線分に隣接した画素の露出量を測定して、測定された画素の露出量が正規分布に従わない画素の比率に基づいて前記画像の露出レベルを測定してもよい。

このような過程を介して画像の露出レベルが測定されれば、測定された画像の露出レベルに基づいて最大明度値、最小明度値、及び前記予め設定された領域周辺の明度値を用いてヒストグラムストレッチングを行うことによって、入力された画像を補正してもよい。

したがって、本発明に係る画像自動補正のための構図に基づく露出測定方法及び装置は、入力された画像の画素のうち構図に基づいて予め設定された領域内に位置する画素の露出量を測定して、測定された露出量に基づいて被写体の露出レベルを判断することによって、より正確に被写体の露出レベルを測定できるために画像補正時の正確度を向上させることができ、楕円重み露出測定方法または黄金分割の露出測定方法を基に被写体の露出レベルを測定することによって、より少ない演算でもより正確に被写体を検出することができる。

本発明に係る構図に基づく露出測定方法は、様々なコンピュータ手段によって行うことができるプログラム命令形態で実現され、その方法を実現するプログラム等はコンピュータ読み出し可能記録媒体に記録してもよい。より具体的に、前記コンピュータ読み出し可能記録媒体は、コンピュータのシステムが入力された画像に含まれる被写体の露出レベルを測定するように制御する命令を含むコンピュータ読み出し可能記録媒体であって、前記命令は前記画像が入力されるステップと、前記入力された画像の画素のうち構図に基づいて予め設定された領域内に位置する画素の露出量を測定するステップと、前記測定された露出量に基づいて前記画像の露出レベルを判断するステップとを含む方法によって前記コンピュータのシステムを制御してもよい。前記コンピュータ読み出し可能記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独または組み合わせて含んでもよい。前記媒体に記録されるプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計して構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり使用可能なものであってもよい。コンピュータ読取可能記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光気録媒体、フロプティカルディスクのような磁気−光媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置を含んでもよい。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタープリタなどを用いてコンピュータによって実行され得る高級言語コードを含む。上述のハードウェア装置は、本発明の動作を行うために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成してもよく、その逆も同様である。

上述したように本発明を、限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能である。

したがって、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されて定められるものではなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

２００：構図に基づく露出測定装置
２１０：画像入力部
２２０：露出量測定部
２３０：露出レベル測定部

Claims (11)

1. 画像に含まれる被写体の露出レベルを測定する方法において、
   前記画像が入力されるステップと、
   前記入力された画像の画素のうち構図に基づいて予め設定された領域内に位置する画素の露出量を測定するステップと、
   前記測定された露出量に基づいて前記被写体の露出レベルを判断するステップとを含み、
   前記予め設定された領域は、黄金分割の構図を基に前記画像の大きさに応じて井桁状に設定した領域であることを特徴とする構図に基づく露出測定方法。
2. 前記露出量を測定するステップは、
   前記井桁状に設定した領域内の画素のうち前記井桁状をなす線分に隣接した画素の露出量を測定するステップであって、
   前記露出レベルを測定するステップは、
   前記測定された画素の露出量が正規分布に従わない画素の比率に基づいて前記画像の露出レベルを測定するステップであることを特徴とする請求項１に記載の構図に基づく露出測定方法。
3. 前記測定された画像の露出レベルに基づいてヒストグラムストレッチングを用いて前記画像を補正するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の構図に基づく露出測定方法。
4. 前記画像を補正するステップは、
   前記画像の最大明度値、最小明度値、及び前記予め設定された領域周辺の明度値を用いて前記ヒストグラムストレッチングを行うことによって前記画像を補正するステップであることを特徴とする請求項３に記載の構図に基づく露出測定方法。
5. コンピュータシステムが入力された画像に含まれる被写体の露出レベルを測定するように制御する命令を含むコンピュータで読み出し可能な記録媒体として、前記命令は前記画像が入力されるステップと、前記入力された画像の画素のうち構図に基づいて予め設定された領域内に位置する画素の露出量を測定し、前記予め設定された領域は黄金分割の構図を基に前記画像の大きさに応じて井桁状に設定した領域であるステップと、前記測定された露出量に基づいて前記画像の露出レベルを判断するステップを含む方法によって前記コンピュータシステムを制御するためのコンピュータ読み出し可能な記録媒体。
6. 前記露出量を測定するステップは、
   前記井桁状に設定した領域内の画素のうち前記井桁状をなす線分に隣接した画素の露出量を測定するステップであって、
   前記露出レベルを測定するステップは、
   前記測定された画素の露出量が正規分布に従わない画素の比率に基づいて前記画像の露出レベルを測定するステップであることを特徴とする請求項５に記載のコンピュータ読み出し可能な記録媒体。
7. 前記測定された画像の露出レベルに基づいてヒストグラムストレッチングを用いて前記画像を補正するステップをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のコンピュータ読み出し可能な記録媒体。
8. 画像に含まれる被写体の露出レベルを測定する装置において、
   画像が入力される画像入力部と、
   前記入力された画像の画素のうち構図に基づいて予め設定された領域内に位置する画素の露出量を測定する露出量測定部と、
   前記測定された露出量に基づいて前記画像の露出レベルを判断する露出レベル測定部とを含み、
   前記予め設定された領域は、黄金分割の構図を基に前記画像の大きさに応じて井桁状に設定した領域である、
   構図に基づく露出測定装置。
9. 前記露出量測定部は、
   前記井桁状に設定した領域内の画素のうち前記井桁状をなす線分に隣接した画素の露出量を測定して、
   前記露出レベルを測定部は、
   前記測定された画素の露出量が正規分布に従わない画素の比率に基づいて前記画像の露出レベルを測定することを特徴とする請求項８に記載の、構図に基づく露出測定装置。
10. 前記測定された画像の露出レベルに基づいてヒストグラムストレッチングを用いて前記画像を補正する画像補正部をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の、構図に基づく露出測定装置。
11. 前記画像補正部は、
    前記画像の最大明度値、最小明度値、及び前記予め設定された領域周辺の明度値を用いて前記ヒストグラムストレッチングを行うことによって前記画像を補正することを特徴とする請求項１０に記載の、構図に基づく露出測定装置。