JP5633550B2 - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents
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Description
この技術においては、2つの異なる周波数帯域(例えば、低域及び中域等)でアンシャープマスク処理をそれぞれ施して局所的にコントラストを強調するようになっている。
略等しい構図の画像について明るさを複数段階に変更したものを画素加算し、ダイナミックレンジを拡大させてなる画像データを取得する第1取得手段と、この第1取得手段によって取得された画像データの画素値に対して平滑化処理及び解像度変換処理を繰り返し施し、複数段階の各解像度で平滑化された、複数段階の画素値を生成する第1生成手段と、前記第1取得手段によって取得された画像データの画素値と前記第1生成手段により生成された各段階毎の画素値との差分に基づいて、当該各段階毎に前記取得された画像データの画素値を補正する補正手段と、この補正手段によって補正された画素値を有する各段階毎の画像データの、各段階の解像度に応じた高周波数成分を利用して、前記取得された画像データの画素値が強調されたものを構成するよう制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。
画像処理装置を用いた画像処理方法であって、略等しい構図の画像について明るさを複数段階に変更したものを画素加算し、ダイナミックレンジを拡大させてなる画像データを取得するステップと、取得された画像データの画素値に対して平滑化処理及び解像度変換処理を繰り返し施し、複数段階の各解像度で平滑化された、複数段階の画素値を生成するステップと、取得された画像データの画素値と生成された各段階毎の画素値との差分に基づいて、当該各段階毎に前記取得された画像データの画素値を補正するステップと、補正された画素値を有する各段階毎の画像データの、各段階の解像度に応じた高周波数成分を利用して、前記取得された画像データの画素値が強調されたものを構成するよう制御するステップと、を含むことを特徴としている。
画像処理装置のコンピュータを、略等しい構図の画像について明るさを複数段階に変更したものを画素加算し、ダイナミックレンジを拡大させてなる画像データを取得する取得手段、この取得手段によって取得された画像データの画素値に対して繰り返し平滑化処理及び解像度変換処理を施し、複数段階の各解像度で平滑化された、複数段階の画素値を生成する生成手段、前記取得手段によって取得された画像データの画素値と前記生成手段により生成された各段階毎の画素値との差分に基づいて、当該各段階毎に前記取得された画像データの画素値を補正する補正手段、この補正手段によって補正された画素値を有する各段階毎の画像データの、各段階の解像度に応じた高周波数成分を利用して、前記取得された画像データの画素値が強調されたものを構成するよう制御する制御手段、として機能させることを特徴としている。
図1は、本発明を適用した実施形態1の撮像装置100の概略構成を示すブロック図である。
図1に示すように、実施形態1の撮像装置100は、具体的には、撮像部1と、撮像制御部2と、画像データ生成部3と、メモリ4と、記録媒体制御部5と、画像処理部6と、表示部7と、操作入力部8と、中央制御部9とを備えている。
また、撮像部1、撮像制御部2、画像データ生成部3、メモリ4、記録媒体制御部5、画像処理部6、表示部7及び中央制御部9は、バスライン10を介して接続されている。
具体的には、撮像部1は、レンズ部1aと、電子撮像部1bと、レンズ駆動部1cとを備えている。
電子撮像部1bは、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor)等のイメージセンサ(撮像素子)から構成されている。そして、電子撮像部1bは、レンズ部1aの各種レンズを通過した光学像を二次元の画像信号に変換する。
レンズ駆動部1cは、例えば、図示は省略するが、ズームレンズを光軸方向に移動させるズーム駆動部、フォーカスレンズを光軸方向に移動させる合焦駆動部等を備えている。
なお、撮像部1は、レンズ部1a、電子撮像部1b及びレンズ駆動部1cに加えて、レンズ部1aを通過する光の量を調整する絞り(図示略)を備えても良い。
即ち、撮像制御部2は、所謂、露出ブラケット撮像の実行を制御し、撮像部1による被写体の撮像の際の露出条件を逐次設定する。即ち、撮像制御部2は、所定のプログラム線図に基づいて、電子撮像部1cのシャッター速度(露光時間)や信号増幅率(ISO感度)、絞りの絞り値等を調整する。そして、撮像制御部2は、例えば、適正露出を基準値として、この基準値に対してアンダー露出及びオーバー露出となるように、シャッター速度や信号増幅率や絞り値等を制御して、焦点距離を固定した状態で略等しい構図の複数枚の画像を撮像部1に連続して撮像させる(図4(a)〜(c)参照)。つまり、撮像制御部2は、略等しい構図の画像について明るさを複数段階に変更させて、複数枚の画像を撮像部1に連続して撮像させる。
なお、略等しい構図の複数枚の画像の撮像は、例えば、三脚等を用いて装置本体を所定位置に固定した状態で行うのが好ましいが、手持ちの撮像であっても連続して撮像された複数枚の画像の位置合わせを行うようにしても良い。
また、撮像制御部2は、AF(自動合焦処理)、AE(自動露出処理)、AWB(自動ホワイトバランス)等の被写体を撮像する際の条件の調整制御を行っても良い。
カラープロセス回路から出力される輝度信号Y及び色差信号Cb,Crは、図示しないDMAコントローラを介して、バッファメモリとして使用されるメモリ4にDMA転送される。
即ち、記録媒体制御部5は、所定の符号化方式(例えば、JPEG形式、モーションJPEG形式、MPEG形式など)に従って符号化された静止画像の画像データや複数の画像フレームからなる動画像の画像データを記録媒体Mから読み出して画像処理部6に転送する。
なお、記録媒体Mは、例えば、不揮発性メモリ(フラッシュメモリ)等により構成されるが、一例であってこれに限られるものではなく、適宜任意に変更可能である。
なお、画像処理部6の各部は、例えば、所定のロジック回路から構成されているが、当該構成は一例であってこれに限られるものではない。
即ち、第1合成画像生成部(画素加算手段)6aは、撮像制御部2によって制御されて得た複数の画像データを画素加算し、ダイナミックレンジを拡大させてなる画像データを生成するよう制御する。具体的には、第1合成画像生成部6aは、略等しい構図で露出条件(例えば、適正露出、アンダー露出、オーバー露出等)を異ならせて複数回撮像された画像データをメモリ4から取得し、これら画像データの対応する画素の輝度成分どうしを加算することでダイナミックレンジを拡大させたHDR合成画像の画像データ(YUVデータ)を生成する。
なお、HDR合成画像の画像データを生成する処理は、公知の技術であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
即ち、画像取得部(取得手段)6bは、処理対象となる画像の画像データを取得する。具体的には、画像取得部6bは、第1合成画像生成部6aによって生成されたHDR合成画像の画像データを取得する。例えば、画像取得部6bは、第1合成画像生成部6aによって生成されたHDR合成画像の画像データ(YUVデータ)の複製をメモリ4から取得したり、記録媒体Mに記録されているHDR合成画像の画像データの複製を取得したりする。
なお、後述する画像処理部6による各処理は、HDR合成画像の画像データ自体に対して行われても良いし、必要に応じてHDR合成画像の画像データを所定の比率で縮小した所定サイズ(例えば、VGAサイズ等)の縮小画像データに対して行われても良い。
即ち、成分分離部(分離手段)6cは、画像取得部6bにより取得された所定の色空間の画像データを成分毎に分離する。具体的には、成分分離部6cは、例えば、画像取得部6bにより取得されたHDR合成画像の画像データを、輝度成分(輝度値)Y_hdr(図5(a)参照)と色差成分U_hdr、V_hdrとに分離して出力する。
なお、輝度成分(輝度値)Y_hdrと色差成分U_hdr、V_hdrとに分離するようにしたが、一例であってこれに限られるものではなく、適宜任意に変更可能であり、例えば、RGB色空間で各色成分毎に分離するようにしても良い。
即ち、第1生成部(第1生成手段)6dは、画像取得部6bによって取得された処理対象となる画像の画像データの画素値に対して平滑化処理及び解像度変換処理を繰り返し施し、複数段階の各解像度で平滑化された、複数段階の画素値を生成する。具体的には、第1生成部6dは、ガウシアンピラミッドを用いて、画像取得部6bによって取得され成分分離部6cにより分離されたHDR合成画像の輝度成分(輝度値)Y_hdrに対して平滑化処理及び解像度変換処理を繰り返し施し、複数段階の各解像度で平滑化された複数段階の画素値を生成する。
続けて、第1生成部6dは、輝度成分Y_hdrのn段のガウシアンピラミッドY_G_pyramid[n]の各段階毎にエッジ保存型フィルタを用いて平滑化し、n段の平滑化ガウシアンピラミッドY_G_pyramid_lpf[n]を生成する(図5(b)参照)。ここで、エッジ保存型フィルタを用いることで、より小さい振幅のみを平滑化するようにする。
これにより、画素値補正部6fによる画素値の補正(後述)にて、平坦部については、周波数帯域がより低域のディテールが強調されることとなり、例えば、大きな雲の立体感の演出など、ダイナミックなコントラスト強調表現が可能となる。また、ガウシアンピラミッドの段数nが少なくても、周波数帯域が低域のディテールを強調させ易くすることができる。
なお、ガウシアンピラミッドを生成する処理は、公知の技術であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
即ち、強調量取得部(第2取得手段)6eは、画像取得部6bによって取得された処理対象の画像の画像データの画素値と第1生成部6dにより生成された各段階毎の画素値との差分に基づいて、各段階毎の画素値の強調量を取得する。
具体的には、強調量取得部6eは、例えば、輝度成分Y_hdrのn段の平滑化ガウシアンピラミッドY_G_pyramid_lpf[n]の各々を元サイズに拡大して戻し、n段のリサイズ平滑化ガウシアンピラミッドY_G_pyramid_lpf_rsz[n]を生成する(図5(c)参照)。そして、強調量取得部6eは、処理対象のHDR合成画像の各画素毎の輝度成分Y_hdrと当該輝度成分Y_hdrのn段のリサイズ平滑化ガウシアンピラミッドY_G_pyramid_lpf_rsz[n]の各画素毎の輝度成分を「0」〜「1」の範囲の値でそれぞれ正規化し、それらの差分に基づいて輝度成分Y_hdrの各段階毎の強調量を取得する。
即ち、画素値補正部(補正手段)6fは、画像取得部6bによって取得された処理対象の画像の画像データの画素値と第1生成部6dにより生成された各段階毎の画素値との差分に基づいて、当該各段階毎に取得された画像データの画素値を補正する。
具体的には、画素値補正部6fは、例えば、強調量取得部6eによって取得された輝度成分Y_hdrの複数段階の各段階毎の強調量で、当該各解像度毎に輝度成分Y_hdrの画素値を強調する補正を行い、輝度成分Yのディテールを強調したn段の強調輝度成分Y_detail_up[n]を生成する(図5(d)参照)。これにより、画素値補正部6fは、例えば、n段のリサイズ平滑化ガウシアンピラミッドY_G_pyramid_lpf_rsz[n]のうち、高解像度で平滑化レベルの低い下位段を用いると、周波数帯域が高域のディテールを強調した結果となる一方で、低解像度で平滑化レベルの高い上位段を用いると、周波数帯域が低域から高域の広い帯域のディテールを強調した結果となる。
即ち、補正量調整部(調整手段)6gは、画素値補正部6fによる複数段階の各解像度毎の画素値の補正量を調整する。具体的には、補正量調整部6gは、強調量取得部6eによって取得された輝度成分Y_hdrの複数段階の各段階毎の強調レベルを調整する(図6参照)。ここで、画素値の補正量の調整は、例えば、予め規定された複数の補正レベルの中で、ユーザによる操作入力部8の所定操作に基づいて指定された補正レベルで行われるようにしても良いし、ユーザにより任意に指定されたレベルで行われるようにしても良い。
例えば、図6は、入力画像の輝度値Yinと強調後の出力画像の輝度値Youtとの対応関係を示す図である。図6中、Detail設定幅Dの基準位置(例えば、中心)は、n段のリサイズ平滑化ガウシアンピラミッドY_G_pyramid_lpf_rsz[n]の各画素毎の輝度成分の値によって決定される。そして、補正量調整部6gは、処理対象のHDR合成画像の各画素毎の輝度成分Y_hdrと当該輝度成分Y_hdrのn段のリサイズ平滑化ガウシアンピラミッドY_G_pyramid_lpf_rsz[n]の各画素毎の輝度成分との差分が小さいほど強調レベル(ゲインレベル)を大きくするようにすることにより、輝度成分Yのうち、振幅が小さいディテール(高域成分を多く含まない部分)ほど強調される結果となり、ディテールを豊かに表現することができる。その一方で、輝度成分Yのうち、もともと振幅が大きいディテール(高域成分を多く含む部分)は強調されず、不要な強調を抑制することができる。
なお、Detail設定幅Dを広くすると、高域成分に対しても高い強調効果が得られるようになるが、明暗差が大きい部分でのオーバーシュートやアンダーシュート発生の原因となる。
即ち、高周波成分取得部(第3取得手段)6hは、画素値補正部6fによって補正された各段階毎の輝度成分Yについて、複数段階の解像度で高周波成分を取得する。具体的には、高周波成分取得部6hは、ラプラシアンピラミッドを用いて、複数段階の各段階毎の輝度成分Yについて高周波成分を取得する。
例えば、高周波成分取得部6hは、画素値補正部6fによって生成されたn段の強調輝度成分Y_detail_up[n]の各々について、n段のラプラシアンピラミッドを生成する。つまり、高周波成分取得部6hは、n段の強調輝度成分Y_detail_up[n]の各々を各群とする、n段×n群のラプラシアンピラミッドY_L_pyramid_detail_up[n][n]を生成する(図7(a)参照)。
なお、ラプラシアンピラミッドを生成する処理は、n段の強調輝度成分Y_detail_up[n]の各段についてガウシアンピラミッドを生成し、隣り合う段同士で差分をとる公知の技術であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
即ち、データ構成制御部(制御手段)6iは、画素値補正部6fによって補正された画素値を有する各段階毎の画像データの、各段階の解像度に応じた高周波数成分を利用して、取得された画像データの画素値が強調されたものを構成するよう制御する。具体的には、第1データ構成制御部6iは、高周波成分取得部6hによって取得された複数段階の高周波成分のうち、画素値補正部6fにより補正された画素値の解像度に応じた高周波成分を特定し、画素値が強調された画像データを構成するよう制御する。
例えば、第1データ構成制御部6iは、高周波成分取得部6hによって取得されたn段×n群のラプラシアンピラミッドY_L_pyramid_detail_up[n][n]の各群から1段ずつ階層画像(輝度成分Y)を選択し、n段の最終的なラプラシアンピラミッドY_L_pyramid_final[n]を生成する(図7(b)参照)。ここで、選択方法としては、各群毎に群の値と同じ値の段の階層画像を選択する。例えば、第1データ構成制御部6iは、2群のY_L_pyramid_detail_up[n][2]からは、2段目の階層画像Y_L_pyramid_detail_up[2][2]を選択する。最後に、第1データ構成制御部6iは、n段のガウシアンピラミッドY_G_pyramid[n]のn段目の階層画像の複製を取得して、最上位段に組み込んで、n段の最終的なラプラシアンピラミッドY_L_pyramid_final[n]を生成する。
これにより、n段の最終的なラプラシアンピラミッドY_L_pyramid_final[n]のうち、下位層には、画素値補正部6fによる画素値の補正にてn段のリサイズ平滑化ガウシアンピラミッドY_G_pyramid_lpf_rsz[n]の下位層を用いて強調した周波数帯域が高域のディテール成分が格納される。また、中位層には、n段のリサイズ平滑化ガウシアンピラミッドY_G_pyramid_lpf_rsz[n]の中位層を用いて強調した周波数帯域が中域〜高域のディテール成分の中から中域に対応する部分のみを抽出したディテール成分が格納される。また、上位層には、n段のリサイズ平滑化ガウシアンピラミッドY_G_pyramid_lpf_rsz[n]の上位層を用いて強調した周波数帯域が低域〜高域のディテール成分の中から低域に対応する部分のみを抽出したディテール成分が格納される。つまり、n段の最終的なラプラシアンピラミッドY_L_pyramid_final[n]には、画素値補正部6fによる画素値の補正にて強調した様々な周波数帯域のディテール成分が帯域を重複させることなく格納されることとなる。
また、第1データ構成制御部6iは、n段の最終的なラプラシアンピラミッドY_L_pyramid_final[n]を再構成して、輝度成分Y_final(輝度画像データ)を生成する(図7(c)参照)。例えば、第1データ構成制御部6iは、上位段の階層画像から順に「拡大」及び「足し込み」の手順を繰り返す一般的な手法を用いて、ラプラシアンピラミッドY_L_pyramid_final[n]を再構成して、輝度成分Y_finalを完成させる。
即ち、第2生成部(第2生成手段)6jは、第1データ構成制御部6iによって構成された画像データにおける輝度値の強調度合いに基づいて、成分分離部6cによって分離された色差成分U_hdr、V_hdrを強調した色差画像データを生成する。具体的には、第2生成部6jは、例えば、強調量取得部6eによって取得された輝度成分Y_hdrの強調量と略等しい度合いで色差成分U_hdr、V_hdrの値を増幅して、色差成分U_final、V_final(色差画像データ)を完成させる(図示略)。
ここで、輝度成分Y_hdrの強調量は、当該輝度成分Y_hdrの複数段階の各段階毎の強調量のうち、何れか一の段階に対応する強調量であっても良いし、複数段階に対応する強調量に基づいて所定の演算を行うことで算出された強調量であっても良い。
即ち、データ合成部(合成手段)6kは、第1データ構成制御部6iによって構成された輝度成分Y_finalと第2生成部6jによって生成された色差成分U_final、V_finalとを合成して、画像処理済み画像HDR_finalの画像データを生成する(図8(a)参照)。
表示パネル7aは、表示画面内に画像を表示する。なお、表示パネル7aとしては、例えば、液晶表示パネルや有機EL表示パネルなどが挙げられるが、一例であってこれらに限られるものではない。
例えば、表示制御部7bは、静止画撮像モードや動画撮像モードにて、撮像部1及び撮像制御部2による被写体の撮像により生成された複数のフレーム画像を所定のフレームレートで逐次更新しながらライブビュー画像Gを表示パネル7aに表示させる。また、表示制御部7bは、静止画として記録される画像(レックビュー画像)を表示パネル7aに表示させたり、動画として記録中の画像を表示パネル7aに表示させたりする。
次に、撮像装置100による撮像処理について、図2〜図8を参照して説明する。
図2は、撮像処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。
以下に、画像強調処理について図3を参照して説明する。図3は、画像強調処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。
次に、第1生成部6dは、HDR合成画像の輝度成分Y_hdrに対して、平滑化処理及び解像度縮小処理を逐次繰り返していき、輝度成分Y_hdrのn段のガウシアンピラミッドY_G_pyramid[n]を生成する(ステップS12)。続けて、第1生成部6dは、輝度成分Y_hdrのn段のガウシアンピラミッドY_G_pyramid[n]の各段階毎に平滑化して、n段の平滑化ガウシアンピラミッドY_G_pyramid_lpf[n]を生成する(ステップS13;図5(b)参照)。
続けて、データ合成部6kは、輝度成分Y_finalと色差成分U_final、V_finalとを合成して、画像処理済み画像HDR_finalの画像データを生成する(ステップS21;図8(a)参照)。そして、画像処理部6は、画像処理済み画像HDR_finalの画像データを所定の圧縮形式で符号化して、メモリ4に出力する。
これにより、撮像処理を終了する。
具体的には、ガウシアンピラミッドを用いて、取得画像の画像データの画素値に対して平滑化処理及び解像度変換処理を繰り返し施し、複数段階の各解像度で平滑化された複数段階の画素値を生成することができる。このとき、複数段階の各解像度でエッジ保存型フィルタを用いて平滑化することで、より少ない段数で低周波数域のコントラストを強調し易くすることができる。また、取得画像の画像データの画素値と取得画像の画像データが複数段階の各解像度で平滑化された複数段階の画素値との差分に基づいて、各段階毎の画素値の強調量を取得し、取得された強調量で、当該各段階毎に取得された画像データの画素値を強調する補正を行うことができる。また、ラプラシアンピラミッドを用いて、補正された各段階毎の画素値について、複数段階の解像度で高周波成分を取得することができ、取得された複数段階の高周波成分のうち、補正された画素値の解像度に応じた高周波成分を特定し、画素値が強調された画像データを構成することができる。
従って、取得画像に対する画像処理に係る周波数の分解レベルを高くして、取得画像の細部(図8(c)及び図8(d)参照)に対応する画像領域だけでなく、コントラストの違いが目立ち難い平坦部(例えば、雲;図8(e)及び図8(f)参照)に対応する画像領域に対しても従来よりも適正な強調処理を施すことができ、これにより、取得画像のコントラストの差の大小に拘わらず適正な画像処理を行うことができる。
なお、図8(c)〜図8(f)にあっては、図8(c)及び図8(e)が従来の画像処理が施された画像を示し、図8(d)及び図8(f)が本実施形態に係る画像強調処理が施された画像を示している。
以下に、実施形態2の撮像装置200について説明する。
実施形態2の撮像装置200は、以下に詳細に説明する以外の点で上記実施形態1の撮像装置100と略同様の構成をなし、詳細な説明は省略する。
図9に示すように、実施形態2の撮像装置200の画像処理部206は、第2合成画像生成部206aと、画像取得部6bと、成分分離部6cと、第1生成部6dと、強調量取得部6eと、画素値補正部6fと、補正量調整部6gと、高周波成分取得部6hと、ハイライト領域情報取得部206lと、第2データ構成制御部206iと、第2生成部6jと、データ合成部6kとを具備している。
なお、画像取得部6b、成分分離部6c、第1生成部6d、強調量取得部6e、画素値補正部6f、補正量調整部6g、高周波成分取得部6h、第2生成部6j、データ合成部6kは、実施形態1の撮像装置100に備わるものと略同様の構成及び処理をなし、ここでは詳細な説明は省略する。
以下に、図10を参照して、第2合成画像生成部206aについて詳細に説明する。
図10は、第2合成画像生成部206aの概略構成を示すブロック図である。
また、輝度色差分離部2061は、適正露出の画像データの輝度成分データの複製を生成して、LPF部2062及びεフィルタ部2063に出力する。
即ち、LPF部(情報画像生成手段)2062は、撮像制御部2によって制御されて得た複数の画像データのうちの何れか一の画像データ(本実施の形態では適正露出の画像データ)の大局的な輝度成分の傾向を示す情報画像(グラデーション画像)を生成する。具体的には、LPF部2062は、適正露出の画像データの輝度成分データに対してローパスフィルタをかけて、当該画像全体の大局的な輝度勾配(明るさの傾向)に関するグラデーション画像を生成し、クランプ・ゲイン調整部2064及び合成用マップ生成部2065に出力する。
これにより、HDR合成部2066により生成されるHDR合成画像についてのダイナミックなコントラスト強調表現が可能となる。
即ち、合成用マップ生成部(比率調整手段)2065は、LPF部2062によって生成された情報画像(グラデーション画像)を用いて、当該HDR合成部(画素加算手段)2066による複数の画像データの画素加算比率を調整する。具体的には、合成用マップ生成部2065は、LPF部2062により生成されたグラデーション画像の画像データ、εフィルタ部2063により平滑化された輝度成分データ及びクランプ・ゲイン調整部2064により所定輝度範囲について輝度値を引き上げる処理が施されたグラデーション画像の画像データをブレンディング(画素レベルで合成)して、合成用マップを生成する。
また、HDR合成部2066における上記の生成は、適正露出、アンダー露出及びオーバー露出の各々の輝度成分データ及び色差成分データについて別個に行われ、その後、合成された輝度成分データと色差成分データとを合成する。
即ち、ハイライト領域情報取得部(情報取得手段)206lは、第1生成部6dによって生成された各段階毎の画素値のうちの一つから画像データのハイライト領域を特定する情報を取得する。具体的には、ハイライト領域情報取得部206lは、第1生成部6dにより生成された輝度成分Y_hdrのn段のガウシアンピラミッドY_G_pyramid[n]のn段目の階層画像、つまり、最も解像度の低いピラミッドから生成された輝度成分データのハイライト領域を特定するクリップテーブルT1を所定の格納手段(例えば、メモリ4等)から取得する。
クリップテーブルT1は、輝度成分Y_hdrのn段のガウシアンピラミッドY_G_pyramid[n]のn段目の階層画像において、256段階で表される濃度(輝度レベル)のうちの127以上の明るさがある領域についてはそれ以上明るくならないように調整するためのテーブルである。
なお、クリップテーブルT1を用いたクリップ処理の対象として、輝度成分Y_hdrのn段のガウシアンピラミッドY_G_pyramid[n]のn段目の階層画像を例示したが、一例であってこれに限られるものではなく、例えば、n段目以外の階層画像など適宜任意に変更可能である。
即ち、第2データ構成制御部206iは、画素値補正部6fによって補正された画素値を有する各段階毎の画像データの、各段階の解像度に応じた高周波数成分に加え更に、ハイライト領域情報取得部206lにより取得されたクリップテーブルT1を用いて輝度成分Y_hdrのn段のガウシアンピラミッドY_G_pyramid[n]のn段目の階層画像における所定以上の明るさの領域についてその明るさ減じたものを利用して、取得された画像データの画素値が強調されたものを構成するよう制御する。
具体的には、例えば、第2データ構成制御部206iは、第1データ構成制御部6iと同様に、高周波成分取得部6hによって取得されたn段×n群のラプラシアンピラミッドY_L_pyramid_detail_up[n][n]の各群から1段ずつ階層画像(輝度成分Y)を選択し、n段の最終的なラプラシアンピラミッドY_L_pyramid_final[n]を生成する(図7(b)参照)。このとき、第2データ構成制御部206iは、輝度成分Y_hdrのn段のガウシアンピラミッドY_G_pyramid[n]のn段目の階層画像の複製を取得し、クリップテーブルT1を用いて輝度値を変換する処理を行うことで、当該階層画像の所定以上(256段階のうちの127以上)の明るさがある領域の明るさを減じたハイライトクリップ画像を生成する。そして、第2データ構成制御部206iは、生成されたハイライトクリップ画像を最上位段に組み込んで、n段の最終的なラプラシアンピラミッドY_L_pyramid_final[n]を生成する。
ハイライトクリップ画像は、輝度成分Y_hdrのn段のガウシアンピラミッドY_G_pyramid[n]のn段目の階層画像に対して、輝度値が所定以上の領域の輝度値を低下させた画像である。これにより、第2データ構成制御部206iが、n段の最終的なラプラシアンピラミッドY_L_pyramid_final[n]を再構成する際に、輝度成分Y_final(図7(c)参照)が全体的に明るく強調されることを抑制することができる。
次に、実施形態2の撮像装置200による撮像処理について、図2を参照して説明する。
当該撮像処理は、以下に詳細に説明する以外の点で上記実施形態1の撮像装置100による撮像処理と略同様であり、詳細な説明は省略する。
具体的には、第2合成画像生成部206aの輝度色差分離部2061は、適正露出、アンダー露出及びオーバー露出の各画像データをメモリ4から取得して、輝度成分データと色差成分データとに分離して、HDR合成部2066に出力するとともに、適正露出の画像データの輝度成分データの複製を生成して、LPF部2062及びεフィルタ部2063に出力する。
そして、LPF部2062は、適正露出の画像データの輝度成分データに対してローパスフィルタをかける均し処理を行い、画像全体の大局的な輝度勾配に関するグラデーション画像を生成し、クランプ・ゲイン調整部2064及び合成用マップ生成部2065に出力する。
また、εフィルタ部2063は、適正露出の画像データの輝度成分データに対してεフィルタをかける処理を行い、平滑化された輝度成分データを合成用マップ生成部2065に出力する。
次に、クランプ・ゲイン調整部2064は、グラデーション画像の所定輝度範囲について輝度値を引き上げる処理を行う。
そして、合成用マップ生成部2065は、グラデーション画像の画像データ、平滑化された輝度成分データ及び所定輝度範囲について輝度値を引き上げる処理が施されたグラデーション画像の画像データをブレンディングして、合成用マップを生成する。
その後、HDR合成部2066は、合成用マップ生成部2065により生成された合成用マップに従って、適正露出、アンダー露出及びオーバー露出の各画像データを合成して、ダイナミックレンジを拡大させたHDR合成画像の画像データを生成する。
画像強調処理は、以下に詳細に説明する以外の点で上記実施形態1の画像強調処理と略同様であり、詳細な説明は省略する。
これにより、実施形態2の撮像装置200による撮像処理を終了する。
従って、画像処理済み画像HDR_finalにおけるシャドウ部の黒つぶれによるダイナミックレンジの低下といった影響を最小限に抑えつつ、ハイライト部に対してよりダイナミックなコントラスト強調表現を施すことができ、結果として、ハイライト部とシャドウ部の明暗の逆転を発生させ易くして画像処理済み画像HDR_finalの非現実感をより適正に表現することができる。
これにより、合成用マップのハイライト部のエッジがきれいに整形されるため、明るい空に孤立して存在する木の細かい枝などのように明暗の分離が難しい被写体に対して、よりダイナミックなコントラスト強調表現を施すことができる。
例えば、上記実施形態1、2では、HDR合成画像の各画素毎の輝度成分Y_hdrとn段のリサイズ平滑化ガウシアンピラミッドY_G_pyramid_lpf_rsz[n]の各画素毎の輝度成分との差分が小さいほど強調レベルを大きくするようにするようにしたが、一例であってこれに限られるものではなく、例えば、差分が大きいほど強調レベルを大きくするようにしても良い。この場合、例えば、輝度成分Yのうち、振幅が大きいディテールほど強調され、その一方で、振幅が小さいディテールは強調されないようにすることができる。
即ち、プログラムを記憶するプログラムメモリ(図示略)に、取得処理ルーチン、生成処理ルーチン、補正処理ルーチン、制御処理ルーチンを含むプログラムを記憶しておく。そして、取得処理ルーチンにより中央制御部9のCPUを、画像データを取得する手段として機能させるようにしても良い。また、生成処理ルーチンにより中央制御部9のCPUを、取得された画像データの画素値に対して平滑化処理及び解像度変換処理を繰り返し施し、複数段階の各解像度で平滑化された、複数段階の画素値を生成する手段として機能させるようにしても良い。また、補正処理ルーチンにより中央制御部9のCPUを、取得された画像データの画素値と生成された各段階毎の画素値との差分に基づいて、当該各段階毎に取得された画像データの画素値を補正する手段として機能させるようにしても良い。また、制御処理ルーチンにより中央制御部9のCPUを、補正された画素値を有する各段階毎の画像データの、各段階の解像度に応じた高周波数成分を利用して、取得された画像データの画素値が強調されたものを構成するよう制御する手段として機能させるようにしても良い。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
<請求項1>
画像データを取得する第1取得手段と、
この第1取得手段によって取得された画像データの画素値に対して平滑化処理及び解像度変換処理を繰り返し施し、複数段階の各解像度で平滑化された、複数段階の画素値を生成する第1生成手段と、
前記第1取得手段によって取得された画像データの画素値と前記第1生成手段により生成された各段階毎の画素値との差分に基づいて、当該各段階毎に前記取得された画像データの画素値を補正する補正手段と、
この補正手段によって補正された画素値を有する各段階毎の画像データの、各段階の解像度に応じた高周波数成分を利用して、前記取得された画像データの画素値が強調されたものを構成するよう制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
<請求項2>
前記第1取得手段によって取得された画像データの画素値と前記第1生成手段により生成された各段階毎の画素値との差分に基づいて、各段階毎の画素値の強調量を取得する第2取得手段を更に備え、
前記補正手段は、前記第2取得手段によって取得された強調量で、当該各段階毎に前記取得された画像データの画素値を強調する補正を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
<請求項3>
前記補正手段による補正量を調整する調整手段を更に備え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。
<請求項4>
前記第1生成手段によって生成された各段階毎の画素値のうちの一つから前記画像データのハイライト領域を特定する情報を取得する情報取得手段を更に備え、
前記制御手段は、前記各段階の解像度に応じた高周波数成分に加え更に、前記情報取得手段によって取得された情報を用いて前記画像データにおける所定以上の明るさの領域についてその明るさ減じたものを利用して、前記取得された画像データの画素値が強調されたものを構成するよう制御することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の画像処理装置。
<請求項5>
前記画像データの画素値は、輝度値を含むことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の画像処理装置。
<請求項6>
予め前記画像データを輝度成分と色差成分とに分離する分離手段と、
前記制御手段によって構成された画像データにおける輝度値の強調度合いに基づいて、前記分離手段によって分離された色差成分を強調した色差画像データを生成する第2生成手段と、
前記制御手段によって構成された輝度画像データと前記第2生成手段によって生成された色差画像データとを合成する合成手段とを更に備えたことを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
<請求項7>
前記画像データは、略等しい構図の画像について明るさを複数段階に変更したものを画素加算し、ダイナミックレンジを拡大させてなる画像データを含むことを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の画像処理装置。
<請求項8>
撮像手段と、
この撮像手段に対して露出条件を変えながら略等しい構図で複数回撮像するよう制御する撮像制御手段と、
この撮像制御手段によって制御されて得た複数の画像データを画素加算し、ダイナミックレンジを拡大させてなる画像データを生成するよう制御する画素加算手段と、を更に備え、
前記第1取得手段は、前記画素加算手段によって生成された画像データを取得することを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の画像処理装置。
<請求項9>
前記撮像制御手段によって制御されて得た複数の画像データのうちの何れか一の画像データの大局的な輝度成分の傾向を示す情報画像を生成する情報画像生成手段と、
この情報画像生成手段によって生成された情報画像を用いて、前記画素加算手段による前記複数の画像データの画素加算比率を調整する比率調整手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。
<請求項10>
前記第1生成手段は、ガウシアンピラミッドを用いて、前記第1取得手段によって取得された画像データの画素値に対して前記平滑化処理及び前記解像度変換処理を繰り返し施し、複数段階の各解像度で平滑化された複数段階の画素値を生成することを特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載の画像処理装置。
<請求項11>
前記補正手段によって補正された各段階毎の画素値について、複数段階の解像度で高周波成分を取得する第3取得手段を更に備え、
前記制御手段は、前記第3取得手段によって取得された複数段階の高周波成分のうち、前記補正手段により補正された画素値の解像度に応じた高周波成分を特定し、画素値が強調された画像データを構成するよう制御することを特徴とする請求項1〜10の何れか一項に記載の画像処理装置。
<請求項12>
前記第3取得手段は、ラプラシアンピラミッドを用いて、前記補正手段によって補正された各段階毎の画素値について、複数段階の解像度で高周波成分を取得することを特徴とする請求項11に記載の画像処理装置。
<請求項13>
画像処理装置を用いた画像処理方法であって、
画像データを取得するステップと、
取得された画像データの画素値に対して平滑化処理及び解像度変換処理を繰り返し施し、複数段階の各解像度で平滑化された、複数段階の画素値を生成するステップと、
取得された画像データの画素値と生成された各段階毎の画素値との差分に基づいて、当該各段階毎に前記取得された画像データの画素値を補正するステップと、
補正された画素値を有する各段階毎の画像データの、各段階の解像度に応じた高周波数成分を利用して、前記取得された画像データの画素値が強調されたものを構成するよう制御するステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。
<請求項14>
画像処理装置のコンピュータを、
画像データを取得する取得手段、
この取得手段によって取得された画像データの画素値に対して繰り返し平滑化処理及び解像度変換処理を施し、複数段階の各解像度で平滑化された、複数段階の画素値を生成する生成手段、
前記取得手段によって取得された画像データの画素値と前記生成手段により生成された各段階毎の画素値との差分に基づいて、当該各段階毎に前記取得された画像データの画素値を補正する補正手段、
この補正手段によって補正された画素値を有する各段階毎の画像データの、各段階の解像度に応じた高周波数成分を利用して、前記取得された画像データの画素値が強調されたものを構成するよう制御する制御手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
1 撮像部
2 撮像制御部
6、206 画像処理部
6a 第1合成画像生成部
6b 画像取得部
6c 成分分離部
6d 第1生成部
6e 強調量取得部
6f 補正量調整部
6g 画素値補正部
6h 高周波成分取得部
6i 第1データ構成制御部
6j 第2生成部
6k データ合成部
206a 第2合成画像生成部
2062 LPF部
2065 合成用マップ生成部
206l ハイライト領域情報取得部
206j 第2データ構成制御部
9 中央制御部
Claims (13)
- 略等しい構図の画像について明るさを複数段階に変更したものを画素加算し、ダイナミックレンジを拡大させてなる画像データを取得する第1取得手段と、
この第1取得手段によって取得された画像データの画素値に対して平滑化処理及び解像度変換処理を繰り返し施し、複数段階の各解像度で平滑化された、複数段階の画素値を生成する第1生成手段と、
前記第1取得手段によって取得された画像データの画素値と前記第1生成手段により生成された各段階毎の画素値との差分に基づいて、当該各段階毎に前記取得された画像データの画素値を補正する補正手段と、
この補正手段によって補正された画素値を有する各段階毎の画像データの、各段階の解像度に応じた高周波数成分を利用して、前記取得された画像データの画素値が強調されたものを構成するよう制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。 - 前記第1取得手段によって取得された画像データの画素値と前記第1生成手段により生成された各段階毎の画素値との差分に基づいて、各段階毎の画素値の強調量を取得する第2取得手段を更に備え、
前記補正手段は、前記第2取得手段によって取得された強調量で、当該各段階毎に前記取得された画像データの画素値を強調する補正を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記補正手段による補正量を調整する調整手段を更に備え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。
- 前記第1生成手段によって生成された各段階毎の画素値のうちの一つから前記画像データのハイライト領域を特定する情報を取得する情報取得手段を更に備え、
前記制御手段は、前記各段階の解像度に応じた高周波数成分に加え更に、前記情報取得手段によって取得された情報を用いて前記画像データにおける所定以上の明るさの領域についてその明るさを減じたものを利用して、前記取得された画像データの画素値が強調されたものを構成するよう制御することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の画像処理装置。 - 前記画像データの画素値は、輝度値を含むことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の画像処理装置。
- 予め前記画像データを輝度成分と色差成分とに分離する分離手段と、
前記制御手段によって構成された画像データにおける輝度値の強調度合いに基づいて、前記分離手段によって分離された色差成分を強調した色差画像データを生成する第2生成手段と、
前記制御手段によって構成された輝度画像データと前記第2生成手段によって生成された色差画像データとを合成する合成手段とを更に備えたことを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。 - 撮像手段と、
この撮像手段に対して露出条件を変えながら略等しい構図で複数回撮像するよう制御する撮像制御手段と、を更に備え、
前記画像データは、前記撮像制御手段によって制御されて得た複数の画像データを画素加算し、ダイナミックレンジを拡大させて生成されたものであることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の画像処理装置。 - 前記撮像制御手段によって制御されて得た複数の画像データのうちの何れか一の画像データの大局的な輝度成分の傾向を示す情報画像を生成する情報画像生成手段と、
この情報画像生成手段によって生成された情報画像を用いて、前記画素加算手段による前記複数の画像データの画素加算比率を調整する比率調整手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。 - 前記第1生成手段は、ガウシアンピラミッドを用いて、前記第1取得手段によって取得された画像データの画素値に対して前記平滑化処理及び前記解像度変換処理を繰り返し施し、複数段階の各解像度で平滑化された複数段階の画素値を生成することを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の画像処理装置。
- 前記補正手段によって補正された各段階毎の画素値について、複数段階の解像度で高周波成分を取得する第3取得手段を更に備え、
前記制御手段は、前記第3取得手段によって取得された複数段階の高周波成分のうち、前記補正手段により補正された画素値の解像度に応じた高周波成分を特定し、画素値が強調された画像データを構成するよう制御することを特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載の画像処理装置。 - 前記第3取得手段は、ラプラシアンピラミッドを用いて、前記補正手段によって補正された各段階毎の画素値について、複数段階の解像度で高周波成分を取得することを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。
- 画像処理装置を用いた画像処理方法であって、
略等しい構図の画像について明るさを複数段階に変更したものを画素加算し、ダイナミックレンジを拡大させてなる画像データを取得するステップと、
取得された画像データの画素値に対して平滑化処理及び解像度変換処理を繰り返し施し、複数段階の各解像度で平滑化された、複数段階の画素値を生成するステップと、
取得された画像データの画素値と生成された各段階毎の画素値との差分に基づいて、当該各段階毎に前記取得された画像データの画素値を補正するステップと、
補正された画素値を有する各段階毎の画像データの、各段階の解像度に応じた高周波数成分を利用して、前記取得された画像データの画素値が強調されたものを構成するよう制御するステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 - 画像処理装置のコンピュータを、
略等しい構図の画像について明るさを複数段階に変更したものを画素加算し、ダイナミックレンジを拡大させてなる画像データを取得する取得手段、
この取得手段によって取得された画像データの画素値に対して繰り返し平滑化処理及び解像度変換処理を施し、複数段階の各解像度で平滑化された、複数段階の画素値を生成する生成手段、
前記取得手段によって取得された画像データの画素値と前記生成手段により生成された各段階毎の画素値との差分に基づいて、当該各段階毎に前記取得された画像データの画素値を補正する補正手段、
この補正手段によって補正された画素値を有する各段階毎の画像データの、各段階の解像度に応じた高周波数成分を利用して、前記取得された画像データの画素値が強調されたものを構成するよう制御する制御手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
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