JP5794085B2 - 画像処理装置および画像処理プログラム - Google Patents
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Images
Description
また、特許文献2の方法では、通常、長時間露光の撮影に用いられる夜景などの撮影頻度の多いシーンでは、有効に突出点を除去しつつ、画像の構造破壊を防止する機能が実現できる。しかしながら、マクベスチャートのような有彩色部を多く含むシーンを敢えて長時間露光によって撮影すると、有彩色のカラーパッチの領域で、元の白傷や黒傷の突出点よりは随分と強度が減衰されているものの、突出点が依然として残留して見える場合が、特に彩度の高い領域で発生するという問題があった。
本発明は、画像データの画素値を補正する画像処理装置に適用され、複数の色成分からなり、1つの画素に1つの色成分を有する複数の画素からなる画像データを入力する入力手段と、画像データの1つの処理対象画素に対し、前記処理対象画素と同じ色成分を有する複数の周囲の同色画素と、複数の周囲の同色画素よりも処理対象画素に近接して存在する、処理対象画素とは異なる色成分を有する複数の周囲の異色画素からなる第1のグループの画素値の中から最小値を算出する第1のグループの最小値算出手段と、画像データの1つの処理対象画素に対し、前記処理対象画素と同じ色成分を有する複数の周囲の同色画素からなる第2のグループの画素値の中から最小値を算出する第2のグループの最小値算出手段と、第1のグループの画素値の分布幅を算出する第1のグループの分布幅算出手段と、第2のグループの画素値の分布幅を算出する第2のグループの分布幅算出手段と、第1のグループの分布幅が第1の所定値以上の大きさを示し、かつ、第2のグループの分布幅が第2の所定値以下の大きさを示す条件を満たすとき、第2のグループの最小値を周囲の画素の最小値と設定し、それ以外の条件のときは第1のグループの最小値を周囲の画素の最小値と設定する最小値設定手段と、処理対象画素の値と周囲の画素の最小値を比較して、処理対象画素の値が周囲の画素の最小値よりも小さな値を示す場合、処理対象画素の値を周囲の画素の最小値で置き換える補正手段とを備えることを特徴とする。
(第一の実施形態)
図1は、本発明の第一の実施形態による画像処理装置を搭載するカメラの構成を例示するブロック図である。カメラ100は、操作部材101と、撮像素子102と、制御装置103と、メモリカードスロット104と、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入力部材、例えば電源ボタン、レリーズボタン、ズームボタン、十字キー、決定ボタン、再生ボタン、削除ボタンなどを含んでいる。
制御装置103は、次式(1)によりデータコピーを行う。すなわち、元画像データをSinのバッファメモリに退避させておく。
Sout[i,j]=Sin[i,j] ・・・(1)
制御装置103は、以下の手順でMax,Minフィルタを掛けて白傷・黒傷補正を行う。図3は、白傷・黒傷補正フィルタを模式的に表す図である。図3において、中心画素がBayer面上のRないしはBに該当するとき+印の画素は全て異色画素、×印の画素は全て同色画素に相当する。中心画素がGに該当するときは+印の画素には異色画素と同色画素が混在し、×印の画素は全て同色画素に相当する。
Sin[i-1,j-1], Sin[i+1,j+1], Sin[i-1,j+1], Sin[i+1,j-1] }・・・(2)
max2= MAX{ Sin[i-2,j], Sin[i+2,j], Sin[i,j-2], Sin[i,j+2],
Sin[i-2,j-2], Sin[i+2,j+2], Sin[i-2,j+2], Sin[i+2,j-2] }・・・(3)
max3= MAX{ Sin[i-4,j-2], Sin[i-4,j+2], Sin[i+4,j-2], Sin[i+4,j+2],
Sin[i-2,j-4], Sin[i+2,j-4], Sin[i-2,j+4], Sin[i+2,j+4] }・・・(4)
同色画素のみの最大値max_same の算出
max_same = MAX{ max2, max3 } ・・・(5)
異色画素込みの最大値max_diff の算出
max_diff = MAX{ max1, max_same } ・・・(6)
Sin[i-1,j-1], Sin[i+1,j+1], Sin[i-1,j+1], Sin[i+1,j-1] }・・・(7)
min2= MIN{ Sin[i-2,j], Sin[i+2,j], Sin[i,j-2], Sin[i,j+2],
Sin[i-2,j-2], Sin[i+2,j+2], Sin[i-2,j+2], Sin[i+2,j-2] }・・・(8)
min3= MIN{ Sin[i-4,j-2], Sin[i-4,j+2], Sin[i+4,j-2], Sin[i+4,j+2],
Sin[i-2,j-4], Sin[i+2,j-4], Sin[i-2,j+4], Sin[i+2,j+4] }・・・(9)
同色画素のみの最小値min_same の算出
min_same = MIN{ min2, min3 } ・・・(10)
異色画素込みの最小値min_diff の算出
min_diff = MIN{ min1, min_same } ・・・(11)
if ( max_diff - min_diff > ThS && max_same - min_same <= Thflat )
{max = max_same,min = min_same}
else
{max = max_diff,min = min_diff} ・・・(12)
ここに、彩度の閾値を表すThSの値は、たとえば256階調の場合に15程度の値に設定する。平坦性の閾値を表すThflatはの値は、ノイズのゆらぎ幅と同じ値σnoiseを採用する。すなわち、撮像素子102に設定されているISO感度が高いほど大きな値を設定する。
Th = ( max - min ) * α ・・・(13)
if ( Sin[i,j] > max + Th ) → Sout[i,j] = max + Th' ・・・(14)
if ( Sin[i,j] < min - Th ) → Sout[i,j] = min + Th' ・・・(15)
ここに、定数倍αの値は0〜1の範囲の値をとるが、通常1に設定するとよい。それ以外の代表的設定値は、1/2、1/3、1/6である。また、Th'=0〜Thの範囲の値をとる。すなわちTh'はThの関数である。通常Th'=0でよい。
(1)画像データの画素値を補正する制御装置103は、複数の色成分R,G,Bからなり、1つの画素に1つの色成分を有する複数の画素からなる画像データを入力する制御装置103と、画像データの1つの処理対象画素に対し、該処理対象画素と同じ色成分を有する16点の周囲の同色画素と、該16点の同色画素よりも処理対象画素に近接して存在する、処理対象画素とは異なる色成分を有する8点の周囲の異色画素からなる24点の異色画素込みの画素値の中から最大値max_diffを算出する制御装置103と、画像データの1つの処理対象画素に対し、該処理対象画素と同じ色成分を有する16点の周囲の同色画素のみの画素値の中から最大値max_sameを算出する制御装置103と、異色画素込みの画素値の分布幅max_diff - min_diffを算出する制御装置103と、同色画素のみの画素値の分布幅max_same - min_sameを算出する制御装置103と、異色画素込みの分布幅max_diff - min_diffがThS以上の大きさを示し、かつ、同色画素のみの分布幅max_same - min_sameがThflat以下の大きさを示す条件を満たすとき、同色画素のみの最大値max_sameを周囲の画素の最大値Maxと設定し、それ以外の条件のときは異色画素込みの最大値max_diffを周囲の画素の最大値Maxと設定する制御装置103と、処理対象画素の値Sin[i,j]と周囲の画素の最大値Maxを比較して、処理対象画素の値が周囲の画素の最大値Maxよりも大きな値を示す場合、処理対象画素の値Sin[i,j]を周囲の画素の最大値maxで置き換える制御装置103とを備えようにした。このように、異色画素と同色画素を同時に参照する異色込み型のMaxフィルタと同色画素のみを参照する同色のみMaxフィルタの2つを用意し、異色込み型のMaxフィルタを基本に使用しつつ、特に残留突出点の発生が目立つ有彩色部の平坦部領域という条件に限って限定的に同色のみMaxフィルタを用いるようにしたので、画像構造の保存性を維持しつつ白傷を効果的に除去することができる。
なお、上述した「最大値と最小値の切り替え設定」(ステップS325)では、彩度の指標として、異色画素と同色画素を同時に含む画素値の分布のうち最大値から最小値を引いた値を採用したが、参照画素として定義した異なる色成分間の画素差分の絶対値を最も近接に存在する画素の間で複数とってそれらの和を用いてもよい。同様に、平坦領域の指標として、同色画素の画素値の分布のうち最大値から最小値を引いた値を採用したが、参照画素として定義した同じ色成分間の画素差分の絶対値を同色画素の間で複数とってそれらの和を用いてもよい。
上述した第一の実施形態では、図2に示したフローチャートのステップS30において、図3に示した9×9画素の範囲に含まれる異色画素を含んだ周辺画素24点のMax、Minフィルタを用いて白傷・黒傷補正を行う例について説明した。第二の実施の形態では、ハードウェアなどの実装時の回路規模を削減するため、参照画素の範囲を減らした簡略案を説明する。なお、第一の実施形態と異なる点を中心に説明する。
制御装置103はMaxフィルタを定義する。Maxフィルタは次式(16)〜(19)により表される。次式(18)により同色画素のみの最大値を算出し、次式(19)により異色画素込みの最大値を算出する。大文字で示すMAXは、最大値を返す関数である。
Sin[i-1,j-1], Sin[i+1,j+1], Sin[i-1,.j+1], Sin[i+1,j-1] }・・・(16)
max2= MAX{ Sin[i-2,j], Sin[i+2,j], Sin[i,j-2], Sin[i,j+2],
Sin[i-2,j-2], Sin[i+2,j+2], Sin[i-2,.j+2], Sin[i+2,j-2] }・・・(17)
同色画素のみの最大値の算出
max_same = max2 ・・・(18)
異色画素込みの最大値の算出
max_diff = MAX{ max1, max_same } ・・・(19)
制御装置103はMinフィルタを定義する。Minフィルタは次式(20)〜(23)により表される。次式(22)により同色画素のみの最小値を算出し、次式(23)により異色画素込みの最小値を算出する。大文字で示すMINは、最小値を返す関数である。
Sin[i-1,j-1], Sin[i+1,j+1], Sin[i-1,.j+1], Sin[i+1,j-1] }・・・(20)
min2= MIN{ Sin[i-2,j], Sin[i+2,j], Sin[i,j-2], Sin[i,j+2],
Sin[i-2,j-2], Sin[i+2,j+2], Sin[i-2,.j+2], Sin[i+2,j-2] }・・・(21)
同色画素のみの最小値の算出
min_same = min2 ・・・(22)
異色画素込みの最小値の算出
min_diff = MIN{ min1, min_same } ・・・(23)
上述した実施形態では、デジタルカメラ1に画像処理装置を搭載する例を説明したが、画像処理装置をパーソナルコンピュータによって構成するようにしてもよい。図2、図4に例示したフローチャートの処理を行うプログラムを図11に示すコンピュータ装置200に実行させることにより、画像処理装置を構成してもよい。プログラムをパーソナルコンピュータ200に取込んで使用する場合には、パーソナルコンピュータ200のデータストレージ装置にプログラムをローディングした上で、当該プログラムを実行させることによって画像処理装置として使用する。
101…操作部材
102…撮像素子
103…制御装置
105…モニタ
200…パーソナルコンピュータ
Claims (8)
- 複数の色成分からなり、1つの画素に1つの色成分を有する複数の画素からなる画像データを入力する入力手段と、
前記画像データの1つの処理対象画素に対し、前記処理対象画素と同じ色成分を有する複数の周囲の同色画素と、前記複数の周囲の同色画素よりも前記処理対象画素に近接して存在する、前記処理対象画素とは異なる色成分を有する複数の周囲の異色画素からなる第1のグループの画素値の中から最大値を算出する第1のグループの最大値算出手段と、
前記画像データの1つの処理対象画素に対し、前記処理対象画素と同じ色成分を有する複数の周囲の同色画素からなる第2のグループの画素値の中から最大値を算出する第2のグループの最大値算出手段と、
前記第1のグループの画素値の分布幅を算出する第1のグループの分布幅算出手段と、
前記第2のグループの画素値の分布幅を算出する第2のグループの分布幅算出手段と、
前記第1のグループの分布幅が第1の所定値以上の大きさを示し、かつ、前記第2のグループの分布幅が第2の所定値以下の大きさを示す条件を満たすとき、第2のグループの最大値を周囲の画素の最大値と設定し、それ以外の条件のときは第1のグループの最大値を周囲の画素の最大値と設定する最大値設定手段と、
前記処理対象画素の値と前記周囲の画素の最大値を比較して、前記処理対象画素の値が前記周囲の画素の最大値よりも大きな値を示す場合、前記処理対象画素の値を前記周囲の画素の最大値で置き換える補正手段とを備え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、更に、
前記第1のグループの最大値の算出に参照した同じ画素の画素値の中から最小値を算出する第1のグループの最小値算出手段と、
前記第2のグループの最大値の算出に参照した同じ画素の画素値の中から最小値を算出する第2のグループの最小値算出手段と、
を備え、
前記第1のグループの分布幅算出手段は、前記第1のグループの最大値から前記第1のグループの最小値を減算した値を前記第1のグループの分布幅とし、
前記第2のグループの分布幅算出手段は、前記第2のグループの最大値から前記第2のグループの最小値を減算した値を前記第2のグループの分布幅とする
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項2に記載の画像処理装置において、更に、
前記第1のグループの分布幅が第1の所定値以上の大きさを示し、かつ、前記第2のグループの分布幅が第2の所定値以下の大きさを示す条件を満たすとき、第2のグループの最小値を周囲の画素の最小値と設定し、それ以外の条件のときは第1のグループの最小値を周囲の画素の最小値と設定する最小値設定手段と、
前記周囲の画素の最大値から前記周囲の画素の最小値を差し引いた差分値を算出し、前記差分値に対して定数倍した値を前記処理対象画素に対する閾値として設定する閾値設定手段と
を備え、
前記補正手段は、前記処理対象画素の値と、前記周囲の画素の最大値に対して前記閾値を加算した値を比較して、前記処理対象画素の値が前記加算値を超えて大きな値を示す場合、前記処理対象画素の値を前記周囲の画素の最大値で置き換えることを特徴とする画像処理装置。 - 複数の色成分からなり、1つの画素に1つの色成分を有する複数の画素からなる画像データを入力する入力手段と、
前記画像データの1つの処理対象画素に対し、前記処理対象画素と同じ色成分を有する複数の周囲の同色画素と、前記複数の周囲の同色画素よりも前記処理対象画素に近接して存在する、前記処理対象画素とは異なる色成分を有する複数の周囲の異色画素からなる第1のグループの画素値の中から最小値を算出する第1のグループの最小値算出手段と、
前記画像データの1つの処理対象画素に対し、前記処理対象画素と同じ色成分を有する複数の周囲の同色画素からなる第2のグループの画素値の中から最小値を算出する第2のグループの最小値算出手段と、
前記第1のグループの画素値の分布幅を算出する第1のグループの分布幅算出手段と、
前記第2のグループの画素値の分布幅を算出する第2のグループの分布幅算出手段と、
前記第1のグループの分布幅が第1の所定値以上の大きさを示し、かつ、前記第2のグループの分布幅が第2の所定値以下の大きさを示す条件を満たすとき、第2のグループの最小値を周囲の画素の最小値と設定し、それ以外の条件のときは第1のグループの最小値を周囲の画素の最小値と設定する最小値設定手段と、
前記処理対象画素の値と前記周囲の画素の最小値を比較して、前記処理対象画素の値が前記周囲の画素の最小値よりも小さな値を示す場合、前記処理対象画素の値を前記周囲の画素の最小値で置き換える補正手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項4に記載の画像処理装置において、更に、
前記第1のグループの最小値の算出に参照した同じ画素の画素値の中から最大値を算出する第1のグループの最大値算出手段と、
前記第2のグループの最小値の算出に参照した同じ画素の画素値の中から最大値を算出する第2のグループの最大値算出手段と、
を備え、
前記第1のグループの分布幅算出手段は、前記第1のグループの最大値から前記第1のグループの最小値を減算した値を前記第1のグループの分布幅とし、
前記第2のグループの分布幅算出手段は、前記第2のグループの最大値から前記第2のグループの最小値を減算した値を前記第2のグループの分布幅とする
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項5に記載の画像処理装置において、更に、
前記第1のグループの分布幅が第1の所定値以上の大きさを示し、かつ、前記第2のグループの分布幅が第2の所定値以下の大きさを示す条件を満たすとき、第2のグループの最大値を周囲の画素の最大値と設定し、それ以外の条件のときは第1のグループの最大値を周囲の画素の最大値と設定する最大値設定手段と、
前記周囲の画素の最大値から前記周囲の画素の最小値を差し引いた差分値を算出し、前記差分値に対して定数倍した値を前記処理対象画素に対する閾値として設定する閾値設定手段と
を備え、
前記補正手段は、前記処理対象画素の値と、前記周囲の画素の最小値に対して前記閾値を減算した値を比較して、前記処理対象画素の値が前記減算値を超えて小さな値を示す場合、前記処理対象画素の値を前記周囲の画素の最小値で置き換えることを特徴とする画像処理装置。 - 複数の色成分からなり、1つの画素に1つの色成分を有する複数の画素からなる画像データを入力する入力処理と、
前記画像データの1つの処理対象画素に対し、前記処理対象画素と同じ色成分を有する複数の周囲の同色画素と、前記複数の周囲の同色画素よりも前記処理対象画素に近接して存在する、前記処理対象画素とは異なる色成分を有する複数の周囲の異色画素からなる第1のグループの画素値の中から最大値を算出する第1のグループの最大値算出処理と、
前記画像データの1つの処理対象画素に対し、前記処理対象画素と同じ色成分を有する複数の周囲の同色画素からなる第2のグループの画素値の中から最大値を算出する第2のグループの最大値算出処理と、
前記第1のグループの画素値の分布幅を算出する第1のグループの分布幅算出処理と、
前記第2のグループの画素値の分布幅を算出する第2のグループの分布幅算出処理と、
前記第1のグループの分布幅が第1の所定値以上の大きさを示し、かつ、前記第2のグループの分布幅が第2の所定値以下の大きさを示す条件を満たすとき、第2のグループの最大値を周囲の画素の最大値と設定し、それ以外の条件のときは第1のグループの最大値を周囲の画素の最大値と設定する最大値設定処理と、
前記処理対象画素の値と前記周囲の画素の最大値を比較して、前記処理対象画素の値が前記周囲の画素の最大値よりも大きな値を示す場合、前記処理対象画素の値を前記周囲の画素の最大値で置き換える補正処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。 - 複数の色成分からなり、1つの画素に1つの色成分を有する複数の画素からなる画像データを入力する入力処理と、
前記画像データの1つの処理対象画素に対し、前記処理対象画素と同じ色成分を有する複数の周囲の同色画素と、前記複数の周囲の同色画素よりも前記処理対象画素に近接して存在する、前記処理対象画素とは異なる色成分を有する複数の周囲の異色画素からなる第1のグループの画素値の中から最小値を算出する第1のグループの最小値算出処理と、
前記画像データの1つの処理対象画素に対し、前記処理対象画素と同じ色成分を有する複数の周囲の同色画素からなる第2のグループの画素値の中から最小値を算出する第2のグループの最小値算出処理と、
前記第1のグループの画素値の分布幅を算出する第1のグループの分布幅算出処理と、
前記第2のグループの画素値の分布幅を算出する第2のグループの分布幅算出処理と、
前記第1のグループの分布幅が第1の所定値以上の大きさを示し、かつ、前記第2のグループの分布幅が第2の所定値以下の大きさを示す条件を満たすとき、第2のグループの最小値を周囲の画素の最小値と設定し、それ以外の条件のときは第1のグループの最小値を周囲の画素の最小値と設定する最小値設定処理と、
前記処理対象画素の値と前記周囲の画素の最小値を比較して、前記処理対象画素の値が前記周囲の画素の最小値よりも小さな値を示す場合、前記処理対象画素の値を前記周囲の画素の最小値で置き換える補正処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
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