JP6097588B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の各実施形態に共通する画像処理装置の構成を示したブロック図である。また、本実施形態では逆光シーンの補正を想定するため、図2に、本実施形態で想定する逆光シーンの例を示す。図2に示すように、逆光シーンとは、主要被写体の明るさに対し、背景が著しく明るいシーンである。以下、図1および図2を参照して、各ブロックについて詳細に説明する。
ゲイン画像生成部105では、輝度別ゲイン生成部103で算出した輝度別ゲインテーブルから、画像に乗じるゲインを生成する。以下では、ゲイン画像生成部105にて輝度別ゲインテーブルを用いて生成される、画像内の画素毎の輝度にゲインを対応づけてマップ化したゲインデータをゲイン画像と呼ぶ。本実施形態では、ゲイン画像生成部105への入力画像を信号処理部104から出力された画像から生成した輝度画像とし、入力画像と、入力画像を縮小し低周波成分のみを残した画像とを、ゲインの生成に使用する。ここで低周波画像を使用する理由は、背景技術の欄で述べたように、画像の細かいディテールに対するゲインの敏感度を下げるためである。図2の例では、暗い主要被写体部は明るくするが、背景の建物のうち局所的に暗くなっている部分についても、ゲインテーブルに従って大きなゲインをかけてしまうと、建物の他の部分との輝度差が縮まり、画像のコントラストが劣化してしまう(図4)。従って、図2の建物の窓などの細かいテクスチャには、建物全体の代表的な輝度に準じたゲインを一律で乗じる方が好ましいと考えられる。そのために、入力画像の低周波画像を生成することで、細かいテクスチャは消失し、周囲の輝度値と略同一になることで、乗じるゲイン値も略同一になり、コントラストが保たれる。以上の理由から、本実施形態では入力画像の低周波画像を用いている。
ぼかし処理部503、および504では、入力画像501、および縮小処理部502の出力画像に対し、所定のぼかし処理を実行する。ぼかし処理の目的は、細かいテクスチャに対するゲインの敏感度をさらに下げ、コントラストをより良好に維持することである。その一方で、たとえば図2における、主要被写体領域と背景領域の境界では、ぼかし処理を行わない方がよい。その理由の1つは、覆い焼き処理では、主要被写体領域と背景領域ではそれぞれ別々のゲインを乗じることが所望の処理であることである。また、もう一つの理由は、想定の逆光シーンでは、2領域間の輝度差は非常に大きいことから、境界部でぼかし処理を行うと、図25で課題としているような疑似輪郭の発生が顕著になると考えられるからである。従って、輝度差が大きなエッジを保存したままボカシ処理を行うことが必要である。
ゲイン加算処理部509では、入力輝度をゲインに変換したゲイン画像(第1のゲインデータ)と、入力輝度を縮小することにより相対的に低周波成分のみを残したゲイン画像(第2のゲインデータ)を加算する。以下、それぞれの画像を、上位階層、下位階層の画像と呼ぶ。
第2の実施形態では、第1の実施形態と比較して、図1におけるゲイン画像生成部105の処理内容が異なる。図13は、第2の実施形態におけるゲイン画像生成部105の処理を示すブロック図である。図13に示すように、本実施形態では、輝度画像の状態で加算処理を行い(画像加算)、加算処理が行われた輝度画像に対して輝度別ゲインテーブルを適用し、出力となるゲイン画像を生成する。
前述したように、輝度差分値が同じであっても、ゲインテーブルの形状によっては、ゲイン差分値が大きく異なる場合がある。ゲイン増幅率算出部1604では、この影響を吸収するために、輝度の差分絶対値に乗算する値であるゲイン増幅率を算出する。
第3の実施形態では、第1の実施形態と比較して、図1におけるゲイン画像生成部105の処理内容が異なる。図19は、第3の実施形態における、ゲイン画像生成部105の処理を示すブロック図である。図19に示すように、本実施形態では、入力輝度画像に対しゲインへの変換を先に行ってから、以降の処理を行う。すなわち、輝度→ゲイン変換処理部1903で生成されたゲインデータから縮小処理部1904で縮小データ生成を行い縮小ゲインデータを得る。
第4の実施形態では、第1の実施形態と比較して、図1におけるゲイン画像生成部105の処理内容が異なる。図22は、第4の実施形態における、ゲイン画像生成部105の処理を示すブロック図である。
第5の実施形態では、第2の実施形態と比較して、図1におけるゲイン画像生成部105の処理内容が異なる。図23は、第5の実施形態における、ゲイン画像生成部105の処理を示すブロック図である。
第6の実施形態では、第3の実施形態と比較して、図1におけるゲイン画像生成部105の処理内容が異なる。図24は、第6の実施形態における、ゲイン画像生成部105の処理を示すブロック図である。
Claims (22)
- 入力された入力画像を縮小した縮小画像を得る縮小画像生成手段と、
前記縮小画像を含む縮小率の異なる複数の画像のそれぞれについて、画素毎の輝度にゲインを対応づけたゲインデータを得るゲインデータ生成手段と、
生成された前記ゲインデータに基づいて、前記入力画像を増幅するための制御ゲインを決定する決定手段とを備え、
前記決定手段は、前記複数の画像のうち相対的に高い周波数を持つ画像に対する前記ゲインデータを第1のゲインデータ、前記複数の画像のうち相対的に低い周波数を持つ画像に対する前記ゲインデータを第2のゲインデータとしたときに、前記第1のゲインデータおよび前記第2のゲインデータの着目画素に対応するゲイン同士の加算結果である第1の加算結果、及び、前記第1のゲインデータの当該着目画素に対応するゲインと、前記第2のゲインデータにおける当該着目画素の周辺領域の画素に対応するゲインに基づくゲインとの加算結果である第2の加算結果、に基づいて前記制御ゲインを決定することを特徴とする画像処理装置。 - 入力された入力画像を縮小した縮小画像を得る縮小画像生成手段と、
前記縮小画像を含む縮小率の異なる複数の画像をそれぞれ加算する画像加算手段と、
加算された画像の輝度に基づいて、前記入力画像を増幅するための制御ゲインを決定する決定手段とを備え、
前記画像加算手段は、前記複数の画像のうち相対的に高い周波数を持つ画像を第1の画像、前記複数の画像のうち相対的に低い周波数を持つ画像を第2の画像としたときに、前記第1の画像および前記第2の画像の着目画素の画素値同士の加算結果である第1の加算結果、及び、前記第1の画像の当該着目画素の画素値と、前記第2の画像における当該着目画素の周辺領域の画素値に基づく画素値との加算結果である第2の加算結果とを、加重加算することを特徴とする画像処理装置。 - 入力された入力画像に基づいてゲインデータを得るゲインデータ生成手段と、
生成されたゲインデータを縮小した縮小ゲインデータを得る縮小データ生成手段と、
前記縮小ゲインデータを含む縮小率の異なる複数のゲインデータに基づいて、前記入力画像を増幅するための制御ゲインを決定する決定手段とを備え、
前記決定手段は、前記複数のゲインデータのうち相対的に高い周波数を持つゲインデータを第1のゲインデータ、前記複数のゲインデータのうち相対的に低い周波数を持つゲインデータを第2のゲインデータとしたときに、前記第1のゲインデータおよび前記第2のゲインデータの着目画素に対応するゲイン同士の加算結果である第1の加算結果、及び、前記第1のゲインデータの当該着目画素に対応するゲインと、前記第2のゲインデータにおける当該着目画素の周辺領域の画素に対応するゲインに基づくゲインとの加算結果である第2の加算結果と、に基づいて前記制御ゲインを決定することを特徴とする画像処理装置。 - 入力された入力画像から当該入力画像と異なる周波数帯域を持つ帯域制限画像を生成する帯域制限画像生成手段と、
前記帯域制限画像を含む周波数帯域の異なる複数の画像のそれぞれについて、ゲインデータを得るゲインデータ生成手段と、
生成された前記ゲインデータに基づいて、前記入力画像を増幅するための制御ゲインを決定する決定手段とを備え、
前記決定手段は、前記複数の画像のうち相対的に高い周波数を持つ画像に対するゲインデータを第1のゲインデータ、前記複数の画像のうち相対的に低い周波数を持つ画像に対するゲインデータを第2のゲインデータとしたときに、前記第1のゲインデータおよび前記第2のゲインデータの着目画素に対応するゲイン同士の加算結果である第1の加算結果、及び、前記第1のゲインデータの当該着目画素に対応するゲインと、前記第2のゲインデータにおける当該着目画素の周辺領域の画素に対応するゲインに基づくゲインの加算結果である第2の加算結果、に基づいて前記制御ゲインを決定することを特徴とする画像処理装置。 - 入力された入力画像から当該入力画像と異なる周波数帯域を持つ帯域制限画像を生成する帯域制限画像生成手段と、
前記帯域制限画像を含む周波数帯域の異なる複数の画像のそれぞれを加算する画像加算手段と、
加算された画像の輝度に基づいて、前記入力画像を増幅するための制御ゲインを決定する決定手段とを備え、
前記画像加算手段は、前記複数の画像のうち相対的に高い周波数を持つ画像を第1の画像、前記複数の画像のうち相対的に低い周波数を持つ画像を第2の画像としたときに、前記第1の画像および前記第2の画像の着目画素の画素値同士の加算結果である第1の加算結果、及び、前記第1の画像の当該着目画素の画素値と、前記第2の画像における当該着目画素の周辺領域の画素の画素値に基づく画素値の加算結果である第2の加算結果とを、加重加算することを特徴とする画像処理装置。 - 入力された入力画像に基づいてゲインデータを得るゲインデータ生成手段と、
生成されたゲインデータと異なる周波数帯域を持つ帯域制限データを生成する帯域制限データ生成手段と、
前記帯域制限データを含む複数のゲインデータに基づいて前記入力画像を増幅するための制御ゲインを決定する決定手段とを備え、
前記決定手段は、前記複数のゲインデータのうち相対的に高い周波数を持つデータを第1のゲインデータ、前記複数のゲインデータのうち相対的に低い周波数を持つデータを第2のゲインデータとしたときに、前記第1のゲインデータおよび前記第2のゲインデータの着目画素に対応するゲイン同士の加算結果である第1の加算結果、及び、前記第1のゲインデータの当該着目画素に対応するゲインと、前記第2のゲインデータにおける当該着目画素の周辺領域の画素に対応するゲインに基づくゲインの加算結果である第2の加算結果、に基づいて前記制御ゲインを決定することを特徴とする画像処理装置。 - 前記複数の画像のそれぞれに対し、エッジを保存しながらぼかし処理を行う画像ぼかし手段をさらに備え、
前記画像ぼかし手段は、着目画素に対し周辺の所定範囲の画素から、着目画素との差分の絶対値が所定の閾値以内である画素のみを抽出し、抽出した画素の平均値を出力とすることを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。 - 前記複数の帯域制限画像のそれぞれに対し、エッジを保存しながらぼかし処理を行う画像ぼかし手段をさらに備え、
前記画像ぼかし手段は、着目画素に対し周辺の所定範囲の画素から、着目画素との差分の絶対値が所定の閾値以内である画素のみを抽出し、抽出した画素の平均値を出力とすることを特徴とする請求項4または5に記載の画像処理装置。 - 前記決定手段は、前記第1の加算結果と前記第2の加算結果とを加重加算して前記制御ゲインを決定し、前記第1の加算結果と前記第2の加算結果とを加重加算する際には、前記第1のゲインデータと前記第2のゲインデータとの前記着目画素に対応するゲインの差分値が小さいほど前記第1の加算結果の重みを大きくし、前記差分値が大きいほど前記第2の加算結果の重みを大きくすることを特徴とする請求項1または3に記載の画像処理装置。
- 入力された第1の画像に基づいて、前記第1の画像よりも低周波数成分を持つ第2の画像を生成する画像生成手段と、
前記第1の画像の輝度に基づいて第1のゲインデータを生成し、前記第2の画像の輝度に基づいて第2のゲインデータを生成するゲイン生成手段と、
前記ゲイン生成手段により生成されたゲインデータに基づいて前記第1の画像に対する制御ゲインを決定する決定手段と、を有し、
前記決定手段は、前記第1の画像の着目画素に対する制御ゲインを決定する際に、前記第1のゲインデータにおける前記着目画素に対応するデータと前記第2のゲインデータにおける前記着目画素の周辺領域の画素に対応するデータとを用いることを特徴とする画像処理装置。 - 前記決定手段は、前記第1の画像の着目画素に対する制御ゲインを決定する際に、前記第1のゲインデータにおける前記着目画素に対応するゲインと前記第2のゲインデータにおける前記着目画素の周辺領域の画素に対応するゲインとの平均値を用いることを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。
- 前記第2のゲインデータにおける前記着目画素の周辺領域の画素に対応するゲインは、前記周辺領域の各画素に対応する複数のゲインを加重平均したゲインであることを特徴とする請求項11に記載の画像処理装置。
- 前記第2のゲインデータにおける前記着目画素の周辺領域の画素に対応するゲインは、前記周辺領域の各画素に対応する複数のゲインを、前記第1のゲインデータにおける前記着目画素に対応するゲインとの差が小さいゲインほど重み付けを大きくして加重平均したゲインであることを特徴とする請求項12に記載の画像処理装置。
- 前記決定手段は、前記第1の画像の着目画素に対する制御ゲインを決定する際に、前記第1のゲインデータにおける前記着目画素に対応するゲインと前記第2のゲインデータにおける前記着目画素の周辺領域の画素に対応するゲインとの第1の平均値、及び、前記第1のゲインデータにおける前記着目画素に対応するゲインと前記第2のゲインデータにおける前記着目画素に対応するゲインとの第2の平均値を用いることを特徴とする請求項11に記載の画像処理装置。
- 前記決定手段は、前記第1の画像の着目画素に対する制御ゲインを決定する際に、前記第1の平均値と前記第2の平均値との差が大きいほど、前記第2の平均値の重み付けを大きくして前記第1の平均値と前記第2の平均値を加重平均することを特徴とする請求項14に記載の画像処理装置。
- 入力された入力画像を縮小した縮小画像を得る縮小画像生成工程と、
前記縮小画像を含む縮小率の異なる複数の画像のそれぞれについて、画素毎の輝度にゲインを対応づけたゲインデータを得るゲインデータ生成工程と、
生成された前記ゲインデータに基づいて、前記入力画像を増幅するための制御ゲインを決定する決定工程とを備え、
前記決定工程では、前記複数の画像のうち相対的に高い周波数を持つ画像に対する前記ゲインデータを第1のゲインデータ、前記複数の画像のうち相対的に低い周波数を持つ画像に対する前記ゲインデータを第2のゲインデータとしたときに、前記第1のゲインデータおよび前記第2のゲインデータの着目画素に対応するゲイン同士の加算結果である第1の加算結果、及び、前記第1のゲインデータの当該着目画素に対応するゲインと、前記第2のゲインデータにおける当該着目画素の周辺領域の画素に対応するゲインに基づくゲインとの加算結果である第2の加算結果、に基づいて前記制御ゲインを決定することを特徴とする画像処理方法。 - 入力された入力画像を縮小した縮小画像を得る縮小画像生成工程と、
前記縮小画像を含む縮小率の異なる複数の画像をそれぞれ加算する画像加算工程と、
加算された画像の輝度に基づいて、前記入力画像を増幅するための制御ゲインを決定する決定工程とを備え、
前記画像加算工程では、前記複数の画像のうち相対的に高い周波数を持つ画像を第1の画像、前記複数の画像のうち相対的に低い周波数を持つ画像を第2の画像としたときに、前記第1の画像および前記第2の画像の着目画素の画素値同士の加算結果である第1の加算結果、及び、前記第1の画像の当該着目画素の画素値と、前記第2の画像における当該着目画素の周辺領域の画素値に基づく画素値との加算結果である第2の加算結果とを、加重加算することを特徴とする画像処理方法。 - 入力された入力画像に基づいてゲインデータを得るゲインデータ生成工程と、
生成されたゲインデータを縮小した縮小ゲインデータを得る縮小データ生成工程と、
前記縮小ゲインデータを含む縮小率の異なる複数のゲインデータに基づいて、前記入力画像を増幅するための制御ゲインを決定する決定工程とを備え、
前記決定工程では、前記複数のゲインデータのうち相対的に高い周波数を持つゲインデータを第1のゲインデータ、前記複数のゲインデータのうち相対的に低い周波数を持つゲインデータを第2のゲインデータとしたときに、前記第1のゲインデータおよび前記第2のゲインデータの着目画素に対応するゲイン同士の加算結果である第1の加算結果、及び、前記第1のゲインデータの当該着目画素に対応するゲインと、前記第2のゲインデータにおける当該着目画素の周辺領域の画素に対応するゲインに基づくゲインとの加算結果である第2の加算結果と、に基づいて前記制御ゲインを決定することを特徴とする画像処理方法。 - 入力された入力画像から当該入力画像と異なる周波数帯域を持つ帯域制限画像を生成する帯域制限画像生成工程と、
前記帯域制限画像を含む周波数帯域の異なる複数の画像のそれぞれについて、ゲインデータを得るゲインデータ生成工程と、
生成された前記ゲインデータに基づいて、前記入力画像を増幅するための制御ゲインを決定する決定工程とを備え、
前記決定工程では、前記複数の画像のうち相対的に高い周波数を持つ画像に対するゲインデータを第1のゲインデータ、前記複数の画像のうち相対的に低い周波数を持つ画像に対するゲインデータを第2のゲインデータとしたときに、前記第1のゲインデータおよび前記第2のゲインデータの着目画素に対応するゲイン同士の加算結果である第1の加算結果、及び、前記第1のゲインデータの当該着目画素に対応するゲインと、前記第2のゲインデータにおける当該着目画素の周辺領域の画素に対応するゲインに基づくゲインの加算結果である第2の加算結果、に基づいて前記制御ゲインを決定することを特徴とする画像処理方法。 - 入力された入力画像から当該入力画像と異なる周波数帯域を持つ帯域制限画像を生成する帯域制限画像生成工程と、
前記帯域制限画像を含む周波数帯域の異なる複数の画像のそれぞれを加算する画像加算工程と、
加算された画像の輝度に基づいて、前記入力画像を増幅するための制御ゲインを決定する決定工程とを備え、
前記画像加算工程では、前記複数の画像のうち相対的に高い周波数を持つ画像を第1の画像、前記複数の画像のうち相対的に低い周波数を持つ画像を第2の画像としたときに、前記第1の画像および前記第2の画像の着目画素の画素値同士の加算結果である第1の加算結果、及び、前記第1の画像の当該着目画素の画素値と、前記第2の画像における当該着目画素の周辺領域の画素の画素値に基づく画素値の加算結果である第2の加算結果とを、加重加算することを特徴とする画像処理方法。 - 入力された入力画像に基づいてゲインデータを得るゲインデータ生成工程と、
生成されたゲインデータと異なる周波数帯域を持つ帯域制限データを生成する帯域制限データ生成工程と、
前記帯域制限データを含む複数のゲインデータに基づいて前記入力画像を増幅するための制御ゲインを決定する決定工程とを備え、
前記決定工程では、前記複数のゲインデータのうち相対的に高い周波数を持つデータを第1のゲインデータ、前記複数のゲインデータのうち相対的に低い周波数を持つデータを第2のゲインデータとしたときに、前記第1のゲインデータおよび前記第2のゲインデータの着目画素に対応するゲイン同士の加算結果である第1の加算結果、及び、前記第1のゲインデータの当該着目画素に対応するゲインと、前記第2のゲインデータにおける当該着目画素の周辺領域の画素に対応するゲインに基づくゲインの加算結果である第2の加算結果、に基づいて前記制御ゲインを決定することを特徴とする画像処理方法。 - 入力された第1の画像に基づいて、前記第1の画像よりも低周波数成分を持つ第2の画像を生成する画像生成工程と、
前記第1の画像の輝度に基づいて第1のゲインデータを生成し、前記第2の画像の輝度に基づいて第2のゲインデータを生成するゲイン生成工程と、
前記ゲイン生成工程において生成されたゲインデータに基づいて前記第1の画像に対する制御ゲインを決定する決定工程と、を有し、
前記決定工程では、前記第1の画像の着目画素に対する制御ゲインを決定する際に、前記第1のゲインデータにおける前記着目画素に対応するデータと前記第2のゲインデータにおける前記着目画素の周辺領域の画素に対応するデータとを用いることを特徴とする画像処理方法。
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