JP6286874B2 - 画像処理装置および画像処理プログラム - Google Patents
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Description
本発明の第2の態様による画像処理装置は、nビットのデータで構成される画像を、第1輝度部と前記第1輝度部より低輝度の第2輝度部とに分けるとともに、前記第1輝度部および前記第2輝度部をそれぞれ高輝度部と前記高輝度部より低輝度の低輝度部とに分ける分割部と、前記第1輝度部のうちの前記高輝度部に含まれる前記データをビット数がnより小さいmビットの第1上位データへ変換する第1変換部と、前記第1輝度部のうちの前記低輝度部に含まれる前記データを前記mビットの第2上位データへ変換する第2変換部と、前記第2輝度部のうちの前記高輝度部に含まれる前記データを前記mビットの第1下位データへ変換する第3変換部と、前記第2輝度部のうちの前記低輝度部に含まれる前記データを前記mビットの第2下位データへ変換する第4変換部と、前記第1上位データおよび前記第1下位データから第1画像を合成し、前記第2上位データおよび前記第2下位データから第2画像を合成し、さらに前記第1画像および前記第2画像を1枚の画像へ合成する合成部と、を備える。
本発明の第3の態様による画像処理プログラムは、nビットのデータで構成される画像のうちの第1輝度部に含まれる前記データをビット数がnより小さいmビットのデータへ変換する第1変換処理と、前記画像のうちの前記第1輝度部より低輝度の第2輝度部に含まれる前記データを前記mビットのデータへ変換する第2変換処理と、前記第1変換処理による変換後のデータおよび前記第2変換処理による変換後のデータから1枚の画像を合成する合成処理と、をコンピュータに実行させ、前記第1変換処理は、前記第1輝度部に含まれる前記データから上位mビット分を抽出して変換後のデータとする。
(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10の外観を例示する図である。画像処理装置10は、例えば、タブレット端末によって構成される。タブレット端末は、オペレーションシステム(OS)と呼ばれる基本プログラムを実行した上で、画像を加工するアプリケーションプログラム(以下、画像処理プログラムと呼ぶ)を実行することにより、画像処理装置10として動作する。
表示・入力部20は、位置検出部21と、表示部22とを有する。位置検出部21は、指による接触位置を示す位置検出信号と、表示制御部32が有する表示情報(表示・入力部20の表示部22のどこに、何を表示させているかを示す情報)とに基づいて、表示・入力部20の画面上の対象(画像やアイコン25等)を特定する。表示部22は、表示制御部32からの表示制御信号に基づいて、画像やアイコン25などを表示する。
制御部30は、プログラム実行部31と、表示制御部32と、通信制御部33と、不揮発性メモリ34とを含み、画像処理装置10内の各部の動作を制御する。プログラム実行部31は、上記アイコン25に対応づけられているプログラムのうち、上記位置検出部21によって特定されたアイコン25に対応するプログラムを実行する。表示制御部32は、上記表示部22に、画像やアイコン25などを表示させる。通信制御部33は、通信部15による外部機器との通信を制御する。不揮発性メモリ34は、プログラムや画像を格納する。
カメラユニット11は、例えば14ビット出力の撮像素子と、撮像素子上に被写体像を結像する撮像光学系と、撮像素子を駆動する駆動部とを含む。カメラユニット11に対する撮影制御および撮影指示は、制御部30が行う。
通信部15は、通信制御部33からの指示に応じて無線通信を行う。通信部15は、例えば、無線LAN(Local Area Network)のアクセスポイントを介した通信が可能に構成されている。画像処理装置10で加工する画像は、通信部15を介して外部機器から取得してもよいし、画像処理装置10が備えるカメラユニット11で撮影してもよい。また、プログラム実行部31が実行するアプリケーションプログラムは、通信部15を介して外部機器から取得し、不揮発性メモリ34に格納される。
本実施形態において、プログラム実行部31が行う画像加工の手順について、画像を例示する図を参照しながら説明する。プログラム実行部31は、画像データに加工を施すことにより、見かけ上、広ダイナミックレンジの画像を生成する。図3は、加工前の元画像を例示する図である。元画像データは、撮像素子の全ての画素において同じ露光時間で撮像された、1枚の画像のRAWデータである。本実施形態では、14ビット出力の撮像素子を用いて撮像された14bit長の画像データに基づいて、12bit長の広ダイナミックレンジ画像のデータを生成する。なお、画像データのbit長については本実施形態のように14bit→12bitへ変換する場合に限らず、12ビット出力の撮像素子を用いて12bit→8bitへ変換しても、16ビット出力の撮像素子を用いて16bit→10bitへ変換しても構わない。
プログラム実行部31が実行する処理の流れについて、図6に例示するフローチャートを参照して説明する。例えば、表示・入力部20の表示部22に表示している「広ダイナミック加工」アイコン25Bがタップ操作されたことが位置検出部21によって特定されると、プログラム実行部31は、図6による処理を開始させる。
(1)画像処理装置10は、14ビットのデータで構成される画像を、明領域40と明領域40より低輝度の暗領域50とに分けるプログラム実行部31と、明領域40における階調差を残すように、明領域40に含まれるデータをビット数が14より小さい12ビットのデータへ変換するプログラム実行部31と、暗領域50における階調差を残すように、暗領域50に含まれるデータを12ビットのデータへ変換するプログラム実行部31と、明領域40における変換後のデータおよび暗領域50における変換後のデータから1枚の画像を合成するプログラム実行部31と、を備えるので、地平線(水平線)を境に明暗部が分かれる場合に限られることなく、適切に広ダイナミックレンジの画像が得られる。
上述した説明では、全14bitのうち輝度部毎に所定のbit範囲(12bit)のデータを抽出するに際し、高輝度部についてはMSB側の12bit、低輝度部についてはLSB側の12bit、そして中輝度部については中間12bitを単純に抽出する例を説明した。この代わりに、各輝度部の画像データに対して、専用のガンマカーブを用いて14bit→12bitの画像データへ変換するように構成してもよい。
上述した第一の実施形態では、撮影済みの画像データ(RAWデータ)に基づいて広ダイナミックレンジの画像を生成する例を説明したが、カメラユニット11による撮影時において広ダイナミックレンジの画像を生成するようにしてもよい。
変形例2においてプログラム実行部31が実行する処理の流れについて、図7に例示するフローチャートを参照して説明する。例えば、表示・入力部20の表示部22に表示している「広ダイナミック撮影」アイコン25Bがタップ操作されたことが位置検出部21によって特定されると、プログラム実行部31は、図7による処理を開始させる。
第一の実施形態や変形例1、変形例2においては、1枚の画像データに基づいて直接1枚の広ダイナミックレンジの画像を生成する例を説明したが、第二の実施形態では、1枚の画像データから一旦2枚の画像を生成し、2枚の画像に基づいて1枚の広ダイナミックレンジの画像を生成する。
プログラム実行部31は、撮影済みの画像データに基づいて広ダイナミックレンジの画像を生成する場合は、図6のステップS30の処理に代えて以下の処理を行う。すなわち、プログラム実行部31は、上述した明領域40(図3)において、全14bitの信号値のうち下位2bitを除く上位12bit分(bit13〜bit2)を抽出するとともに、暗領域50において、全14bitの信号値のうち最上位bit13および最下位bit0を除く中間12bit分(bit12〜bit1)を抽出して、アンダー画像を生成する。図8は、アンダー画像を例示する図である。アンダー画像は、明領域40における高輝度部、暗領域50における中輝度部の階調差を表す。
プログラム実行部31は、撮影時に広ダイナミックレンジの画像を生成する場合は、図7のステップS130の処理に代えて以下の処理を行う。すなわち、プログラム実行部31は、本露光で得られた14bit長の画像データから、ステップS120で求めた輝度部毎に所定のbit範囲(本実施形態では、全14bit中12bit)を抽出する。
(1)画像処理装置10において、明領域40と暗領域50に対する分割は、明領域40および暗領域50をそれぞれ高輝度部と低輝度部とに分け、明領域40のうち高輝度部のデータをビット数が14より小さい12ビットのデータへ変換した第1上位データ(上位12ビット)とし、明領域40のうち低輝度部のデータを12ビットのデータへ変換した第2上位データ(中間12ビット)とし、暗領域50のうち高輝度部のデータをビット数が14より小さい12ビットのデータへ変換した第1下位データ(中間12ビット)とし、暗領域50のうち低輝度部のデータを12ビットのデータへ変換した第2下位データ(下位12ビット)とした。また、合成は、第1上位データ(上位12ビット)および第1下位データ(中間12ビット)からアンダー画像を合成し、第2上位データ(中間12ビット)および第2下位データ(下位12ビット)からオーバー画像を合成し、さらにアンダー画像およびオーバー画像を1枚の画像へ合成した。これにより、地平線(水平線)を境に明暗部が分かれる場合に限られることなく、適切に広ダイナミックレンジの画像が得られる。
上述した第二の実施形態では、各輝度部から所定のbit範囲(12bit)の画像データを抽出するに際し、高輝度部についてはMSB側の12bit、低輝度部についてはLSB側の12bit、そして中輝度部については中間12bitを単純に抽出する例を説明した。しかしながら、元画像の明領域40が明るいと、上位bitが「1」になる飽和点が多く存在し、単純なbit範囲を抽出するのみではアンダー画像とオーバー画像を生成するのが困難な場合も想定される。
以上説明した各実施形態および各変形例では、画像の輝度に応じて所定のbit範囲のデータを得る例を説明したが、画像に対するシーン判定結果に基づいて、bit範囲のデータを得るように構成してもよい。変形例4において、プログラム実行部31は、元画像に対して公知の被写体判定処理を施すことにより、例えば、「山」、「空」、「顔」、…などの主要被写体となっている対象物を判定する。不揮発性メモリ34には、あらかじめ想定される対象物毎に、理想的な画素値をテーブルとして格納しておく。プログラム実行部31は、元画像において判定した対象物を含む領域の画素値がその対象物の理想値に近づくように、単純抽出する場合はbit範囲を決めたり、ガンマカーブを用いた変換を行う場合は変換に用いるガンマカーブを決めたりする。
以上の説明では、画像処理装置10をタブレット端末で構成する例を説明したが、タブレット端末の代わりにフォトビューワや高機能携帯電話機によって画像処理装置10を構成してもよい。また、画像処理装置をデジタルカメラに搭載してもよい。
11…カメラユニット
15…通信部
20…表示・入力部
22…表示部
30…制御部
31…プログラム実行部
34…不揮発性メモリ
Claims (6)
- nビットのデータで構成される画像のうちの第1輝度部に含まれる前記データをビット数がnより小さいmビットのデータへ変換する第1変換部と、
前記画像のうちの前記第1輝度部より低輝度の第2輝度部に含まれる前記データを前記mビットのデータへ変換する第2変換部と、
前記第1変換部による変換後のデータおよび前記第2変換部による変換後のデータから1枚の画像を合成する合成部と、を備え、
前記第1変換部は、前記第1輝度部に含まれる前記データから上位mビット分を抽出して変換後のデータ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、
前記第2変換部は、前記第2輝度部に含まれる前記データから下位mビット分を抽出して変換後のデータとする画像処理装置。 - 請求項1または2に記載の画像処理装置において、
前記画像の主要被写体を判定するシーン判定部をさらに備え、
前記第1変換部および前記第2変換部は、前記シーン判定部による判定結果に基づいて、前記主要被写体に相当する変換後のデータを所定値に近づけるように、前記nビットのデータから前記抽出するビット範囲を決める画像処理装置。 - nビットのデータで構成される画像を、第1輝度部と前記第1輝度部より低輝度の第2輝度部とに分けるとともに、前記第1輝度部および前記第2輝度部をそれぞれ高輝度部と前記高輝度部より低輝度の低輝度部とに分ける分割部と、
前記第1輝度部のうちの前記高輝度部に含まれる前記データをビット数がnより小さいmビットの第1上位データへ変換する第1変換部と、
前記第1輝度部のうちの前記低輝度部に含まれる前記データを前記mビットの第2上位データへ変換する第2変換部と、
前記第2輝度部のうちの前記高輝度部に含まれる前記データを前記mビットの第1下位データへ変換する第3変換部と、
前記第2輝度部のうちの前記低輝度部に含まれる前記データを前記mビットの第2下位データへ変換する第4変換部と、
前記第1上位データおよび前記第1下位データから第1画像を合成し、前記第2上位データおよび前記第2下位データから第2画像を合成し、さらに前記第1画像および前記第2画像を1枚の画像へ合成する合成部と、
を備える画像処理装置。 - 請求項4に記載の画像処理装置において、
前記分割部は、撮影前に取得されるモニタ用画像、または前記撮影で取得された画像に基づく縮小画像を、前記第1輝度部と前記第2輝度部とに分ける画像処理装置。 - nビットのデータで構成される画像のうちの第1輝度部に含まれる前記データをビット数がnより小さいmビットのデータへ変換する第1変換処理と、
前記画像のうちの前記第1輝度部より低輝度の第2輝度部に含まれる前記データを前記mビットのデータへ変換する第2変換処理と、
前記第1変換処理による変換後のデータおよび前記第2変換処理による変換後のデータから1枚の画像を合成する合成処理と、をコンピュータに実行させ、
前記第1変換処理は、前記第1輝度部に含まれる前記データから上位mビット分を抽出して変換後のデータとする画像処理プログラム。
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