JP6292870B2 - 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

本発明は、特に、カラーグレーディング処理を行うために用いて好適な画像処理装置、画像処理方法及びプログラムに関する。
従来、人物等の被写体を撮像して動画像データとして記録するデジタルビデオカメラ等の撮像装置が知られている。また、デジタルシネマなどの制作現場においては、カット編集を行うとともに、撮影した画像を所望の見た目に補正するカラーグレーディング処理を施すことが一般的である。このカラーグレーディング処理は、撮影後に編集スタジオなどにおいてカラーグレーディング装置により行われる。
その一方で、撮影現場において撮影時に大まかな仮カラーグレーディング処理を行っておき、撮影後に微調整として本カラーグレーディング処理を行うワークフローも用いられている。このように撮影時に撮影現場で仮カラーグレーディング処理を行っておくことにより、最終的な仕上がりの印象を撮影時に把握するとともに、撮影後に行う本カラーグレーディング処理の負荷を減らすことができる。
このようなワークフローでは、撮影時において、デジタルビデオカメラで記録する画像データについてはRAW画像データ等の情報量の多いフォーマットで記録しておく。そして、仮カラーグレーディング処理を行う際に、ガンマ処理を行うなど情報量が少なくなるように現像処理した画像信号を出力することが多い。また、デジタルビデオカメラからカラーグレーディング装置へ画像信号を伝送する際は、決められたビット幅に画像信号を収まるようにしなければならない。
そこで、決められたビット幅に画像信号を収めるようにする技術が例えば特許文献1に開示されている。特許文献1に開示されている技術では、画像信号が既定のビット幅(信号レベル)に収まるように、マトリクス処理等の画像処理前後の画像信号の値の重みづけ加算を行っている。これにより、画像信号のオーバーフローまたはアンダーフローを軽減することができる。
特開2008−219271号公報
一般に、デジタルビデオカメラにおいて目標の色に近づけるためにマトリクス処理を行う場合が多い。マトリクスの係数によっては、マトリクス処理によってRGB信号に負の値が発生する場合もあり、unsignedのRGB信号で伝送する場合に、発生した負の値を送ることができない。一方、負の値を0にクリップして画像信号をunsignedの形式にしてから伝送すると、クリップした部分の画像信号の情報が失われ、後段のカラーグレーディング装置で負の値の部分の色のグレーディングを行うことができない。
また、特許文献1に記載の技術では、画像信号の値の重みづけ加算を行う際に、マトリクス等の画像処理前のオーバーフローまたはアンダーフロー付近の画像信号が使用されるため、画像処理後の画像信号に関する情報が失われてしまうという問題がある。
本発明は前述の問題点に鑑み、後段の画像処理を行う装置へ画像信号を伝送する際に画像信号に係る情報の損失を防止できるようにすることを目的としている。
本発明に係る画像処理装置は、所定の画像処理を行う外部装置とネットワークを介して接続された画像処理装置であって、前記外部装置の画像処理に係る演算処理精度の情報を前記外部装置から受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された情報に基づいて、前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度が前記外部装置の画像処理に係る演算処理精度より低く、かつ前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度のビット数が画像信号の伝送ビット幅よりも低いか否かを判定する判定手段と、前記判定手段による判定の結果、前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度が前記外部装置の画像処理に係る演算処理精度より低く、かつ前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度のビット数が画像信号の伝送ビット幅よりも低い場合に、色調が補正された画像信号に対してオフセットを付加する付加手段と、前記付加手段によってオフセットが付加された画像信号を前記外部装置に送信するとともに、前記付加したオフセットの情報を前記外部装置に送信する送信手段とを有することを特徴とする。
本発明によれば、後段の画像処理を行う装置へ画像信号を伝送する際に画像信号に係る情報の損失を防止することができる。
本発明の実施形態に係る画像処理システムの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係るデジタルビデオカメラの内部構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るデジタルビデオカメラにおける画像処理部の詳細な構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るカラーグレーディング装置の内部構成例を示すブロック図である。 デジタルビデオカメラ側の通信部及び信号変換部による処理手順の一例を示すフローチャートである。 デジタルビデオカメラ側の信号変換部による変換処理の一例を説明するための図である。 カラーグレーディング側の通信部及び信号変換部による処理手順の一例を示すフローチャートである。 カラーグレーディング側でオフセットを減算する処理を説明するための図である。 カラーグレーディング側で行うレンジ変換処理を説明するための図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係る画像処理システムの構成例を示す図である。
図1に示すように、本実施形態の画像処理システムは、デジタルビデオカメラ101、カラーグレーディング装置102、及びモニタ103の3つの機器によってネットワークを介して構成されている。
デジタルビデオカメラ101は、被写体を撮像して画像信号を生成するとともに、生成した画像信号に対して所定の処理を行う。カラーグレーディング装置102は、デジタルビデオカメラ101から出力された画像信号に対してカラーグレーディング処理を行う。モニタ103は、カラーグレーディング装置102から出力された画像信号を入力してその画像を表示する。
次に、図2〜図4を参照しながらデジタルビデオカメラ101及びカラーグレーディング装置102の構成及び動作について説明する。
図2は、本実施形態に係るデジタルビデオカメラ101の内部構成例を示すブロック図である。
図2に示すように、本実施形態におけるデジタルビデオカメラ101は、光学系201、撮像素子202、A/D変換部203、画像処理部204、記録部205、制御部206、操作部207、及び表示部208を備えている。
光学系201にはフォーカスレンズや絞り、シャッターが含まれている。この光学系201は、撮影時にはフォーカスレンズを駆動して被写体のピント合わせを行い、絞りやシャッターを制御することにより露光量の調節をする。撮像素子202は、光学系201において結像された被写体の光量を光電変換によって電気信号に変換するCCDやCMOS等の光電変換素子である。本実施形態では、撮像素子のカラー配列は原色RGBのベイヤー配列とする。
A/D変換部203は、入力された電気信号をデジタル化する。A/D変換部203から出力されるデジタル化された画像信号はベイヤー系列のRGB画像信号であり、RAW画像データとして記録部205に記録される。また、ベイヤー系列のRGBの画像信号は、画像処理部204にも入力され、画像処理部204は入力された画像信号に対してホワイトバランス処理、同時化処理、色補正処理、ガンマ処理、レンジ変換処理等を施す。そして、最終的にRGB3チャンネルの画像信号としてカラーグレーディング装置102へ伝送する。
制御部206は、デジタルビデオカメラ101全体の動作制御を行う。操作部207は、ユーザがデジタルビデオカメラ101に対して操作指示を行う操作部材である。表示部208は、例えばデジタルビデオカメラ101の背面に設置された液晶ディスプレイ等であり、撮影時の操作の補助を行うための画面や、カラーグレーディング装置102へ伝送される画像等を表示するものである。
図3は、図2に示した画像処理部204の詳細な構成例を示すブロック図である。
図3に示すように、本実施形態における画像処理部204は、WB処理部301、同時化部302、ガンマ処理部303、色補正部304、通信部305、及び信号変換部306を備えている。前述したようにA/D変換部203から出力される画像信号の1つは、RAW画像データとして記録部205に記録される。そして、同じもう1つの画像信号は、画像処理部204において所定の処理が施される。
WB処理部301は、A/D変換部203から出力された画像信号に対し、RGBそれぞれのホワイトバランスのゲインをかける。同時化部302は、WB処理部301から出力される画像信号に対して同時化処理を行い、RGBの3プレーンの画像信号を生成する。ガンマ処理部303は、同時化部302から出力された画像信号に対して、Rec.709等の規格に従ったガンマやログの特性を持つガンマをかける処理を行う。ガンマ処理は例えば1次元のLUT(Look Up Table)処理により行う。色補正部304は、ガンマ処理部303から出力された画像信号に対して3×3のマトリクス処理を行い、色調を補正する。
通信部305は、後述するレンジ情報、及びカラーグレーディング装置102の演算精度に関する情報の送受信を行う。信号変換部306は、後述する通信部305から受信した情報に基づいて所定の画像信号の変換を行い、外部のカラーグレーディング装置102に伝送する画像信号を生成する。
図4は、本実施形態に係るカラーグレーディング装置102の内部構成例を示すブロック図である。
図4に示すように本実施形態におけるカラーグレーディング装置102は、通信部401、信号変換部402、IDT処理部403、操作部404、LMT処理部405、RRT変換部406、及びODT変換部407を備えている。
通信部401は、後述するレンジ情報、及びカラーグレーディング装置102の演算精度に関する情報の送受信を行う。信号変換部402は、通信部401から受信したレンジ情報に基づいて、デジタルビデオカメラ101から入力された画像信号の変換を行い、変換後の画像信号をIDT処理部403へ送る。
IDT(Input Device Transform)処理部403は、入力された画像信号を、基準となるRGBの画像信号に変換する。本実施形態では、基準となるRGBの画像信号として、映画芸術科学アカデミー(AMPAS)が提案しているACES(Academy Color Encode Specification)規格に従ったACES−RGB信号を用いる。このACES−RGB信号は、被写体の輝度に対してリニアであり、被写体に忠実な色再現特性を持っている。ACES−RGB信号へ変換する処理としては、デガンマ処理、色再現性の補正処理、及び色空間の変換処理が行われる。なお、ACES−RGB信号へ変換する際のパラメータは、デジタルビデオカメラ101の画像処理部204の処理特性及び撮影時の光源特性に応じて決定される。
操作部404は、ユーザがカラーグレーディング装置102に対し操作指示を行う操作部材である。LMT(Look Modification Transform)処理部405は、操作部404から入力される操作情報に基づいて、ACES−RGB信号に対してトーンカーブの調整やマトリクス処理のパラメータを決定し、これらの処理を行う。これにより、ユーザが所望する見た目になるような画像処理を行う。
RRT(Reference Rendering Transform)変換部406は、ACESの規格に基づいて、入力された画像信号に対して基準となるフィルム調の見た目となるように画像処理を行う。ODT(Output Device Transform)変換部407は、入力された画像信号に対して、モニタ103の表示色域に収まるように変換を行う。例えば、接続されたモニタ103がRec.709規格に対応したモニタである場合には、Rec.709の色域に収まるように入力信号を変換し、Rec.709規格のガンマ処理を施す。そして変換後の画像信号をモニタ103へ出力する。
以上のように、デジタルビデオカメラ101、カラーグレーディング装置102、及びモニタ103の連携により、ユーザが撮影時にモニタ103に表示された画像を見ながら、目的の見た目に近い仮カラーグレーディング処理を行うことが可能である。
次に、本実施形態のデジタルビデオカメラ101とカラーグレーディング装置102とで通信を行い、画像信号の伝送を行う処理について詳細に説明する。
図5は、本実施形態に係るデジタルビデオカメラ101の画像処理部204の通信部305及び信号変換部306による処理手順の一例を示すフローチャートである。
まず、図5のS501において、通信部305は、カラーグレーディング装置102からカラーグレーディング装置102の画像処理の演算処理精度に関する情報を受信するまで待機する。以下、演算処理精度をビット単位で示し、例えば演算処理精度が8bitである場合は、画像信号の上位8bitまでの計算精度が保証されていることを示す。また、演算処理精度が10bitである場合は、画像信号の上位10bitまでの計算精度が保証されていることを示す。
演算処理精度に関する情報を受信すると、次に、S502において、信号変換部306は、デジタルビデオカメラ101の画像処理部204の演算処理精度、及びカラーグレーディング装置102の演算処理精度を比較する。さらに、デジタルビデオカメラ101からカラーグレーディング装置102へ画像信号を伝送する際のビット幅を比較する。この比較の結果、カラーグレーディング装置102の演算処理精度のビット数、及び画像信号を伝送する際のビット幅が、いずれもデジタルビデオカメラ101の演算処理精度のビット数より大きい場合はS503へ進み、そうでない場合はS506へと進む。
S503においては、信号変換部306は、色補正部304によるマトリクス処理の結果、画像信号に負の値が発生するか否かを判定する。この判定の結果、負の値が発生する場合はS504へ進み、負の値が発生しなかった場合はS505へ進む。
S504においては、信号変換部306は、画像信号にオフセットを付加してカラーグレーディング装置102へ画像信号を送る。一方、S505においては、信号変換部306は、画像信号に対して何も処理を行わずにそのままの形式でカラーグレーディング装置102へ画像信号を送る。また、S506においては、信号変換部306は、画像信号に対してレンジ圧縮、あるいはクリップ処理を行い、カラーグレーディング装置102へ画像信号を送る。最後にS507において、通信部305は、付加したオフセットの値の情報及び画像信号のレンジ情報をカラーグレーディング装置102へ送る。
次に、図5のS502〜S507のそれぞれにおける詳細な動作について具体的な数値を用いて説明する。例えば、カラーグレーディング装置102の画像処理の演算処理精度が10bitであり、デジタルビデオカメラ101の画像処理の演算処理精度が8bitであるものとする。そして、デジタルビデオカメラ101からカラーグレーディング装置102へ画像信号を伝送する際のビット幅が10bitであるものとする。さらに、デジタルビデオカメラ101の画像処理の演算処理精度を1D−LUTによるガンマ処理後に出力する画像信号の演算ビット精度とし、それが8bitであり値域が0〜255であるものとする。
上述の例の場合は、デジタルビデオカメラ101の画像処理の演算処理精度よりもカラーグレーディング装置102の画像処理の演算処理精度の方が高い。かつデジタルビデオカメラ101の画像処理の演算処理精度よりもデジタルビデオカメラ101からカラーグレーディング装置102へ画像信号を伝送する際のビット幅の方が高い。したがって、条件を満たすため、S502からS503へ進む。
S503では、信号変換部306は、色補正部304のマトリクス処理により負の値が発生したか否かを判定する。判定方法については、マトリクス処理前の画像信号のとり得る値域とマトリクス処理の係数とに基づいて負の値が発生したか否かを判定してもよく、マトリクス処理後の画像信号の画素値を直接参照することによって判定してもよい。この判定の結果、負の値が発生した場合はS504へ進み、負の値が発生していない場合はS505へ進む。
負の値が発生した場合のS504においては、信号変換部306は、色補正部304から出力された画像信号に対してオフセットを付加する。付加するオフセットの値は、デジタルビデオカメラ101の画像処理の演算処理精度aと、カラーグレーディング装置102側の演算処理精度bとに基づいて決定する。例えば、2b-1から2a-1を減算した値をオフセットの値とする。カラーグレーディング装置102の画像処理の演算処理精度が10bit、デジタルビデオカメラ101の画像処理の演算処理精度が8bitの場合は、オフセットの値は512−128=384となる。
この演算により、マトリクス処理前の画像信号の値域の中央値が、カラーグレーディング装置102へ伝送する画像信号の中央値と一致するようになる。図6(a)には、オフセットが付加された場合の画像信号の変換処理を示している。このようにオフセットを付加することにより、マトリクス処理において−384より小さい値、または639より大きい値が出ない限り、マトリクス処理後の画像信号値を損失なく伝送することができる。
このようにマトリクス処理により画像信号に負の値が発生したとしても、オフセットを加算することによりunsignedの画像信号として情報を失わずにカラーグレーディング装置102へ伝送することができる。なお、オフセット値は、マトリクス処理の係数、またはマトリクス処理後の画像信号の最小値と最大値との差(値域)から決定してもよい。この場合もオフセットが付加された画像信号をカラーグレーディング装置102へ伝送する。また、画像信号に付加するオフセット値は、撮影を開始する時、画像信号の1フレーム毎、オフセットを付加する前までの画像処理のパラメータが変化したとき等の任意のタイミングで決定すればよい。
最後のS507においては、通信部305は、信号変換部306により付加されたオフセットの値の情報と画像信号のレンジ情報とをカラーグレーディング装置102へ送信する。これらの情報は、例えば、オフセットの値または画像信号のレンジ情報が変化した場合に送信してもよい。ここでのレンジ情報とは、例えば図6(a)に示すように、マトリクス処理前の画像信号の0%、100%の位置が、出力する画像信号のどこの値に対応するかという情報である。
前述したように、S503の判定の結果、ガンマ処理を経てマトリクス処理を行い、負の値が発生しなかった場合は、S505へ進む。S505においては、オフセットを付加せずにカラーグレーディング装置102へ画像信号を伝送することとなる。これにより、S507においては、通信部305は、オフセットの値が0であるという情報と画像信号のレンジ情報とをカラーグレーディング装置102へ送信する。
次に、S502からS506に移行する場合の具体例について説明する。例えば、カラーグレーディング装置102の画像処理の演算処理精度が8bitで最大値が255であり、デジタルビデオカメラ101の画像処理の演算処理精度が8bitで最大値が255であるものとする。さらに、デジタルビデオカメラ101からカラーグレーディング装置102へ画像信号を伝送する際のビット幅が8bitであるものとする。この場合は、S502からS506へ進む。そして、S506においては、出力する画像信号が伝送ビット幅に収まるように、信号変換部306は、例えば図6(b)に示すようなクリップ処理、または図6(c)に示すような圧縮処理を行う。そして、信号変換部306は、クリップ処理または圧縮処理がなされた画像信号をカラーグレーディング装置102へ送信する。その後、S507において、通信部305は、画像信号のレンジ情報をカラーグレーディング装置102へ送信する。
次に、カラーグレーディング装置102側の処理について説明する。
図7は、本実施形態に係るカラーグレーディング装置102の通信部401及び信号変換部402による処理手順の一例を示すフローチャートである。
まず、S701において、信号変換部402は、デジタルビデオカメラ101から画像信号を受信するまで待機する。画像信号を受信すると、続いてS702において、通信部401は、デジタルビデオカメラ101からオフセットの値の情報及びレンジ情報を受信するまで待機する。
そして、オフセットの値の情報及びレンジ情報を受信すると、次のS703において、信号変換部402は、受信した画像信号からオフセットを減算した画像信号に変換する。例えば、図8(a)に示すようなオフセットが付加された画像信号からその分のオフセットを減算し、図8(b)に示すような画像信号に変換する。
次にS704において、信号変換部402は、通信部401で受信したレンジ情報に基づき、画像信号をレンジ変換する。レンジ変換は、例えば図9に示すように、IDT処理部403で行うデガンマ処理の入力信号の基準となるレンジの0%、100%が図8(b)に示す画像信号のどの値に対応するかを考慮して行う。これにより、画像信号をIDT処理部403で行うデガンマ処理に対応させることができる。そして、S705において、信号変換部402は、レンジ変換された画像信号をIDT処理部403に送り、処理を終了する。以下、IDT処理部403、LMT処理部405、RRT変換部406、及びODT変換部407による処理を経て、モニタ103に画像が表示される。
以上のように本実施形態によれば、カラーグレーディング装置102側の画像信号の演算精度が高く、画像信号の伝送ビット幅も十分にある場合において、情報の損失を避けるような画像信号の伝送が可能となる。これにより、色の情報が失われずに仮カラーグレーディングを行うことができる。
(その他の実施形態)
本実施形態では一例としてデジタルビデオカメラ、カラーグレーディング装置、及びモニタの3つの機器の構成で説明したが、構成をカラーグレーディング装置以外の後段の画像処理装置に置き換えても本発明は有効である。また、本発明は上記以外にも実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
305 通信部
306 信号変換部

Claims (9)

  1. 所定の画像処理を行う外部装置とネットワークを介して接続された画像処理装置であって、
    前記外部装置の画像処理に係る演算処理精度の情報を前記外部装置から受信する受信手段と、
    前記受信手段によって受信された情報に基づいて、前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度が前記外部装置の画像処理に係る演算処理精度より低く、かつ前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度のビット数が画像信号の伝送ビット幅よりも低いか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段による判定の結果、前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度が前記外部装置の画像処理に係る演算処理精度より低く、かつ前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度のビット数が画像信号の伝送ビット幅よりも低い場合に、色調が補正された画像信号に対してオフセットを付加する付加手段と、
    前記付加手段によってオフセットが付加された画像信号を前記外部装置に送信するとともに、前記付加したオフセットの情報を前記外部装置に送信する送信手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記判定手段は、さらに前記色調が補正された画像信号に負の値が発生しているか否かを判定し、
    前記判定手段による判定の結果、負の値が発生している場合に、前記付加手段は、前記色調が補正された画像信号に対してオフセットを付加することを特徴とする請求項に記載の画像処理装置。
  3. 前記オフセットの値は、前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度、及び前記外部装置の画像処理に係る演算処理精度に基づいた値であ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。
  4. 前記オフセットの値は、前記色調を補正するマトリクス処理の係数に基づいた値であ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。
  5. 前記オフセットの値は、前記色調が補正された結果の画像信号の値域に基づいた値であ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。
  6. 前記オフセットの値は、撮影を開始するとき、前記画像信号のフレームを入力したとき、又は前記オフセットを付加する前までの画像処理のパラメータが変化したときに決定された値であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の画像処理装置。
  7. 前記送信手段は、前記画像信号に付加するオフセットの値が変化した場合に前記付加したオフセットの情報を前記外部装置に送信することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の画像処理装置。
  8. 所定の画像処理を行う外部装置とネットワークを介して接続された画像処理装置の画像処理方法であって、
    前記外部装置の画像処理に係る演算処理精度の情報を前記外部装置から受信する受信工程と、
    前記受信工程において受信された情報に基づいて、前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度が前記外部装置の画像処理に係る演算処理精度より低く、かつ前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度のビット数が画像信号の伝送ビット幅よりも低いか否かを判定する判定工程と、
    前記判定工程における判定の結果、前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度が前記外部装置の画像処理に係る演算処理精度より低く、かつ前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度のビット数が画像信号の伝送ビット幅よりも低い場合に、色調が補正された画像信号に対してオフセットを付加する付加工程と、
    前記付加工程においてオフセットが付加された画像信号を前記外部装置に送信するとともに、前記付加したオフセットの情報を前記外部装置に送信する送信工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
  9. 所定の画像処理を行う外部装置とネットワークを介して接続された画像処理装置を制御するためのプログラムであって、
    前記外部装置の画像処理に係る演算処理精度の情報を前記外部装置から受信する受信工程と、
    前記受信工程において受信された情報に基づいて、前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度が前記外部装置の画像処理に係る演算処理精度より低く、かつ前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度のビット数が画像信号の伝送ビット幅よりも低いか否かを判定する判定工程と、
    前記判定工程における判定の結果、前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度が前記外部装置の画像処理に係る演算処理精度より低く、かつ前記画像処理装置の画像処理に係る演算処理精度のビット数が画像信号の伝送ビット幅よりも低い場合に、色調が補正された画像信号に対してオフセットを付加する付加工程と、 前記付加工程においてオフセットが付加された画像信号を前記外部装置に送信するとともに、前記付加したオフセットの情報を前記外部装置に送信する送信工程とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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