JP6412386B2 - 画像処理装置およびその制御方法、プログラムならびに記録媒体 - Google Patents
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Description
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態では、本発明に係る画像処理装置をデジタルカメラに適用した例について説明する。なお、デジタルカメラは光電変換素子を用いた撮影機能を有する電子機器を意味し、携帯電話機、ゲーム機、パーソナルコンピュータ等、カメラを有するまたは使用可能な任意の電子機器が含まれる。また、本発明に撮影機能は必須でなく、本発明に係る画像処理装置は、画像処理が可能な任意の電子機器に対して適用可能である。
図1は、本実施形態の画像処理装置の一例としてデジタルカメラ100の機能構成例を示すブロック図である。なお、図1に示す機能ブロックの1つ以上は、ASICやプログラマブルロジックアレイ(PLA)などのハードウェアによって実現されてもよいし、CPUやMPU等のプログラマブルプロセッサがソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。また、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。従って、以下の説明において、異なる機能ブロックが動作主体として記載されている場合であっても、同じハードウェアが主体として実現されうる。
画像処理部105の構成と画像処理部105の各部の処理を、図2を参照して説明する。
次に、図3を参照して、陰影状態検出部207が、環境光によって生じる被写体の陰影状態を検出する処理の一連の動作について説明する。本処理は、例えばデジタルカメラ100の撮影動作により得られた画像データが陰影状態検出部207に入力されたときに開始される。
本実施形態では、仮想光源の個数、形状、大きさ、仮想光源間での相対的な位置関係を制御することにより、仮想光源の拡散特性を制御する例を説明する。特に、図5(a)〜(e)に示した代表的な仮想光源の拡散特性を例に、それぞれに対する拡散特性の制御方法を説明する。
さらに、図6を参照して、特性決定部208が、被写体陰影情報に基づいて、仮想光源の拡散特性を決定する処理の一連の動作について説明する。
さらに、輝度補正部205が行う、仮想光源を用いたリライティング処理について説明する。本実施形態では、仮想光源によって照射された対象画素の出力値(R,G,B)を算出する。なお、輝度補正部205は(R、G、B)を下記の式により算出する。
R =[Rt + sum_n[Rv×A_n×cos(α_n)/D_n^2] ]/M
G =[Gt + sum_n[Gv×A_n×cos(α_n)/D_n^2] ]/M
B =[Bt + sum_n[Bv×A_n×cos(α_n)/D_n^2] ]/M
ここで、(Rt、Gt、Bt)は処理対象の画素値、nは複数の仮想光源を区別するための添え字であり、仮想光源がN個設定されている場合は、n=1…Nとなる。sum_nは、nについて和を取る処理を表す。A_nはn番目の仮想光源の強度を表す所定の定数、D_nはn番目の仮想光源と被写体までの距離、(Rv、Gv、Bv)は光源反射色を表す。Mはリライティング処理後の出力RGB値を正規化するための定数である。角度α_nは、n番目の仮想光源が配置された位置と対象画素を結ぶ直線と、対象画素における被写体の法線ベクトルの成す角である。
本実施形態において説明した、環境光による被写体の陰影の状態に応じて仮想光源の拡散特性を決定して、リライティング処理を行う構成は、上述した実施形態に限られず、例えば以下に説明する変形例によっても実現することができる。
次に本発明に係る実施形態2について説明する。実施形態1では、特定の被写体上に生じる陰影の状態に応じて、仮想光源の拡散特性を制御した。これに対して、実施形態2では、撮影画像の全体における陰影の状態に応じて、仮想光源の拡散特性を制御する。このため、本実施形態は、陰影状態の検出処理および仮想光源の拡散特性の制御処理が実施形態1と異なるが、デジタルカメラ100の構成および画像処理部の構成は、図1および図2に示した構成と同一の構成を用いることができる。このため、同一の構成については同一の符号を付して重複する説明は省略し、相違点について重点的に説明する。
次に、図7に示す撮影画像に対する、陰影状態検出部207が行う陰影状態の検出処理に係る一連の動作を、図3を参照して説明する。
次に、特性決定部208が、被写体陰影情報に基づいて、仮想光源の拡散特性の決定処理について、図8を参照して説明する。
なお、上述の説明では、仮想光源の拡散特性を変化させる場合に、標準的な設定値から、所定の値だけ変化させる場合について説明したが、本発明は、仮想光源の拡散特性の制御方法をこれに限定するものではない。例えば、仮想光源の拡散特性を設定し、リライティング処理した状態でさらに被写体陰影情報を算出し、その値を目標とする状態と比較することを繰り返し行うようにしてもよい。このようにすれば、被写体の陰影の状態が漸近的に目標に近づいてより精度の高い制御が可能になる。
Claims (16)
- 撮影画像を取得する取得手段と、
前記撮影画像の所定の領域の陰影の状態を検出する検出手段と、
前記撮影画像に対する仮想的な光源である仮想光源について、前記検出手段により検出された前記所定の領域の陰影の状態に基づいて、前記仮想光源の拡散特性を制御する制御手段と、
前記制御手段により制御された拡散特性を有する前記仮想光源による光を照射した陰影の状態になるように、前記撮影画像を補正する補正手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記検出手段は、前記撮影画像を撮影した際に照射されていた光によって生じた前記所定の領域の陰影の状態を、前記撮影画像から得られる輝度値に基づいて検出することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記所定の領域は、前記撮影画像に含まれる被写体の領域であって、
前記検出手段は、前記陰影の状態を、前記被写体の領域の輝度の分布、前記被写体の領域のコントラスト、前記被写体の領域に生じた輝度差または前記被写体の領域のうち所定の輝度の条件を満たす領域の面積、のうちいずれかを用いて検出することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記所定の領域は、前記撮影画像の全体であって、
前記検出手段は、前記陰影の状態を、前記撮影画像の全体のうち所定の輝度の条件を満たす領域の面積を用いて検出することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記制御手段は、前記所定の領域の陰影の状態が、予め定められた陰影の状態に近づくように、前記仮想光源の拡散特性を制御することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記制御手段は、前記所定の領域の陰影の状態を表す値と前記予め定められた陰影の状態を表す値とを比較して、前記所定の領域の陰影の状態が前記予め定められた陰影の状態より優勢である場合、前記所定の領域に照射される光の拡散性が高くなるように前記仮想光源の拡散特性を制御し、前記所定の領域の陰影の状態が前記予め定められた陰影の状態より劣勢である場合、前記所定の領域に照射される光の拡散性が低くなるように前記仮想光源の拡散特性を制御することを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
- 前記制御手段は、前記所定の領域の陰影の状態が、予め定められた陰影の状態に近づくように、前記仮想光源の拡散特性を制御し、
前記制御手段は、前記予め定められた陰影の状態を、前記撮影画像の前記所定の領域以外の領域の陰影の状態、または前記撮影画像を撮影する際の撮影パラメータの情報のいずれかを用いて算出する算出手段をさらに有する、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記制御手段は、前記仮想光源の個数を制御することにより、前記仮想光源の拡散特性を制御することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記制御手段は、前記仮想光源の大きさもしくは形状を制御することにより、前記仮想光源の拡散特性を制御することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記制御手段は、前記仮想光源から照射される光が広がる範囲もしくは光の強度が減衰する度合いを制御することにより、前記仮想光源の拡散特性を制御することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記仮想光源が複数ある場合、前記制御手段は、前記複数の仮想光源の相対的な位置関係もしくは相対的な角度を制御することにより、前記仮想光源の拡散特性を制御することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記撮影画像を撮影した際に被写体に光を照射していた光源の方向または位置を推定する推定手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記推定された方向または位置に前記仮想光源を配置することを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記補正手段は、前記撮影画像における処理対象の画素値に対して、前記制御手段により制御された前記仮想光源の照射により生じる画素値の変化を重ね合わせて、前記撮影画像を補正することを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 取得手段が、撮影画像を取得する取得工程と、
検出手段が、前記撮影画像の所定の領域の陰影の状態を検出する検出工程と、
制御手段が、前記撮影画像に対する仮想的な光源である仮想光源について、前記検出手段により検出された前記所定の領域の陰影の状態に基づいて、前記仮想光源の拡散特性を制御する制御工程と、
補正手段が、前記制御工程において制御された拡散特性を有する前記仮想光源による光を照射した陰影の状態になるように、前記撮影画像を補正する補正工程と、を有することを特徴とする画像処理装置の制御方法。 - コンピュータを、請求項1から13のいずれか1項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
- コンピュータを、請求項1から13のいずれか1項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラムを格納した、コンピュータが読み取り可能な記録媒体。
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