JP6552228B2 - 画像表示装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置及びその制御方法に関する。

近年、撮像装置の受光性能の向上に伴い、一般的なビデオガンマとして用いられているＢＴ．７０９よりもダイナミックレンジが広い撮像画像データが生成されるようになってきている。以後、ダイナミックレンジが広い画像データを、「ＨＤＲ（Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）画像データ」と記載する。例えば、ＨＤＲ画像データのデータフォーマットとして、ダイナミックレンジが広いフィルムの特性に基づいて定められたＣｉｎｅｏｎ Ｌｏｇが使用されている。画像制作のワークフローにおいては、撮影時に、撮影画像データであるＨＤＲ画像データが画像表示装置に表示され、表示結果に基づいて撮像装置の信号レベルの確認や色調整が行われる。

一方で、画像表示装置では、消費電力の増加、部品の発熱による信頼性の低下、等への懸念により、表示可能なダイナミックレンジ（表示レンジ）が、撮像装置のダイナミックレンジ（撮影レンジ）よりも狭いダイナミックレンジに制限されている場合がある。そして、ダイナミックレンジが表示レンジよりも広い画像データは、ダイナミックレンジを表示レンジに狭める画像処理（圧縮処理）が施されて表示される。画像データに圧縮処理が施されると、表示画像（画面に表示された画像）全体の輝度が低下し、表示画像の視認性が低下する。

圧縮処理に関する従来技術は、例えば、特許文献１，２に開示されている。特許文献１に開示の技術では、圧縮処理により、画像内の高輝度領域における階調幅が圧縮される。特許文献２に開示の技術では、コントラストとダイナミックレンジに関する制御パラメータが互いに異なる複数の圧縮処理を画像データに施すことにより、圧縮度合いが互いに異なる複数の画像データが生成される。そして、生成された複数の画像データが１つの画面に同時に表示される。

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、高輝度領域とそれ以外の画像領域との間の階調特性の差が生じる。また、特許文献２に開示の技術では、１つの画面に複数の画像データが同時に表示されるため、画像データをドット・バイ・ドットで表示することができない。換言すれば、画質の劣化が生じる。

撮影時に表示結果（表示画像）に基づいて撮像装置の信号レベルの確認や色調整を行う場合においては、撮影画像データの階調特性が忠実に再現された画像データを表示することが好ましい。また、撮像装置のフォーカスも同時に確認する場合においては、画像データをドット・バイ・ドットで表示することが好ましい。換言すれば、画質の劣化が小さい（生じない）ことが好ましい。そのため、撮影画像データの確認のための技術として、特許文献１，２に開示の技術を用いることは、あまり好ましくない。

特開２００４−２２０４３８号公報 特開２００６−３３３１１３号公報

本発明は、階調特性の変化及び画質の劣化が抑制され、且つ、視認性が高い表示画像を得ることができる技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、
画像表示装置であって、
前記画像表示装置の動作モードとして設定可能な複数の入力モードのうち、設定された入力モードに対応する入力画像データの輝度関連値の範囲である第１範囲を表す第１範囲情報を、前記設定された入力モードに基づいて取得する第１取得手段と、
前記画像表示装置が表示する画像の輝度関連値の範囲であり、且つ、前記第１範囲よりも狭い範囲である第２範囲を表す第２範囲情報を取得する第２取得手段と、
前記第１範囲情報と前記第２範囲情報に基づいて、入力画像データの階調値を変更する第１画像処理を行うことにより、第１処理画像データを生成する第１処理手段と、
前記第１処理画像データに基づく画像を表示する表示手段と、
を有し、
前記第１処理手段は、前記第２範囲の前記入力画像データに前記第１画像処理を行うことにより生成される前記第１処理画像データの階調特性のほうが、前記第２範囲の外側の範囲の前記入力画像データに前記第１画像処理を行うことにより生成される前記第１処理画像データの階調特性よりも、前記入力画像データの階調特性に近い特性となるように、前記入力画像データの階調値を変更する
ことを特徴とする画像表示装置である。
本発明の第２の態様は、
表示手段に画像を表示する画像表示装置であって、
前記画像表示装置の動作モードとして設定可能な複数の入力モードのうち、設定された入力モードに対応する入力画像データのダイナミックレンジに関する第１範囲情報を、前記設定された入力モードに基づいて取得する第１取得手段と、
前記表示手段のダイナミックレンジに関する第２範囲情報を取得する第２取得手段と、
前記第１範囲情報と前記第２範囲情報に基づいて、前記入力画像データの階調値を変更する画像処理を行うことにより、処理画像データを生成する処理手段と、
を有し、
前記表示手段は、前記処理画像データに基づく画像を表示し、
前記処理手段は、前記第２範囲情報に対応する第２範囲における入力階調値と出力階調値との対応関係を表す第１の傾きのほうが、前記第１範囲情報に対応する第１範囲の内側であり且つ前記第２範囲の外側である範囲における入力階調値と出力階調値との対応関係を表す第２の傾きよりも、大きくなるように、前記入力画像データの階調値を変更する
ことを特徴とする画像表示装置である。

本発明の第３の態様は、
画像表示装置の制御方法であって、
前記画像表示装置の動作モードとして設定可能な複数の入力モードのうち、設定された入力モードに対応する入力画像データの輝度関連値の範囲である第１範囲を表す第１範囲情報を、前記設定された入力モードに基づいて取得する第１取得ステップと、
前記画像表示装置が表示する画像の輝度関連値の範囲であり、且つ、前記第１範囲よりも狭い範囲である第２範囲を表す第２範囲情報を取得する第２取得ステップと、
前記第１範囲情報と前記第２範囲情報に基づいて、入力画像データの階調値を変更する画像処理を行うことにより、処理画像データを生成する処理ステップと、
前記処理画像データに基づく画像を表示する表示ステップと、
を有し、
前記処理ステップでは、前記第２範囲の前記入力画像データに前記画像処理を行うことにより生成される前記処理画像データの階調特性のほうが、前記第２範囲の外側の範囲の前記入力画像データに前記画像処理を行うことにより生成される前記処理画像データの階調特性よりも、前記入力画像データの階調特性に近い特性となるように、前記入力画像データの階調値を変更する
ことを特徴とする制御方法である。
本発明の第４の態様は、
表示手段に画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、
前記画像表示装置の動作モードとして設定可能な複数の入力モードのうち、設定された入力モードに対応する入力画像データのダイナミックレンジに関する第１範囲情報を、前記設定された入力モードに基づいて取得する第１取得ステップと、
前記表示手段のダイナミックレンジに関する第２範囲情報を取得する第２取得ステップと、
前記第１範囲情報と前記第２範囲情報に基づいて、前記入力画像データの階調値を変更する画像処理を行うことにより、処理画像データを生成する処理ステップと、
前記処理画像データに基づく画像を表示する表示ステップと、
を有し、
前記処理ステップでは、前記第２範囲情報に対応する第２範囲における入力階調値と出力階調値との対応関係を表す第１の傾きのほうが、前記第１範囲情報に対応する第１範囲の内側であり且つ前記第２範囲の外側である範囲における入力階調値と出力階調値との対応関係を表す第２の傾きよりも、大きくなるように、前記入力画像データの階調値を変更する
ことを特徴とする制御方法である。

本発明の第５の態様は、上述した画像表示装置の制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、階調特性の変化及び画質の劣化が抑制され、且つ、視認性が高い表示画像を得ることができる。

実施例１に係る画像表示装置の構成の一例を示すブロック図 実施例１に係る入力画像データの階調特性の一例を示す図 実施例１に係るリニア画像データの階調特性の一例を示す図 実施例１に係るレンジ変換処理の一例を示す図 実施例１に係るレンジ変換処理の一例を示す図 実施例２に係る画像表示装置の構成の一例を示すブロック図 実施例２に係る輝度情報の一例を示す図 実施例２に係る輝度変換処理の一例を示す図 実施例２に係る輝度変換処理の一例を示す図

＜実施例１＞
以下に、本発明の実施例１に係る画像表示装置及びその制御方法について説明する。なお、本発明は、いかなる画像表示装置にも適用可能である。例えば、本発明は、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、プラズマ表示装置、等に適用することができる。また、本実施例では、画像表示装置に入力される画像データ（入力画像データ）が、撮像装置を用いた撮影によって得られた画像データ（撮影画像データ）である場合の例を説明するが、入力画像データは撮影画像データに限らない。例えば、入力画像データは、グラフィック画像を表すグラフィック画像データであってもよい。

図１は、本実施例に係る画像表示装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、画像表示装置１００は、画像処理部１０１、表示部１０２、表示レンジ情報取得部１０３、及び、撮影レンジ情報取得部１０４を有する。

撮影レンジ情報取得部１０４は、撮影レンジを表す撮影レンジ情報（第１範囲情報）を取得する（第１取得処理）。撮影レンジは、入力画像データのダイナミックレンジである。具体的には、撮影レンジは、入力画像データが対象とする輝度関連値の範囲（第１範囲）である。撮影レンジは、「入力画像データで想定される輝度関連値の範囲」と言うこともできる。撮影レンジ情報取得部１０４は、取得した撮影レンジ情報を画像処理部１０１に出力する。

ここで、画像表示装置１００の動作モードとして、複数の撮影レンジにそれぞれ対応する複数の動作モード（入力モード）のいずれかが設定可能であるとする。この場合、撮影レンジ情報取得部１０４は、設定された入力モードに応じて撮影レンジ情報を取得することができる。例えば、撮影レンジ情報取得部１０４は、設定された入力モードに対応する撮影レンジを表す撮影レンジ情報を生成することができる。また、複数の入力モードにそれぞれ対応する複数の撮影レンジ情報を画像表示装置１００が予め記憶していてもよい。この場合、撮影レンジ情報取得部１０４は、予め用意された複数の撮影レンジ情報の中から、設定された入力モードに対応する撮影レンジ情報を取得することができる。

なお、入力画像データが撮影画像データである場合には、通常、撮像装置は撮影レンジ情報を記憶する。そのため、その場合には、撮影レンジ情報取得部１０４は、撮像装置から撮影レンジ情報を取得することができる。また、入力画像データに撮影レンジ情報が含まれていることがある。例えば、入力画像データのメタデータに、撮影レンジ情報が含まれていることがある。その場合には、撮影レンジ情報取得部１０４は、入力画像データから撮影レンジ情報を取得（抽出）することができる。

輝度関連値は、輝度に関連した値である。輝度の表現の一形式として、光が物体で反射する際の反射率が使用されることがある。本実施例では、輝度関連値が反射率である場合の例を説明する。環境光下で照明された物体の輝度は０〜１００％程度の反射率で表現され、それを超える輝度を有する光源（照明装置、太陽、等）の輝度は１００％以上の反射率で表現されることが多い。本実施例では、入力画像データが対象とする反射率が０〜１０００％であり、入力画像データの信号レベル（階調値）は１０ビットの値（０〜１０２３）であるものとする。

なお、輝度関連値は、輝度に関連した値であればよく、反射率に限らない。例えば、輝
度関連値は、輝度（輝度値）そのものであってもよいし、撮像装置が有する撮像センサに入射した光の量（光量）であってもよい。また、入力画像データが対象とする反射率の範囲、及び、入力画像データの階調値の範囲は、上述した範囲より狭くても広くてもよい。

表示レンジ情報取得部１０３は、表示レンジを表す表示レンジ情報（第２範囲情報）を取得する（第２取得処理）。表示レンジは、表示部１０２が用いる画像データのダイナミックレンジである。即ち、表示レンジは、画像表示の際に対象とされる反射率の範囲（第２範囲）である。表示レンジは、「画像表示の際に想定される反射率の範囲」と言うこともできる。本実施例では、表示レンジが撮影レンジ（１０００％）よりも狭いものとする。具体的には、表示レンジが撮影レンジの一部であるものとする。そして、画像表示の際に表示レンジの外側の反射率が表示レンジの内側の反射率に制限されるものとする。表示レンジ情報取得部１０３は、取得した表示レンジ情報を画像処理部１０１に出力する。

ここで、画像表示装置１００の動作モードとして、複数の表示レンジにそれぞれ対応する複数の動作モード（表示モード）のいずれかが設定可能であるとする。この場合、表示レンジ情報取得部１０３は、設定された表示モードに応じて表示レンジ情報を取得することができる。例えば、ＢＴ．７０９に対応する表示モードが設定された場合には、表示レンジ情報取得部１０３は、表示レンジ（反射率の範囲）が０〜１００％の範囲である表示レンジ情報を取得する。そして、ＢＴ．７０９よりもダイナミックレンジが広い画像データに対応する表示モードが設定された場合には、表示レンジ情報取得部１０３は、表示モードに応じて、表示レンジが０〜１００％の範囲よりも広い表示レンジ情報を取得する。広いダイナミックレンジ（例えば、ＢＴ．７０９よりも広いダイナミックレンジ）は、「ＨＤＲ（Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）」と言うことができる。ダイナミックレンジが広い画像データは、「ＨＤＲ画像データ」と言うことができる。

なお、表示レンジ情報取得部１０３は、表示モードに拘らず、所定の表示レンジを表す表示レンジ情報を取得してもよい。例えば、画像表示の際に対象とすることができる反射率の最大範囲を表す表示レンジ情報が常に使用されてもよい。換言すれば、画像表示の際に想定可能な反射率の最大範囲を表す表示レンジ情報が常に使用されてもよい。表示レンジ情報が表す表示レンジは、上記最大範囲よりも狭ければよい。また、表示レンジに撮影レンジの外側の反射率が含まれていてもよい。

画像処理部１０１は、撮影レンジ情報取得部１０４から出力された撮影レンジ情報と、表示レンジ情報取得部１０３から出力された表示レンジ情報と、に基づくレンジ変換処理（第１画像処理）を、入力画像データに施す（第１処理）。それにより、表示画像データ（第１処理画像データ）が生成される。レンジ変換処理は、入力画像データの各階調値を変更する処理であり、画像データのダイナミックレンジを撮影レンジから表示レンジに狭める処理である。本実施例では、レンジ変換処理により、入力画像データの反射率の範囲のうち、表示レンジについて、表示レンジの外側の範囲に比べ、表示画像データの階調特性として入力画像データの階調特性に近い特性が得られる。画像処理部１０１は、生成した表示画像データを表示部１０２に出力する。本実施例では、表示画像データの階調値も、入力画像データと同様に、１０ビットの値（０〜１０２３）であるものとする。

なお、入力画像データに施される画像処理は、レンジ変換処理に限らない。レンジ変換処理を含む複数の画像処理が入力画像データに施されてもよい。レンジ変換処理以外の画像処理としては、例えば、ぼかし処理、エッジ強調処理、等を用いることができる。また、表示画像データの階調値の範囲は、上述した範囲より狭くても広くてもよい。表示画像データの階調値の範囲は、入力画像データの階調値の範囲より狭くても広くてもよい。

表示部１０２は、画像処理部１０１から出力された表示画像データに基づく画像を表示
する。例えば、表示部１０２は、複数の表示素子を有しており、表示画像データの階調値に応じた駆動信号で各表示素子を駆動する。それにより、画像が表示される。なお、駆動信号の値は、表示画像データの階調値に対して一意に決まる値であってもよい、そうでなくてもよい。例えば、駆動信号の値は、表示レンジ（表示モード）に依存して変化する値であってもよい。表示素子としては、液晶素子、有機ＥＬ素子、プラズマ素子、等を使用することができる。

画像処理部１０１についてより詳細に説明する。図１に示すように、画像処理部１０１は、リニア変換部１０５とレンジ変換部１０６を有する。

図２に示すように、本実施例では、入力画像データが、反射率の増加に対して階調値が非線形（対数的）に増加する非線形特性を有する例を説明する。リニア変換部１０５は、画像データの階調特性を上記非線形特性から線形特性に変換するリニア変換処理を入力画像データに施すことにより、リニア画像データを生成する。線形特性は、図３に示すように、反射率の増加に対して階調値が線形に増加する階調特性である。リニア変換部１０５は、生成したリニア画像データをレンジ変換部１０６に出力する。なお、リニア変換処理は、その後の処理を簡単化するために行われるものであり、省略されてもよい。

レンジ変換部１０６は、リニア画像データにレンジ変換処理を施すことにより、処理画像データを生成する。そして、レンジ変換部１０６は、表示部１０２のガンマ特性を考慮したガンマ変換処理を処理画像データに施すことにより、表示画像データを生成する。例えば、表示部１０２のガンマ特性がガンマ値＝２．２のガンマ特性である場合には、レンジ変換部１０６は、処理画像データの階調値を１／２．２乗するガンマ変換処理を行う。なお、ガンマ変換処理は省略されてもよい。例えば、表示部１０２のガンマ特性がガンマ値＝１のガンマ特性である場合には、ガンマ変換処理は省略されてもよい。

図４（Ａ），４（Ｂ）を用いて、本実施例に係るレンジ変換処理の一例について具体的に説明する。図４（Ａ），４（Ｂ）は、リニア画像データの階調値（入力階調値）、リニア画像データの反射率（入力反射率）、処理画像データの階調値（出力階調値）、及び、処理画像データの反射率（出力反射率）の対応関係の一例を示す。図４（Ａ），４（Ｂ）の横軸は入力階調値と入力反射率を示し、図４（Ａ），４（Ｂ）の縦軸は出力階調値と出力反射率を示す。図４（Ａ），４（Ｂ）は、入力階調値の範囲が０〜１０２３の範囲であり、入力反射率の範囲（撮影レンジ）が０〜１０００％の範囲であり、出力階調値の範囲が０〜１０２３の範囲である場合の例を示す。図４（Ａ）は、出力反射率の範囲（表示レンジ）が０〜４００％の範囲である場合の例を示し、図４（Ｂ）は、出力反射率の範囲が０〜８００％の範囲である場合の例を示す。

図４（Ａ），４（Ｂ）において、破線４０３は、画像データのダイナミックレンジを撮影レンジから表示レンジに単純に狭めるレンジ変換処理（比較例）を示す。具体的には、破線４０３は、入力階調値と同じ値を出力階調値として得るレンジ変換処理を示す。破線４０３では、出力階調値の全範囲にわたって、出力反射率が入力反射率よりも低く、且つ、処理画像データの階調特性が入力画像データの階調特性と大きく異なることがわかる。そのため、破線４０３のレンジ変換処理を行うと、表示画像（画面に表示された画像）全体の輝度が低下し、表示画像の視認性が低下する。

図４（Ａ），４（Ｂ）において、実線４０１，４０２は、本実施例に係るレンジ変換処理を示す。本実施例では、以下の式１を用いて、出力階調値Ｌｏｕｔが算出される。式１において、「Ｄ１」は撮影レンジの最大反射率（１０００％）であり、「Ｄ２」は表示レンジの最大反射率（４００％）であり、「Ｌｉｎ」は入力階調値である。但し、以下の式１により、１０２３（出力階調値として使用可能な階調値の最大値）よりも大きい出力階
調値Ｌｏｕｔが算出された場合には、出力階調値Ｌｏｕｔとして１０２３が設定される。即ち、１０２３よりも大きい出力階調値Ｌｏｕｔは、１０２３にクリップ（制限）される。

Ｌｏｕｔ＝（Ｄ１÷Ｄ２）×Ｌｉｎ ・・・（式１）

その結果、図４（Ａ），４（Ｂ）に示すように、リニア画像データの輝度関連値が表示レンジの内側の値である画素について、当該輝度関連値と同じ値が、処理画像データの輝度関連値として得られる。即ち、入力反射率が表示レンジの内側の値である画素について、当該入力反射率と同じ値が、出力反射率として得られる。そして、入力反射率が表示レンジの外側の値である画素について、表示レンジの内側の反射率の最大値（４００％）と同じ値が、出力反射率として得られる。これにより、階調特性の変化及び画質の劣化が抑制され、且つ、視認性が高い表示画像を得ることができる。具体的には、入力反射率が表示レンジの内側の値である画像領域において、入力画像データと同等の階調特性、画質、及び、輝度の表示画像を得ることができる。入力反射率が表示レンジの外側の値である画像領域においては上述した効果を得ることができないが、ユーザが確認したいのは、入力反射率が表示レンジの内側の値である画像領域である。そのため、入力反射率が表示レンジの外側の値である画像領域において上述した効果が得られなくても問題無い。

なお、式１を用いた演算によって、リニア画像データの各階調値が変更されてもよいし、そうでなくてもよい。例えば、入力階調値と出力階調値の対応関係を表すＬＵＴ（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）が、式１に基づいて予め生成されてもよい。そして、ＬＵＴを用いて、リニア画像データの各階調値が変更されてもよい。具体的には、ＬＵＴからリニア画像データの階調値（入力階調値）に対応する出力階調値が取得され、リニア画像データの各階調値が取得値（取得された出力階調値）に変更されてもよい。

以上述べたように、本実施例によれば、レンジ変換処理により、入力反射率の範囲のうち、表示レンジについて、表示レンジの外側の範囲に比べ、処理画像データ（表示画像データ）の階調特性として入力画像データの階調特性に近い特性が得られる。それにより、階調特性の変化及び画質の劣化が抑制され、且つ、視認性が高い表示画像を得ることができる。

なお、出力階調値Ｌｏｕｔの算出式は、式１に限らない。レンジ変換処理前の画像データの階調特性、レンジ変換処理後の画像データの階調特性、入力階調値の範囲、出力階調値の範囲、等に依存して、式１は適宜変更される。

なお、入力階調値、入力反射率、出力階調値、及び、出力反射率の対応関係は、図４（Ａ），４（Ｂ）に示す対応関係（実線４０１，４０２）に限らない。例えば、図５の実線５０１のように、入力反射率が表示レンジの内側の値である画素について、入力反射率の増加に対して出力反射率が第１の傾きで増加するように、出力階調値が決定されてもよい。そして、入力反射率が表示レンジの外側の値である画素について、入力反射率の増加に対して出力反射率が第２の傾き（＜第１の傾き）で増加するように、出力階調値が決定されてもよい。これにより、上述した効果が得られるだけでなく、出力階調値のクリップを抑制することもできる。その結果、入力反射率が表示レンジの外側の値である画像領域においても、階調特性の変化、画質の劣化、及び、視認性の低下をある程度抑制することができる。

＜実施例２＞
以下に、本発明の実施例２に係る画像表示装置及びその制御方法について説明する。輝
度関連値が輝度そのものでない場合、被写体と若干異なる輝度の表示画像が得られることがある。例えば、輝度関連値が反射率である場合、被写体の輝度と若干異なる輝度の表示画像が得られる。本実施例では、被写体の輝度により近い輝度の表示画像を得ることができる構成について説明する。

図６は、本実施例に係る画像表示装置２００の構成の一例を示すブロック図である。図６に示すように、画像表示装置２００は、画像処理部２０１、輝度情報取得部２０２、表示部１０２、表示レンジ情報取得部１０３、及び、撮影レンジ情報取得部１０４を有する。そして、画像処理部２０１は、リニア変換部１０５、レンジ変換部１０６、及び、輝度変換部２０３を有する。表示部１０２、表示レンジ情報取得部１０３、撮影レンジ情報取得部１０４、リニア変換部１０５、及び、レンジ変換部１０６の機能は、実施例１と同じであるため、その説明は省略する。

輝度情報取得部２０２は、反射率（輝度関連値）と被写体の輝度との対応関係を表す輝度情報を取得する（第３取得処理）。例えば、図７に示すように、輝度情報は、反射率と輝度の対応関係を表すテーブルデータである。輝度情報取得部２０２は、取得した輝度情報を輝度変換部２０３に出力する。

なお、輝度情報の取得方法は特に限定されない。画像表示装置２００が輝度情報を予め記憶していてもよい。入力画像データが撮影画像データである場合には、通常、撮像装置は輝度情報を記憶する。そのため、その場合には、輝度情報取得部２０２は、撮像装置から輝度情報を取得することができる。また、入力画像データに輝度情報が含まれていることがある。例えば、入力画像データのメタデータに、輝度情報が含まれていることがある。その場合には、輝度情報取得部２０２は、入力画像データから輝度情報を取得（抽出）することができる。

なお、輝度情報は図７に示すテーブルデータに限らない。例えば、輝度情報は、反射率と輝度の対応関係を表す関数であってもよい。また、輝度情報は、１つ以上の特定反射率に対応する輝度のみを表す情報であってもよい。輝度情報が複数の特定反射率に対応する複数の輝度を表す場合には、特定反射率に対応する複数の輝度を用いた補間（外挿や内挿）により、特定反射率以外の反射率に対応する輝度を推定することができる。また、輝度情報が１つの特定反射率に対応する１つの輝度を表す場合には、特定反射率に対応する輝度と、基準反射率に対応する基準輝度と、を用いた補間により、特定反射率と基準反射率以外の反射率に対応する輝度を推定することができる。例えば、基準反射率は反射率０％であり、基準輝度は０ｃｄ／ｍ^２である。

輝度変換部２０３は、輝度情報取得部２０２から輝度情報を取得し、レンジ変換部１０６から処理画像データ（第１処理画像データ）を取得する。そして、輝度変換部２０３は、輝度情報に基づく輝度変換処理（第２画像処理）を第１処理画像データに施すことにより、表示画像データ（第２処理画像データ）を生成する（第２処理）。輝度変換処理は、第１処理画像データの各階調値を変更する処理である。本実施例では、輝度変換処理により、入力反射率の範囲のうち、表示レンジについて、表示輝度（画面上の輝度）が入力反射率に対応する輝度に近づけられる。輝度変換処理は、例えば、第１処理画像データの各階調値にゲイン値を乗算するゲイン処理である。なお、必要に応じて、レンジ変換部１０６または輝度変換部２０３により、実施例１で述べたガンマ変換処理が行われる。

図８を用いて、本実施例に係る輝度変換処理の一例について具体的に説明する。図８は、入力反射率と表示輝度の対応関係の一例を示す。図８の横軸は入力反射率を示し、図８の縦軸は表示輝度を示す。図８は、入力反射率の範囲（撮影レンジ）が０〜１０００％の範囲であり、出力反射率の範囲（表示レンジ）が０〜４００％の範囲である場合の例を示
す。

図８において、実線８０１は、本実施例に係る輝度変換処理を示す。本実施例では、実線８０１のように、入力画像データの輝度関連値が前記第２範囲の内側の値である画素について、当該輝度関連値に対応する輝度と同じ輝度で表示されるように、第１処理画像データの階調値が変更される。即ち、入力反射率が表示レンジの内側の値である画素について、当該入力反射率に対応する輝度と同じ輝度で表示されるように、第１処理画像データの階調値が変更される。そして、入力反射率が表示レンジの外側の値である画素について、表示レンジの内側の反射率の最大値（４００％）に対応する輝度と同じ輝度で表示されるように、第１処理画像データの階調値が変更される。これにより、被写体の輝度により近い輝度の表示画像を得ることができる。具体的には、入力反射率が表示レンジの内側の値である画像領域において、被写体の輝度により近い表示輝度を得ることができる。

以上述べたように、本実施例によれば、輝度変換処理により、入力反射率の範囲のうち、表示レンジについて、表示輝度（画面上の輝度）が入力反射率に対応する輝度に近づけられる。それにより、被写体の輝度により近い輝度の表示画像を得ることができる。

なお、入力反射率と表示輝度の対応関係は、図８に示す対応関係（実線８０１）に限らない。例えば、図９の実線９０１のように、入力反射率が表示レンジの内側の値である画素について、入力反射率の増加に対して表示輝度が第３の傾きで増加するように、第１処理画像データの階調値が変更されてもよい。そして、入力反射率が表示レンジの外側の値である画素について、入力反射率の増加に対して表示輝度が第４の傾き（＜第３の傾き）で増加するように、第１処理画像データの階調値が変更されてもよい。これにより、上述した効果が得られるだけでなく、表示輝度のクリップを抑制することもできる。その結果、入力反射率が表示レンジの外側の値である画像領域においても、表示輝度を被写体の輝度にある程度近づけることができる。

＜その他の実施例＞
本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００，２００：画像表示装置 １０１，２０１：画像処理部 １０２：表示部
１０３：表示レンジ情報取得部 １０４：撮影レンジ情報取得部
１０５：リニア変換部 １０６：レンジ変換部 ２０２：輝度情報取得部
２０３：輝度変換部

Claims (24)

1. 画像表示装置であって、
   前記画像表示装置の動作モードとして設定可能な複数の入力モードのうち、設定された入力モードに対応する入力画像データの輝度関連値の範囲である第１範囲を表す第１範囲情報を、前記設定された入力モードに基づいて取得する第１取得手段と、
   前記画像表示装置が表示する画像の輝度関連値の範囲であり、且つ、前記第１範囲よりも狭い範囲である第２範囲を表す第２範囲情報を取得する第２取得手段と、
   前記第１範囲情報と前記第２範囲情報に基づいて、入力画像データの階調値を変更する第１画像処理を行うことにより、第１処理画像データを生成する第１処理手段と、
   前記第１処理画像データに基づく画像を表示する表示手段と、
   を有し、
   前記第１処理手段は、前記第２範囲の前記入力画像データに前記第１画像処理を行うことにより生成される前記第１処理画像データの階調特性のほうが、前記第２範囲の外側の範囲の前記入力画像データに前記第１画像処理を行うことにより生成される前記第１処理画像データの階調特性よりも、前記入力画像データの階調特性に近い特性となるように、前記入力画像データの階調値を変更する
   ことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記第２範囲は、前記画像表示装置が表示する画像の輝度関連値の最大範囲である
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記第２範囲情報は、前記画像表示装置の動作モードとして設定可能な複数の表示モードのうち、設定された表示モードに対応する情報である
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
4. 前記第１処理手段は、
   前記入力画像データの輝度関連値が前記第２範囲の内側の値である画素について、当該輝度関連値と同じ値が、前記第１処理画像データの輝度関連値として得られ、且つ、
   前記入力画像データの輝度関連値が前記第２範囲の外側の値である画素について、前記第２範囲の内側の輝度関連値の最大値と同じ値が、前記第１処理画像データの輝度関連
   値として得られるように、
   前記入力画像データの階調値を変更する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 前記輝度関連値は、光が物体で反射する際の反射率である
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記入力画像データの階調特性を非線形特性から線形特性に変換する変換処理を行う変換手段をさらに有し、
   前記第１処理手段は、前記第２範囲の前記変換処理後の画像データに前記第１画像処理を行うことにより生成される前記第１処理画像データの階調特性のほうが、前記第２範囲の外側の範囲の前記変換処理後の画像データに前記第１画像処理を行うことにより生成される前記第１処理画像データの階調特性よりも、前記変換処理後の画像データの階調特性に近い特性となるように、前記変換処理後の画像データの階調値を変更する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
7. 前記輝度関連値と輝度との対応関係を表す輝度情報を取得する第３取得手段と、
   前記輝度情報に基づく第２画像処理を前記第１処理画像データに施すことにより、第２処理画像データを生成する第２処理手段と、
   をさらに有し、
   前記第２処理手段は、前記画像表示装置が表示する画像の輝度が前記第２範囲の前記入力画像データの輝度関連値に対応する輝度に近づくように、前記第１処理画像データの階調値を変更し、
   前記表示手段は、前記第２処理画像データに基づく画像を表示する
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
8. 前記第２処理手段は、
   前記入力画像データの輝度関連値が前記第２範囲の内側の値である画素について、当該輝度関連値に対応する輝度と同じ輝度で表示され、且つ、
   前記入力画像データの輝度関連値が前記第２範囲の外側の値である画素について、前記第２範囲の内側の輝度関連値の最大値に対応する輝度と同じ輝度で表示されるように、前記第１処理画像データの階調値を変更する
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
9. 前記入力画像データは、撮像装置を用いた撮影によって得られた画像データであり、
   前記第３取得手段は、前記撮像装置から前記輝度情報を取得する
   ことを特徴とする請求項７または８に記載の画像表示装置。
10. 前記輝度情報は、前記入力画像データのメタデータであり、
    前記第３取得手段は、前記入力画像データから前記輝度情報を取得する
    ことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
11. 前記複数の入力モードに対応する複数の第１範囲情報を記憶する記憶手段を有する
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
12. 前記入力画像データは、ＨＤＲ画像データである
    ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
13. 前記第１処理画像データの階調値の範囲は、前記入力画像データの階調値の範囲と等しい
    ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
14. 画像表示装置の制御方法であって、
    前記画像表示装置の動作モードとして設定可能な複数の入力モードのうち、設定された入力モードに対応する入力画像データの輝度関連値の範囲である第１範囲を表す第１範囲情報を、前記設定された入力モードに基づいて取得する第１取得ステップと、
    前記画像表示装置が表示する画像の輝度関連値の範囲であり、且つ、前記第１範囲よりも狭い範囲である第２範囲を表す第２範囲情報を取得する第２取得ステップと、
    前記第１範囲情報と前記第２範囲情報に基づいて、入力画像データの階調値を変更する画像処理を行うことにより、処理画像データを生成する処理ステップと、
    前記処理画像データに基づく画像を表示する表示ステップと、
    を有し、
    前記処理ステップでは、前記第２範囲の前記入力画像データに前記画像処理を行うことにより生成される前記処理画像データの階調特性のほうが、前記第２範囲の外側の範囲の前記入力画像データに前記画像処理を行うことにより生成される前記処理画像データの階調特性よりも、前記入力画像データの階調特性に近い特性となるように、前記入力画像データの階調値を変更する
    ことを特徴とする制御方法。
15. 表示手段に画像を表示する画像表示装置であって、
    前記画像表示装置の動作モードとして設定可能な複数の入力モードのうち、設定された入力モードに対応する入力画像データのダイナミックレンジに関する第１範囲情報を、前記設定された入力モードに基づいて取得する第１取得手段と、
    前記表示手段のダイナミックレンジに関する第２範囲情報を取得する第２取得手段と、
    前記第１範囲情報と前記第２範囲情報に基づいて、前記入力画像データの階調値を変更する画像処理を行うことにより、処理画像データを生成する処理手段と、
    を有し、
    前記表示手段は、前記処理画像データに基づく画像を表示し、
    前記処理手段は、前記第２範囲情報に対応する第２範囲における入力階調値と出力階調値との対応関係を表す第１の傾きのほうが、前記第１範囲情報に対応する第１範囲の内側であり且つ前記第２範囲の外側である範囲における入力階調値と出力階調値との対応関係を表す第２の傾きよりも、大きくなるように、前記入力画像データの階調値を変更する
    ことを特徴とする画像表示装置。
16. 前記第１の傾きは、前記第１範囲／前記第２範囲である
    ことを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置。
17. 前記第２の傾きはゼロである
    ことを特徴とする請求項１５または１６に記載の画像表示装置。
18. 前記第２範囲情報は、前記画像表示装置の動作モードとして設定可能な複数の表示モードのうち、設定された表示モードに対応する情報である
    ことを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
19. 前記第１範囲情報は、光が物体で反射する際の反射率の範囲を表す情報である
    ことを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
20. 前記入力画像データの階調特性を非線形特性から線形特性に変換する変換処理を行う変換手段をさらに有し、
    前記処理手段は、前記変換処理後の画像データに前記画像処理を施す
    ことを特徴とする請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
21. 前記複数の入力モードに対応する複数の第１範囲情報を記憶する記憶手段を有する
    ことを特徴とする請求項１５〜２０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
22. 前記入力画像データは、ＨＤＲ画像データである
    ことを特徴とする請求項１５〜２１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
23. 前記処理画像データの階調値の範囲は、前記入力画像データの階調値の範囲と等しい
    ことを特徴とする請求項１５〜２２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
24. 表示手段に画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、
    前記画像表示装置の動作モードとして設定可能な複数の入力モードのうち、設定された入力モードに対応する入力画像データのダイナミックレンジに関する第１範囲情報を、前記設定された入力モードに基づいて取得する第１取得ステップと、
    前記表示手段のダイナミックレンジに関する第２範囲情報を取得する第２取得ステップと、
    前記第１範囲情報と前記第２範囲情報に基づいて、前記入力画像データの階調値を変更する画像処理を行うことにより、処理画像データを生成する処理ステップと、
    前記処理画像データに基づく画像を表示する表示ステップと、
    を有し、
    前記処理ステップでは、前記第２範囲情報に対応する第２範囲における入力階調値と出力階調値との対応関係を表す第１の傾きのほうが、前記第１範囲情報に対応する第１範囲の内側であり且つ前記第２範囲の外側である範囲における入力階調値と出力階調値との対応関係を表す第２の傾きよりも、大きくなるように、前記入力画像データの階調値を変更する
    ことを特徴とする制御方法。

Images