JP6563646B2 - Image processing apparatus and image processing method - Google Patents

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本発明は、画像処理装置および画像処理方法に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method.

センサが撮影可能なダイナミックレンジを従来よりも拡張して、人間の目に近い、あるいは人間の目以上のダイナミックレンジを表現できるWDR(ワイドダイナミックレンジ)もしくはHDR(ハイダイナミックレンジ)という撮影機能が利用される機会が増えてきている。かかる撮影機能は、逆光の構図など明暗比が非常に大きいシーンでは特に大きな効果を奏し得る。   The WDR (Wide Dynamic Range) or HDR (High Dynamic Range) imaging function is used to expand the dynamic range that the sensor can shoot, and to express a dynamic range that is close to or greater than that of the human eye. Opportunities are being increased. Such a photographing function can be particularly effective in a scene having a very large contrast ratio such as a composition of backlight.

近年においては、合成可能なダイナミックレンジがますます増大してきており、より多くのシーンにおいて視認性が向上するようになってきたことは喜ばしいことである。しかし一方で、合成後の信号のスケールが飛躍的に拡大するため、信号のビット数が増加することによる回路規模の増大、それに伴うコスト増や消費電力の増加などが問題になっている。WDR合成処理の回路規模を合理化する手法として、次のような技術が開示されている。   In recent years, the dynamic range that can be synthesized has been increasing, and it is a pleasure to have improved the visibility in more scenes. However, on the other hand, since the scale of the signal after synthesis is drastically expanded, an increase in the circuit scale due to an increase in the number of bits of the signal, a cost increase and an increase in power consumption associated therewith, are problems. The following technique is disclosed as a method for rationalizing the circuit scale of WDR synthesis processing.

例えば、各撮影画像の明るさに応じてゲイン(Gain)を変えて合成することによって合成信号のビット数を小さく抑えることを可能とする技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。かかる技術においては、画素値が大きくなるに従って徐々に小さいゲインが適用されるため、画面全体に一律に露光比をかける従来例と比べて、画像の境界部分も滑らかに合成しつつ合成後の画素値の最大値を大幅に抑制することが可能である。また、かかる技術においては、ベイヤー信号に対しても、2×2画素中のRGBの代表値を抽出してゲインを決定し、代表値を抽出した領域にゲインを適用することで、色バランスを維持しながら処理を行うことが可能である。   For example, a technique is disclosed that makes it possible to reduce the number of bits of a composite signal by combining gains with different gains according to the brightness of each captured image (see, for example, Patent Document 1). In such a technique, since a gradually smaller gain is applied as the pixel value becomes larger, compared with the conventional example in which the exposure ratio is uniformly applied to the entire screen, the combined pixel while smoothly synthesizing the boundary portion of the image. It is possible to greatly suppress the maximum value. Also, in such a technique, a gain is determined by extracting a representative value of RGB in 2 × 2 pixels for the Bayer signal, and the color balance is obtained by applying the gain to the region from which the representative value is extracted. Processing can be performed while maintaining.

また、多ビット信号を仮数と指数で表現することで、少ないビット数で広いレンジのデータを保持することを可能とする技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。一旦露光比を用いて信号の合成を行った後に、かかる技術を使えば、信号のビット数を減らすことができ、合成後の処理の負荷が軽くなる。   In addition, a technique is disclosed that allows a wide range of data to be held with a small number of bits by expressing a multi-bit signal with a mantissa and an exponent (see, for example, Patent Document 2). Once the signal is synthesized using the exposure ratio, if such a technique is used, the number of bits of the signal can be reduced, and the processing load after the synthesis is reduced.

また、異なる露光の画像群から1つの画像を参照して、その画素値によっていずれの画像の画素値を選択して合成するかを決定する技術も開示されている(例えば、特許文献3参照)。   In addition, a technique is also disclosed in which one image is referred to from different exposure image groups, and the pixel value of which image is selected and combined according to the pixel value (see, for example, Patent Document 3). .

特開2004−266347号公報JP 2004-266347 A 特開2008−236726公報JP 2008-236726 A 特開2012−151732公報JP 2012-151732 A

しかしながら、特許文献1に記載された技術においては、ベイヤー信号にノイズが含まれている場合、2×2画素の領域単位でノイズが強調されてしまう点が問題となる。また、2×2画素単位での処理がなされるため、ハードウェアで実現する場合はゲイン算出の際に1ラインのメモリが必要となる。それは露光の異なる信号の数に応じた分が必要となり、例えば、3種類の信号を合成するなら3ラインが必要である。さらに、前述したノイズ強調問題を低減しようとすれば、2×2よりも広い範囲を参照する場合があり、メモリ量がますます増加する。これらのことは、回路規模に対する制約が厳しい場合には、問題となる。   However, in the technique described in Patent Document 1, when noise is included in the Bayer signal, the problem is that the noise is emphasized in units of 2 × 2 pixels. In addition, since processing is performed in units of 2 × 2 pixels, one line of memory is required for gain calculation when realized by hardware. That requires an amount corresponding to the number of signals with different exposures. For example, if three types of signals are combined, three lines are required. Furthermore, if the above-described noise enhancement problem is to be reduced, a range wider than 2 × 2 may be referred to, and the amount of memory will further increase. These are problems when restrictions on the circuit scale are severe.

また、特許文献2に記載された技術においては、画素値が仮数の範囲を超えるとデータが粗くなり画像の滑らかさが損なわれる点が問題である。例えば、仮数を8ビット、10を基数として指数を4ビットした場合、画素値が256以上になると10刻みに変化し、画素値は2560以上になると100刻みに変化し、画素値が25600以上では1000刻みに変化するため、精度が粗くなってしまう。   In the technique described in Patent Document 2, when the pixel value exceeds the mantissa range, the data becomes coarse and the smoothness of the image is impaired. For example, when the mantissa is 8 bits, the base is 10 and the exponent is 4 bits, the pixel value changes to 10 when the pixel value is 256 or more, changes to 100 when the pixel value is 2560 or more, and when the pixel value is 25600 or more Since it changes in increments of 1000, the accuracy becomes coarse.

さらに、特許文献3に記載された技術においては、ダイナミックレンジが非常に大きい場合、1つの撮影画像から全ての画像の露光状態を判定することは困難であるため、合成画像の品質が低下する可能性が高いことが難点である。   Furthermore, in the technique described in Patent Document 3, when the dynamic range is very large, it is difficult to determine the exposure state of all images from one captured image, so that the quality of the composite image may be reduced. It is a difficult point that the property is high.

そこで、本発明は、合成画像の滑らかさの低下を抑制するとともに回路規模増加を抑制しながら合成画像を生成することが可能な技術を提供する。   Therefore, the present invention provides a technique capable of generating a composite image while suppressing a decrease in smoothness of the composite image and suppressing an increase in circuit scale.

本発明のある実施形態によれば、複数の画像のうち長露光画像以外の画像である1以上の短露光画像それぞれを各ゲイン値に基づいて増幅する増幅部と、前記長露光画像と増幅された前記短露光画像とを合成する合成部と、前記短露光画像に対する前記長露光画像の露光比よりも小さい所定の値を前記ゲイン値として設定するゲイン設定部と、を備える、画像処理装置が提供される。かかる構成によれば、合成画像のビット数を抑えることによって回路規模増加を抑制しながら合成画像を生成することが可能となる。   According to an embodiment of the present invention, an amplification unit that amplifies each of one or more short exposure images that are images other than the long exposure image among a plurality of images based on each gain value, and the long exposure image is amplified. An image processing apparatus comprising: a combining unit that combines the short exposure image; and a gain setting unit that sets a predetermined value smaller than an exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image as the gain value. Provided. According to such a configuration, it is possible to generate a composite image while suppressing an increase in circuit scale by suppressing the number of bits of the composite image.

前記ゲイン設定部は、前記1以上の短露光画像の中に前記露光比が閾値を下回る短露光画像が存在する場合、当該短露光画像のゲイン値として前記露光比を設定し、前記1以上の短露光画像の中に前記露光比が閾値を上回る短露光画像が存在する場合、当該短露光画像のゲイン値を前記閾値にクリップしてもよい。かかる構成によれば、合成画像がシステムのビット上限に達しない場合にゲイン値をクリップしないことによって、合成画像の滑らかさの低下を抑制することが可能となる。   The gain setting unit sets the exposure ratio as a gain value of the short exposure image when the short exposure image in which the exposure ratio falls below a threshold value is present in the one or more short exposure images. When there is a short exposure image in which the exposure ratio exceeds the threshold value in the short exposure image, the gain value of the short exposure image may be clipped to the threshold value. According to such a configuration, it is possible to suppress a decrease in smoothness of the composite image by not clipping the gain value when the composite image does not reach the system bit limit.

前記画像処理装置は、前記長露光画像および前記1以上の短露光画像のいずれかを使用画像として画素ごとに選択する使用画像選択部を備え、前記合成部は、前記使用画像を画素ごとに合成してもよい。かかる構成によれば、使用画像選択部によって使用画像が選択される。   The image processing apparatus includes a use image selection unit that selects one of the long exposure image and the one or more short exposure images as a use image for each pixel, and the combination unit combines the use image for each pixel. May be. According to such a configuration, the use image is selected by the use image selection unit.

前記画像処理装置は、動き領域を検出する動き検出部を備え、前記ゲイン設定部は、前記使用画像における前記動き領域として前記1以上の短露光画像のいずれかを選択する処理が実行されている場合、前記使用画像のゲイン値として前記使用画像に対する前記長露光画像の露光比を設定してもよい。かかる構成によれば、動き領域の短露光画像のゲイン値として短露光画像に対する長露光画像の露光比よりも小さいゲイン値が設定されないため、オブジェクトが動いた瞬間にオブジェクトが暗くなってしまうことが防止され得る。   The image processing apparatus includes a motion detection unit that detects a motion region, and the gain setting unit performs a process of selecting one of the one or more short-exposure images as the motion region in the use image. In this case, an exposure ratio of the long exposure image to the use image may be set as the gain value of the use image. According to such a configuration, since a gain value smaller than the exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image is not set as the gain value of the short exposure image in the motion region, the object may become dark at the moment the object moves. Can be prevented.

前記動き検出部は、前記使用画像における前記動き領域として前記1以上の短露光画像のいずれかを選択する処理が実行されていない場合、前記使用画像に対する前記長露光画像の露光比が前記閾値を下回る場合には、前記使用画像のゲイン値として前記露光比を設定し、前記使用画像に対する前記長露光画像の露光比が前記閾値を上回る場合には、前記使用画像のゲイン値を前記閾値にクリップしてもよい。かかる構成によれば、回路規模増加を抑制しながら合成画像を生成することが可能となる。   When the process for selecting any one of the one or more short-exposure images as the motion region in the use image is not executed, the motion detection unit sets an exposure ratio of the long exposure image to the use image to the threshold value. If the exposure ratio is lower, the exposure ratio is set as the gain value of the use image, and if the exposure ratio of the long exposure image to the use image exceeds the threshold value, the gain value of the use image is clipped to the threshold value. May be. According to this configuration, it is possible to generate a composite image while suppressing an increase in circuit scale.

前記ゲイン設定部は、前記複数の画像が所定枚数未満である場合には、前記使用画像のゲイン値として前記使用画像に対する前記長露光画像の露光比を設定してもよい。かかる構成によれば、合成画像のビット数がある程度よりも小さく抑えられる場合に、合成画像の滑らかさの低下を抑制することが可能となる。   The gain setting unit may set an exposure ratio of the long exposure image to the use image as a gain value of the use image when the plurality of images are less than a predetermined number. According to such a configuration, when the number of bits of the composite image is suppressed to be smaller than a certain level, it is possible to suppress a decrease in smoothness of the composite image.

前記ゲイン設定部は、前記複数の画像が前記所定枚数以上である場合には、前記使用画像に対する前記長露光画像の露光比が前記閾値を下回る場合、前記使用画像のゲイン値として前記露光比を設定し、前記使用画像に対する前記長露光画像の露光比が前記閾値を上回る場合、前記使用画像のゲイン値を前記閾値にクリップしてもよい。かかる構成によれば、合成画像のビット数がある程度よりも大きくなる場合に、回路規模増加を抑制しながら合成画像を生成することが可能となる。   The gain setting unit, when the plurality of images is equal to or greater than the predetermined number, when the exposure ratio of the long exposure image to the use image is less than the threshold, the exposure ratio as the gain value of the use image. If the exposure ratio of the long exposure image to the use image exceeds the threshold value, the gain value of the use image may be clipped to the threshold value. According to such a configuration, when the number of bits of the composite image becomes larger than a certain level, it is possible to generate a composite image while suppressing an increase in circuit scale.

本発明のある実施形態によれば、複数の画像のうち長露光画像以外の画像である1以上の短露光画像それぞれを各ゲイン値に基づいて増幅することと、前記長露光画像と増幅された前記短露光画像とを合成することと、前記短露光画像に対する前記長露光画像の露光比よりも小さい所定の値を前記ゲイン値として設定することと、を含む、画像処理方法が提供される。かかる方法によれば、合成画像のビット数を抑えることによって回路規模増加を抑制しながら合成画像を生成することが可能となる。   According to an embodiment of the present invention, one or more short-exposure images that are images other than the long-exposure image among a plurality of images are amplified based on each gain value, and amplified with the long-exposure image There is provided an image processing method including combining the short exposure image and setting a predetermined value smaller than an exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image as the gain value. According to such a method, it is possible to generate a composite image while suppressing an increase in circuit scale by suppressing the number of bits of the composite image.

以上説明したように、本発明によれば、合成画像の滑らかさの低下を抑制するとともに回路規模増加を抑制しながら合成画像を生成することが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to generate a composite image while suppressing a decrease in smoothness of the composite image and suppressing an increase in circuit scale.

一般的なWDR合成技術を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a general WDR synthetic | combination technique. 露光比よりも小さい所定の値をゲイン値として設定した場合について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the case where the predetermined value smaller than exposure ratio is set as a gain value. 本発明の実施形態に係る画像処理装置の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the image processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 露光比が小さい場合について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the case where an exposure ratio is small. 本発明の実施形態に係るゲイン値の制御特性を示す図である。It is a figure which shows the control characteristic of the gain value which concerns on embodiment of this invention. 2フレームを合成する例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example which synthesize | combines 2 frames. ゲイン値として露光比を設定した場合およびゲイン値として露光比の1/2を設定した場合それぞれにおける合成画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a synthesized image in the case where exposure ratio is set as a gain value, and when 1/2 of exposure ratio is set as a gain value.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付すことにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

また、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。   In the present specification and drawings, a plurality of constituent elements having substantially the same functional configuration may be distinguished by attaching different alphabets after the same reference numeral. However, when it is not necessary to particularly distinguish each of a plurality of constituent elements having substantially the same functional configuration, only the same reference numerals are given.

(一般的なWDR合成技術)
本発明の実施形態は、露光を変えて撮影した複数の画像信号を合成してワイドダイナミックレンジ信号(WDR信号)を得る技術に関する。一般的なWDR合成処理について、図1を用いて説明する。図1は、露光時間の長い方からLong(長露光画像)、Short2(短露光画像)、Short1(超短露光画像)の3つの画像信号(3フレーム)を、Short2に対するLongの露光比、Short1に対するShort2の露光比それぞれが、露光比Expとなるように露光を変えて撮影し、これらの画像信号を合成する例を示している。WDR信号は0〜4095の値を持つ12bit信号とする。
(General WDR synthesis technology)
Embodiments described herein relate generally to a technique for obtaining a wide dynamic range signal (WDR signal) by synthesizing a plurality of image signals shot with different exposures. A general WDR synthesis process will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows three image signals (3 frames) of Long (long exposure image), Short 2 (short exposure image), and Short 1 (ultra short exposure image) from the longest exposure time, the exposure ratio of Long to Short 2, Short 1 In this example, the exposure is changed so that each of the exposure ratios of Short2 to the exposure ratio becomes the exposure ratio Exp, and these image signals are combined. The WDR signal is a 12-bit signal having a value of 0 to 4095.

複数の画像信号を合成する際には、長露光画像と明るさを揃えるために、短露光画像に対して短露光画像に対する長露光画像の露光比Expを乗じることによってShort2’を取得し、Short2’を使って合成する。同様に、超短露光画像に対しては超短露光画像に対する長露光画像の露光比Expの2乗を乗じることによってShort1’を取得し、Short1’を使って合成する。この例を参照すると、合成後のWDR信号の最大値は露光比の2乗に比例するということが分かる。   When synthesizing a plurality of image signals, Short2 ′ is obtained by multiplying the short exposure image by the exposure ratio Exp of the long exposure image to the short exposure image in order to align the brightness with the long exposure image. Use 'to compose. Similarly, Short1 'is obtained by multiplying the ultrashort exposure image by the square of the exposure ratio Exp of the long exposure image to the ultrashort exposure image, and is synthesized using Short1'. Referring to this example, it can be seen that the maximum value of the combined WDR signal is proportional to the square of the exposure ratio.

より広いダイナミックレンジを合成可能にするためには、画像信号の合成枚数を増やしたり、露光比を大きくしたり、両者を採用したりしてもよい。いずれにしても、画像信号の合成後の画素値の最大値は指数的に上昇していく。すなわち、より広いダイナミックレンジを合成可能にしようとすれば、合成に必要な回路のビット数が増加していき、回路規模が大きな問題になってくる。   In order to be able to synthesize a wider dynamic range, the number of synthesized image signals may be increased, the exposure ratio may be increased, or both may be employed. In any case, the maximum pixel value after the image signal is combined increases exponentially. That is, if it is possible to synthesize a wider dynamic range, the number of bits of the circuit required for synthesis increases, and the circuit scale becomes a big problem.

そこで、本発明の実施形態においては、合成画像の滑らかさの低下を抑制するとともに回路規模増加を抑制しながら合成画像を生成することが可能な技術を提案する。より具体的には、ダイナミックレンジが非常に広いシーンは発生頻度が低いことに注目し、一定のダイナミックレンジまでは、図1に示した例のように、リニアな合成を行う。一方、一定以上のダイナミックレンジを持つシーンに対しては、図2に示した例のように、露光比よりも小さいゲイン値を長露光画像以外の画像に適用する。   Therefore, in the embodiment of the present invention, a technique capable of generating a composite image while suppressing a decrease in smoothness of the composite image and suppressing an increase in circuit scale is proposed. More specifically, attention is paid to the fact that a scene with a very wide dynamic range has a low frequency of occurrence, and linear synthesis is performed up to a certain dynamic range as in the example shown in FIG. On the other hand, a gain value smaller than the exposure ratio is applied to an image other than the long-exposure image, as in the example shown in FIG.

(実施形態)
まず、本発明の実施形態に係る画像処理装置1の機能構成について説明する。図3は、本発明の実施形態に係る画像処理装置1の機能構成を示す図である。図3に示すように、画像処理装置1は、センサ10、フレームメモリ20、ゲイン設定部30、クリップ31、クリップ32、使用画像選択部40、動き検出部50、増幅部61、増幅部62、合成部70および階調圧縮部80を備える。以下、画像処理装置1が備える各機能ブロックの機能について順次詳細に説明する。
(Embodiment)
First, a functional configuration of the image processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a diagram showing a functional configuration of the image processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the image processing apparatus 1 includes a sensor 10, a frame memory 20, a gain setting unit 30, a clip 31, a clip 32, a use image selection unit 40, a motion detection unit 50, an amplification unit 61, an amplification unit 62, A synthesis unit 70 and a gradation compression unit 80 are provided. Hereinafter, the function of each functional block included in the image processing apparatus 1 will be described in detail sequentially.

画像処理装置1は、センサ10の露光設定を変えて3枚の画像を連続撮影するが、ここでは超短露光撮影を先に行い、その次に短露光撮影を行い、その次に長露光撮影を行うものとする。しかし、長露光撮影を先に行い、その次に短露光撮影を行い、その次に超短露光撮影を行ってもよい。このようにして撮影された超短露光画像、短露光画像および長露光画像は、一つの組み合わせとしてフレームメモリ20に書き込まれる。超短露光画像、短露光画像および長露光画像の撮影と、撮影された超短露光画像、短露光画像および長露光画像のフレームメモリ20への書き込みとは、連続的に行われる。   The image processing apparatus 1 changes the exposure setting of the sensor 10 and continuously shoots three images. Here, the ultra-short exposure shooting is performed first, followed by the short exposure shooting, and then the long exposure shooting. Shall be performed. However, long exposure photography may be performed first, followed by short exposure photography, followed by ultrashort exposure photography. The ultra-short exposure image, the short exposure image, and the long exposure image shot in this way are written in the frame memory 20 as one combination. The photographing of the ultrashort exposure image, the short exposure image, and the long exposure image and the writing of the photographed ultrashort exposure image, the short exposure image, and the long exposure image to the frame memory 20 are continuously performed.

なお、図3に示した例では、画像処理装置1は、超短露光画像、短露光画像および長露光画像を出力するための共通の系統を1つ有し、センサ10が超短露光画像と短露光画像と長露光画像とを時分割で出力することとしたが、超短露光画像と短露光画像と長露光画像とが同時に出力されてもよい。かかる場合、画像処理装置1は、センサ10から超短露光画像を出力するための系統と短露光画像を出力するための系統と長露光画像を出力するための系統とを有すればよい。それぞれのシャッタータイムは、例えば、撮影対象のダイナミックレンジやセンサ仕様などによって決まる。   In the example shown in FIG. 3, the image processing apparatus 1 has one common system for outputting an ultrashort exposure image, a short exposure image, and a long exposure image, and the sensor 10 has an ultrashort exposure image. Although the short exposure image and the long exposure image are output in a time division manner, the ultra short exposure image, the short exposure image, and the long exposure image may be output simultaneously. In such a case, the image processing apparatus 1 may have a system for outputting an ultrashort exposure image from the sensor 10, a system for outputting a short exposure image, and a system for outputting a long exposure image. Each shutter time is determined by, for example, a dynamic range of a subject to be imaged, a sensor specification, and the like.

なお、本発明の実施形態においては、長露光画像以外の画像として露光時間の異なる2種類の短露光画像がセンサ10によって撮影される例を主に説明する。しかし、センサ10によって撮影される長露光画像以外の画像は、露光時間の異なる2種類の短露光画像に限定されない。例えば、以下に説明するように、センサ10によって撮影される長露光画像以外の画像は、1種類の短露光画像のみであってもよい。あるいは、長露光画像以外の画像は、互いに露光時間の異なる3種以上の短露光画像であってもよい。   In the embodiment of the present invention, an example in which two types of short exposure images having different exposure times as images other than the long exposure image are captured by the sensor 10 will be mainly described. However, images other than the long exposure image photographed by the sensor 10 are not limited to two types of short exposure images with different exposure times. For example, as described below, the image other than the long exposure image captured by the sensor 10 may be only one type of short exposure image. Alternatively, the images other than the long exposure image may be three or more types of short exposure images having different exposure times.

また、本発明の実施形態においては、超短露光画像、短露光画像および長露光画像という用語を使用するが、これらの用語は、撮影された3つの画像それぞれの絶対的な露光時間を限定するものではない。したがって、露光時間の異なる3つの画像が撮影された場合に、当該3つの画像のうち、露光時間が最も短い画像が超短露光画像に相当し、露光時間が次に短い画像が短露光画像に相当し、露光時間が最も長い画像が長露光画像に相当する。   In the embodiments of the present invention, the terms ultra-short exposure image, short exposure image, and long exposure image are used, but these terms limit the absolute exposure time of each of the three captured images. It is not a thing. Therefore, when three images with different exposure times are taken, among the three images, the image with the shortest exposure time corresponds to the ultrashort exposure image, and the image with the next shortest exposure time becomes the short exposure image. The image with the longest exposure time corresponds to the long exposure image.

センサ10は、外部からの光を撮像素子の受光平面に結像させ、結像された光を電荷量に光電変換し、当該電荷量を電気信号に変換するイメージセンサにより構成される。イメージセンサの種類は特に限定されず、例えば、CCD(Charge Coupled Device)であってもよいし、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)であってもよい。例えば、センサ10は、所定の倍率(例えば、数倍から数十倍)の露光比Expをとって超短露光画像、短露光画像および長露光画像を検出(撮影)する。   The sensor 10 is configured by an image sensor that forms an image of light from the outside on the light receiving plane of the image sensor, photoelectrically converts the imaged light into a charge amount, and converts the charge amount into an electric signal. The type of the image sensor is not particularly limited, and may be, for example, a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). For example, the sensor 10 detects (photographs) an ultrashort exposure image, a short exposure image, and a long exposure image with an exposure ratio Exp of a predetermined magnification (for example, several times to several tens of times).

使用画像選択部40は、フレームメモリ20から読み出した超短露光画像と短露光画像と長露光画像とを参照し、長露光画像、短露光画像および超短露光画像それぞれの飽和状態や動きなどを検出して、超短露光画像と短露光画像と長露光画像とのいずれかを画素ごとに使用画像として選択するための使用画像選択情報を生成する。超短露光画像と短露光画像と長露光画像とのいずれかを選択するアルゴリズムとしては様々なアルゴリズムが想定される。   The use image selection unit 40 refers to the ultra-short exposure image, the short exposure image, and the long exposure image read from the frame memory 20, and determines the saturation state and movement of each of the long exposure image, the short exposure image, and the ultra short exposure image. Detection is performed, and use image selection information for selecting any one of the ultra-short exposure image, the short exposure image, and the long exposure image as the use image for each pixel is generated. Various algorithms are assumed as an algorithm for selecting one of the ultra-short exposure image, the short exposure image, and the long exposure image.

例えば、使用画像選択部40は、超短露光画像、短露光画像および長露光画像の何れかを、超短露光画像、長露光画像または短露光画像の画素値と規定値との関係に基づいて画素ごとに選択することにより使用画像選択情報を生成する。例えば、使用画像選択部40は、長露光画像において上限値を上回る画素値を有する画素の使用画像として短露光画像を選択してもよい。あるいは、例えば、使用画像選択部40は、短露光画像において下限値を下回る画素値を有する画素の使用画像として長露光画像を選択してもよい。   For example, the use image selection unit 40 selects one of the ultrashort exposure image, the short exposure image, and the long exposure image based on the relationship between the pixel value of the ultrashort exposure image, the long exposure image, or the short exposure image and the specified value. Use image selection information is generated by selecting each pixel. For example, the use image selection unit 40 may select a short exposure image as a use image of a pixel having a pixel value exceeding the upper limit value in the long exposure image. Alternatively, for example, the use image selection unit 40 may select a long exposure image as a use image of a pixel having a pixel value lower than the lower limit value in the short exposure image.

動き検出部50は、動きを検出する。動きの検出手法は限定されない。例えば、動き検出部50は、短露光画像と長露光画像とにおいて、対応する領域の画素値または勾配の差分を検出し、差分が所定の動き量より大きい領域を動き領域として検出してよい。一方、動き検出部50は、差分が所定の動き量より小さい領域を非動き領域として検出してよい。差分が所定の動き量と同一の領域はいずれの領域として検出されてもよい。動き検出部50は、このような動き領域および非動き領域を、動き検出結果として得てよい。   The motion detector 50 detects motion. The motion detection method is not limited. For example, the motion detection unit 50 may detect a difference between pixel values or gradients of corresponding regions in the short exposure image and the long exposure image, and detect a region where the difference is larger than a predetermined motion amount as a motion region. On the other hand, the motion detection unit 50 may detect a region where the difference is smaller than a predetermined motion amount as a non-motion region. An area where the difference is the same as the predetermined amount of motion may be detected as any area. The motion detection unit 50 may obtain such a motion region and a non-motion region as a motion detection result.

また、動き検出部50は、超短露光画像と短露光画像とにおいて、対応する領域の画素値または勾配の差分を検出し、差分が所定の動き量より大きい領域を動き領域として検出してもよい。一方、動き検出部50は、差分が所定の動き量より小さい領域を非動き領域として検出してよい。差分が所定の動き量と同一の領域はいずれの領域として検出されてもよい。動き検出部50は、このような動き領域および非動き領域を、動き検出結果として得てもよい。あるいは、動き検出部50は、2つの動き検出結果を統合してもよい。   In addition, the motion detection unit 50 detects a pixel value or gradient difference in a corresponding region in the ultrashort exposure image and the short exposure image, and detects a region where the difference is larger than a predetermined motion amount as a motion region. Good. On the other hand, the motion detection unit 50 may detect a region where the difference is smaller than a predetermined motion amount as a non-motion region. An area where the difference is the same as the predetermined amount of motion may be detected as any area. The motion detection unit 50 may obtain such a motion region and a non-motion region as a motion detection result. Alternatively, the motion detection unit 50 may integrate two motion detection results.

増幅部61は、超短露光画像をゲイン値に基づいて増幅する。具体的には、増幅部61は、超短露光画像にゲイン値を乗じることによって超短露光画像を増幅する。一般的には、超短露光画像に対する長露光画像の露光比をゲイン値として超短露光画像に対して乗じることによって超短露光画像を増幅するが、本発明の実施形態においては、ゲイン設定部30がこのゲイン値を適切に制御することが可能である。   The amplifying unit 61 amplifies the ultrashort exposure image based on the gain value. Specifically, the amplifying unit 61 amplifies the ultrashort exposure image by multiplying the ultrashort exposure image by a gain value. In general, the ultrashort exposure image is amplified by multiplying the ultrashort exposure image by using the exposure ratio of the long exposure image to the ultrashort exposure image as a gain value. However, in the embodiment of the present invention, the gain setting unit 30 can appropriately control this gain value.

同様に、増幅部62は、短露光画像をゲイン値に基づいて増幅する。具体的には、増幅部62は、短露光画像にゲイン値を乗じることによって短露光画像を増幅する。一般的には、短露光画像に対する長露光画像の露光比をゲイン値として短露光画像に対して乗じることによって短露光画像を増幅するが、本発明の実施形態においては、ゲイン設定部30がこのゲイン値を適切に制御することが可能である。   Similarly, the amplifying unit 62 amplifies the short exposure image based on the gain value. Specifically, the amplifying unit 62 amplifies the short exposure image by multiplying the short exposure image by a gain value. In general, the short exposure image is amplified by multiplying the short exposure image by using the exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image as a gain value. In the embodiment of the present invention, the gain setting unit 30 It is possible to appropriately control the gain value.

合成部70は、使用画像選択部40によって生成された使用画像選択情報に基づいて、超短露光画像と短露光画像と長露光画像とを画素ごとに合成することによりWDR合成画像を生成する。具体的には、合成部70は、使用画像選択情報を参照して、超短露光画像使用領域には超短露光画像を使用し、短露光画像使用領域には短露光画像を使用し、長露光画像使用領域には長露光画像を使用して合成画像を生成する。合成に際しては、いずれかの画像に対して露光比に応じたゲインを乗じて正規化した上で合成されるのがよい。   The combining unit 70 generates a WDR combined image by combining the ultrashort exposure image, the short exposure image, and the long exposure image for each pixel based on the use image selection information generated by the use image selection unit 40. Specifically, the composition unit 70 refers to the use image selection information, uses the ultrashort exposure image in the ultrashort exposure image use region, uses the short exposure image in the short exposure image use region, In the exposure image use area, a composite image is generated using a long exposure image. At the time of composition, it is preferable to normalize one of the images by multiplying by a gain corresponding to the exposure ratio.

このとき、合成部70は、使用画像選択部40によって生成された使用画像選択情報に従って、超短露光画像、短露光画像および長露光画像を合成してよいが、このような処理だけでは、動き領域において輪郭が二重になるなどといったアーティファクトが発生し得る。そのため、合成部70は、動き領域において輪郭が二重になる現象を低減する処理を行ってもよい。具体的には、合成部70は、動き領域の使用画像として超短露光画像または短露光画像を選択するとよい。なお、センサ10の分解能を12ビットとしたとき、WDR合成画像の各画素は16ビット程度に拡張されてよい。   At this time, the combining unit 70 may combine the ultra-short exposure image, the short exposure image, and the long exposure image according to the use image selection information generated by the use image selection unit 40. Artifacts such as double contours in the region can occur. Therefore, the synthesis unit 70 may perform processing for reducing a phenomenon in which the contour becomes double in the motion region. Specifically, the synthesis unit 70 may select an ultrashort exposure image or a short exposure image as the use image of the motion region. When the resolution of the sensor 10 is 12 bits, each pixel of the WDR composite image may be expanded to about 16 bits.

階調圧縮部80は、ダイナミックレンジの広い画像信号のビットレンジを所定のビットレンジに収めるための圧縮処理を、合成部70により生成されたWDR合成画像に対して行う。かかる圧縮処理としては、ルックアップテーブル(LUT)に従ったトーンマッピングが用いられてよいが、特にどのような手法が用いられてもよい。   The gradation compressing unit 80 performs compression processing on the WDR synthesized image generated by the synthesizing unit 70 so that the bit range of the image signal having a wide dynamic range falls within a predetermined bit range. As such compression processing, tone mapping according to a look-up table (LUT) may be used, but any method may be used.

階調圧縮部80の後段は、例えば、ベイヤーデータからRGBプレーンを生成するデモザイク部、輪郭強調部、カラーマネージメントなどを含む画像処理エンジンに接続される。そのため、階調圧縮部80からの出力信号のデータ量は、例えば、画像処理エンジンへの入力データのサイズに適合するように(例えば、12bit程度に)調整されるのが好ましい。単純にデータサイズを低下させるだけでは暗い画像に変換されてしまうため、人間の視覚特性に近づくように高輝度側が強く圧縮されるとよい。   The subsequent stage of the gradation compression unit 80 is connected to an image processing engine including, for example, a demosaic unit that generates an RGB plane from Bayer data, a contour enhancement unit, and color management. For this reason, it is preferable that the data amount of the output signal from the gradation compression unit 80 is adjusted so as to match the size of the input data to the image processing engine (for example, about 12 bits). If the data size is simply reduced, the image is converted into a dark image. Therefore, it is preferable that the high luminance side is strongly compressed so as to approximate human visual characteristics.

図2を参照しながら、ゲイン値の制御の具体例を説明する。図2に示すように、ゲイン設定部30は、Short2(短露光画像)に対して乗じるゲイン値を、本来のゲイン値(露光比Exp)ではなく、例としてその1/2の値に設定してよい。このようにゲイン値を設定すると、Short2’(ゲイン値が乗じられた短露光画像)とLong(長露光画像)との境界に段差ができるが、この段差は合成画像中の合成境界が滑らかに再現されないということを意味する。したがって、明るい物体の周囲が多少暗く見えたり、グラデーションに縞模様が見えたりする。   A specific example of gain value control will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the gain setting unit 30 sets the gain value to be multiplied to Short2 (short exposure image) to a value that is ½ of the gain value (exposure ratio Exp) instead of the original gain value (exposure ratio Exp). It's okay. When the gain value is set in this way, a step is formed at the boundary between Short 2 ′ (short exposure image multiplied by the gain value) and Long (long exposure image), but this step smoothes the composite boundary in the composite image. It means that it is not reproduced. Therefore, the periphery of a bright object looks somewhat dark or a stripe pattern appears in the gradation.

しかし、この段差が大きすぎなければ(例えば、図2に示したように、Short2(短露光画像)に対して乗じるゲイン値を本来のゲイン値(露光比Exp)の1/2程度とした場合)、最終画像において違和感は少なく、大きな問題にはならないことが分かっている。ゲイン値を露光比Expに設定した場合とゲイン値を露光比Expの1/2に設定した場合とのそれぞれにおける合成画像の例を図7に示したので確認されたい。なお、ゲイン値は、露光比Expの1/2に限定されず、露光比Expよりも小さい所定の値であればよい。   However, if this step is not too large (for example, as shown in FIG. 2, the gain value multiplied by Short2 (short exposure image) is about ½ of the original gain value (exposure ratio Exp). ), It is known that the final image is less uncomfortable and is not a big problem. FIG. 7 shows an example of a composite image when the gain value is set to the exposure ratio Exp and when the gain value is set to ½ of the exposure ratio Exp. The gain value is not limited to 1/2 of the exposure ratio Exp, and may be a predetermined value smaller than the exposure ratio Exp.

また、ゲイン設定部30は、Short1(超短露光画像)に対して乗じるゲイン値を、本来のゲイン値(露光比Expの2乗)ではなく、例としてその1/8の値に設定してよい。このようにゲイン値を設定すると、Short1’(ゲイン値が乗じられた超短露光画像)とShort2’(ゲイン値が乗じられた短露光画像)との境界に段差ができるが、後段の階調圧縮部80によって合成画像は高輝度ほど強く圧縮がかかることから、段差は縮小され、見えにくくなる。   Also, the gain setting unit 30 sets the gain value to be multiplied to Short1 (ultra-short exposure image) to a value that is 1/8 of the value instead of the original gain value (exposure ratio Exp squared). Good. When the gain value is set in this manner, a step is formed at the boundary between Short 1 ′ (an ultra-short exposure image multiplied by the gain value) and Short 2 ′ (a short exposure image multiplied by the gain value), but the gradation of the latter stage Since the composite image is strongly compressed by the compression unit 80 as the luminance increases, the level difference is reduced and it becomes difficult to see.

そのため、Short1’とShort2’との間の段差をShort2’とLongとの間の段差よりも大きくしても(例えば、図2に示した例のように、Short1(超短露光画像)に対して乗じるゲイン値を本来のゲイン値(露光比Expの2乗)の1/8程度とした場合)、最終画像において違和感は目立ちにくい。また、Short1でなければ適正露光にならない超高輝度物体を撮影するシーンは少ないため、弊害が発生する頻度も低い。なお、ゲイン値は、露光比Expの2乗の1/8に限定されず、露光比Expよりも小さい所定の値であればよい。   Therefore, even if the level difference between Short 1 ′ and Short 2 ′ is larger than the level difference between Short 2 ′ and Long (for example, as in the example shown in FIG. 2, short 1 (ultra short exposure image)) When the gain value to be multiplied is set to about 1/8 of the original gain value (the square of the exposure ratio Exp), a sense of incongruity is hardly noticeable in the final image. In addition, since there are few scenes that capture an ultra-bright object that does not achieve proper exposure unless it is Short1, the frequency of adverse effects is low. The gain value is not limited to 1/8 of the square of the exposure ratio Exp, and may be a predetermined value smaller than the exposure ratio Exp.

このようにして、本来の露光比よりも小さいゲイン値を適用して合成することによって、図2に示した例では、合成画像の最大値を本来の1/8に抑えることができる。つまり、図2に示した例では、合成回路のサイズを3ビット分節約できたことになる。しかも、適用するゲイン値を制御しさえすればよいため、複雑な演算やラインメモリを使用するような演算は一切要しない。また、異なる画像の境界部にできる段差が目立たない程度にゲイン値を設定して、合成画像の滑らかさの低下を抑制することが可能である。   In this way, by combining by applying a gain value smaller than the original exposure ratio, in the example shown in FIG. 2, the maximum value of the combined image can be suppressed to the original 1/8. That is, in the example shown in FIG. 2, the size of the synthesis circuit can be saved by 3 bits. In addition, since it is only necessary to control the gain value to be applied, no complicated calculation or calculation using a line memory is required. Moreover, it is possible to set a gain value to such an extent that a step formed at a boundary portion between different images is not conspicuous, thereby suppressing a decrease in smoothness of the composite image.

図4を参照しながら説明を続ける。図4は、「露光比=Expの場合」および「露光比=Exp’の場合」それぞれにおける横軸(被写体輝度)と縦軸(合成画素値)との関係を示す図である。図4に示すように、Exp’はExpよりも小さく、「露光比=Exp’の場合」には「露光比=Expの場合」よりも被写体輝度が小さい。図4に示した例では、露光比=Exp’の場合、一般的な手法通りに露光比Exp’をゲイン値として使用しても、合成画像の最大値は「露光比=Expの場合」と同じになっている。したがって、わざわざExp’よりも小さいゲイン値を使用する必要がなく、そうすれば異なる画像の境界部に段差を生じることもない。   The description will be continued with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between the horizontal axis (subject luminance) and the vertical axis (composite pixel value) in “when exposure ratio = Exp” and “when exposure ratio = Exp ′”. As shown in FIG. 4, Exp ′ is smaller than Exp, and the subject brightness is smaller in “when exposure ratio = Exp ′” than in “when exposure ratio = Exp”. In the example shown in FIG. 4, when the exposure ratio = Exp ′, even if the exposure ratio Exp ′ is used as the gain value according to a general method, the maximum value of the composite image is “when the exposure ratio = Exp”. It is the same. Therefore, it is not necessary to use a gain value smaller than Exp 'on purpose, so that no step is produced at the boundary between different images.

「露光比=Expの場合」および「露光比=Exp’の場合」から、ゲイン設定部30は、露光比が閾値を下回る場合には(または露光比が閾値と等しい場合には)、ゲイン値として露光比を設定すればよく、露光比が閾値を上回った場合には、ゲイン値を閾値にクリップすればよいことが分かる。すなわち、露光比に対するゲイン値の制御特性は、図5に示すようになる。   From “when exposure ratio = Exp” and “when exposure ratio = Exp ′”, the gain setting unit 30 determines the gain value when the exposure ratio is lower than the threshold (or when the exposure ratio is equal to the threshold). It is understood that the exposure ratio may be set as follows, and if the exposure ratio exceeds the threshold value, the gain value may be clipped to the threshold value. That is, the control characteristic of the gain value with respect to the exposure ratio is as shown in FIG.

例えば、ゲイン設定部30は、露光比を4倍から16倍の間で変化させ得る場合には、閾値(TH)を「8倍」に設定する。このとき、ゲイン設定部30は、露光比が4倍から8倍までの場合には、露光比と同じゲイン値を使用するが、露光比が8倍から16倍までの場合には、ゲイン値を露光比の8倍でクリップして使用すればよい。そうすると、露光比が16倍のときにゲイン値が露光比の8倍となり、露光比に対するゲイン値の比率は1/2となる。   For example, when the exposure ratio can be changed between 4 times and 16 times, the gain setting unit 30 sets the threshold value (TH) to “8 times”. At this time, when the exposure ratio is 4 to 8 times, the gain setting unit 30 uses the same gain value as the exposure ratio, but when the exposure ratio is 8 to 16 times, the gain value Can be clipped at an exposure ratio of 8 times. Then, when the exposure ratio is 16 times, the gain value becomes 8 times the exposure ratio, and the ratio of the gain value to the exposure ratio becomes 1/2.

なお、上記したように、動き領域において輪郭が二重になるなどといったアーティファクトを低減するために、動き領域に対して短露光画像を適用する処理(以下、「動き適応合成処理」とも言う。)を行う場合がある。ここで、本発明の実施形態においては、動き適応合成処理が実行される場合、動き領域の短露光画像に対して、図5に示された制御は適用しないほうがよい   As described above, in order to reduce artifacts such as double contours in the motion area, a process of applying a short exposure image to the motion area (hereinafter also referred to as “motion adaptive synthesis process”). May do. Here, in the embodiment of the present invention, when the motion adaptive synthesis process is executed, the control shown in FIG. 5 should not be applied to the short exposure image of the motion region.

すなわち、ゲイン設定部30は、動き適応合成処理が実行される場合、動き領域の短露光画像のゲイン値として短露光画像に対する長露光画像の露光比を設定するのがよい。動き領域の短露光画像のゲイン値として短露光画像に対する長露光画像の露光比よりも小さいゲイン値が設定されてしまうと、オブジェクトが動いた瞬間にオブジェクトが暗くなってしまうからである。したがって、ゲイン設定部30は、動き適応合成処理を実行するか否かによって、図5に示した制御を無効にするか否かを切り替えるとよい。一方、動き適応合成処理が実行されない場合、動き領域の短露光画像に対して、図5に示された制御は有効にしてよい。   That is, when the motion adaptive synthesis process is executed, the gain setting unit 30 may set the exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image as the gain value of the short exposure image in the motion region. This is because if the gain value smaller than the exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image is set as the gain value of the short exposure image in the moving area, the object becomes dark at the moment when the object moves. Therefore, the gain setting unit 30 may switch whether to disable the control shown in FIG. 5 depending on whether the motion adaptive synthesis process is executed. On the other hand, when the motion adaptive synthesis process is not executed, the control shown in FIG. 5 may be validated for the short-exposure image in the motion region.

なお、動き適応合成処理を実行するか否かは、どのようにして決められてもよい。例えば、動き適応合成処理を実行するか否かは、あらかじめ決められており、切り替え不可能としてもよい。あるいは、動き適応合成処理を実行するか否かは、切り替え可能としてもよい。動き適応合成処理を実行するか否かを切り替え可能とする場合、ユーザによる操作に連動して切り替えを行うようにしてもよい。   Note that whether or not to perform the motion adaptive synthesis process may be determined in any way. For example, whether or not to execute the motion adaptive synthesis process is determined in advance and may not be switched. Alternatively, whether to perform the motion adaptive synthesis process may be switchable. When it is possible to switch whether or not to execute the motion adaptive synthesis processing, the switching may be performed in conjunction with the operation by the user.

さらに、同じ露光比で撮影する場合であっても、合成枚数が異なればゲイン値の制御を異ならせてもよい。図2と図6を比較して説明する。図2および図6どちらも同じ露光比Expで撮影した複数の画像を合成する例であるが、図2は、3フレーム(長露光画像、短露光画像および超短露光画像)の合成の例を示しており、図6は、2フレーム(長露光画像、および短露光画像)の合成の例を示している。   Furthermore, even when shooting with the same exposure ratio, the gain value may be controlled differently if the number of combined images is different. 2 and FIG. 6 will be described for comparison. 2 and 6 are examples in which a plurality of images taken with the same exposure ratio Exp are combined. FIG. 2 shows an example of combining three frames (long exposure image, short exposure image, and ultrashort exposure image). FIG. 6 shows an example of synthesis of two frames (long exposure image and short exposure image).

ここで、図2に示したように、3フレーム合成の場合に、短露光画像および超短露光画像に対して、露光比よりも小さいゲイン値を適用して、システムのビット上限を超えないようにしている。一方、図6に示したように、2フレーム合成の場合に、短露光画像に露光比と同じゲイン値を適用してもシステムのビット上限に届かないので、露光比よりも小さいゲイン値を適用する必要がない。これは同じ露光比であっても、合成枚数に応じて図5に示した制御を無効にするか否かを切り替えるとよいことを意味している。   Here, as shown in FIG. 2, in the case of 3 frame synthesis, a gain value smaller than the exposure ratio is applied to the short exposure image and the ultra short exposure image so as not to exceed the bit upper limit of the system. I have to. On the other hand, as shown in FIG. 6, in the case of two-frame synthesis, even if the same gain value as the exposure ratio is applied to the short exposure image, the system does not reach the upper bit limit of the system, so a gain value smaller than the exposure ratio is applied. There is no need to do. This means that even if the exposure ratio is the same, it is preferable to switch whether or not the control shown in FIG.

合成される画像は2フレームおよび3フレームに限定されない。したがって、ゲイン設定部30は、合成枚数が所定枚数未満である場合には、使用画像のゲイン値として使用画像に対する長露光画像の露光比を設定すればよい。一方、ゲイン設定部30は、合成枚数が所定枚数以上である場合には、使用画像に対する長露光画像の露光比が閾値を下回る場合、使用画像のゲイン値として使用画像に対する長露光画像の露光比を設定し、使用画像に対する長露光画像の露光比が閾値を上回る場合、使用画像のゲイン値を閾値にクリップすればよい。   The synthesized image is not limited to 2 frames and 3 frames. Therefore, the gain setting unit 30 may set the exposure ratio of the long exposure image to the use image as the gain value of the use image when the composite number is less than the predetermined number. On the other hand, when the composite number is equal to or greater than the predetermined number, the gain setting unit 30 sets the exposure ratio of the long exposure image to the use image as the gain value of the use image when the exposure ratio of the long exposure image to the use image falls below the threshold value. When the exposure ratio of the long exposure image to the use image exceeds the threshold value, the gain value of the use image may be clipped to the threshold value.

以上に説明したように、本発明の実施形態によれば、発生頻度が高いまたは典型的なシーンとして想定しているようなダイナミックレンジに対しては、リニアな特性で滑らかな合成画像を得ることができ、発生頻度が低いまたは重要度が低いダイナミックレンジが非常に大きなシーンに対しては、多少の画質劣化と引き換えに回路規模増加を抑えて合成に対応することが可能である。   As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain a smooth composite image with a linear characteristic for a dynamic range that is frequently generated or assumed as a typical scene. For a scene having a very large dynamic range with low frequency of occurrence or low importance, it is possible to cope with composition while suppressing an increase in circuit scale in exchange for some deterioration in image quality.

(まとめ)
本発明の実施形態においては、複数の画像のうち長露光画像以外の画像である1以上の短露光画像それぞれを各ゲイン値に基づいて増幅する増幅部61、62と、長露光画像と増幅された短露光画像とを合成する合成部70と、短露光画像に対する長露光画像の露光比よりも小さい所定の値をゲイン値として設定するゲイン設定部30と、を備える、画像処理装置1が提供される。かかる構成によれば、合成画像の滑らかさの低下を抑制するとともに回路規模増加を抑制しながら合成画像を生成することが可能となる。
(Summary)
In the embodiment of the present invention, amplification units 61 and 62 that amplify each of one or more short exposure images, which are images other than the long exposure image among a plurality of images, based on each gain value, and the long exposure image are amplified. The image processing apparatus 1 includes a combining unit 70 that combines the short exposure image and a gain setting unit 30 that sets a predetermined value smaller than the exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image as a gain value. Is done. According to such a configuration, it is possible to generate a composite image while suppressing a decrease in smoothness of the composite image and suppressing an increase in circuit scale.

WDR(ワイドダイナミックレンジ)技術は重要視されている。従来技術では、合成可能なダイナミックレンジの拡大に伴って回路規模が増加してしまうことが大きな問題となっていた。本発明の実施形態は、ダイナミックレンジが非常に広いシーンは発生頻度が低いことに注目し、リニアに合成するのは一定のダイナミックレンジまでに留め、一定以上のダイナミックレンジを持つシーンに対しては多少の画質劣化と引き換えにして小さいゲイン値を適用することによってシステム規模の増加を抑制し得る。   WDR (wide dynamic range) technology is regarded as important. In the prior art, the circuit scale has been increased as the dynamic range that can be synthesized increases. The embodiment of the present invention pays attention to the fact that a scene with a very wide dynamic range has a low occurrence frequency, and linear synthesis is limited to a certain dynamic range, and for a scene having a certain dynamic range or more. By applying a small gain value in exchange for some image quality degradation, an increase in system scale can be suppressed.

本発明の実施形態によれば、性能向上と回路規模増加という、相反する2つの問題を、合理的にかつ簡易な構成で解決することが可能である。   According to the embodiment of the present invention, it is possible to solve two conflicting problems of performance improvement and circuit scale increase with a rational and simple configuration.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

1 画像処理装置
10 センサ
20 フレームメモリ
30 ゲイン設定部
31 クリップ
32 クリップ
40 使用画像選択部
50 動き検出部
61 増幅部
62 増幅部
70 合成部
80 階調圧縮部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image processing apparatus 10 Sensor 20 Frame memory 30 Gain setting part 31 Clip 32 Clip 40 Use image selection part 50 Motion detection part 61 Amplification part 62 Amplification part 70 Synthesis | combination part 80 Tone compression part

Claims (7)

複数の画像のうち長露光画像以外の画像である1以上の短露光画像それぞれを各ゲイン値に基づいて増幅する増幅部と、
前記長露光画像と増幅された前記短露光画像とを合成する合成部と、
前記短露光画像に対する前記長露光画像の露光比よりも小さい所定の値を前記ゲイン値として設定するゲイン設定部と、
を備え、
前記ゲイン設定部は、前記1以上の短露光画像の中に前記露光比が閾値を下回る短露光画像が存在する場合、当該短露光画像のゲイン値として前記露光比を設定し、前記1以上の短露光画像の中に前記露光比が閾値を上回る短露光画像が存在する場合、当該短露光画像のゲイン値を前記閾値にクリップする、
画像処理装置。
An amplifying unit for amplifying one or more short-exposure images that are images other than the long-exposure image among the plurality of images based on each gain value;
A combining unit that combines the long exposure image and the amplified short exposure image;
A gain setting unit that sets a predetermined value smaller than an exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image as the gain value;
Bei to give a,
The gain setting unit sets the exposure ratio as a gain value of the short exposure image when the short exposure image in which the exposure ratio falls below a threshold value is present in the one or more short exposure images. When there is a short exposure image in which the exposure ratio exceeds the threshold value in the short exposure image, the gain value of the short exposure image is clipped to the threshold value.
Image processing device.
前記画像処理装置は、
前記長露光画像および前記1以上の短露光画像のいずれかを使用画像として画素ごとに選択する使用画像選択部を備え、
前記合成部は、前記使用画像を画素ごとに合成する、
請求項に記載の画像処理装置。
The image processing apparatus includes:
A use image selection unit that selects one of the long exposure image and the one or more short exposure images as a use image for each pixel;
The synthesizing unit synthesizes the use image for each pixel;
The image processing apparatus according to claim 1 .
前記画像処理装置は、
動き領域を検出する動き検出部を備え、
前記ゲイン設定部は、前記使用画像における前記動き領域として前記1以上の短露光画像のいずれかを選択する処理が実行されている場合、前記使用画像のゲイン値として前記使用画像に対する前記長露光画像の露光比を設定する、
請求項に記載の画像処理装置。
The image processing apparatus includes:
A motion detection unit for detecting a motion region;
When the process of selecting any one of the one or more short-exposure images as the movement region in the use image is performed, the gain setting unit performs the long-exposure image with respect to the use image as the gain value of the use image. Set the exposure ratio of
The image processing apparatus according to claim 2 .
前記ゲイン設定部は、前記使用画像における前記動き領域として前記1以上の短露光画像のいずれかを選択する処理が実行されていない場合、前記使用画像に対する前記長露光画像の露光比が前記閾値を下回る場合には、前記使用画像のゲイン値として前記露光比を設定し、前記使用画像に対する前記長露光画像の露光比が前記閾値を上回る場合には、前記使用画像のゲイン値を前記閾値にクリップする、
請求項に記載の画像処理装置。
When the process of selecting any one of the one or more short-exposure images as the movement region in the use image is not performed, the gain setting unit determines that the exposure ratio of the long-exposure image to the use image has the threshold value. If the exposure ratio is lower, the exposure ratio is set as the gain value of the use image, and if the exposure ratio of the long exposure image to the use image exceeds the threshold value, the gain value of the use image is clipped to the threshold value. To
The image processing apparatus according to claim 3 .
前記ゲイン設定部は、前記複数の画像が所定枚数未満である場合には、前記使用画像のゲイン値として前記使用画像に対する前記長露光画像の露光比を設定する、
請求項に記載の画像処理装置。
The gain setting unit sets an exposure ratio of the long exposure image to the use image as a gain value of the use image when the plurality of images is less than a predetermined number.
The image processing apparatus according to claim 2 .
前記ゲイン設定部は、前記複数の画像が前記所定枚数以上である場合には、前記使用画像に対する前記長露光画像の露光比が前記閾値を下回る場合、前記使用画像のゲイン値として前記露光比を設定し、前記使用画像に対する前記長露光画像の露光比が前記閾値を上回る場合、前記使用画像のゲイン値を前記閾値にクリップする、
請求項に記載の画像処理装置。
The gain setting unit, when the plurality of images is equal to or greater than the predetermined number, when the exposure ratio of the long exposure image to the use image is less than the threshold, the exposure ratio as the gain value of the use image. And when the exposure ratio of the long exposure image to the use image exceeds the threshold value, the gain value of the use image is clipped to the threshold value.
The image processing apparatus according to claim 5 .
複数の画像のうち長露光画像以外の画像である1以上の短露光画像それぞれを各ゲイン値に基づいて増幅することと、
前記長露光画像と増幅された前記短露光画像とを合成することと、
前記短露光画像に対する前記長露光画像の露光比よりも小さい所定の値を前記ゲイン値として設定することと、
を含み、
前記1以上の短露光画像の中に前記露光比が閾値を下回る短露光画像が存在する場合、当該短露光画像のゲイン値として前記露光比を設定し、前記1以上の短露光画像の中に前記露光比が閾値を上回る短露光画像が存在する場合、当該短露光画像のゲイン値を前記閾値にクリップすることを含む、
画像処理方法。

Amplifying each of one or more short-exposure images that are images other than the long-exposure image among the plurality of images based on each gain value;
Combining the long exposure image and the amplified short exposure image;
Setting a predetermined value smaller than an exposure ratio of the long exposure image to the short exposure image as the gain value;
Only including,
When there is a short exposure image in which the exposure ratio falls below a threshold value in the one or more short exposure images, the exposure ratio is set as a gain value of the short exposure image, and the one or more short exposure images Clipping the gain value of the short exposure image to the threshold when there is a short exposure image in which the exposure ratio exceeds the threshold;
Image processing method.

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