JP6652301B2 - 画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムに関する。

監視カメラは昼夜問わず撮影を行わなければならず、低照度でも撮影をすることが必要である。低照度での撮影が行われた場合には、一般にＡＧＣ（自動利得制御）によって画像のゲインを上げるような調整が行われる。
また、特許文献１には、最低変換輝度と最高変換輝度を出力画像の輝度レンジへ変換し、中間変換輝度をダイナミックレンジの中央側に位置するように変換する技術が開示されている。最低変換輝度は輝度ヒストグラムがゼロ％近傍の規定値の輝度であり、中間変換輝度は輝度ヒストグラムが５０％又はその近傍の規定値の輝度であり、最高変換輝度は輝度ヒストグラムが１００％近傍の規定値の輝度である。また、特許文献２には、階調値の出入力特性が非線形に変化する階調変換特性を複数備え、輝度に応じて選択された階調変換特性に基づき、階調値の変換処理を行う技術が開示されている。

特開２００５−２３６５８８号公報 特開２００４−３６３７２６号公報

ところで、前述したように低照度の画像のゲインを上げるような調整が行われた場合、画像の明るさは上がるが、ノイズが多く画質の低い画像になり易い。さらに、ノイズが多くなるとＨ．２６４規格などの圧縮を行うエンコーダの圧縮性能に影響し、画像のデータサイズが増加してしまう。監視カメラにおいては、データを長時間録画、保存することが求められるため、記録媒体の容量も多く必要となり導入コストが上がってしまう。一方で、例えば、画像の撮像がなされた際の照度に応じてノイズや画像のエントロピーを減らすことができれば、低照度の画像であっても、画質劣化を抑えつつ画像のデータサイズを低減することが可能になると考えられる。なお、上述の特許文献１や特許文献２に開示された技術では、入力画像に対して出力画像の輝度レンジを広くすることは可能であるが、画質劣化を抑えつつ画像のデータサイズを低減するようなことは実現できない。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、画像が撮像された際の照度に応じて画像のノイズを減らすことを可能にする画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の画像処理装置は、画像を撮像した際の照度を示す照度情報を取得する取得手段と、前記撮像された画像の輝度の階調特性を設定する設定手段と、を有し、前記設定手段は、前記取得手段により取得された照度が第１の照度である場合、第１の出力輝度レンジを有する階調特性を設定し、前記取得手段により取得された照度が前記第１の照度よりも暗い第２の照度である場合、前記第１の出力輝度レンジよりも狭い第２の出力輝度レンジを有する階調特性を設定することを特徴とする。

本発明によれば、画像が撮像された際の照度に応じて画像のノイズを減らすことが可能となる。

第１実施形態の画像処理装置の概略構成例を示す図である。 ガンマ特性の参考例を示す図である。 十分な照度の画像例を示す図である。 低照度の画像例を示す図である。 第１実施形態における補正前後のガンマ特性例を示す図である。 補正後のガンマ特性でガンマ処理された低照度の画像例を示す図である。 第１実施形態の補正によるデータサイズ低減例を示す図である。 十分な照度の画像のヒストグラム例を示す図である。 低照度の画像のヒストグラム例を示す図である。 第１実施形態のフローチャートである。 ゲインとノイズの関係例を示す図である。 ゲインに応じたオフセット量を示す図である。 低輝度部オフセットの過補正がなされた画像例を示す図である。 第２実施形態の画像処理装置の概略構成例を示す図である。 有効輝度の説明に用いる図である。 第２実施形態における補正前後のガンマ特性例を示す図である。 第２実施形態のフローチャートである。 ゲインに応じた輝度レンジ変更割合を示す図である。

以下、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説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の画像処理装置の概略構成を示す図である。図１の画像処理装置は、監視カメラなどの各種カメラ、スマートフォン等に搭載されているカメラなどに搭載可能な装置である。図１において、レンズ群１は、フォーカスレンズ、ズームレンズを含み、ズームレンズにより焦点距離調整がなされ、フォーカスレンズによりピント位置調整がなされる。絞り２は、レンズ群１を介して撮像素子３に入射する光量の調整等に使用される。撮像素子３は、レンズ群１と絞り２を介して撮像面上に結像された光像をアナログ画像信号に変換する。ＡＤ変換部４は、撮像素子３から出力されたアナログ画像信号をデジタル画像データに変換する。ＡＤ変換部４から出力された画像データは画像処理部６に入力する。照度計５は、画像の撮影がなされている際の被写体等の照度を計測し、その照度データを画像処理部６に出力する。

画像処理部６において、被写体に応じた露出制御が行われる際には、ＡＤ変換部４からの画像データに対し、ゲイン設定部６１がゲインの制御を行う。ここで、ゲインを上げた場合、画像のノイズを増加させてしまうが、被写体の画像を明るく調整できる。シャッタースピード設定部６２は、画像データを基に、被写体の画像の明るさが適正になるようにシャッタースピードを制御する。輝度生成部６３は、画像データから例えば各画素の輝度Ｙの情報を生成する。露出制御部６４は、輝度生成部６３により生成された輝度Ｙの情報を基に、例えば被写体の輝度が適正な値になるように、絞り２の絞り値、ゲイン設定部６１によるゲイン、シャッタースピード設定部６２によるシャッタースピードを制御する。照度算出部６５は、画像が撮像された際の例えば被写体の照度を検出する照度検出手段の一例である。照度算出部６５は、照度計５による照度データ、絞り２の絞り値、ゲイン設定部６１の設定ゲイン、シャッタースピード設定部６２の設定シャッタースピード、輝度生成部６３からの輝度Ｙの、少なくとも一つから、撮像されている被写体等の照度を算出する。照度算出部６５により算出された照度情報は、ガンマ補正量算出部６７に送られる。

ガンマ設定部６６は、輝度生成部６３を介した画像が有する輝度の階調特性を補正する。具体的には、ガンマ設定部６６は、画像の輝度を入力輝度とし、その入力輝度をいわゆるガンマ特性に応じて補正して出力輝度とするようなガンマ処理により、画像の階調特性を補正する処理手段の一例である。ここで、ガンマ特性は、一般的には例えば図２に示すような特性となされている。図２の横軸は入力輝度、縦軸は出力輝度である。ガンマ特性は、画像のコントラストや階調性に影響し、画質に対して大きな影響を及ぼす。ガンマ補正量算出部６７は、補正手段の一例であり、画像の輝度の階調特性を補正する補正特性の少なくとも出力最小輝度と出力最大輝度の何れかを、検出された照度に応じて補正する。本実施形態の場合、ガンマ補正量算出部６７は、照度算出部６５にて算出された照度情報に応じて、ガンマ特性に対する補正量を算出し、その補正量により補正したガンマ特性をガンマ設定部６６に設定させる。したがって、本実施形態の場合、ガンマ設定部６６では、照度に応じた補正がなされたガンマ特性によるガンマ処理を行うことにより、画像の階調特性を補正する。ガンマ特性に対する補正量の詳細と、その補正量により補正されたガンマ特性によるガンマ処理の詳細については後述する。符号化部７は、例えばＪＰＥＧなどの規格に基づく静止画の符号化や、ＭＰＥＧ、Ｈ．２６４などの規格に基づく動画の符号化を行う。

ここで、符号化を行う際に、画像にノイズが多いと、高周波成分が増加してしまい、圧縮性能が劣化して、圧縮後のデータサイズが大きくなってしまうことになる。画像のデータサイズを低減するためには、ノイズや画像のエントロピーを減らすことが重要となる。このため、本実施形態では、以下に説明するようにして輝度レンジを補正することにより、ノイズを減らし、画質劣化を抑えつつデータサイズを低減することを可能にしている。本実施形態では、輝度レンジの補正は、前述したようにガンマ特性を補正することにより行う。また、本実施形態において、ガンマ特性の補正は、基準となるガンマ特性の少なくとも出力最小輝度と出力最大輝度の何れかを、オフセットさせることにより行う。基準となるガンマ特性のオフセット量が、前述のガンマ特性に対する補正量である。

以下、基準となるガンマ特性に対するオフセットによる補正と、そのガンマ特性の補正による輝度レンジの補正について、詳細に説明する。本実施形態において、輝度レンジの補正は、照度算出部６５からの照度情報に基づいて、ガンマ補正量算出部６７がガンマ特性の補正量（オフセット量）を算出し、その補正量に応じて補正したガンマ特性を、ガンマ設定部６６に設定させることにより行われる。

図３は十分な照度の画像１０の例を示し、図４は低照度の画像１２の例を示している。また、図３中の四角（□）領域１１、図４中の四角（□）領域１３は、それぞれノイズレベルを測定した領域を示しているとする。なお、図３、図４に示している画像平均輝度Ｙは、画像全体の輝度Ｙの平均値である。図３、図４に示したノイズレベル、画像平均輝度の各値は、それぞれ参考値である。ここで、例えば図４のように低照度の画像１２に対しては、前述したゲイン設定部６１によりゲインを上げるような調整がなされることになる。このため、図４の低照度の画像１２は、図３のような十分な照度の画像１０と比較して、ノイズレベルが大きく増加している。

本実施形態の場合、図４の例のような低照度の画像１２に対しては、図５に示すようなガンマ特性２１によるガンマ処理を行う。また、図５中のガンマ特性２０は、図２に示したガンマ特性であり、ガンマ特性２１を求める際の基準となされるガンマ特性である。ガンマ特性２１は、基準のガンマ特性２０に対し、出力最小輝度を第１オフセット量ＹOFL、出力最大輝度を第２オフセット量ＹOFHだけオフセットさせ、出力最小輝度と出力最大輝度の中間輝度部では補間が行われた形状の特性となされている。基準のガンマ特性２０に対し、第１オフセット量ＹOFLは出力最小輝度を第１所定量だけ高くするようなオフセット量となされ、第２オフセット量ＹOFHは出力最大輝度を第２所定量だけ低くするようなオフセット量となされている。本実施形態の場合、第１オフセット量ＹOFLは例えば１６輝度値分、第２オフセット量ＹOFHは例えば６４輝度値分に相当するオフセット量となされている。また、ガンマ特性２１は、第１オフセット量ＹOFLだけオフセットさせた出力最小輝度値と、第２オフセット量ＹOFHだけオフセットさせた出力最大輝度値とを結ぶ直線で表される特性を、基準のガンマ特性２０に掛け合わせることで生成可能である。式（１）には、ガンマ特性２１によるガンマ処理の計算式を示す。なお、式（１）中のＹOUTは出力輝度、ＹINは入力輝度、γ（）は図２に示された基準のガンマ特性２０の特性関数である。

ＹOUT＝（255−ＹOFL−ＹOFH）×γ（ＹIN）／255＋ＹOFL 式（１）

図６は、前述した図４の画像例に対し、図５のガンマ特性２１によりガンマ処理された画像１４の例である。また、図６中の四角（□）領域１５は、図４の領域１３に対応した領域である。この図６の例からわかるように、図４の画像１２の例と比較して、画像全体の輝度が高くなって明るく見え、階調性などの画像劣化も抑えた上で、ノイズレベルも小さくできている。また、ノイズレベルが小さくなっているため、符号化部７による符号化後のデータサイズは、図４の画像例の場合と比較して低減されることになる。図７は、ある撮影シーンで撮像された画像において、前述したようなガンマ特性の補正によって輝度レンジを補正した場合のエンコード後のデータサイズの低減例を示している。図７は、低輝度部と高輝度部のオフセット量が共に「０」（補正なし）のときのデータサイズを１００％とし、補正なしのデータサイズに対して、低輝度部と高輝度部のオフセット量が「１６〜６４」の際のデータサイズ比を示している。この図７の例から、低輝度部、高輝度部とも、ガンマ特性のオフセット量（輝度レンジの補正量）が大きくなるにつれデータサイズが少なくなっていくことがわかる。

また、図８は前述した図３の画像例のように十分な照度の画像のヒストグラム例を、図９は前述した図４の画像例のように低照度の画像のヒストグラム例を示している。これら図８、図９において、横軸は輝度、縦軸は画素の頻度を示している。図８に示したヒストグラム例からわかるように、十分な照度の画像は、輝度レンジの全体にわたって輝度が分布していることがわかる。一方、図９に示したヒストグラム例からわかるように、低照度の画像は、図８の例と比較して、高輝度側に対し低輝度側の方に輝度が多く分布している。なお、低輝度側に輝度が多く分布する画像は、低照度の環境で撮像された画像の他にも、例えば、ゲインを低く設定した画像や、見た目を低照度の撮像画像にするために露出を低く設定する露出調整が行われた画像も含まれる。

ここで、図９に示したヒストグラム例のように、低輝度側に輝度が多く分布し、高輝度側の輝度分布が少ない画像の場合、例えば低輝度側よりも高輝度側に対して多く輝度レンジの補正をかけたとしても、画質への影響は少ないと考えられる。また、ノイズは、高輝度部、低輝度部ともに存在しているため、画質劣化を抑えた上でノイズレベルの低減効果を高めるためには、低輝度部よりも高輝度部への補正量を大きくするのが有効であると考えられる。このため、本実施形態では、前述の図５に示したように、低輝度部よりも高輝度部に多く輝度レンジの補正をかけるようにしている。

図１０には、画像処理部６における処理のフローチャートを示す。図１０のフローチャートは、照度算出部６５、ガンマ補正量算出部６７、ガンマ設定部６６により行われる処理である。なお、図１０の処理は、例えばＣＰＵ等において本実施形態に係る画像処理プログラムを実行することにより実現されてもよい。以下の説明では、図１０の各処理のステップＳ１００１〜ステップＳ１００６を、Ｓ１００１〜Ｓ１００６と略記する。

画像処理部６は、カメラによる撮像が開始されると、図１０のフローチャートの処理をスタートさせて、照度算出部６５にて行われるＳ１００１に処理を進める。Ｓ１００１では、照度算出部６５は、前述したように照度データ、絞り値、設定ゲイン、設定シャッタースピード、輝度Ｙの少なくとも一つから、撮像されている被写体等の照度を算出する。Ｓ１００１の後、画像処理部６は、ガンマ補正量算出部６７にて行われるＳ１００２に処理を進める。

Ｓ１００２では、ガンマ補正量算出部６７は、照度算出部６５により算出された照度が、第１照度値（Ｙht1）以下であるか否かを判定する。ガンマ補正量算出部６７は、照度が第１照度値以下である場合にはＳ１００４に処理を進め、照度が第１照度値（Ｙht1）を越える場合にはＳ１００３に処理を進める。そして、Ｓ１００３に進んだ場合、ガンマ補正量算出部６７は、前述した図５の基準のガンマ特性２０を、ガンマ設定部６６に設定させる。Ｓ１００３の後、画像処理部６は、図１０のフローチャートの処理を終了させる。

Ｓ１００４に進んだ場合、ガンマ補正量算出部６７は、照度に応じて、前述した低輝度部のオフセット量ＹOFLを算出した後、Ｓ１００５に処理を進める。Ｓ１００５では、ガンマ補正量算出部６７は、照度に応じて、前述した高輝度部のオフセット量ＹOFHを算出した後、Ｓ１００６に処理を進める。Ｓ１００６では、ガンマ補正量算出部６７は、それら低輝度部のオフセット量ＹOFLと高輝度部のオフセット量ＹOFHとにより、前述したように基準のガンマ特性２０をオフセットさせ、また、中輝度部では補間を行い、前述のガンマ特性２１を算出する。そして、ガンマ補正量算出部６７は、そのガンマ特性２１をガンマ設定部６６に設定させる。これにより、ガンマ設定部６６では、低照度の画像に対して、ガンマ特性２１による輝度レンジの補正が行われることになる。Ｓ１００６の後、画像処理部６は、図１０のフローチャートの処理を終了させる。

図１１は、画像のノイズレベルと、画像に対するゲインとの関係例を示した図である。図１１の横軸がゲイン、縦軸がノイズレベルとなっている。この図１１からわかるように、ゲインが大きくなるにつれ、ノイズレベルも大きくなっていることが分かる。そして、前述したように、ノイズレベルが大きくなればエンコード後のデータサイズは大きくなるため、ゲインが大きくなるにつれデータサイズも大きくなる。図１２は、高輝度部と低輝度部に対する前述したオフセット量とゲインとの関係を示す図である。さらに、前述の図７で説明したようにオフセット量が大きくなればデータサイズは低減され、また低輝度部よりも高輝度部のオフセット量を大きくしても画質への影響は少ない。このため、図１２に示すように、ゲインが大きくなるにつれてオフセット量を大きくすると共に、低輝度部に比べて高輝度部のオフセット量を大きくすれば、画質の低下を抑制しつつ、データサイズを効果的に低減することが可能となる。このように、本実施形態では、画質劣化とのバランスをとりながら、ゲインの増加に応じたオフセット量を求めている。

一方、図１３には、例えば低輝度部の輝度レンジを上げ過ぎたことで、画像の黒に対するレベルが上がり、全体として白っぽくなった画像の例を示す。この図１３のように、低輝度部の輝度レンジを持ち上げすぎると、全体が白っぽい画像になってしまうため、低輝度側のオフセット量は、画質やシーンに応じて予め決めた値以下に抑えることが望ましい。このように画像が白っぽくなるのを防止するため、本実施形態では、高輝度部と低輝度部とでオフセット量を異なる量に変化させる際の第２照度値（Ｙth2）が設定されている。このため、本実施形態の場合、前述した照度の第１照度値（Ｙth1）までは高輝度部、低輝度部で共に同じオフセット量とし、照度がさらに低くなる（ゲインが上がる）場合には、高輝度部のオフセット量を低輝度部よりも大きくしていくようにする。本実施形態では、照度が第２照度値（Ｙth2）以下になった場合に、高輝度部のオフセット量を低輝度部よりも大きくしていくようにする。なお、ゲインと照度は相互に関係しており、照度が低ければゲインは上げられるため、図１２に示すように、ゲインに応じてオフセット量を設定してもよい。ゲインが増加するとノイズリダクションなどの影響で画質そのものも劣化していく。そのため、ゲインが増加した場合、オフセット量を多くしても画質への影響も少ない。図１２の場合、照度の第２照度値（Ｙth2）に対応したゲインが３６（ｄＢ）となされた例であり、ゲインが３６（ｄＢ）以上になる低照度の場合に、高輝度部のオフセット量が低輝度部よりも大きくなされている。

以上説明したように、第１実施形態の画像処理装置によれば、照度に応じてオフセットさせたガンマ特性によるガンマ処理を行って輝度レンジを補正することにより、ノイズを減らして、画質劣化を抑えつつデータサイズの低減を可能にしている。

＜第２実施形態＞
図１４は、第２実施形態の画像処理装置の概略構成を示す図である。図１４において、図１と同じ構成要素には同じ参照符号を付して、それらの詳細な説明は省略する。以下、図１の構成とは異なる部分についてのみ説明する。図１４の画像処理装置の場合、前述の図１の構成にヒストグラム生成部６８が追加されており、輝度生成部６３は輝度Ｙの情報をヒストグラム生成部６８にも送る。

ヒストグラム生成部６８は、輝度生成部６３からの輝度Ｙの情報を基に、画像内の輝度のヒストグラムを算出する。ヒストグラム生成部６８は、一例として前述した図８や図９で示したようなヒストグラムを生成する。ヒストグラム生成部６８にて生成されたヒストグラムは、ガンマ補正量算出部６７に送られる。このため、第２実施形態の場合、ガンマ補正量算出部６７は、そのヒストグラムと、前述した照度算出部６５からの照度とに基づいて、ガンマ特性の補正量（オフセット量）を算出してガンマ設定部６６に設定する。

以下、第２実施形態の場合のガンマ補正量算出部６７における処理の詳細について説明する。第２実施形態の場合、ガンマ補正量算出部６７は、ヒストグラムから輝度の有効範囲を算出し、照度又は照度に対応して設定されるゲインに応じて、輝度レンジの変更割合を決定する。そして、ガンマ補正量算出部６７は、その輝度レンジの変更割合に応じて、ガンマ特性の補正量を決める。
第２実施形態のガンマ補正量算出部６７において、ガンマ特性の補正量を算出する例について、図１５のヒストグラムを例に挙げて説明する。なお、図１５のヒストグラムは、前述の図９に示した低輝度の画像のヒストグラムと同様のものである。

ガンマ補正量算出部６７は、図１５に示すようなヒストグラムの低輝度側から累積頻度を算出し、その低輝度側からの累積頻度Ｉlowが第１頻度値になった場合の輝度Ｙの値を低輝度有効輝度Ｙlowとする。また、ガンマ補正量算出部６７は、図１５に示すようなヒストグラムの高輝度側からの累積頻度Ｉhighが第２頻度値になった場合の輝度Ｙの値を高輝度有効輝度Ｙhighとする。なお、低輝度有効輝度Ｙlowを求める際の累積頻度Ｉlowに対する第１頻度値、高輝度有効輝度Ｙhighを求める際の累積頻度Ｉhighの第２頻度値は、画像の特性に応じて異なる値を使用してもよい。また例えば、照明が画面内にあり低照度の画像の中に局所輝度が高くなっている（局所的に明るくなっている）領域がある場合、その低照度の画像から、局所輝度が高くなっている領域を除去して主被写体に特化した補正を行うようにしてもよい。この場合には、照明により局所輝度が高くなっている領域の頻度を除外した上で、高輝度部の累積頻度Ｉhighを算出する。

そして、ガンマ補正量算出部６７は、後述する図１８に示すように、ゲインに応じて設定された複数の輝度レンジの変更割合Δratioの中から、照度（つまりゲイン）に応じた輝度レンジの変更割合Δratioを決定する。ここで、前述した図１１のように、ゲインが増加するにつれ、ノイズレベルも増加することから、ゲインの増加に合わせて、輝度レンジの変更割合を大きくすれば、輝度レンジを適切に補正することができると考えられる。また、前述したようにゲインと照度は大きく関係しているので、照度に応じて輝度レンジの変更割合を求めるようにしてもよい。式（２）には、第２実施形態の場合のガンマ処理の計算式を示す。なお、式（２）中のＹOUTは出力輝度、ＹINは入力輝度、γ（）は図２に示された基準のガンマ特性２０の特性関数である。

ＹOUT＝（255−Ｙlow−Ｙhigh）×Δratio／100×γ（ＹIN）／255＋Ｙlow 式（２）

図１６は、前述の第１実施形態で説明した基準のガンマ特性２０とオフセットされたガンマ特性２１、第２実施形態の場合の補正後のガンマ特性２３の例を示す図である。図１６に示すように、ガンマ補正量算出部６７は、低輝度部のオフセット量を低輝度有効輝度Ｙlowの値とし、高輝度部のオフセット量を高輝度有効輝度Ｙhighの値とする。さらに、ガンマ補正量算出部６７は、それらオフセット量Ｙlow、Ｙhighに応じた補正後の輝度レンジに対して、更に照度に応じたΔratio分の補正を行うことで、補正後のガンマ特性２３を算出する。このように、第２実施形態の画像処理部６は、照度だけでなく、被写体の有効輝度も考慮することで、例えば撮影シーンなどに応じて適切に輝度レンジの補正を行うことができる。

図１７には、第２実施形態の画像処理部６における処理のフローチャートを示す。図１７のフローチャートは、照度算出部６５、ガンマ補正量算出部６７、ガンマ設定部６６により行われる処理である。なお、図１７の処理は、例えばＣＰＵ等において本実施形態に係る画像処理プログラムを実行することにより実現されてもよい。以下の説明では、図１７の各処理のステップＳ１７０１〜ステップＳ１００７を、Ｓ１７０１〜Ｓ１７０７と略記する。

画像処理部６は、カメラによる撮像が開始されると、図１７のフローチャートの処理をスタートさせる。Ｓ１７０１、Ｓ１７０２は、前述した図１０のＳ１００１、Ｓ１００２と同じ処理であるためその説明は省略する。Ｓ１７０２において、ガンマ補正量算出部６７は、照度が前述した第１照度値（Ｙht1）以下である場合にはＳ１７０４に処理を進め、照度が第１照度値を越える場合にはＳ１７０３に処理を進める。Ｓ１７０３に進んだ場合、ガンマ補正量算出部６７は、前述した図１０のＳ１００３と同様に、図５の基準のガンマ特性２０をガンマ設定部６６に設定させる。Ｓ１７０３の後、画像処理部６は、図１７のフローチャートの処理を終了させる。

Ｓ１７０４に進んだ場合、ガンマ補正量算出部６７は、前述したように、ヒストグラム生成部６８で生成されたヒストグラムの低輝度側から累積頻度を算出し、その累積頻度Ｉlowが第１頻度値になった場合の輝度Ｙの値を低輝度有効輝度Ｙlowとする。Ｓ１７０４の後、ガンマ補正量算出部６７は、Ｓ１７０５に処理を進める。Ｓ１７０５では、ガンマ補正量算出部６７は、前述したように、ヒストグラムの高輝度側から算出した累積頻度Ｉhighが第２頻度値になった場合の輝度Ｙの値を高輝度有効輝度Ｙhighとする。Ｓ１７０５の後、ガンマ補正量算出部６７は、Ｓ１７０６に処理を進める。

Ｓ１７０６では、ガンマ補正量算出部６７は、前述したように、ゲインに応じた複数の輝度レンジの変更割合Δratioの中から、検出された照度（つまりゲイン）に応じた変更割合Δratioを決定する。ここで、図１８は、輝度レンジの変更割合Δratioとゲインとの関係を示す図である。第２実施形態の場合のガンマ補正量算出部６７は、図１８に示すようなゲインに応じた複数の輝度レンジ変更割合Δratioの中から、検出された照度（ゲイン）に応じた輝度レンジ変更割合Δratioを決定する。そして、ガンマ補正量算出部６７は、前述したように、低輝度有効輝度Ｙlowと、高輝度有効輝度Ｙhighと、輝度レンジの変更割合Δratioとに基づいて、前述の図１６に示したような輝度レンジを補正するガンマ特性２３を求める。

なお、第２実施形態の例では、輝度レンジ変更割合Δratioにより、高輝度部の輝度レンジを圧縮するような補正がなされているが、低輝度部と高輝度部を合わせて、輝度レンジ変更割合Δratio分だけ、輝度レンジを圧縮するようにしてもよい。Ｓ１７０７の後、ガンマ補正量算出部６７は、Ｓ１７０７に処理を進める。

Ｓ１７０７では、ガンマ補正量算出部６７は、第２実施形態の場合のガンマ特性２３をガンマ設定部６６に設定させる。これにより、ガンマ設定部６６では、低照度の画像に対して、ガンマ特性２３による輝度レンジの補正が行われることになる。Ｓ１７０７の後、画像処理部６は、図１７のフローチャートの処理を終了させる。

＜その他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の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。

上述の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明は、その技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

５ 照度計、６ 画像処理部、７ 符号化部、６１ ゲイン設定部、６３ 輝度生成部、６５ 照度算出部、６６ ガンマ設定部、６７ ガンマ補正量算出部、６８ ヒストグラム生成部

Claims (14)

1. 画像を撮像した際の照度を示す照度情報を取得する取得手段と、
   前記撮像された画像の輝度の階調特性を設定する設定手段と、を有し、
   前記設定手段は、前記取得手段により取得された照度が第１の照度である場合、第１の出力輝度レンジを有する階調特性を設定し、前記取得手段により取得された照度が前記第１の照度よりも暗い第２の照度である場合、前記第１の出力輝度レンジよりも狭い第２の出力輝度レンジを有する階調特性を設定する
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記設定手段は、前記取得手段により取得された照度に応じて予め保持された基本階調特性を補正することで、前記階調特性を設定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記設定手段は、前記基本階調特性を補正するための補正特性を、前記取得手段により取得された照度に応じて決定し、前記補正特性に基づき前記基本階調特性を補正することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記設定手段は、前記階調特性の、少なくとも出力最小輝度と出力最大輝度の何れかを、前記取得手段により取得された照度に応じて決定す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. 前記設定手段は、前記階調特性の、少なくとも出力最小輝度と出力最大輝度の何れかを、前記取得手段により取得された照度に応じてオフセットさせ、前記オフセットがなされた後の出力最小輝度と出力最大輝度との間の輝度は補間を行うことにより、前記補正された階調特性を生成することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
6. 前記設定手段は、前記出力最小輝度をオフセットさせる場合には第１所定量だけ高くするオフセットを行い、前記出力最大輝度をオフセットさせる場合には第２所定量だけ低くするオフセットを行うことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
7. 前記第２所定量は前記第１所定量より大きい量となされることを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記設定手段は、前記照度が低くなるほど、少なくとも前記出力最小輝度と前記出力最大輝度の何れかのオフセット量を、大きくすることを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載の画像処理装置。
9. 前記設定手段は、前記出力最小輝度に対するオフセットの量を予め決めた値以下に抑えることを特徴とする請求項５乃至８の何れか１項に記載の画像処理装置。
10. 前記設定手段は、前記撮像された画像の輝度から、少なくとも低輝度側の有効輝度と高輝度側の有効輝度の何れかを求め、前記求められた前記有効輝度と前記取得手段により取得された照度とに基づいて、前記階調特性を設定することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の画像処理装置。
11. 前記設定手段は、前記撮像された画像の低輝度からの累積頻度が第１頻度値となった輝度を前記低輝度側の有効輝度とし、前記撮像された画像の高輝度からの累積頻度が第２頻度値なった輝度を前記高輝度側の有効輝度として求めることを特徴とする請求項１０に記載の画像処理装置。
12. 前記設定手段は、前記撮像された画像の内に局所輝度の高い領域がある場合には、前記局所輝度の高い領域を除外して前記高輝度側の有効輝度を求めることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像処理装置。
13. 画像処理装置が実行する画像処理方法であって、
    画像を撮像した際の照度を示す照度情報を取得する取得ステップと、
    前記撮像された画像の輝度の階調特性を設定する設定ステップと、を有し、
    前記設定ステップでは、前記取得ステップにより取得された照度が第１の照度である場合、第１の出力輝度レンジを有する階調特性を設定し、前記取得ステップにより取得された照度が前記第１の照度よりも暗い第２の照度である場合、前記第１の出力輝度レンジよりも狭い第２の出力輝度レンジを有する階調特性を設定する
    ことを特徴とする画像処理方法。
14. コンピュータを、請求項１乃至１２の何れか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、コンピュータが読み取り可能なプログラム。

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