JP7462464B2 - 画像処理装置および方法、プログラム、記憶媒体 - Google Patents
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Description
画像処理部105は、A/D変換器104からの画像データ、または、メモリ制御部107を介して画像メモリ106から読み出された画像データに対し、ホワイトバランスなどの色変換処理、γ処理、輪郭強調処理、色補正処理などの各種画像処理を行う。画像処理部105から出力された画像データは、メモリ制御部107を介して画像メモリ106に書き込まれる。画像メモリ106は、画像処理部105から出力された画像データや、表示部109に表示するための画像データを格納する。
顔検出部113は、撮影された画像から、人物の顔及び顔の器官が存在する顔及び顔器官領域を検出する。画像処理部105では、顔検出部113の顔検出結果や顔器官検出結果、撮像した画像データを用いて所定の評価値算出処理を行い、得られた評価値に基づいてシステム制御部50が露光制御、焦点調節制御を行う。これにより、TTL(スルー・ザ・レンズ)方式のAF(オートフォーカス)処理、AE(自動露出)処理、AWB(オートホワイトバランス)処理などを行う。
また、D/A変換器108は、画像メモリ106に格納されている表示用のデジタルの画像データをアナログ信号に変換して表示部109に供給する。表示部109は、LCD等の表示器上に、D/A変換器108からのアナログ信号に応じた表示を行う。
コーデック部110は、画像メモリ106に格納された画像データをJPEGやMPEGなどの規格に基づいてそれぞれ圧縮符号化する。システム制御部50は、符号化した画像データを、インタフェース(I/F)111を介して、メモリカードやハードディスク等の記録媒体112に格納する。また、I/F111を介して記録媒体112から読み出された画像データをコーデック部110により復号して伸長し、画像メモリ106に格納する。そして、画像メモリ106に格納された画像データを、メモリ制御部107、D/A変換器108を介して表示部109に表示することで、画像を再生表示することができる。
リライティング処理部114は、撮影された画像に仮想光源を当てて明るさを補正するリライティング処理(再照明処理)を行う。なお、リライティング処理部114により行われるリライティング処理の詳細については、後述する。
次に、画像処理部105の詳細について、図2を用いて説明する。図2は画像処理部105の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態では、撮像部103の撮像素子はベイヤー配列のカラーフィルタにより覆われているものとする。従って、撮像部103の撮像素子の各画素からはR、G、Bいずれかの画像信号が出力される。
まず、図1のA/D変換器104から入力されたベイヤーRGBの画像データは同時化処理部200に入力される。同時化処理部200は、入力されたR、G、Bの画像信号に対して同時化処理を行い、各画素について色信号RGBを生成する。WB増幅部201は、公知の処理によりシステム制御部50が算出するホワイトバランスゲイン値に基づき、生成された各画素の色信号RGBにゲインをかけ、ホワイトバランスを調整する。WB増幅部201によりホワイトバランスが調整された色信号RGBは、輝度・色信号生成部202に入力される。輝度・色信号生成部202は色信号RGBから輝度信号Yを生成し、生成した輝度信号Yを輪郭強調処理部203へ、また、色信号RGBを色変換処理部205へ出力する。
被写体情報検出部208において、顔検出部113から出力される顔・顔器官検出情報と、色変換処理部205から出力される色信号RGBとから、撮影画像における被写体に関する情報を検出する。ここで、被写体に関する情報とは、撮影画像内の被写体の人数、被写体の大きさ、被写体の位置、被写体への光のあたり方、被写体の陰影情報などである。例えば、被写体の人数、大きさ、位置に関しては、顔検出部113が出力する各顔・顔器官の座標位置情報から検出し、光の当たり方や陰影情報は、撮影画像全体及び各被写体の平均輝度情報や輝度ヒストグラム情報から検出する。
輝度ガンマ処理部204において、輝度信号Yに対してガンマ補正を行い、メモリ制御部107を介してガンマ補正した輝度信号Yを画像メモリ106に出力する。一方、色ガンマ処理部206においては、色信号RGBにガンマ補正を行い、色差信号生成部207に出力する。色差信号生成部207においてRGB信号から色差信号R-Y、B-Y信号を生成し、メモリ制御部107を介して画像メモリ106に出力する。
次に、本実施形態におけるリライティング処理について説明する。図3はリライティング処理部114の構成を示すブロック図である。
まず、RGB信号変換部301は、入力された輝度信号Y及び色差信号B-Y、R-YをRGB信号に変換し、デガンマ処理部302へ出力する。デガンマ処理部302は、画像処理部105の輝度ガンマ処理部204及び色ガンマ処理部206におけるガンマ補正のガンマ特性と逆の特性の演算(デガンマ処理)を行い、リニアデータに変換する。そしてデガンマ処理部302は、リニアデータに変換後のRGB信号(Rt,Gt,Bt)を、仮想光源反射成分算出部307及び仮想光源付加処理部308に出力する。
一方、距離算出部303は測距センサ123から取得した被写体の距離情報から、距離マップを算出する。被写体の距離情報とは、撮影画像の画素単位で得られる2次元の距離情報のことである。被写体領域算出部304は、画像処理部105の被写体情報検出部208から入力される撮影画像内の被写体の人数、位置、顔の大きさ、コントラストや陰影情報などを示す被写体情報と、距離算出部303から入力される距離マップとを入力として被写体領域を算出し、被写体領域マップを出力する。被写体領域マップとは、撮影画像の各画素に被写体が存在するかどうかを表し、算出方法の詳細は後述する。法線算出部305は距離算出部303で算出した距離マップから、被写体の形状を表す形状情報として法線マップを算出する。距離マップから法線マップを生成する方法に関しては、公知の技術を用いるものとするが、具体的な処理例について図4を用いて説明する。
図4は、カメラ撮影座標と被写体の関係を示す図である。例えば、図4に示すようにある被写体401に対して、撮影画像の水平方向の差分ΔHに対する、距離Dの差分ΔDHと、不図示ではあるが、垂直方向(図5の紙面に対して垂直な方向)の差分ΔVに対する距離Dの差分ΔDVとから、被写体の一部分における勾配情報を算出する。そして、求めた被写体の一部分における勾配情報から法線Nを算出することが可能である。撮影した各画素に対して上記の処理を行うことにより、撮影画像の各画素に対応する法線Nを算出することが可能である。法線算出部305は、撮影画像の各画素に対応する法線Nの情報を法線マップとして仮想光源反射成分算出部307に出力する。
なお、距離算出部303及び法線算出部305は、リライティング処理部114内に構成されるものとして説明したが、本発明はこれに限られるものでは無く、例えば、測距センサ123または画像処理部105内に構成してもよいし、独立した構成としてもよい。
ここで、仮想光の反射成分の一般的な算出方法について、図4を用いて説明する。なお、図4では説明を分かりやすくするために撮影画像の水平方向についてのみ示しているが、上述したように、紙面に対して垂直な方向が撮影画像の垂直方向となる。以下の説明では、撮影画像における水平画素位置H1と不図示の垂直画素位置V1に対応する、被写体401上の点P1における仮想光の反射成分の算出方法について説明する。
Ra=α×{(-L1・N1)/K12}×Rt
Ga=α×{(-L1・N1)/K12}×Gt …(1)
Ba=α×{(-L1・N1)/K12}×Bt
ここで、αは仮想光源の光の強度であり、リライティング補正量のゲイン値である。また、Rt、Gt、Btはデガンマ処理部302から出力されたRGB信号である。
上記のようにして算出された仮想光の反射成分(Ra,Ga,Ba)は、仮想光源付加処理部308へ出力される。仮想光源付加処理部308では、仮想光の反射成分(Ra,Ga,Ba)をデガンマ処理部302から出力されたRGB信号に付加する、下記の式(2)に示す処理を行う。
Rout=Rt+Ra
Gout=Gt+Ga …(2)
Bout=Bt+Ba
仮想光源付加処理部308によりリライティング処理されたRBG信号(Rout,Gout,Bout)は、ガンマ処理部309に入力され、ガンマ補正が行われる。そして、輝度・色差信号生成部310では、ガンマ処理されたRGB信号(R’out,G’out,B’out)から輝度信号Y及び色差信号R-Y、B-Y信号を生成して出力する。
システム制御部50は、リライティング処理部114が出力した輝度信号Y及び色差信号R-Y、B-Yを、メモリ制御部107の制御によって、画像メモリ106に蓄積した後、コーデック部110で圧縮符号化を行う。そして、I/F111を介して記録媒体112に記録する。
次に、本実施形態におけるリライティング処理部114によるリライティング処理について図7のフローチャートに沿って説明する。この処理は、操作部120を介したユーザからの操作によってリライティング処理が選択されている場合に、画像処理部105によって処理されて、画像メモリ106に記憶された画像(輝度信号Y及び色差信号R-Y、B-Y)に対して実施される。
Ga(x,y)=max(G1(x,y)D1(x,y),…,GN(x,y)DN(x,y),Gc(x,y)Dc(x,y)) …(4)
Ba(x,y)=max(B1(x,y)D1(x,y),…,BN(x,y)DN(x,y),Bc(x,y)Dc(x,y))
現像時のモードによっては仮想光源成分パラメータが算出されないことがあるが、その場合は仮想光源成分を0にする。
また本発明は、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できる。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現できる。
Claims (10)
- 第1の被写体と第2の被写体を含む画像に対し、仮想光源からの照明効果を付与する処理手段と、
前記仮想光源のパラメータを設定する設定手段と、
ユーザ操作に基づき、前記第1の被写体または前記第2の被写体を前記処理手段の対象として指定する指定手段と、を有し、
前記指定手段によりいずれかの被写体が指定されている場合、前記第1の被写体及び前記第2の被写体には共通の方向からの仮想光が照射された効果が付与され、
前記指定手段により被写体が指定されていない場合、前記第1の被写体と前記第2の被写体にはそれぞれ異なる方向からの仮想光が照射された効果が付与され、
前記設定手段は、前記指定手段によりいずれかの被写体を指定する手動補正モードと、前記指定手段により被写体を指定しない自動補正モードとを有し、
前記設定手段は、前記自動補正モードでは、被写体の陰影情報に基づいて、陰影を低減させるように仮想光源のパラメータを設定することを特徴とする画像処理装置。 - 前記設定手段は、被写体の平均輝度または輝度ヒストグラムに基づいて、被写体の陰影を判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。
- 前記設定手段は、前記手動補正モードでは、ユーザの指示に基づいて仮想光源のパラメータを設定することを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。
- 前記設定手段は、前記指定手段によりいずれかの被写体が指定されている場合、前記指定された被写体の情報に基づき、前記共通の方向を設定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記指定手段により指定された被写体とは、ユーザの指示に基づいて決定された主要被写体と、該主要被写体との距離が所定の範囲内である被写体であることを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
- 前記仮想光源は、被写体を明るくする加算光、被写体を暗くする減算光、被写体に鏡面反射を付加する鏡面反射光の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記仮想光源のパラメータとは、仮想光源の位置、照射範囲、向き、強さの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 第1の被写体と第2の被写体を含む画像に対し、仮想光源からの照明効果を付与する処理工程と、
前記仮想光源のパラメータを設定する設定工程と、
ユーザ操作に基づき、前記第1の被写体または前記第2の被写体を前記処理工程の対象として指定する指定工程と、を有し、
前記指定工程においていずれかの被写体が指定されている場合、前記第1の被写体及び前記第2の被写体には共通の方向からの仮想光が照射された効果が付与され、
前記指定工程において被写体が指定されていない場合、前記第1の被写体と前記第2の被写体にはそれぞれ異なる方向からの仮想光が照射された効果が付与され、
前記設定工程は、前記指定工程によりいずれかの被写体を指定する手動補正モードと、前記指定工程により被写体を指定しない自動補正モードとを有し、
前記設定工程では、前記自動補正モードでは、被写体の陰影情報に基づいて、陰影を低減させるように仮想光源のパラメータを設定することを特徴とする画像処理方法。 - コンピュータを、請求項1乃至7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乃至7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記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
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