JPH11317873A

JPH11317873A - 画像補正装置および記録媒体

Info

Publication number: JPH11317873A
Application number: JP10123054A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Matsuura; 貴洋松浦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-05-06
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 1999-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】デジタル画像の露出状態に応じて適切な露出
補正を行うことができるようにする。【解決手段】画像データのハイライト部の値とシャド
ウ部の値とを算出するハイライト・シャドウ算出部６
と、画像データの露出補正量を決定するために、露出補
正前後の画像の平均輝度値の組を保持してなる露出補正
量決定テーブル９と、画像データの露出補正前の平均輝
度値を算出し、画像のハイライト値とシャドウ値に基づ
き上記算出した平均輝度値を上記露出補正量決定テーブ
ルに照らし合わせて露出補正量を算出する露出補正量算
出部８とを設け、補正前の画像のハイライト値とシャド
ウ値をもとにして画像の露出オーバーや露出アンダーを
判断できるようにし、その判断結果をもとに露出補正時
に参照するテーブルを変えることによって、適切な露出
補正を行うことができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像補正装置および
記録媒体に関し、特に、デジタル画像の露出補正の技術
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、デジタル画像に対して加工を施し
たり補正を行ったりする機能を持つ装置がいくつか提案
され、実用化されている。その中には、デジタル画像の
露出補正を行うことができるようにしたものも存在す
る。デジタル画像の露出補正は、元画像の全体の輝度を
上げたり下げたりすることによって実現される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像補正装置においては、デジタル画像の露出補正を行
う際に、画像のハイライトポイントとシャドウポイント
とをもとにして処理を変えるような方法は存在しなかっ
た。そのため、元画像の露出状態を適切に把握すること
ができず、必ずしも適切な露出補正を行うことができな
いという問題があった。

【０００４】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたものであり、デジタル画像の露出補正を行う
際に、補正前の画像のハイライトポイントとシャドウポ
イントをもとにして画像の露出オーバーや露出アンダー
を判断したり、そのデジタル画像の種類（雪景色や夜景
など）を判断したりできるようにし、その判断結果をも
とに露出補正時に参照する変換特性を変えることによっ
て、適切な露出補正を行うことができるようにすること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の画像補正装置
は、デジタル画像に対して露出補正を行う機能を有する
画像補正装置であって、画像データのハイライト部の値
とシャドウ部の値とを算出するハイライト・シャドウ算
出手段と、上記画像データの露出補正量を決定するため
に、露出補正前後の画像の特徴量の組を保持してなる露
出補正量決定テーブルと、上記画像データの露出補正前
の特徴量を算出し、この算出した特徴量を、上記ハイラ
イト・シャドウ算出手段の算出結果に応じて上記露出補
正量決定テーブルに照らし合わせて露出補正量を算出す
る露出補正量算出手段とを備えたことを特徴とする。

【０００６】本発明の他の態様では、上記露出補正量決
定テーブルは、画像のハイライト値とシャドウ値とに応
じて異なる露出補正量を決定するためのテーブルを持
ち、上記露出補正量算出手段は、露出補正量を決定する
際に、上記ハイライト・シャドウ算出手段により算出さ
れた画像のハイライト値とシャドウ値とに応じて何れか
のテーブルに従って露出補正量を決定することを特徴と
する。ここで、上記画像のハイライト値がある閾値以上
で、シャドウ値が別のある閾値以下の場合には弱い露出
補正を行うためのテーブルを使用し、それ以外の場合に
は強い露出補正を行うためのテーブルを使用するように
しても良い。

【０００７】本発明のその他の態様では、上記ハイライ
ト・シャドウ算出手段および露出補正量算出手段での算
出結果のデータを含み、対象とする画像データの露出補
正に必要なパラメータを保持するパラメータ保持手段
と、上記パラメータ保持手段に格納されているパラメー
タをもとに上記画像データを露出補正する画像補正手段
とを備えたことを特徴とする。ここで、上記画像補正手
段は、算出された露出補正量に基づきルックアップテー
ブルを作成し、それに基づいて露出補正を行うようにし
ても良い。

【０００８】本発明のその他の態様では、上記ハイライ
ト・シャドウ算出手段の算出結果を用いて画像データの
ホワイトバランスデータとブラックバランスデータとを
算出するホワイトバランス算出手段を更に備え、上記画
像補正手段は更に、算出されたホワイトバランスデータ
とブラックバランスデータに基づくルックアップテーブ
ルも作成して露出補正を行うことを特徴とする。

【０００９】また、本発明のコンピュータ読み取り可能
な記録媒体は、画像データのハイライト部の値とシャド
ウ部の値とを算出するハイライト・シャドウ算出手段
と、上記画像データの露出補正前の特徴量を算出し、こ
の算出した特徴量と、上記ハイライト・シャドウ算出手
段の算出結果と、上記画像データの露出補正量を決定す
るために保持されている露出補正前後の画像の特徴量の
組からなる露出補正量決定テーブルにとに基づいて露出
補正量を算出する露出補正量算出手段としてコンピュー
タを機能させるためのプログラムを記録したことを特徴
とする。

【００１０】本発明の他の態様では、上記露出補正量決
定テーブルは、画像のハイライト値とシャドウ値とに応
じて異なる露出補正量を決定するための特性を持ち、上
記露出補正量算出手段は、上記ハイライト・シャドウ算
出手段により算出された画像のハイライト値とシャドウ
値とに応じて何れかの特性のテーブルを選択的に使用
し、これに上記算出された画像の特徴量を照らし合わせ
て露出補正量を決定することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明による画像補正装
置の一構成例を示すブロック図である。この図１に示す
画像補正装置１００は、画像入力部２、画像出力部３、
画像バッファ４、パラメータ保持部５、ハイライト・シ
ャドウ算出部６、ホワイトバランス算出部７、露出補正
量算出部８、露出補正量決定テーブル９、画像補正部１
０および画像識別部１１から構成される。

【００１２】画像入力部２は、入力画像１からデータを
読み込んで、画像バッファ４に書き込む。画像出力部３
は、画像バッファ４に格納されている露出補正後の画像
データを出力画像１２として出力する。画像バッファ４
は、露出補正前、補正中、補正後の画像データを保持し
ている。パラメータ保持部５は、デジタル画像の露出補
正に必要なパラメータを保持している。

【００１３】図２は、このパラメータ保持部５で保持し
ているデータの例を示す図である。本実施形態では、画
像のハイライトポイント(LH)、赤用ホワイトバランス(R
H)、緑用ホワイトバランス(GH)、青用ホワイトバランス
(BH)、補正後のハイライトポイント(HP)、ハイライト領
域、画像のシャドウポイント(LS)、赤用ブラックバラン
ス(RS)、緑用ブラックバランス(GS)、青用ブラックバラ
ンス(BS)、補正後のシャドウポイント(SP)、シャドウ領
域、補正前の画像の平均値(AVE) 、補正後の画像の平均
値(NAVE)の各データを保持している。

【００１４】なお、初期状態では、補正後のハイライト
ポイント(HP)、ハイライト領域、補正後のシャドウポイ
ント(SP)、シャドウ領域には適当な値を代入しておく。
また、その他のデータは、露出補正の動作中に順次演算
されて格納される。

【００１５】また、ハイライト・シャドウ算出部６は、
露出補正をしようとする対象であるデジタル画像中のハ
イライト部の値とシャドウ部の値とを算出し、その算出
結果をパラメータ保持部５に格納する。ホワイトバラン
ス算出部７は、対象とするデジタル画像のホワイトバラ
ンスデータとブラックバランスデータとを算出し、その
算出結果をパラメータ保持部５に格納する。

【００１６】また、露出補正量算出部８は、対象とする
デジタル画像の輝度の平均値を算出し、それを露出補正
量決定テーブル９に照らし合わせて露出補正量を算出す
る。露出補正量決定テーブル９は、デジタル画像の露出
状態に応じて適切な露出補正量を決定するために、補正
前後の平均値の組を保持している。画像補正部１０は、
パラメータ保持部５に格納されているパラメータデータ
をもとに、画像バッファ４に格納されているデジタル画
像に露出補正を施す。画像識別部１１は、画像バッファ
４内の画像データを分析し、画像領域を抽出する。

【００１７】以下、上記のように構成した画像補正装置
の実施の形態を、具体例を用いて詳細に説明する。図３
は、図１に示した画像補正装置１００の全体の動作を示
すフローチャートである。まずステップＳ１において、
画像入力部２から入力画像１を読み込み、それを画像バ
ッファ４に格納する。次に、ステップＳ２において、ハ
イライト・シャドウ算出部６で、画像バッファ４内の画
像データのハイライトポイント、シャドウポイントを計
算し、その計算結果をパラメータ保持部５に書き込む。

【００１８】ここで、上記ハイライト・シャドウ算出部
６の動作の詳細を、図４に示す。これは、図３のステッ
プＳ２の処理を詳細に示したものである。まずステップ
Ｓ１１において、画像バッファ４から画像データを１画
素ずつ読み込み、輝度のヒストグラムを作成する。ここ
で作成するヒストグラムの例を図５に示すが、これにつ
いての詳細は後述する。

【００１９】次に、ステップＳ１２において、作成した
ヒストグラムをもとに画像のハイライトポイント(LH)を
算出し、その結果をパラメータ保持部５に格納する。な
お、このハイライトポイント(LH)とは、画像のハイライ
ト領域での最低輝度のことである。さらに、ステップＳ
１３において、上記ステップＳ１１で作成したヒストグ
ラムをもとに画像のシャドウポイント(LS)を算出し、そ
の結果をパラメータ保持部５に格納する。なお、シャド
ウポイント(LS)とは、画像のシャドウ領域での最高輝度
のことである。

【００２０】図５に示したヒストグラムにおいて、縦軸
は画素数、横軸は輝度レベルを０〜２５５の２５６段階
で表している。ハイライトポイント(LH)は、画像のハイ
ライト領域（この例では９９〜１００％の領域）での最
低輝度の値である。この例ではハイライト領域の輝度は
２３０〜２５５であるので、ハイライトポイント(LH)の
値は２３０である。同様に、シャドウポイント(LS)は、
画像のシャドウ領域（この例では０〜１％の領域）での
最高輝度の値である。この例ではシャドウ領域の輝度は
０〜１４であるので、シャドウポイント(LS)の値は１４
である。

【００２１】再び図３に戻り、次のステップＳ３におい
て、ホワイトバランス算出部７で、画像バッファ４内の
画像データのホワイトバランスデータとブラックバラン
スデータとを計算し、その結果をパラメータ保持部５に
書き込む。ホワイトバランス算出部７の動作の詳細を、
図６に示す。これは、図３のステップＳ３の処理を詳細
に示したものである。

【００２２】図６において、まずステップＳ２１におい
て、画像バッファ４内の画像データについてホワイトバ
ランスを算出する。具体的には、画像バッファ４から画
像データを１画素ずつ読み込み、輝度が補正前のハイラ
イトポイント(LH)以上で補正後のハイライトポイント(H
P)以下の領域（図５の例では２３０以上２４５以下の領
域）にある画素のＲ，Ｇ，Ｂごとの平均輝度を算出す
る。そして、その算出結果をそれぞれパラメータ保持部
５の(RH),(GH),(BH)に格納する。

【００２３】次に、ステップＳ２２において、画像バッ
ファ４内の画像データについてブラックバランスを算出
する。具体的には、画像バッファ４から画像データを１
画素ずつ読み込み、輝度が補正後のシャドウポイント(S
P)以上で補正前のシャドウポイント(LS)以下の領域（図
５の例では１０以上１４以下の領域）にある画素のＲ，
Ｇ，Ｂごとの平均輝度を算出する。そして、その算出結
果をそれぞれパラメータ保持部５の(RS),(GS),(BS)に格
納する。

【００２４】再び図３に戻り、次のステップＳ４におい
て、露出補正量算出部８で露出補正量を算出し、その算
出結果をパラメータ保持部５に書き込む。この露出補正
量算出部８の動作の詳細を、図７に示す。これは、図３
のステップＳ４の処理を詳細に示したものである。

【００２５】図７において、まずステップＳ３１におい
て、画像バッファ４から画像データを１画素ずつ読み込
み、図５に例示したような輝度のヒストグラムを作成す
る。そして、ステップＳ３２において、作成したヒスト
グラムをもとに画像の輝度の平均値(AVE) を算出し、そ
の算出結果をパラメータ保持部５に格納する。次に、ス
テップＳ３３において、パラメータ保持部５に格納され
ている画像の平均値(AVE) 、画像のハイライトポイント
(LH)、シャドウポイント(LS)の各パラメータより、補正
後の画像の平均値(NAVE)、つまり平均輝度の目標値を算
出する。

【００２６】この補正後の画像の平均値(NAVE)の算出の
際に使用する露出補正量決定テーブル９の概念の例を、
図８に示す。なお、図８において、点線で示す直線は、
露出補正を行わない場合（補正前後の平均値が等しい場
合）を示している。この図８に示すように、本実施形態
の露出補正量決定テーブル９は、平均値変更直線を２本
持っていて（直線Ａ，Ｂ）、何れを使うかによって露出
補正量が変わるようになっている。

【００２７】基本的には、補正前の平均値(AVE) がAVE1
で、変換に直線Ａを使用するとき、補正後の平均値(NAV
E)の目標値をNAVE1 に設定する。仮に、変換に直線Ｂを
使用するときは、補正後の平均値(NAVE)の目標値をNAVE
2 に設定する。この例では、直線Ｂを使用して露出補正
を行うほうが、補正量は大きくなる。

【００２８】上記２本の直線Ａ，Ｂの使い分けは、画像
のハイライトポイント(LH)、シャドウポイント(LS)の値
によって行っている。具体的には、画像のシャドウポイ
ント(LS)の値がある閾値以下で、ハイライトポイント(L
H)の値が別のある閾値以上の場合は、元の画像はある程
度ハイライトとシャドウが出ている画像であると考えら
れるので、弱い露出補正を行うために直線Ａを使用す
る。逆に、それ以外の場合には、露出アンダーや露出オ
ーバーなど強い露出補正を必要とする場合が考えられる
ので、強い露出補正を行うために直線Ｂを使用する。

【００２９】再び図３に戻り、次のステップＳ５におい
て、画像補正部１０で画像バッファ４から画像データを
読み込み、画像の露出補正を行ってその結果を画像バッ
ファ４に書き込む。この画像補正部１０の動作の詳細
を、図９に示す。これは、図３のステップＳ５の処理を
詳細に示したものである。

【００３０】図９において、ステップＳ４１において、
まずパラメータ保持部５に保持されているホワイトバラ
ンスデータ(RH),(GH),(BH)、ブラックバランスデータ(R
S),(GS),(BS)、補正後のハイライトポイント(HP)、補正
後のシャドウポイント(SP)の各パラメータをもとに、ル
ックアップテーブルを作成する。

【００３１】ここで作成するルックアップテーブルの例
を、図１０に示す。なお、図１０において、点線で示す
直線は、露出補正を行わない場合（補正前後の輝度値が
等しい場合）を示している。この図１０の例では、グリ
ーン、ブルー、レッドの順にハイライトのガンマを立た
せている。このように、グリーンとブルーをレッドに対
して強めることで、青っぽく色かぶりしている画像の色
かぶりを補正するようにする。

【００３２】さらに、画像全体の露出を補正するため
に、先に求めた補正前後の画像の平均値(AVE),(NAVE)を
もとにしてルックアップテーブルを作成する。ここで作
成したルックアップテーブルの例も、図１０に合わせて
示している。なお、実際に露出補正をするときには、
Ｒ，Ｇ，Ｂ別々にこのルックアップテーブルを使って補
正を行う。

【００３３】次に、図９のステップＳ４２において、画
像補正部１０は、作成したルックアップテーブルをもと
に画像バッファ４内の画像データを１画素ずつ補正し、
その結果を画像バッファ４に格納する。そして、図３の
ステップＳ６において、画像バッファ４に格納されてい
る露出補正後の画像データの内容を画像出力部３から出
力画像１２として出力する。

【００３４】以上詳しく説明したように、本実施形態に
よれば、デジタル画像の露出補正を行う際に、補正前の
画像のハイライトポイント(LH)とシャドウポイント(LS)
とを算出し、これらの値をもとにして画像の露出状態
（露出オーバーや露出アンダー）を判断する。そして、
その判断結果をもとに、露出補正時に参照する変換直線
Ａ，Ｂを選択的に切り替えることにより、その画像の露
出状態に合わせた強さで補正を行うことができ、適切な
露出補正を行うことができるようになる。

【００３５】なお、以上の述べた本実施形態の画像補正
装置は、複数の機器（例えば、ホストコンピュータ、イ
ンタフェース機器、リーダ、プリンタ等）から構成され
るシステムに適用しても１つの機器（例えば、複写機、
ファクシミリ装置、スキャナ装置、デジタルビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ）からな
る装置に適用しても良い。

【００３６】また、上述した実施形態の機能を実現する
ためのソフトウェアのプログラムコードを画像補正装置
に供給し、その装置のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭ
ＰＵ）に格納されたプログラムに従って各種デバイスを
動作させることによって実施したものも、本発明の範疇
に含まれる。

【００３７】この場合、上記ソフトウェアのプログラム
コード自体が上述した実施形態の機能を実現することに
なり、そのプログラムコード自体、およびそのプログラ
ムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば
かかるプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明を
構成する。かかるプログラムコードを記憶する記憶媒体
としては、例えばフロッピーディスク、ハードディス
ク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気
テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いるこ
とができる。

【００３８】また、コンピュータが供給されたプログラ
ムコードを実行することにより、上述の実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコン
ピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティング
システム）あるいは他のアプリケーションソフト等の共
同して上述の実施形態の機能が実現される場合にもかか
るプログラムコードは本発明の実施形態に含まれること
は言うまでもない。

【００３９】さらに、供給されたプログラムコードがコ
ンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続され
た機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そ
のプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボー
ドや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の
一部または全部を行い、その処理によって上述した実施
形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれること
は言うまでもない。

【００４０】なお、以上の実施形態では、露出補正時に
参照する変換直線を２本としたが、これより多い変換直
線を用いても良い。また、直線の代わりに曲線の特性を
有する変換曲線を用いても良い。また、本実施形態では
変換テーブルを用いているが、変換直線あるいは変換曲
線を表す演算式を用いるようにしても良い。さらに、本
実施形態では画像の平均輝度値を基準に露出補正量を決
定しているが、合計輝度値など他の特徴量であっても良
い。

【００４１】

【発明の効果】本発明は上述したように、画像データの
ハイライト部の値とシャドウ部の値とを算出し、画像デ
ータの露出補正前の特徴量を算出してそれをハイライト
・シャドウ値に応じた露出補正量決定テーブルに照らし
合わせて露出補正量を算出するようにしたので、画像の
ハイライト値とシャドウ値とをもとにして画像の露出状
態を判断し、露出補正時に使用するテーブルを変えるこ
とで適切な露出補正を行うことができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像補正装置の一構成例を示すブ
ロック図である。

【図２】パラメータ保持部で保持しているデータの例を
示す図である。

【図３】図１に示した画像補正装置の動作を示すフロー
チャートである。

【図４】図１のハイライト・シャドウ算出部の動作を示
すフローチャートである。

【図５】作成するヒストグラムの例を示す図である。

【図６】図１のホワイトバランス算出部の動作を示すフ
ローチャートである。

【図７】図１の露出補正量算出部の動作を示すフローチ
ャートである。

【図８】図１の露出補正量決定テーブルの例を示す図で
ある。

【図９】図１の画像補正部の動作を示すフローチャート
である。

【図１０】作成するルックアップテーブルの例を示す図
である。

【符号の説明】

１入力画像２画像入力部３画像出力部４画像バッファ５パラメータ保持部６ハイライト・シャドウ算出部７ホワイトバランス算出部８露出補正量算出部９露出補正量決定テーブル１０画像補正部１１画像識別部１２出力画像１００画像補正装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】デジタル画像に対して露出補正を行う機
能を有する画像補正装置であって、画像データのハイライト部の値とシャドウ部の値とを算
出するハイライト・シャドウ算出手段と、上記画像データの露出補正量を決定するために、露出補
正前後の画像の特徴量の組を保持してなる露出補正量決
定テーブルと、上記画像データの露出補正前の特徴量を算出し、この算
出した特徴量を、上記ハイライト・シャドウ算出手段の
算出結果に応じて上記露出補正量決定テーブルに照らし
合わせて露出補正量を算出する露出補正量算出手段とを
備えたことを特徴とする画像補正装置。
【請求項２】上記露出補正量決定テーブルは、画像の
ハイライト値とシャドウ値とに応じて異なる露出補正量
を決定するためのテーブルを持ち、上記露出補正量算出手段は、露出補正量を決定する際
に、上記ハイライト・シャドウ算出手段により算出され
た画像のハイライト値とシャドウ値とに応じて何れかの
テーブルに従って露出補正量を決定することを特徴とす
る請求項１に記載の画像補正装置。
【請求項３】上記画像のハイライト値がある閾値以上
で、シャドウ値が別のある閾値以下の場合には弱い露出
補正を行うためのテーブルを使用し、それ以外の場合に
は強い露出補正を行うためのテーブルを使用することを
特徴とする請求項２に記載の画像補正装置。
【請求項４】上記ハイライト・シャドウ算出手段およ
び露出補正量算出手段での算出結果のデータを含み、対
象とする画像データの露出補正に必要なパラメータを保
持するパラメータ保持手段と、上記パラメータ保持手段に格納されているパラメータを
もとに上記画像データを露出補正する画像補正手段とを
備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記
載の画像補正装置。
【請求項５】上記画像補正手段は、算出された露出補
正量に基づきルックアップテーブルを作成し、それに基
づいて露出補正を行うことを特徴とする請求項４に記載
の画像補正装置。
【請求項６】上記ハイライト・シャドウ算出手段の算
出結果を用いて画像データのホワイトバランスデータと
ブラックバランスデータとを算出するホワイトバランス
算出手段を更に備え、上記画像補正手段は更に、算出されたホワイトバランス
データとブラックバランスデータに基づくルックアップ
テーブルも作成して露出補正を行うことを特徴とする請
求項４または５に記載の画像補正装置。
【請求項７】画像データのハイライト部の値とシャド
ウ部の値とを算出するハイライト・シャドウ算出手段
と、上記画像データの露出補正前の特徴量を算出し、この算
出した特徴量と、上記ハイライト・シャドウ算出手段の
算出結果と、上記画像データの露出補正量を決定するた
めに保持されている露出補正前後の画像の特徴量の組か
らなる露出補正量決定テーブルにとに基づいて露出補正
量を算出する露出補正量算出手段としてコンピュータを
機能させるためのプログラムを記録したことを特徴とす
るコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項８】上記露出補正量決定テーブルは、画像の
ハイライト値とシャドウ値とに応じて異なる露出補正量
を決定するための特性を持ち、上記露出補正量算出手段
は、上記ハイライト・シャドウ算出手段により算出され
た画像のハイライト値とシャドウ値とに応じて何れかの
特性のテーブルを選択的に使用し、これに上記算出され
た画像の特徴量を照らし合わせて露出補正量を決定する
ことを特徴とする請求項７に記載のコンピュータ読み取
り可能な記録媒体。