JPWO2009057478A1 - Image processing apparatus, image processing method, and imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

第1特性変換部110は、撮像センサ3から出力される画像データの光電変換特性を、圧縮部120によるダイナミックレンジ圧縮処理に適した所定の光電変換特性に変換し、対数画像データ(V1)を生成する。露出補正部130は、対数画像データ(V1)の露出レベルを補正する。ダイナミックレンジ圧縮部140は、対数画像データ(V1)にダイナミックレンジ圧縮処理を実行する。第2特性変換部150は、ダイナミックレンジ圧縮部140によりダイナミックレンジ圧縮処理がなされた対数画像データ(V3)の光電変換特性を、後段に接続された処理部160による処理に適した所定の光電変換特性に変換する。The first characteristic conversion unit 110 converts the photoelectric conversion characteristic of the image data output from the image sensor 3 into a predetermined photoelectric conversion characteristic suitable for the dynamic range compression processing by the compression unit 120, and the logarithmic image data (V1). Generate. The exposure correction unit 130 corrects the exposure level of the logarithmic image data (V1). The dynamic range compression unit 140 executes dynamic range compression processing on the logarithmic image data (V1). The second characteristic conversion unit 150 converts the photoelectric conversion characteristic of the logarithmic image data (V3) subjected to the dynamic range compression processing by the dynamic range compression unit 140 to a predetermined photoelectric conversion suitable for processing by the processing unit 160 connected to the subsequent stage. Convert to characteristics.

Description

本発明は、撮像素子から出力された画像データを処理する技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for processing image data output from an image sensor.

近年、デジタルカメラ等の撮像装置においては、種々の光電変換特性を有する撮像素子が採用されている。光電変換特性としては、線形特性や対数特性が存在するが、近年では、広ダイナミックレンジ化を図る等のために線形特性と対数特性とを組み合わせたものや(例えば特許文献1)、傾きの異なる複数種類の線形特性を組み合わせたものや、傾きの異なる複数種類の対数特性を組み合わせたもの等が知られている。   In recent years, imaging devices having various photoelectric conversion characteristics have been adopted in imaging devices such as digital cameras. As the photoelectric conversion characteristics, there are linear characteristics and logarithmic characteristics, but in recent years, a combination of linear characteristics and logarithmic characteristics (for example, Patent Document 1) or a different slope is used in order to achieve a wide dynamic range. A combination of a plurality of types of linear characteristics, a combination of a plurality of types of logarithmic characteristics having different slopes, and the like are known.

そこで、特許文献2には、対数特性と線形特性とを組み合わせた光電変換特性を有する撮像素子から出力された画像データの光電変換特性をいずれか一方の特性に統一した後、所定の色処理を行うことで、光電変換特性用の色処理部と対数特性用の色処理部とを個別に設けなくても、色ずれ等の不具合を発生させることなく所定の色処理を実行することができる技術が開示されている。   Therefore, Patent Document 2 discloses that predetermined color processing is performed after unifying photoelectric conversion characteristics of image data output from an image sensor having photoelectric conversion characteristics combining logarithmic characteristics and linear characteristics into one of the characteristics. By doing so, it is possible to execute predetermined color processing without causing problems such as color misregistration without separately providing a color processing unit for photoelectric conversion characteristics and a color processing unit for logarithmic characteristics. Is disclosed.

その他、非特許文献1には、画像の空間周波数に基づいて、画像の照明成分(低周波成分)を抽出し、反射率成分を維持したままで照明成分を圧縮し、画像のダイナミックレンジを圧縮する技術が開示されている。   In addition, Non-Patent Document 1 extracts the illumination component (low frequency component) of the image based on the spatial frequency of the image, compresses the illumination component while maintaining the reflectance component, and compresses the dynamic range of the image. Techniques to do this are disclosed.

ところで、非特許文献1に示すようなダイナミックレンジ圧縮処理は、ある光電変換特性の画像データが対象とされており、撮像素子の光電変換特性がダイナミックレンジ圧縮処理の対象とする光電変換特性とマッチしていない場合、精度の良いダイナミックレンジ圧縮処理を実現することができなくなる。そこで、従来の撮像装置においては、種々の光電変換特性に対応するために、光電変換特性の種類に応じたダイナミックレンジ圧縮処理を実行していた。その結果、回路規模が増大するという問題が生じていた。   By the way, the dynamic range compression processing as shown in Non-Patent Document 1 is intended for image data having a certain photoelectric conversion characteristic, and the photoelectric conversion characteristic of the image sensor matches the photoelectric conversion characteristic targeted for the dynamic range compression process. If not, accurate dynamic range compression processing cannot be realized. Therefore, in the conventional imaging device, in order to cope with various photoelectric conversion characteristics, dynamic range compression processing corresponding to the type of photoelectric conversion characteristics is executed. As a result, there has been a problem that the circuit scale increases.

また、撮像装置においては、ダイナミックレンジ圧縮処理された画像データは後段に設けられた処理部によりホワイトバランス補正等の画像処理が実行されるが、このような画像処理も、ダイナミックレンジ圧縮処理と同様、画像処理が対象としている光電変換特性と入力される画像データの光電変換特性とがマッチしていない場合、精度の良い画像処理を実現することができなくなる。そこで、従来の撮像装置においては、入力される画像データの光電変換特性の種類に応じた画像処理が実行されており、これによって回路規模が増大するという問題があった。   In the imaging apparatus, image data subjected to dynamic range compression processing is subjected to image processing such as white balance correction by a processing unit provided at a later stage. Such image processing is also the same as dynamic range compression processing. If the photoelectric conversion characteristics targeted for image processing and the photoelectric conversion characteristics of the input image data do not match, accurate image processing cannot be realized. Therefore, in the conventional imaging apparatus, image processing corresponding to the type of photoelectric conversion characteristics of input image data is executed, which causes a problem that the circuit scale increases.

一方、入力される画像データの光電変換特性の種類によらず、均一な画像処理を行うことも可能であるが、そうすると精度の良い画像処理を実現することができないという問題が発生する。
特開2006−50544号公報 特開2006−270622号公報 コニカミノルタテクノロジーレポート VOL.4 (2007)
On the other hand, although it is possible to perform uniform image processing regardless of the type of photoelectric conversion characteristics of input image data, there arises a problem that accurate image processing cannot be realized.
JP 2006-50544 A JP 2006-270622 A Konica Minolta Technology Report VOL.4 (2007)

本発明の目的は、回路規模を増大させることなく精度の良い画像処理を実現することができる画像処理装置、画像処理方法、及び撮像装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an image processing apparatus, an image processing method, and an imaging apparatus capable of realizing accurate image processing without increasing the circuit scale.

本発明の一局面の画像処理装置は、撮像素子により撮像された画像データを処理する画像処理装置であって、前記撮像素子から出力される画像データの光電変換特性を所定の第1光電変換特性に変換する第1特性変換部と、前記第1特性変換部により光電変換特性が変換された画像データのダイナミックレンジを圧縮する圧縮部と、前記圧縮部によりダイナミックレンジが圧縮された画像データの光電変換特性を所定の第2光電変換特性に変換する第2特性変換部と、前記第2特性変換部により光電変換特性が変換された画像データに対して所定の画像処理を実行する処理部とを備えることを特徴とする。   An image processing apparatus according to one aspect of the present invention is an image processing apparatus that processes image data captured by an image sensor, and the photoelectric conversion characteristics of the image data output from the image sensor are set to predetermined first photoelectric conversion characteristics. A first characteristic converter that converts the dynamic range of the image data whose photoelectric conversion characteristics have been converted by the first characteristic converter, and a photoelectric unit of the image data whose dynamic range has been compressed by the compressor. A second characteristic conversion unit that converts the conversion characteristic into a predetermined second photoelectric conversion characteristic; and a processing unit that executes predetermined image processing on the image data whose photoelectric conversion characteristic has been converted by the second characteristic conversion unit. It is characterized by providing.

また、本発明の別の一局面の画像処理方法は、撮像素子により撮像された画像データを処理する画像処理方法であって、前記撮像素子から出力される画像データの光電変換特性を、所定の第1光電変換特性に変換する第1特性変換ステップと、前記第1特性変換ステップにより光電変換特性が変換された画像データのダイナミックレンジを圧縮する圧縮ステップと、前記圧縮ステップによりダイナミックレンジが圧縮された画像データの光電変換特性を、所定の第2光電変換特性に変換する第2特性変換ステップと、前記第2特性変換ステップにより光電変換特性が変換された画像データに対して所定の画像処理を実行する処理ステップとを備えることを特徴とする。   An image processing method according to another aspect of the present invention is an image processing method for processing image data picked up by an image pickup device, wherein photoelectric conversion characteristics of image data output from the image pickup device are set to a predetermined value. A first characteristic conversion step for converting the first photoelectric conversion characteristic; a compression step for compressing a dynamic range of the image data whose photoelectric conversion characteristic is converted by the first characteristic conversion step; and a dynamic range is compressed by the compression step. A second characteristic conversion step for converting the photoelectric conversion characteristic of the obtained image data into a predetermined second photoelectric conversion characteristic; and predetermined image processing for the image data whose photoelectric conversion characteristic has been converted by the second characteristic conversion step. And a processing step to be executed.

また、本発明の更に別の一局面による撮像装置は、上記の画像処理装置を備えている。   An imaging device according to another aspect of the present invention includes the above-described image processing device.

本発明の一実施の形態による撮像装置のブロック図を示している。1 shows a block diagram of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 図1に示す画像処理部の詳細な構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of an image processing unit illustrated in FIG. 1. 第1特性変換部に入力される画像データの光電変換特性を所定の対数特性に変換した場合の変換前後の光電変換特性を示したグラフである。It is the graph which showed the photoelectric conversion characteristic before and behind conversion at the time of converting the photoelectric conversion characteristic of the image data input into a 1st characteristic conversion part into a predetermined logarithmic characteristic. 第1特性変換部に入力される画像データの光電変換特性を所定の線形特性に変換した場合の変換前後の光電変換特性を示したグラフである。It is the graph which showed the photoelectric conversion characteristic before and behind conversion at the time of converting into a predetermined linear characteristic the photoelectric conversion characteristic of the image data input into a 1st characteristic conversion part. 第1特性変換部の詳細な構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the detailed structure of the 1st characteristic conversion part. 露出補正部の詳細な構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the detailed structure of the exposure correction part. 第1特性変換部が画像データを線形特性に変換した場合における露出補正部の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the exposure correction | amendment part when the 1st characteristic conversion part converted image data into a linear characteristic. 第2特性変換部により変換された光電変換特性を示したグラフである。It is the graph which showed the photoelectric conversion characteristic converted by the 2nd characteristic conversion part. 本発明の撮像装置の他の一実施の形態における画像処理部の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the image process part in other one Embodiment of the imaging device of this invention.

図1は、本発明の一実施の形態による撮像装置のブロック図を示している。図1に示すように撮像装置1は、デジタルカメラから構成され、レンズ部2、撮像センサ3、アンプ4、A/D変換部5、画像処理部6、画像メモリ7、制御部8、モニタ部9、及び操作部10を備えている。   FIG. 1 shows a block diagram of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the imaging device 1 includes a digital camera, and includes a lens unit 2, an imaging sensor 3, an amplifier 4, an A / D conversion unit 5, an image processing unit 6, an image memory 7, a control unit 8, and a monitor unit. 9 and an operation unit 10.

レンズ部2は、被写体の光像を取り込み、撮像センサ3へ導く光学レンズ系から構成される。光学レンズ系としては、被写体の光像の光軸Lに沿って直列的に配置される例えばズームレンズやフォーカスレンズ、その他の固定レンズブロック等を採用することができる。また、レンズ部2は、透過光量を調節するための絞り(図略)、シャッタ(図略)等を備え、制御部8の制御の下、絞り及びシャッタの駆動が制御される。   The lens unit 2 includes an optical lens system that captures an optical image of a subject and guides it to the image sensor 3. As the optical lens system, for example, a zoom lens, a focus lens, other fixed lens blocks, and the like arranged in series along the optical axis L of the optical image of the subject can be employed. The lens unit 2 includes a diaphragm (not shown) for adjusting the amount of transmitted light, a shutter (not shown), and the like, and the driving of the diaphragm and the shutter is controlled under the control of the control unit 8.

撮像センサ3(撮像素子)は、レンズ部2において結像された光像を光電変換して、光量に応じたレベルを有するR(赤)、G(緑)、B(青)の各色成分の画像信号を生成し、アンプ4へ出力する。ここで、撮像センサ3としては、後述する図3(a)〜(d)及び図4(a)〜(d)に示すような光電変換特性を有するCMOSイメージセンサが採用されている。なお、光電変換特性としては図3(a)〜(d)及び図4(a)〜(d)に示す種類のものに限定されず、他の光電変換特性を有する撮像センサを採用してもよく、また、CMOSイメージセンサに限らず、VMISイメージセンサやCCDイメージセンサ等の撮像センサを採用してもよい。   The imaging sensor 3 (imaging element) photoelectrically converts the optical image formed in the lens unit 2 and has R (red), G (green), and B (blue) color components each having a level corresponding to the amount of light. An image signal is generated and output to the amplifier 4. Here, a CMOS image sensor having photoelectric conversion characteristics as shown in FIGS. 3A to 3D and FIGS. 4A to 4D to be described later is employed as the imaging sensor 3. The photoelectric conversion characteristics are not limited to the types shown in FIGS. 3A to 3D and FIGS. 4A to 4D, and an image sensor having other photoelectric conversion characteristics may be employed. In addition, not only a CMOS image sensor but also an image sensor such as a VMIS image sensor or a CCD image sensor may be employed.

アンプ4は、例えばAGC(オートゲインコントロール)回路、及びCDS(相関二重サンプリング)回路等を含み、撮像センサ3から出力された画像信号を増幅する。A/D変換部5は、アンプ4により増幅されたR,G,B各色の画像信号をR,G,B各色のデジタルの画像データに変換する。本実施の形態では、撮像センサ3の各画素で受光された画像信号は、例えば12ビットの階調値を有する画像データに変換される。   The amplifier 4 includes, for example, an AGC (auto gain control) circuit and a CDS (correlated double sampling) circuit, and amplifies the image signal output from the imaging sensor 3. The A / D conversion unit 5 converts the R, G, and B color image signals amplified by the amplifier 4 into R, G, and B color digital image data. In the present embodiment, the image signal received by each pixel of the image sensor 3 is converted into image data having, for example, a 12-bit gradation value.

画像処理部6は、後述するような画像処理を実行する。画像メモリ7は、例えばRAM(Random Access Memory)から構成され、画像処理部6で画像処理が施された画像データ等を保存する。   The image processing unit 6 executes image processing as will be described later. The image memory 7 is composed of, for example, a RAM (Random Access Memory), and stores image data subjected to image processing by the image processing unit 6.

制御部8は、各種制御プログラム等を記憶するROM(Read Only Memory)、一時的にデータを格納するRAM及び制御プログラム等をROMから読み出して実行する中央演算処理装置(CPU)等からなり、撮像装置1全体の動作制御を司る。   The control unit 8 includes a ROM (Read Only Memory) that stores various control programs, a RAM that temporarily stores data, a central processing unit (CPU) that reads and executes control programs from the ROM, and the like. It controls the operation of the entire apparatus 1.

モニタ部9は、例えば撮像装置1のハウジングの背面に配設されたカラー液晶表示器が採用され、撮像センサ3で撮影された画像データ或いは画像メモリ7に保存されていた画像データ等をモニタ表示する。   The monitor unit 9 employs, for example, a color liquid crystal display disposed on the back surface of the housing of the imaging apparatus 1, and displays on the monitor image data captured by the imaging sensor 3 or image data stored in the image memory 7. To do.

操作部10は、電源スイッチ、レリーズスイッチ、各種撮影モードを設定するモード設定スイッチ、メニュー選択スイッチ等の各種の操作スイッチ群等を含む。レリーズスイッチが押されることで、撮像動作、すなわち撮像センサ3により被写体が撮像され、この撮像により得られた画像データに対して所要の画像処理が施され、画像メモリ7等に記録されるといった一連の撮影動作が実行される。なお、画像メモリ7等に記憶せず、画像処理部6からデジタル信号として出力したり、D/A変換してNTSC等のアナログ信号として出力したりして一連の撮像動作を終えてもよい。   The operation unit 10 includes various operation switch groups such as a power switch, a release switch, a mode setting switch for setting various shooting modes, and a menu selection switch. By pressing the release switch, a subject is picked up by the image pickup operation, that is, the image pickup sensor 3, and necessary image processing is performed on the image data obtained by the image pickup and recorded in the image memory 7 or the like. The shooting operation is executed. Instead of storing in the image memory 7 or the like, a series of imaging operations may be completed by outputting as a digital signal from the image processing unit 6 or by performing D / A conversion and outputting as an analog signal such as NTSC.

図2は、図1に示す画像処理部6の詳細な構成を示すブロック図である。画像処理部6は、第1特性変換部110、圧縮部120、第2特性変換部150、及び処理部160を備えている。なお、図2に示す画像処理部6は、R,G,B各色の画像データに対して同一の画像処理を行うため、R,G,B各色の画像データを特に区別することなく説明する。   FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the image processing unit 6 shown in FIG. The image processing unit 6 includes a first characteristic conversion unit 110, a compression unit 120, a second characteristic conversion unit 150, and a processing unit 160. Since the image processing unit 6 shown in FIG. 2 performs the same image processing on the image data of each color of R, G, and B, the image data of each color of R, G, and B will be described without particular distinction.

第1特性変換部110は、撮像センサ3から出力される画像データ、詳細にはA/D変換部5から出力され、第1特性変換部110に入力される画像データの光電変換特性を、圧縮部120によるダイナミックレンジ圧縮処理に適した所定の光電変換特性(第1光電変換特性)に変換する。   The first characteristic conversion unit 110 compresses the photoelectric conversion characteristics of the image data output from the imaging sensor 3, specifically, the image data output from the A / D conversion unit 5 and input to the first characteristic conversion unit 110. It converts into the predetermined photoelectric conversion characteristic (1st photoelectric conversion characteristic) suitable for the dynamic range compression process by the part 120. FIG.

ここで、第1特性変換部110は、図3(a)〜(d)及び図4(a)〜(d)のいずれかに示す光電変換特性を有する画像データが入力され、入力された画像データの光電変換特性を所定の対数特性に変換しても良いし、所定の線形特性(第3線形特性)に変換しても良い。但し、対数特性に変換した方が、画像データの幅(ビット数)を小さくすることが可能となり、かつ、後述する露出補正処理を実行したときの低輝度側での輝度分解能を確保することが可能となり、露出補正処理を精度良く行うことができる。   Here, the first characteristic conversion unit 110 receives image data having photoelectric conversion characteristics shown in any of FIGS. 3A to 3D and FIGS. 4A to 4D, and receives the input image. The photoelectric conversion characteristic of data may be converted into a predetermined logarithmic characteristic, or may be converted into a predetermined linear characteristic (third linear characteristic). However, the conversion to logarithmic characteristics makes it possible to reduce the width (number of bits) of the image data, and to secure the luminance resolution on the low luminance side when the exposure correction processing described later is executed. Thus, the exposure correction process can be performed with high accuracy.

また、撮像センサ3としては、出力する画像データの光電変換特性が下記に示す図3(a)〜(d)及び図4(a)〜(d)のいずれかに示す光電変換特性を有するものを採用すればよい。また、圧縮部120の処理に適した所定の光電変換特性としては、線形特性及び対数特性のいずれを採用する場合であっても、圧縮部120が照明成分と反射率成分とを精度良く分離して、反射率成分を維持したダイナミックレンジ圧縮処理を高精度に行うことができるような光電変換特性を採用することが好ましい。   As the image sensor 3, the photoelectric conversion characteristic of the output image data has the photoelectric conversion characteristic shown in any of FIGS. 3A to 3D and FIGS. 4A to 4D shown below. Should be adopted. In addition, as the predetermined photoelectric conversion characteristics suitable for the processing of the compression unit 120, the compression unit 120 accurately separates the illumination component and the reflectance component regardless of whether the linear characteristic or the logarithmic characteristic is employed. Thus, it is preferable to employ a photoelectric conversion characteristic that can perform the dynamic range compression process maintaining the reflectance component with high accuracy.

図3(a)〜(d)は、第1特性変換部110に入力される画像データの光電変換特性を所定の対数特性に変換した場合の変換前後の光電変換特性を示したグラフである。図3(a)〜(d)はそれぞれ入力される画像データの光電変換特性が線形特性、対数特性、線形特性と線形特性とを組み合わせた特性、線形特性と対数特性とを組み合わせた特性を有している。なお、図3(a)〜(d)のグラフはいずれも縦軸が階調値を示し、横軸が輝度を示し、実線が変換前の光電変換特性を示し、点線が変換後の光電変換特性を示している。   FIGS. 3A to 3D are graphs showing the photoelectric conversion characteristics before and after conversion when the photoelectric conversion characteristics of the image data input to the first characteristic conversion unit 110 are converted into predetermined logarithmic characteristics. 3A to 3D, the photoelectric conversion characteristics of the input image data have linear characteristics, logarithmic characteristics, characteristics combining linear characteristics and linear characteristics, and characteristics combining linear characteristics and logarithmic characteristics. is doing. In each of the graphs of FIGS. 3A to 3D, the vertical axis indicates the gradation value, the horizontal axis indicates the luminance, the solid line indicates the photoelectric conversion characteristics before conversion, and the dotted line indicates the photoelectric conversion after conversion. The characteristics are shown.

図3(a)においては、所定の傾きを有する線形特性の画像データが入力され、その画像データが点線で示す対数特性に変換されていることが分かる。図3(b)においては、低輝度側での傾きが急峻な対数特性の画像データが、低輝度側での傾きがやや緩やかな点線で示す対数特性に変換されていることが分かる。図3(c)においては、低輝度側での傾きが大きく高輝度側での傾きが小さな2種類の線形特性からなる画像データが、点線で示す対数特性に変換されていることが分かる。図3(d)においては、低輝度側で線形特性を有し、高輝度側で対数特性を有する2種類の光電変換特性を有する画像データが点線で示す対数特性に変換されていることが分かる。なお、図3(a)〜(d)の点線で示す対数特性はいずれも同じものとする。   In FIG. 3A, it can be seen that image data with a linear characteristic having a predetermined inclination is input, and the image data is converted into a logarithmic characteristic indicated by a dotted line. In FIG. 3B, it can be seen that image data having a logarithmic characteristic with a steep slope on the low luminance side is converted into a logarithmic characteristic indicated by a dotted line with a slightly gentle slope on the low luminance side. In FIG. 3C, it can be seen that image data composed of two types of linear characteristics having a large inclination on the low luminance side and a small inclination on the high luminance side are converted into logarithmic characteristics indicated by dotted lines. In FIG. 3D, it can be seen that image data having two types of photoelectric conversion characteristics having linear characteristics on the low luminance side and logarithmic characteristics on the high luminance side is converted into logarithmic characteristics indicated by dotted lines. . Note that the logarithmic characteristics indicated by the dotted lines in FIGS. 3A to 3D are the same.

図4(a)〜(d)は、第1特性変換部110に入力される画像データの光電変換特性を所定の線形特性(第3線形特性)に変換した場合の変換前後の光電変換特性を示したグラフであり、図4(a)〜(d)はそれぞれ入力される画像データの光電変換特性が線形特性、対数特性、線形特性と線形特性とを組み合わせた特性、線形特性と対数特性とを組み合わせた特性を有している。   4A to 4D show the photoelectric conversion characteristics before and after conversion when the photoelectric conversion characteristics of the image data input to the first characteristic conversion unit 110 are converted into predetermined linear characteristics (third linear characteristics). FIGS. 4A to 4D are graphs in which photoelectric conversion characteristics of input image data are linear characteristics, logarithmic characteristics, characteristics combining linear characteristics and linear characteristics, linear characteristics and logarithmic characteristics, respectively. It has the characteristic which combined.

図4(a)においては、傾きの大きな実線で示す線形特性の画像データが入力され、その画像データが点線で示す傾きの小さな線形特性に変換されていることが分かる。図4(b)においては、低輝度側での傾きが急峻な対数特性の画像データが、点線で示す傾きの緩やかな線形特性に変換されていることが分かる。図4(c)においては、低輝度側での傾きが大きく高輝度側での傾きが小さな2種類の線形特性からなる画像データが、点線で示す傾きの緩やかな線形特性に変換されていることが分かる。図4(d)においては、低輝度側で線形特性を有し、高輝度側で対数特性を有する2種類の光電変換特性を有する画像データが点線で示す傾きの緩やかな線形特性に変換されていることが分かる。なお、図4(a)〜(d)の点線で示す線形特性はいずれも同じものとする。   In FIG. 4A, it can be seen that image data having a linear characteristic indicated by a solid line having a large inclination is input, and the image data is converted into a linear characteristic having a small inclination indicated by a dotted line. In FIG. 4B, it can be seen that the logarithmic characteristic image data having a steep slope on the low luminance side is converted into a linear characteristic having a gentle slope indicated by a dotted line. In FIG. 4C, image data composed of two types of linear characteristics having a large inclination on the low luminance side and a small inclination on the high luminance side is converted into a linear characteristic with a gentle inclination indicated by a dotted line. I understand. In FIG. 4D, image data having two types of photoelectric conversion characteristics having a linear characteristic on the low luminance side and a logarithmic characteristic on the high luminance side is converted into a linear characteristic with a gentle slope indicated by a dotted line. I understand that. Note that the linear characteristics indicated by the dotted lines in FIGS. 4A to 4D are the same.

図5は、第1特性変換部110の詳細な構成を示したブロック図である。第1特性変換部110は、加算器111、乗算器112、及びLUT(ルックアップテーブル)113を備えている。加算器111は、A/D変換部5から出力される画像データが所定の順番(例えばラスタ走査するような順番)で、1画素ずつ順次入力され、入力された画像データに補正値を加算し、乗算器112に出力する。乗算器112は、入力された画像データに補正係数を乗じ、LUT113に出力する。ここで、補正値及び補正係数としては、撮像センサ3の固体ばらつきを補正するための値が採用され、実験的に予め測定された値であって、撮像センサ3の固有の値が採用されている。   FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of the first characteristic converter 110. The first characteristic conversion unit 110 includes an adder 111, a multiplier 112, and an LUT (lookup table) 113. The adder 111 sequentially inputs the image data output from the A / D conversion unit 5 pixel by pixel in a predetermined order (for example, the order in which raster scanning is performed), and adds a correction value to the input image data. , Output to the multiplier 112. The multiplier 112 multiplies the input image data by a correction coefficient and outputs the result to the LUT 113. Here, as the correction value and the correction coefficient, a value for correcting the solid variation of the image sensor 3 is adopted, which is a value measured experimentally in advance, and a value unique to the image sensor 3 is adopted. Yes.

そして、LUT113の前処理として、処理対象となる画像データの撮像センサ3の固体ばらつきに起因する光電変換特性のばらつきを吸収する処理が、加算器111及び乗算器112により実行される。これにより、LUT113に一定の光電変換特性を有する画像データを入力させることができ、固体ばらつきを考慮して固体毎に異なるLUTによりLUT113を構成しなくても、精度の良い光電変換処理を実現することができる。   Then, as preprocessing of the LUT 113, processing that absorbs variations in photoelectric conversion characteristics caused by individual variations in the image sensor 3 of image data to be processed is executed by the adder 111 and the multiplier 112. As a result, image data having a certain photoelectric conversion characteristic can be input to the LUT 113, and high-accuracy photoelectric conversion processing can be realized without having to configure the LUT 113 with different LUTs for each solid in consideration of individual variations. be able to.

LUT113は、図3(a)〜(d)及び図4(a)〜(d)のいずれかに示す変換前後の光電変換特性の関係を予め記憶するものであり、乗算器112から出力された画像データの光電変換特性を所定の光電変換特性に変換する。ここで、LUT113は、入力される画像データの各階調値に対応付けられた各アドレスに変換処理後の画像データの階調値を予め記憶しており、入力された画像データの階調値に対応する階調値を出力することで光電変換特性を変換する。   The LUT 113 stores in advance the relationship between photoelectric conversion characteristics before and after conversion shown in any of FIGS. 3A to 3D and FIGS. 4A to 4D, and is output from the multiplier 112. The photoelectric conversion characteristics of the image data are converted into predetermined photoelectric conversion characteristics. Here, the LUT 113 stores in advance the gradation value of the image data after conversion processing at each address associated with each gradation value of the input image data, and sets the gradation value of the input image data as the gradation value of the input image data. A photoelectric conversion characteristic is converted by outputting a corresponding gradation value.

図2に戻り、圧縮部120は、露出補正処理を実行する露出補正部130と、ダイナミックレンジ圧縮処理を実行するダイナミックレンジ圧縮部140とを備えている。露出補正部130は、線形特性変換部131、代表値算出部132、及び補正部133を備え、撮像センサ3から出力された画像データの露出レベルを所定の目標露出レベルにするための露出補正処理を実行する。   Returning to FIG. 2, the compression unit 120 includes an exposure correction unit 130 that executes an exposure correction process and a dynamic range compression unit 140 that executes a dynamic range compression process. The exposure correction unit 130 includes a linear characteristic conversion unit 131, a representative value calculation unit 132, and a correction unit 133, and exposure correction processing for setting the exposure level of the image data output from the image sensor 3 to a predetermined target exposure level. Execute.

線形特性変換部131は、第1特性変換部110により光電変換特性が所定の対数特性に変換された画像データを対数画像データ(V1)とし、当該対数画像データ(V1)の光電変換特性を線形特性(第2線形特性)に変換する。   The linear characteristic conversion unit 131 sets the image data whose photoelectric conversion characteristic is converted into a predetermined logarithmic characteristic by the first characteristic conversion unit 110 as logarithmic image data (V1), and linearizes the photoelectric conversion characteristic of the logarithmic image data (V1). Convert to a characteristic (second linear characteristic).

代表値算出部132は、線形特性変換部131から出力された線形画像データ(V2)の代表値を求める。補正部133は、代表値算出部132により算出された代表値を目標露出レベルと比較することで、線形画像データ(V2)の露出レベルを目標露出レベルにするためのゲインを求め、得られたゲインを基に、対数画像データ(V1)の露出レベルを目標露出レベルにするためのオフセット値を求める。また、補正部133は、求めたオフセット値を第1特性変換部110から出力された対数画像データ(V1)に加算し、対数画像データ(V1)を露出補正する。   The representative value calculation unit 132 obtains a representative value of the linear image data (V2) output from the linear characteristic conversion unit 131. The correction unit 133 obtains a gain for setting the exposure level of the linear image data (V2) to the target exposure level by comparing the representative value calculated by the representative value calculation unit 132 with the target exposure level. Based on the gain, an offset value for setting the exposure level of the logarithmic image data (V1) to the target exposure level is obtained. The correction unit 133 adds the obtained offset value to the logarithmic image data (V1) output from the first characteristic conversion unit 110, and corrects the logarithmic image data (V1) for exposure.

図6は、露出補正部130の詳細な構成を示したブロック図である。図6に示すLUT201は図2に示す線形特性変換部131を構成する。ここで、LUT201は、入力される対数画像データ(V1)の各階調値に対応付けられた各アドレスに変換処理後の画像データの階調値を予め記憶しており、入力された対数画像データ(V1)の階調値に対応する階調値を出力することで光電変換特性を対数特性から線形特性に変換し、線形画像データ(V2)を出力する。   FIG. 6 is a block diagram showing a detailed configuration of the exposure correction unit 130. The LUT 201 illustrated in FIG. 6 constitutes the linear characteristic conversion unit 131 illustrated in FIG. Here, the LUT 201 stores in advance the gradation value of the converted image data at each address associated with each gradation value of the input logarithmic image data (V1), and the input logarithmic image data. By outputting a gradation value corresponding to the gradation value of (V1), the photoelectric conversion characteristic is converted from a logarithmic characteristic to a linear characteristic, and linear image data (V2) is output.

ブロック平均算出部202は、図2に示す代表値算出部132を構成する。具体的には、ブロック平均算出部202は、LUT201から出力された線形画像データ(V2)の所定領域を構成する各画素の階調値の平均値(Ave)を算出する。平均値(Ave)の算出は以下の式(1)を用いる。ここで、所定領域としては、線形画像データの一部の領域を採用してもよいし、複数の一部の領域を採用してもよいし、線形画像データの全部の領域を採用してもよい。また、複数の一部の領域を所定領域として採用する場合は、領域毎に重み係数を採用し、露出補正処理を行ううえで重要となる領域の露出レベルが高くなるようにしてもよい。
Ave=(ΣV2)/Pix (1)
ΣV2:所定領域の各画素の階調値の総和
Pix:所定領域の画素数
The block average calculation unit 202 constitutes the representative value calculation unit 132 shown in FIG. Specifically, the block average calculation unit 202 calculates the average value (Ave) of the gradation values of each pixel constituting the predetermined area of the linear image data (V2) output from the LUT 201. The average value (Ave) is calculated using the following formula (1). Here, as the predetermined region, a partial region of the linear image data may be employed, a plurality of partial regions may be employed, or the entire region of the linear image data may be employed. Good. When a plurality of partial areas are adopted as the predetermined areas, a weighting factor may be adopted for each area so that the exposure level of the area that is important in performing the exposure correction process is increased.
Ave = (ΣV2) / Pix (1)
ΣV2: total tone value Pix of each pixel in the predetermined area Pix: number of pixels in the predetermined area

オフセット算出部203は、図2に示す補正部133を構成し、オフセット値を算出する。具体的には、オフセット算出部203は、目標露出レベル(Target)を平均値(Ave)で除し、線形画像データ(V2)の露出レベルを目標露出レベル(Target)にするためのゲイン(b=Target/Ave)を求める。   The offset calculation unit 203 configures the correction unit 133 illustrated in FIG. 2 and calculates an offset value. Specifically, the offset calculation unit 203 divides the target exposure level (Target) by the average value (Ave), and gain (b) for setting the exposure level of the linear image data (V2) to the target exposure level (Target). = Target / Ave).

ここで、V1とV2とは以下の関係を有している。
V1=α・Log(Lux) (2)
V2=a・Lux (3)
α,a:比例定数
Lux:撮像センサ3への入射光量
Here, V1 and V2 have the following relationship.
V1 = α · Log (Lux) (2)
V2 = a · Lux (3)
α, a: proportionality constant Lux: incident light quantity to the image sensor 3

式(2)に式(3)を代入すると式(4)が得られる。
V1=α・Log(V2/a)
=α・(Log(V2)−Log(a)) (4)
Substituting equation (3) into equation (2) yields equation (4).
V1 = α · Log (V2 / a)
= Α · (Log (V2) −Log (a)) (4)

線形画像データ(V2)から算出したゲイン(b)は線形画像データ(V2)に対するゲインである。線形画像データ(V2)にゲイン(b)を乗じた線形画像データ(b・V2)を対数特性に変換したときの対数画像データ(V3)を算出した場合の対数画像データ(V1)のオフセット値(β)は下記の式により得られる。
β=α・Log(b・V2/a)−V1 (5)
The gain (b) calculated from the linear image data (V2) is a gain for the linear image data (V2). Logarithmic image data (V1) offset value when logarithmic image data (V3) is calculated by converting linear image data (b · V2) obtained by multiplying linear image data (V2) by gain (b) to logarithmic characteristics (Β) is obtained by the following equation.
β = α · Log (b · V2 / a) −V1 (5)

式(5)のV1に式(4)を代入すると式(6)が得られる。
β=α・Log(b) (6)
When Expression (4) is substituted into V1 of Expression (5), Expression (6) is obtained.
β = α · Log (b) (6)

ゆえに、オフセット算出部203は、式(6)を用いて対数画像データ(V1)を構成する各画素のオフセット値(β)を算出する。   Therefore, the offset calculation unit 203 calculates the offset value (β) of each pixel constituting the logarithmic image data (V1) using Expression (6).

加算部204は、図2に示す補正部133を構成し、対数画像データ(V1)を構成する各画素に対して対応するオフセット値(β)を加算する、すなわち、V1+βを算出することで、対数画像データ(V1)の露出レベルが補正された対数画像データ(V3)を算出する。   The addition unit 204 configures the correction unit 133 illustrated in FIG. 2 and adds a corresponding offset value (β) to each pixel constituting the logarithmic image data (V1), that is, calculates V1 + β. Logarithmic image data (V3) in which the exposure level of the logarithmic image data (V1) is corrected is calculated.

ここで、図2に示す線形特性変換部131は、第2特性変換部150と同様、光電変換特性を対数特性から線形特性に変換するものであるが、露出補正処理においては、ブロック平均算出部202により線形画像データの平均値が採用されており、線形画像データ(V2)の各画素値が丸め込まれるため、第2特性変換部150ほど高精度な変換処理が要求されない。そのため、LUT201の回路規模を小さくすることが可能となる。   Here, the linear characteristic conversion unit 131 shown in FIG. 2 converts the photoelectric conversion characteristic from the logarithmic characteristic to the linear characteristic as in the second characteristic conversion unit 150. In the exposure correction process, the block average calculation unit The average value of the linear image data is adopted by 202, and each pixel value of the linear image data (V2) is rounded, so that the highly accurate conversion processing is not required as with the second characteristic conversion unit 150. Therefore, the circuit scale of the LUT 201 can be reduced.

なお、第1特性変換部110が、入力される画像データの光電変換特性を図4(a)〜(d)に示すように対数特性から線形特性(第3線形特性)に変換した場合、露出補正部130は、図6に示す構成に代えて、図7に示す構成を採用すればよい。図7は、第1特性変換部110が画像データを線形特性に変換した場合における露出補正部130の構成を示したブロック図である。   Note that when the first characteristic conversion unit 110 converts the photoelectric conversion characteristic of the input image data from the logarithmic characteristic to the linear characteristic (third linear characteristic) as shown in FIGS. The correction unit 130 may adopt the configuration shown in FIG. 7 instead of the configuration shown in FIG. FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the exposure correction unit 130 when the first characteristic conversion unit 110 converts image data into linear characteristics.

図7に示すように露出補正部130は、図6に示す線形特性変換部131が省かれ、代表値算出部132及び補正部133を備えている。代表値算出部132は、ブロック平均算出部202を備え、第1特性変換部110から出力された画像データ(線形画像データ(V1´))の代表値を求める。なお、代表値算出部132の処理は、図6に示す代表値算出部132の処理と同一であるため、説明を省略する。   As shown in FIG. 7, the exposure correction unit 130 includes a representative value calculation unit 132 and a correction unit 133 without the linear characteristic conversion unit 131 shown in FIG. 6. The representative value calculation unit 132 includes a block average calculation unit 202, and obtains a representative value of the image data (linear image data (V1 ′)) output from the first characteristic conversion unit 110. Note that the processing of the representative value calculation unit 132 is the same as the processing of the representative value calculation unit 132 shown in FIG.

補正部133は、ゲイン算出部301及び乗算器302を備えている。ゲイン算出部301は、代表値算出部132により算出された代表値を目標露出レベルと比較することで、線形画像データ(V1´)の露出レベルを目標露出レベルにするためのゲイン(b)を求める。ゲイン(b)の算出手法は、図6に示すオフセット算出部203と同一であるため説明を省略する。乗算器302は、ゲイン算出部301により算出されたゲイン(b)を線形画像データ(V1´)に乗じて、露出レベルが補正された線形画像データ(V3´)を算出する。   The correction unit 133 includes a gain calculation unit 301 and a multiplier 302. The gain calculation unit 301 compares the representative value calculated by the representative value calculation unit 132 with the target exposure level, thereby obtaining a gain (b) for setting the exposure level of the linear image data (V1 ′) to the target exposure level. Ask. The gain (b) calculation method is the same as that of the offset calculation unit 203 shown in FIG. The multiplier 302 multiplies the linear image data (V1 ′) by the gain (b) calculated by the gain calculation unit 301 to calculate linear image data (V3 ′) whose exposure level is corrected.

図2に戻り、ダイナミックレンジ圧縮部140は、補正部133から出力された対数画像データ(V3)にダイナミックレンジ圧縮処理を施す。ここで、ダイナミックレンジ圧縮部140は、コニカミノルタテクノロジーレポート VOL.4 (2007)に記載されたダイナミックレンジ圧縮処理を採用することができる。   Returning to FIG. 2, the dynamic range compression unit 140 performs dynamic range compression processing on the logarithmic image data (V3) output from the correction unit 133. Here, the dynamic range compression unit 140 can employ the dynamic range compression processing described in Konica Minolta Technology Report VOL.4 (2007).

具体的には、入力された1枚の対数画像データ(V3)に対して、3×3、5×5等の比較的サイズの小さい2次元のローパスフィルタを用いたダウンサンプリング処理を複数回数繰り返して原画像を多重解像度化した後、低解像度側の画像のエッジ部分を上層の高解像度側の画像で置き換えながらアップサンプリングを行うアップサンプリング処理を複数回数実行するエッジ保存型のローパスフィルタ処理を実行することで、照明成分を抽出する。そして、抽出した照明成分を、所定の圧縮特性に従って圧縮し、圧縮した照明成分に、原画像を圧縮前の照明成分で除して得られる反射率成分を乗じる。これにより、ダイナミックレンジ圧縮処理が施された画像データが生成される。   Specifically, downsampling processing using a two-dimensional low-pass filter having a relatively small size such as 3 × 3, 5 × 5, or the like is repeated a plurality of times for one piece of logarithmic image data (V3). After the original image has been converted to multi-resolution, the edge-preserving low-pass filter processing is executed to perform upsampling multiple times while replacing the edge portion of the lower resolution image with the upper resolution image on the upper layer. Thus, the illumination component is extracted. The extracted illumination component is compressed according to a predetermined compression characteristic, and the compressed illumination component is multiplied by a reflectance component obtained by dividing the original image by the illumination component before compression. Thereby, the image data subjected to the dynamic range compression process is generated.

このダイナミックレンジ圧縮処理によれば、多重解像度化することで比較的小さなサイズのローパスフィルタで大きなぼけ画像を得ることが可能となり、計算量の低下を図りつつ、照明成分を高精度に抽出することができる。また、エッジ保存型のローパスフィルタ処理が実行されているため、エッジ付近で発生するハロー効果と呼ばれる不具合を抑制することができる。   According to this dynamic range compression processing, it is possible to obtain a large blurred image with a relatively small size low-pass filter by multi-resolution, and to extract illumination components with high accuracy while reducing the amount of calculation. Can do. In addition, since edge-preserving low-pass filter processing is performed, it is possible to suppress a problem called a halo effect that occurs near the edge.

従来のダイナミックレンジ圧縮部は、上述したダイナミックレンジ圧縮処理を実行するにあたり、入力される画像データの光電変換特性の種類に応じて適したダイナミックレンジ圧縮処理を実行するために、光電変換特性毎に異なる処理を実行していた。そのため、回路規模が増大するという問題があった。本実施の形態の撮像装置1においては、ダイナミックレンジ圧縮部140に入力される画像データは、第1特性変換部110により光電変換特性が所定の光電変換特性に変換されているため、ダイナミックレンジ圧縮部140は、1種類の光電変換特性に応じたダイナミックレンジ圧縮処理を行えば良くなる結果、回路規模を縮小することができる。   The conventional dynamic range compression unit performs the dynamic range compression processing described above for each photoelectric conversion characteristic in order to execute a dynamic range compression process suitable for the type of photoelectric conversion characteristic of the input image data. A different process was being executed. Therefore, there is a problem that the circuit scale increases. In the imaging apparatus 1 according to the present embodiment, the image data input to the dynamic range compression unit 140 is converted into a predetermined photoelectric conversion characteristic by the first characteristic conversion unit 110, so that the dynamic range compression is performed. The unit 140 only needs to perform dynamic range compression processing corresponding to one type of photoelectric conversion characteristic, and as a result, the circuit scale can be reduced.

第2特性変換部150は、ダイナミックレンジ圧縮部140によりダイナミックレンジ圧縮処理がなされた対数画像データ(V3)の光電変換特性を、後段に接続された処理部160による処理に適した所定の光電変換特性(第2光電変換特性)に変換する。ここで、処理部160の処理に適した光電変換特性としては変換前の対数特性よりも高輝度側での輝度分解能が高い線形特性(第1線形特性及び第4線形特性)を採用することが好ましい。   The second characteristic conversion unit 150 converts the photoelectric conversion characteristic of the logarithmic image data (V3) subjected to the dynamic range compression processing by the dynamic range compression unit 140 to a predetermined photoelectric conversion suitable for processing by the processing unit 160 connected to the subsequent stage. Conversion to characteristics (second photoelectric conversion characteristics). Here, as the photoelectric conversion characteristics suitable for the processing of the processing unit 160, linear characteristics (first linear characteristics and fourth linear characteristics) having higher luminance resolution on the higher luminance side than the logarithmic characteristics before conversion may be adopted. preferable.

図8(a)、(b)は、第2特性変換部150により変換された光電変換特性を示したグラフであり、図8(a)は対数画像データ(V3)が入力された場合を示し、図8(b)は線形画像データ(V3´)が入力された場合を示している。なお、図8(a)、(b)に示すグラフは、共に縦軸が階調値を示し横軸が輝度を示している。   8A and 8B are graphs showing the photoelectric conversion characteristics converted by the second characteristic conversion unit 150, and FIG. 8A shows the case where logarithmic image data (V3) is input. FIG. 8B shows a case where linear image data (V3 ′) is input. In the graphs shown in FIGS. 8A and 8B, the vertical axis indicates the gradation value and the horizontal axis indicates the luminance.

図8(a)に示すように、DR1は、ダイナミックレンジ圧縮部140によりダイナミックレンジ圧縮処理がなされる前の対数画像データ(V3)のダイナミックレンジを示し、DR2は、ダイナミックレンジ圧縮処理がなされた後の対数画像データ(V3)、すなわち、第2特性変換部150に入力される対数画像データ(V3)のダイナミックレンジを示している。   As shown in FIG. 8A, DR1 indicates the dynamic range of the logarithmic image data (V3) before the dynamic range compression processing is performed by the dynamic range compression unit 140, and DR2 is the dynamic range compression processing. The logarithmic image data (V3) after that, that is, the dynamic range of the logarithmic image data (V3) input to the second characteristic converter 150 is shown.

図8(a)に示すように第2特性変換部150に入力される対数画像データ(V3)は、実線で示すグラフのように高輝度側での傾きが緩やかになり、高輝度側で輝度分解能が低下していることが分かる。このような輝度分解能の低下は、後段の処理部160におけるホワイトバランス補正等の画像処理の精度の低下を招いてしまう。そこで、第2特性変換部150は、対数画像データ(V3)の光電変換特性を図8(a)に示すように点線で示す線形特性に変換して線形画像データ(V4)を生成する。具体的には、図8(a)に示す原点O1と、ダイナミックレンジDR2における最大輝度と飽和レベルとの交点P1とを結ぶ直線を線形特性とする線形画像データ(V4)を生成する。なお、飽和レベルとしては予め定められた値が採用されている。   As shown in FIG. 8A, the logarithmic image data (V3) input to the second characteristic conversion unit 150 has a gentle slope on the high luminance side and a luminance on the high luminance side as shown by a solid line. It can be seen that the resolution is reduced. Such a decrease in luminance resolution causes a decrease in the accuracy of image processing such as white balance correction in the processing unit 160 at the subsequent stage. Therefore, the second characteristic converter 150 converts the photoelectric conversion characteristic of the logarithmic image data (V3) into a linear characteristic indicated by a dotted line as shown in FIG. 8A to generate linear image data (V4). Specifically, linear image data (V4) having a linear characteristic connecting the origin O1 shown in FIG. 8A and the intersection P1 between the maximum luminance and the saturation level in the dynamic range DR2 is generated. A predetermined value is used as the saturation level.

これにより、光電変換特性の高輝度側の傾きが変換前の光電変換特性の傾きに比べて大きくなるため高輝度側での輝度分解能が高くなり、処理部160は、ホワイトバランス補正等の画像処理を高精度に行うことが可能となる。   As a result, since the inclination of the photoelectric conversion characteristic on the high luminance side is larger than the inclination of the photoelectric conversion characteristic before conversion, the luminance resolution on the high luminance side is increased, and the processing unit 160 performs image processing such as white balance correction. Can be performed with high accuracy.

なお、第2特性変換部150に線形画像データ(V3´)が入力された場合は、第2特性変換部150は、図8(b)に示すように実線で示す線形特性よりも全体的に傾きの大きな点線で示す線形特性、具体的には、原点O1と交点P1とを結ぶ直線を線形特性とする画像データ(V4)を生成する。これにより、全体的に光電変換特性の輝度分解能が高くなり、処理部160は、ホワイトバランス補正等の画像処理を高精度に行うことが可能となる。   When the linear image data (V3 ′) is input to the second characteristic conversion unit 150, the second characteristic conversion unit 150 generally performs more than the linear characteristic indicated by the solid line as illustrated in FIG. 8B. Image data (V4) having a linear characteristic indicated by a dotted line having a large inclination, specifically, a straight line connecting the origin O1 and the intersection P1 is generated. As a result, the luminance resolution of the photoelectric conversion characteristics is increased as a whole, and the processing unit 160 can perform image processing such as white balance correction with high accuracy.

図2に戻り、処理部160は、第2特性変換部150により光電変換特性が変換された画像データ(線形画像データ(V4))に対してダイナミックレンジ圧縮処理とは異なる所定の画像処理を実行する。ここで、所定の画像処理としては、ホワイトバランス補正、色補正、γ補正、ノイズキャンセル補正のうち少なくともいずれか1つが含まれる。   Returning to FIG. 2, the processing unit 160 performs predetermined image processing different from the dynamic range compression processing on the image data (linear image data (V4)) whose photoelectric conversion characteristics have been converted by the second characteristic conversion unit 150. To do. Here, the predetermined image processing includes at least one of white balance correction, color correction, γ correction, and noise cancellation correction.

ホワイトバランス補正は、基準となる白色が再現されるように、R,G,B各色の画像データの光電変換特性を補正する。色補正は、R,G,B各色の画像データの色合い(色バランス:彩度)を補正する処理であり、具体的には、R,G,B各色の画像データのレベル比を変換する変換係数を用意しておき、撮影シーンに応じて好ましい変換係数を用いてR,G,B各色の画像データのレベル比を変換して画像データの色合いを補正する。例えば、a1〜c3の合計9個の変換係数を用い、次の色補正用変換式を用いて画像データを変換する。
R´=a1・R+a2・G+a3・B
G´=b1・R+b2・G+b3・B
B´=c1・R+c2・G+c3・B
The white balance correction corrects the photoelectric conversion characteristics of the image data of R, G, and B colors so that the reference white color is reproduced. The color correction is a process for correcting the hue (color balance: saturation) of the image data for each of the R, G, and B colors, and specifically, conversion that converts the level ratio of the image data for each of the R, G, and B colors. Coefficients are prepared, and the level ratio of R, G, and B image data is converted using a preferable conversion coefficient according to the shooting scene to correct the hue of the image data. For example, using a total of nine conversion coefficients a1 to c3, the image data is converted using the following color correction conversion formula.
R '= a1, R + a2, G + a3, B
G '= b1, R + b2, G + b3, B
B '= c1, R + c2, G + c3, B

γ補正は、出力される画像がより自然に再現されるように入力される画像データの光電変換特性の傾きを補正する。ノイズキャンセル補正は、入力される画像データに含まれるノイズを除去する。   The γ correction corrects the inclination of the photoelectric conversion characteristics of input image data so that the output image is reproduced more naturally. Noise cancellation correction removes noise contained in input image data.

従来の処理部160は、上述した各種画像処理を実行するにあたり、入力される画像データの光電変換特性の種類に応じて適した画像処理を施すために、光電変換特性毎に異なる処理を実行していた。そのため、回路規模が増大するという問題があった。撮像装置1においては、処理部160に入力される画像データは、第2特性変換部150により光電変換特性が所定の光電変換特性に変換されているため、処理部160は、1種類の光電変換特性に応じた画像処理を行えば良くなる結果、回路規模を縮小することができる。   The conventional processing unit 160 executes different processes for each photoelectric conversion characteristic in order to perform image processing suitable for the type of photoelectric conversion characteristic of the input image data when performing the various image processes described above. It was. Therefore, there is a problem that the circuit scale increases. In the imaging apparatus 1, the image data input to the processing unit 160 is converted into a predetermined photoelectric conversion characteristic by the second characteristic conversion unit 150. Therefore, the processing unit 160 has one type of photoelectric conversion. As a result of performing image processing according to the characteristics, the circuit scale can be reduced.

また、第2特性変換部150は対数画像データ(V3)を図8(a)、(b)に示すような線形特性に変換して、処理部160に入力しているため、処理部160は、より高精度な画像処理を実現することが可能となる。なお、上記した処理部160の各種画像処理は一例であり他の画像処理を含ませても良い。   Further, since the second characteristic conversion unit 150 converts the logarithmic image data (V3) into linear characteristics as shown in FIGS. 8A and 8B and inputs them to the processing unit 160, the processing unit 160 Therefore, it is possible to realize more accurate image processing. Note that the various image processes of the processing unit 160 described above are examples, and other image processes may be included.

以下、画像処理部6の動作について図2を用いて説明する。まず、第1特性変換部110により入力された画像データの光電変換特性が所定の対数特性に変換され、対数画像データ(V1)とされて出力される。次に、対数画像データ(V1)は、線形特性変換部131により、所定の線形特性を有する画像データに変換され、線形画像データ(V2)として出力される。次に、線形画像データ(V2)は、代表値算出部132により、所定領域を構成する画素の階調値の平均値(Ave)が代表値として算出される。次に、補正部133により、目標露出レベル(Target)が代表値(Ave)で除され、ゲイン(b)が算出され、ゲイン(b)が式(6)に代入されオフセット値(β)が算出される。次に、補正部133により、オフセット値(β)が第1特性変換部110から出力された対数画像データ(V1)に画素毎に加算され、対数画像データ(V1)の露出レベルが補正され、対数画像データ(V3)が出力される。次に、対数画像データ(V3)は、ダイナミックレンジ圧縮部140によりダイナミックレンジが圧縮された後、第2特性変換部150により、光電変換特性が線形特性に変換されて線形画像データ(V4)とされ、処理部160に出力される。線形画像データ(V4)は、処理部160により上述した画像処理が実行され、処理が終了される。   Hereinafter, the operation of the image processing unit 6 will be described with reference to FIG. First, the photoelectric conversion characteristic of the image data input by the first characteristic conversion unit 110 is converted into a predetermined logarithmic characteristic and is output as logarithmic image data (V1). Next, the logarithmic image data (V1) is converted into image data having a predetermined linear characteristic by the linear characteristic conversion unit 131 and output as linear image data (V2). Next, for the linear image data (V2), the representative value calculation unit 132 calculates the average value (Ave) of the gradation values of the pixels constituting the predetermined area as the representative value. Next, the correction unit 133 divides the target exposure level (Target) by the representative value (Ave), calculates the gain (b), substitutes the gain (b) into the equation (6), and sets the offset value (β). Calculated. Next, the correction unit 133 adds the offset value (β) to the logarithmic image data (V1) output from the first characteristic conversion unit 110 for each pixel, and corrects the exposure level of the logarithmic image data (V1). Logarithmic image data (V3) is output. Next, the logarithmic image data (V3) is subjected to compression of the dynamic range by the dynamic range compression unit 140, and then the photoelectric conversion characteristics are converted into linear characteristics by the second characteristic conversion unit 150, and the linear image data (V4) and And output to the processing unit 160. The linear image data (V4) is subjected to the above-described image processing by the processing unit 160, and the processing ends.

以上説明したように、撮像装置1によれば、撮像センサ3から出力される画像データは、光電変換特性が圧縮部120による圧縮処理に適した所定の光電変換特性に変換された後、圧縮部120によりダイナミックレンジ圧縮処理が実行されるため、ダイナミックレンジ圧縮処理に適した光電変換特性とされる。その結果、圧縮部120は、当該光電変換特性以外の光電変換特性に対応しなくても良くなり、回路規模を増大させずに精度の良いダイナミックレンジ圧縮処理を実現することができる。   As described above, according to the imaging device 1, the image data output from the imaging sensor 3 is converted into a predetermined photoelectric conversion characteristic suitable for compression processing by the compression unit 120 after the photoelectric conversion characteristic is converted into the compression unit. Since the dynamic range compression process is executed by 120, the photoelectric conversion characteristics suitable for the dynamic range compression process are obtained. As a result, the compression unit 120 does not have to deal with photoelectric conversion characteristics other than the photoelectric conversion characteristics, and can realize dynamic range compression processing with high accuracy without increasing the circuit scale.

また、ダイナミックレンジ圧縮処理がなされた画像データは、光電変換特性が後段に設けられた処理部160による処理に適した所定の線形特性に変換されるため、当該光電変換特性以外の光電変換特性に対応しなくても良くなる。その結果、処理部160の回路規模を増大させなくても精度の良い画像処理を実現することができる。   In addition, since the image data subjected to the dynamic range compression processing is converted into a predetermined linear characteristic suitable for processing by the processing unit 160 provided at the subsequent stage, the photoelectric conversion characteristic other than the photoelectric conversion characteristic is converted into the photoelectric conversion characteristic. It is not necessary to correspond. As a result, accurate image processing can be realized without increasing the circuit scale of the processing unit 160.

なお、本発明は以下の態様を採用してもよい。図9は、本発明の他の一実施の形態による撮像装置1の画像処理部6の構成を示したブロック図である。図9に示す画像処理部6は、図2に示す画像処理部6に対して、線形特性変換部131が補正部133の出力側と代表値算出部132の入力側との間に接続されていることを特徴とする。   The present invention may adopt the following aspects. FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the image processing unit 6 of the imaging device 1 according to another embodiment of the present invention. The image processing unit 6 illustrated in FIG. 9 is different from the image processing unit 6 illustrated in FIG. 2 in that a linear characteristic conversion unit 131 is connected between the output side of the correction unit 133 and the input side of the representative value calculation unit 132. It is characterized by being.

すなわち、図9に示す画像処理部6は、線形特性変換部131が、補正部133により露出レベルが補正された対数画像データ(V3)に対して、光電変換特性を所定の線形特性(第2線形特性)に変換して線形画像データ(V2)を生成し、代表値算出部132が線形画像データ(V2)から代表値を算出し、補正部133が代表値から露出レベルを補正するためのゲイン(b)を求め、このゲイン(b)からオフセット値(β)を求め、図略のRAM等に記憶させておく。そして、第1特性変換部110から次の1枚の対数画像データ(V1)が出力されると、その対数画像データ(V1)の各画素にオフセット値(β)を加算し、対数画像データ(V1)の露出レベルを補正する。   That is, in the image processing unit 6 shown in FIG. 9, the linear characteristic conversion unit 131 converts the photoelectric conversion characteristic to a predetermined linear characteristic (second linear characteristic) with respect to the logarithmic image data (V3) whose exposure level is corrected by the correction unit 133. Linear image data (V2) is generated, the representative value calculation unit 132 calculates a representative value from the linear image data (V2), and the correction unit 133 corrects the exposure level from the representative value. A gain (b) is obtained, and an offset value (β) is obtained from the gain (b) and stored in a RAM (not shown) or the like. When the next log image data (V1) is output from the first characteristic converter 110, an offset value (β) is added to each pixel of the log image data (V1), and the log image data ( The exposure level of V1) is corrected.

つまり、図2に示す画像処理部6では、オフセット値(β)の算出元となる画像データと補正対象の画像データとが同一であり、フィードホワード的に露出レベルが補正されていたが、図9に示す画像処理部6では、1つ前の画像データを用いてオフセット値(β)を算出し、このオフセット値(β)を、次の画像データに加算するというようにフィードバック的に露出レベルが補正されている。こうすることで、補正部133は、第1特性変換部110から画像データが出力されると、速やかに露出レベルを補正することができるため、露出補正処理の高速化を図ることができる。   That is, in the image processing unit 6 shown in FIG. 2, the image data from which the offset value (β) is calculated and the image data to be corrected are the same, and the exposure level is corrected in a feed forward manner. The image processing unit 6 shown in FIG. 9 calculates an offset value (β) using the previous image data, and adds the offset value (β) to the next image data in a feedback manner such that the offset level (β) is added. Has been corrected. By doing so, the correction unit 133 can quickly correct the exposure level when the image data is output from the first characteristic conversion unit 110, so that the speed of the exposure correction process can be increased.

上述の実施の形態の技術的特徴は以下のようにまとめることができる。   The technical features of the above-described embodiment can be summarized as follows.

(1)上記画像処理装置は、撮像素子により撮像された画像データを処理する画像処理装置であって、前記撮像素子から出力される画像データの光電変換特性を所定の第1光電変換特性に変換する第1特性変換部と、前記第1特性変換部により光電変換特性が変換された画像データのダイナミックレンジを圧縮する圧縮部と、前記圧縮部によりダイナミックレンジが圧縮された画像データの光電変換特性を所定の第2光電変換特性に変換する第2特性変換部と、前記第2特性変換部により光電変換特性が変換された画像データに対して所定の画像処理を実行する処理部とを備えることを特徴とする。   (1) The image processing apparatus is an image processing apparatus that processes image data picked up by an image pickup device, and converts photoelectric conversion characteristics of image data output from the image pickup element into predetermined first photoelectric conversion characteristics. A first characteristic conversion unit that compresses the dynamic range of the image data whose photoelectric conversion characteristics have been converted by the first characteristic conversion unit, and a photoelectric conversion characteristic of the image data whose dynamic range has been compressed by the compression unit A second characteristic conversion unit that converts the image into a predetermined second photoelectric conversion characteristic, and a processing unit that executes predetermined image processing on the image data whose photoelectric conversion characteristic has been converted by the second characteristic conversion unit. It is characterized by.

この構成によれば、撮像素子から出力される画像データは、光電変換特性が圧縮部による圧縮処理に適した所定の第1光電変換特性に変換されるため、圧縮部は当該第1光電変換特性以外の光電変換特性に対応しなくても良くなり、回路規模を増大させずに精度の良いダイナミックレンジ圧縮処理を実現することができる。   According to this configuration, the image data output from the image sensor is converted into the predetermined first photoelectric conversion characteristic suitable for the compression processing by the compression unit in the photoelectric conversion characteristic. It is not necessary to deal with photoelectric conversion characteristics other than the above, and accurate dynamic range compression processing can be realized without increasing the circuit scale.

また、ダイナミックレンジ圧縮処理がなされた画像データは、光電変換特性が後段に設けられた処理部による処理に適した所定の光電変換特性に変換されるため、当該光電変換特性以外の光電変換特性に対応しなくても良くなり、回路規模を増大させなくても後段の処理部において精度の良い画像処理を実現することができる。   In addition, since the image data subjected to the dynamic range compression process is converted into a predetermined photoelectric conversion characteristic suitable for processing by a processing unit provided at a later stage, the photoelectric conversion characteristic other than the photoelectric conversion characteristic is converted into the photoelectric conversion characteristic. It is not necessary to deal with this problem, and accurate image processing can be realized in the subsequent processing unit without increasing the circuit scale.

(2)上記構成において、前記圧縮部は、前記撮像素子により撮像された画像データのダイナミックレンジを圧縮するダイナミックレンジ圧縮部と、前記撮像素子から出力された画像データの露出レベルを所定の目標露出レベルにする露出補正部とを備えることが好ましい。   (2) In the above configuration, the compression unit includes a dynamic range compression unit that compresses a dynamic range of image data captured by the image sensor, and an exposure level of the image data output from the image sensor. It is preferable to include an exposure correction unit for setting the level.

この構成によれば、圧縮部において、撮像素子により撮像された画像データのダイナミックレンジが圧縮されることに加え、撮像素子から出力された画像データの露出レベルが所定の目標露出レベルにされることになる。   According to this configuration, the compression unit compresses the dynamic range of the image data captured by the image sensor, and the exposure level of the image data output from the image sensor is set to a predetermined target exposure level. become.

(3)上記構成において、前記第1光電変換特性は、所定の対数特性であり、前記第2光電変換特性は、所定の第1線形特性であることが好ましい。   (3) In the above configuration, it is preferable that the first photoelectric conversion characteristic is a predetermined logarithmic characteristic, and the second photoelectric conversion characteristic is a predetermined first linear characteristic.

この構成によれば、撮像素子から出力される画像データの光電変換特性が所定の対数特性に変換されて圧縮部に入力されるため、線形特性の画像データを露出補正処理する場合に比べて画像データの幅(ビット数)を小さくすることが可能となり、かつ、低輝度側での輝度分解能を確保することが可能となる。その結果、圧縮部における露出補正処理を、小規模の回路を用いて、精度良く行うことができる。   According to this configuration, since the photoelectric conversion characteristic of the image data output from the image sensor is converted into a predetermined logarithmic characteristic and input to the compression unit, the image data is compared with the case where the linear characteristic image data is subjected to exposure correction processing. It is possible to reduce the data width (number of bits) and to ensure the luminance resolution on the low luminance side. As a result, the exposure correction process in the compression unit can be accurately performed using a small-scale circuit.

また、処理部には、所定の第1線形特性を有する画像データが入力されるため、ホワイトバランス補正等の画像処理を行ううえで好ましい線形特性(例えば比較的輝度分解能の高い線形特性)を有する画像データに対してホワイトバランス補正等の画像処理を実行することができ、精度のよい画像処理を実現することができる。   Further, since image data having a predetermined first linear characteristic is input to the processing unit, it has a preferable linear characteristic (for example, a linear characteristic having a relatively high luminance resolution) for performing image processing such as white balance correction. Image processing such as white balance correction can be performed on the image data, and accurate image processing can be realized.

(4)上記構成において、前記露出補正部は、前記第1特性変換部により光電変換特性が前記対数特性に変換された対数画像データの光電変換特性を所定の第2線形特性に変換する線形特性変換部と、前記線形特性変換部により得られた線形画像データの代表値を求める代表値算出部と、前記代表値を前記目標露出レベルと比較することで、前記線形画像データの露出レベルを前記目標露出レベルにするためのゲインを求め、得られたゲインを基に、前記対数画像データの露出レベルを前記目標露出レベルにするためのオフセット値を求め、前記オフセット値を前記対数画像データに加算する補正部とを備えることが好ましい。   (4) In the above configuration, the exposure correction unit converts a photoelectric conversion characteristic of logarithmic image data whose photoelectric conversion characteristic is converted into the logarithmic characteristic by the first characteristic conversion unit into a predetermined second linear characteristic. A conversion unit; a representative value calculation unit for obtaining a representative value of the linear image data obtained by the linear characteristic conversion unit; and comparing the representative value with the target exposure level, thereby adjusting the exposure level of the linear image data. A gain for obtaining the target exposure level is obtained, an offset value for obtaining the exposure level of the logarithmic image data is set to the target exposure level based on the obtained gain, and the offset value is added to the logarithmic image data. It is preferable to provide a correction unit.

この構成によれば、対数画像データの光電変換特性が線形変換特性部によって、一旦、第2線形特性に変換されて線形画像データとされる。また、代表値算出部によって、線形画像データの代表値が求められる。また、補正部によって、代表値が目標露出レベルと比較されて線形画像データの露出レベルを目標露出レベルにするためのゲインが求められ、得られたゲインを基に、第1特性変換部から出力された対数画像データの露出レベルを目標露出レベルにするためのオフセット値が求められる。更に、補正部によって、オフセット値が対数画像データに加算されて露出補正処理が行われている。そのため、対数画像データに対する露出補正処理を精度良く行うことができる。   According to this configuration, the photoelectric conversion characteristic of the logarithmic image data is once converted into the second linear characteristic by the linear conversion characteristic unit to obtain linear image data. Further, the representative value calculation unit obtains the representative value of the linear image data. Further, the correction unit compares the representative value with the target exposure level to obtain a gain for setting the exposure level of the linear image data to the target exposure level, and outputs the gain from the first characteristic conversion unit based on the obtained gain. An offset value for setting the exposure level of the logarithmic image data to the target exposure level is obtained. Further, the correction unit adds the offset value to the logarithmic image data to perform exposure correction processing. Therefore, exposure correction processing for logarithmic image data can be performed with high accuracy.

(5)上記構成において、前記第2線形特性の変換精度は、前記第1線形特性の変換精度よりも低いことが好ましい。   (5) In the above configuration, it is preferable that the conversion accuracy of the second linear characteristic is lower than the conversion accuracy of the first linear characteristic.

この構成によれば、露出補正処理においては、線形画像データの代表値が採用されており、線形画像データの各画素値が丸め込まれるため、線形特性変換部の第2線形特性への変換精度を、第2特性変換部の第1線形特性への変換精度に比べて低くすることが可能となる。そのため、線形特性変換部の回路規模を小さくすることが可能となる。   According to this configuration, in the exposure correction processing, the representative value of the linear image data is adopted, and each pixel value of the linear image data is rounded. Therefore, the conversion accuracy to the second linear characteristic of the linear characteristic conversion unit is improved. Thus, it is possible to lower the conversion accuracy of the second characteristic conversion unit to the first linear characteristic. Therefore, the circuit scale of the linear characteristic conversion unit can be reduced.

(6)上記構成において、前記第1光電変換特性は、所定の第3線形特性であり、前記第2光電変換特性は、所定の第4線形特性であることが好ましい。   (6) In the above configuration, it is preferable that the first photoelectric conversion characteristic is a predetermined third linear characteristic, and the second photoelectric conversion characteristic is a predetermined fourth linear characteristic.

この構成によれば、画像データは、光電変換特性がダイナミックレンジ圧縮処理に適した所定の第3線形特性に変換されて圧縮部に入力される。そのため、圧縮部の回路規模を小さくしても高精度のダイナミックレンジ圧縮処理を実現することができる。また、圧縮部により圧縮された画像データは、光電変換特性が、処理部による処理に適した所定の第4線形特性に変換されて処理部に入力される。そのため、圧縮部の回路規模を小さくしても高精度のダイナミックレンジ圧縮処理を実現することができる。   According to this configuration, the photoelectric conversion characteristics of the image data are converted into the predetermined third linear characteristics suitable for the dynamic range compression process, and are input to the compression unit. Therefore, even if the circuit scale of the compression unit is reduced, highly accurate dynamic range compression processing can be realized. Further, the photoelectric conversion characteristics of the image data compressed by the compression section are converted into a predetermined fourth linear characteristic suitable for processing by the processing section and input to the processing section. Therefore, even if the circuit scale of the compression unit is reduced, highly accurate dynamic range compression processing can be realized.

(7)前記露出補正部は、前記第1特性変換部により光電変換特性が前記第3線形特性に変換された線形画像データの代表値を求める代表値算出部と、前記代表値を前記目標露出レベルと比較することで、前記線形画像データの露出レベルを前記目標露出レベルにするためのゲインを求め、得られたゲインを基に、前記線形画像データの露出レベルを前記目標露出レベルにするためのオフセット値を求め、前記オフセット値を前記線形画像データに加算する補正部とを備えることが好ましい。   (7) The exposure correction unit includes a representative value calculation unit that obtains a representative value of linear image data in which photoelectric conversion characteristics are converted to the third linear characteristic by the first characteristic conversion unit, and the representative value is used as the target exposure. In order to obtain the gain for setting the exposure level of the linear image data to the target exposure level by comparing with the level, and to set the exposure level of the linear image data to the target exposure level based on the obtained gain It is preferable to provide a correction unit that obtains the offset value and adds the offset value to the linear image data.

この構成によれば、代表値算出部によって、第1特性変換部から出力された線形画像データの代表値が求められる。また、補正部によって、代表値が目標露出レベルと比較されて線形画像データの露出レベルを目標露出レベルにするためのゲインが求められ、得られたゲインを基に、線形画像データの露出レベルを目標露出レベルにするためのオフセット値が求められる。更に、補正部によって、オフセット値が第1特性変換部から出力された線形画像データに加算されて露出補正処理が行われている。そのため、線形画像データに対する露出補正処理を精度良く行うことができる。   According to this configuration, the representative value calculation unit obtains the representative value of the linear image data output from the first characteristic conversion unit. The correction unit compares the representative value with the target exposure level to obtain a gain for setting the exposure level of the linear image data to the target exposure level. Based on the obtained gain, the exposure level of the linear image data is determined. An offset value for obtaining the target exposure level is obtained. Further, the correction unit adds the offset value to the linear image data output from the first characteristic conversion unit to perform exposure correction processing. Therefore, it is possible to accurately perform the exposure correction process on the linear image data.

(8)前記露出補正部は、前記第1特性変換部により光電変換特性が前記対数特性に変換された対数画像データに、当該対数画像データの露出レベルを前記目標露出レベルにするためのオフセット値を加算して前記ダイナミックレンジ圧縮部に出力する補正部と、前記補正部により前記オフセット値が加算された対数画像データの光電変換特性を所定の第2線形特性に変換する線形特性変換部と、前記線形特性変換部により得られた線形画像データの代表値を求める代表値算出部とを備え、前記補正部は、前記代表値を前記目標露出レベルと比較することで、前記対数画像データの露出レベルを前記目標露出レベルにするためのゲインを求め、得られたゲインを基に、前記オフセット値を求め、前記第1特性変換部から今回の対数画像データが入力されると、前回の対数画像データに対して求めた前記オフセット値を前記今回の対数画像データに加算することが好ましい。   (8) The exposure correction unit adds an offset value for setting the exposure level of the logarithmic image data to the target exposure level in the logarithmic image data in which the photoelectric conversion characteristic is converted into the logarithmic characteristic by the first characteristic conversion unit. A correction unit that adds and outputs to the dynamic range compression unit, a linear characteristic conversion unit that converts the photoelectric conversion characteristic of the logarithmic image data to which the offset value is added by the correction unit into a predetermined second linear characteristic, A representative value calculation unit that obtains a representative value of the linear image data obtained by the linear characteristic conversion unit, and the correction unit compares the representative value with the target exposure level, thereby exposing the logarithmic image data. A gain for setting the level to the target exposure level is obtained, the offset value is obtained based on the obtained gain, and the logarithmic image data of this time is obtained from the first characteristic conversion unit. Is input, it is preferable to adding the offset value obtained for the previous logarithmic image data wherein the current logarithmic image data.

この構成によれば、第1特性変換部から今回の対数画像データが入力されると、前回の対数画像データに対して求めたオフセット値が今回の対数画像データに加算されて露出補正処理が行われている。そのため、露出補正処理を高速に行うことができる。   According to this configuration, when the logarithmic image data of this time is input from the first characteristic conversion unit, the offset value obtained with respect to the logarithmic image data of the previous time is added to the logarithmic image data of the current time, and exposure correction processing is performed. It has been broken. Therefore, exposure correction processing can be performed at high speed.

(9)前記圧縮部は、前記撮像素子により撮像された画像データから照明成分を抽出し、抽出した照明成分を所定の圧縮特性に従って圧縮し、圧縮した照明成分を、前記画像データから照明成分を除して得られる反射率成分に乗じることでダイナミックレンジを圧縮することが好ましい。   (9) The compression unit extracts an illumination component from the image data captured by the image sensor, compresses the extracted illumination component according to a predetermined compression characteristic, and converts the compressed illumination component into the illumination component from the image data. It is preferable to compress the dynamic range by multiplying the reflectance component obtained by dividing the dynamic range.

この構成によれば、第1特性変換部により光電変換特性が圧縮部の処理に適した光電変換特性に変換されている。そのため、上記のダイナミックレンジを圧縮する処理を、回路規模を増大させずに精度良く行うことができる。   According to this configuration, the photoelectric conversion characteristic is converted into the photoelectric conversion characteristic suitable for the processing of the compression unit by the first characteristic conversion unit. Therefore, the process for compressing the dynamic range can be performed with high accuracy without increasing the circuit scale.

Claims (11)

撮像素子により撮像された画像データを処理する画像処理装置であって、
前記撮像素子から出力される画像データの光電変換特性を所定の第1光電変換特性に変換する第1特性変換部と、
前記第1特性変換部により光電変換特性が変換された画像データのダイナミックレンジを圧縮する圧縮部と、
前記圧縮部によりダイナミックレンジが圧縮された画像データの光電変換特性を所定の第2光電変換特性に変換する第2特性変換部と、
前記第2特性変換部により光電変換特性が変換された画像データに対して所定の画像処理を実行する処理部とを備えることを特徴とする画像処理装置。
An image processing apparatus that processes image data captured by an image sensor,
A first characteristic converter that converts photoelectric conversion characteristics of image data output from the image sensor into predetermined first photoelectric conversion characteristics;
A compression unit that compresses the dynamic range of the image data whose photoelectric conversion characteristics are converted by the first characteristic conversion unit;
A second characteristic conversion unit that converts photoelectric conversion characteristics of image data whose dynamic range is compressed by the compression unit into predetermined second photoelectric conversion characteristics;
An image processing apparatus comprising: a processing unit that performs predetermined image processing on the image data whose photoelectric conversion characteristics have been converted by the second characteristic conversion unit.
前記圧縮部は、
前記撮像素子により撮像された画像データのダイナミックレンジを圧縮するダイナミックレンジ圧縮部と、
前記撮像素子から出力された画像データの露出レベルを所定の目標露出レベルにする露出補正部とを備えることを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
The compression unit is
A dynamic range compression unit that compresses a dynamic range of image data captured by the image sensor;
The image processing apparatus according to claim 1, further comprising: an exposure correction unit that sets an exposure level of the image data output from the image sensor to a predetermined target exposure level.
前記第1光電変換特性は、所定の対数特性であり、
前記第2光電変換特性は、所定の第1線形特性であることを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。
The first photoelectric conversion characteristic is a predetermined logarithmic characteristic,
The image processing apparatus according to claim 2, wherein the second photoelectric conversion characteristic is a predetermined first linear characteristic.
前記露出補正部は、
前記第1特性変換部により光電変換特性が前記対数特性に変換された対数画像データの光電変換特性を所定の第2線形特性に変換する線形特性変換部と、
前記線形特性変換部により得られた線形画像データの代表値を求める代表値算出部と、
前記代表値を前記目標露出レベルと比較することで、前記線形画像データの露出レベルを前記目標露出レベルにするためのゲインを求め、得られたゲインを基に、前記対数画像データの露出レベルを前記目標露出レベルにするためのオフセット値を求め、前記オフセット値を前記対数画像データに加算する補正部とを備えることを特徴とする請求項3記載の画像処理装置。
The exposure correction unit
A linear characteristic conversion unit that converts a photoelectric conversion characteristic of logarithmic image data obtained by converting the photoelectric conversion characteristic into the logarithmic characteristic by the first characteristic conversion unit into a predetermined second linear characteristic;
A representative value calculator for obtaining a representative value of the linear image data obtained by the linear characteristic converter;
By comparing the representative value with the target exposure level, a gain for setting the exposure level of the linear image data to the target exposure level is obtained, and based on the obtained gain, the exposure level of the logarithmic image data is determined. The image processing apparatus according to claim 3, further comprising: a correction unit that obtains an offset value for obtaining the target exposure level and adds the offset value to the logarithmic image data.
前記第2線形特性の変換精度は、前記第1線形特性の変換精度よりも低いことを特徴とする請求項4記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 4, wherein the conversion accuracy of the second linear characteristic is lower than the conversion accuracy of the first linear characteristic. 前記第1光電変換特性は、所定の第3線形特性であり、
前記第2光電変換特性は、所定の第4線形特性であることを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。
The first photoelectric conversion characteristic is a predetermined third linear characteristic,
The image processing apparatus according to claim 2, wherein the second photoelectric conversion characteristic is a predetermined fourth linear characteristic.
前記露出補正部は、
前記第1特性変換部により光電変換特性が前記第3線形特性に変換された線形画像データの代表値を求める代表値算出部と、
前記代表値を前記目標露出レベルと比較することで、前記線形画像データの露出レベルを前記目標露出レベルにするためのゲインを求め、得られたゲインを基に、前記線形画像データの露出レベルを前記目標露出レベルにするためのオフセット値を求め、前記オフセット値を前記線形画像データに加算する補正部とを備えることを特徴とする請求項6記載の画像処理装置。
The exposure correction unit
A representative value calculation unit for obtaining a representative value of linear image data in which photoelectric conversion characteristics are converted into the third linear characteristic by the first characteristic conversion unit;
By comparing the representative value with the target exposure level, a gain for setting the exposure level of the linear image data to the target exposure level is obtained, and the exposure level of the linear image data is determined based on the obtained gain. The image processing apparatus according to claim 6, further comprising: a correction unit that obtains an offset value for obtaining the target exposure level and adds the offset value to the linear image data.
前記露出補正部は、
前記第1特性変換部により光電変換特性が前記対数特性に変換された対数画像データに、当該対数画像データの露出レベルを前記目標露出レベルにするためのオフセット値を加算して前記ダイナミックレンジ圧縮部に出力する補正部と、
前記補正部により前記オフセット値が加算された対数画像データの光電変換特性を所定の第2線形特性に変換する線形特性変換部と、
前記線形特性変換部により得られた線形画像データの代表値を求める代表値算出部とを備え、
前記補正部は、前記代表値を前記目標露出レベルと比較することで、前記対数画像データの露出レベルを前記目標露出レベルにするためのゲインを求め、得られたゲインを基に、前記オフセット値を求め、前記第1特性変換部から今回の対数画像データが入力されると、前回の対数画像データに対して求めた前記オフセット値を前記今回の対数画像データに加算することを特徴とする請求項3記載の画像処理装置。
The exposure correction unit
The dynamic range compression unit by adding an offset value for setting the exposure level of the logarithmic image data to the target exposure level to the logarithmic image data obtained by converting the photoelectric conversion characteristic into the logarithmic characteristic by the first characteristic conversion unit. A correction unit to output to
A linear characteristic conversion unit that converts a photoelectric conversion characteristic of logarithmic image data to which the offset value is added by the correction unit into a predetermined second linear characteristic;
A representative value calculation unit for obtaining a representative value of the linear image data obtained by the linear characteristic conversion unit,
The correction unit obtains a gain for setting the exposure level of the logarithmic image data to the target exposure level by comparing the representative value with the target exposure level, and based on the obtained gain, the offset value When the current log image data is input from the first characteristic conversion unit, the offset value obtained for the previous log image data is added to the current log image data. Item 6. The image processing apparatus according to Item 3.
前記圧縮部は、前記撮像素子により撮像された画像データから照明成分を抽出し、抽出した照明成分を所定の圧縮特性に従って圧縮し、圧縮した照明成分を、前記画像データから照明成分を除して得られる反射率成分に乗じることでダイナミックレンジを圧縮することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の画像処理装置。   The compression unit extracts an illumination component from the image data captured by the image sensor, compresses the extracted illumination component according to a predetermined compression characteristic, and removes the compressed illumination component from the image data. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the dynamic range is compressed by multiplying the obtained reflectance component. 撮像素子により撮像された画像データを処理する画像処理方法であって、
前記撮像素子から出力される画像データの光電変換特性を、所定の第1光電変換特性に変換する第1特性変換ステップと、
前記第1特性変換ステップにより光電変換特性が変換された画像データのダイナミックレンジを圧縮する圧縮ステップと、
前記圧縮ステップによりダイナミックレンジが圧縮された画像データの光電変換特性を、所定の第2光電変換特性に変換する第2特性変換ステップと、
前記第2特性変換ステップにより光電変換特性が変換された画像データに対して所定の画像処理を実行する処理ステップとを備えることを特徴とする画像処理方法。
An image processing method for processing image data captured by an image sensor,
A first characteristic conversion step of converting a photoelectric conversion characteristic of image data output from the image sensor into a predetermined first photoelectric conversion characteristic;
A compression step of compressing the dynamic range of the image data whose photoelectric conversion characteristics have been converted by the first characteristic conversion step;
A second characteristic conversion step of converting the photoelectric conversion characteristic of the image data whose dynamic range is compressed by the compression step into a predetermined second photoelectric conversion characteristic;
And a processing step of executing predetermined image processing on the image data whose photoelectric conversion characteristics have been converted by the second characteristic conversion step.
撮像素子と、
前記請求項1〜9のいずれかに記載の画像処理装置とを備えることを特徴とする撮像装置。
An image sensor;
An imaging apparatus comprising: the image processing apparatus according to claim 1.
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