JPWO2016189901A1 - 画像処理装置、画像処理方法、プログラム、これを記録した記録媒体、映像撮影装置、及び映像記録再生装置 - Google Patents
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Abstract
Description
I(X)=J(X)・t(X)+A・(1−t(X)) 式(1)
式(1)において、Xは画素位置であり、2次元の直交座標系における座標(x,y)で表現可能である。また、I(X)は撮像画像(例えば、霞画像)における画素位置Xの光強度である。J(X)は霞補正画像(霞フリー画像)の画素位置Xにおける光強度であり、t(X)は画素位置Xにおける透過度であり、0<t(X)<1である。また、Aは大気光パラメータであり、一定値(係数)である。
図2は、本発明の実施の形態1に係る画像処理装置100の構成を概略的に示すブロック図である。実施の形態1に係る画像処理装置100は、例えば、カメラ撮影によって生成された入力画像データDINに基づく入力画像(撮像画像)である霞画像から、霞を除去する処理を行うことにより、霞の無い画像(霞フリー画像)の画像データとしての補正画像データDOUTを生成する。また、画像処理装置100は、後述する実施の形態7(図13)に係る画像処理方法を実施することができる装置である。
qh=ph−nh 式(8)
また、補正画像qhは、ガイド画像Hhの一次関数とし、次式(9)のように表すことができる。
qh=a×Hh+b 式(9)
図5は、本発明の実施の形態2に係る画像処理装置100bの構成を概略的に示すブロック図である。図5において、図2(実施の形態1)に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図2における符号と同じ符号を付す。実施の形態2に係る画像処理装置100bは、縮小率生成部5をさらに備える点、及び、縮小処理部1が縮小率生成部5によって生成された縮小率1/Nを用いて縮小処理を行う点が、実施の形態1に係る画像処理装置100と相違する。また、画像処理装置100bは、後述する実施の形態8に係る画像処理方法を実施することができる装置である。
図6は、本発明の実施の形態3に係る画像処理装置100cの構成を概略的に示すブロック図である。図6において、図5(実施の形態2)に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図5における符号と同じ符号を付す。実施の形態3に係る画像処理装置100cは、縮小率生成部5cの出力が縮小処理部1だけでなくダークチャネル計算部2にも与えられている点、及び、ダークチャネル計算部2の計算処理が、実施の形態2に係る画像処理装置100bと相違する。また、画像処理装置100cは、後述する実施の形態9に係る画像処理方法を実施することができる装置である。
図7は、本発明の実施の形態4に係る画像処理装置におけるコントラスト補正部4の構成の一例を示す図である。実施の形態4に係る画像処理装置におけるコントラスト補正部4は、実施の形態1から3のいずれかのコントラスト補正部として適用可能である。また、実施の形態4に係る画像処理装置は、後述する実施の形態10に係る画像処理方法を実施することができる装置である。なお、実施の形態4の説明に際しては、図2をも参照する。
図9は、本発明の実施の形態5に係る画像処理装置100dの構成を概略的に示すブロック図である。図9において、図2(実施の形態1)に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図2における符号と同じ符号を付す。実施の形態5に係る画像処理装置100dは、マップ高解像度化処理部3を有していない点、及び、コントラスト補正部4dの構成及び機能の点において、実施の形態1に係る画像処理装置100と異なる。また、実施の形態5に係る画像処理装置100dは、後述する実施の形態11に係る画像処理方法を実施することができる装置である。なお、実施の形態5に係る画像処理装置100dは、実施の形態2における縮小率生成部5又は実施の形態3における縮小率生成部5cを備えてもよい。
図11は、本発明の実施の形態6に係る画像処理装置100eの構成を概略的に示すブロック図である。図11において、図9(実施の形態5)に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図9における符号と同じ符号を付す。実施の形態6に係る画像処理装置100eは、縮小処理部1からコントラスト補正部4eに縮小画像データD1が与えられない点、及び、コントラスト補正部4eの構成及び機能の点において、図9に示される画像処理装置100dと相違する。また、実施の形態6に係る画像処理装置100eは、後述する実施の形態12に係る画像処理方法を実施することができる装置である。なお、実施の形態6に係る画像処理装置100eは、実施の形態2における縮小率生成部5又は実施の形態3における縮小率生成部5cを備えてもよい。
図13は、本発明の実施の形態7に係る画像処理方法を示すフローチャートである。実施の形態7に係る画像処理方法は、処理装置(例えば、処理回路、又は、メモリとこのメモリに記憶されているプログラムを実行するプロセッサ)によって実行される。実施の形態7に係る画像処理方法は、実施の形態1に係る画像処理装置100によって実行可能である。
図14は、実施の形態8に係る画像処理方法を示すフローチャートである。図14に示される画像処理方法は、処理装置(例えば、処理回路、又は、メモリとこのメモリに記憶されているプログラムを実行するプロセッサ)によって実行される。実施の形態8に係る画像処理方法は、実施の形態2に係る画像処理装置100bによって実行可能である。
図15は、実施の形態9に係る画像処理方法を示すフローチャートである。図15に示される画像処理方法は、処理装置(例えば、処理回路、又は、メモリとこのメモリに記憶されているプログラムを実行するプロセッサ)によって実行される。実施の形態9に係る画像処理方法は、実施の形態3に係る画像処理装置100cによって実行可能である。図15に示されるステップS30の処理は、図14に示されるステップS20の処理と同じである。このステップS30の処理は、実施の形態3における縮小率生成部5cの処理に相当する。図15に示されるステップS31の処理は、図14に示されるステップS21の処理と同じである。このステップS31の処理は、実施の形態3(図6)における縮小処理部1の処理に相当する。
図16は、実施の形態10に係る画像処理方法におけるコントラスト補正ステップを示すフローチャートである。図16に示される処理は、図13におけるステップS14、図14におけるステップS24、及び図15におけるステップS34に適用可能である。図16に示される画像処理方法は、処理装置(例えば、処理回路、又は、メモリとこのメモリに記憶されているプログラムを実行するプロセッサ)によって実行される。実施の形態10に係る画像処理方法におけるコントラスト補正ステップは、実施の形態4に係る画像処理装置のコントラスト補正部4によって実行可能である。
図17は、実施の形態11に係る画像処理方法を示すフローチャートである。図17に示される画像処理方法は、実施の形態5(図9)に係る画像処理装置100dによって実施可能である。図17に示される画像処理方法は、処理装置(例えば、処理回路、又は、メモリとこのメモリに記憶されているプログラムを実行するプロセッサ)によって実行される。実施の形態11に係る画像処理方法は、実施の形態5に係る画像処理装置100dによって実行可能である。
実施の形態11において説明した図17の画像処理方法は、実施の形態6(図11)に係る画像処理装置100eによって実施可能な処理内容であってもよい。実施の形態12における画像処理方法においては、先ず、処理装置は、入力画像データDINに基づく入力画像に縮小処理を施し、縮小画像についての縮小画像データD1を生成する(ステップS51)。このステップS51の処理は、実施の形態6(図11)における縮小処理部1の処理に相当する。
図20は、本発明の実施の形態13に係る画像処理装置を示すハードウェア構成図である。実施の形態13に係る画像処理装置は、実施の形態1から6に係る画像処理装置を実現することができる。実施の形態13に係る画像処理装置(処理装置90)は、図20に示されるように、集積回路などの処理回路から構成され得る。また、処理装置90は、メモリ91と、メモリ91に格納されているプログラムを実行することができるCPU(Central Processing Unit)92とから構成され得る。また、処理装置90は、半導体メモリなどから構成されるフレームメモリ93を備えてもよい。CPU92は、中央処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、又はDSP(Digital Signal Processor)とも称される。メモリ91は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory)などの、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、或いは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disc)などである。
上記実施の形態1から13に係る画像処理装置及び画像処理方法は、例えば、ビデオカメラのような映像撮影装置に適用可能である。図21は、本発明の実施の形態1から6及び実施の形態13のいずれかに係る画像処理装置が画像処理部72として適用された映像撮影装置の構成を概略的に示すブロック図である。実施の形態1から6及び実施の形態13に係る画像処理装置が適用された映像撮影装置は、カメラ撮影によって入力画像データDINを生成する撮像部71と、実施の形態1から6及び実施の形態13のいずれかの画像処理装置と同じ構成及び機能を有する画像処理部72とを備える。また、実施の形態7から12に係る画像処理方法が適用された映像撮影装置は、入力画像データDINを生成する撮像部71と、実施の形態7から12のいずれかの画像処理方法を実行する画像処理部72とを備える。このような映像撮影装置は、霞画像を撮影した場合であっても、霞フリー画像を表示可能にする補正画像データDOUTをリアルタイムに出力することができる。
Claims (20)
- 入力画像データに縮小処理を施すことによって、縮小画像データを生成する縮小処理部と、
前記縮小画像データに基づく縮小画像における注目画素を含む局所領域においてダークチャネル値を求める計算を、前記局所領域の位置を変えて前記縮小画像の全域について行い、前記計算によって得られた複数のダークチャネル値を複数の第1のダークチャネル値として出力するダークチャネル計算部と、
前記複数の第1のダークチャネル値からなる第1のダークチャネルマップを、前記縮小画像をガイド画像として高解像度化する処理を行うことによって、複数の第2のダークチャネル値からなる第2のダークチャネルマップを生成するマップ高解像度化処理部と、
前記第2のダークチャネルマップと前記縮小画像データとを基に、前記入力画像データのコントラストを補正する処理を行うことによって、補正画像データを生成するコントラスト補正部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記コントラスト補正部は、
前記第2のダークチャネルマップと前記縮小画像データとを基に、前記縮小画像データにおける大気光成分を推定する大気光推定部と、
前記第2のダークチャネルマップと前記大気光成分とを基に、前記縮小画像における第1の透過度マップを生成する透過度推定部と、
前記第1の透過度マップを拡大する処理を行うことによって、第2の透過度マップを生成する透過度マップ拡大部と、
前記第2の透過度マップと前記大気光成分とを基に、前記入力画像データに基づく入力画像の画素値を補正する霞除去処理を前記入力画像データに施すことによって、前記補正画像データを生成する霞除去部と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 入力画像データに縮小処理を施すことによって、縮小画像データを生成する縮小処理部と、
前記縮小画像データに基づく縮小画像における注目画素を含む局所領域においてダークチャネル値を求める計算を、前記局所領域の位置を変えて前記縮小画像の全域について行い、前記計算によって得られた複数のダークチャネル値を複数の第1のダークチャネル値として出力するダークチャネル計算部と、
前記複数の第1のダークチャネル値からなる第1のダークチャネルマップを基に、前記入力画像データのコントラストを補正する処理を行うことによって、補正画像データを生成するコントラスト補正部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記コントラスト補正部は、
前記第1のダークチャネルマップと前記入力画像データとを基に、前記入力画像データにおける大気光成分を推定する大気光推定部と、
前記入力画像データと前記大気光成分とを基に、前記入力画像データに基づく入力画像における第1の透過度マップを生成する透過度推定部と、
前記入力画像データに基づく入力画像をガイド画像として前記第1の透過度マップを高解像度化する処理を行うことによって、前記第1の透過度マップよりも解像度の高い第2の透過度マップを生成するマップ高解像度化処理部と、
前記第2の透過度マップと前記大気光成分とを基に、前記入力画像データに基づく入力画像の画素値を補正する霞除去処理を前記入力画像データに施すことによって、前記補正画像データを生成する霞除去部と、
を有することを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記コントラスト補正部は、
前記第1のダークチャネルマップと前記縮小画像データとを基に、前記縮小画像データにおける大気光成分を推定する大気光推定部と、
前記縮小画像データと前記大気光成分とを基に、前記縮小画像における第1の透過度マップを生成する透過度推定部と、
前記縮小画像をガイド画像として前記第1の透過度マップを高解像度化する処理を行うことによって、前記第1の透過度マップよりも解像度の高い第2の透過度マップを生成するマップ高解像度化処理部と、
前記第2の透過度マップを拡大する処理を行うことによって、第3の透過度マップを生成する透過度マップ拡大部と、
前記第3の透過度マップと前記大気光成分とを基に、前記入力画像データに基づく入力画像の画素値を補正する霞除去処理を前記入力画像データに施すことによって、前記補正画像データを生成する霞除去部と、
を有することを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記縮小処理は、前記入力画像データに基づく入力画像における画素の間引き処理であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記縮小処理は、前記入力画像データに基づく入力画像における複数の画素の画素値を平均化することによって、新たな画素を生成する処理であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記入力画像データから得られる特徴量が小さいほど前記縮小画像のサイズが大きくなるように、前記縮小処理において使用される縮小率を生成する縮小率生成部をさらに備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記ダークチャネル計算部は、前記縮小率生成部によって生成された前記縮小率を基に、前記第1のダークチャネル値を求める計算における前記局所領域のサイズを決定することを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。
- 入力画像データに縮小処理を施すことによって、縮小画像データを生成する縮小ステップと、
前記縮小画像データに基づく縮小画像における注目画素を含む局所領域においてダークチャネル値を求める計算を、前記局所領域の位置を変えて前記縮小画像の全域について行い、前記計算によって得られた複数のダークチャネル値を複数の第1のダークチャネル値として出力する計算ステップと、
前記複数の第1のダークチャネル値からなる第1のダークチャネルマップを、前記縮小画像をガイド画像として高解像度化する処理を行うことによって、複数の第2のダークチャネル値からなる第2のダークチャネルマップを生成するマップ高解像度化ステップと、
前記第2のダークチャネルマップと前記縮小画像データとを基に、前記入力画像データのコントラストを補正する処理を行うことによって、補正画像データを生成する補正ステップと、
を備えることを特徴とする画像処理方法。 - 前記補正ステップは、
前記第2のダークチャネルマップと前記縮小画像データとを基に、前記縮小画像における大気光成分を推定する大気光推定ステップと、
前記第2のダークチャネルマップと前記大気光成分とを基に、前記縮小画像における第1の透過度マップを生成する透過度推定ステップと、
前記第1の透過度マップを拡大する処理を行うことによって、第2の透過度マップを生成する透過度マップ拡大ステップと、
前記第2の透過度マップと前記大気光成分とを基に、前記入力画像データに基づく入力画像の画素値を補正する霞除去処理を前記入力画像データに施すことによって、前記補正画像データを生成する霞除去ステップと、
を有することを特徴とする請求項10に記載の画像処理方法。 - 入力画像データに縮小処理を施すことによって、縮小画像データを生成する縮小ステップと、
前記縮小画像データに基づく縮小画像における注目画素を含む局所領域においてダークチャネル値を求める計算を、前記局所領域の位置を変えて前記縮小画像の全域について行い、前記計算によって得られた複数のダークチャネル値を複数の第1のダークチャネル値として出力する計算ステップと、
前記複数の第1のダークチャネル値からなる第1のダークチャネルマップを基に、前記入力画像データのコントラストを補正する処理を行うことによって、補正画像データを生成する補正ステップと、
を備えることを特徴とする画像処理方法。 - 前記補正ステップは、
前記第1のダークチャネルマップと前記入力画像データとを基に、前記入力画像データにおける大気光成分を推定する大気光推定ステップと、
前記入力画像データと前記大気光成分とを基に、前記入力画像データに基づく入力画像における第1の透過度マップを生成する透過度推定ステップと、
前記入力画像データに基づく入力画像をガイド画像として前記第1の透過度マップを高解像度化する処理を行うことによって、前記第1の透過度マップよりも解像度の高い第2の透過度マップを生成するマップ高解像度化ステップと、
前記第2の透過度マップと前記大気光成分とを基に、前記入力画像データに基づく入力画像の画素値を補正する霞除去処理を前記入力画像データに施すことによって、前記補正画像データを生成する霞除去ステップと、
を有することを特徴とする請求項12に記載の画像処理方法。 - 前記補正ステップは、
前記第1のダークチャネルマップと前記縮小画像データとを基に、前記縮小画像データにおける大気光成分を推定する大気光推定ステップと、
前記縮小画像データと前記大気光成分とを基に、前記縮小画像における第1の透過度マップを生成する透過度推定ステップと、
前記縮小画像をガイド画像として前記第1の透過度マップを高解像度化する処理を行うことによって、前記第1の透過度マップよりも解像度の高い第2の透過度マップを生成するマップ高解像度化ステップと、
前記第2の透過度マップを拡大する処理を行うことによって、第3の透過度マップを生成するマップ拡大ステップと、
前記第3の透過度マップと前記大気光成分とを基に、前記入力画像データに基づく入力画像の画素値を補正する霞除去処理を前記入力画像データに施すことによって、前記補正画像データを生成する霞除去ステップと、
を備えることを特徴とする請求項12に記載の画像処理方法。 - コンピュータに、
入力画像データに縮小処理を施すことによって、縮小画像データを生成する縮小処理と、
前記縮小画像データに基づく縮小画像における注目画素を含む局所領域においてダークチャネル値を求める計算を、前記局所領域の位置を変えて前記縮小画像の全域について行い、前記計算によって得られた複数のダークチャネル値を複数の第1のダークチャネル値として出力する計算処理と、
前記複数の第1のダークチャネル値からなる第1のダークチャネルマップを、前記縮小画像をガイド画像として高解像度化する処理を行うことによって、複数の第2のダークチャネル値からなる第2のダークチャネルマップを生成するマップ高解像度化処理と、
前記第2のダークチャネルマップと前記縮小画像データとを基に、前記入力画像データのコントラストを補正する処理を行うことによって、補正画像データを生成する補正処理と、
を実行させるためのプログラム。 - コンピュータに、
入力画像データに縮小処理を施すことによって、縮小画像データを生成する縮小処理と、
前記縮小画像データに基づく縮小画像における注目画素を含む局所領域においてダークチャネル値を求める計算を、前記局所領域の位置を変えて前記縮小画像の全域について行い、前記計算によって得られた複数のダークチャネル値を複数の第1のダークチャネル値として出力する計算処理と、
前記複数の第1のダークチャネル値からなる第1のダークチャネルマップを基に、前記入力画像データのコントラストを補正する処理を行うことによって、補正画像データを生成する補正処理と、
を実行させるためのプログラム。 - コンピュータに、
入力画像データに縮小処理を施すことによって、縮小画像データを生成する縮小処理と、
前記縮小画像データに基づく縮小画像における注目画素を含む局所領域においてダークチャネル値を求める計算を、前記局所領域の位置を変えて前記縮小画像の全域について行い、前記計算によって得られた複数のダークチャネル値を複数の第1のダークチャネル値として出力する計算処理と、
前記複数の第1のダークチャネル値からなる第1のダークチャネルマップを、前記縮小画像をガイド画像として高解像度化する処理を行うことによって、複数の第2のダークチャネル値からなる第2のダークチャネルマップを生成するマップ高解像度化処理と、
前記第2のダークチャネルマップと前記縮小画像データとを基に、前記入力画像データのコントラストを補正する処理を行うことによって、補正画像データを生成する補正処理と、
を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - コンピュータに、
入力画像データに縮小処理を施すことによって、縮小画像データを生成する縮小処理と、
前記縮小画像データに基づく縮小画像における注目画素を含む局所領域においてダークチャネル値を求める計算を、前記局所領域の位置を変えて前記縮小画像の全域について行い、前記計算によって得られた複数のダークチャネル値を複数の第1のダークチャネル値として出力する計算処理と、
前記複数の第1のダークチャネル値からなる第1のダークチャネルマップを基に、前記入力画像データのコントラストを補正する処理を行うことによって、補正画像データを生成する補正処理と、
を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の画像処理装置である画像処理部と、
前記画像処理部に入力される入力画像データを生成する撮像部と、
を備えることを特徴とする映像撮影装置。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の画像処理装置である画像処理部と、
情報記録媒体に記録されている画像データを前記画像処理部に入力される入力画像データとして出力する記録再生部と、
を備えることを特徴とする映像記録再生装置。
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