JPWO2018110051A1 - 画像処理装置、撮像装置、画像処理方法及び画像処理プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
[数2] CoefR + CoefG + CoefB = 1
(ただし、CoefR、CoefG、CoefBは係数)
また、特許文献1には、色補正されたRGB信号から第1輝度信号と色差信号を生成し、色補正されていないRGB信号から第2輝度信号を生成し、これらの第1輝度信号と第2輝度信号とを所定の比率で合成して輝度信号を生成して出力することにより、画像の色再現性の低下を抑制しつつ、ノイズを低減する画像処理装置が記載されている。
図1及び図2はそれぞれ本発明に係る撮像装置の実施形態を示す斜視図及び背面図である。この撮像装置10は、レンズを通った光を撮像素子で受け、デジタル信号に変換して静止画又は動画の画像データとしてメモリカードに記録するデジタルカメラ、又はデジタルビデオカメラである。
図3は撮像装置10の内部構成の実施形態を示すブロック図である。
図4は、図3に示した撮像装置10の画像処理部24の実施形態を示す要部ブロック図である。
「Y1」、及び色差信号「Cr,Cb」に変換される。ガンマ補正処理部64又は輝度及び色差変換処理部65は、本発明に係る3原色の色信号を取得する色信号取得部として機能する。
以下、本発明に係る画像処理装置に対応する輝度及び色差変換処理部65の第1の実施形態から第5の実施形態について説明する。
図6は、第1の実施形態の輝度及び色差変換処理部65−1を示すブロック図である。
Y1=(Kr1 × R1 )+(Kg1 ×G1 )+(Kb1 ×B1 )
標準テレビ放送向けの規格である BT.601 では、ガンマ変換後の色信号「R1,G1,B1」に対する第1の係数「Kr1,Kg1,Kb1」として、以下の係数を使用している。
Kr1 = 0.299
[数5]
Kg1 = 0.587
[数6]
Kb1 = 0.114
[数7]
Kr1 + Kg1 + Kb1 = 1.000
また、色差信号「Cr,Cb」は、BT.601 では、次式により算出される。
Cr=0.713 ×(R1 − Y1) = 0.500 × R1 − 0.419 × G1 − 0.081 × B1
[数9]
Cb=0.713 ×(B1 − Y1) =−0.169 × R1 − 0.331 × G1 + 0.500 × B1
尚、HDTV(High-definition television)向けの規格であるBTA S-001Bでは、第1の係数「Kr1,Kg1,Kb1」として、[数4]式から[数6]式に示した第1の係数とは異なる係数が使用されている。
「Kr2,Kg2,Kb2」を使用し、次式により第2の輝度信号(Y2)を算出する。
Y2=(Kr2 × R1 )+(Kg2 ×G1 )+(Kb2 ×B1 )
ここで、第2の係数「Kr2,Kg2,Kb2」としては、色信号「R1,G1,B1」にそれぞれ対応する第1の係数「Kr1,Kg1,Kb1」のうち、撮影画像内の輝度を制御しようとする所望の色(ターゲット色)に対応する係数の重みを低下させた係数(第2の係数)が使用される。
Kr2 = Kr1 / 2 = 0.150 ………(Kr1よりも重みを下げる)
[数12]
Kg2 = Kg1 ×(1-Kr2)/ (Kg1 + Kb1) = 0.712 ……(Kg1よりも重みを上げる)
[数13]
Kb2 = Kb1 ×(1-Kr2)/ (Kg1 + Kb1) = 0.138 ……(Kb1よりも重みを上げる)
[数14]
Kr2 + Kg2 + Kb2 = 1.000
[数4]式〜[数6]式に示した第1の係数「Kr1,Kg1,Kb1」で第1の輝度信号「Y1」を算出し、[数11]式〜[数13]式に示した第2の係数「Kr2,Kg2,Kb2」で第2の輝度信号「Y2」を算出した場合、第1の輝度信号「Y1」と第2の輝度信号「Y2」とは以下の関係になる。
図7は、上記輝度及び色差変換処理部65−1により実施される画像処理方法の第1の実施形態を示すフローチャートである。
図8は、第2の実施形態の輝度及び色差変換処理部65−2を示すブロック図である。尚、図8において、図6に示した第1の実施形態の輝度及び色差変換処理部65−1と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
に基づいて、輝度及び色差変換処理部70から入力する第1の輝度信号「Y1」と、第2の輝度信号生成部72から入力する第2の輝度信号「Y2」とを、次式により加重平均し、第3の輝度信号「Y」を生成する。
Y=Y1×(1-Ratio)+ Y2× Ratio
[数16]
0≦ Ratio ≦1
図10は、第1の輝度信号「Y1」、第2の輝度信号「Y2」、及び第1の輝度信号「Y1」と第2の輝度信号「Y2」とを加重平均して生成した第3の輝度信号「Y」を示すグラフである。
を取得するが、ターゲット色ごとに異なるテーブル又は関係式を使用して第1の輝度信号「Y1」に対応する混合率「Ratio」を取得するようにしてもよい。この場合、第3の輝度信号生成部74−2は、ターゲット色に応じて輝度の制御方法が異なる第3の輝度信号「Y」を生成することができる。
図11は、上記輝度及び色差変換処理部65−2により実施される画像処理方法の第2の実施形態を示すフローチャートである。尚、図11において、図7に示した第1の実施形態と共通するステップには同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
図12は、第3の実施形態の輝度及び色差変換処理部65−3を示すブロック図である。尚、図12において、図8に示した第2の実施形態の輝度及び色差変換処理部65−2と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図13は、上記輝度及び色差変換処理部65−3により実施される画像処理方法の第3の実施形態を示すフローチャートである。尚、図13において、図11に示した第2の実施形態と共通するステップには同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
図14は、第4の実施形態の輝度及び色差変換処理部65−4を示すブロック図である。尚、図14において、図12に示した第3の実施形態の輝度及び色差変換処理部65−3と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Y=Y1×(1-Ratio×C)+ Y2×Ratio×C
第2の輝度信号「Y2」を生成するための第2の係数「Kr2,Kg2,Kb2」だけは精度良くターゲット色の色相を設定するのは困難であるが、第4の実施形態によれば、より精度高くターゲットの被写体の色の色相を設定することができる。
図16は、上記輝度及び色差変換処理部65−4により実施される画像処理方法の第4の実施形態を示すフローチャートである。尚、図16において、図11に示した第2の実施形態と共通するステップには同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
図17は、第5の実施形態の輝度及び色差変換処理部65−5を示すブロック図である。尚、図17において、図6に示した第1の実施形態の輝度及び色差変換処理部65−1と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
「Kr2,Kg2,Kb2」を第2の輝度信号生成部72−5に出力する。
図18は、上記輝度及び色差変換処理部65−5により実施される画像処理方法の第5の実施形態を示すフローチャートである。尚、図18において、図7に示した第1の実施形態と共通するステップには同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
図19は、第6の実施形態の輝度及び色差変換処理部65−6を示すブロック図である。尚、図19において、図17に示した第5の実施形態の輝度及び色差変換処理部65−5と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
とn個の第2の係数「Kr2,Kg2,Kb2」とに基づいて第2の輝度信号「Y」の候補であるn個の輝度信号を生成し、n個の輝度信号のうちの最小の輝度信号を第2の輝度信号「Y2」として第3の輝度信号生成部74に出力する点で第4の実施形態と共通する。第2の輝度信号生成部72−6は、更に最小の輝度信号となった第2の輝度信号「Y2」が、n個のターゲット色のうちのいずれのターゲット色に対応するかを示す情報(ターゲット色の情報)を混合率取得部76−6に出力する。尚、第2の輝度信号生成部72−6は、n個の輝度信号のうちの最小の輝度信号となった第2の輝度信号「Y2」が、n個の第2の係数「Kr2,Kg2,Kb2」のうちのいずれの第2の係数に基づいて生成したかが分かるため、最小の輝度信号となった第2の輝度信号「Y2」に対応するターゲット色の情報を取得することができる。
を取得し、n個の混合率「Ratio」のうちから、第2の輝度信号「Y2」がいずれのターゲット色に対応するものであるかに応じた混合率「Ratio」を選択するようにした。しかし、本発明は、これに限らず、混合率取得部76−6は、ターゲット色設定部84によりn個のターゲット色が設定される場合、設定されたn個のターゲット色に対応するn個のテーブル又は関係式から、第2の輝度信号「Y2」がいずれのターゲット色に対応するものであるかに応じて、いずれか1つのテーブル又は関係式を選択し、選択したテーブル又は関係式を使用して、第1の輝度信号「Y1」の大きさに応じた混合率「Ratio」を取得するようにしてもよい。
図21は、上記輝度及び色差変換処理部65−6により実施される画像処理方法の第6の実施形態を示すフローチャートである。尚、図21において、図18に示した第5の実施形態と共通するステップには同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
上述の撮像装置10は例示に過ぎず、他の構成に対しても本発明を適用することが可能である。各機能構成は、任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは両者の組合せによって適宜実現可能である。例えば、上述の撮像装置10の処理部(画像処理部24、特に輝度及び色差変換処理部65等)を含む画像処理装置、及び撮像装置10の処理部における画像処理方法(ステップ、処理手順)をコンピュータに実行させる画像処理プログラム、そのような画像処理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(非一時的記録媒体)、或いはそのような画像処理プログラムをインストール可能な各種のコンピュータに対しても、本発明を適用することが可能である。
図22は、撮像装置の一実施形態であるスマートフォンの外観を示す図である。
本発明の実施形態では、3原色の色信号「RGB」から変換される輝度信号「Y」及び色差信号「Cb,Cr」の輝度信号「Y」で本発明に係る制御を実施するようにしたが、これに限らず、例えば、L*a*b*色空間における明度を示す「L*」で実施するようにしてもよい。
この場合、本発明に係る第3の輝度信号「Y」は、色差信号「Cb,Cr」の演算には関係しない。即ち、色差信号「Cb,Cr」は、ガンマ変換後の色信号「R1,G1,B1」と標準の3x3係数マトリクス(BT.601、BT.709などで規定されている係数マトリクス)とから算出した値である。
この場合、色差信号「Cb,Cr」の演算には、本発明に係る第3の輝度信号「L*」を使用して演算する。即ち、第3の輝度信号「L*」を適用した各値「L*,a*,b*」から、図24に示した関係図の変換式を使用して算出する。
2 シャッタボタン
3 電源/モードスイッチ
4 モードダイヤル
5 ズームボタン
5T テレボタン
5W ワイドボタン
6 十字ボタン
7 MENU/OKボタン
8 再生ボタン
9 BACKボタン
10 撮像装置
12 撮影レンズ
14 絞り
15 メカシャッタ
16 撮像素子
22 画像入力コントローラ
24 画像処理部
26 圧縮伸張処理部
28 ビデオエンコーダ
30 液晶モニタ
32 センサ駆動部
33 シャッタ駆動部
34 絞り駆動部
36 レンズ駆動部
38 操作部
40 CPU
42 AF処理部
44 AE検出部
47 ROM
48 メモリ
50 VRAM
52 メディアコントローラ
54 メモリカード
61 オフセット補正処理部
62 WB補正処理部
63 デモザイク処理部
64 ガンマ補正処理部
65 輝度及び色差変換処理部
65−1〜65−6、70 輝度及び色差変換処理部
72 第2の輝度信号生成部
72−5、72−6 第2の輝度信号生成部
74、74−2、74−3、74−4 第3の輝度信号生成部
75 輝度信号比較器
76、76−6 混合率取得部
78 色相算出部
80 補正係数取得部
82 補正係数設定部
84 ターゲット色設定部
86 第2の係数取得部
100 スマートフォン
101 主制御部
102 筐体
110 無線通信部
120 表示入力部
121 表示パネル
122 操作パネル
130 通話部
131 スピーカ
132 マイクロホン
140 操作部
141 カメラ部
150 記憶部
151 内部記憶部
152 外部記憶部
160 外部入出力部
170 GPS受信部
180 モーションセンサ部
190 電源部
Claims (16)
- 撮影画像を示す3原色の第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号を取得する色信号取得部と、
前記取得した第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号と、前記第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号にそれぞれ対応する第1の係数であって、標準の第1の輝度信号を生成する前記第1の係数とを使用して前記第1の輝度信号を生成する第1の輝度信号生成部と、
前記取得した第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号と、前記第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号にそれぞれ対応する第2の係数であって、前記第1の係数のうちのターゲット色に対応する係数の重みを低下させた第2の係数とを使用して第2の輝度信号を生成する第2の輝度信号生成部と、
前記生成した前記第1の輝度信号と前記第2の輝度信号とに基づいて前記ターゲット色の輝度が制御された第3の輝度信号を生成する第3の輝度信号生成部と、
を備えた画像処理装置。 - 前記生成した前記第1の輝度信号又は前記第2の輝度信号の大きさに応じた混合率を取得する混合率取得部を備え、
前記第3の輝度信号生成部は、前記混合率取得部により取得した混合率に基づいて前記第1の輝度信号と前記第2の輝度信号とを加重平均し、前記第3の輝度信号を生成する請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記混合率取得部は、前記生成した前記第1の輝度信号又は前記第2の輝度信号が大きい程、前記第2の輝度信号の前記第1の輝度信号に対する比率を低くし、前記生成した前記第1の輝度信号又は前記第2の輝度信号が小さい程、前記第2の輝度信号の前記第1の輝度信号に対する比率を高くする前記混合率を取得する請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記混合率取得部は、前記生成した前記第1の輝度信号又は前記第2の輝度信号が大きい程、前記第2の輝度信号の前記第1の輝度信号に対する比率を高くし、前記生成した前記第1の輝度信号又は前記第2の輝度信号が小さい程、前記第2の輝度信号の前記第1の輝度信号に対する比率を低くする前記混合率を取得する請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記混合率取得部は、前記第1の輝度信号又は前記第2の輝度信号の大きさと前記混合率との関係を示すテーブル又は関係式を使用して、前記第1の輝度信号又は前記第2の輝度信号の大きさに応じた混合率を取得する請求項2から4のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記混合率取得部は、前記ターゲット色に対応する前記テーブル又は前記関係式を使用して、前記第1の輝度信号又は前記第2の輝度信号の大きさに応じた混合率を取得する請求項5に記載の画像処理装置。
- 前記ターゲット色の色相の重みが大きく、前記ターゲット色から色相が離れる程、重みが小さい補正係数を設定する補正係数設定部と、
前記第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号から色相を算出する色相算出部と、
前記色相算出部により算出された色相に応じて前記補正係数設定部から対応する補正係数を取得する補正係数取得部と、
前記第3の輝度信号生成部は、前記混合率取得部により取得した混合率及び前記補正係数取得部により取得した補正係数に基づいて前記第1の輝度信号と前記第2の輝度信号とを加重平均し、前記第3の輝度信号を生成する請求項2から6のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記ターゲット色を設定するターゲット色設定部と、
前記ターゲット色設定部により設定されたターゲット色に対応する係数の重みを低下させた前記第2の係数を算出し、又は前記第2の係数を記憶する記憶部から前記設定されたターゲット色に対応する前記第2の係数を読み出す第2の係数取得部と、を備え、
前記第2の輝度信号生成部は、前記取得した第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号と、前記第2の係数取得部により取得した前記第2の係数とを使用して前記第2の輝度信号を生成する請求項1から7のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記ターゲット色設定部は、nを2以上の整数とすると、n個のターゲット色を同時に設定可能であり、
前記第2の係数取得部は、前記ターゲット色設定部により前記n個のターゲット色が同時に設定されると、前記n個の各ターゲット色に対応するn個の前記第2の係数を取得し、
前記第2の輝度信号生成部は、前記取得した第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号と、前記n個の第2の係数とに基づいてn個の輝度信号を生成し、前記n個の輝度信号のうちの最小の輝度信号を前記第2の輝度信号とする請求項8に記載の画像処理装置。 - 前記第1の輝度信号又は前記第2の輝度信号の大きさと混合率との関係を示すテーブル又は関係式であって、前記n個の各ターゲット色に対応するn個の前記テーブル又は前記関係式のうちから、前記最小の輝度信号が前記n個の各ターゲット色のいずれに対応するかに応じた前記テーブル又は前記関係式を使用して、前記第1の輝度信号又は前記第2の輝度信号の大きさに応じた混合率を取得する混合率取得部を備え、
前記第3の輝度信号生成部は、前記混合率取得部により取得した混合率に基づいて前記第1の輝度信号と前記第2の輝度信号とを加重平均し、前記第3の輝度信号を生成する請求項9に記載の画像処理装置。 - 前記第3の輝度信号生成部は、前記第1の輝度信号よりも前記第2の輝度信号が高い場合には、前記第1の輝度信号を出力する請求項1から10のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号にそれぞれ対応する前記第2の係数の総和は、1である請求項1から11のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記撮影画像を示す3原色の第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号は、ガンマ変換後の色信号である請求項1から12のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 撮影光学系及び撮像素子を含む撮像部と、
請求項1から13のいずれか1項に記載の画像処理装置と、を備え、
前記色信号取得部は、前記撮像部により撮影された前記撮影画像を示す3原色の第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号を取得する撮像装置。 - 撮影画像を示す3原色の第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号を取得するステップと、
前記取得した第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号と、前記第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号にそれぞれ対応する第1の係数であって、標準の第1の輝度信号を生成する前記第1の係数とを使用して前記第1の輝度信号を生成するステップと、
前記取得した第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号と、前記第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号にそれぞれ対応する第2の係数であって、前記第1の係数のうちのターゲット色に対応する係数の重みを低下させた第2の係数とを使用して第2の輝度信号を生成するステップと、
前記生成した前記第1の輝度信号と前記第2の輝度信号とに基づいて前記ターゲット色の輝度が制御された第3の輝度信号を生成するステップと、
を含む画像処理方法。 - 撮影画像を示す3原色の第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号を取得する機能と、
前記取得した第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号と、前記第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号にそれぞれ対応する第1の係数であって、標準の第1の輝度信号を生成する前記第1の係数とを使用して前記第1の輝度信号を生成する機能と、
前記取得した第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号と、前記第1の色信号、第2の色信号及び第3の色信号にそれぞれ対応する第2の係数であって、前記第1の係数のうちのターゲット色に対応する係数の重みを低下させた第2の係数とを使用して第2の輝度信号を生成する機能と、
前記生成した前記第1の輝度信号と前記第2の輝度信号とに基づいて前記ターゲット色の輝度が制御された第3の輝度信号を生成する機能と、
をコンピュータに実行させる画像処理プログラム。
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