TWI386865B - 灰階修正裝置、灰階修正方法、灰階修正程式 - Google Patents

灰階修正裝置、灰階修正方法、灰階修正程式 Download PDF

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Yoshitsugu Manabe
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Description

灰階修正裝置、灰階修正方法、灰階修正程式
本發明係關於如適合用於數位相機之灰階修正裝置、灰階修正方法及灰階修正程式。
先前，自動修正圖像之灰階的方法有每個像素修正圖像之光度位準的方法。如在下述專利文獻1中記載有以下之技術。首先，將輸入圖像分割成複數個區塊區域，就各區塊區域求出平均光度位準(全部像素之光度位準的平均)，依平均光度位準，每個區塊區域個別地選擇修正曲線。其次，在包含對象像素之區塊區域(主區塊區域)以及與其區塊區域鄰接之複數個區塊區域(副區塊區域)，將分別選擇之複數個種修正曲線予以加權平均，而製作新的修正曲線，使用此修正曲線而每個像素變換光度位準。採用該技術可避免伴隨灰階修正而喪失局部之詳細。
[專利文獻1]日本特開平9－65252號公報
但是，上述技術中雖可避免伴隨灰階修正而喪失局部之詳細，但是其灰階修正效果只不過是一般者。因而，在修正對象之圖像內存在人物之顏面時，如在顏面部分的明亮部分與陰暗部分之強弱容易降低，此外，顏面部分與其背景部分之亮度差異大時，伴隨灰階修正，顏面部分亦會不自然地變亮或變暗，而有顏面部分不易獲得良好之修正 結果的問題。
本發明係鑑於該先前的問題而達成者，其目的為提供一種於圖像之灰階修正時，人物之顏面部分可確保適切之灰階的灰階修正裝置、灰階修正方法及灰階修正程式。
為了解決前述問題，申請專利範圍第1項之發明的灰階修正裝置，係修正所輸入之圖像的灰階，其特徵為具備：第一取得手段，其係取得設定於前述圖像之複數個區塊區域的亮度資訊；顏面檢測手段，其係由前述圖像檢測人物的顏面部分；第二取得手段，其係取得藉此顏面檢測手段所檢測出之顏面部分的亮度資訊；及修正手段，其係依據藉前述第一取得手段所取得之複數個區塊區域的亮度資訊與藉前述第二取得手段所取得之顏面部分的亮度資訊，來修正前述圖像之亮度。
此外，申請專利範圍第2項之灰階修正裝置的特徵為：前述修正手段包含特性設定手段，其係依據藉前述第一取得手段所取得之複數個區塊區域的亮度資訊與藉前述第二取得手段所取得之顏面部分的亮度資訊，在前述圖像之各像素中設定修正特性，按照藉前述特性設定手段所設定之修正特性，來個別地修正前述圖像之像素的亮度。
此外，申請專利範圍第3項之灰階修正裝置的特徵為：前述特性設定手段按每個像素所設定之修正特性，係修正係數對像素亮度之變化的變化特性，並且前述特性設定手段係按每個像素來設定前述修正係數之最大值限制為因 應藉前述第二取得手段所取得之顏面部分的亮度資訊之值的變化特性，前述修正手段使用按照對應於各像素之亮度，並且藉前述特性修正手段所設定之修正特性的修正係數，個別地修正前述圖像之像素的亮度。
此外，申請專利範圍第4項之灰階修正裝置的特徵為：前述修正手段包含運算手段，其係使用指定之修正函數，運算按照對應於前述圖像之各像素的亮度，並且藉前述特性修正手段所設定之修正特性的修正係數，前述特性設定手段藉在構成前述指定之修正函數的變數中，設定依據藉前述第一取得手段所取得之複數個區塊區域的亮度資訊與藉前述第二取得手段所取得之顏面部分的亮度資訊之值，而在前述圖像之各像素中設定修正特性。
此外，申請專利範圍第5項之灰階修正裝置的特徵為：前述特性設定手段包含：第一特性設定手段，其係於前述複數個區塊區域中之指定區塊區域，設定對應於預定之複數個修正特性中，藉前述第一取得手段而每個區塊區域所取得之亮度資訊的修正特性；第二特性設定手段，其係於前述複數個區塊區域中之前述指定區塊區域以外的區塊區域，設定依據藉前述第一取得手段所取得之複數個區塊區域的亮度資訊，與藉前述第二取得手段所取得之顏面部分的亮度資訊之修正特性；及第三特性設定手段，其係依據藉前述第一特性設定手段及前述第二特性設定手段在複數個區塊區域的每一個所設定的修正特性，在前述圖像之各像素中設定指定之修正特性。
此外，申請專利範圍第6項之灰階修正裝置的特徵為：前述第三特性設定手段係就前述指定之修正特性，在前述複數個區塊區域的每一個中心像素，原樣設定藉前述第一特性設定手段設定於複數個區塊區域的每一個的修正特性，而在前述中心像素以外之其他像素，設定從設定於鄰接於該其他像素之1個或複數個中心像素的修正特性插補的修正特性。
此外，申請專利範圍第7項之灰階修正裝置的特徵為：前述第一取得手段依據前述圖像之各像素的HSV色空間中的明亮度資訊，而取得複數個區塊區域之亮度資訊，前述第二取得手段依據前述圖像之各像素在YUV色空間中的光度資訊，而取得前述顏面部分之亮度資訊。
此外，申請專利範圍第8項之灰階修正裝置的特徵為：前述修正手段依據藉前述第一取得手段所取得之複數個區塊區域的亮度資訊與藉前述第二取得手段所取得之顏面部分的亮度資訊兩者，修正由重疊於前述圖像中藉前述顏面檢測手段檢測出之顏面部分的1個或複數個區塊區域構成之顏面區塊的各像素之亮度。
此外，申請專利範圍第9項之灰階修正裝置的特徵為：藉前述第一取得手段所取得之複數個區塊區域的亮度資訊，及藉前述第二取得手段所取得之顏面部分的亮度資訊兩者皆係亮度位準，且更具備有第三取得手段，其係依據前述圖像之像素資訊，而取得屬於前述顏面區塊之1個或複數個區塊區域之每一個亮度位準的平均之平均位準，前 述修正手段具備比較手段，其係比較藉前述第二取得手段所取得之顏面部分的亮度位準與藉前述第三取得手段所取得之顏面區塊的平均位準，依據此該比較手段之比較結果，來修正前述顏面區塊之各像素的亮度。
此外，申請專利範圍第10項之灰階修正裝置的特徵為：前述修正手段包含調整手段，其係依據前述比較手段之比較結果，於前述顏面部分之亮度位準比前述顏面區塊之平均位準高的情況下，提高屬於前述顏面區塊之1個或複數個區塊區域的每一個亮度，並且於前述顏面部分之亮度位準比前述顏面區塊之平均位準低的情況下，降低屬於前述顏面區塊之1個或複數個區塊區域的每一個亮度。
此外，申請專利範圍第11項之灰階修正裝置的特徵為：前述第一取得手段係取得依據前述圖像之各像素的HSV色空間中之明亮度資訊的亮度資訊，作為前述複數個區塊區域之亮度資訊，前述第二取得手段係取得依據前述圖像之各像素的YUV色空間中之光度資訊的亮度資訊，作為前述顏面部分之亮度資訊。
此外，申請專利範圍第12項之灰階修正裝置的特徵為：更具備判斷手段，其係判斷是否已藉前述顏面檢測手段從前述圖像檢測出人物之顏面部分，前述修正手段係於前述判斷手段判斷已檢測出顏面時，依據藉前述第一取得手段所取得之複數個區塊區域的亮度資訊，與藉前述第二取得手段所取得之顏面部分的亮度資訊，來修正前述圖像之亮度。
此外，申請專利範圍第13項之灰階修正裝置的特徵為：前述第一取得手段包含：第一判定手段，其係將設定於前述圖像之複數個區塊區域的每一個作為對象區域，判定對象區域之亮度位準是否相當於預定之複數個階段的亮度位準之任何一個位準；及第二判定手段，其係將前述複數個區塊區域的每一個作為對象區域，判定鄰接於該對象區域之周圍的區塊區域之亮度位準是否相當於預定之複數個階段的亮度位準之任何一個位準；依據將前述複數個區塊區域的每一個作為對象區域之藉前述第一判定手段及前述第二判定手段所分別判定出之亮度位準的組合，取得設定於前述圖像之複數個區塊區域的亮度資訊。
此外，申請專利範圍第14項之發明的灰階修正方法，係修正輸入之圖像的灰階，其特徵為包含：第一取得步驟，其係取得設定於前述圖像之複數個區塊區域的亮度資訊；顏面檢測步驟，其係從前述圖像檢測人物之顏面部分；第二取得步驟，其係取得藉顏面檢測步驟所檢測出之顏面部分的亮度資訊；及修正步驟，其係依據藉前述第一取得步驟所取得之複數個區塊區域的亮度資訊，與藉前述第二取得步驟所取得之顏面部分的亮度資訊，來修正前述圖像之亮度。
此外，申請專利範圍第15項之發明的灰階修正程式，係用於使修正輸入之圖像的灰階之灰階修正裝置所具有的電腦執行以下的處理：第一取得處理，其係用於取得設定於前述圖像之複數個區塊區域的亮度資訊；顏面檢測處理 ，其係用於從前述圖像檢測人物之顏面部分；第二取得處理，其係用於取得伴隨顏面檢測處理而檢測出之顏面部分的亮度資訊；及修正處理，其係用於依據伴隨前述第一取得處理所取得之複數個區塊區域的亮度資訊，與伴隨前述第二取得處理所取得之顏面部分的亮度資訊，來修正前述圖像之亮度。
採用本發明，則於圖像之灰階修正時，可在人物之顏面部分確保適切之灰階。
以下，就適用本發明之實施形態，參照圖式作說明。
[第一種實施形態]
以下，就適用本專利發明之第一種實施形態作說明。第1圖係顯示作為第一種實施形態而例示之灰階修正裝置500的結構區塊圖。灰階修正裝置500係自動修正輸入之圖像的灰階者，且係組裝於數位相機等攝像裝置，或是列印機、其他具有圖像處理功能之各種圖像處理裝置而使用。
如第1圖所示，灰階修正裝置500具備：輸入由RGB之各色成分的像素資料構成之圖像資料的輸入部1、V值變換部2、V值平均算出部3、第一鍵判定部4、第二鍵判定部5、第三鍵判定部6、條帶圖製作部7、修正增益運算部8、座標計數器9、灰階變換部10及輸出部11。灰階變換部10係每個像素調整輸入於輸入部1之圖像資料的增益。
輸入部1係如藉半導體記憶體晶片而實現的訊框記憶 體或視頻RAM。
V值變換部2係作為取得手段之功能，而將輸入於輸入部1之圖像資料的像素值(R值、G值、B值)變換成在HSV色空間中之V(value：明亮度)成分之值。V值變換部2將變換後之V值(Vin)輸出至V值平均算出部3及條帶圖製作部7。另外，如熟知，V值係R值、G值、B值之最大值，且藉以下所示之公式(1)變換。
Vin＝max(Rin,Gin,Bin) (1)
V值平均算出部3將輸入圖像分割成預定之複數個區塊區域(分割區域)。V值平均算出部3將分割之每一個區塊區域分別作為對象區域，就面積不同之2種鍵判定區域，分別算出每一個區域內之全部像素的V值之平均值(以下稱為平均V值)。第2A圖及第2B圖係顯示輸入圖像100中之上述區塊區域101的模式圖，以斜線顯示於第2A圖及第2B圖的區域係鍵判定區域。
亦即，如第2A圖所示，V值平均算出部3將對象區域之區塊區域101(圖中之A)的本身作為第一鍵判定區域A，算出平均V值。此外，如第2B圖所示，V值平均算出部3將由對象區域之區塊區域101(圖中之A)與鄰接於其周圍之8個其他區塊區域101(圖中之B1,B2,．．．B8)構成的區域作為第二鍵判定區域(包括區域)B，算出平均V值。
第一鍵判定部4從藉V值平均算出部3算出之上述第一鍵判定區域A的平均V值，判定其區域之亮度是否相當 於預定之複數個階段地區分位準的亮度基準(第一亮度基準)中的任何一個亮度位準(以下，稱第一亮度位準)。以下之說明，係將此判定處理稱為第一鍵判定。在此判定之亮度位準係「低」、「中」、「高」的3個階段。另外，對應於各亮度位準之平均V值的範圍，如係將平均V值之全部範圍(「0」~「MAX」)予以3等分的範圍。另外，V值平均算出部3與第一鍵判定部4係作為第一判定手段之功能。
第二鍵判定部5從藉V值平均算出部3算出之上述第二鍵判定區域B的平均V值，判定其區域之亮度是否相當於預定之複數個階段地區分位準的亮度基準(第二亮度基準)中的任何一個亮度位準(以下，稱第二亮度位準)。以下之說明，係將此判定處理稱為第二鍵判定。在此判定之亮度位準亦係依據與上述第一鍵判定時同一基準的亮度位準，且係「低」、「中」、「高」的任何一個。另外，V值平均算出部3與第二鍵判定部5係作為第二判定手段之功能。
第三鍵判定部6係作為第三判定手段之功能，而判定是否相當於對應於上述第一及第二鍵判定結果(第一及第二亮度位準)之組合的亮度位準，且係比前述亮度基準更詳細地區分位準之亮度基準(第三亮度基準)中的任何一個亮度位準(以下，稱為第三亮度位準)。換言之，第三鍵判定部6就對象區域之區塊區域101，判定考慮與鄰接於其周圍之8個其他區塊區域101(B1,B2,．．．B8)之間 的相對亮度關係的亮度位準。以下之說明，係將此判定處理稱為第三鍵判定。
本實施形態中，以該第三鍵判定而判定之亮度位準，係「低1」、「低2」、「中1」、「中2」、「高1」、「高2」之6個階段的任何一個位準，其中「低1」係最低位準，「高2」係最高位準。此外，第一及第二亮度位準之組合與第三亮度位準之對應關係，係如第3圖所示地預先決定。
條帶圖製作部7係作為條帶圖取得手段之功能，從藉前述V值變換部2變換後之全部像素的V值(Vin)計算各V值之像素數，並將計算結果作為輸入圖像全體之亮度分布狀態的條帶圖資訊，而輸出至前述修正增益運算部8。
修正增益運算部8係作為第一特性設定手段、第二特性設定手段、算出手段、對比判定手段、上限調整手段、分布狀態判定手段及下限限制手段之功能，而依據前述第三鍵判定之結果與條帶圖資訊，使用後述之增益函數(修正函數)，個別地算出藉灰階變換部10而每個像素增益調整時之修正用的增益，換言之，係算出乘上圖像資料之各像素值的灰階修正用之修正係數，並設定於灰階變換部10。
座標計數器9計算在修正增益運算部8中，成為增益之算出對象的像素之座標位置(橫位置及縱位置)。
灰階變換部10係作為修正手段之功能，以在修正增益運算部8中每個像素運算之增益，而每個像素調整圖像資 料之增益。亦即，灰階變換部10將各像素之像素值(R值、G值、B值)變換成乘以上述增益之像素值。灰階變換部10將增益調整後之圖像資料輸出至輸出部11。
輸出部11係如藉半導體記憶體晶片而實現之訊框記憶體或視頻RAM。此外，輸出部11亦可為與輸入部1同一之構件(component)。
在此，就前述修正增益運算部8中之修正用的增益之運算動作作詳述。首先，修正增益運算部8就全部像素個別地設定增益算出時作為基本之增益對各像素之V值變化的變化特性，且係藉後述之增益函數而獲得之修正特性。
具體而言，係對複數個區塊區域101之每一個中心像素，從分別對應於前述「低1」、「低2」、「中1」、「中2」、「高1」、「高2」之6個階段的亮度位準(參照第3圖)而預定之複數種修正特性中，設定對應於以第三鍵判定而每個區塊區域101所判定之第三亮度位準的修正特性，作為代表修正特性。
此外，在中心像素以外之像素中，從設定於與其鄰接之複數個中心像素的代表修正特性，藉線形插補而取得新的修正特性，來設定其修正特性。另外，就設定於其他像素之修正特性的插補，不限於線形插補，即使是樣條插補等其他插補方法亦無妨。
第4A圖係顯示將輸入圖像100分割成9個區塊區域時每一個區塊區域與此等之中心像素(圖中之「＋」)的圖，第4B圖係顯示中心像素以外之某個像素(圖中之「．」 )與使用於取得(插補)該像素之修正特性的中心像素之關係圖。如第4B圖所示，插補設定於前述其他像素之修正特性時，使用鄰接於該像素之最大的4個中心像素的代表修正特性。但是，就位於輸入圖像之上下左右的角落部分之區塊區域內的像素，係原樣設定已設定於其區塊區域之中心像素的代表修正特性，作為修正特性。
其次，就代表修正特性及修正特性作詳述。
在此，設定於各像素之代表修正特性及修正特性，係藉第5A圖所示之公式(2)表示的增益函數g(Vin,lev,x)而獲得之特性。修正增益運算部8每個像素設定此增益函數g(Vin,lev,x)中決定其特性之參數(變數)之增益位準(lev)及次數(x)之值，作為前述之代表修正特性或修正特性。
第5B圖及第5C圖係顯示增益(g)對藉增益函數g(Vin,lev,x)而獲得之V值(Vin)的變化之變化特性圖，藉增益函數g(Vin,lev,x)而算出之增益(g)，隨著V值(Vin)變大而變小，V值＝MAX時為1.0倍。此外，前述參數之值的差異如以下地反映於特性。
亦即，如第5B圖所示，次數(x)之值相同時，增益位準(lev)愈大，全體之增益(g)愈大，「lev＝2」時，增益(g)之最大值為2.0倍。此外，如第5C圖所示，增益位準(lev)之值相同時，次數(x)愈大，中間之亮度區域，特別是強光(V值最大)側之增益(g)被抑制，依其值強光側(V值最大之側)的增益(g)為1.0以下。
換言之，使用增益函數g(Vin,lev,x)而每個像素算出 設定於灰階變換部10之增益時，增大增益位準(lev)，而全體地提高增益時，可提高輸入圖像之陰暗部分的灰階。同時增大次數(x)，而將強光(V值最大)側之增益形成1.0以下時，可減輕在輸入圖像之明亮部分的白遞增。
因而，雖未圖示，在對應於前述6個階段(「低1」、．．．「高2」)之每一個亮度位準的增益位準(lev)中，設定隨著亮度位準提高而依序變小之值，此外，在對應於每一個亮度位準之次數(x)中設定隨著亮度位準提高而依序變大之值。此外，兩者之參數(lev,x)之值係依據經驗法則而預定之值。
此外，在修正增益運算部8中，並非原樣使用增益函數g(Vin,lev,x)而算出增益，而係藉第6A圖所示之公式(3)表示的增益函數glim(Vin,lev,x)算出增益。
此增益函數glim(Vin,lev,x)中之參數(lim)，係決定增益之上限的增益限制係數，藉將其值設定為1.0以下，可對應於增益位準(lev)之值，而調整增益之上限。另外，增益限制係數之值在全體圖像(全部像素)中相同。以下之說明中，權宜上將增益函數glim(Vin,lev,x)稱為增益限制後之增益函數。
第6B圖係顯示「lim＝1」時增益對各像素之V值變化的變化特性圖，此時成為與不進行增益限制時同樣的特性。第6C圖係顯示「lim＝0.5」時增益對各像素之V值變化的變化特性圖，藉將增益限制係數設定為1.0以下，可抑制對增益位準(lev)之值小時，V值更大側之像素的增益。 換言之，藉抑制對陰暗部分之像素的增益，可強調圖像之對比(陰暗部之緊密)。
此外，增益限制係數(lim)之值係依圖像之對比而設定。本實施形態中，係進行依據前述第三鍵判定之結果來判定(推測)圖像之對比狀態的對比判定，而設定依其判定結果之值。
具體而言，第三鍵判定時，個別地計算亮度位準最低之「低1」的區塊區域數，與亮度位準最高之「高2」的區塊區域數，就兩者亮度位準確認每一個計算數是否大於每個位準決定之臨限值(N,M)，或是未達臨限值(N,M)。而後，如第7圖所示，從「低1」之數(大於N之數，未達N之數)與「高2」之數(大於M之數，未達M之數)的組合判定對比狀態，並依其判定結果設定增益限制係數。
第7圖係將對比狀態區分成4個階段作判定時之例，如「低1」之數大於臨限值N，且「高2」之數大於臨限值M時，判定為圖像之對比係最高狀態，並將增益限制係數之值設定為「1.0」。換言之，實質地不進行前述之對比強調。此外，「低1」之數未達臨限值N，且「高2」之數未達臨限值M時，判定為圖像之對比係最低之狀態，並將增益限制係數之值設定為「0.5」。
另外，使用上述增益限制後之增益函數，來調整增益對各像素之上限時，可強調圖像之對比(陰暗部之緊密)。此時亦如第5C圖所示，算出增益時，設定於各像素之次數(x)之值大達某個程度時，除去強光部分(V值為最大值 之像素部分)之強光側(V值大之側)的增益(g)為1.0以下。換言之，為負修正圖像內之明亮部分的像素值。
此造成缺乏明亮部分之灰階的圖像，與對比沒必要之降低相關，此外，白遞增大(白遞增之部分多)之圖像，產生因白遞增產生之部分與其周圍接近白遞增之部分(V值最大附近)之間的灰階差變大的色調跳躍之主因。
因而，修正增益運算部8中，算出各像素之增益時，係判定輸入圖像是否係對明亮部分之像素的像素值之負修正為不適切的圖像，換言之，是否係缺乏明亮部分之灰階的圖像，或是白遞增大的圖像(以下稱為強光判定)，判定為負修正不適切之圖像時，藉第8A圖所示之公式(4)表示的增益函數gclip(Vin,lev,x)算出增益。
換言之，藉將增益之下限限幅(clip)(限制)為「1.0」，來避免輸入圖像係缺乏明亮部分之灰階的圖像時發生對比不必要之降低，及白遞增大之圖像時，發生色調跳躍。以下之說明中，權宜上將增益函數gclip(Vin,lev,x)稱為限幅後之增益函數。
第8B圖、第8C圖係顯示將前述增益限制係數(lim)之值設定為「1.0」時，藉有無上述限幅而增益之變化特性的差異圖。第8B圖顯示不進行上述限幅時之變化特性，第8C圖顯示進行上述限幅時之變化特性。
此外，前述之強光判定，係依據藉前述條帶圖製作部7所取得之條帶圖資訊(藉圖像全體之各V值的像素數而亮度之分布狀態)如以下所示地進行。亦即，如第9圖之 上段(upper section)所示，比離最大灰階值(最大V值)數%(如5~10%)下之灰階位置的灰階值X大之灰階值的像素數為預定之一定數以下時，判斷為輸入圖像係缺乏明亮部分之灰階，且負修正為不適切的圖像。此外，如第9圖之下段(lower section)所示，最大灰階值(最大V值)之像素數係預定之一定數以上時，判定為輸入圖像之白遞增大，且係負修正為不適切之圖像。而後，如第9圖之中段(middle section)所示，比灰階值X大之灰階值的像素數超過預定之一定數，且最大灰階值(最大V值)之像素數未達預定之一定數時，換言之，2個判定條件之任何一個均不符合時，判定為輸入圖像係明亮部分之灰階豐富，且負修正為適切的圖像。
在此，使用於上述強光判定之條帶圖資訊，係亮度依R值、G值、B值最大值之各V值的像素數而分布之狀態。因而，即使輸入圖像係產生色飽和之部分多的圖像時，仍與白遞增大之圖像時同樣地，可判定為負修正不適切之圖像。因而，除了在產生白遞增之附近的色調跳躍之外，同時可避免在產生色飽和之附近發生色調跳躍。
如以上所述，修正增益運算部8依上述強光判定之結果，就輸入圖像係需要增益之限幅的圖像時，使用限幅後之增益函數gclip(Vin,lev,x)算出每個像素之增益，作為修正用之增益而設定於前述灰階變換部10。此外，修正增益運算部8就輸入圖像係不需要增益之限幅的圖像時，使用增益限制後之增益函數glim(Vin,lev,x)算出每個像素之 增益，作為修正用之增益而設定於灰階變換部10。
而後，灰階變換部10藉修正增益運算部8依上述強光判定之結果而算出的增益，每個像素調整圖像資料之像素值。亦即，將輸入之各像素的R,G,B每一個像素值Rin,Gin,Bin，變換成藉下述公式(5),(6),(7)或公式(8),(9),(10)而獲得之像素值Rout,Gout,Bout。
Rout＝Rin×glim(Vin,lev,x) (5)
Gout＝Gin×glim(Vin,lev,x) (6)
Bout＝Bin×glim(Vin,lev,x) (7)
Rout＝Rin×gclip(Vin,lev,x) (8)
Gout＝Gin×gclip(Vin,lev,x) (9)
Bout＝Bin×gclip(Vin,lev,x) (10)
換言之，灰階變換部10按照每個像素設定之修正特性來個別地修正輸入圖像之各像素的光度位準(亮度)。藉此，可自動地修正輸入圖像之灰階。
第10圖係顯示在上述灰階修正裝置500中之灰階修正程序的概略流程圖。第10圖所示之步驟S1係藉V值平均算出部3實施之動作，步驟S2~S4分別係藉第一鍵判定部4、第二鍵判定部5及第三鍵判定部6實施之動作，步驟S5~S12係藉修正增益運算部8實施之動作。另外，步驟S12,S13之動作實際上僅係反覆進行依像素數之次數而已。此外，就各步驟之詳細內容，因為與之前的說明重複，所以省略說明。
如以上所述，本實施形態之灰階修正裝置500中，決 定每個像素算出增益時之修正特性時成為基準之每一個區塊區域101的亮度位準，並非單純僅從區域內之像素的平均V值等之亮度資訊獲得，還從前述第一鍵判定、第二鍵判定及第三鍵判定之3階段的判定處理而獲得。換言之，如前述，可獲得考慮了與周圍之相對性亮度關係的亮度位準。因而，灰階修正裝置500可藉依據該亮度位準修正各像素之亮度，即使在圖像內之明亮部分與陰暗部分的邊界附近仍可獲得良好之灰階結果。換言之，灰階修正裝置500可進行正確反映圖像內各部分之特徵的更適切之灰階修正。
此外，算出每個像素之增益時，係就輸入圖像進行前述之對比判定，並依其判定結果調整設定於各像素之增益的上限。藉此，如前述，可抑制對陰暗部分之像素的增益，結果可強調圖像之對比(陰暗部之緊密)。
再者，算出每個像素之增益時，係就輸入圖像進行前述之強光判定，判定輸入圖像是否係對明亮部分之像素實施像素值之負修正為不適切的圖像，當上述負修正不適切之圖像情況下，將每個像素設定之增益的下限限幅(限制)為「1.0」。藉此，可防止輸入圖像係明亮部分之灰階缺乏的圖像時對比不必要之降低，及係白遞增大之圖像時發生色調跳躍，或是在產生色飽和之部分的周圍發生色調跳躍。
在此，於灰階修正裝置500中，依據每一個區塊區域101之亮度位準，個別地修正輸入圖像之各像素亮度時的具 體方法，可採用任意之方法。上述之說明，係依據每一個區塊區域101之亮度位準，在每一個區塊區域101之中心像素中設定代表修正特性，且依據其代表修正特性而設定中心像素彼此之其他像素的修正特性，並按照該代表修正特性及修正特性調整各像素之增益，不過，亦可藉其以外之方法，個別地修正各像素之亮度。
此外，本實施形態中，藉第三鍵判定而判定每一個區塊區域101之亮度是否係6個階段之亮度位準的任何一個，並對每一個區塊區域101選擇(設定)對應於第三鍵判定之結果的修正特性，並且將其作為代表修正特性而設定於每一個區塊區域101之中心像素。但是，應作為代表修正特性而設定之修正特性，亦可不進行第三鍵判定，而僅依據第一鍵判定所判定之亮度位準與第二鍵判定所判定之亮度位準的組合而直接選擇。但是，此種情況下，係依據第三鍵判定之結果以外的資訊，來進行用於決定設定於各像素之增益上限的前述對比判定。另外，就此於後述。
此外，本實施形態中，係將輸入圖像100分割成複數個區塊區域101，依據每一個區塊區域101之亮度位準，每個像素修正各像素之光度位準(亮度)。但是，每一個區塊區域未必需要係分割了輸入圖像100之區域，亦可在輸入圖像100中設定鄰接之每一個局部重疊的複數個區塊區域，依據此等區塊區域之亮度位準，每個像素修正各像素之光度位準(亮度)。
此外，係以「低」、「中」、「高」之3個階段來判 定第一及第二鍵判定區域A,B的亮度位準，不過判定之亮度位準的階段數亦可為2個階段，亦可為4個階段以上。此外，在第一鍵判定區域A與第二鍵判定區域B中，判定之亮度位準的階段數亦可為不同之階段數。
此外，與本實施形態同樣地，使階段數相同情況下，如亦可藉對第一鍵判定區域A之第一鍵判定與對第二鍵判定區域B之第二鍵判定時的判定基準，換言之，藉改變平均V值與亮度位準之對應關係，而在第二鍵判定結果中進行加權。
此外，本實施形態中，係以「低1」~「高2」之6個階段判定由第三鍵判定最後判定之每一個區塊區域101的亮度位準，亦即決定設定於每一個中心像素之代表修正特性時成為基準的亮度。但是，即使決定代表修正特性時成為基準之亮度的階段數變更仍無妨。不過，判定之亮度位準的階段數多者，可進行更正確之灰階修正。因而，由第三鍵判定而判定之亮度位準的階段數，如本實施形態所述，最好比判定第一及第二鍵判定區域A,B之亮度時的亮度位準之階段數多。
此外，本實施形態中，係藉第一鍵判定、第二鍵判定及第三鍵判定之3個階段的判定處理，來判定最後判定之每一個區塊區域101的亮度位準，不過亦可如以下地實施。如亦可在前述第二鍵判定區域B之外側，再設定包含其之其他鍵判定區域，就該其他鍵判定區域亦判定亮度，而從其判定結果與前述第一及第二鍵判定結果的組合，判定 最後判定之每一個區塊區域101的亮度，換言之亦可藉4個階段之判定處理來判定每一個區塊區域101之亮度位準。
此外，本實施形態中，係依據各像素之V值(具體而言係各區塊區域之平均V值)來判定每一個區塊區域之亮度位準。但是，每一個區塊區域之亮度位準亦可依據從各像素之R值、G值、B值獲得的Y(光度)值等之其他亮度資訊作判定。不過，使用V值以外之亮度資訊情況下無法判定色飽和，因為有時對色飽和部分賦予不需要之增益，所以亮度資訊最好使用V值。此外，各區塊區域之亮度位準不限於各像素之V值或Y值等的平均值，亦可從此等之條帶圖作判定。
此外，本實施形態中，係將設定於每一個區塊區域101之修正特性(設定於中心像素之代表修正特性)，作為使用於對輸入圖像之各像素算出增益的增益函數(基本之增益函數)之參數，換言之作為增益位準(lev)及次數(x)之值，將該參數之值對應於第三位準判定結果，而設定於每一個區塊區域101，據此算出對各像素之增益。但是，此處理如亦可如以下所述地變更。
如由第三位準判定而判定之亮度位準的階段數部分之修正特性，亦可預定顯示在表示每一個修正特性之增益曲線上，以指定之V值間隔而存在的複數個代表點(16個點等)之複數個V值與增益(g)的組合，將此等對應於第三位準判定之結果而設定於每一個區塊區域101。此時，就每一 個區塊區域101之中心像素，就每一個區塊區域101，係使用藉對應於第三位準判定結果之複數個代表點而顯示的增益曲線，來決定對應於其中心像素之V值(Vin)的增益(g)。此外，就中心像素以外之像素，係使用分別包含與其鄰接之複數個中心像素的每一個區塊區域101中對應於第三位準判定結果的複數個代表點，從V值相同之複數個代表點分別插補新的代表點，並使用連結藉其獲得之新的複數個代表點之增益曲線，來決定對應於其像素之V值(Vin)的增益(g)。
此外，本實施形態中，係使用增益限制後之增益函數glim(Vin,lev,x)算出每個像素之增益，此時，藉依前述對比判定之結果設定增益限制係數(lim)之值，可調整設定於各像素之增益的上限。但是，此處理如亦可如以下所述地變更。
如就前述不需要增益之限幅的輸入圖像，使用前述基本之增益函數g(Vin,lev,x)算出各像素之增益者，亦可藉依對比判定之結果，調整作為代表修正特性而設定於每一個區塊區域101之中心像素的增益位準(lev)及次數(x)之值(依第三鍵判定結果之值)，來調整設定於各像素之增益的上限。此時，增益限制後之增益函數藉以下所示之公式(11)而獲得。
gclip(Vin,1ev,x)＝max{g(Vin,lev,x),1.0} (11)
此外，本實施形態係依據前述第三鍵判定之結果，來判定調整設定於各像素之增益上限時成為基準之輸入圖像 的對比狀態。但是，輸入圖像之對比狀態亦可依據其他資訊作判定。如判定輸入圖像之對比狀態時，亦可取代第三鍵判定之結果，而使用前述第一鍵判定之結果或是第二鍵判定之結果，或是亦可使用兩者之判定結果。再者，將前述之灰階修正裝置採用於數位相機情況下，亦可依據EV值(曝光時間)作判定。
此外，除了自動調整設定於各像素之增益的上限外，亦可構成可以手動作調整。此情況下，如灰階修正裝置之使用者可從複數個位準中選擇對比之強調程度的結構，只須將前述增益限制係數(lim)設定成依選擇之位準而預定之值即可。
此外，依據第三鍵判定之結果判定輸入圖像之對比狀態的情況下，如本實施形態，除了使用臨限值(N,M)分別將相當於「低1」之輸入圖像100的數與相當於「高2」之區塊區域101的數區分成2個階段，依據2個階段之數的組合來判定對比狀態之外，亦可僅藉相當於「低1」之數與相當於「高2」之數的組合作判定，或是藉相當於其他複數個亮度位準(亦可為3種以上)之數的組合作判定，或是僅依據相當於某個亮度位準之數作判定。再者，亦可使用2以上之臨限值將相當於1或複數個指定亮度位準之數區分成3個階段以上作確認，依據此等之組合來判定對比狀態。
另外，就輸入圖像進行前述之對比判定，並依其判定結果調整設定於各像素之增益的上限之技術，換言之，個 別地修正像素之亮度時，調整對各像素之修正係數的上限之技術，即使藉本實施形態說明之方法以外的方法判定每一個區塊區域101之亮度位準，並依據其判定結果個別地修正各像素之亮度的情況亦有效。
此外，本實施形態係依據顯示亮度依圖像全體之各V值的像素數之分布狀態的條帶圖資訊，進行輸入圖像是否為對明亮部分之像素實施像素值之負修正不適切的圖像之強光判定，不過，使用於強光判定之條帶圖資訊，如即使是顯示每一定區間之V值(灰階)的像素數者亦無妨。此外，區塊區域101之數(本實施形態係輸入圖像100之分割數)多達某種程度情況下，亦可使用將每一個區塊區域101之平均V值作為要素的條帶圖資訊，亦可將複數個區塊區域101作為單位，取得平均V值，並使用將其平均V值作為要素之條帶圖資訊。
此外，本實施形態係對圖像全體進行強光判定，並一起進行是否限幅每個像素設定之增益的下限之判斷，不過亦可如以下地實施。如就每一個區塊區域101，取得V值之條帶圖資訊，每個區塊區域101進行強光判定者，亦可係依據其判定結果算出各像素之增益時，從增益限制後之增益函數或限幅後之增益函數選擇每個區塊區域101使用之增益函數。再者，亦可將其以複數個區塊區域101作為單位來進行。
另外，依前述強光判定之結果，限幅(限制)每個像素設定之增益的下限之技術，換言之，個別地修正像素之 亮度時，將對各像素之修正係數的下限值限制為指定值之技術，即使藉本實施形態說明之方法以外的方法來判定每一個區塊區域101之亮度位準，並依據其判定結果個別地修正各像素之亮度時仍有效。
此外，本實施形態係將前述取得第二亮度位準之對象區域的第二鍵判定區域，作為由對象區域之區塊區域101(第2B圖所示之區域A)，與鄰接於其周圍之8個其他區塊區域101(第2B圖所示之B1,B2,．．．B8)構成的區域(包括區域)B，不過，本發明中取得第二亮度位準之對象區域並非限定於此者。如亦可僅將鄰接於對象區域之周圍的8個其他區塊區域作為第二鍵判定區域，亦可將鄰接於對象區域周圍之8個其他區塊區域中的數個區塊區域(第2B圖所示之區域B2,B4,B5,B7等)作為第二鍵判定區域。
此外，以上說明之灰階修正裝置500的各部分亦可藉ASIC(針對特定用途之積體電路)來實現。此外，藉以上說明之灰階修正裝置500而實現的功能中，就除了輸入部1與輸出部11之外的各部分之全部或其一部分功能，如亦可藉搭載於電腦、攝像裝置、圖像處理裝置等之處理器而執行的軟體程式來實現。如將藉灰階修正裝置500而實現之功能組裝於(implement)數位相機、數位攝影機等之攝像裝置時，亦可藉此等裝置具有之電腦系統中包含的處理器，執行(run)用於進行(perform)第10圖所示之灰階修正處理的灰階修正程式。此種灰階修正程式，如可藉遮罩 ROM(mask ROM)或EPROM(可抹除可程式化ROM)等的非揮發性記憶體(non－volatile memory)、快閃記憶體器件、光碟及磁碟等之記錄媒體來提供。此外，灰階修正程式亦可經由(through)有線(wired)或無線(wireless)之電腦網路而提供。
[第二種實施形態]
以下，就適用本專利發明之第二種實施形態作說明。另外，就第二種實施形態之以下的說明中，就關於與上述第一種實施形態同一或同等構件及動作之說明，係參照第一種實施形態說明時使用的圖式，並使用3位數且與第一種實施形態對應之符號作說明。
第11圖係顯示作為第二種實施形態而例示之灰階修正裝置600的結構區塊圖。灰階修正裝置600係自動修正輸入之圖像的灰階者，且係組裝於數位相機等之攝像裝置，或是列印機、其他具有圖像處理功能之各種圖像處理裝置而使用。
如第11圖所示，灰階修正裝置600具備：輸入由RGB之各色成分的像素資料構成之圖像資料的輸入部601、V值變換部602、V值平均算出部603、第一鍵判定部604、第二鍵判定部605、第三鍵判定部606、顏面檢測部607、Y值變換部608、Y值平均算出部609、顏面部分鍵判定部610、顏面區塊鍵判定部611、判定結果調整部612、條帶圖製作部613、修正增益運算部614、座標計數器615、灰階變換部616及輸出部617。灰階變換部616係每個像素調整輸 入於輸入部601之圖像資料的增益。
輸入部601係如藉半導體記憶體晶片而實現的訊框記憶體或視頻RAM。
V值變換部602將輸入於輸入部601之圖像資料的像素值(R值、G值、B值)變換成在HSV色空間中之V(value：明亮度)成分之值，並將變換後之V值(Vin)輸出至V值平均算出部603及條帶圖製作部613。另外，如熟知，V值係R值、G值、B值之最大值，且藉以下所示之公式(12)變換。
Vin＝max(Rin,Gin,Bin) (12)
V值平均算出部603將輸入圖像分割成預定之複數個區塊區域(分割區域)。V值平均算出部603將分割之每一個區塊區域分別作為對象區域，就面積不同之2種鍵判定區域，分別算出每一個區域內之全部像素的V值之平均(以下稱為平均V值)。將輸入圖像100中之上述區塊區域101顯示於第2A圖及第2B圖。第2A圖及第2B圖中以斜線顯示之區域係鍵判定區域。
亦即，如第2A圖所示，V值平均算出部603將對象區域之區塊區域101(第2圖中之A)的本身作為第一鍵判定區域A，算出平均V值。此外，如第2B圖所示，V值平均算出部603將由對象區域之區塊區域101(第2圖中之A)與鄰接於其周圍之8個其他區塊區域101(第2圖中之B1,B2,．．．B8)構成的區域作為第二鍵判定區域B，算出平均V值。
第一鍵判定部604從藉V值平均算出部603算出之上述第一鍵判定區域A的平均V值，判定其區域之亮度是否相當於預定之複數個階段地區分位準的亮度基準中的任何一個亮度位準(以下，稱第一亮度位準)。以下之說明，係將此判定處理稱為第一鍵判定。在此判定之亮度位準係「低」、「中」、「高」的3個階段。另外，對應於各亮度位準之平均V值的範圍，如係將平均V值之全部範圍(0~最大值)予以3等分的範圍。
第二鍵判定部605從藉V值平均算出部603算出之上述第二鍵判定區域B的平均V值，判定其區域之亮度是否相當於預定之複數個階段地區分位準的亮度基準中的任何一個亮度位準(以下，稱第二亮度位準)。以下之說明，係將此判定處理稱為第二鍵判定。在此判定之亮度位準亦係依據與上述第一鍵判定時同一基準的亮度位準，且係「低」、「中」、「高」的任何一個。
第三鍵判定部606判定是否相當於對應於上述第一及第二鍵判定結果(第一及第二亮度位準)之組合的亮度位準，且係比前述亮度基準更詳細地區分位準之亮度基準中的任何一個亮度位準(以下，稱為第三亮度位準)。換言之，第三鍵判定部606就對象區域之區塊區域101，係判定考慮與鄰接於其周圍之8個其他區塊區域101(B1,B2,．．．B8)之間的相對亮度關係的亮度位準。以下之說明，係將此判定處理稱為第三鍵判定。
本實施形態中，以該第三鍵判定而判定之亮度位準， 係「低1」、「低2」、「中1」、「中2」、「高1」、「高2」之6個階段的任何一個位準，其中「低1」係最低位準，「高2」係最高位準。此外，第一及第二亮度位準之組合與第三亮度位準之對應關係，如第3圖所示地預先決定。
此外，V值平均算出部603、第一鍵判定部604、第二鍵判定部605及第三鍵判定部606係作為第一取得手段之功能。
顏面檢測部607檢測存在於輸入圖像(靜止圖像)之預定有指定尺寸以上之任意人物的顏面部分，取得對應於檢測出之顏面部分的區域(顏面區域)之座標資訊，並將其輸出至Y值平均算出部609及修正增益運算部614。顏面檢測部607係作為顏面檢測手段之功能，具體而言由暫時記憶圖像資料之記憶體、記憶圖像處理電路、顏面檢測動作時使用之參數的複數個暫存器等構成。另外，本實施形態中，顏面部分之檢測方法，可適用藉檢測關於預先備用(記憶)之人物顏面部輪廓及色等之模型圖案與特徵接近的顏面部分之圖案匹配的熟知方法。此外，作為座標資訊而取得之顏面區域，為對應於檢測出之顏面部分的矩形區域即可。
Y值變換部608將輸入於輸入部601之圖像資料的像素值(R值、G值、B值)變換成在YUV色空間中之Y(光度)值，並將變換後之Y值輸出至Y值平均算出部609。另外，Y值藉以下所示之公式(13)變換。
Y＝0.299×R＋0.587×G＋0.114×B (13)
Y值平均算出部609分別算出藉顏面檢測部607檢測出之輸入圖像中的顏面部分，與包含顏面部分之一部分或全部的1個或複數個區塊區域之每一個區域內的全部像素之Y值之平均值(以下稱為平均Y值)。以下之說明，係將包含顏面部分之一部分或全部，亦即將重疊於顏面部分之1個或複數個區塊區域一起稱為顏面區塊。第12圖係顯示輸入圖像100中之區塊區域101、顏面部分C及上述顏面區塊D的模式圖，且係顏面區塊D由4個區塊區域101(第12圖中之D1~D4)構成時之例。
顏面部分鍵判定部610從藉Y值平均算出部609算出之上述顏面部分C的平均Y值，判定其區域之亮度是否相當於預定之複數個階段區分位準之亮度基準中的任何一個亮度位準。此時判定之亮度位準，係依據與前述第三鍵判定相同亮度基準(6個階段之亮度位準)的亮度位準。此顏面部分鍵判定部610與前述Y值平均算出部609係作為第二取得手段之功能。
顏面區塊鍵判定部611從藉Y值平均算出部609算出之屬於顏面區塊D之每一個區塊區域101的平均Y值，與前述顏面部分鍵判定部610同樣地，分別判定是否相當於與前述第三鍵判定相同亮度基準之任何一個亮度位準，而將判定之每一個區塊區域101的亮度位準予以平均化之亮度位準，最後判定為顏面區塊D之亮度位準。
上述亮度位準之平均化，具體而言，係在6個階段之 亮度位準中預先分配1~6的位準值，藉計算其位準值之平均來進行(其中，小數點以下四捨五入)。如屬於第12圖所示之顏面區塊D的每一個區塊區域101(D1~D4)的亮度位準分別係「低2」、「中1」、「高1」、「高2」時，位準值之平均係(2＋3＋5＋6)/4＝4，並將對應於位準值「4」的「中2」作為顏面區塊D之亮度位準。此顏面區塊鍵判定部611與前述Y值平均算出部609係作為第三取得手段之功能。
另外，在顏面區塊鍵判定部611中，判定顏面區塊D之亮度位準時的亮度基準，只須與在顏面部分鍵判定部610中判定顏面部分C之亮度位準時的亮度基準相同即可，就顏面部分C及顏面區塊D，即使藉與第三鍵判定不同之複數個階段區分位準之亮度基準，來判定其亮度位準亦無妨。
判定結果調整部612係作為調整手段之功能，就屬於前述顏面區塊D之每一個區塊區域101，依據顏面部分鍵判定部610與顏面區塊鍵判定部611之鍵判定結果，換言之，依據顏面部分C之亮度位準與顏面區塊D之平均化的亮度位準，來調整第三鍵判定部606中之第三鍵判定結果(第三亮度位準)。
具體之調整內容，如第13圖所示地進行。亦即，判定結果調整部612比較顏面部分C之亮度位準與顏面區塊D之亮度位準(步驟S101)，顏面部分C之亮度位準高，即顏面部分C為明亮之情況下(步驟S102為是)，將屬於顏 面區塊D之各區塊區域101的亮度位準，依顏面部分C之亮度位準與顏面區塊D之亮度位準的差，而向明亮側移位(步驟S103)。
反之，顏面區塊D之亮度位準高，即顏面區塊D為明亮之情況下(步驟S102為否，且步驟S104為是)，將屬於顏面區塊D之各區塊區域101的亮度位準，依顏面部分C之亮度位準與顏面區塊D之亮度位準之差，而向陰暗側移位(步驟S105)。
此外，顏面部分C之亮度位準與顏面區塊D之亮度位準相同情況下(步驟S102,S104均為否)，原樣維持屬於顏面區塊D之各區塊區域101的亮度位準(步驟S106)。
在此，於上述步驟S103,S105中，將區塊區域101之亮度位準，依顏面部分C之亮度位準與顏面區塊D之亮度位準之差，向明亮側或是陰暗側移位時的移位量(調整程度)係預定的調整程度，且如顏面部分C與顏面區塊D間之位準差每1階段變化，則亦使移位量變化1階段，或是位準差每2階段變化，而使移位量變化1階段。另外，宜顏面部分C之亮度位準與顏面區塊D之亮度位準之差愈大，而上述移位量(調整程度)愈大。不過，上述移位量過大時，亦極可能與周邊之區塊區域101的平衡變差。
此外，在此權宜上係就輸入圖像100中檢測之顏面，亦即顏面部分C係1處時作說明，不過，檢測出複數個顏面部分C情況下，判定結果調整部612就屬於每一個顏面區塊D之各區塊區域101，進行前述之亮度位準的調整。 再者，此時，複數個顏面部分C接近而存在，且有重疊於每一個顏面區塊D之部分(區塊區域101)時，該區塊區域101之亮度位準係參照預定之基準(顏面部分C之面積等)，而依據優先度更高之顏面部分C及其顏面區塊D的亮度位準作調整。
條帶圖製作部613從藉前述V值變換部602變換後之全部像素的V值(Vin)計算各V值之像素數，並將計算結果作為顯示輸入圖像全體之亮度分布狀態的條帶圖資訊，而輸出至前述修正增益運算部614。
修正增益運算部614係作為特性設定手段(第一特性設定手段、第二特性設定手段、第三特性設定手段)、運算手段及判斷手段之功能。修正增益運算部614依據從前述判定結果調整部612輸出之第三鍵判定結果的亮度位準，或是調整後之亮度位準與前述條帶圖資訊，使用後述之增益函數(修正函數)，個別地算出藉灰階變換部616而每個像素增益調整時之修正用的增益，換言之，係算出乘上圖像資料之各像素值的灰階修正用之修正係數，並將其設定於灰階變換部616。
座標計數器615計算在修正增益運算部614中，成為增益之算出對象的像素之座標位置(橫位置及縱位置)。
灰階變換部616以在修正增益運算部614中每個像素運算之增益，而每個像素調整圖像資料之增益。亦即，灰階變換部616將各像素之像素值(R值、G值、B值)變換成乘以上述增益係數之像素值。灰階變換部616將增益調 整後之圖像資料輸出至輸出部617。
輸出部617係如藉半導體記憶體晶片而實現之訊框記憶體或視頻RAM。此外，輸出部617亦可為與輸入部601同一之構件(component)。
另外，本實施形態中，前述修正增益運算部614與灰階變換部616係作為修正手段之功能。
在此，就前述修正增益運算部614中之修正用的增益之運算動作作詳述。首先，修正增益運算部614就全部像素個別地設定增益算出時作為基本之增益對各像素之V值變化的變化特性，且係藉後述之增益函數而獲得之修正特性。
具體而言，係對複數個區塊區域101之每一個中心像素，從分別對應於前述「低1」、「低2」、「中1」、「中2」、「高1」、「高2」之6個階段的亮度位準(參照第3圖)而預定之複數個種修正特性中，設定對應於以第三鍵判定而每個區塊區域101所判定之第三亮度位準的修正特性，作為代表修正特性。
此外，在中心像素以外之像素中，從設定於與其鄰接之複數個中心像素的代表修正特性，藉線形插補而取得新的修正特性，來設定其修正特性。另外，就設定於其他像素之修正特性的插補，不限於線形插補，即使是樣條插補等其他插補方法亦無妨。
第4A圖係顯示將輸入圖像100分割成9個區塊區域時每一個區塊區域與此等之中心像素(圖中之「＋」)的圖 ，第4B圖係顯示中心像素以外之某個像素(圖中之「．」)與使用於取得(插補)該像素之修正特性的中心像素之關係圖。如第4A圖所示，插補設定於前述其他像素之修正特性時，使用鄰接於該像素之最大的4個中心像素的代表修正特性。但是，就位於輸入圖像之上下左右的角落部分之區塊區域內的像素，係原樣設定已設定於其區塊區域之中心像素的代表修正特性，作為修正特性。其次，就代表修正特性及修正特性作詳述。
在此，設定於各像素之代表修正特性及修正特性，係藉第5A圖所示之公式(2)表示的增益函數g(Vin,lev,x)而獲得之特性。修正增益運算部614每個像素設定此增益函數g(Vin,lev,x)中決定其特性之參數(變數)之增益位準(lev)及次數(x)之值，作為前述之代表修正特性或修正特性。
第5B圖及第5C圖係顯示增益(g)對藉上述增益函數g(Vin,lev,x)而獲得之V值(Vin)的變化之變化特性圖，藉增益函數g(Vin,lev,x)而算出之增益(g)，隨著V值(Vin)變大而變小，V值係最大值時為1.0倍。此外，前述參數之值的差異如以下地反映於特性。
亦即，如第5B圖所示，次數(x)之值相同時，增益位準(lev)愈大，全體之增益(g)愈大，「lev＝2」時，增益(g)之最大值為2.0倍。此外，如第5C圖所示，增益位準(lev)之值相同時，次數(x)愈大，中間之亮度區域，特別是強光(V值最大)側之增益(g)被抑制，依其值強光側(V值最 大之側)的增益(g)為1.0以下。
換言之，使用增益函數g(Vin,lev,x)而每個像素算出設定於灰階變換部616之增益時，增大增益位準(lev)，而全體地提高增益時，可提高輸入圖像之陰暗部分的灰階。同時增大次數(x)，而將強光(V值最大)側之增益形成1.0以下時，可減輕在輸入圖像之明亮部分的白遞增。
因而，雖未圖示，在對應於前述6個階段(「低1」、．．．「高2」)之每一個亮度位準的增益位準(lev)中，設定隨著亮度位準提高而依序變小之值，此外，在對應於每一個亮度位準之次數(x)中設定隨著亮度位準提高而依序變大之值。此外，兩者之參數(lev,x)之值係依據經驗法則而預定之值。
此外，在修正增益運算部614中，並非原樣使用前述之增益函數g(Vin,lev,x)而算出增益，而係藉第6A圖所示之公式(3)表示的增益函數glim(Vin,lev,x)算出增益。
此增益函數glim(Vin,lev,x)中之參數(lim)，係決定增益之上限的增益限制係數，藉將其值設定為1.0以下，可對應於增益位準(lev)之值，而調整增益之上限。另外，本實施形態中，增益限制係數之值在全體圖像(全部像素)中相同。以下之說明中，權宜上將增益函數glim(Vin,lev,x)稱為增益限制後之增益函數。
第6B圖係顯示「lim＝1」時增益對各像素之V值變化的變化特性圖，此時成為與不進行增益限制時同樣的特性。第6C圖係顯示「lim＝0.5」時增益對各像素之V值變化 的變化特性圖，藉將增益限制係數設定為未達1.0，可抑制對增益位準(lev)之值小時，V值更大側之像素的增益。換言之，藉抑制對陰暗部分之像素的增益，可強調圖像之對比(陰暗部之緊密)。
本實施形態中，在上述增益限制係數(lim)中，藉前述顏面檢測部607而從輸入圖像檢測指定尺寸以上之任意的人物顏面部分時，設定藉第14A圖所示之公式(14)算出的值。此公式(14)中， Yave_face係藉前述Y值平均算出部609所算出之顏面部分C(參照第12圖)的平均Y值， lev_face,x_face係在每一個區塊區域101之中心像素中，於最接近顏面部分C之中心座標的中心像素中，作為代表修正特性所設定之增益位準(lev)及次數(x)， g(Yave,lev_face,x_face)係對應於按照上述中心像素之代表修正特性而算出之顏面部分的平均Y值之增益，且將上述代表修正特性之增益位準(lev_face)與上述增益(以下稱為顏面部分增益)之比率作為增益限制係數(lim)。
第14B圖係顯示藉使用如上述取得之增益限制係數(lim)而獲得之增益對各像素之V值變化的變化特性圖。換言之，藉將增益限制係數(lim)形成藉上述計算公式所算出之值，而將對於比顏面之平均Y值小之V值的像素之增益，限制為對應於顏面部分之平均Y值的增益g(Yave,lev_face,x_face)，藉此進行重視圖像內之顏面部分的灰階之對比強調(以下稱為顏面優先對比強調)。
此外，與上述不同，未藉前述顏面檢測部607從輸入圖像檢測出指定尺寸以上之任意人物的顏面部分時，在增益限制係數(lim)中，設定進行依據前述第三鍵判定結果來判定(推測)輸入圖像之對比狀態的對比判定，而依其判定結果的值。
具體而言，第三鍵判定時，個別地計算亮度位準最低之「低1」的區塊區域數，與亮度位準最高之「高2」的區塊區域數，就兩者亮度位準確認每一個計算數是否大於每個位準決定之臨限值(N,M)，或是未達臨限值(N,M)。而後，從「低1」之數(大於N之數，未達N之數)與「高2」之數(大於M之數，未達M之數)的組合判定對比狀態，並依其判定結果設定增益限制係數。
如將對比狀態區分成4個階段作判定時，「低1」之數大於臨限值(N)，且「高2」之數大於臨限值(M)時，判定為圖像之對比係最高狀態，並將增益限制係數之值設定為「1.0」。換言之，實質地不進行前述之對比強調。此外，「低1」之數未達臨限值(N)，且「高2」之數未達臨限值(M)時，判定為圖像之對比係最低之狀態，並將增益限制係數之值設定為「0.5」。
另外，使用上述增益限制後之增益函數，來調整增益對各像素之上限時，可進行上述之顏面優先對比強調，不過該情況下，如第5C圖所示，算出增益時，設定於各像素之次數(x)之值大達某個程度時，除去強光部分(V值為最大值之像素部分)之強光側(V值大之側)的增益(g)為1.0 以下。換言之，為負修正圖像內之明亮部分的像素值。
此造成缺乏明亮部分之灰階的圖像，與對比沒必要之降低相關，此外，白遞增大(白遞增之部分多)之圖像，產生因白遞增產生之部分與其周圍接近白遞增之部分(V值最大附近)之間的灰階差變大的色調跳躍之主因。
因而，修正增益運算部614中，算出各像素之增益時，係判定輸入圖像是否係對明亮部分之像素的像素值之負修正為不適切的圖像，換言之，是否係缺乏明亮部分之灰階的圖像，或是白遞增大的圖像(以下稱為強光判定)，判定為負修正不適切之圖像時，藉第8A圖所示之公式(4)表示的增益函數gclip(Vin,lev,x)算出增益。
換言之，藉將增益之下限限幅(限制)為「1.0」，來避免輸入圖像係缺乏明亮部分之灰階的圖像時發生對比不必要之降低，及白遞增大之圖像時，發生色調跳躍。以下之說明中，權宜上將增益函數gclip(Vin,lev,x)稱為限幅後之增益函數。
第8B圖及第8C圖係顯示將前述增益限制係數(lim)之值設定為「1.0」時，藉有無上述限幅而增益之變化特性的差異圖。第8B圖顯示不進行上述限幅時之變化特性，第8C圖顯示進行上述限幅時之變化特性。
此外，本實施形態中，前述之強光判定，係依據藉前述條帶圖製作部613所取得之條帶圖資訊(藉圖像全體之各V值的像素數而亮度之分布狀態)如以下所示地進行。亦即，如第9圖之上段(upper section)所示，比離最大灰階 值(最大V值)數%(如5~10%)下之灰階位置的灰階值X大之灰階值的像素數為預定之一定數以下時，判斷為輸入圖像係缺乏明亮部分之灰階，且負修正為不適切的圖像。此外，如第9圖之下段(lower section)所示，最大灰階值(最大V值)之像素數係預定之一定數以上時，判定為輸入圖像之白遞增大，且係負修正為不適切之圖像。而後，如第9圖之中段(middle section)所示，比灰階值X大之灰階值的像素數超過預定之一定數，且最大灰階值(最大V值)之像素數未達預定之一定數時，換言之，2個判定條件之任何一個均不符合時，判定為輸入圖像係明亮部分之灰階豐富，且負修正適切的圖像。
在此，使用於上述強光判定之條帶圖資訊，係亮度依R值、G值、B值最大值之各V值的像素數而分布之狀態。因而，即使輸入圖像係產生色飽和之部分多的圖像時，仍與白遞增大之圖像時同樣地，可判定為負修正不適切之圖像。因而，除了在產生白遞增之附近的色調跳躍之外，同時可避免在產生色飽和之附近發生色調跳躍。
如以上所述，修正增益運算部614依上述強光判定之結果，就輸入圖像係需要增益之限幅的圖像時，使用限幅後之增益函數gclip(Vin,lev,x)算出每個像素之增益，作為修正用之增益而將其設定於前述灰階變換部616。此外，修正增益運算部614就輸入圖像係不需要增益之限幅的圖像時，使用增益限制後之增益函數glim(Vin,lev,x)算出每個像素之增益，作為修正用之增益而將其設定於灰階變換部 616。
而後，灰階變換部616藉修正增益運算部614依上述強光判定之結果而算出的增益，每個像素調整圖像資料之像素值。亦即，將輸入之各像素的R,G,B每一個像素值Rin,Gin,Bin，變換成下述公式(15),(16),(17)或公式(18),(19),(20)而獲得之像素值Rout,Gout,Bout。
Rout＝Rin×glim(Vin,lev,x) (15)
Gout＝Gin×glim(Vin,lev,x) (16)
Bout＝Bin×glim(Vin,lev,x) (17)
Rout＝Rin×gclip(Vin,lev,x) (18)
Gout＝Gin×gclip(Vin,lev,x) (19)
Bout＝Bin×gclip(Vin,lev,x) (20)
換言之，灰階變換部616按照每個像素設定之修正特性來個別地修正輸入圖像之各像素的光度位準(亮度)。藉此，可自動地修正輸入圖像之灰階。
第15圖及第16圖係顯示上述灰階修正裝置中之動作內容的流程圖。因為第15圖及第16圖所示之各步驟的詳細內容，與之前的說明重複，所以省略說明，不過，步驟S201係藉V值平均算出部603實施之動作，步驟202係藉第一鍵判定部604、第二鍵判定部605及第三鍵判定部606實施之動作。此外，步驟204係藉顏面檢測部607實施之動作，步驟205係藉Y值平均算出部609實施之動作，步驟206係藉顏面部分鍵判定部610及顏面區塊鍵判定部611實施之動作。此外，步驟207係藉判定結果調整部612實 施之動作。步驟207之詳細內容，如參照第13圖而在之前的說明。
而後，步驟S208~S217係藉修正增益運算部614實施之動作，步驟218係藉灰階變換部616實施之動作。另外，步驟S217,S218之動作，實際上僅反覆進行依像素數之次數。
如以上所述，本實施形態之灰階修正裝置600中，輸入圖像100中存在指定尺寸以上之顏面時，將灰階變換部616中每個像素調整輸入於輸入部601之圖像資料的增益時之設定於全部像素的增益之上限，依輸入圖像100中之顏面部分C的亮度作調整。亦即，如前述，使用於算出每個像素之增益的增益函數，藉使用將使用顏面部分C之平均Y值所算出之增益限制係數(lim)作為參數之增益限制後的增益函數(參照第6A圖及第14A圖)，而對輸入圖像100實施顏面優先對比強調。
藉此，藉抑制對顏面部分之眼睛周圍及嘴角等陰暗部分的像素之增益，將顏面之陰暗部分適度地減暗，可使顏面部分之灰階有強弱。換言之，可進行重視圖像內之人物顏面部分的灰階修正，結果於圖像之灰階修正時，可在人物之顏面部分確保適切之灰階。
再者，在設定使用於算出每個像素之增益的修正特性之前，取得決定設定於每一個區塊區域101之中心像素的修正特性(代表修正特性)時作為基準之每一個區塊區域101的亮度位準時，就屬於顏面區塊D之區塊區域101(重 疊於顏面部分C，且包含其一部分或全部之區塊區域101)(參照第12圖)，係將藉前述之第一~第三鍵判定而先行判定出之複數個區塊區域101的亮度位準，依顏面部分C之亮度位準與顏面區塊D之平均位準(屬於顏面區塊D之各區塊區域101的亮度位準之平均)的差作調整(向高位準側或低位準側移位)。
藉此，可彌補顏面部分C之尺寸係與每一個區塊區域101相同程度，或是比其小之大小的小尺寸時，產生的對顏面部分C之像素的增益過度或不足。
如第17A圖所示，顏面部分C暗且背景亮時，不進行前述之亮度位準調整時，依據屬於顏面區塊D之區塊區域101的平均V值之亮度位準提高。因而，在顏面區塊D中之各像素的增益位準變小，結果對顏面部分C之像素的增益不足。但是，藉如前述地調整亮度位準，可避免增益對該顏面部分C不足，並可消除伴隨灰階調整而顏面部分C不自然地變暗的情形。
此外，如第17B圖所示，顏面部分C亮且背景暗時，不進行前述之亮度位準調整時，依據屬於顏面區塊D之區塊區域101的平均V值之亮度位準降低。因而，顏面區塊D中之各像素的增益位準變大，結果對顏面部分C之像素的增益過剩。但是，藉如前述地調整亮度位準，可避免增益對該顏面部分C過剩，並可消除伴隨灰階調整而顏面部分C不自然地變亮的情形。
換言之，藉調整屬於顏面區塊D之區塊區域101的亮 度位準，亦可進行重視圖像內之人物顏面部分的灰階修正，結果，於圖像之灰階修正時，可在人物之顏面部分確保適切之灰階。
此外，本實施形態中，算出每個像素之增益時，就輸入圖像進行前述之強光判定，判定輸入圖像是否係對明亮部分之像素的像素值之負修正為不適切的圖像，當上述負修正不適切之圖像情況下，將每個像素設定之增益的下限限幅(限制)為「1.0」。藉此，可防止輸入圖像係缺乏明亮部分之灰階的圖像時發生對比不必要的降低，及係白遞增大之圖像時發生色調跳躍，或是在產生色飽和之部分的周圍發生色調跳躍。
另外，前述顏面優先對比強調，與屬於顏面區塊D之區塊區域101的亮度位準之調整，如本實施形態所述，最好同時實施，不過，此等亦可無須同時實施，而僅實施任何一方。
此外，上述之說明中，於輸入圖像100之灰階修正時，係說明每個像素設定修正特性(增益函數)，並按照所設定之修正特性個別地修正像素之亮度。但是，在灰階修正裝置600中，個別地修正各像素之亮度的具體方法，並非特別限定者，亦可係之前說明的以外方法。
即使採用其他方法時，藉依據每一個區塊區域101之亮度資訊與顏面部分C之亮度資訊，個別地修正各像素之亮度，仍可進行重視圖像內之人物顏面部分的灰階修正，藉此可在人物之顏面部分確保適切之灰階。
此外，本實施形態中，輸入圖像100中存在指定尺寸以上之顏面情況下，係使用第6A圖所示之增益限制後的增益函數glim(Vin,lev,x)算出設定於各像素之增益。而後，藉在此增益函數glim(Vin,lev,x)之參數中，設定依據每一個區塊區域101之亮度位準與顏面區塊D之亮度位準所取得的值，可進行重視顏面部分之灰階的顏面優先對比強調。但是，此處理亦可如以下地變更。
如亦可使用第5A圖所示之成為基本的增益函數g(Vin,lev,x)，每個像素設定依據每一個區塊區域101之亮度位準的修正特性，並按照所設定之修正特性先行算出各像素之增益，而依據顏面區塊D之亮度位準修正所算出之增益。此外，與其不同地，亦可藉依據顏面區塊D之亮度位準預先提高判定每一個區塊區域101之亮度位準，結果限制增益對各像素之上限。
此外，本實施形態中，係依顏面部分C之亮度位準與顏面區塊D之亮度位準之差，來調整每一個區塊區域101中屬於顏面區塊D之區塊區域101的亮度位準，依據調整後之亮度位準，藉在屬於顏面區塊D之區塊區域101的中心像素中設定代表修正特性，而彌補增益對顏面部分C之像素的過度或不足。但是，此處理亦可如以下地變更。
如亦可並非如上述地調整屬於顏面區塊D之區塊區域101的亮度位準，而在其區塊區域101之中心像素中分別設定代表修正特性時，與其他一般之區塊區域101不同，分別設定斟酌了顏面部分C之亮度位準與顏面區塊D之亮度 位準之差的代表修正特性。
此外，就屬於顏面區塊D之區塊區域101，亦可在判定其亮度位準之時間，除了考慮在與鄰接於其周圍之8個其他區塊區域101之間的相對亮度之關係，還預先斟酌顏面部分C之亮度位準與顏面區塊D之亮度位準之差，來判定亮度位準，並依據其判定結果，在屬於顏面區塊D之區塊區域101的中心像素中，按照與其他區塊區域101同樣之基準設定代表修正特性。
再者，亦可並非如上述地調整屬於顏面區塊D之區塊區域101的亮度位準，依每一個區塊區域101之亮度位準，先行決定設定於複數個區塊區域101之每一個中心像素的代表修正特性後，而僅將屬於顏面區塊D之區塊區域101的代表修正特性，變更成斟酌了顏面部分C之亮度位準與顏面區塊D之亮度位準之差的修正特性。
此外，就設定於屬於顏面區塊D之區塊區域101的中心像素之代表修正特性，亦可依據其區塊區域101之亮度位準，以及顏面部分C之亮度位準與顏面區塊D之亮度位準之差的組合，來直接決定。
在此，本實施形態中，係將輸入圖像100分割成複數個區塊區域101，就每一個區塊區域101取得亮度位準(亮度資訊)。但是，取得亮度位準之區塊區域未必需要係分割了輸入圖像100之區域，區塊區域亦可設定每一個鄰接者局部重疊之複數個區塊區域。
此外，本實施形態中，顏面部分C之亮度資訊，係取 得平均Y值，並依據平均Y值來判定屬於顏面區塊D之每一個區塊區域101的亮度位準。但是，顏面部分C之亮度資訊，亦可取得平均V值，而依據平均V值判定各區塊區域101之亮度位準。另外，其情況下，通常因為人物顏面部分係R成分多的膚色，所以平均V值比平均Y值高。換言之，顏面部分C及顏面區塊D之亮度位準提高。因而，需要斟酌其現象調整最後取得之屬於顏面區塊D之每一個區塊區域101的亮度位準，或是在顏面優先對比強調時，算出增益限制係數(lim)。
此外，係以「低」、「中」、「高」之3個階段來判定第一及第二鍵判定區域A,B的亮度位準，不過判定之亮度位準的階段數亦可為2個階段，亦可為4個階段以上。此外，在第一鍵判定區域A與第二鍵判定區域B中，判定之亮度位準的階段數亦可為不同之階段數。
此外，與本實施形態同樣地，使階段數相同情況下，如亦可藉對第一鍵判定區域A之第一鍵判定與對第二鍵判定區域B之第二鍵判定時的判定基準，換言之，藉改變平均V值與亮度位準之對應關係，而在第二鍵判定結果中進行加權。
此外，係以「低1」~「高2」之6個階段判定由第三鍵判定而判定之每一個區塊區域101的亮度位準，亦即決定設定於每一個中心像素之代表修正特性時成為基準的亮度，但是，即使其階段數變更亦無妨。不過，判定之亮度位準的階段數多者，可進行更正確之灰階修正。因而，由 第三鍵判定而判定之亮度位準的階段數，如本實施形態所述，最好比判定第一及第二鍵判定區域A,B之亮度時的亮度位準之階段數多。
此外，係依據各像素之V值(具體而言係各區塊區域之平均V值)來判定每一個區塊區域101之亮度位準。但是，其亦可依據從各像素之R值、G值、B值獲得的Y(光度)值等之其他亮度資訊作判定。不過，使用V值以外之亮度資訊情況下，實施前述之強光判定時，無法判定色飽和，因為有時對色飽和部分賦予不需要之增益，所以亮度資訊最好使用V值。
此外，本實施形態係將前述取得第二亮度位準之對象區域的第二鍵判定區域，作為由對象區域之區塊區域101(第2B圖中之A)，與鄰接於其周圍之8個其他區塊區域101(第2B圖中之B1,B2,．．．B8)構成的區域(包括區域)B。但是，本發明中取得第二亮度位準之對象區域並非限定於此者。如亦可僅將鄰接於對象區域之周圍的8個其他區塊區域作為第二鍵判定區域，亦可將鄰接於對象區域周圍之8個其他區塊區域中的數個區塊區域(第2B圖中之B2,B4,B5,B7等)作為第二鍵判定區域。
此外，以上說明之灰階修正裝置600的各部分亦可藉ASIC(針對特定用途之積體電路)來實現。此外，藉以上說明之灰階修正裝置600而實現的功能中，就除了輸入部601與輸出部617之外的各部分之全部或其一部分功能，如亦可藉搭載於電腦、攝像裝置、圖像處理裝置等之處理器 而執行的軟體程式來實現。如將藉灰階修正裝置600而實現之功能組裝於(implement)數位相機、數位攝影機等之攝像裝置時，亦可藉此等裝置具有之電腦系統中包含的處理器，執行(run)用於進行(perform)第13圖、第15圖及第16圖所示之灰階修正處理的灰階修正程式。此種灰階修正程式，如可藉遮罩ROM(mask ROM)或EPROM(可抹除可程式化ROM)等的非揮發性記憶體(non－volatile memory)、快閃記憶體器件、光碟及磁碟等之記錄媒體來提供。此外，灰階修正程式亦可經由(through)有線(wired)或無線(wireless)之電腦網路而提供。
1‧‧‧輸入部
2‧‧‧V值變換部
3‧‧‧V值平均算出部
4‧‧‧第一鍵判定部
5‧‧‧第二鍵判定部
6‧‧‧第三鍵判定部
7‧‧‧條帶圖製作部
8‧‧‧修正增益運算部
9‧‧‧座標計數器
10‧‧‧灰階變換部
11‧‧‧輸出部
100‧‧‧輸入圖像
101‧‧‧區塊區域
500‧‧‧灰階修正裝置
600‧‧‧灰階修正裝置
601‧‧‧輸入部
602‧‧‧V值變換部
603‧‧‧V值平均算出部
604‧‧‧第一鍵判定部
605‧‧‧第二鍵判定部
606‧‧‧第三鍵判定部
607‧‧‧顏面檢測部
608‧‧‧Y值變換部
609‧‧‧Y值平均算出部
610‧‧‧顏面部分鍵判定部
611‧‧‧顏面區塊鍵判定部
612‧‧‧判定結果調整部
613‧‧‧條帶圖製作部
614‧‧‧修正增益運算部
615‧‧‧座標計數器
616‧‧‧灰階變換部
617‧‧‧輸出部
A‧‧‧第一鍵判定區域
B‧‧‧第二鍵判定區域
C‧‧‧顏面部分
D‧‧‧顏面區塊
V‧‧‧明亮度
B1~B8、D1~D4‧‧‧區塊區域
lev_face、lev‧‧‧增益位準
M、N‧‧‧臨限值
x‧‧‧次數
R,G,B‧‧‧像素
Rin,Gin,Bin,Rout,Gout,Bout‧‧‧
像素值
g、glim、gclip‧‧‧增益函數
lim‧‧‧增益限制係數、參數
Y‧‧‧光度
第1圖係本發明第一種實施形態之灰階修正裝置的區塊圖。
第2A、2B圖係顯示輸入圖像中之區塊區域的模式圖。
第3圖係顯示第一及第二亮度位準之組合與第三亮度位準的對應關係圖。
第4A圖係顯示輸入圖像中之區塊區域及其中心像素之圖，第4B圖係顯示修正特性插補時中心像素與其他像素之關係的概念圖。
第5A圖顯示基本之增益函數，第5B圖及第5C圖係顯示增益對藉增益函數而獲得之V值的變化之變化特性的說明圖。
第6A圖顯示增益限制後之增益函數，第6B圖及第6C 圖係顯示增益對藉增益限制後之增益函數而獲得之V值的變化之變化特性的說明圖。
第7圖係顯示增益限制係數的設定方法之圖。
第8A圖顯示限幅後之增益函數，第8B圖及第8C圖係顯示增益對藉限幅後之增益函數而獲得之V值的變化之變化特性的說明圖。
第9圖係顯示強光判定之方法的圖。
第10圖係顯示第一種實施形態之灰階修正裝置中的灰階修正程序之概略流程圖。
第11圖係本發明第二種實施形態之灰階修正裝置的區塊圖。
第12圖係顯示輸入圖像中之顏面部分及顏面區塊的模式圖。
第13圖係顯示藉判定結果調整部具體調整每一個區塊區域之亮度位準的內容之流程圖。
第14A圖顯示增益限制係數之計算公式，第14B圖係顯示藉使用此增益限制係數而獲得之增益的變化特性之說明圖。
第15圖係顯示第二種實施形態之灰階修正裝置動作內容的流程圖。
第16圖係顯示第二種實施形態之灰階修正裝置動作內容的流程圖。
第17A圖及第17B圖係顯示對顏面部分之像素的增益產生過度或不足時之例的模式圖。
100‧‧‧輸入圖像
101‧‧‧區塊區域

Claims (5)

  1. 一種灰階修正裝置，係修正所輸入之圖像的灰階，其特徵為具備：第一取得手段，其係取得設定於前述圖像之複數個區塊區域的亮度資訊；顏面檢測手段，其係由前述圖像檢測人物的顏面部分；第二取得手段，其係取得藉顏面檢測手段所檢測出之顏面部分的亮度資訊；及修正手段，其係依據藉前述第一取得手段所取得之複數個區塊區域的亮度資訊與藉前述第二取得手段所取得之顏面部分的亮度資訊，來修正前述圖像之亮度；其中，前述修正手段包含特性設定手段，其係依據藉前述第一取得手段所取得之複數個區塊區域的亮度資訊與藉前述第二取得手段所取得之顏面部分的亮度資訊，在前述圖像之各像素設定修正特性，前述修正手段係按照藉前述特性設定手段所設定之修正特性，來個別地修正前述圖像之像素的亮度；其中，前述特性設定手段包含：第一特性設定手段，其係於前述複數個區塊區域中之指定區塊區域，設定與預定之複數個修正特性中之藉 前述第一取得手段而於每個區塊區域所取得之亮度資訊對應的修正特性；第二特性設定手段，其係於前述複數個區塊區域中之前述指定區塊區域以外的區塊區域，設定基於藉前述第一取得手段所取得之複數個區塊區域的亮度資訊、以及基於藉前述第二取得手段所取得之顏面部分的亮度資訊之修正特性；及第三特性設定手段，其係依據藉前述第一特性設定手段及前述第二特性設定手段在複數個區塊區域的每一者所設定的修正特性，在前述圖像之各像素設定指定之修正特性；其中，前述第三特性設定手段係就前述指定之修正特性，在前述複數個區塊區域之各者的中心像素，原封不動地設定藉前述第一特性設定手段而設定於複數個區塊區域的各者之修正特性，而在前述中心像素以外之其他像素，設定如下的修正特性：根據設定於鄰接該其他像素之1個或複數個中心像素的修正特性作插值者。
  2. 如申請專利範圍第1項之灰階修正裝置，其中更具備判斷手段，其係判斷是否已藉前述顏面檢測手段從前述圖像檢測出人物之顏面部分，前述修正手段係於前述判斷手段判斷已檢測出顏面時，依據藉前述第一取得手段所取得之複數個區塊區域的亮度資訊，與藉前述第二取得手段所取得之顏面部分 的亮度資訊，來修正前述圖像之亮度。
  3. 如申請專利範圍第1項之灰階修正裝置，其中前述第一取得手段包含：第一判定手段，其係將設定於前述圖像之複數個區塊區域的每一者作為對象區域，判定對象區域之亮度位準是否相當於預定之複數個階段的亮度位準之任何一個位準；及第二判定手段，其係將前述複數個區塊區域的每一個作為對象區域，判定鄰接於該對象區域之周圍的區塊區域之亮度位準是否相當於預定之複數個階段的亮度位準之任何一個位準；依據將前述複數個區塊區域的每一者作為對象區域時之藉前述第一判定手段及前述第二判定手段所分別判定出之亮度位準的組合，取得設定於前述圖像之複數個區塊區域的亮度資訊。
  4. 一種灰階修正方法，係修正輸入之圖像的灰階，其特徵為包含：第一取得步驟，其係取得設定於前述圖像之複數個區塊區域的亮度資訊；顏面檢測步驟，其係從前述圖像檢測人物之顏面部分；第二取得步驟，其係取得藉顏面檢測步驟所檢測出之顏面部分的亮度資訊；及 修正步驟，其係依據藉前述第一取得步驟所取得之複數個區塊區域的亮度資訊，與藉前述第二取得步驟所取得之顏面部分的亮度資訊，來修正前述圖像之亮度；其中，前述修正步驟包含特性設定步驟，其係依據藉前述第一取得步驟所取得之複數個區塊區域的亮度資訊與藉前述第二取得步驟所取得之顏面部分的亮度資訊，在前述圖像之各像素設定修正特性，前述修正步驟係按照藉前述特性設定步驟所設定之修正特性，來個別地修正前述圖像之像素的亮度；其中，前述特性設定步驟包含：第一特性設定步驟，其係於前述複數個區塊區域中之指定區塊區域，設定與預定之複數個修正特性中之藉前述第一取得步驟而於每個區塊區域所取得之亮度資訊對應的修正特性；第二特性設定步驟，其係於前述複數個區塊區域中之前述指定區塊區域以外的區塊區域，設定基於藉前述第一取得步驟所取得之複數個區塊區域的亮度資訊、以及基於藉前述第二取得步驟所取得之顏面部分的亮度資訊之修正特性；及第三特性設定步驟，其係依據藉前述第一特性設定步驟及前述第二特性設定步驟在複數個區塊區域的每一者所設定的修正特性，在前述圖像之各像素設定指定之修正特性； 其中，前述第三特性設定步驟係就前述指定之修正特性，在前述複數個區塊區域之各者的中心像素，原封不動地設定藉前述第一特性設定步驟而設定於複數個區塊區域的各者之修正特性，而在前述中心像素以外之其他像素，設定如下的修正特性：根據設定於鄰接該其他像素之1個或複數個中心像素的修正特性作插值者。
  5. 一種灰階修正程式，係用於使修正輸入之圖像的灰階之灰階修正裝置所具有的電腦執行執行以下的處理：第一取得處理，其係用於取得設定於前述圖像之複數個區塊區域的亮度資訊；顏面檢測處理，其係用於從前述圖像檢測人物之顏面部分；第二取得處理，其係用於取得伴隨顏面檢測處理而檢測出之顏面部分的亮度資訊；及修正處理，其係用於依據伴隨前述第一取得處理所取得之複數個區塊區域的亮度資訊，與伴隨前述第二取得處理所取得之顏面部分的亮度資訊，來修正前述圖像之亮度；其中，前述修正處理包含特性設定處理，其係依據藉前述第一取得處理所取得之複數個區塊區域的亮度資訊與藉前述第二取得處理所取得之顏面部分的亮度資訊，在前述圖像之各像素設定修正特性，前述修正處理係按照藉前述特性設定處理所設定之 修正特性，來個別地修正前述圖像之像素的亮度；其中，前述特性設定處理包含：第一特性設定處理，其係於前述複數個區塊區域中之指定區塊區域，設定與預定之複數個修正特性中之藉前述第一取得處理而於每個區塊區域所取得之亮度資訊對應的修正特性；第二特性設定處理，其係於前述複數個區塊區域中之前述指定區塊區域以外的區塊區域，設定基於藉前述第一取得處理所取得之複數個區塊區域的亮度資訊、以及基於藉前述第二取得處理所取得之顏面部分的亮度資訊之修正特性；及第三特性設定處理，其係依據藉前述第一特性設定處理及前述第二特性設定處理在複數個區塊區域的每一者所設定的修正特性，在前述圖像之各像素設定指定之修正特性；其中，前述第三特性設定處理係就前述指定之修正特性，在前述複數個區塊區域之各者的中心像素，原封不動地設定藉前述第一特性設定處理而設定於複數個區塊區域的各者之修正特性，而在前述中心像素以外之其他像素，設定如下的修正特性：根據設定於鄰接該其他像素之1個或複數個中心像素的修正特性作插值者。
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