WO2017085786A1 - 画像変換方法及び装置 - Google Patents

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玲央 青木
正史 東
祐介 伴場
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Eizo株式会社
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    • G09G2360/14—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors
    • G09G2360/144—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light being ambient light

Definitions

  • the present invention relates to an image conversion method and apparatus capable of appropriately reproducing the appearance of an original image even in environments with different brightness.
  • the brightness in the environment where the user uses the display device varies depending on the usage scene.
  • the external light is bright, the visibility of the original image is deteriorated by the external light irradiating the display unit.
  • Patent Document 1 using the illuminance obtained from the illuminance detection unit, a compression gain to be applied to a low frequency component of an input image, a gain derivation unit to derive an expansion gain to be applied to a high frequency component of the input image,
  • An image processing apparatus comprising: a display image generation unit configured to generate a display image in which pixel values of the input image are corrected based on the compression gain and the enlargement gain derived by a gain deriving unit. It is disclosed.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an image conversion method capable of appropriately reproducing the texture of the original image even when the ambient light environment or the brightness of the display device itself changes.
  • a device is provided.
  • a JND corresponding value width acquisition step for acquiring a JND corresponding value width corresponding to the reflectance component of the input image data, and a reference used when acquiring the JND corresponding value width
  • the corrected reflectance component acquisition step for acquiring the gradation width as the corrected reflectance component, the illumination light component in the input image data or the corrected component, and the corrected reflectance component are combined and output.
  • An image conversion method is provided comprising a synthesis step for generating image data.
  • the present inventors have examined the cause of the difference in the texture of the display image from the original image, and the human eye has a frequency variation more than the illumination light component having a relatively small frequency variation. We paid attention to the large influence of the relatively large reflectance component on the texture. Then, by maintaining the JND-corresponding value width corresponding to the reflectance component of the input image data before or after correction of the reflectance component, or by converting it to a value after conversion according to a predetermined rule, the environment of external light or the display device It has been found that the texture of the original image can be appropriately reproduced even when the brightness of the image itself changes, and the present invention has been completed.
  • the “JND corresponding value width” is a difference between two JND corresponding values, and the “JND corresponding value width corresponding to the reflectance component of the input image data” is a luminance corresponding to the total light component of the input image data. It means the difference between the corresponding JND corresponding value and the JND corresponding value corresponding to the luminance corresponding to the illumination light component of the input image data.
  • the JND-corresponding value is a value corresponding to the luminance on a one-to-one basis, and an example is a DICOM standard JND index based on the Barten Model of visual recognition.
  • the JND index is defined as 1 JND (Just-Noticeable Difference, Discrimination Area), which is the minimum luminance difference of a given target that can be identified by an average human observer. A value that results in a difference.
  • JND correspondence value data derived by a method other than Barten Model and corresponding to the minimum luminance difference that can be identified by the observer can be used instead of the JND index.
  • the predetermined rule is a predetermined correction function, a table in which a multiplication coefficient or a division coefficient, an addition constant or a subtraction constant, and a converted value of the JND corresponding value width and the JND corresponding value width are associated with each other.
  • a correction function including at least one of mathematical expressions is used.
  • a difference between a JND corresponding value corresponding to an illumination light component of the input image data and a JND corresponding value corresponding to all light components of the input image data is calculated as the JND corresponding value width. Get as.
  • a gradation / luminance conversion step of converting gradation values of the illumination light component and all light components of the input image data into luminance is provided, and the JND corresponding value width acquisition step includes the difference of the converted luminance.
  • the JND corresponding value width corresponding to is acquired.
  • the first reference luminance is a luminance corresponding to an illumination light component or an all-light component of the input image data.
  • the second reference luminance is a luminance obtained by correcting the first reference luminance based on the intensity of external light or a luminance set by a user.
  • the step is performed on a pixel basis.
  • a JND corresponding value width acquisition unit that acquires a JND corresponding value width corresponding to a reflectance component of the input image data, and a first reference luminance that is used as a reference when acquiring the JND corresponding value width
  • the second reference brightness different from the reference is used as a reference
  • a brightness width acquisition unit that acquires the brightness width corresponding to the JND corresponding value width or a value obtained by converting the JND corresponding value width according to a predetermined rule, and a gradation width corresponding to the brightness width.
  • the corrected reflectance component acquisition unit that acquires the corrected reflectance component, the illumination light component in the input image data or the corrected component, and the corrected reflectance component are combined to output image data.
  • an image conversion apparatus including a generating unit for generating.
  • FIG. 1 is a block diagram of an image conversion apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a figure for demonstrating correction
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image conversion apparatus 10 according to a first embodiment of the present invention.
  • the image conversion apparatus 10 includes a color space conversion unit 1, an extraction unit 3, an illumination light component acquisition unit 5, an illumination light component correction unit 7, a gradation / luminance conversion unit 9, and an all-light component acquisition unit 11.
  • the color space conversion unit 1 converts the color space of the input image data S.
  • conversion of the color space for example, conversion from the RGB color space to the HSV color space is performed. Such conversion is performed using a general conversion formula.
  • the extraction unit 3 is a filter that extracts the illumination light component L from the input image data S.
  • an edge-preserving low-pass filter can be used as the filter.
  • the edge preserving low-pass filter extracts the illumination light component L of the input image data S by calculating a weighted average of local brightness for the input image data S, and outputs it to the illumination light component acquisition unit 5.
  • the illumination light component acquisition unit 5 acquires the illumination light component L from the extraction unit 3.
  • the illumination light component correction unit 7 performs gradation correction on the illumination light component L and outputs a corrected illumination light component L ′.
  • a correction method is not particularly limited.
  • the correction method can be executed using LGain that is a parameter for determining a mixing ratio when generating a composite image of the correction component and the original illumination light component L.
  • the correction of the illumination light component L may or may not be performed as necessary.
  • the gradation / luminance conversion unit 9a converts the illumination light component L into a luminance
  • the gradation / luminance conversion unit 9b converts the gradation value of the corrected illumination light component L ′ into luminance. Such conversion can be performed according to the characteristics of a display which is an example of a display device.
  • the conversion method for example, a mathematical expression defining the relationship between the gradation value and the luminance, a lookup table created in advance, or the like can be used. Thereby, the gradation value can be converted into luminance, and conversely, the luminance can be converted into gradation value.
  • the all-light component acquisition unit 11 acquires the all-light component A, which is the sum of the illumination light component L and the reflectance component R included in the input image data S, and outputs it to the gradation / luminance conversion unit 13.
  • the gradation / luminance conversion unit 13 acquires the all-light component A and converts the gradation value of the all-light component A into luminance.
  • the conversion method is the same as that of the gradation / luminance conversion unit 9. Then, the luminance, and obtains the first luminance Y 1p, and outputs the first luminance Y 1p in JND corresponding width acquisition unit 15.
  • the JND corresponding value width acquisition unit 15 acquires a JND corresponding value width ⁇ R corresponding to the reflectance component R based on the input image data S. Specifically, the JND corresponding value width ⁇ R is acquired using the first luminance Y 1p acquired from the gradation / luminance conversion unit 13 and the first reference luminance Y 1r acquired from the gradation / luminance conversion unit 9. This will be described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a graph showing the correspondence between JND correspondence values and luminance. This is the 1JND corresponding value for the minimum luminance difference of a given target that the average human observer can identify. As shown in FIG. 2, the average human observer can sensitively identify a change in luminance when the luminance is low, but is insensitive to the luminance change when the luminance is high. In order to simplify the description, it is assumed that correction by the illumination light component correction unit 7 is not executed. First, the points corresponding to the first reference luminance Y 1r obtained by the gradation / luminance conversion unit 9a are plotted on the graph. This point A corresponds to the illumination light component L of the input image data S.
  • the points corresponding to the first luminance Y 1p obtained by the gradation / luminance conversion unit 13 are plotted on the graph.
  • This point B corresponds to the all-light component A of the input image data S.
  • the JND corresponding value width acquisition unit 15 obtains the JND corresponding value R 1r corresponding to the point A and the JND corresponding value R 1p corresponding to the point B, and acquires the difference between the JND corresponding value R 1r and the JND corresponding value R 1p. To do.
  • Such a difference corresponds to the JND corresponding value width ⁇ R corresponding to the reflectance component R.
  • the JND corresponding value width ⁇ R can also be referred to as a JND corresponding value width corresponding to the luminance width ⁇ Y 1 which is the difference between the first reference luminance Y 1r and the first luminance Y 1p .
  • the JND correspondence value width acquisition unit 15 can obtain the JND correspondence value from the luminance based on the following conversion formula.
  • the JND corresponding value width / luminance width conversion unit 17 acquires a second reference luminance Y 2r different from the first reference luminance Y 1r from the second reference luminance acquisition unit 30. Then, using the second reference luminance Y 2r as a reference, the JND corresponding value width ⁇ R or the luminance width ⁇ Y 2 corresponding to the value obtained by converting the corresponding value width ⁇ R according to a predetermined rule is acquired.
  • the second reference luminance Y 2r is a luminance obtained by adding the luminance Y p due to external light to the first reference luminance Y 1r .
  • the second reference luminance acquisition unit 30 can use, for example, an illuminance sensor that measures the surface luminance of the display.
  • the points corresponding to the second reference luminance Y 2r are plotted on the graph.
  • This point A ′ corresponds to the illumination light component L whose brightness is increased by external light or display setting by the user.
  • the JND corresponding value R 2r corresponding to point A ' to calculate the JND corresponding value R 2p corresponding to the value of maintaining the JND corresponding width [Delta] R, is plotted on a graph a point corresponding to the JND corresponding value R 2p .
  • This point B ′ corresponds to the total light component A after the reflectance component R is corrected.
  • the luminance Y 2r corresponding to the point A ′ and the luminance Y 2p corresponding to the point B ′ are obtained, and the difference between the luminance Y 2r and the luminance Y 2p is obtained.
  • This difference corresponds to the luminance width ⁇ Y 2 corresponding to the corrected reflectance component R.
  • the JND-corresponding value is a JND index defined by the DICOM standard
  • the JND-corresponding value width / luminance width conversion unit 17 can obtain the luminance from the JND-corresponding value based on the following conversion formula.
  • the luminance width / gradation value width conversion unit 19 acquires the luminance width ⁇ Y 2 from the JND corresponding value width / luminance width conversion unit 17 and converts the luminance width ⁇ Y 2 into a gradation width. Then, the converted gradation width is acquired as the corrected reflectance component R ′.
  • the method of correcting the reflectance component R includes the method shown in FIG. 3 in addition to calculating the JND corresponding value R 2p corresponding to the value maintaining the JND corresponding value width ⁇ R from the JND corresponding value R 2r . .
  • a luminance width corresponding to a value obtained by converting the JND corresponding value width ⁇ R according to a predetermined rule with the second reference luminance Y2r as a reference is acquired.
  • an arbitrary correction function can be used as the predetermined rule. That is, the value after conversion according to a predetermined rule can be a value obtained by multiplying or adding a predetermined value to the JND corresponding value width. Moreover, it can also be set as the value which divided or subtracted the JND corresponding
  • the correction coefficient ⁇ is preferably 0.01 to 10, more preferably 0.1 to 5, and still more preferably 0.5 to 1.5.
  • the correction coefficient ⁇ can be an arbitrary value between these two values.
  • the correction coefficient ⁇ is 1, that is, when the JND corresponding value R 2p corresponding to the value maintaining the JND corresponding value width ⁇ R is calculated from the JND corresponding value R 2r , the reflectance component in the original environment. Since the JND-corresponding value width ⁇ R of R is maintained even in an environment where the brightness is different from the original environment, the “look” seen from the human eye is appropriately reproduced.
  • the second luminance Y 2p has a smaller value, so that an image with reduced brightness of the corrected reflectance component R ′ can be obtained.
  • the correction coefficient ⁇ is larger than 1, the second luminance Y 2p has a larger value, so that the contrast of the corrected reflectance component R ′ is enhanced.
  • the combining unit 21 acquires the illumination light component L ′ from the illumination light component correction unit 7 and the corrected reflectance component R ′ from the luminance width / tone value width conversion unit 19. Then, the illumination light component L and the reflectance component R ′ are synthesized and output image data S ′ is output.
  • the above processing is performed in units of pixels.
  • the combining unit 21 may acquire the illumination light component L from the illumination light component acquisition unit 5 without acquiring the illumination light component L ′ from the illumination light component correction unit 7.
  • the range of the output image data S ′ may be corrected by a range correction unit (not shown). Further, the color space of the output image data S ′ whose range has been corrected may be converted from the HSV color space to the RGB color space by a color space inverse conversion unit (not shown).
  • the gradation / luminance conversion unit 9b converts the gradation value of the corrected illumination light component L ′ into luminance. . Then, this luminance is output to the JND corresponding value width / luminance width converter 17.
  • the JND corresponding value width / luminance width conversion unit 17 adds the luminance input from the gradation / luminance conversion unit 9b and the second reference luminance Y 2r acquired from the second reference luminance acquisition unit 30, thereby adding the second reference luminance Y 2r. 'And.
  • the process in which the JND corresponding value width / luminance width conversion unit 17 calculates the luminance from the JND corresponding value may be performed by replacing the above-described second reference luminance Y 2r with the second reference luminance Y 2r ′.
  • the combining unit 21 acquires the illumination light component L ′ from the illumination light component correction unit 7 and the corrected reflectance component R ′ from the luminance width / tone value width conversion unit 19 and combines them.
  • the JND-corresponding value width (of the reflectance component R) based on human sensory evaluation is maintained before and after correction, or is set to a value after conversion according to a predetermined rule. Since the relative characteristics of the image are maintained, the appearance of the original image can be appropriately reproduced even when the ambient light environment or the luminance of the display device itself changes. In this way, the human eye uses the characteristic that it reacts more strongly to the relative characteristics than the absolute characteristics of the image, so the “look” of the “texture” in the details of the original image is appropriate. Can be reproduced.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining correction of the reflectance component according to the second embodiment of the present invention.
  • the luminance corresponding to the illumination light component L or the corrected illumination light component L ′ of the input image data S is used as the first reference luminance Y 1r , but in the second embodiment, the total light component A is used. The difference is that the corresponding luminance is used as the first reference luminance. Since the configuration of the image conversion apparatus 10 is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
  • the point B ′ corresponding to the second reference luminance is the total light whose luminance is raised by the external light or the display setting by the user.
  • the JND corresponding value R 2p corresponding to point B ' is plotted on a graph a point corresponding to the JND corresponding value R 2r .
  • This point A ′ corresponds to the illumination light component L after the reflectance component R is corrected.
  • the luminance Y 2r corresponding to the point A ′ and the luminance Y 2p corresponding to the point B ′ are obtained, and the difference between the luminance Y 2r and the luminance Y 2p is obtained.
  • This difference corresponds to the luminance width ⁇ Y 2 corresponding to the corrected reflectance component R.
  • the subsequent processing is the same as in the first embodiment.
  • the luminance width corresponding to the value obtained by converting the JND corresponding value width ⁇ R according to a predetermined rule may be acquired.
  • the relative characteristic of the image before and after the correction can be obtained by maintaining the JND-corresponding value width of the reflectance component R before and after the correction or by converting the reflectance component R according to a predetermined rule.
  • the JND corresponding value width ⁇ R corresponding to the reflectance component R there is a method using linear approximation. For example, in FIG. 2 to FIG. 4, 1 is added to the JND corresponding value R 1r corresponding to the point A corresponding to the illumination light component L, and the point on the graph corresponding to the JND corresponding value and the point A 1 is subtracted from the JND corresponding value R 1r to be calculated, and the “slope” between the points on the graph corresponding to the JND corresponding value is calculated. Then, a unit luminance corresponding to 1 JND correspondence is obtained, and an LUT in which the luminance and the JND correspondence value are associated is created. Using such an LUT, the difference luminance between the illumination light component and the reflected light component is expressed by a unit luminance corresponding to 1 JND.
  • the image conversion device 10 may be built in the display device. Moreover, you may provide as an external conversion box (set top box) of a display apparatus. Also provided as an ASIC (application specific integrated circuit), a field-programmable gate array (FPGA), or a DRP (Dynamic Reconfigurable Processor) that implements the functions of the image conversion apparatus 10.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • FPGA field-programmable gate array
  • DRP Dynamic Reconfigurable Processor
  • 1 color space conversion unit
  • 3 extraction unit
  • 5 illumination light component acquisition unit
  • 7 illumination light component correction unit
  • 9 gradation / luminance conversion unit
  • 11 all-light component acquisition unit
  • 13 gradation / Luminance conversion unit
  • 15 JND corresponding value acquisition unit
  • 17 JND corresponding value width / luminance width conversion unit
  • 19 luminance width / tone value width conversion unit
  • 21 composition unit
  • 10 image conversion device
  • 30 second reference Luminance acquisition unit

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Abstract

明るさが異なる環境においても、元の画像の見え方を適切に再現することが可能な画像変換方法及び装置を提供するものである。本発明によれば、入力画像データに基づいて、前記入力画像データの反射率成分に対応するＪＮＤ対応値幅を取得するＪＮＤ対応値幅取得ステップと、前記ＪＮＤ対応値幅を取得する際に基準とした第１基準輝度とは異なる第２基準輝度を基準として、前記ＪＮＤ対応値幅又はこれを所定の規則に従って変換した後の値に対応する輝度幅を取得する輝度幅取得ステップと、前記輝度幅に対応する階調幅を補正後の反射率成分として取得する補正後反射率成分取得ステップと、前記入力画像データ中の照明光成分又はその補正後の成分と、前記補正後の反射率成分を合成して出力画像データを生成する合成ステップを備える、画像変換方法が提供される。

Description

画像変換方法及び装置
　本発明は、明るさが異なる環境においても、元の画像の見え方を適切に再現することが可能な画像変換方法及び装置に関する。
　ユーザーが表示装置を利用する環境における明るさは、その利用シーンにおいて様々である。外光が明るい場合、その外光が表示部を照射することにより、元画像の視認性が悪化する。
　特許文献１には、照度検出部から得られる照度を用いて、入力画像の低周波成分に適用する圧縮ゲインと、該入力画像の高周波成分に適用する拡大ゲインを導出するゲイン導出部と、前記ゲイン導出部によって導出された前記圧縮ゲイン及び前記拡大ゲインに基づき、前記入力画像が有する画素値を補正した表示用画像を生成する表示用画像生成部とを有することを特徴とする画像処理装置が開示されている。
特開２０１１－１１７９９７号公報
　特許文献１の方法によれば、表示画像の視認性は向上するものの、表示画像の質感が元の画像とは異なったものになる場合があった。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、外光の環境又は表示装置自体の輝度が変わった場合でも、元の画像の質感を適切に再現することが可能な画像変換方法及び装置を提供するものである。
　本発明によれば、入力画像データに基づいて、前記入力画像データの反射率成分に対応するＪＮＤ対応値幅を取得するＪＮＤ対応値幅取得ステップと、前記ＪＮＤ対応値幅を取得する際に基準とした第１基準輝度とは異なる第２基準輝度を基準として、前記ＪＮＤ対応値幅又はこれを所定の規則に従って変換した後の値に対応する輝度幅を取得する輝度幅取得ステップと、前記輝度幅に対応する階調幅を補正後の反射率成分として取得する補正後反射率成分取得ステップと、前記入力画像データ中の照明光成分又はその補正後の成分と、前記補正後の反射率成分を合成して出力画像データを生成する合成ステップを備える、画像変換方法が提供される。
　本発明者らは、表示画像の質感が元の画像とは異なったものになる原因について、検討を行い、ヒトの目は、周波数の変動が比較的小さい照明光成分よりも、周波数の変動が比較的大きい反射率成分が質感に与える影響が大きいことに着目した。そして、入力画像データの反射率成分に対応するＪＮＤ対応値幅を、反射率成分の補正の前後で維持又はこれを所定の規則に従って変換した後の値にすることにより、外光の環境又は表示装置自体の輝度が変わった場合でも、元の画像の質感を適切に再現することが可能となることを見出し、本発明の完成に到った。
　なお、「ＪＮＤ対応値幅」とは、２つのＪＮＤ対応値の差分であり、「入力画像データの反射率成分に対応するＪＮＤ対応値幅」とは、入力画像データの全光成分に対応する輝度に対応したＪＮＤ対応値と、入力画像データの照明光成分に対応する輝度に対応したＪＮＤ対応値の差分を意味する。
　ＪＮＤ対応値とは、輝度と１対１で対応する値であり、一例は、視覚認識のＢａｒｔｅｎ　Ｍｏｄｅｌに基づくＤＩＣＯＭ規格のＪＮＤインデックスである。ＪＮＤインデックスとは、平均的人間観察者が識別可能である与えられたターゲットの最小の輝度差を１ＪＮＤ（Ｊｕｓｔ－Ｎｏｔｉｃｅａｂｌｅ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ，　弁別域）と定義し、当インデックスにおける１ステップが弁別域である輝度差に帰着するような値をいう。ＪＮＤ対応値としては、Ｂａｒｔｅｎ　Ｍｏｄｅｌ以外の方法で導出した、観察者が識別可能な最小の輝度差に対応するデータをＪＮＤインデックスの代わりに用いることもできる。
　以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
　好ましくは、前記所定の規則は、予め定められた補正関数であって、乗算係数又は除算係数、加算定数又は減算定数、前記ＪＮＤ対応値幅と前記ＪＮＤ対応値幅の変換後の値を対応付けたテーブル又は数式の少なくとも１つを含む補正関数を利用する。
　好ましくは、前記ＪＮＤ対応値幅取得ステップは、前記入力画像データの照明光成分に対応するＪＮＤ対応値と、前記入力画像データの全光成分に対応するＪＮＤ対応値と、の差分を前記ＪＮＤ対応値幅として取得する。
　好ましくは、前記入力画像データの前記照明光成分及び前記全光成分の階調値を輝度に変換する階調／輝度変換ステップを供え、前記ＪＮＤ対応値幅取得ステップは、前記変換された輝度の差分に対応する前記ＪＮＤ対応値幅を取得する。
　好ましくは、前記第１基準輝度は、前記入力画像データの照明光成分又は全光成分に対応する輝度である。
　好ましくは、前記第２基準輝度は、第１基準輝度を外光の強度に基づいて補正して得られた輝度又はユーザーにより設定された輝度である。
　好ましくは、前記ステップは、画素単位で実行される。
　好ましくは、入力画像データに基づいて、前記入力画像データの反射率成分に対応するＪＮＤ対応値幅を取得するＪＮＤ対応値幅取得部と、前記ＪＮＤ対応値幅を取得する際に基準とした第１基準輝度とは異なる第２基準輝度を基準として、前記ＪＮＤ対応値幅又はこれを所定の規則に従って変換した後の値に対応する輝度幅を取得する輝度幅取得部と、前記輝度幅に対応する階調幅を補正後の反射率成分として取得する補正後反射率成分取得部と、前記入力画像データ中の照明光成分又はその補正後の成分と、前記補正後の反射率成分を合成して出力画像データを生成する合成部を備える、画像変換装置が提供される。
本発明の第１実施形態に係る画像変換装置のブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る反射率成分の補正について説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係る反射率成分の他の例について説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る反射率成分の補正について説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係る画像変換装置の他のブロック図である。
　以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。
１．第１実施形態
　図１は、本発明の第１実施形態に係る画像変換装置１０の構成を示すブロック図である。画像変換装置１０は、色空間変換部１と、抽出部３と、照明光成分取得部５と、照明光成分補正部７と、階調／輝度変換部９と、全光成分取得部１１と、階調／輝度変換部１３と、ＪＮＤ対応値幅取得部１５と、ＪＮＤ対応値幅／輝度幅変換部１７と、輝度幅／階調値幅変換部１９と、合成部２１と、を備える。
　色空間変換部１は、入力画像データＳの色空間を変換する。色空間の変換としては、例えば、ＲＧＢ色空間からＨＳＶ色空間へ変換する。かかる変換は、一般的な変換式を用いて実行される。抽出部３は、入力画像データＳから照明光成分Ｌを抽出するフィルターである。フィルターは、例えばエッジ保存型ローパスフィルタを用いることができる。エッジ保存型ローパスフィルタは、入力画像データＳについての局所的な明るさの加重平均を算出することによって、入力画像データＳの照明光成分Ｌを抽出し、照明光成分取得部５へ出力する。照明光成分取得部５は、抽出部３から照明光成分Ｌを取得する。照明光成分補正部７は、照明光成分Ｌに対して階調補正を行って補正後照明光成分Ｌ'を出力する。かかる補正手法は特に限定されないが、例えば補正成分と元の照明光成分Ｌの合成画像を生成する際の混合比を決定するパラメータであるＬＧａｉｎを用いて実行することができる。なお、照明光成分Ｌの補正は必要に応じて実行してもよく、実行しなくてもよい。階調／輝度変換部９ａは照明光成分Ｌを、階調／輝度変換部９ｂは補正後照明光成分Ｌ'の階調値を輝度に変換する。かかる変換は、表示装置の一例であるディスプレーの特性に応じて変換することができる。変換手法は、例えば、階調値と輝度の関係を規定する数式や、予め作成したルックアップテーブル等を用いることができる。これにより階調値を輝度へと変換することができ、逆に、輝度を階調値に変換することができる。そして、階調／輝度変換部９ａは、照明光成分Ｌから変換された輝度を、第１基準輝度Ｙ１ｒとして取得し、第１基準輝度Ｙ１ｒをＪＮＤ対応値幅取得部１５に出力する。
　全光成分取得部１１は、入力画像データＳに含まれる照明光成分Ｌと反射率成分Ｒの合計である全光成分Ａを取得し、階調／輝度変換部１３に出力する。階調／輝度変換部１３は、全光成分Ａを取得し、全光成分Ａの階調値を輝度に変換する。変換手法は階調／輝度変換部９と同様である。そして、この輝度を、第１輝度Ｙ１ｐとして取得し、第１輝度Ｙ１ｐをＪＮＤ対応値幅取得部１５に出力する。
　ＪＮＤ対応値幅取得部１５は、入力画像データＳに基づいて、反射率成分Ｒに対応するＪＮＤ対応値幅ΔＲを取得する。具体的には、階調／輝度変換部１３から取得した第１輝度Ｙ１ｐと、階調／輝度変換部９から取得した第１基準輝度Ｙ１ｒを用いてＪＮＤ対応値幅ΔＲを取得する。これについて図２を用いて説明する。
　図２は、ＪＮＤ対応値と輝度の対応関係を示すグラフである。これは、平均的人間観察者が識別可能である与えられたターゲットの最小の輝度差を１ＪＮＤ対応値としたものである。図２に示されるように、平均的人間観察者は、輝度が小さいときには輝度の変化を敏感に識別することが可能であるが、輝度が大きいときには輝度の変化に鈍感になる。説明の簡略化のため、照明光成分補正部７による補正は実行されていないものとして説明する。まず、階調／輝度変換部９ａにより得られた第１基準輝度Ｙ１ｒに対応する点をグラフ上にプロットする。この点Ａが入力画像データＳの照明光成分Ｌに対応する。次に、階調／輝度変換部１３により得られた第１輝度Ｙ１ｐに対応する点をグラフ上にプロットする。この点Ｂが入力画像データＳの全光成分Ａに対応する。そして、ＪＮＤ対応値幅取得部１５は、点Ａに対応するＪＮＤ対応値Ｒ１ｒと、点Ｂに対応するＪＮＤ対応値Ｒ１ｐを求め、ＪＮＤ対応値Ｒ１ｒとＪＮＤ対応値Ｒ１ｐの差分を取得する。かかる差分が反射率成分Ｒに対応するＪＮＤ対応値幅ΔＲに相当する。なお、ＪＮＤ対応値幅ΔＲは、第１基準輝度Ｙ１ｒと第１輝度Ｙ１ｐの差分である輝度幅ΔＹ１に対応するＪＮＤ対応値幅ということもできる。ＪＮＤ対応値がＤＩＣＯＭ規格で定められているＪＮＤインデックスである場合には、ＪＮＤ対応値幅取得部１５は、以下の変換式に基づいて、輝度からＪＮＤ対応値を求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　図１に戻り、画像変換装置１０の説明を続ける。ＪＮＤ対応値幅／輝度幅変換部１７は、第２基準輝度取得部３０から第１基準輝度Ｙ１ｒとは異なる第２基準輝度Ｙ２ｒを取得する。そして、第２基準輝度Ｙ２ｒを基準として、ＪＮＤ対応値幅ΔＲ又はこれを所定の規則に従って変換した後の値に対応する輝度幅ΔＹ２を取得する。ここで、第１実施形態では、第２基準輝度Ｙ２ｒは、第１基準輝度Ｙ１ｒに外光による輝度Ｙｐが加えられた輝度である。なお、外光は同じでも、ユーザーにより調整された輝度（第１基準輝度Ｙ１ｒよりも高い輝度）のディスプレーを有する表示装置により、同一の入力画像データＳを表示する場合には、ユーザーにより調整された輝度を第２基準輝度Ｙ２ｒとすることもできる。第２基準輝度取得部３０は、例えばディスプレーの表面輝度を測定する照度センサーを用いることができる。
　これについて、図２を用いて説明する。まず、第２基準輝度Ｙ２ｒに対応する点をグラフ上にプロットする。この点Ａ'が、外光又はユーザーによるディスプレー設定により輝度が底上げされた照明光成分Ｌに対応する。そして、点Ａ'に対応するＪＮＤ対応値Ｒ２ｒから、ＪＮＤ対応値幅ΔＲを維持した値に対応するＪＮＤ対応値Ｒ２ｐを算出し、ＪＮＤ対応値Ｒ２ｐに対応する点をグラフ上にプロットする。この点Ｂ'が、反射率成分Ｒが補正された後の全光成分Ａに対応する。そして、点Ａ'に対応する輝度Ｙ２ｒと、点Ｂ'に対応する輝度Ｙ２ｐを求め、輝度Ｙ２ｒと輝度Ｙ２ｐの差分を取得する。かかる差分が補正後の反射率成分Ｒに対応する輝度幅ΔＹ２に相当する。ＪＮＤ対応値がＤＩＣＯＭ規格で定められているＪＮＤインデックスである場合には、ＪＮＤ対応値幅／輝度幅変換部１７は、以下の変換式に基づいて、ＪＮＤ対応値から輝度を求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　輝度幅／階調値幅変換部１９は、ＪＮＤ対応値幅／輝度幅変換部１７から輝度幅ΔＹ２を取得し、輝度幅ΔＹ２を階調幅に変換する。そして、変換された階調幅を、補正後の反射率成分Ｒ'として取得する。
　ここで、反射率成分Ｒの補正の方法は、ＪＮＤ対応値Ｒ２ｒから、ＪＮＤ対応値幅ΔＲを維持した値に対応するＪＮＤ対応値Ｒ２ｐを算出する以外にも、図３に示す方法がある。図３に示す他の例では、第２基準輝度Ｙ２ｒを基準として、ＪＮＤ対応値幅ΔＲを所定の規則に従って変換した後の値に対応する輝度幅を取得する。具体的には、第２基準輝度Ｙ２ｒに対応するＪＮＤ対応値Ｒ２ｒから、ＪＮＤ対応値幅ΔＲに補正係数α（α：０より大きい正の数）を乗算した値に対応するＪＮＤ対応値Ｒ２ｐを算出する。この後の処理は図２と同様であるため省略する。なお、所定の規則として、補正係数αを乗算する以外にも、例えば、以下の規則が挙げられる。
１．「ＪＮＤ対応値幅ΔＲ×α＝補正後のＪＮＤ対応値幅」（点ＡのＪＮＤ対応値＞２００、補正係数＝α）
　「ＪＮＤ対応値幅ΔＲ×β＝補正後のＪＮＤ対応値幅」（点ＡのＪＮＤ対応値＜２００、補正係数＝β）
２．「ＪＮＤ対応値幅ΔＲ×（α－（点ＡのＪＮＤ対応値－γ））＝補正後のＪＮＤ対応値幅」（補正係数＝（α－（点ＡのＪＮＤ対応値－γ））
３．「ＪＮＤ対応値幅ΔＲ＋０．１＝補正後のＪＮＤ対応値幅」（補正定数＝０．１）
４．「ＪＮＤ対応値幅ΔＲ＋０．１（点ＡのＪＮＤ対応値－γ）＝補正後のＪＮＤ対応値幅」（補正係数＝０．１（点ＡのＪＮＤ対応値－γ））
　このように、所定の規則としては、任意の補正関数（補正係数及び補正定数を含む）を用いることができる。つまり、所定の規則に従って変換した後の値は、ＪＮＤ対応値幅に予め定められた値を乗算又は加算した値とすることができる。また、ＪＮＤ対応値幅を予め定められた値で除算又は減算した値とすることもできる。また、ＪＮＤ対応値幅を予め定められた補正関数に入力した後の出力値とすることもできる。さらに、ＪＮＤ対応値幅と予め定められた値を対応付けたテーブルを利用することもできる。
　ここで、補正係数αは、好ましくは、０．０１～１０であり、さらに好ましくは、０．１～５であり、さらに好ましくは、０．５～１．５であ
る。なお、補正係数αは、これらの２つの値の間の任意の値とすることができる。ここで、補正係数αが１の場合、つまり、ＪＮＤ対応値Ｒ２ｒから、ＪＮＤ対応値幅ΔＲを維持した値に対応するＪＮＤ対応値Ｒ２ｐを算出する場合には、元の環境における反射率成分ＲのＪＮＤ対応値幅ΔＲが、元の環境と明るさの異なる環境においても維持されるので、ヒトの目から見た「見た目」が適切に再現される。また、補正係数αが０より大きく１未満の場合には、第２輝度Ｙ２ｐがより小さな値となるので、補正後の反射率成分Ｒ'の明るさを抑えた画像を得ることができる。逆に、補正係数αが１より大きい場合には、第２輝度Ｙ２ｐがより大きな値となるので、補正後の反射率成分Ｒ'のコントラストが強調される。
　その後、図１に示すように、合成部２１は、照明光成分補正部７から照明光成分Ｌ'を、輝度幅／階調値幅変換部１９から補正後の反射率成分Ｒ'を取得する。そして、照明光成分Ｌと反射率成分Ｒ'を合成し、出力画像データＳ'を出力する。ここで、上記処理は、画素単位で処理されるものとする。なお、図５に示すように、合成部２１は、照明光成分補正部７から照明光成分Ｌ'を取得せずに、照明光成分取得部５から照明光成分Ｌを取得してもよい。
　その後、図示しないレンジ補正部により、出力画像データＳ'のレンジを補正してもよい。さらに、図示しない色空間逆変換部により、レンジ補正された出力画像データＳ'の色空間をＨＳＶ色空間からＲＧＢ色空間に変換してもよい。
　なお、図１に示すように、照明光成分補正部７による補正が実行された場合には、階調／輝度変換部９ｂは、補正後照明光成分Ｌ'の階調値を輝度に変換する。そして、この輝度を、ＪＮＤ対応値幅／輝度幅変換部１７に出力する。ＪＮＤ対応値幅／輝度幅変換部１７は、階調／輝度変換部９ｂから入力された輝度と、第２基準輝度取得部３０から取得した第２基準輝度Ｙ２ｒを加え、第２基準輝度Ｙ２ｒ'とする。そして、ＪＮＤ対応値幅／輝度幅変換部１７が、ＪＮＤ対応値から輝度を求める処理は、前述の第２基準輝度Ｙ２ｒを第２基準輝度Ｙ２ｒ'と読み替えればよい。その後、合成部２１は、照明光成分補正部７から照明光成分Ｌ'を、輝度幅／階調値幅変換部１９から補正後の反射率成分Ｒ'を取得し、これらを合成する。
　第１実施形態では、人間の官能評価に基づく（反射率成分Ｒの）ＪＮＤ対応値幅を補正の前後で維持するか、又は所定の規則に従って変換した後の値とすることにより、補正の前後における画像の相対的な特性が保たれるので、外光の環境又は表示装置自体の輝度が変わった場合でも、元の画像の見え方を適切に再現することができる。このように、ヒトの目は画像の絶対的な特性よりも、相対的な特性に強く反応するという特性を利用しているので、元の画像の細部における「質感」の「見え方」を適切に再現することが可能となる。
２．第２実施形態
　次に本発明の第２実施形態に係る、画像変換装置１０を用いた画像変換方法について説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係る反射率成分の補正について説明するための図である。第１実施形態では、入力画像データＳの照明光成分Ｌ又は補正後照明光成分Ｌ'に対応する輝度を第１基準輝度Ｙ１ｒとして用いたが、第２実施形態では、全光成分Ａに対応する輝度を第１基準輝度として用いる点が異なる。画像変換装置１０の構成については第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
　第２実施形態では、全光成分Ａに対応する輝度を第１基準輝度とするため、第２基準輝度に対応する点Ｂ'が、外光又はユーザーによるディスプレー設定により輝度が底上げされた全光成分Ａに対応する。そして、点Ｂ'に対応するＪＮＤ対応値Ｒ２ｐから、ＪＮＤ対応値幅ΔＲを維持した値に対応するＪＮＤ対応値Ｒ２ｒを算出し、ＪＮＤ対応値Ｒ２ｒに対応する点をグラフ上にプロットする。この点Ａ'が、反射率成分Ｒが補正された後の照明光成分Ｌに対応する。そして、点Ａ'に対応する輝度Ｙ２ｒと、点Ｂ' に対応する輝度Ｙ２ｐを求め、輝度Ｙ２ｒと輝度Ｙ２ｐの差分を取得する。かかる差分が補正後の反射率成分Ｒに対応する輝度幅ΔＹ２に相当する。
　この後の処理は第１実施形態と同様である。なお、第２実施形態においても、ＪＮＤ対応値幅ΔＲを所定の規則に従って変換した後の値に対応する輝度幅を取得する構成としてもよい。
　第２実施形態においても、反射率成分ＲのＪＮＤ対応値幅を補正の前後で維持するか、又は所定の規則に従って変換した後の値とすることにより、補正の前後における画像の相対的な特性が保たれるので、外光の環境又は表示装置自体の輝度が変わった場合でも、元の画像の見え方を適切に再現することができる。
　以上、種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されない。
　反射率成分Ｒに対応するＪＮＤ対応値幅ΔＲを算出する方法として、直線近似を用いる方法がある。例えば、予め、図２～図４において、照明光成分Ｌに対応する点Ａに対応するＪＮＤ対応値Ｒ１ｒに１を加え、かかるＪＮＤ対応値に対応するグラフ上の点と、点Ａに対応するＪＮＤ対応値Ｒ１ｒから１を引いて、かかるＪＮＤ対応値に対応するグラフ上の点と、の間の「傾き」を計算する。そして、１ＪＮＤ対応に対応する単位輝度を求め、輝度とＪＮＤ対応値を対応付けたＬＵＴを作成する。かかるＬＵＴを利用して、照明光成分と反射光成分の差分輝度を、１ＪＮＤに対応する単位輝度で表現する。
　このような方法を用いることにより、数１及び数２に示したような複雑な計算を実行することなく、予め作成したＬＵＴを参照することにより、高速に計算を実行することが可能となる。
　また、画像変換装置１０は、表示装置に内蔵されてもよい。また、表示装置の外付けの変換ボックス（セットトップボックス）として提供してもよい。また、画像変換装置１０の機能を実装したＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ｇａｔｅ　ａｒｒａｙ）、ＤＲＰ（Ｄｙｎａｍｉｃ　ＲｅＣｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）として提供することもできる。
　１：色空間変換部、３：抽出部、５：照明光成分取得部、７：照明光成分補正部、９：階調／輝度変換部、１１：全光成分取得部、１３：階調／輝度変換部、１５：ＪＮＤ対応値取得部、１７：ＪＮＤ対応値幅／輝度幅変換部、１９：輝度幅／階調値幅変換部、２１：合成部、１０：画像変換装置、３０：第２基準輝度取得部

Claims (8)

  1. 　入力画像データに基づいて、前記入力画像データの反射率成分に対応するＪＮＤ対応値幅を取得するＪＮＤ対応値幅取得ステップと、
    　前記ＪＮＤ対応値幅を取得する際に基準とした第１基準輝度とは異なる第２基準輝度を基準として、前記ＪＮＤ対応値幅又はこれを所定の規則に従って変換した後の値に対応する輝度幅を取得する輝度幅取得ステップと、
    　前記輝度幅に対応する階調幅を補正後の反射率成分として取得する補正後反射率成分取得ステップと、
    　前記入力画像データ中の照明光成分又はその補正後の成分と、前記補正後の反射率成分を合成して出力画像データを生成する合成ステップを備える、画像変換方法。
  2. 　前記所定の規則は、予め定められた補正関数であって、乗算係数又は除算係数、加算定数又は減算定数、前記ＪＮＤ対応値幅と前記ＪＮＤ対応値幅の変換後の値を対応付けたテーブル又は数式の少なくとも１つを含む補正関数を利用する、
    　請求項１に記載の画像変換方法。
  3. 　前記ＪＮＤ対応値幅取得ステップは、前記入力画像データの照明光成分に対応するＪＮＤ対応値と、前記入力画像データの全光成分に対応するＪＮＤ対応値と、の差分を前記ＪＮＤ対応値幅として取得する、
    　請求項１又は請求項２に記載の画像変換方法。
  4. 　前記入力画像データの前記照明光成分及び前記全光成分の階調値を輝度に変換する階調／輝度変換ステップを供え、
    　前記ＪＮＤ対応値幅取得ステップは、前記変換された輝度の差分に対応する前記ＪＮＤ対応値幅を取得する、
    　請求項３に記載の画像変換方法。
  5. 　前記第１基準輝度は、前記入力画像データの照明光成分又は全光成分に対応する輝度である、
    　請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の画像変換方法。
  6. 　前記第２基準輝度は、第１基準輝度を外光の強度に基づいて補正して得られた輝度又はユーザーにより設定された輝度である、
    　請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の画像変換方法。
  7. 　前記ステップは、画素単位で実行される、
    　請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の画像変換方法。
  8. 　入力画像データに基づいて、前記入力画像データの反射率成分に対応するＪＮＤ対応値幅を取得するＪＮＤ対応値幅取得部と、
    　前記ＪＮＤ対応値幅を取得する際に基準とした第１基準輝度とは異なる第２基準輝度を基準として、前記ＪＮＤ対応値幅又はこれを所定の規則に従って変換した後の値に対応する輝度幅を取得する輝度幅取得部と、
    　前記輝度幅に対応する階調幅を補正後の反射率成分として取得する補正後反射率成分取得部と、
    　前記入力画像データ中の照明光成分又はその補正後の成分と、前記補正後の反射率成分を合成して出力画像データを生成する合成部を備える、画像変換装置。
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