(57)【要約】  画像処理装置（１００）は、各輝度域について該輝度域に属する輝度の画素の数をカウントすることで各輝度域を各階級とする輝度の度数分布を作成する輝度分布情報作成部（１１０）と、各輝度域について階級値に比例する大きさの重み値を生成する重み補正部（１２０）と、輝度域における上限の輝度値と下限の輝度値との輝度差が該輝度域の度数と該輝度域の重み値との双方に対する増加関数となるよう各画素の輝度値を補正する画像処理部（１４０）と、を備える。
2012050203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像に含まれる各画素の輝度値を補正する画像処理装置において、
上記輝度値がとり得る範囲である全輝度域を分割して得られる複数の輝度域の各々について、上記画像に含まれる該輝度域に属する輝度を持つ画素の数を第１補正値としてカウントするカウント手段と、
上記画像に含まれる各画素の輝度値を補正する輝度補正手段と、を備え、
上記輝度補正手段は、上記複数の輝度域のうちの第１の輝度域における第１補正値と上記第１の輝度域よりも高輝度側に位置する第２の輝度域における第１補正値とが略同一である場合に、補正による上記第１の輝度域における増幅率よりも補正による上記第２の輝度域における増幅率が大きくなるように輝度値を補正する手段であり、
上記輝度域における増幅率は、上記画像に含まれる該輝度域に属する輝度を持つ画素群の最大最小輝度差の増幅率である、ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理装置であって、
上記複数の輝度域の各々について、第２補正値を設定する設定手段をさらに備え、
上記輝度補正手段は、各輝度域について、該輝度域における第１補正値が大きいほど補正による該輝度域における上記増幅率が高く、尚且つ、該輝度域における第２補正値が大きいほど該増幅率が高くなるように、輝度値を補正する手段であり、
上記設定手段が上記複数の輝度域のうち他の輝度域よりも高輝度側に位置する一部の輝度域に設定する第２補正値は、上記他の輝度域のうちのいずれの輝度域に設定する第２補正値よりも大きい値であることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像処理装置であって、
各輝度域における上記増幅率は、対応する輝度域に属する輝度を持つ画素群の輝度補正前の最大輝度値と輝度補正前の最小輝度値との輝度差に対する、上記画素群の輝度補正後の最大輝度値と輝度補正後の最小輝度値との輝度差の比の値になっている、ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項２に記載の画像処理装置であって、
上記輝度補正手段は、輝度補正前の輝度値と輝度補正後の輝度値との関係を表す輝度変換関数に基づいて、上記画像に含まれる各画素の輝度値を補正する手段であり、
上記輝度変換関数は、各輝度域について、該輝度域における第１補正値が大きいほど該輝度域内の所定の輝度値における微分係数が大きくなり、尚且つ、該輝度域における第２補正値が大きいほど該微分係数が大きくなるような関数である、ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載の画像処理装置であって、
上記輝度補正手段は、各輝度域について、該輝度域に属する輝度を持つ任意の２つの画素の輝度補正前の輝度差と該２つの画素の輝度補正後の輝度差との比が一定となるように、上記画像に含まれる各画素の輝度値を補正することを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか１項に記載の画像処理装置であって、
上記輝度補正手段は、各輝度域について、該輝度域における第１補正値と第２補正値との合計値が大きいほど補正による該輝度域における上記増幅率が高くなるように、輝度値を補正する、ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
請求項２から５のいずれか１項に記載の画像処理装置であって、
上記輝度補正手段は、各輝度域について、該輝度域における第１補正値と第２補正値との積が大きいほど補正による該輝度域における上記増幅率が高くなるように、輝度値を補正する、ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の画像処理装置であって、
上記設定手段により隣接する輝度域に設定される２つの第２補正値の差は、上記複数の輝度域のうちいずれの隣接する輝度域においても一定であることを特徴とする画像処理装置。
【請求項９】
請求項２から５のいずれか１項に記載の画像処理装置であって、
上記設定手段は、各輝度域について上記第２補正値として乗算用補正値と加算用補正値とを設定するように構成されており、
上記輝度補正手段は、各輝度域について、該輝度域における第１補正値と上記乗算用補正値との積を被加算値とし、上記加算用補正値を加算値とする加算により得られる合計値が大きいほど補正による該輝度域における上記増幅率が高くなるように、輝度値を補正する、ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項１０】
画像に含まれる各画素の輝度値を補正する画像処理装置における画像処理方法において、
上記画像処理装置のカウント手段が、上記輝度値がとり得る範囲である全輝度域を分割して得られる複数の輝度域の各々について、上記画像に含まれる該輝度域に属する輝度を持つ画素の数を第１補正値としてカウントするカウント工程と、
上記画像処理装置の輝度補正手段が、上記画像に含まれる各画素の輝度値を補正する輝度補正工程と、を含み、
上記輝度補正工程は、上記複数の輝度域のうちの第１の輝度域における第１補正値と上記第１の輝度域よりも高輝度側に位置する第２の輝度域における第１補正値とが略同一である場合に、補正による上記第１の輝度域における増幅率よりも補正による上記第２の輝度域における増幅率が大きくなるように輝度値を補正する工程であり、
上記輝度域における増幅率は、上記画像に含まれる該輝度域に属する輝度を持つ画素群の最大最小輝度差の増幅率である、ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像処理方法であって、
上記画像処理装置の設定手段が、上記複数の輝度域の各々について、第２補正値を設定する設定工程をさらに含み、
上記輝度補正工程は、各輝度域について、該輝度域における第１補正値が大きいほど補正による該輝度域における上記増幅率が高く、尚且つ、該輝度域における第２補正値が大きいほど該増幅率が高くなるように、輝度値を補正する工程であり、
上記設定工程にて上記複数の輝度域のうち他の輝度域よりも高輝度側に位置する一部の輝度域に設定する第２補正値は、上記設定工程にて上記他の輝度域のうちのいずれの輝度域に設定する第２補正値よりも大きい値であることを特徴とする画像処理方法。
【請求項１２】
請求項１から９のいずれか１項に記載の画像処理装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号に画像処理を施す画像処理装置、およびそのような画像処理装置における画像処理方法に関する。また、本発明は、画像信号に画像処理を施す画像処理プログラムおよびそのような画像処理プログラムが記録されている記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アナログテレビ放送停波に伴うデジタルテレビへの買い替え需要に期待して各メーカーから様々なデジタルテレビが開発および販売されている。【０００３】
最近販売されているデジタルテレビ製品の中には、３Ｄ対応を謳った製品や大型パネルを備えた製品、多数のチューナを備えた製品等のハイエンドな製品があるが、ローエンドであるかハイエンドであるかに関わらず映像品質を向上させることはデジタルテレビを開発する上で最も重要なテーマのひとつとなっている。【０００４】
映像品質を向上させる技術には様々なものがあるが、その中の一つの技術として特許文献１の画像処理装置が行う輝度補正処理の技術が挙げられる。この輝度補正技術について図１２および図１３を参照しながら具体的に説明する。図１２は、特許文献１の画像処理装置の構成を概略的に示したブロック図である。また、図１３は、特許文献１の画像処理装置が輝度補正対象となる入力画像から作成する輝度の度数分布図、および、上記入力画像の各画素の輝度値と上記画像処理装置が出力する出力画像の各画素の輝度値との関係を表す関数グラフである。【０００５】
特許文献１の画像処理装置は、輝度分布情報作成部において、入力画像の各画素の輝度値から輝度の度数分布を作成し、増幅率決定部において、度数が大きい（画素数が多い）階級（輝度域）に相対的に大きな増幅率が割り当てられるように各輝度域について増幅率を決定する。そして、画像処理部は、各輝度域の増幅率に基づいて、入力画像の輝度を補正する。すなわち、画像処理部は、度数が大きい輝度域に属する輝度を持つ画素からなる画素領域における最大最小輝度差が出力画像において増加するように、入力画像の輝度を補正する。【０００６】
そして、特許文献１の画像処理装置は、この輝度補正処理を施した出力画像を表示装置に表示させることにより、輝度補正処理を施さずに入力画像をそのまま出力画像として表示装置に表示させる場合に比べ、表示画面中の相対的に広い画素領域で最大最小輝度差を顕著にすることができる。例えば、入力画像から図１３の下側に示すような輝度の度数分布が得られる場合、図１３の上側のグラフに示すように、輝度補正処理を施す前に最大最小輝度差がＡであった広い画素領域の最大最小輝度差がＡ’（＞Ａ）になる。すなわち、特許文献１の画像処理装置によって、ユーザはよりコントラストの高い画像を鑑賞することができることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国特許公開公報「特開平３−２５５７８５号公報（１９９１年１１月１４日公開）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の画像処理装置では、全体的にコントラストの高い出力画像を得ることができるものの、局所的な階調つぶれが出力画像中に現れることを必ずしも十分に抑制できていないという問題がある。このことについて以下に詳細に説明する。【０００９】
すなわち、特許文献１に開示されている輝度補正処理を用いると、表示画面中の一部の領域では最大最小輝度差がかえって小さくなってしまうことがある。例えば、入力画像の輝度分布において、全輝度域に亘って各輝度域に度数が分布するような輝度特性を有する場合には、度数が小さい輝度域に属する画素からなる画素領域では、輝度補正により最大最小輝度差がかえって小さくなってしまう。より具体的には、例えば、入力画像から図１３の下側に示すような輝度の度数分布が得られる場合、図１３の上側のグラフに示すように最大最小輝度差がＢであった画素領域の最大最小輝度差がＢ’（＜Ｂ）になってしまう。【００１０】
そして、度数が小さい輝度域が高輝度側の輝度域である場合、度数が小さい輝度域が低輝度側の輝度域である場合に比べて、その高輝度側の輝度域に属する輝度を持つ画素からなる画素領域（高輝度側画素領域）において階調つぶれが発生していると鑑賞者に認識されてしまうリスクが高まる。【００１１】
このことは、人間が知覚できる刺激の最小の変化量ΔＳは、ΔＳ＝ｋＳ（Ｓ：変化前の刺激の大きさＳ、ｋ：定数）と表わされるというウェーバー・フェフナーの法則で説明できる。ウェーバー・フェフナーの法則は、例えば、同じ重量差１ｋｇであっても、人間が、９ｋｇの物体を抱えたときと１０ｋｇの物体を抱えたときとで感じる重量感の違いは、１ｋｇの物体を抱えたときと２ｋｇの物体を抱えたときとで感じる重量感の違いに比べて小さいということを裏付けている。【００１２】
明るさに対する知覚についても同様のことが言える。すなわち、輝度値の差が同じ「５」であっても、人間が、輝度値「２４５」の画素を見たときと輝度値「２５０」の画素を見たときとで感じる明るさの違いは、輝度値「５」の画素を見たときと輝度値「１０」の画素を見たときとで感じる明るさの違いに比べて小さい。したがって、高輝度側画素領域において最大最小輝度差が小さくなると、鑑賞者に階調つぶれと認識されてしまうリスクが高まると言える。【００１３】
しかしながら、特許文献１に開示されている輝度補正処理では、度数が同一である輝度域が低輝度側と高輝度側とに存在する場合であっても、低輝度側画素領域と高輝度側画素領域とで最大最小輝度差が同一になるように輝度補正を行う。例えば、各輝度域における輝度変換関数（入力画像の各画素の輝度値（入力輝度）と出力画像の各画素の輝度値（出力輝度）との関係を表す関数）が図１４の上側に示すような一次関数で表される場合、図１４の下側に示すように度数が同一である低輝度側の輝度域と高輝度側の輝度域とで輝度変換関数の傾きは同一となる。【００１４】
したがって、特許文献１の画像処理装置では、全体的にコントラストの高い画像を得ることができるものの、局所的な階調つぶれを必ずしも効果的に抑制できていないと言える。【００１５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、局所的な階調つぶれが生じにくくなるように、画像の輝度を補正することが可能な画像処理装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る画像処理装置は、上記課題を解決するために、画像に含まれる各画素の輝度値を補正する画像処理装置において、上記輝度値がとり得る範囲である全輝度域を分割して得られる複数の輝度域の各々について、上記画像に含まれる該輝度域に属する輝度を持つ画素の数を第１補正値としてカウントするカウント手段と、上記画像に含まれる各画素の輝度値を補正する輝度補正手段と、を備え、上記輝度補正手段は、上記複数の輝度域のうちの第１の輝度域における第１補正値と上記第１の輝度域よりも高輝度側に位置する第２の輝度域における第１補正値とが略同一である場合に、補正による上記第１の輝度域における増幅率よりも補正による上記第２の輝度域における増幅率が大きくなるように輝度値を補正する手段であり、上記輝度域における増幅率は、上記画像に含まれる該輝度域に属する輝度を持つ画素群の最大最小輝度差の増幅率である、ことを特徴としている。【００１７】
上記の構成によれば、本発明に係る画像処理装置は、上記複数の輝度域の各々について、該輝度域に属する輝度を持つ画素の数を第１補正値としてカウントし、上記複数の輝度域のうちの最も低輝度側に位置する輝度域における第１補正値と最も高輝度側に位置する輝度域における第１補正値とが略同一である場合には、最も低輝度側に位置する輝度域における最大最小輝度差よりも最も高輝度側に位置する輝度域における最大最小輝度差が大きくなるように、画像に含まれる各画素の輝度値を補正する。これにより、上記画像処理装置は、階調つぶれがあると鑑賞者に認識されやすい高輝度の画素からなる局所的な画素領域において、輝度補正後に階調つぶれが生じることを抑制することができる。【００１８】
以上のように、本発明に係る画像処理装置は、局所的な階調つぶれが生じにくくなるように、画像の輝度を補正することができるという効果を奏する。【００１９】
本発明に係る画像処理方法は、上記課題を解決するために、画像に含まれる各画素の輝度値を補正する画像処理装置における画像処理方法において、上記画像処理装置のカウント手段が、上記輝度値がとり得る範囲である全輝度域を分割して得られる複数の輝度域の各々について、上記画像に含まれる該輝度域に属する輝度を持つ画素の数を第１補正値としてカウントするカウント工程と、上記画像処理装置の輝度補正手段が、上記画像に含まれる各画素の輝度値を補正する輝度補正工程と、を含み、上記輝度補正工程は、上記複数の輝度域のうちの第１の輝度域における第１補正値と上記第１の輝度域よりも高輝度側に位置する第２の輝度域における第１補正値とが略同一である場合に、補正による上記第１の輝度域における増幅率よりも補正による上記第２の輝度域における増幅率が大きくなるように輝度値を補正する工程であり、上記輝度域における増幅率は、上記画像に含まれる該輝度域に属する輝度を持つ画素群の最大最小輝度差の増幅率である、ことを特徴としている。【００２０】
上記の構成によれば、本発明に係る画像処理方法は、本発明に係る画像処理装置と同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明に係る画像処理装置は、局所的な階調つぶれが生じにくくなるように、画像の輝度を補正することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の画像処理装置が入力画像に対して行う輝度補正処理の動作を示すフローチャート図である。
【図３】図１の画像処理装置が輝度補正対象となる入力画像から作成する輝度の度数分布、輝度の度数分布の各階級の重み値、重み加算後の各階級の度数、および、上記入力画像の各画素の輝度値と上記画像処理装置が出力する出力画像の各画素の輝度値との関係を表す関数グラフの一具体例を示した図である。
【図４】図１の画像処理装置が輝度補正対象となる入力画像から作成する輝度の度数分布と、輝度の度数分布の各階級の重み値と、重み乗算後の各階級の度数と、入力画像の各画素の輝度値と出力画像の各画素の輝度値との関係を表す関数グラフと、の一具体例を示した図である。
【図５】図１の画像処理装置に入力される入力画像の一例を示す図である。
【図６】図５の入力画像が入力された図１の画像処理装置が入力画像の各輝度域に含まれる画素数のみに基づいて輝度補正処理を行った場合に出力する出力画像を示す図である。
【図７】図５の入力画像が入力された図１の画像処理装置が入力画像の各輝度域に含まれる画素数と各輝度域について設定した重み値との双方に基づいて輝度補正処理を行った場合に出力する出力画像を示す図である。
【図８】入力画像の各画素の輝度値と出力画像の各画素の輝度値との関係を表す関数グラフを示した別の図である。左側の座標平面上の関数グラフは入力画像が中輝度の画素を多く含むような画像である場合の関数グラフを示している。また、右側の座標平面上の関数グラフは、入力画像が低輝度側の輝度域から高輝度側の輝度域に亘って各輝度域に略同数の画素を含むような画像である場合の関数グラフを示している。
【図９】（ａ）（ｂ）は、それぞれ、図１の画像処理装置が各輝度域に設定する重み値の別の一具体例を示す図である。
【図１０】本発明の別の実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０の画像処理装置が輝度補正対象となる入力画像から作成する輝度の度数分布に重み加算を適用することにより得られる重み加算後の各階級の度数、および、上記入力画像の各画素の輝度値と上記画像処理装置が出力する出力画像の各画素の輝度値との関係を表す関数グラフの一具体例を示した図である。
【図１２】従来の画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２の画像処理装置が輝度補正対象となる入力画像から作成する輝度の度数分布、および、上記入力画像の各画素の輝度値と上記画像処理装置が出力する出力画像の各画素の輝度値との関係を表す関数グラフの一具体例を示した図である。
【図１４】図１２の画像処理装置が輝度補正対象となる入力画像から作成する輝度の度数分布、および、上記入力画像の各画素の輝度値と上記画像処理装置が出力する出力画像の各画素の輝度値との関係を表す関数グラフの別の一具体例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔実施形態１〕
本発明の一実施形態に係る画像処理装置について、図１〜図９に基づいて以下に説明する。最初に本実施形態に係る画像処理装置の構成について図１を参照しながら説明する。図１は、画像処理装置の要部構成を示すブロック図である。
【００２４】
（画像処理装置１００の構成）
図１に示すように、画像処理装置１００は、輝度分布情報作成部１１０、重み補正部１２０、増幅率設定部１３０、および画像処理部１４０を備えている。また、画像処理装置１００は、図示はしていないが操作部を備えており、輝度補正をするか否か等の指示を、操作部を介してユーザから受け付けることができるようになっている。
【００２５】
（輝度分布情報作成部１１０）
輝度分布情報作成部１１０は、画像信号が入力されると、画像信号が表す画像の各画素の輝度値を読み取り、０〜２５５までの全輝度域を分割して得られるＮ個の輝度域の各々について、該輝度域に属する輝度値を持つ画素の数をカウントする。そして、輝度分布情報作成部１１０は、各輝度域についてカウントされた画素数（第１補正値）に基づき輝度の度数分布を作成する。すなわち、輝度分布情報作成部１１０は、輝度域を階級とし、該輝度域についてカウントされた画素数を該階級の度数とする輝度の度数分布を作成する。
【００２６】
（重み補正部１２０）
重み補正部１２０は、整数１からＮまでの各ｉ（以下、単に「各ｉ」と称する）について、低輝度側からｉ番目の輝度域（以下、「輝度域ｉ」とも称する）について階級値の大きさに正比例する重み値（第２補正値）を生成するとともに、入力された輝度域ｉの度数を重み値により補正して出力する。具体的には、重み補正部１２０は、階級値の大きさに正比例するＮ個の重み値を生成し、各輝度域の度数に重み値を加算して得られた重み補正後の各輝度域の度数を出力する。
【００２７】
また、重み補正部１２０は、階級値の大きさに正比例するＮ個の重み係数を生成し、各輝度域の度数に重み係数を乗算して得られた重み補正後の各輝度域の度数を出力することもできるように構成されている。
【００２８】
なお、画像処理装置１００は、図示しない操作部を通じて、度数の重み補正を行うか行わないかの指示をユーザから受け付けることができるようになっている。重み値による度数の補正を行わない旨の指示を受け付けている場合、重み補正部１２０は、入力された各輝度域の度数をそのまま出力するようになっている。
【００２９】
（増幅率設定部１３０）
増幅率設定部１３０は、各輝度域の重み補正後の度数に応じた増幅率情報を生成する。具体的には、増幅率設定部１３０は、各ｉについて、輝度域ｉの重み補正後の度数が輝度域１から輝度域Ｎまでの重み補正後の度数の総和のＮ分の１以上である場合には、輝度域ｉの重み補正後の度数の大きさに応じた1.0以上の増幅率を決定する。また、増幅率設定部１３０は、各ｉについて、輝度域ｉの重み補正後の度数が上記重み補正後の度数の総和のＮ分の１未満である場合には、輝度域ｉの重み補正後の度数の大きさに応じた1.0未満の増幅率を決定する。
【００３０】
そして、増幅率設定部１３０は、輝度域１から輝度域Ｎまで（以下、「各輝度域ｉ」とも称する）の増幅率が格納された増幅率情報を生成する。
【００３１】
（画像処理部１４０）
画像処理部１４０は、増幅率情報に基づいて入力画像の各画素の輝度を補正する。
【００３２】
具体的には、画像処理部１４０は、各ｉについて輝度域ｉにおける上限の輝度値を持つ画素と下限の輝度値を持つ画素との輝度差が増幅率情報に含まれる輝度域ｉの増幅率に応じて増加または減少するように、入力画像に含まれる各画素の輝度を補正する。
【００３３】
そして、画像処理部１４０は、輝度補正により得られた出力画像を外部に出力する。
【００３４】
（画像処理装置１００の動作）
次に、画像処理装置１００が入力画像に対して輝度補正を行う動作について、図２〜図５を参照しながら以下に説明する。なお、ここでの輝度補正とは、重み値による度数の補正を行う旨の指示を受け付けている場合に行われる輝度補正である。
【００３５】
図２は、画像処理装置１００に画像信号が入力されてから出力画像を表示装置２００に表示するまでの動作を示すフローチャート図である。
【００３６】
図３は、４つの座標平面を示した図であり、図３の上から２段目の座標平面上のグラフは、輝度分布情報作成部１１０がある入力画像Ｉから作成する輝度の度数分布を示している。また、図３の上から３段目のグラフは、重み補正部１２０が生成する輝度ヒストグラムの各階級の重み値の一具体例を示すグラフである。また、図３の最下段の座標平面上のグラフは、重み補正部１２０が重み加算した後の各階級の度数を示すグラフである。さらに、図３の最上段の座標平面上の実線で描かれたグラフは、入力画像Ｉの各画素の輝度値と画像処理部１４０が出力する出力画像の各画素の輝度値との関係の一具体例を表す関数グラフである。
【００３７】
同様に、図４は、４つの座標平面を示した図であり、図４の上から２段目の座標平面上グラフは、輝度分布情報作成部１１０が入力画像Ｉから作成する輝度の度数分布を示している。また、図４の上から３段目の座標平面上のグラフは、重み補正部１２０が生成する輝度ヒストグラムの各階級の重み係数の一具体例を示すグラフである。また、図４の最下段の座標平面上グラフは、重み補正部１２０が重み係数を乗算した後の各階級の度数を示すグラフである。さらに、図４の最上段の座標平面上の実線で描かれたグラフは、入力画像Ｉの各画素の輝度値と画像処理部１４０が出力する出力画像の各画素の輝度値との関係の一具体例を表す関数グラフである。
【００３８】
図２に示すように、画像処理装置１００の輝度分布情報作成部１１０は、画像処理装置１００の外部から入力された画像信号が表す入力画像の各画素の輝度値に基づいて、輝度の度数分布を作成する（Ｓ１）。そして、輝度ヒストグラムの各階級（各輝度域）の度数を示す情報を重み補正部１２０に出力する。
【００３９】
次に、重み補正部１２０は、輝度分布情報作成部１１０から入力された各階級（各輝度域）の度数を示す情報に基づいて、階級値の大きさに正比例する重み値を生成する（Ｓ２）。そして、重み補正部１２０は、入力される各輝度域の度数に重み値を加算して得られた値を、重み補正後の各輝度域の度数として増幅率設定部１３０に出力する（Ｓ３）。
【００４０】
すなわち、重み補正部１２０は、図３の上から３番目の座標平面上のグラフに示したように、Ｎ個（図ではＮ＝６）の重み値を生成し、各ｉについて輝度域ｉの度数に輝度域ｉの重み値を加算する。例えば、図３の上から２番目から４番目までの座標平面上のグラフに示すように、重み補正部１２０は、輝度域２の度数Ｆには、負の重みＷ1を加算して重み補正後の度数をＦ＋Ｗ1（＜Ｆ）とし、輝度域５の度数Ｆには、正の重みＷ2を加算して重み補正後の度数をＦ＋Ｗ2（＞Ｆ）とする。
【００４１】
あるいは、Ｓ２およびＳ３において重み補正部１２０は、以下のように処理を起こってもよい。
【００４２】
すなわち、Ｓ２において、重み補正部１２０は、輝度分布情報作成部１１０から入力された各階級（各輝度域）の度数を示す情報に基づいて、階級値の大きさに正比例する重み値を生成し、入力される各輝度域の度数に重み係数を乗算してもよい。そして、Ｓ３において、重み補正部１２０は、入力される各輝度域の度数に重み係数を乗算して得られた値を、重み補正後の各輝度域の度数として増幅率設定部１３０に出力してもよい。
【００４３】
この場合、重み補正部１２０は、図４の上から３番目の座標平面上のグラフに示したように、Ｎ個（図ではＮ＝６）の重み係数を生成し、各ｉについて輝度域ｉの度数に輝度域ｉの重み係数を乗算する。例えば、重み補正部１２０は、図４の上から２番目から４番目までの座標平面上のグラフに示すように、輝度域２の度数Ｆには、１未満の重み係数０．８を乗算して重み補正後の度数を０．８Ｆ（＜Ｆ）とし、輝度域５の度数Ｆには、１以上の重み係数１．１を乗算して重み補正後の度数を１．１Ｆ（＞Ｆ）とする。
【００４４】
Ｓ３の処理の後、増幅率設定部１３０は、重み補正部１２０から供給された重み補正後の各輝度域の度数に基づいて各輝度域の増幅率を設定する（Ｓ４）。すなわち、前述したように、増幅率設定部１３０は、各ｉについて、輝度域ｉの重み補正後の度数が輝度域１から輝度域Ｎまでの重み補正後の度数の総和のＮ分の１以上である場合には、輝度域ｉの重み補正後の度数の大きさに応じた1.0以上の増幅率を決定する。また、増幅率設定部１３０は、各ｉについて、輝度域ｉの重み補正後の度数が上記重み補正後の度数の総和のＮ分の１未満である場合には、輝度域ｉの重み補正後の度数の大きさに応じた1.0未満の増幅率を設定する。
【００４５】
例えば、図３の最下段の座標平面上のグラフに即して言うと、輝度域２の重み補正後の度数Ｆ＋Ｗ1は重み補正後の度数の総和のＮ分の１未満であるので、輝度域２の増幅率には1.0よりある程度小さい値ｇ1が設定される。また、輝度域５の重み補正後の度数Ｆ＋Ｗ２は重み補正後の度数の総和のＮ分の１と略同程度であるので、輝度域５の増幅率には1.0程度の値ｇ2が設定される。また、例えば、図４の最下段の座標平面上のグラフに即して言うと、輝度域２の重み補正後の度数Ｆ×Ｗ3は重み補正後の度数の総和のＮ分の１未満であるので、輝度域２の増幅率には1.0よりある程度小さい値ｇ3が設定される。また、輝度域５の重み補正後の度数Ｆ×Ｗ4は重み補正後の度数の総和のＮ分の１と略同程度であるので、輝度域５の増幅率には1.0程度の値ｇ4が設定される。
【００４６】
Ｓ４の処理の後、増幅率設定部１３０は、各輝度域の増幅率を含む増幅率情報を画像処理部１４０に出力する。
【００４７】
画像処理部１４０は、画像処理装置１００の外部から入力された画像信号に対し、増幅率設定部１３０から供給された増幅率情報に基づいて輝度補正処理を施す（Ｓ５）。具体的には、画像処理部１４０は、各ｉについて輝度域ｉにおける上限の輝度値を持つ画素と下限の輝度値を持つ画素との輝度差が、輝度補正前の輝度差に輝度域ｉの増幅率を乗じた輝度差となるように、入力画像に含まれる各画素の輝度値を補正する。
【００４８】
例えば、図３の最上段の座標平面上の各グラフに即して言うと、輝度域２における上限の輝度値を持つ画素と下限の輝度値を持つ画素との輝度差が、輝度補正前の輝度差のｇ1倍になるように、輝度域２の各画素の輝度を補正する。また、輝度域５における上限の輝度値を持つ画素と下限の輝度値を持つ画素との輝度差が、輝度補正前の輝度差のｇ2倍になるように、輝度域５の各画素の輝度を補正する。また、例えば、図４の最上段の座標平面上の各グラフに即して言うと、輝度域２における上限の輝度値を持つ画素と下限の輝度値を持つ画素との輝度差が、輝度補正前の輝度差のｇ3倍になるように、輝度域２の各画素の輝度を補正する。また、輝度域５における上限の輝度値を持つ画素と下限の輝度値を持つ画素との輝度差が、輝度補正前の輝度差のｇ4倍になるように、輝度域５の各画素の輝度を補正する。
【００４９】
図２の最上段の座標平面上の実線で描かれた関数グラフを見るとわかるように、本実施形態では、画像処理部１４０は、各ｉについて、階級ｉの入力輝度と出力輝度との関係が階級ｉの補正後の度数の大きさに応じた傾きの一次関数で表される輝度変換関数によって、階級ｉに属する各画素の補正後の輝度値を決定するようになっている。換言すると、画像処理部１４０は、各ｉについて、輝度域ｉに属する輝度を持つ任意の２つの画素の輝度補正前の輝度差と該２つの画素の輝度補正後の輝度差との比が一定となるように輝度域ｉに属する輝度を持つ各画素の輝度を補正するようになっている。
【００５０】
Ｓ５の処理の後、画像処理部１４０は、入力画像に含まれる各画素の輝度値が補正された画像を出力画像として、画像処理装置１００の外部に接続された表示装置２００に出力する（Ｓ６）。
【００５１】
以上、画像処理装置１００の動作について説明したが、この動作により、輝度補正が施された画像が表示装置２００に表示されることになる。
【００５２】
（表示装置２００に表示される表示画像について）
表示装置２００に表示される表示画像には、Ｎ個の画素領域のうち広い画素領域ほど最大最小輝度差が顕著になる傾向がある。すなわち、表示画像は、輝度補正前の入力画像に比べて全体的にコントラストの高い画像となる。ここで、Ｎ個の画素領域とは、それぞれ、輝度補正前の入力画像において輝度域ｉに属する輝度値を持っていた画素からなる画素領域ｉ（ｉは１、２、・・、Ｎ）である。
【００５３】
度数の重み補正を行うか否かに関わらず表示装置２００に表示される表示画像に上述の傾向があることは、図３および図４の最上段の座標軸上の実線および一点鎖線で描かれた２つのグラフを見れば明らかである。すなわち、度数が相対的に大きい輝度域３、４に対応する表示画像上の画素領域３、４では、輝度補正前の入力画像と比べ最大最小輝度差が大きくなっている。また、度数が相対的に小さい輝度域１、２に対応する表示画像上の画素領域１、２では、輝度補正前の入力画像と比べ最大最小輝度差が小さくなっている。
【００５４】
一方、度数の重み補正が行われた場合、表示装置２００に表示される表示画像には以下の傾向がある。すなわち、度数が相対的に小さい輝度域に対応する画素領域であっても高輝度側画素領域では、輝度補正前の入力画像と比べそれほど最大最小輝度差が小さくならない（最大最小輝度差が大きくなることもある）。このことは、図３および図４の最上段の座標軸上の実線および一点鎖線で描かれた２つのグラフを見れば明らかである。すなわち、輝度域５、６に対応する表示画像上の画素領域５、６では、重み値による度数の補正を行わない場合に比べ、それほど最大最小輝度差が小さくなっていない。
【００５５】
したがって、度数の重み補正が行われた場合、表示画像では、高輝度側の局所的な画素領域においてもある程度の階調差が得られていると言える。
【００５６】
なお、実際に、図５に示すような人物の画像を入力画像として、重み値による度数の補正を行わずに輝度補正をした場合に表示される表示画像と、重み値による度数の補正を行って輝度補正をした場合に表示される表示画像と、の比較を行った。
【００５７】
図６は前者の表示画像であり図７は後者の表示画像であるが、人物の額の部分や肩の部分、人物が被っている帽子の鍔の部分などハイライト部分を見ると、後者の重み値による度数の補正を行って輝度補正をした場合に表示される表示画像の方が、ハイライト部分に階調度が高くなっていることがわかる。
【００５８】
（画像処理装置１００の利点）
以上のように、画像処理装置１００では、輝度分布情報作成部１１０が各ｉについて入力画像に含まれる輝度域ｉに属する輝度を持つ画素の数（度数）をカウントすることにより、各輝度域を各階級とする輝度の度数分布を作成する。そして、重み補正部１２０が、各輝度域（各階級）について階級値に比例する大きさの重み値を生成する。
【００５９】
さらに、画像処理部１４０が、各輝度域における上限の輝度値と下限の輝度値との輝度差の変化量が、輝度域の度数と輝度域について設定される重み値との双方に対する増加関数となるように、入力画像に含まれる各画素の輝度値を補正する。すなわち、画像処理部１４０は、各ｉについて輝度域ｉにおける上限の輝度値を持つ画素と下限の輝度値を持つ画素との輝度差が輝度域ｉについてカウントされた度数と輝度域ｉについて生成された重み値との双方の大きさに応じて増加または減少するように、入力画像に含まれる各画素の輝度値を補正する。なお、上記において増加関数Δ（ｎ、ｍ）は、厳密には、以下のａ）およびｂ）が成立する関数である。
ａ）ｍ１＜ｍ２となる任意の（ｍ１、ｍ２）について、Δ（ｎ、ｍ1）≦Δ（ｎ、ｍ２）が成り立ち、少なくとも１組の（ｍ１、ｍ２）について、Δ（ｎ、ｍ1）＜Δ（ｎ、ｍ２）が成り立つ。
ｂ）ｎ１＜ｎ２となる任意の（ｎ１、ｎ２）について、Δ（ｎ１、ｍ）≦Δ（ｎ２、ｍ）が成り立ち、少なくとも１組の（ｎ１、ｎ２）について、Δ（ｎ１、ｍ）＜Δ（ｎ２、ｍ）が成り立つ。
【００６０】
このため、画像処理装置１００は、入力画像が局所的に高輝度の画素を含み全体的には中輝度以下の画素を多く含むような画像である場合、高輝度側の輝度域について相対的に小さい度数をカウントし、相対的に大きい重み値を設定する。したがって、高輝度側の画素領域における最大最小輝度差は、輝度補正前より増加するか、あるいは輝度補正前より減少する場合であっても重み値が大きい分だけ減少幅が小さくなる。これにより、画像処理装置１００は、階調つぶれがあると鑑賞者に認識されやすい高輝度の画素からなる局所的な画素領域において、輝度補正後に階調つぶれが生じることを抑制することができる。
【００６１】
なお、入力画像が全輝度域に亘って各輝度域に略同数の画素を含むような「輝度分布が均一な画像」であっても、度数の重み補正が行った上で輝度補正を行った場合、画像処理装置１００は、全体的にコントラストが高く、且つ、階調つぶれがあると鑑賞者に認識されにくい出力画像を得ることができる。
【００６２】
図８は、入力画像の各画素の輝度値と出力画像の各画素の輝度値との関係を表す関数グラフを示した図である。図８の左側の座標平面上の関数グラフは入力画像が中輝度の画素を多く含むような画像である場合の関数グラフを示している。また、図８の右側の座標平面上の関数グラフは、入力画像が輝度分布の均一な画像である場合の関数グラフを示している。
【００６３】
図８の右側の座標平面上の三角マークがプロットされた実線の関数グラフを見るとわかるように、画像処理装置１００は、度数の重み補正を行うことにより、入力画像が輝度分布の均一な画像であっても出力画像において高輝度側画素領域の最大最小輝度差をより顕著にすることできる。
【００６４】
一方、図８の左側の座標平面上の点線の関数グラフと対比しながら、図８の右側の座標平面上の丸マークがプロットされた実線の関数グラフを見るとわかるように、入力画像が輝度分布の均一な画像である場合、画像処理装置１００は、度数の重み補正を行わずに輝度補正を行っても、輝度補正による画質向上の効果を得ることができない。
【００６５】
したがって、重み補正後の度数に基づき輝度補正を行うことが可能な画像処理装置１００は、入力画像の輝度特性にあまり左右されることなく、全体的にコントラストが高く、且つ、階調つぶれと鑑賞者に認識されにくい出力画像を得ることができる。
【００６６】
また、図１の本実施形態の画像処理装置１００のブロック図と、図１２の従来の画像処理装置のブロック図とを比較するとわかるように、本発明は、従来の画像処理装置に重み補正部１２０を付加することにより実現できる。これまでの説明からわかるように、重み補正部１２０は簡単な演算処理しか行わないので、従来の画像処理装置に簡単な演算回路を付加するだけで本発明を実施することができるようになっている。
【００６７】
〔実施形態２〕
以下、本発明の別の実施形態に係る画像処理装置１００’について図１０および図１１を参照しながら以下に説明する。
【００６８】
図１０は、画像処理装置１００’の構成を示すブロック図である。
【００６９】
図１０に示すように、本実施形態に係る画像処理装置１００’は、実施形態１に係る画像処理装置１００と、画像処理部のみが異なっている。すなわち、画像処理装置１００’に設けられている画像処理部１４０’は、画像処理部１４０が輝度補正に使用する輝度変換関数とは異なり、各輝度域におけるグラフが曲線となるような輝度変換関数に基づいて輝度の変換を行うようになっている。
【００７０】
次に、画像処理装置１００’が輝度変換関数を求める動作について図１１を参照しながら具体的に説明する。図１１は、２つの座標平面を示した図であり、図１１の下段の座標平面上のグラフは、輝度分布情報作成部１１０が作成する輝度の度数分布の一例を示している。また、図１１の上段の座標平面上のグラフは、上記輝度の度数分布に基づき、画像処理装置１００’が求める輝度変換関数ｆ（Ｌ）の一具体例を表す関数グラフである。図１１を見るとわかるように、関数グラフは各輝度域において曲線となっている。なお、画像処理装置１００’の輝度分布情報作成部１１０〜増幅率設定部１３０が行う動作は、画像処理装置１００の輝度分布情報作成部１１０〜増幅率設定部１３０が行う動作と同様であるので、輝度分布情報作成部１１０〜増幅率設定部１３０については説明を省略する。すなわち、以下では、画像処理部１４０’が、増幅率設定部１３０から増幅率情報が供給されてから輝度変換関数を求めるまでの動作について説明する。
【００７１】
画像処理部１４０’は、増幅率情報に基づいて、求めるべき輝度変換関数の各輝度域について予め定めた入力輝度値（規定の輝度値）における一次微分値を設定する。輝度域の数が８つである場合、例えば、図１１の上段のグラフに示すように、画像処理部１４０’は、各ｉについて、輝度域ｉの中心の入力輝度値（すなわち、輝度ヒストグラムの各階級における階級値）Ｌiにおけるｆ（Ｌ）の一次微分値ｆ’(Ｌi)を、増幅率情報に含まれる輝度域ｉにおける増幅率の値に設定する。換言すると、入力輝度値Ｌiにおける一次微分値ｆ’(Ｌi)は、輝度域ｉの度数Ｆと輝度域ｉについて設定される重み値Ｗとの双方に対する増加関数ｇ（Ｆ、Ｗ）となるように設定されることになる。
【００７２】
その後、画像処理部１４０’は、各輝度域について設定した一次微分値ｆ’(Ｌi)に基づき、輝度変換関数ｆ（Ｌ）を求める。例えば、画像処理部１４０’は、求めるべき輝度変換関数ｆ（Ｌ）の各輝度域の中心の入力輝度値における一次微分値ｆ’(Ｌi)＝ｇ（Ｆ、Ｗ）を制約条件として曲線回帰を適用すればよい。そして、画像処理部１４０’は、曲線回帰により得られる曲線が関数グラフとなるような関数を輝度変換関数ｆ（Ｌ）とすればよい。なお、この場合、制約条件として、ｆ（０）＝０またはｆ（２５５）＝２５５等、端点の制約条件を追加してもよい。
【００７３】
以上、画像処理装置１００’が輝度変換関数を決定する動作について説明したが、輝度変換関数は単調増加関数になっていることが望ましい。ただし、輝度変換関数が単調増加関数でなくとも、画像処理装置１００’は、全体的にコントラストを高め、且つ、局所的な階調つぶれが生じにくくなるように、入力画像の輝度を補正することは可能である。
【００７４】
また、曲線回帰を適用する際に、求めるべき輝度変換関数の各輝度域の中心の入力輝度値における一次微分値を制約条件とする例を示したが、各輝度域の任意の入力輝度値における一次微分値を制約条件とすることができる。
【００７５】
（画像処理装置１００’の利点）
以上のように、画像処理装置１００’では、輝度分布情報作成部１１０が各ｉについて入力画像に含まれる輝度域ｉに属する輝度を持つ画素の数（度数）をカウントすることにより、各輝度域を各階級とする輝度の度数分布を作成する。そして、重み補正部１２０が、各輝度域（各階級）について階級値に比例する大きさの重み値を生成する。
【００７６】
さらに、画像処理部１４０’は、各ｉについて、求めるべき輝度変換関数の輝度域ｉ内の入力輝度値Ｌiにおける一次微分値を、輝度域ｉについて得られる度数Ｆと輝度域ｉについて設定される重み値Ｗとの双方に対する増加関数となるように設定する。また、画像処理部１４０’は、求めるべき輝度変換関数の入力輝度値Ｌi以外の各入力輝度値における一次微分値を、輝度値Ｌiにおける一次微分値を制約条件とする曲線回帰により求める。したがって、求めるべき輝度変換関数の入力輝度値Ｌi以外の各入力輝度値における一次微分値も、一般的に輝度域ｉについて得られる度数Ｆと輝度域ｉについて設定される重み値Ｗとの双方に対する増加関数となる。
【００７７】
以上のことから、輝度域ｉ内の相異なる任意の２つの入力輝度値に輝度変換関数を適用することにより求まる２つの出力輝度値の輝度差は、輝度域ｉについて得られる度数Ｆと輝度域ｉについて設定される重み値Ｗとの双方に対する増加関数となる。そして、前述したように、重み値Ｗは高輝度側の輝度域においてより大きな値となる。
【００７８】
したがって、画像処理装置１００’も、画像処理装置１００と同様に、階調つぶれを認識されやすい高輝度側の輝度域でコントラストを高めることができるので、全体的にコントラストが高く、且つ、階調つぶれと鑑賞者に認識されにくい出力画像を得ることができる。
【００７９】
（付記事項１）
上記各実施形態では、重み補正部１２０が、各輝度域（各階級）について階級値に比例する大きさの重み値を生成するものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９（ａ）に示すように、階級値に比例しないような大きさの重み値を生成するようにしてもよい。
【００８０】
すなわち、Ｎ個の輝度域のうち他の輝度域よりも高輝度側に位置する一部の（１以上の）輝度域に設定する重み値が、上記他の輝度域のうちのいずれの輝度域に設定する重み値よりも大きい値となっていればよい。例えば、図９（ｂ）に示すように、高輝度側に位置する３つの輝度域（輝度域４〜６）に設定される重み値が、他の輝度域（すなわち、低輝度側に位置する輝度域１〜３）に設定される重み値よりも大きくなっていればよい。
【００８１】
（付記事項２）
上記各実施形態では、重み補正部１２０が、度数に重み値を加算することにより度数の重み補正を行う場合にはＮ個の重み値を生成するものとした。また、重み補正部１２０が、度数に重み係数を乗算することにより度数の重み補正を行う場合には、Ｎ個の重み係数を生成するものとした。
【００８２】
しかしながら、本発明はこれに限定されず、重み補正部１２０は、以下のように度数の重み補正を行ってもよい。すなわち、重み補正部１２０は、Ｎ個の重み値（加算用補正値）とＮ個の重み係数（乗算用補正値）との双方を生成するようにしてもよい。この場合、重み補正部１２０は、各ｉについて、輝度域ｉについてカウントされた度数に輝度域ｉについて生成した重み係数を乗算した上で、さらに、輝度域ｉについて生成した重み値を加算するようにしてもよい。
【００８３】
（付記事項３）
上記各実施形態では、画像処理装置１００に外部から映像信号が入力されるものとしたが、画像処理装置１００が必ずしも映像信号が入力される入力インタフェースを備えていなくともよい。すなわち、画像処理装置１００は、例えば、撮像機能を備えたデジタルカメラのように、画像を生成する機能を備えた装置であってもよい。この場合、画像処理装置１００に自装置が生成した画像に対して上述した輝度補正の処理を行わせることにより、本発明を実施することができる。
【００８４】
また、上記実施形態では、画像処理装置１００の外部に表示装置２００を備える構成としたが、画像処理装置１００に表示部を備えることによって表示装置としても本発明を実施することができることは言うまでもない。
【００８５】
（プログラム等）
最後に、画像処理装置１００に含まれている各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成すればよい。また、画像処理装置１００の各制御は、次のように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【００８６】
すなわち、画像処理装置１００の各制御を実現する制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録していればよい。画像処理装置１００（またはＣＰＵやＭＰＵ）が、供給された記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し、実行すればよい。
【００８７】
プログラムコードを画像処理装置１００に供給する記録媒体は、たとえば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などとすることができる。
【００８８】
また、画像処理装置１００は、通信ネットワークと接続可能に構成しても、本発明の目的を達成できる。この場合、上記のプログラムコードを、通信ネットワークを介して画像処理装置１００に供給する。この通信ネットワークは、画像処理装置１００にプログラムコードを供給できるものであればよく、特定の種類または形態に限定されない。たとえば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、移動体通信網、衛星通信網等であればよい。
【００８９】
この通信ネットワークを構成する伝送媒体も、プログラムコードを伝送可能な任意の媒体であればよく、特定の構成または種類のものに限定されない。たとえば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）回線などの有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【００９０】
以上のように、本発明に係る画像処理装置は、画像に含まれる各画素の輝度値を補正する画像処理装置において、上記輝度値がとり得る範囲である全輝度域を分割して得られる複数の輝度域の各々について、上記画像に含まれる該輝度域に属する輝度を持つ画素の数を第１補正値としてカウントするカウント手段と、上記複数の輝度域の各々について、第２補正値を設定する設定手段と、輝度補正前の輝度値と輝度補正後の輝度値との関係を表す輝度変換関数の各輝度域における傾きが対応する輝度域について得られる第１補正値と該輝度域について設定される第２補正値との双方に対する増加関数となるような該輝度変換関数に基づいて、上記画像に含まれる各画素の輝度値を補正する輝度補正手段と、を備え、上記設定手段が上記複数の輝度域のうち他の輝度域よりも高輝度側に位置する一部の輝度域に設定する第２補正値は、上記他の輝度域のうちのいずれの輝度域に設定する第２補正値よりも大きい値であることが望ましい。
【００９１】
また、本発明に係る画像処理方法は、画像に含まれる各画素の輝度値を補正する画像処理装置における画像処理方法において、上記画像処理装置のカウント手段が、上記輝度値がとり得る範囲である全輝度域を分割して得られる複数の輝度域の各々について、上記画像に含まれる該輝度域に属する輝度を持つ画素の数を第１補正値としてカウントするカウント工程と、上記画像処理装置の設定手段が、上記複数の輝度域の各々について、第２補正値を設定する設定工程と、上記画像処理装置の輝度補正手段が、輝度補正前の輝度値と輝度補正後の輝度値との関係を表す輝度変換関数の各輝度域における傾きが対応する輝度域について得られる第１補正値と該輝度域について設定される第２補正値との双方に対する増加関数となるような該輝度変換関数に基づいて、上記画像に含まれる各画素の輝度値を補正する輝度補正工程と、を含み、上記設定工程にて上記設定手段が上記複数の輝度域のうち他の輝度域よりも高輝度側に位置する一部の輝度域に設定する第２補正値は、上記他の輝度域のうちのいずれの輝度域に設定する第２補正値よりも大きい値であることが望ましい。
【００９２】
上記の構成によれば、本発明に係る画像処理装置および画像処理方法は、上記複数の輝度域の各々について、該輝度域に属する輝度を持つ画素の数を第１補正値としてカウントし、各輝度域について、輝度変換関数の該輝度域における傾きが、補正により、該輝度域について得られた第１補正値を上記増加関数に適用した値と等しい変化量だけ変化するように、画像に含まれる各画素の輝度値を補正する。したがって、輝度補正前の画像が、特定の輝度域に属する輝度を持つ画素からなる画素領域が主要部分を占めるような画像である場合、輝度補正後の画像においては画像の主要部分における最大最小輝度差がより大きくなるので、輝度補正後に全体的にコントラストの高い画像を得ることができる。
【００９３】
また、上記の各構成によれば、本発明に係る画像処理装置および画像処理方法は、上記複数の輝度域の各々について第２補正値を設定し、各輝度域について、該輝度域における第１補正値が大きいほど補正による該輝度域における最大最小輝度差の増幅率が高くなるように、輝度値を補正する。したがって、輝度補正前の画像が、特定の輝度域に属する輝度を持つ画素からなる画素領域が主要部分を占めるような画像である場合、画像の主要部分における最大最小輝度差が大きくなるので、輝度補正後の画像は全体的にコントラストの高い画像となる。
【００９４】
また、上記の各構成によれば、本発明に係る画像処理装置および画像処理方法は、上記複数の輝度域の各々について第２補正値を設定し、各輝度域について、輝度変換関数の該輝度域における傾きが、補正により、該輝度域について設定された第２補正値を上記増加関数に適用した値と等しい変化量だけ変化するように、画像に含まれる各画素の輝度値を補正する。そして、他の輝度域よりも高輝度側に位置する一部の輝度域に設定する第２補正値は、上記他の輝度域のうちのいずれの輝度域に設定する第２補正値よりも大きい値である。
【００９５】
すなわち、上記画像処理装置および画像処理方法は、輝度補正の対象となる画像が高輝度側に位置する上記一部の輝度域に属する輝度を持つ画素の数が少ない画像である場合、上記一部の輝度域の各々について第１補正値としては上記他の領域と比較して相対的に小さい値を得るものの、第２補正値としては上記他の領域と比較して相対的に大きい値を設定することになる。したがって、高輝度側に位置する上記一部の輝度域に属する輝度を持つ画素からなる画素領域における最大最小輝度差は、輝度補正前より増加するか、あるいは輝度補正前より減少する場合であっても第２補正値が大きい分だけ減少幅が小さくなる。これにより、上記画像処理装置は、階調つぶれがあると鑑賞者に認識されやすい高輝度の画素からなる局所的な画素領域において、輝度補正後に階調つぶれが生じることを抑制することができる。
【００９６】
また、本発明に係る画像処理装置は、上記輝度補正手段が、上記画像に含まれる各画素の輝度値を補正するために参照する上記輝度変換関数の上記各輝度域における傾きは、対応する輝度域内の輝度補正前の上限の輝度値と輝度補正前の下限の輝度値との輝度差に対する、該輝度域内の輝度補正後の上限の輝度値と輝度補正後の下限の輝度値との輝度差の比の値になっており、上記各輝度域における傾きは、該輝度域について得られる第１補正値と該輝度域について設定される第２補正値との双方に対する増加関数となるように構成されていてもよい。また、上記画像処理装置は、上記輝度補正手段が、上記画像に含まれる各画素の輝度値を補正するために参照する上記輝度変換関数の上記各輝度域における傾きは、対応する輝度域内の所定の輝度値における一次微分値であり、上記各輝度域における傾きは、該輝度域について得られる第１補正値と該輝度域について設定される第２補正値との双方に対する増加関数となるように構成されていることが望ましい。
【００９７】
また、本発明に係る画像処理装置は、上記輝度補正手段が、各輝度域について、該輝度域に属する輝度を持つ任意の２つの画素の輝度補正前の輝度差と該２つの画素の輝度補正後の輝度差との比が一定となるように、上記画像に含まれる各画素の輝度値を補正することが望ましい。
【００９８】
上記の構成によれば、本発明に係る画像処理装置が輝度補正に用いる輝度変換関数は各輝度域において直線関数となる。したがって、本発明に係る画像処理装置は、上記輝度補正を回路により実現する場合、簡単な構成の回路により実現することができるというさらなる効果を奏する。また、本発明に係る画像処理装置は、上記輝度補正をソフトウェアにより実現する場合、簡単な計算アルゴリズムを用いて実現することができるというさらなる効果を奏する。
【００９９】
本発明に係る画像処理装置は、上記輝度補正手段が、各輝度域について、該輝度域における上限の輝度値を持つ画素と下限の輝度値を持つ画素との輝度差が該輝度域について得られた第１補正値と該輝度域について設定された第２補正値との合計値に応じた変化量だけ変化するように、上記画像に含まれる各画素の輝度値を補正することが望ましい。
【０１００】
あるいは、本発明に係る画像処理装置は、上記輝度補正手段が、各輝度域について、該輝度域における上限の輝度値と下限の輝度値との輝度差の変化量が該輝度域について得られる第１補正値に該輝度域について設定される第２補正値を乗じて得られる積に対する増加関数となるように、上記画像に含まれる各画素の輝度値を補正することが望ましい。
【０１０１】
あるいは、本発明に係る画像処理装置は、上記設定手段が、各輝度域について上記第２補正値として乗算用補正値と加算用補正値とを設定するように構成されており、上記輝度補正手段が、各輝度域について、該輝度域における上限の輝度値と下限の輝度値との輝度差の変化量が、該輝度域について得られる第１補正値に該輝度域について設定される乗算用補正値を乗じて得られる値を被加算値とし、該輝度域について設定される加算用補正値を加算値とする加算により得られた合計値に対する増加関数となるように、上記画像に含まれる各画素の輝度値を補正することが望ましい。
【０１０２】
また、本発明に係る画像処理装置は、上記の各構成を備えることに加え、上記設定手段により隣接する輝度域に設定される２つの第２補正値の差が、上記複数の輝度域のうちいずれの隣接する輝度域においても一定であることが望ましい。
【０１０３】
また、本発明に係る画像処理装置の各手段としてコンピュータを機能させる画像処理プログラムおよびそのような画像処理プログラムを記録した記録媒体であってコンピュータが読み取り可能な記録媒体も本発明の範疇に含まれる。
【０１０４】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、デジタルカメラやテレビ等の画像処理機能を備えた装置一般に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１００      画像処理装置
１１０        輝度分布情報作成部（カウント手段）
１２０        重み補正部（設定手段）
１３０        増幅率設定部
１４０        画像処理部（輝度補正手段）
２００      表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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