(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
輝度伸張処理の対象となる入力画像について注目エリア全体の平均輝度を算出する平均輝度算出手段と、
前記注目エリア全体の輝度の標準偏差を算出する標準偏差算出手段と、
前記平均輝度算出手段により算出された前記平均輝度の値と前記標準偏差算出手段により算出された前記標準偏差の値を用いてシグモイド関数曲線に従う輝度伸張パラメータを生成する輝度伸張パラメータ生成手段と、
前記輝度伸張パラメータ生成手段により生成された輝度伸張パラメータを用いて輝度変換テーブルを作成するテーブル作成手段と、
前記テーブル作成手段によって作成された前記輝度変換テーブルを用いて前記入力画像に対する輝度伸張出力画像を作成する画像変換手段と、
を具備したことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記輝度伸張パラメータ生成手段は、下式
【数１】
0005537995.tif 000004
但し、Ｍ＝輝度平均値、α＝標準偏差から自動的に求められる係数
により前記シグモイド関数曲線に従う前記輝度伸張パラメータを生成することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記１式において、前記αは、前記シグモイド関数曲線の利用範囲を定める固定値（Ｋ）として外部より任意の値が設定される請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
カメラで撮影した入力画像を画像バッファに保持し、前記画像バッファ上で前記入力画像についてガンマ補正を行う処理装置に、
前記画像バッファに保持した入力画像について注目エリア全体の平均輝度と輝度の標準偏差を算出する機能と、
算出された前記平均輝度の値と前記標準偏差の値を用いてシグモイド関数曲線に従う輝度伸張パラメータを生成する機能と、
生成された前記輝度伸張パラメータを用いて輝度変換テーブルを作成する機能と、
作成された前記輝度変換テーブルを用いて前記入力画像に対する輝度伸張出力画像を作成する機能と、
を実現させるための画像処理プログラム。
【請求項５】
前記輝度伸張パラメータを生成する機能は、下式
【数２】
0005537995.tif 000005
但し、Ｍ＝輝度平均値、α＝標準偏差から自動的に求められる係数
により前記シグモイド関数曲線に従う前記輝度伸張パラメータを生成することを特徴とする請求項４に記載の画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラで撮影した画像を入力画像として扱う画像処理装置およびカメラ映像の輝度伸張アルゴリズムに特徴をもつ画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ映像において、照明がない場合など照度が不足している状況において、画面が真っ黒になる場合がある。また逆に西日など強い光が差し込んだ場合など、画面が真っ白になる場合がある。このように局所的な階調に輝度が集まり、画面全体のコントラストがなくなり、監視や画像処理に不向きとなる映像となる場合がある。
【０００３】
一般的には、モノクロの入力画像に対して、暗い輝度が多いと判断した場合には、低階調部分に多くの階調を割り当て、逆に白い部分が多いと判断した場合には、高階調部分に多くの階調を割り当てる。従来の技術としては、（１）「線形変換」、（２）「標準偏差方式」、（３）「ヒストグラム平準化」等があるが、（１）、（２）の場合、平均値や分散を利用しただけでは、輝度の分布割合を求めることが難しく、また伸張するためのパラメータを経験等から決定する必要がある。一方、（３）の場合は、階調数を少なくする方法であることから伸張した結果の画像が粗くなる傾向にある。さらに他の輝度伸張技術として、エッジ強調のための画素値変換関数をシグモイド関数から導出し、この画素値変換関数に基づいてエッジ強調された処理画像を得る画像処理技術が存在した（特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、この画像処理技術においては、輝度平均値が高いときのシグモイド曲線は右上にシフトされ、低いときのシグモイド曲線は左下にシフトされるため、平均値が高いときの小さい輝度値、平均値が低いときの小さい輝度値がそれぞれ一定値（固定値又は０）となり、処理対象画面全体について正しい輝度補正が行えないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１６１４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記問題点に鑑み、本発明者は、経験に基づくパラメータを必要とせず、かつ階調を低下させることなく、最低輝度値により近い階調部分および最高輝度値により近い階調部分の各輝度差に対して安定したきめの細かい画質改善を図ることのできる画像伸張処理機能をもつ画像処理装置および画像処理プログラムを実現した（特許第４３４０３０３号）。
【０００７】
この特許第４３４０３０３号による輝度伸張技術は、入力画像の平均輝度値が中心輝度値以下であるとき凸曲線による輝度変換テーブルを用い、中心輝度値より大きいとき凹曲線による輝度変換テーブルを用いて、入力画像に対する輝度伸張出力画像を作成するもので、これにより最低輝度値により近い階調部分および最高輝度値により近い階調部分の各輝度差に対して安定したきめの細かい画質を得ている。
【０００８】
この輝度伸張技術においては、入力画像（注目エリア）の平均輝度値に従い、凸曲線による輝度変換テーブルまたは凹曲線による輝度変換テーブルを用いて画面全体の輝度伸張が行われることから、輝度の強調度合いは低く、これに対して、上記した輝度伸張技術に加え、入力画像の注目エリアにおける画面全体のコントラストをよりダイナミックに変化させて出力することのできる輝度伸張技術が新たに要求されるに至った。
【０００９】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、経験に基づくパラメータを必要とせず、入力画像における注目エリアの画像から輝度伸張パラメータを自動算出し、かつ、入力画像の注目エリアにおける画面全体の明暗の度合いを任意の可変量で強調補正できる画像処理装置および画像処理プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、輝度伸張処理の対象となる入力画像について注目エリア全体の平均輝度を算出する平均輝度算出手段と、前記注目エリア全体の輝度の標準偏差を算出する標準偏差算出手段と、前記平均輝度算出手段により算出された前記平均輝度の値と前記標準偏差算出手段により算出された前記標準偏差の値を用いてシグモイド関数曲線に従う輝度伸張パラメータを生成する輝度伸張パラメータ生成手段と、前記輝度伸張パラメータ生成手段により生成された輝度伸張パラメータを用いて輝度変換テーブルを作成するテーブル作成手段と、前記テーブル作成手段によって作成された前記輝度変換テーブルを用いて前記入力画像に対する輝度伸張出力画像を作成する画像変換手段と、を具備した画像処理装置を特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、カメラで撮影した入力画像を画像バッファに保持し、前記画像バッファ上で前記入力画像についてガンマ補正を行う処理装置に、前記画像バッファに保持した入力画像について注目エリア全体の平均輝度と輝度の標準偏差を算出する機能と、前記算出された前記平均輝度の値と前記標準偏差の値を用いてシグモイド関数曲線に従う輝度伸張パラメータを生成する機能と、生成された前記輝度伸張パラメータを用いて輝度変換テーブルを作成する機能と、作成された前記輝度変換テーブルを用いて前記入力画像に対する輝度伸張出力画像を作成する機能と、を実現させるための画像処理プログラムを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、経験に基づくパラメータを必要とせず、入力画像における注目エリアの画像から輝度伸張パラメータを自動算出できるとともに、入力画像の注目エリアにおける画面全体の明暗の度合いを任意の可変量で強調補正できる輝度伸張機能を備えた画像処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る画像処理装置の要部の構成要素を示すブロック図。
【図２】上記実施形態に係る輝度伸張処理部の輝度伸張処理動作を説明するための動作説明図。
【図３】上記実施形態に係る輝度伸張処理に適用されるシグモイド関数曲線の特性図。
【図４】上記実施形態に係る輝度変換テーブルの入出力変換特性（Ｍ＝１２８）を示す図。
【図５】上記実施形態に係る輝度変換テーブルの入出力変換特性（Ｍ＝２００）を示す図。
【図６】上記実施形態に係る輝度変換テーブルの入出力変換特性（Ｍ＝５０）を示す図。
【図７】上記実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図。
【図８】上記実施形態に係る輝度伸張処理部の構成を示すブロック図。
【図９】上記実施形態に係る輝度伸張処理部の処理手順を示すフローチャート。
【図１０】上記実施形態に係る輝度伸張処理部のより詳細な処理手順を示すフローチャート。
【図１１】上記実施形態に係る輝度伸張処理部のより詳細な処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
本発明の実施形態に係る画像処理装置の要部の構成要素を図１に示す。図１に示す輝度伸張処理部１は、単眼カメラで撮影した画像を入力画像として、当該入力画像について輝度伸張処理（ガンマ補正）を施し、上記入力画像を当該入力画像の輝度値の分布状態から最適な階調に変換する。ここでは、ＱＶＧＡ（３２０画素×２４０画素）の０〜２５５階調の入力画像を対象に設定された注目エリアの画像を輝度伸張処理する。
【００１６】
この輝度伸張処理部１における輝度伸張処理では、ガンマ（γ）補正の理論を参考にし、ガンマ補正に必要とする輝度伸張のための輝度伸張パラメータを入力画像における注目エリアの画像の平均輝度と標準偏差から自動算出する手段を具備した。
【００１７】
この輝度伸張処理部１による輝度伸張パラメータの自動算出では、輝度伸張処理の対象となる入力画像について注目エリアの平均輝度と標準偏差を算出し、この平均輝度の値と標準偏差の値をもとにシグモイド関数曲線に従う輝度伸張パラメータを生成する。このシグモイド関数曲線に従う輝度伸張パラメータを用いて上記入力画像に対する輝度伸張出力画像を作成する。ここでは、注目エリアの平均輝度値を変曲点とするシグモイド関数曲線に対して、その変曲点を中心とした傾きを標準偏差（σ）をパラメータ要素に可変制御する。このシグモイド関数曲線を用いた輝度伸張処理をここではシグモイド輝度伸張処理と称す。
【００１８】
このシグモイド輝度伸張処理により、経験的なパラメータを一切必要とせずに、入力画像のみから伸張用パラメータを自動算出できるとともに、入力画像の注目エリアにおける画面全体の明暗の度合いを任意の可変量で強調補正できる輝度伸張機能を実現できる。一例を挙げると、路面の凹凸が際立つ出力画像を得ることができる。このシグモイド輝度伸張処理を、例えば、単眼カメラの映像を用いた動物体の追跡処理技術に適用することで、検知、追跡の対象となる動物体（オブジェクト画像）について、キャプチャ画像の限界を超えたより監視し易い、より高解像度の鮮明画像を監視員に対して提供することができる。
【００１９】
図１に示す輝度伸張処理部１の輝度伸張処理動作について、図２乃至図６を参照して説明する。図２は上記輝度伸張処理部１の輝度伸張処理動作を説明するための動作説明図、図３は上記実施形態に係る輝度伸張処理に適用されるシグモイド関数曲線の特性図、図４乃至図６はそれぞれ上記実施形態に係る輝度変換テーブルの入出力変換特性を示す図である。
【００２０】
本発明の実施形態は、図２に示すように、先ず、単眼カメラで撮影した入力画像（３２０画素×２４０画素）２について、予め設定された注目エリア３の平均輝度を求め、さらに同注目エリア３の輝度の標準偏差を求める。
【００２１】
この平均輝度と標準偏差をシグモイド関数曲線に適用して、そのシグモイド関数曲線に従う輝度伸張パラメータ（シグモイド関数曲線パラメータ）を取得し、このシグモイド関数曲線パラメータを用いて輝度変換テーブル４を作成する。この輝度変換テーブル４の入出力変換特性については図４乃至図６を参照して後述する。
【００２２】
このように本発明の実施形態における画像処理装置は、シグモイド関数曲線を利用した非線形輝度伸張処理機能を有する輝度伸張処理部１を実装し、入力映像に適したより見易い画像の出力機能を実現している。
【００２３】
この非線形輝度伸張処理に用いるシグモイド関数曲線の特性図を図３に示している。図３において、Ｍは入力画像（注目エリア）の平均輝度、σは標準偏差、太線で示すｓ字状の曲線は、下式（同図の右上に併記）で得られたシグモイド関数曲線である。
【数１】
0005537995.tif 000002
【００２４】
具体的には、注目エリアの輝度平均値と標準偏差を利用して、シグモイド曲線のパラメータ（Ｍ、α）を決定する。
【００２５】
ここで、Ｍ＝輝度平均値、α＝標準偏差から自動的に求められる係数である。
【００２６】
係数αの算出方法は、下式の通りとする。なお、αは、最小値＝１、最大値＝５０とする。また、輝度の上限値と下限値の平均値Ｍ±Ｋσの範囲を２５〜２３０とする（これはマージンΔ＝２５の場合で、Δを外部パラメータとする）。なお、マージンΔは、最適なシグモイド曲線を得るために、輝度伸長曲線の平均値の範囲を定めたものである。
【００２７】
ここで、Ｍとσは、輝度の分布から自動的に算出される値であり、Ｋは固定値（１，２，３，…）とする。
【００２８】
まず、ΔからＲａｎｇｅＭａｘ＝２５５−Δ（例＝２３０）とＲａｎｇｅＭｉｎ＝Δ（例＝２５）を求める。
【数２】
0005537995.tif 000003
【００２９】
なお、（ｌｎ  ＲａｎｇｅＭａｘ  −  ｌｎ  ＲａｎｇｅＭｉｎ）は、固定値として予め算出が可能である。
【００３０】
上記式から明らかなように、標準偏差σ（＝Ｋσ）が小さくなれば、係数αは大きくなり、注目エリアの平均輝度値を変曲点とするシグモイド関数曲線の傾きは変曲点を中心に急峻になる（輝度伸張の度合い（変化）が大きくなる）。また、標準偏差σ（＝Ｋσ）が大きくなれば、係数αは小さくなり、注目エリアの平均輝度値を変曲点とするシグモイド関数曲線の傾きは変曲点を中心に緩やかになる。
【００３１】
この具体例を図４乃至図６に示している。図４乃至図６はそれぞれ輝度変換テーブル４の入出力変換特性を示したもので、図４は注目エリアの平均輝度が全階調（０〜２５５）の中心輝度値（Ｍ＝１２８）にあるときの輝度変換テーブル４の入出力変換特性を示し、図５は注目エリアの平均輝度が高い輝度値（Ｍ＝２００）にあるときの輝度変換テーブル４の入出力変換特性を示し、図６は注目エリアの平均輝度が低い輝度値（Ｍ＝５０）にあるときの輝度変換テーブル４の入出力変換特性を示している。この図４乃至図６に示す入出力変換特性において、Ｋσを異ならせた（可変した）４種のシグモイド関数曲線のうち、太実線で示すＫσ＝１０のときの関数曲線の傾きが最も急峻であり、輝度伸張の度合い（変化）が最も大きい。Ｋσの値が大きくなる程（ｍａｘ＝５０）関数曲線の傾きが緩やか（なだらか）になり、輝度伸張の度合い（変化）が小さくなる。
【００３２】
上記したように本発明の実施形態では、輝度伸張のための輝度伸張パラメータを入力画像における注目エリアの画像の平均輝度と標準偏差からシグモイド関数曲線を用いて自動算出する構成としたことにより、経験的なパラメータを一切必要とせずに、入力画像のみから伸張用パラメータを自動算出できるとともに、入力画像の注目エリアにおける画面全体の明暗（コントラスト）の度合いを任意の可変量で強調補正できる輝度伸張機能を実現でき、単眼カメラの映像を用いた動物体の追跡処理技術に適用することで、動物体（オブジェクト画像）の検知、追跡が容易な監視システムを構築できる。
【００３３】
上記実施形態をより具現化した一例を図７乃至図１１に示している。図７は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、図８は同実施形態に係る前置画像処理部に設けられた輝度伸張処理部の構成を示すブロック図、図９は上記輝度伸張処理部の処理手順を示すフローチャート、図１０および図１１は上記輝度伸張処理部の処理手順をより詳細に示すフローチャートである。なお、ここでは、画像処理装置の前置画像処理部に、本発明の要旨とするところの輝度伸張処理機能部を設けた構成を例示するが、上記輝度伸張処理機能部は図７に示す構成の画像処理装置に限らず、例えば、単にカメラ映像に対して輝度伸張処理を施す画像処理装置等、種々の画像処理装置に適用可能である。
【００３４】
本発明の実施形態に係る画像処理装置は、図７に示すように、カメラ１１と、キャプチャ部１２と、前置画像処理部１３と、画像処理部１４と、表示部１５とを具備して構成される。
【００３５】
カメラ１１は、レンズユニットとレンズユニットの結像位置に設けられた撮像素子（例えばＣＣＤ固体撮像素子、若しくはＣＭＯＳイメージセンサ）とを具備して、屋外若しくは屋内の動きを伴う被写体（動物体）を対象に、撮像した一画面分の画像を所定の画素単位（例えば１フレーム３２０×２４０画素＝ＱＶＧＡ）で出力する。
【００３６】
キャプチャ部１２は、カメラ１１が撮像したフレーム単位の画像を取り込み、前置画像処理部１３内の画像バッファ２１に保持する処理機能をもつ。
【００３７】
前置画像処理部１３は、キャプチャ部１２がカメラ１１から取り込んだフレーム単位の画像を輝度伸張処理の対象となる入力画像として保持する画像バッファ２１と、上述した図１に示す輝度伸張処理部１と同様の処理機能をもつ輝度伸張処理部２２とを具備して構成される。この前置画像処理部１３の内部構成要素については図８を参照して後述する。
【００３８】
画像処理部１４は、前置画像処理部１３の画像バッファ２１に保持された輝度伸張処理後の画像を取り込み、例えば時間差をもつ画像の差分二値化処理、ノイズ除去、変化画素を含む矩形領域の抽出および変化画素領域の追跡処理等の一連の画像処理を行う。表示部１５は上記画像処理部１４で処理した、例えば動物体領域の画像を表示出力する。
【００３９】
上記図７に示す前置画像処理部１３に設けられた輝度伸張処理部２２の構成要素を図８に示す。前置画像処理部１３に設けられた輝度伸張処理部２２は、注目領域画像作成部２２１と、平均輝度算出部２２２と、標準偏差算出部２２３と、シグモイド関数曲線パラメータ算出部２２４と、参照テーブル判定部２２５と、画像変換部２２６とを有する。
【００４０】
注目領域画像作成部２２１は、画像バッファ２１に保持された入力画像から、注目エリアの画像を取得するもので、システム管理者等により予め設定された注目領域指定情報に従い、画像バッファ２１をリードアクセスして、画像バッファ２１に保持された輝度伸張処理の対象となる入力画像から、上記注目領域指定情報に従う矩形領域の画像を注目エリア対象画像として取得する。
【００４１】
平均輝度算出部２２２は、注目領域画像作成部２２１が取得した注目エリア対象画像全体の平均輝度（＝Ｍ）を算出する。
【００４２】
標準偏差算出部２２３は、上記注目エリア対象画像全体の輝度の標準偏差（＝σ）を算出する。
【００４３】
シグモイド関数曲線パラメータ算出部２２４は、上記平均輝度算出部２２２が算出した平均輝度（＝Ｍ）と、上記標準偏差算出部２２３が算出した輝度の標準偏差（＝σ）をグモイド関数曲線のパラメータ要素として上記図３乃至図６に示したシグモイド関数曲線の輝度伸張パラメータ（シグモイド関数曲線パラメータ）を生成する。
【００４４】
参照テーブル判定部２２５は、テーブル作成部２３１と、テーブル作成部２３１が作成した参照テーブルを保持するテーブル保持部とを具備し、上記テーブル作成部２３１において上記シグモイド関数曲線パラメータ算出部２２４が算出したシグモイド関数曲線パラメータの変動に伴い、当該関数曲線のパラメータを用いて輝度変換のための参照テーブルを作成し、この参照テーブルを入力画像（注目エリア）に対する輝度伸張用の輝度変換テーブル２３２として上記テーブル保持部に保持する。
【００４５】
画像変換部２２６は、参照テーブル判定部２２５が作成した輝度変換テーブル（参照テーブル）２３２を用いて、画像バッファ２１に保持された入力画像（注目エリア）に輝度変換処理を施し、入力輝度に対して出力輝度を変換した画像を画像バッファ２１に書き戻すことによって画像バッファ２１上に輝度伸張画像を作成する。
【００４６】
上記した輝度伸張処理部２２の処理手順を図９に示している。
【００４７】
輝度伸張処理部２２は、カメラ１１が撮像したフレーム単位の入力画像がキャプチャ部１２を介して画像バッファ２１に保持される毎に図９に示す処理を実行する。
【００４８】
画像バッファ２１に輝度伸張処理の対象となる入力画像が保持されると、注目領域画像作成部２２１は、上記入力画像から、予め設定された注目エリアの対象画像を取得する。注目領域画像作成部２２１により注目エリアの対象画像が取得されると、平均輝度算出部２２２は注目領域画像作成部２２１が取得した注目エリアの対象画像について当該画像全体の平均輝度を算出し、算出した平均輝度値（＝Ｍ）をシグモイド関数曲線パラメータ算出部２２４に送出する（ステップＳ１１）。
【００４９】
標準偏差算出部２２３は、上記注目エリアの対象画像について輝度の標準偏差（＝σ）を算出し、算出した標準偏差（＝σ）をシグモイド関数曲線パラメータ算出部２２４に送出する（ステップＳ１２）。
【００５０】
シグモイド関数曲線パラメータ算出部２２４は、上記平均輝度算出部２２２が算出した平均輝度（＝Ｍ）と、上記標準偏差算出部２２３が算出した輝度の標準偏差（＝σ）をグモイド関数曲線のパラメータ要素として上記図３乃至図６に示したシグモイド関数曲線の輝度伸張パラメータ（シグモイド関数曲線パラメータ）を生成し、生成したシグモイド関数曲線パラメータを参照テーブル判定部２２５に送出する（ステップＳ１３）。
【００５１】
参照テーブル判定部２２５は、上記シグモイド関数曲線パラメータ算出部２２４が算出したシグモイド関数曲線パラメータの変動に伴い、当該関数曲線のパラメータを用いて輝度変換のための参照テーブルを作成し輝度変換テーブル２３２として保持して画像変換部２２６に輝度変換出力を指示する（ステップＳ１４）。
【００５２】
画像変換部２２６は、上記指示を受けて、参照テーブル判定部２２５が作成した輝度変換テーブル２３２を用い、画像バッファ２１に保持された入力画像（注目エリア）に輝度変換処理を施し、入力輝度に対して出力輝度を変換した画像を画像バッファ２１に書き戻すことによって画像バッファ２１上に輝度伸張画像を作成する（ステップＳ１５）。
【００５３】
上記した処理のより詳細な手順を図１０および図１１に示している。なお、図中、ＩＭＧ＿ＷＩＤＴＨは、画面の幅であり、ここでは、３２０画素とする。ＩＭＧ＿ＨＥＩＧＨＴは、画面の高さであり、ここでは、２４０画素とする。ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ＿ＭＡＸは、輝度の最大値であり、ここでは、輝度値＝２５５とする。ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ＿ＭＩＮは、輝度の最小値であり、ここでは、輝度値＝０とする。
【００５４】
図１０に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０３において、輝度伸張画像を格納するメモリ領域を確保し、初期化する（ｐ＿ＴｅｍｐＩｍｇ＝画像バッファメモリ２１）。さらに、平均輝度、標準偏差を求めるのに必要な変数として、ｔｅｍｐＳｑＳｕｍ（輝度二乗計算をした結果を格納する変数）、ｔｅｍｐＳｕｍ（輝度を格納する変数）、ｔｅｍｐＳｑＭｅａｎ（輝度二乗平均を格納する変数）、ｔｅｍｐＭｅａｎ（平均輝度を格納する変数）、ｓｔｄｅｖ（輝度の標準偏差を格納する変数）を初期化する。
【００５５】
図１０に示すステップＳ１０４〜Ｓ１０５において、取り込んだ画像を走査し、輝度総和をｔｅｍｐＳｕｍに格納し、輝度値の二乗総和をｔｅｍｐＳｑＳｕｍに格納する。このステップＳ１０４とＳ１０５の画像走査は、注目エリア内の画素に対し実行される。さらに、ステップＳ１０６〜Ｓ１０７において、輝度値と輝度値の二乗をもとに、輝度平均と輝度二乗平均を求めて、それぞれｔｅｍｐＭｅａｎとｔｅｍｐＳｑＭｅａｎに格納する。
【００５６】
図１１に示すステップＳ１０８〜Ｓ１０９において、平均輝度と輝度二乗平均をもとに、その画像の輝度に対する標準偏差σを求めｓｔｄｅｖに格納すると共に、格納した標準偏差σの最大／最小をチェックする。
【００５７】
図１１に示すステップＳ１１０〜Ｓ１１１において、標準偏差σを利用して、数２に示した計算式によりシグモイド係数（α）を求め、シグモイド関数の係数（α）の最小、最大をチェックする。
【００５８】
図１１に示すステップＳ１１２において、入力画像の輝度のシグモイド変換処理を行う。変換後の輝度値＝（（輝度の最大値）／（１．０＋Ｅｘｐ（−α×（（入力輝度値）−平均輝度）／輝度最大値））。この変換後の輝度値は、Ｌｏｏｋｕｐ  Ｔａｂｌｅ（輝度変換テーブル２３２）に格納される。ステップＳ１１２の演算動作は、輝度値１〜ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ  ＭＡＸ（ここでは、輝度値２５５）まで繰り返し実行される。次に、ステップＳ１１３において、輝度変換のためＬｏｏｋｕｐ  Ｔａｂｌｅ（輝度変換テーブル２３２）を参照して、ｐ＿ＴｅｍｐＩｍｇに記憶している入力画像の輝度を変換する。この変換動作は、画像サイズ分（この例では、３２０×２４０の全画素）まで繰り返し実行される。
【００５９】
上記の処理が全画面分終了したら、メモリコピーにてｐ＿ＴｅｍｐＩｍｇからｐ＿ＯｕｔｐｕｔＩｍｇの領域に格納し（図１１ステップＳ１１４）、ｐ＿ＴｅｍｐＩｍｇのメモリ領域を解放する（図１１ステップＳ１１５）。
【００６０】
上記したように本発明の実施形態によれば、輝度伸張のための輝度伸張パラメータを入力画像における注目エリアの画像の平均輝度と標準偏差からシグモイド関数曲線を用いて自動算出する構成としたことにより、経験的なパラメータを一切必要とせずに、入力画像のみから伸張用パラメータを自動算出できるとともに、入力画像の注目エリアにおける画面全体のコントラストの度合いを任意の可変量で強調補正できる輝度伸張機能を実現でき、単眼カメラの映像を用いた動物体の追跡処理技術に適用することで、動物体（オブジェクト画像）の検知、追跡が容易な監視システムを構築できる。
【００６１】
なお、上記した実施形態では、ＱＶＧＡ（３２０画素×２４０画素）の０〜２５５階調のカメラ映像を輝度伸張処理の対象となる入力画像としたが、これに限らず、例えばＶＧＡ等の画像を扱う画像処理装置に於いても本発明に係る輝度伸張処理機能部を適用することができる。また、上記実施形態において、輝度伸張処理機能を実現する輝度伸張処理部２２の構成要素（注目領域画像作成部２２１、平均輝度算出部２２２、累乗パラメータ算出部２２３、参照テーブル判定部２２４、画像変換部２２５等）について、その一部機能若しくはすべての機能をソフトウェア処理により実現可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１…輝度伸張処理部、２…単眼カメラで撮影した画像（入力画像）、３…注目エリア対象画像、４…輝度変換テーブル（参照テーブル）、５…輝度伸張画像、１１…カメラ、１２…キャプチャ部、１３…前置画像処理部、１４…画像処理部、１５…表示部、２１…画像バッファ、２２…輝度伸張処理部、２２１…注目領域画像作成部、２２２…平均輝度算出部、２２３…標準偏差算出部、２２４…シグモイド関数曲線パラメータ算出部、２２５…参照テーブル判定部、２２６…画像変換部、２３１…テーブル作成部、２３２…輝度変換用テーブル（参照テーブル）。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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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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