(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の階調数を有する画像データ（３０１）について、前記画像データにおける輝度の範囲を複数に区分して成る各区間ごとに、その区間内の輝度を有する画素の数を算出する区間画素数算出手段（７）と、
前記区間内の輝度を有する前記画素の数に基づき、前記複数の区間から区間を選択する区間選択手段（９）と、
前記区間選択手段により選択された区間内の輝度を有する前記画素の輝度を、前記第１の階調数よりも小さい第２の階調数において設定するとともに、前記区間選択手段により選択されなかった区間内の輝度を有する前記画素の輝度を最低値又は最高値とする階調設定手段（１１）と、
を備え、
前記区間選択手段は、前記区間内の輝度を有する前記画素の数の、全区間の画素数に対する比率が所定の閾値以上である区間を選択することを特徴とする画像処理装置（１）。
【請求項２】
前記区間選択手段は、前記比率が前記閾値以上である区間が存在しない場合、全ての区間を選択することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記区間画素数算出手段、前記区間選択手段、及び前記階調設定手段は、前記第１の階調数を有する画像データの一部について処理を行うことを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記第１の階調数を有する画像データは、ダイナミックレンジ方式の画像データであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載カメラで取得した画像データを用いて、白線、先行車両、対向車等を認識する画像認識装置が知られている。近年、車載カメラの性能が向上し、車載カメラが８ビットを超える画像データを出力することがある。ただし、画像認識装置の処理負担を軽減するために、８ビットを超える画像データを８ビットの画像データに変換してから、画像認識に用いることがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ2006/098360
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、８ビットを超える画像データを、単に、８ビットの画像データに変換すると、画像認識を行う際に、輝度分解能が低下してしまう。
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、画像の階調数を落としても、輝度分解能が低下しにくい画像処理装置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】
【０００５】
本発明の画像処理装置は、区間画素数算出手段により、第１の階調数を有する画像データについて、前記画像データにおける輝度の範囲を複数に区分して成る各区間ごとに、その区間内の輝度を有する画素の数を算出する。また、本発明の画像処理装置は、区間選択手段により、前記区間内の輝度を有する前記画素の数に基づき、前記複数の区間から区間を選択する。さらに、本発明の画像処理装置は、階調設定手段により、前記区間選択手段によって選択された区間内の輝度を有する前記画素の輝度を、前記第１の階調数よりも小さい第２の階調数において設定するとともに、前記区間選択手段により選択されなかった区間内の輝度を有する前記画素の輝度を最低値又は最高値とする。
【０００６】
本発明の画像処理装置は、第１の階調数の画像データから第２の階調数の画像データを作成する場合、第１の階調数の画像データにおける輝度の全範囲ではなく、区間ごとの画素数に基づき選択された区間に対応する画素について、第２の階調数の階調を設定する。そのため、第２の階調数の画像において、輝度分解能が高い。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】画像処理装置１の構成を表すブロック図である。
【図２】画像処理装置１が実行する処理を表すフローチャートである。
【図３】１０ビットの画像データについて、車載カメラ１０１に入射する光の明るさと、画像データを構成する画素の輝度との関係を表すグラフである。
【図４】１０ビットの画像データ３０１におけるライン３０７を表す説明図である。
【図５】１０ビットの画像データ３０１における領域３０９を表す説明図である。
【図６】輝度の各階調を有する画素の数（頻度）を表すヒストグラムである。
【図７】区間Ｒ23を選択した場合において８ビットの階調を設定する方法を表す説明図である。
【図８】区間Ｒ12を選択した場合において８ビットの階調を設定する方法を表す説明図である。
【図９】区間Ｒ01を選択した場合において８ビットの階調を設定する方法を表す説明図である。
【図１０】全区間を選択した場合において８ビットの階調を設定する方法を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態を説明する
１．画像処理装置１の構成
画像処理装置１の構成を、図１に基づいて説明する。画像処理装置１は、車両に搭載される車載装置であり、車載カメラ１０１から、車両の前方を撮影した１０ビットの画像データを受け取り、その一部を８ビットの画像データに変換して（階調数を落として）、画像認識装置２０１に出力する。
【０００９】
画像処理装置１は、ＲＡＭ３、処理形状選択部５、ヒストグラム処理部（区間画素数算出手段）７、区間選択部（区間選択手段）９、及び８ビット階調設定部（階調設定手段）１１を備えている。なお、画像処理装置１の各構成は、周知のＣＰＵ（コンピュータ）により実現される。
【００１０】
ＲＡＭ３は、車載カメラ１０１から受け取った１０ビットの画像データを一時的に記憶し、処理形状選択部５に出力する。処理形状選択部５、ヒストグラム処理部７、区間選択部９、及び８ビット階調設定部１１は、それぞれ、後述する処理形状選択処理、ヒストグラム処理、区間選択処理、及び８ビット階調設定処理を実行し、８ビットの画像データを作成する。８ビット階調設定部１１は、作成した８ビットの画像データを、画像認識装置２０１に出力する。
【００１１】
なお、画像認識装置２０１は、８ビットの画像データをＲＡＭ２０３に一時的に記憶し、その８ビットの画像データを用いて、画像認識処理を実行する。画像認識処理では、車両前方の白線、先行車のテールランプ、対向車のヘッドランプ等を周知の画像認識技術により認識する。その認識結果は、車線逸脱警告（LaneDepartureWarning）、車線位置補助（LaneKeepingAssist）、前方衝突警告（ForwardCollisionWaning）、衝突予防制御（PreCrushSafety）、自動緊急制動（AutoEmergencyBrake）、自動ハイビーム（AutoHighBeam）等の前方監視システムに使用される。
【００１２】
２．画像処理装置１が実行する処理
画像処理装置１が実行する処理を、図２〜図１０に基づいて説明する。図２のステップ１では、車載カメラ１０１から１０ビットの画像データを受け取り、ＲＡＭ３に記憶する。１０ビットの画像データの各画素は、輝度に関して、１０ビットに対応する階調数、すなわち、２10の階調数（第１の階調数）を有する。
【００１３】
この画像データは、図３に示すように、車載カメラ１０１に入射する光の明るさ（図３の横軸）の変化量に対する、画像データを構成する画素の輝度（図３の縦軸）の変化量の割合（図３のグラフの傾き）が、輝度の領域ごとに異なるダイナミックレンジ方式の画像データである。すなわち、上記の傾きは、輝度がＹ0（最低値）からＹ1の領域で最も大きく、Ｙ1からＹ2の領域で中程度であり、Ｙ2からＹ3（最大値）の領域で最も小さい。なお、Ｙ0、Ｙ1、Ｙ2及びＹ3は、いずれも、２のべき乗で表される輝度（階調）である。
【００１４】
ステップ２では、処理形状選択部５が、１０ビットの画像データのうち、処理する部分（以下では処理部分とする）を選択する。処理部分は、図４に示すように、１０ビットの画像データ３０１のうち、車両前方の白線３０３、３０５を横切る水方向に沿ったライン３０７のうちの１本であってもよいし、図５に示すように、１０ビットの画像データ３０１のうち、車両前方における矩形の領域（先行車又は対向車が存在する可能性がある領域）３０９であってもよい。
【００１５】
ステップ３では、ヒストグラム処理部７が、まず、前記ステップ２で選択した処理部分に存在する各画素の輝度を取得する。次に、処理部分において、Ｙ0の輝度を有する画素の数、Ｙ0より１段階上の輝度を有する画素の数、Ｙ0より２段階上の輝度を有する画素の数、・・・・Ｙ３の輝度を有する画素の数をそれぞれ求める。その結果、図６に示す、輝度の各階調を有する画素の数（頻度）を表すヒストグラムが得られる。
【００１６】
一方、ヒストグラム処理部７は、１０ビットの画像データの輝度の範囲（Ｙ0〜Ｙ3）を、Ｙ0〜Ｙ1の区間Ｒ01と、Ｙ1〜Ｙ2の区間Ｒ12と、Ｙ2〜Ｙ3の区間Ｒ23とに区分する。そして、上記のように得た図６のヒストグラムを用いて、処理部分において区間Ｒ01内の輝度を有する画素の数である区間画素数Ｎ01、処理部分において区間Ｒ12内の輝度を有する画素の数である区間画素数Ｎ12、及び処理部分において区間Ｒ23内の輝度を有する画素の数である区間画素数Ｎ23をそれぞれ算出する。
【００１７】
ステップ４では、区間選択部９が、以下のようにして、区間画素数Ｎ01、Ｎ12、及びＮ23に基づき、区間Ｒ01、Ｒ12、及びＲ23から一部又は全部の区間を選択する。
区間画素数Ｎ01、Ｎ12、及びＮ23のうちの最大値をＮmaxとする。そして、Ｎmax／Ｎallの値が、０．８（閾値）より大きいか否かを判断する。ここで、Ｎallは、区間画素数Ｎ01、Ｎ12、及びＮ23の合計である。
【００１８】
Ｎmax／Ｎallの値が０．８より大きい場合は、Ｎmaxに対応する区間（Ｎmaxが区間画素数Ｎ01である場合は区間Ｒ01、Ｎmaxが区間画素数Ｎ12である場合は区間Ｒ12、Ｎmaxが区間画素数Ｎ23である場合は区間Ｒ23）を選択する。
【００１９】
一方、Ｎmax／Ｎallの値が、０．８以下である場合は、区間Ｒ01、Ｒ12、及びＲ23の全てを選択する。
ステップ５では、８ビット階調設定部１１が、以下のようにして、処理部分の各画素について、８ビットの階調設定処理を行う。まず、前記ステップ４において、区間Ｒ23を選択した場合、図７に示すように、区間Ｒ23内の輝度を有する処理部分の画素には、８ビットの階調の全範囲を用いて輝度が設定される。このとき、各画素において、１０ビットの画像データにおける輝度と、新たに設定された８ビットの階調との間には、線形の関係がある。一方、前記ステップ４で選択されなかった区間Ｒ01、Ｒ12内の輝度を有する処理部分の画素には、８ビットの階調における最低の輝度が設定される。
【００２０】
また、前記ステップ４において、区間Ｒ12を選択した場合、図８に示すように、区間Ｒ12内の輝度を有する処理部分の画素には、８ビットの階調の全範囲を用いて輝度が設定される。このとき、各画素において、１０ビットの画像データにおける輝度と、新たに設定された８ビットの階調との間には、線形の関係がある。一方、前記ステップ４で選択されなかった区間Ｒ01内の輝度を有する処理部分の画素には、８ビットの階調における最低の輝度が設定され、前記ステップ４で選択されなかった区間Ｒ23内の輝度を有する処理部分の画素には、８ビットの階調における最高の輝度が設定される。
【００２１】
また、前記ステップ４において、区間Ｒ01を選択した場合、図９に示すように、区間Ｒ01内の輝度を有する処理部分の画素には、８ビットの階調の全範囲を用いて輝度が設定される。このとき、各画素において、１０ビットの画像データにおける輝度と、新たに設定された８ビットの階調との間には、線形の関係がある。一方、前記ステップ４で選択されなかった区間Ｒ12、Ｒ23内の輝度を有する処理部分の画素には、８ビットの階調における最高の輝度が設定される。
【００２２】
また、前記ステップ４において、区間Ｒ01、Ｒ12、及びＲ23の全てが選択された場合は、図１０に示すように、全ての区間内の輝度を有する画素に、８ビットの階調の全範囲を用いて輝度が設定される。この場合も、各画素において、１０ビットの画像データにおける輝度と、新たに設定された８ビットの階調との間には、線形の関係がある。
【００２３】
上記のように、処理部分の各画素について、８ビットの階調における輝度を設定することで、８ビットの画像データが作成される。この８ビットの画像データは、２8の階調数（第２の階調数）を有する。
【００２４】
ステップ６では、８ビット階調設定部１１が、前記ステップ５で作成した８ビットの画像データを、画像認識装置２０１に出力する。
３．画像処理装置１が奏する効果
（１）画像処理装置１は、１０ビットの画像データから８ビットの画像データを作成する場合、１０ビットの画像データにおける輝度の全範囲ではなく、対応する画素の数が多い区間（画像認識において重要な区間）を選択し、その区間に対応する画素について、８ビットの階調を設定する。そのため、８ビットの画像において、輝度分解能が高い。
（２）画像処理装置１は、輝度に関する３区間（区間Ｒ01、Ｒ12、及びＲ23）の中に、対応する画素の数が顕著に高い区間がなければ、全区間の画素について、８ビットの階調を設定する。そのため、対応する画素の数が顕著に高い区間がない場合でも、８ビットの画像データを正常に作成できる。
（３）画像処理装置１は、１０ビットの画像データの一部である処理部分（図４におけるライン３０７、図５における領域３０９）について処理を行う。そのため、処理を迅速に行うことができる。
（４）１０ビットの画像データ、及びそれに基づいて画像処理装置１が作成する８ビットの画像データは、ともに、ダイナミックレンジ方式の画像データである。そのため、明るさに関して広い範囲に対応する画像を作成できる。
【００２５】
尚、本発明は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、画像処理装置１に入力される画像データは、１０ビットの画像データではなく、他の階調数の画像データ（例えば、１２ビット、１４ビット、１６ビットの画像データ等）であってもよい。また、画像処理装置１に入力される画像データは、ダイナミックレンジ方式の画像データではなく、明るさと輝度とがリニアな特性を有する画像データであってもよい。
【００２６】
また、輝度の範囲を区分する数は３には限定されず、３以外の複数（例えば、２、４、５、６・・・）であってもよい。
また、前記ステップ４で区間を選択する方法は、他の方法であってもよい。例えば、区間Ｒ01、Ｒ12、及びＲ23のうちの連続する２つの区間に対応する画素数の頻度（例えば、（Ｎ01＋Ｎ12）／Ｎall、又は、（Ｎ12＋Ｎ23）／Ｎall）が、第１の閾値より大きく、且つ、その連続する２つの区間のうちの一方の区間に対応する画素数の頻度が、第２の閾値より大きい場合に、その一方の区間を選択することができる。
【００２７】
また、前記ステップ４において、Ｎ01／Ｎall、Ｎ12／Ｎall、及びＮ23／Ｎallを算出し、それぞれを閾値と比較し、閾値より大きいもの全てを選択してもよい。この場合、選択される区間は、１のみである場合、２つの場合、３つの場合がある。
【００２８】
また、前記ステップ４において用いた閾値０．８の代わりに、他の閾値を用いてもよい。
また、前記ステップ５において、８ビットの階調を設定する代わりに、他の階調（例えば６ビット、４ビット、第１の階調数から２を除した数等）を設定してもよい。
【００２９】
また、前記ステップ５において、選択されなかった区間に対応する画素の輝度は、８ビットの階調における最低値、最高値のうちのいずれでもよい。
また、画像処理装置１は、１０ビットの画像データの全体について処理を行ってもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・画像処理装置、３・・・ＲＡＭ、５・・・処理形状選択部、
７・・・ヒストグラム処理部、９・・・区間選択部、１１・・・８ビット階調設定部、
１０１・・・車載カメラ、２０１・・・画像認識装置、
３０１・・・１０ビットの画像データ、３０３・・・白線、３０７・・・ライン、
３０９・・・領域
【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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