(57)【要約】【課題】低階調の第１被写体画像を拡大した際に、高階調の第２被写体画像として表示する画像データ処理装置において、少ない記憶量で高ダイナミックレンジの画像を得ることが出来る画像データ処理方法を提供する。【解決手段】第１画像を得る撮像手段５と、最大輝度レベル以上の第２画像を得る増幅手段１４と、第３画像を得る第１演算手段７と、第１画像を絞り部を開放して得られた第２画像と同等の増幅度で増幅し、第１演算手段７により除去された領域に合致する領域を第１画像から切り出して、第４画像を得る第２演算手段１５と、第１演算手段７から切り出された第３画像の第２領域に第２演算手段１５から切り出された第４画像を合成して第５画像として格納する画像合成記憶手段８と、画像合成記憶手段８から前記第５画像を出力させ、第２被写体画像として表示させる表示部９と、を備えたものである。【選択図】      図１
2006005864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低階調の第１被写体画像を拡大した際に、高階調の第２被写体画像として表示する画像データ処理装置において、
最適な露光量で被写体を撮像した際に、最大輝度レベルを有する第１被写体画像を得る絞り部と、
前記絞り部を所定の露光量にして、撮像された前記第１被写体画像を光電変換して第１画像を得る撮像手段と、
前記撮像手段で光電変換された第１被写体画像の最大輝度レベルを検出する検出手段と、
前記絞り部を開放して得られた前記第１被写体画像を前記撮像手段で撮像して、光電変換して前記最大輝度レベル以上の第２被写体画像を得る増幅手段と、
前記増幅手段で増幅された第２被写体画像から前記最大輝度レベル値を示す線と前記第２被写体画像が最大輝度レベル値を示す線と交わる両端間の輝度レベル高さとで囲まれた領域を除去し、それ以外の領域を残して第３被写体画像を得る第１演算手段と、
前記第１被写体画像を前記絞り部を開放して得られた前記第２被写体画像と同等の増幅度で増幅し、前記第１演算手段により除去された領域に合致する領域を前記第１被写体画像から切り出して、第４被写体画像を得る第２演算手段と、
前記第１演算手段から切り出された前記第３被写体画像の第２領域に前記第２演算手段から切り出された前記第４被写体画像を合成して第５被写体画像として格納する画像合成記憶手段と、
前記画像合成記憶手段から前記第５被写体画像を出力させ、前記第２被写体画像として表示させる表示部と、
を備えたことを特徴とする画像データ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濃度表現範囲の広い画像表示装置のために、濃度表現範囲の狭い画像入力装置を用いて、濃度表現範囲を広くする画像データ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像入力装置においてフィルム画像等の読取りを行い、この画像入力装置から画像データを出力し、画像表示装置に入力して画像を表示するが、画像入力装置から出力される画像データの濃度表現範囲が狭く、画像表示装置の方が濃度表現範囲の広い場合に、画像入力装置から出力される画像データの濃度表現範囲を向上させるため各種方法が考えられている。濃度表現範囲は画像データのビット数で定まり、例えばハイビジョンでは８ビットもしくは１０ビットである。
【０００３】
これに対し濃度表現範囲の広い画像表示装置としては、例えば、日本ビクター株式会社製のプロジェクターであるＤ−ＩＬＡホームプロジェクションシステム「ＤＬＡ−ＨＤ２Ｋ」の仕様にコントラスト比２０００：１と記載されており、これは略１１ビットに相当する。
【０００４】
画像入力装置の濃度表現範囲を広くするために、「特許文献１」には、読取光源の光量を複数段階に変化させ、それぞれの段階の光量にて読み込まれた複数の画面の画像データを用いて合成演算する事により画像データのビット数を増加させる例が記載されている。
【０００５】
図５に画像入力装置の濃度表現範囲を広くするための従来の方法を示す。まず図５（Ｂ）に示すように画像全体の濃度が適正に得られるような光量中に画像光を設定する。そうすると少し飽和した部分の有る電気信号を得る。この電気信号による画像を記憶装置に記憶する。次に図５（Ａ）に示すように、電気信号を飽和させないよう光量小とした電気信号を得てこの電気信号による画像を記憶装置に記憶する。次に図５（Ｃ）に示すように暗部の画像が必要な場合、光量大にして飽和量の多い電気信号を得てこの電気信号による画像を記憶装置に記憶する。
【０００６】
そして各記憶した画像の飽和していない画像位置の電気信号をそれぞれ抽出し、レベル合せを行って図５（Ｄ）に示すように合成すれば、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すようなそれぞれの光量による画像光に応じた電気信号から濃度範囲を広げた画像を得る事が出来る。
【特許文献１】特開平７-１３１７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した読取光源の光量を複数の段階に変化させ、それぞれの段階の光量にて読み込まれた複数の画像のデータを用いて合成演算し、表示装置に等しい広い濃度範囲を得ようとすると、光量の異なる複数の各画面を構成する画素全ての画像データを保持する為に記憶領域のメモリ量が莫大なものとなり、また合成演算にも多くの演算領域が必要であると言う問題点があった。
【０００８】
そこで本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、画像データを表示する濃度表現範囲が画像入力装置よりも広い表示装置に対応して、少ない記憶領域のメモリ量で広い濃度表現範囲の画像を得ることが出来る画像データ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】
【０００９】
上記目的を達成するための手段として、本発明による画像データ処理装置は、低階調の第１被写体画像を拡大した際に、高階調の第２被写体画像として表示する画像データ処理装置において、最適な露光量で被写体を撮像した際に、最大輝度レベルを有する第１被写体画像を得る絞り部と、前記絞り部を所定の露光量にして、撮像された前記第１被写体画像を光電変換して第１画像を得る撮像手段と、前記撮像手段で光電変換された第１被写体画像の最大輝度レベルを検出する検出手段と、前記絞り部を開放して得られた前記第１被写体画像を前記撮像手段で撮像して、光電変換して前記最大輝度レベル以上の第２被写体画像を得る増幅手段と、前記増幅手段で増幅された第２被写体画像から前記最大輝度レベル値を示す線と前記第２被写体画像が最大輝度レベル値を示す線と交わる両端間の輝度レベル高さとで囲まれた領域を除去し、それ以外の領域を残して第３被写体画像を得る第１演算手段と、前記第１被写体画像を前記絞り部を開放して得られた前記第２被写体画像と同等の増幅度で増幅し、前記第１演算手段により除去された領域に合致する領域を前記第１被写体画像から切り出して、第４被写体画像を得る第２演算手段と、前記第１演算手段から切り出された前記第３被写体画像の第２領域に前記第２演算手段から切り出された前記第４被写体画像を合成して第５被写体画像として格納する画像合成記憶手段と、前記画像合成記憶手段から前記第５被写体画像を出力させ、前記第２被写体画像として表示させる表示部と、を備えたことを特徴とする画像データ処理装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、少ない記憶領域のメモリ量で広い濃度表現範囲の画像を得ることが出来るから、高解像度及び高速画像処理も容易になり、しかも記憶領域を減少することで省資源やコスト削減が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の実施形態に係る画像データ処理装置について図１〜図４を用いて説明する。図１は本発明の実施形態における画像データ処理装置の構成を示す図であり、図２は本発明の実施形態における画像データ処理方法に用いる撮像手段の回路構成を示す図である。図３は映像信号の処理状態を示す図であり、図４は撮像装置として外部の画像を入力する場合の構成を示す図である。そして、本発明の実施形態に係る画像データ処理装置は、原稿を照射する光源１、光源１の光量を制御する絞り部２、絞り部２に内蔵される絞り１４、画像データに変換される原稿３、原稿３を撮像手段５に結像するレンズ４、原稿３の光像を入力し画像データと画像データの飽和位置情報を出力する撮像手段５、撮像手段５に付加されている検出手段１３、撮像手段５から出力された画像データをアナログからデジタルに変換するＡ／Ｄ変換器６からなる画像データ生成手段１００と、画像データを演算しダイナミックレンジを広げる演算手段７、演算手段１５、画像データを記憶する記憶部８から構成される。記憶部８に用いる記憶媒体はＩＣ、ＣＤＲＯＭ等の移動可能なものとする。
【００１２】
図１に示すように本発明の実施形態に係る画像データ処理装置は、低階調の第１被写体画像を拡大した際に、高階調の第２被写体画像として表示する画像データ処理装置において、最適な露光量で被写体を撮像した際に、最大輝度レベルを有する第１被写体画像を得る絞り部２と、絞り部２を所定の露光量にして、撮像された第１被写体画像を光電変換して第１画像を得る撮像手段５と、撮像手段５で光電変換された第１被写体画像の最大輝度レベルを検出する検出手段１６と、絞り部２を開放して得られた第１被写体画像を撮像手段５で撮像して、光電変換して最大輝度レベル以上の第２被写体画像を得る増幅手段１４（絞り部２に含まれる絞り）と、増幅手段１４で増幅された第２被写体画像から最大輝度レベル値を示す線と第２被写体画像が最大輝度レベル値を示す線と交わる両端間の輝度レベル高さとで囲まれた領域を除去し、それ以外の領域を残して第３被写体画像を得る第１演算手段７と、第１被写体画像を前記絞り部２を開放して得られた第２被写体画像と同等の増幅度で増幅し、第１演算手段７により除去された領域に合致する領域を第１被写体画像から切り出して、第４被写体画像を得る第２演算手段１５と、第１演算手段７から切り出された第３被写体画像の第２領域に第２演算手段１５から切り出された第４被写体画像を合成して第５被写体画像として格納する画像合成記憶手段８と、画像合成記憶手段８から第５被写体画像を出力させ、第２被写体画像として表示させる表示部９と、
を備えたものである。
【００１３】
具体的には、まず、光源１から出力される照明光の光量Ｌ１を絞り部２で光量Ｌ２に制御した後、原稿３に照射する。光量Ｌ２を照射された原稿３の画像をレンズ４により、撮像手段５に結像する。この撮像手段５に入力された画像はアナログ映像信号Ｓ１に変換されるが、撮像手段５ではアナログ映像信号Ｓ１の最大値を図示していないオシロスコープ等により検出し１００％信号レベルになるよう絞り部２の絞り１４を用いて調整しこの時の絞り量ｎを基準値としてＣｔｌ１により演算手段７に送る。絞り部２の絞り１４をｋ段階開けて光量Ｌ２を（ｋｘ２）倍とする。そして、この時、撮像手段５からアナログ映像信号Ｓ１を検出手段１６に送り飽和領域を検出し２値データからなる飽和領域信号Ｓ２として記憶する。そして撮像手段５からアナログ映像信号Ｓ１と共に飽和領域信号Ｓ２として出力する。
【００１４】
この撮像手段５から出力されたアナログ映像信号Ｓ１をｍビットの分解能を持つＡ／Ｄ変換器６に送り、そしてｍビットのデータ列で構成されるデジタル映像信号Ｄ１に変換して演算手段７に送る。一方、検出手段１６から出力された飽和領域信号Ｓ２を演算手段７に送り、デジタル映像信号Ｄ１と飽和領域信号Ｓ２とから有効デジタル映像信号Ｄ２を選択して（ｍビット＋ｋビット）のデータ列の容量を持つ記憶部８に送り、記憶部８ではこの有効デジタル映像信号Ｄ２のｍビット分のデータ列の画像データが記憶される。一方、絞り部２からは絞り量（ｎ＋ｋ）がＣｔｌ１により演算手段７に送られて、記憶されている基準値ｎが減算され増加分ｋが有効デジタル映像信号Ｄ２の増幅度の基準を示すデータとして演算手段７に記憶する。
【００１５】
次に光源１から出力される照明光の光量Ｌ１を絞り部２の絞りでｋ段階戻して絞り光量Ｌ２の光量を最大値が１００％となるような光量Ｌ２’に制御した後、原稿３に照射する。光量Ｌ２‘を照射された原稿３の画像をレンズ４により、撮像手段５に結像する。この撮像手段５に入力された画像はアナログ映像信号Ｓ１’に変換されるが、アナログ映像信号Ｓ１’は前述の飽和領域でも飽和していない信号である。
【００１６】
このアナログ映像信号Ｓ１’をＡ／Ｄ変換器６に送りデジタル映像信号Ｄ１‘に変換して演算手段７に送る。この時演算手段７に記憶されている飽和領域信号Ｓ２の示す飽和領域範囲のデジタル映像信号Ｄ１‘を抽出し、やはり演算手段７に記憶されている絞り量Ｃｔｌ１と絞り量Ｃｔｌ１‘の比率から飽和領域範囲のデジタル映像信号Ｄ１‘をデジタル映像信号Ｄ１と同じ信号比率に変換すると、この飽和領域範囲のデジタル映像信号Ｄ１‘はｍ＋ｋビットデータとなる。
【００１７】
そして飽和領域信号Ｓ２の示す飽和領域範囲の有効デジタル映像信号Ｄ２’として記憶部８に送り記憶する。記憶部８からは有効デジタル映像信号Ｄ２と有効デジタル映像信号Ｄ２’とを同時に読み出してｍ＋ｋビットのデータで形成された表示用デジタル映像信号Ｄｏｕｔとする。この表示用デジタル映像信号Ｄｏｕｔをｍ＋ｋビットの表現濃度範囲を有する表示装置９に送り表現濃度範囲の広い画像を表示する。
【００１８】
一般にハイビジョンのデジタル画像データとしては、画像データの１画素の表現を最大１０ビットとして１０２４：１のコントラスト比を実現するよう設定している。これに対して上述したように日本ビクター株式会社製のプロジェクターであるＤ−ＩＬＡホームプロジェクションシステム「ＤＬＡ−ＨＤ２Ｋ」ではコントラスト比２０００：１と仕様に記載されており高ダイナミックレンジを実現している。このような表示装置で使用する画像データは少なくとも１１ビットすなわちコントラスト比２０４８：１の広い表現濃度範囲が必要である。
従って、本発明の実施形態に基づき、画像データ生成手段１００における画像データをハイビジョンと同じ１０ビットとすると、前記表示装置は１１ビットであるから増加するｋビットを１とすれば演算手段７、記憶装置８は１１ビットとなる。すなわち１０ビットのハイビジョン入力を用いる場合は、演算手段７、記憶装置８を１１ビットの画像データ配列とすることにより、上記プロジェクターの広い表現濃度範囲に十分対応出来る。
【００１９】
また、表示装置のコントラスト比が３０００：１或いは４０００：１等により広くなれば画像データ生成手段１００はそのままで演算手段７、記憶装置８の画像データ配列を増加させていけばよい。
【００２０】
次に図２に示す撮像手段５について詳細に説明する。撮像手段５は受光部５２の垂直方向の駆動を制御する垂直同期信号駆動部５０、水平方向の駆動を制御する水平同期信号駆動部５１、画像を受光し撮像信号に変換する二次元の画素からなる受光部５２、撮像信号のノイズを除去し波形整形する撮像信号処理部５３、撮像信号を分割して出力する判断出力部５４、撮像信号から飽和領域範囲を抽出し飽和領域データを出力する飽和領域抽出部５５、飽和領範囲データを記憶する飽和領域記憶部５６から構成され同一平面の半導体基板上に設置される。
【００２１】
この撮像手段５は、垂直同期信号駆動部５０から垂直駆動信号ＶＤと水平同期信号駆動部５１から水平駆動信号ＨＤを受光部５２に加えてこの受光部５２駆動し、受光部５２から出力された撮像信号は撮像信号処理部５３でノイズが除去された撮像信号Ｓ０を出力し、撮像信号Ｓ０はバッファ部５４により２つに分割され一方はアナログ映像信号Ｓ１として出力される。他方の分割された撮像信号Ｓ１０は飽和領域抽出部５５に加えられ飽和領域範囲を抽出して飽和領域信号Ｓ１１を生成しこの飽和領域信号１１を飽和領域記憶部５６に記憶するとともに飽和領域信号Ｓ２として出力する。
【００２２】
次に図３に示す信号処理について、絞りをｎからｋに設定した場合を詳細に説明する。
最初に原稿３を撮像して得た画像の信号レベルの最大値を１００％になるように絞り部２の絞りをｎに調整する（１）。
次に絞り部２の絞りをｋ絞り開けて信号レベルをｋｘ２倍とする（２）。
そうすると、１００％以上の画像は飽和する。このときの飽和領域Ｐ０−Ｐ１とｋ絞り開けた絞り部の情報を演算手段７に記憶しておく（３）。
そしてＡ／Ｄ変換器で画像をアナログからデジタルに変換する。このときのＡ／Ｄ変換器はｍビットがデータ量１００％となるよう設定する（４）。
デジタル化された画像の飽和領域Ｐ０−Ｐ１における画像データを演算手段７で削除して残りを記憶装置８に記憶する（５）。
絞り部２の絞りを戻し画像の信号レベルの最大値を１００％になるように絞り部２の絞りをｎに再調整する（６）。
Ａ／Ｄ変換器で画像をアナログからデジタルに変換する（７）。
次に演算手段７によりｋ絞り開けた分を増幅し、最大値をｍ＋ｋビットとする（８）。  
飽和領域Ｐ０−Ｐ１のみの画像を抽出する（９）。
記憶装置８に記憶する（１０）。
そして記憶装置８から飽和領域Ｐ０−Ｐ１を削除した画像と飽和領域Ｐ０−Ｐ１のみの画像を読み出して表示装置の画像データとする。
【００２３】
また、図４に示すようにフィルム等の２次元原稿２の代わりに風景等を画像とする場合は、撮像レンズ１０を設置し、被写体光像１３を撮像しレンズ１１により撮像手段５に結像させ、光量は光学レンズ１０に付加されている絞り１２を使用する。
【００２４】
以上のように本発明の実施形態によれば、画像を表示する表現濃度範囲が画像入力装置よりも広い表示装置に対応して、撮像手段に飽和領域記憶部を設け、演算手段と、記憶装置の表現濃度範囲を広げるのみで、容易に、しかも少ない記憶量で広い表現濃度範囲の画像を得ることが出来る。
【００２５】
本発明の実施形態の変形例としては、演算手段7に撮像手段５に付加されている飽和領域抽出部５５と飽和領域記憶部５６を付加し、Ａ／Ｄ変換器６から得た画像の信号レベルを絞り部の絞りを飽和しない状態から１絞り開けて画像信号の飽和領域を抽出して記憶し、そのときの飽和していない画像の信号レベルは記憶部８に記憶しておく。そして絞り部２の絞りを元に戻して飽和領域の信号レベルを１絞り分増幅して記憶部８に記憶する。
【００２６】
このように本発明の実施形態の変形によれば、画像を表示する表現濃度範囲が画像入力装置よりも広い表示装置に対応して、演算手段に飽和領域記憶部を設け、記憶装置の表現濃度範囲を広げるのみで、容易に、しかも少ない記憶量で広い表現濃度範囲の画像を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態における画データ処理装置の構成を示す図である。
【図２】画像データ処理方法に用いる撮像手段の回路構成を示す図である。
【図３】画像データの処理状態を示す図である。
【図４】撮像装置として外部の画像を入力する場合の構成を示す図である。
【図５】従来の読取時の表現濃度範囲を向上させるための方法を示す図である。（Ａ）は画像光の光量小の場合を示し、（Ｂ）は画像光の光量小の場合を示し、（Ｃ）は画像光の光量小の場合を示し、（Ｄ）は合成時の信号レベルを示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１・・・光源、２・・・絞り部、３・・・原稿、４・・・レンズ、５・・・撮像手段、
６・・・Ａ／Ｄ変換器、７・・・演算手段、８・・・記憶部、９・・・表示装置、
１０・・・撮像レンズ、１１・・・レンズ、１２・・・絞り部、１３・・・被写体光像
１４・・・絞り、１５・・・演算手段、１６・・・検出手段、
５０・・・垂直同期信号駆動部、５１・・・水平同期信号駆動部、５２・・・受光部、
５３・・・撮像信号処理部、５４・・・判断出力部、５５・・・飽和領域抽出部、
５６・・・飽和領域記憶部
【図１】
2006005864.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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