(57)【要約】【課題】この発明は、逆光補正が必要な画像に、中輝度を持つ主たる被写体の画素の増幅を施しながら、色変化を抑えることと、高輝度を持つ画素の飽和を防止することと、低輝度を持つ画素の増幅を抑えることを課題とする。【解決手段】上記の課題を解決するために、この発明に係る逆光補正装置は、カラー画像を構成する画素における三原色の最大値を求める手段と、その最大値を増幅制御値として増幅値を生成し、出力する増幅値出力手段と、画素の三原色に同じ増幅値を掛け、結果を出力する手段を備えることを特徴とし、前記増幅値出力手段の増幅制御値と増幅値の関係において、最大の増幅値を持つ増幅制御値に対して増幅制御値が、小さいほど、より小さいか等しい値を増幅値を出力し、大きいほど、より小さいか等しい増幅値を出力する手段を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2006345578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像を形成する三原色のデジタル信号を増幅させる処理に係り、画素における色を示す三原色の第一番目の色の輝度値と、第二番目の色の輝度値と、第三番目の色の輝度値（以下、これらの３つの輝度値をまとめて、画素値と呼ぶ。）を入力とし、画素値の増幅を制御する値（以下、この値を増幅制御値と呼ぶ。）を生成し、その増幅制御値を画素単位に出力する増幅制御値出力手段と、前記増幅制御値出力手段の出力である増幅制御値を入力し、増幅値を出力する増幅値出力手段と、前記増幅値出力手段の出力である増幅値の同じ値を前記画素値である３つの輝度値に掛け、その結果を増幅後の画素値として、出力する画素値増幅手段を備えるカラー画像信号の逆光補正装置。
【請求項２】
請求項１の増幅制御値出力手段において、前記第一番目の色の輝度値と前記第二番目の色の輝度値と前記第三番目の色の輝度値の最大値を増幅制御値として、出力する手段を備える請求項１のカラー画像信号の逆光補正装置。
【請求項３】
請求項２の増幅値出力手段おいて、入力である増幅制御値と出力である増幅値の関係について、最大の増幅値を持つ増幅制御値（以下、この増幅制御値を、最大増幅制御値と呼ぶ。）とその最大の増幅値に基づいて、増幅制御値が前記の最大増幅制御値未満のとき、増幅制御値が減少するに応じて、前記最大の増幅値を最大値とし、より小さいか等しい値を増幅値として生成し、増幅制御値が前記最大増幅制御値のとき前記最大の増幅値を生成し、増幅制御値が前記の最大増幅制御値を超えるとき、増幅制御値が増加するに応じて、前記最大の増幅値を最大値として、より小さいか等しい値を増幅値として生成し、その増幅値を前記増幅値出力手段から出力する手段を備える請求項２のカラー画像信号の逆光補正装置。
【請求項４】
請求項３の増幅値出力手段において、第一番目の所定値である増幅制御値の下限における所定の増幅値と、第二番目の所定値である所定の増幅制御値と、第三番目の所定値である前記第二番目の所定値における所定の増幅値の、３つの所定値を設定する手段と、入力である増幅制御値と出力である増幅値の関係について、増幅制御値が前記第二番目の所定値未満のとき、増幅制御値の下限における前記第一番目の所定値と、前記第二番目の所定値における前記第三番目の所定値を通る第一番目の一次関数に従って、増幅制御値に対し増幅値を出力する手段と、増幅制御値が前記第二番目の所定値のとき、前記第三番目の所定値を出力する手段と、増幅制御値が前記第二番目の所定値を超えるとき、前記第二番目の所定値における前記第三番目の所定値と、増幅制御値の上限における増幅値である１を通る第二番目の一次関数に従って、増幅制御値に対し増幅値を出力する手段を備える請求項３のカラー画像信号の逆光補正装置。
【請求項５】
請求項３の増幅値出力手段において、第一番目の所定値である増幅制御値の下限における所定の増幅値と、第二番目の所定値である所定の増幅制御値と、第三番目の所定値である前記第二番目の所定値における所定の増幅値と、第四番目の所定値である前記第二番目の所定値より大きい値を持つ所定の増幅制御値と、第五番目の所定値である前記第四番目の所定値における所定の増幅値の、５つの所定値を設定する手段と、入力である増幅制御値と出力である増幅値の関係について、増幅制御値が前記第二番目の所定値未満のとき、増幅制御値の下限における前記第一番目の所定値と、前記第二番目の所定値における前記第三番目の所定値を通る第一番目の一次関数に従って、増幅制御値に対し増幅値を出力する手段と、増幅制御値が前記第二番目の所定値のとき、前記第三番目の所定値を出力する手段と、増幅制御値が前記第二番目の所定値を超え、前記第四番目の所定値未満のとき、前記第二番目の所定値における前記第三番目の所定値と、前記第四番目の所定値における前記第五番目の所定値を通る第二番目の一次関数に従って、増幅制御値に対し増幅値を出力する手段と、増幅制御値が前記第四番目の所定値のとき、前記第五番目の所定値を出力する手段と、増幅制御値が前記第四番目の所定値を超えるとき、前記第四番目の所定値における前記第五番目の所定値と、増幅制御値の上限における増幅値である１を通る第三番目の一次関数に従って、増幅制御値に対し増幅値を出力する手段を備える請求項３のカラー画像信号の逆光補正装置。
【請求項６】
請求項３の増幅値出力手段において、図２の構成の簡素な増幅値出力手段を２つ組み合わせた増幅値出力手段を持つ請求項３のカラー画像信号の逆光補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、および、画像再生装置、および、画像表示装置に装備される、逆光補正のためのデジタル画像信号の増幅処理装置に関係する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像の逆光補正方法として、露光量を調整する方法と画像信号を処理する方法がある。露光量を調整する方法としては、レンズ絞りの制御や撮像素子の電子シャッター時間の制御を施したものがある（例えば、特許文献１参照。）。画像信号を処理する方法としては、増幅とニー処理を施したもの（例えば、特許文献２参照。）や、増幅させた画像信号と増幅させない画像信号の合成を施したもの（例えば、特許文献３参照。）がある。
【０００３】
従来技術であるレンズ絞りや電子シャッター時間の調整による逆光補正では、主たる被写体の明るさは適度になるが、もともと明るい背景画像は、飽和状態になり、変色や白つぶれする傾向にある。そして、この飽和を抑えるための従来技術として、画像信号の増幅とニー処理を組み合わせた方法や、増幅させた画像信号と増幅させない画像信号の合成による方法があるが、これらの方法では、カラー画像において、三原色に異なった増幅値が掛けられる画素が生じるため、画素の三原色の比が変化し、画像の色再現性は落ちる傾向にある。さらに、どの前記の従来技術を施しても、低輝度の画素は、中輝度の画素と同様に増幅されるため、元画像が低輝度と中輝度でコントラストがない場合、逆光補正後の画像は、ぼけた画像になる傾向がある。
【特許文献１】特許公開２００４−８８５４５（図１）
【特許文献２】特許公開平６−１８９１８６（図５）
【特許文献３】特許公開平６−１８９１８６（図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、逆光補正が必要な画像に、中輝度を持つ主たる被写体の画素の増幅を施しながら、色変化を抑えることと、高輝度を持つ画素の飽和を防止することと、低輝度を持つ画素の増幅を抑えることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、この発明に係るデジタル画像の逆光補正装置は、画素における色を示す三原色の第一番目の色の輝度値と第二番目の色の輝度値と第三番目の色の輝度値（以下、この発明において、これらの３つの輝度値をまとめて、画素値と呼ぶ。）を入力とし、画素値の増幅を制御する値（以下、この値を、増幅制御値と呼ぶ。）を生成し、その増幅制御値を画素単位に出力する増幅制御値出力手段と、前記増幅制御値出力手段の出力である増幅制御値を入力し、増幅値を出力する増幅値出力手段と、前記増幅値出力手段の出力である増幅値の同じ値を前記画素値である３つの輝度値に掛け、その結果を増幅後の画素値として、出力する画素値増幅手段を持つ第一の手段を備える。
【０００６】
上記の課題を解決するために、この発明に係るデジタル画像の逆光補正装置は、前記第一の手段において、前記増幅制御値出力手段として、前記第一番目の色の輝度値と前記第二番目の色の輝度値と前記第三番目の色の輝度値の最大値を増幅制御値として、出力する手段を持つ第二の手段を備える。
【０００７】
上記の課題を解決するために、この発明に係るデジタル画像の逆光補正装置は、前記第二の手段において、前記増幅値出力手段として、入力である増幅制御値と出力である増幅値の関係について、最大の増幅値を持つ増幅制御値（以下、この増幅制御値を最大増幅制御値と呼ぶ。）とその最大の増幅値に基づいて、増幅制御値が前記の最大増幅制御値未満のとき、増幅制御値が減少するに応じて、前記最大の増幅値を最大値とし、より小さいか等しい値を増幅値として生成し、増幅制御値が前記最大増幅制御値のとき、前記最大の増幅値を生成し、増幅制御値が前記の最大増幅制御値を超えるとき、増幅制御値が増加するに応じて、前記最大の増幅値を最大値として、より小さいか等しい値を増幅値として生成し、その増幅値を出力する手段を持つ第三の手段を備える。
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明に係るデジタル画像の逆光補正装置は、前記第三の手段において、前記増幅値出力手段として、第一番目の所定値である増幅制御値の下限における所定の増幅値と、第二番目の所定値である所定の増幅制御値と、第三番目の所定値である前記第二番目の所定値における所定の増幅値の、３つの所定値を設定する手段と、入力である増幅制御値と出力である増幅値の関係について、増幅制御値が前記第二番目の所定値未満のとき、増幅制御値の下限における前記第一番目の所定値と、前記第二番目の所定値における前記第三番目の所定値を通る第一番目の一次関数に従って、増幅制御値に対し増幅値を出力する手段と、増幅制御値が前記第二番目の所定値のとき、前記第三番目の所定値を出力する手段と、増幅制御値が前記第二番目の所定値を超えるとき、前記第二番目の所定値における前記第三番目の所定値と、増幅制御値の上限における増幅値である１を通る第二番目の一次関数に従って、増幅制御値に対し増幅値を出力する手段を持つ第四の手段を備える。
【０００９】
上記の課題を解決するために、この発明に係るデジタル画像の逆光補正装置は、前記第三の手段において、前記増幅値出力手段として、第一番目の所定値である増幅制御値の下限における所定の増幅値と、第二番目の所定値である所定の増幅制御値と、第三番目の所定値である前記第二番目の所定値における所定の増幅値と、第四番目の所定値である前記第二番目の所定値より大きい値を持つ所定の増幅制御値と、第五番目の所定値である前記第四番目の所定値における所定の増幅値の、５つの所定値を設定する手段と、入力である増幅制御値と出力である増幅値の関係について、増幅制御値が前記第二番目の所定値未満のとき、増幅制御値の下限における前記第一番目の所定値と、前記第二番目の所定値における前記第三番目の所定値を通る第一番目の一次関数に従って、増幅制御値に対し増幅値を出力する手段と、増幅制御値が前記第二番目の所定値のとき、前記第三番目の所定値を出力する手段と、増幅制御値が前記第二番目の所定値を超え、前記第四番目の所定値未満のとき、前記第二番目の所定値における前記第三番目の所定値と、前記第四番目の所定値における前記第五番目の所定値を通る第二番目の一次関数に従って、増幅制御値に対し増幅値を出力する手段と、増幅制御値が前記第四番目の所定値のとき、前記第五番目の所定値を出力する手段と、増幅制御値が前記第四番目の所定値を超えるとき、前記第四番目の所定値における前記第五番目の所定値と、増幅制御値の上限における増幅値である１を通る第三番目の一次関数に従って、増幅制御値に対し増幅値を出力する手段を持つ第五の手段を備える。
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明に係るデジタル画像の逆光補正装置は、前記第三の手段において、前記増幅値出力手段として、図２の構成の簡素な増幅値出力手段を２つ組み合わせた増幅値出力手段を持つ第六の手段を備える。
【発明の効果】
【００１１】
前記第一の手段のように、画素単位に、画素値を基に増幅値を生成し、画素値の３つの輝度値に、同じ増幅値を掛けることにより、増幅前と増幅後の画素値の３つの輝度値の比が同じになり、色変化を抑えた画素の三原色の増幅が可能となる。
【００１２】
前記第二の手段のように、画素値の３つの輝度値のうち、最も飽和しやすい最大値を持つ色の増幅を制御することにより、最大値を持つ色と他の二色の飽和が防止でき、飽和による画像の変色や白つぶれを防止できる効果がある。増幅制御値として、前記第二の手段のような、画素値の最大値を用いる方法の他に、画素値の３つの輝度値の和を用いる方法が考えられるが、画素値の３つの輝度値の和では、画素値の飽和が起こりやすい。
【００１３】
前記第三の手段のように、前記増幅値出力手段おいて、増幅制御値が前記の最大増幅制御値未満のとき、増幅制御値が減少するに応じて、前記最大の増幅値を最大値とし、より小さいか等しい値を増幅値として出力する手段は、低輝度を持つ画素の増幅を抑え、コントラストを上げ、画像のぼけを抑制できる効果がある。前記増幅値出力手段おいて、増幅制御値が前記の最大増幅制御値以上のとき、増幅制御値が増加するに応じて、前記最大の増幅値を最大値として、より小さいか等しい値を増幅値として出力する手段は、高輝度を持つ画素の飽和を抑制する効果がある。
【００１４】
前記第三の手段のように、増幅前と増幅後の画素の三原色の比が同じで、最も飽和しやすい最大値を持つ色の増幅を制御しているため、増幅制御値が増加するに応じて増幅値を下げる手段は、高輝度を持つ画素の色つぶれを抑える効果がある。
【００１５】
前記第四の手段のように、前記増幅値出力手段において一次関数を用いることにより、この発明を簡単に実施できる効果がある。前記第一番目の所定値は、低輝度な画素の増幅を調整する効果がある。前記第二番目の所定値は、最も増幅したい輝度値の範囲を調整する効果がある。前記第三番目の所定値は、増幅度合いを調整する効果がある。前記増幅値出力手段において、前記第二番目の一次関数に従って、増幅制御値に対し増幅値を出力する手段は、前記第二番目の所定値と前記第三番目の所定値の設定範囲を制限することにより、画素値の増幅において、飽和を起こさない増幅値を生成する効果がある。
【００１６】
前記第五の手段における前記第四番目の所定値と前記第五番目の所定値は、高輝度を持つ画素の増幅を低くすることができ、高輝度を持つ画素の色つぶれに対する、抑制と復元を調整する効果がある。高輝度を持つ画素の色つぶれの復元調整が可能であるとは、前記第三番目の一次関数による増幅値出力手段は、１未満である増幅値も出力可能であるということである。高輝度な領域を多く含む画像に対しては、前記第四の手段における第二番目の一次関数による増幅値出力手段では、色つぶれが目立つ場合がある。このような画像に対して、前記第五の手段は、中輝度を持つ画素の増幅を行い、かつ、画像の色つぶれを有効に抑制、または、復元する効果がある。
【００１７】
前記第六の手段のおける、図２の増幅値出力手段の前記簡素な増幅値出力手段として、前記第四の手段の増幅値出力手段や前記第五の手段の増幅値出力手段を組み合わせる増幅値出力手段は、増幅率を上げるだけでなく、処理量を少なくし、多彩な増幅処理を可能にする効果がある。
【００１８】
この発明に係る「課題を解決するための手段」は、中輝度を持つ主たる被写体の画素の増幅を施しながら、色変化を抑えることと、高輝度を持つ画素の飽和を防止することと、低輝度を持つ画素の増幅を抑える手段であるため、逆光時に撮影された画像だけでなく、適度な露光を持つ画像に対しても適用可能である。この発明に係る逆光補正手段を、適度な露光を持つ画像に対して適用すると、画像が明るくなり、鮮やかになる、という効果がある。そのため、高精度な色再現性を重視しない安価な撮像装置や画像再生装置や画像表示装置に対しては、この発明に係る逆光補正手段を、常時、適応することができ、逆光の判定手段が不要となりコスト低減の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この発明の逆光補正装置は、画像を構成する一連の三原色のデジタル信号を入力とし、そして、画像を構成する一連の三原色のデジタル信号を出力とする。よって、この発明の逆光補正装置は、画像を構成する一連の三原色のデジタル信号が流れている撮像装置、または、画像再生装置、または、画像表示装置に対して、部品の一部として装備することが可能である。図１は、この発明に係る逆光補正装置の構成例を示すブロック図である。図２は、増幅値出力手段を２つ持つ、図１の増幅値出力１０３の詳細な構成例を示すブロック図である。図３と図４と図５は、この発明の逆光補正装置の装備例である。図１と図２と図３と図４と図５には示されていないが、それぞれの構成はＣＰＵによりシステム制御されている。
【００２０】
図３は、この発明に係る逆光補正装置の第一番目の装備例として、逆光補正装置２０８を装備している撮像装置のブロック図である。この発明の逆光補正装置を撮像装置内に装備する場合、この発明の逆光補正装置は、撮像装置内の三原色のデジタル信号が流れている個所に設置可能である。しかし、この発明の逆光補正装置が、撮像装置の露光調整やホワイトバランスや色変換マトリックスの制御に影響しないように、露光調整やホワイトバランスや色変換マトリックスの処理後の工程に、この発明の逆光補正装置を設置することが望ましい。また、撮像装置内の処理ついて、ガンマ変換が色変換マトリックス処理の後処理である場合、ガンマ変換の前処理として、この発明の逆光補正装置を装備することが可能である。しかし、この発明の装備例としては、ガンマ変換の後処理として、この発明の逆光補正装置を装備する。
【００２１】
図４は、この発明に係る逆光補正装置の第二番目の装備例として、逆光補正装置２０８を装備している画像再生装置のブロック図である。この発明の逆光補正装置を画像再生装置内に装備する場合、一般に、デジタル画像はメモリ内にＪＰＥＧやＭＰＥＧなどのフォーマットで保存されているため、画像フォーマットを三原色のデジタル信号に変換する必要がある。また、この発明の逆光補正装置で逆光補正された画像を表示するには、表示装置のフォーマットに合うように画像をフォーマット変換する必要がある。したがって、この発明の逆光補正装置を画像再生装置に装備する場合、図２のように画像フォーマット変換２０９を常に経由する必要がある。
【００２２】
図５は、この発明に係る逆光補正装置の第三番目の装備例として、逆光補正装置２０８を装備している画像表示装置のブロック図である。逆光補正装置を画像表示装置内に装備する場合、この発明の逆光補正装置は、画像表示装置内の三原色のデジタル信号が流れている個所に設置可能である。三原色のデジタル信号が流れている個所がない画像表示装置に、この発明に係る逆光補正装置を装備する場合、図５のように、画像フォーマット変換２０９と逆光補正装置２０８を装備することにより、この発明に係る逆光補正装置を装備することができる。
【実施例１】
【００２３】
図１は、この発明に係る前記第一の手段を備えた逆光補正装置の構成例を示すブロック図である。増幅制御値出力１０１は、画像を形成する三原色のデジタル信号を入力とし、画素単位に処理し、画素単位に増幅制御値を出力する。増幅値出力１０２は、増幅制御値を入力とし、増幅値を出力とする。画素値増幅１０３は、画像を形成する三原色のデジタル信号と、画素単位に入力される増幅値を入力とし、画素値である３つの輝度信号に同じ増幅値を掛け、画像を形成する増幅された三原色の信号を出力する。ここで、画素値に掛けられる増幅値は、この画素値から生成される増幅値である。
【実施例２】
【００２４】
この発明に係る前記第二の手段を備えた逆光補正装置は、図１の増幅制御値出力１０１において、画像を形成する三原色のデジタル信号を入力とし、画素の第一番目の色の輝度値と前記第二番目の色の輝度値と前記第三番目の色の輝度値の最大値を増幅制御値として生成し、画素単位に増幅制御値を出力する。
【実施例３】
【００２５】
この発明に係る前記第三の手段を備えた逆光補正装置は、図１の増幅値出力１０２において、増幅制御値が前記の最大増幅制御値未満のとき、増幅制御値が減少するに応じて、より小さいか等しい値を増幅値として生成し、増幅制御値が前記の最大増幅制御値以上のとき、増幅制御値が増加するに応じて、より小さいか等しい値を増幅値として生成し、その増幅値を出力する。
【実施例４】
【００２６】
この発明に係る前記第四の手段を備えた逆光補正装置について、図１を参照しながら説明する。まず、説明を簡単にするために、この発明の逆光補正装置に関係する記号を定義する。画像のｘ座標がｉ、ｙ座標がｊある画素の三原色における第一番目の色の輝度値をＲｉｊとし，第二番目の色の輝度値をＧｉｊし、第三番目の色の輝度値をＢｉｊとする。ＲｉｊとＧｉｊとＢｉｊの最大値である増幅制御値をＣｉｊとする。（ＲｉｊとＧｉｊとＢｉｊの最大値であるＣｉｊを求める例として、Ｒｉｊ大なりＧｉｊ、かつ、Ｇｉｊ大なりＢｉｊのとき、ＣｉｊはＲｉｊに等しくなる。）ここで、三原色の色の輝度値に一般性を持たせるため、ＲｉｊとＧｉｊとＢｉｊは、範囲が０以上で１以下である正規化された値として記述する。ＲｉｊとＧｉｊとＢｉｊの範囲が０以上で１以下であるので、画素の三原色の最大値である増幅制御値Ｃｉｊの範囲も０以上１以下になる。増幅値出力１０２の所定値として、第一番目の所定値である増幅制御値の下限における所定の増幅値をＫ０とし、第二番目の所定値である所定の増幅制御値をＣ１とし、第三番目の所定値である第二番目の所定値における所定の増幅値をＫ１とする。そして、増幅値出力１０２の出力であり、画素値増幅１０３の入力である増幅値をＫｉｊとする。
【００２７】
まず、前記第四の手段の増幅制御値出力１０１には、ＲｉｊとＧｉｊとＢｉｊが入力され、増幅制御値出力１０１において、ＲｉｊとＧｉｊとＢｉｊの最大値であるＣｉｊが求められ、増幅制御値出力１０１からＣｉｊが増幅制御値として出力される。増幅値出力１０２において、所定値であるＫ０とＣ１とＫ１がＣＰＵにより設定され、増幅値出力１０２はＣｉｊを入力とし、Ｋｉｊを出力する。
【００２８】
この発明に係る前記第四の増幅値出力１０２の内部処理において、下記の数１と数２の一次関数が用いられる場合について説明する。増幅値出力１０２の入力である増幅制御値Ｃｉｊが０以上でＣ１未満の場合は、下記の数１に従ったＫｉｊが増幅値出力１０２で生成され、ＣｉｊがＣ１以上で１以下の場合は、下記の数２に従ったＫｉｊが、増幅値出力１０２で生成され、増幅値出力１０２からＫｉｊが出力される。
【数１】
2006345578.tif 000003
【数２】
2006345578.tif 000004
【００２９】
ここで、数１のＫｉｊは、Ｃｉｊ＝０のときＫｉｊ＝Ｋ０、かつ、Ｃｉｊ＝Ｃ１のときＫｉｊ＝Ｋ１である第一番目のＣｉｊの一次関数である。数２のＫｉｊは、Ｃｉｊ＝Ｃ１のときＫｉｊ＝Ｋ１であり、かつ、Ｃｉｊ＝１のときＫｉｊ＝１である第二番目のＣｉｊの一次関数である。ここで、第一の条件として、中輝度の画素値が増幅すること、そのためには、Ｋ１は１を超えた値であること。第二の条件として、ＣｉｊがＣ１以上で１以下の場合、ＫｉｊｘＣｉｊがＣｉｊの単調増加関数であること、そのためにはＫ１は、（２−Ｃ１）以下であること。（ここで、ＡｘＢは、ＡとＢの積を表すとする。）さらに、第三の条件として、Ｃｉｊが０以上でＣ１未満の場合、ＫｉｊがＫ１より小さいか、等しい値であり、かつ、ＫｉｊｘＣｉｊがＣｉｊの単調増加関数であること、そのためには、Ｋ０は、０以上でＫ１以下であること。ここで、ＫｉｊｘＣｉｊは、画素の三原色のうち最大値を持つ色の増幅後の値である。前記第一の条件と前記第二の条件と前記第三の条件を同時に満たすＫ０とＣ１とＫ１を所定値とすることにより、この発明の逆光補正装置の出力を、過飽和することがない、かつ、コントラストのある画像にすることができる。そして、増幅前後で、画素の三原色の比を保ち、画素の三原色の最大値に対する大小関係を保つことができる。
【００３０】
ここで、増幅前後で、画素の三原色の最大値に対する大小関係を保つことができるということは、Ｃｉｊ大なりＣｍｎのとき、ＫｉｊｘＣｉｊ大なりＫｍｎｘＣｍｎであるということである。ここで、Ｃｍｎは、画像のｘ座標がｍ、ｙ座標がｎある画素の三原色の最大値で、Ｋｍｎは、Ｃｍｎを入力とする増幅値出力１０２の出力であり、Ｃｍｎに対する増幅値である。
【００３１】
画素値増幅１０３に入力されるＲｉｊとＧｉｊとＢｉｊは、画素値増幅１０３でＫｉｊ倍され、それぞれ、ＫｉｊｘＲｉｊとＫｉｊｘＧｉｊとＫｉｊｘＢｉｊとなり、画素値増幅１０３より出力される。画素値増幅１０３の出力は、逆光補正装置２０８の出力でもある。
【００３２】
さて、ここで、増幅値出力１０２の所定値であり、逆光補正装置２０８の所定値でもあるＫ０とＣ１とＫ１の設定方法を簡単に説明する。逆光補正装置２０８の入力であるデジタル画像信号に対し、増幅させたい輝度範囲はＣ１で調整し、増幅の度合いはＫ１で調整し、低輝度を持つ画素の増幅はＫ０で調整する。所定値例として、Ｋ０＝０．６、Ｃ１＝０．１５、Ｋ１＝１．６を挙げる。図６に前記所定値例における、増幅制御値に対する増幅値のグラフを示す。そして、図７に前記所定値例における、画素の三原色の最大値を持つ色の値に対する増幅後の値のグラフを示す。図６と図７より、前記所定値例において、中輝度を持つ画素がより増幅され、低輝度を持つ画素の増幅が抑制され、高輝度を持つ画素の増幅が抑制されることが分かる。つまり、前記第四の手段が、逆光補正として有効に働くことが分かる。Ｋ０とＣ１とＫ１を変更する場合は、前記第一の条件と前記第二の条件と前記第三の条件を全て同時に満たすように、Ｋ０とＣ１とＫ１を変更する。例えば、前記所定値例を変更し、Ｃｉｊが０．１５以上の値を持つ画素に対して、増幅を大きくしたい場合は、Ｃ１＝０．１５、Ｋ０＝０．６として、Ｋ１を１．６より大きくする。このときのＫ１の上限値は、前記第二の条件より１．８５（＝２−０．１５）となる。
【実施例５】
【００３３】
この発明に係る前記第五の手段を備えた逆光補正装置について、図１を参照しながら説明する。まず、説明を簡単にするために、この発明の逆光補正装置に関係する記号を定義する。前記実施例４で定義されたＲｉｊとＧｉｊとＢｉｊとＣｉｊとＫｉｊとＫ０とＣ１とＫ１は、この説明において、同様の定義として用いる。そして、この発明の逆光補正装置に設定される所定値について、第四番目の所定値である所定の増幅制御値をＣ２とし、第五番目の所定値である第四番目の所定値における所定の増幅値をＫ２とする。
【００３４】
前記第五の手段の増幅値出力１０２において、所定値であるＫ０とＣ１とＫ１とＣ２とＫ２がＣＰＵにより設定され、Ｃｉｊを入力とし、Ｋｉｊを出力する。以下、増幅値出力１０２の内部処理として、前記の数１と下記の数３と数４の３つの一次関数が用いられる場合について説明する。増幅制御値Ｃｉｊが０以上でＣ１未満の場合は、前記の数１に従ったＫｉｊが増幅値出力１０２で生成され、ＣｉｊがＣ１以上でＣ２未満の場合は、下記の数３に従ったＫｉｊが増幅値出力１０２で生成され、ＣｉｊがＣ２以上で１以下の場合は、下記の数４に従ったＫｉｊが増幅値出力１０２で生成され、増幅値出力１０２からＫｉｊが出力される。
【数３】
2006345578.tif 000005
【数４】
2006345578.tif 000006
【００３５】
ここで、数１のＫｉｊは、Ｃｉｊ＝０のときＫｉｊ＝Ｋ０、かつ、Ｃｉｊ＝Ｃ１のときＫｉｊ＝Ｋ１である第一番目のＣｉｊの一次関数である。数３のＫｉｊは、Ｃｉｊ＝Ｃ１のときＫｉｊ＝Ｋ１、かつ、Ｃｉｊ＝Ｃ２のときＫｉｊ＝Ｋ２である第二番目のＣｉｊの一次関数である。数４のＫｉｊは、Ｃｉｊ＝Ｃ２のときＫｉｊ＝Ｋ２、かつ、Ｃｉｊ＝１のときＫｉｊ＝１である第三番目のＣｉｊの一次関数である
【００３６】
ここで、第一の条件として、中輝度の画素値が増幅すること、そのためには、Ｋ１は１を超えた値であること。そして、第二の条件として、ＣｉｊがＣ１以上でＣ２未満である場合、ＫｉｊｘＣｉｊがＣｉｊの単調増加関数であること、そのためには、Ｋ１は、Ｋ２ｘ（２−Ｃ１／Ｃ２）以下であること。第三の条件として、Ｃｉｊが０以上でＣ１未満の場合、ＫｉｊがＫ１より小さいか、等しい値であり、かつ、ＫｉｊｘＣｉｊがＣｉｊの単調増加関数であること、そのためには、Ｋ０は、０以上でＫ１以下であること。さらに、第四の条件として、ＣｉｊがＣ２以上で１以下の場合、ＫｉｊｘＣｉｊがＣｉｊの単調増加関数であること、そのためには、Ｋ２は、（２−Ｃ２）以下であること。第五の条件として、画像の高輝度な画素領域の色つぶれを抑制すること、そのためには、Ｋ２の値として、実施例４の数２にＣｉｊ＝Ｃ２を代入して得られるＫｉｊよりも小さくすると。
【００３７】
増幅値出力１０２の所定値であり、逆光補正装置２０８の所定値でもあるＫ０とＣ１とＫ１とＣ２とＫ２の設定方法を簡単に説明する。逆光補正装置２０８の入力であるデジタル画像信号に対し、増幅させたい輝度範囲はＣ１で調整し、増幅の度合いはＫ１で調整する。高輝度を持つ画素の増幅を抑えたい輝度範囲はＣ２で調整し、抑制の度合いはＫ２で調整する。そして、低輝度を持つ画素の増幅はＫ０で調整する。所定値例として、Ｋ０＝０．６、Ｃ１＝０．１５、Ｋ１＝１．６、Ｃ２＝０．７、Ｋ２＝１．１２を挙げる。Ｋ０とＣ１とＫ１とＣ２とＫ２を変更する場合は、前記第一の条件から前記第五の条件を全て同時に満たすように、Ｋ０とＣ１とＫ１とＣ２とＫ２を変更する。図８に、前記所定値例における、増幅制御値に対する増幅値のグラフを示す。そして、図９に、前記所定値例における、画素の三原色の最大値を持つ色の値に対する増幅後の値のグラフを示す。図８と図９より、前記所定値例において、それぞれ、図６と図７と比較して、高輝度を持つ画素の増幅が、より抑制されていることが分かる。
【実施例６】
【００３８】
前記第四の手段をにおいて、「Ｋ１は、（２−Ｃ１）以下である」であり、また、前記第五の手段において、「Ｋ１は、Ｋ２ｘ（２−Ｃ１／Ｃ２）以下である」かつ「Ｋ２は、（２−Ｃ２）以下である」であるため、元画像中の主たる被写体の輝度が低い場合、Ｋ１に最大の増幅値を設定しても、主たる被写体を十分に明るくできない場合がある。前記第六の手段である図２の構成は、その増幅値の制限対策を示している。そして、増幅値出力１０２として図２の構成を用いた図１は、前記第六の手段の実施例を示している。図２における、１つの簡素な増幅値出力１０４は、前記第四の手段や前記第五の手段における増幅値出力手段のような、簡素な増幅値出力手段を表わしている。そして、図２の構成の入出力は、図１の増幅値出力１０２の入出力である。
【００３９】
図２について説明する。第一段目の簡素な増幅値出力１０４の入力は増幅制御値で、出力は増幅値である。第一段目の積算処理１０５の入力は前記増幅制御値と前記増幅値で、出力は入力値の積である。第二段目の簡素な増幅値出力１０４の入力は前記第一段目の積算処理１０５の出力で、出力は増幅値である。第二段目の積算処理１０５の入力は前記の２つの増幅値で、出力は画素の３原色に対する増幅値である。
【００４０】
前記第六の手段は、前記第三の手段を２つ直列に並べた手段と出力結果が等しくなる。ここで、前記第六の手段における第一段目の簡素な増幅値出力１０４と第一段目の前記第三の手段のにおける増幅値出力１０２の内部処理を等しくし、前記第六の手段における第二段目の簡素な増幅出値出力１０４と第二段目の前記第三の手段における増幅値出力１０２の内部処理を等しいとしている。ここで、説明のために、増幅値出力１０２として図２の構成を用いた図１の構成を、第一の構成とし、図１の構成を２つ直列に並べた構成を、第二の構成とする。第一の構成は、前記第六の手段の構成例である。前記第一の構成と前記第二の構成の出力結果が等しくなる条件は、増幅制御値出力手段にあり、前記第一の構成の第二段目の簡素な増幅値出力１０４の入力と、前記第二の構成の第二段目の増幅値出力１０２の入力が等しくなることである。つまり、増幅制御値出力手段の出力である増幅制御値に対する関数をｆ（Ｒｉｊ、Ｇｉｊ、Ｂｉｊ）としたとき、Ｋｉｊｘｆ（Ｒｉｊ、Ｇｉｊ、Ｂｉｊ）＝ｆ（ＫｉｊｘＲｉｊ、ＫｉｊｘＧｉｊ、ＫｉｊｘＢｉｊ）が成り立つことである。この発明の前記第二の手段から前記第六の手段の増幅制御値出力手段においては、Ｋｉｊが大なり０で、ＲｉｊとＧｉｊとＢｉｊの最大値が増幅制御値であるため、前記第一の構成と前記第二の構成の出力結果が等しくなる。
【００４１】
前記第一の構成は、前記第二の構成よりも処理量が少ない。第一の構成と第二の構成の処理量の違いについて比較する。１つの画素値あるＲｉｊとＧｉｊとＢｉｊの処理に対して、前記第一の構成では、２つ積算処理１０５で積算が２回、画素値増幅１０３で３色の輝度の積算が３回、計５回の積算処理がされるが、前記第二の構成では、２つの画素値増幅１０３で、計６回の積算処理がされる。また、前記第一の構成では、増幅制御値出力１０１で１つの増幅制御値が生成されるが、前記第二の構成では、２つの増幅制御値が生成される。
【００４２】
前記第六の手段による、増幅効果について簡単に説明すために、Ｋ０＝０．６、Ｃ１＝０．１５とし、前記第一の構成の簡素な増幅値出力１０４の両方に、前記第四の手段の増幅値出力手段を備えた手段と、前記第四の手段を比較する。まず、前記実施例４の第二の条件より、Ｃ１＝０．１５のとき、最大の所定の増幅値は、Ｋ１＝１．８５である。そこで、前記第四の手段を用いた図１の構成に関して、Ｋ０＝０．６、Ｃ１＝０．１５、Ｋ１＝１．８５を所定値し、増幅制御値に対する増幅値のグラフを、細線で図１０に表わす。そして、前記第一の構成に関して、両方の増幅値出力１０４の所定値に、Ｋ０＝０．６、Ｃ１＝０．１５、Ｋ１＝１．８５の同じ値を設定し、増幅制御値に対する増幅値のグラフを、太線で図１０に表わす。図１０は、Ｋ０＝０．６、Ｃ１＝０．１５における、前記第一の構成と前記第四の手段の構成の、増幅制御値に対する最大の増幅値を表わしている。さらに、同じ所定値で、画素の三原色の最大値を持つ色の値に対する、増幅後の値のグラフを図１１に表わす。細線は前記第四の手段の構成に対応し、太線は前記第一の構成に対応している。図１０と図１１より、前記第四の手段の構成に対して、前記第一の構成は、画素値を十分に増幅できることが分かる。
【００４３】
前記第1の構成の簡素な増幅値出力１０４として、２つの前記第四の手段の増幅値出力手段を備えた場合、前記第六の手段の所定値は６つになる。簡素な増幅値出力１０４として、１つの前記第四の手段の増幅値出力手段と１つの前記第五の手段の増幅値出力手段を備えた場合、前記第六の手段の所定値は８つになる。そして、簡素な増幅値出力１０４として、２つの前記第五の手段の増幅値出力手段を備えた場合、前記第六の手段の所定値の数は１０になる。このように、前記第六の手段は、多彩な画素値の増幅を可能にする。
【００４４】
最後に、図２の応用性を示すために、さらに単純化した簡素な増幅値出力１０４の例を挙げる。前記第四の手段の増幅値出力手段において、Ｃ１＝１、Ｋ１＝１とした、１つの所定値Ｋ０を持つ増幅値出力手段について考える。この増幅値出力手段は、例えば、図２の第一段目の簡素な増幅値出力１０４の所定値としてＫ０＝２を設定し、第二段目の簡素な増幅値出力１０４の所定値としてＫ０＝０．５を設定すると、前記第三の手段の増幅値出力手段の一例となり、この発明に係るデジタル画像の逆光補正装置として実施可能である。さらに、前記第四の手段の増幅値出力手段において、Ｋ０＝１、Ｃ１＝１とした、１つの所定値Ｋ１を持つ増幅値出力手段について考える。この増幅値出力手段は、例えば、図２の第一段目の簡素な増幅値出力１０４の所定値としてＫ１＝２を設定し、第二段目の簡素な増幅値出力１０４の所定値としてＫ１＝０．７５を設定すると、前記第三の手段の増幅値出力手段の一例となり、この発明に係るデジタル画像の逆光補正装置として実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
この発明の逆光補正装置は、ビデオ・カメラ、スチル・カメラ、ビデオ・プレイヤー、テレビ、パソコンなどの映像機器における、画像の気になる陰影部分を明るくする機能として、利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明に係る逆光補正装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の増幅値出力１０３の処理として、２つの増幅値出力手段を用いたブロック図である。
【図３】この発明に係る逆光補正装置を備えた撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明に係る逆光補正装置を備えた画像再生装置の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明に係る逆光補正装置を備えた画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【図６】第四の手段における、増幅制御値に対する、増幅値を示すグラフである。（Ｋ０＝０．６、Ｃ１＝０．１５、Ｋ１＝１．８５）
【図７】第四の手段における、画素の三原色の最大値を持つ色の値に対する、その増幅後の値を示すグラフである。（Ｋ０＝０．６、Ｃ１＝０．１５、Ｋ１＝１．８５）
【図８】第五の手段における、増幅制御値に対する、増幅値を示すグラフである。（Ｋ０＝０．６、Ｃ１＝０．１５、Ｋ１＝１．６、Ｃ２＝０．７、Ｋ２＝１．１２）
【図９】第五の手段における、画素の三原色の最大値を持つ色の値に対する、その増幅後の値を示すグラフである。（Ｋ０＝０．６、Ｃ１＝０．１５、Ｋ１＝１．６、Ｃ２＝０．７、Ｋ２＝１．１２）
【図１０】第六の手段（太線）と第三の手段（細線）の、増幅制御値に対する、増幅値を示すグラフである。（Ｋ０＝０．６、Ｃ１＝０．１５、Ｋ１＝１．８５）
【図１１】第六の手段（太線）と第三の手段（細線）の、画素の三原色の最大値を持つ色の値に対する、その増幅後の値を示すグラフである。  （Ｋ０＝０．６、Ｃ１＝０．１５、Ｋ１＝１．８５）
【符号の説明】
【００４７】
１０１    増幅制御値出力
１０２    増幅値出力
１０３    画素値増幅
１０４    簡素な増幅値出力
１０５    積算処理
２０１    レンズ
２０２    レンズの絞り
２０３    光電変換（撮像デバイス）とCDS（相関二重サンプリング）とAGC（オートゲインコントローラ）とADC（アナログ／デジタル変換器）
２０４    色補間LPF（色補間ローパスフィルタ）
２０５    露光調整、ホワイトバランス処理
２０６    色変換ＭＡＴ（色変換マトリックス）
２０７    γ変換（ガンマ変換）
２０８    逆光補正装置
２０９    画像フォーマット変換
２１０    メモリ
２１１    表示装置
２１２    画像入力端子
【図１】
2006345578.tif 000007
【図２】
2006345578.tif 000008
【図３】
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【図４】
2006345578.tif 000010
【図５】
2006345578.tif 000011
【図６】
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【図７】
2006345578.tif 000013
【図８】
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【図９】
2006345578.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
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