(57)【要約】【課題】ハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法を提供する。【解決手段】ハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法は、画像センサを用いて第１露光時間比を有する第１ハイダイナミックレンジ画像と、第１露光時間比より大きい第２露光時間比を有する第２ハイダイナミックレンジ画像と、を連続的に生成するステップと、第１ハイダイナミックレンジ画像に対して第１画像品質を得るために画像品質評価を行い、第２ハイダイナミックレンジ画像に対して第２画像品質を得るために画像品質評価を行うステップと、第２画像品質が第１画像品質より優れるかを判断し、そうである場合に、第２露光時間比より大きい第３露光時間比で第３ハイダイナミックレンジ画像を撮影し、そうでない場合に、第１露光時間比で第３ハイダイナミックレンジ画像を撮影すると共に、第１露光時間比を最適露光時間比として設定するステップと、を含む。【選択図】図１
2015035796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法であって、
画像センサを用いて第１露光時間比を有する第１ハイダイナミックレンジ画像と、前記第１露光時間比より大きい第２露光時間比を有する第２ハイダイナミックレンジ画像と、を連続的に生成するステップと、
前記第１ハイダイナミックレンジ画像に対して第１画像品質を得るために画像品質評価を行い、前記第２ハイダイナミックレンジ画像に対して第２画像品質を得るために前記画像品質評価を行うステップと、
前記第２画像品質が前記第１画像品質より優れるかを判断し、そうである場合に、前記第２露光時間比より大きい第３露光時間比で第３ハイダイナミックレンジ画像を撮影し、そうでない場合に、前記第１露光時間比で前記第３ハイダイナミックレンジ画像を撮影すると共に、前記第１露光時間比を最適露光時間比として設定するステップと、
を含むことを特徴とする、ハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【請求項２】
前記画像センサを用いて前記複数のハイダイナミックレンジ画像を生成するステップにおいて、
前記画像センサを用いて長露光画像及び短露光画像をそれぞれ撮影すると共に、前記長露光画像と前記短露光画像を対応するハイダイナミックレンジ画像になるように合成するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【請求項３】
前記長露光画像の露光時間と前記短露光画像の露光時間との比が前記露光時間比であることを特徴とする、請求項２に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【請求項４】
各露光時間比に対応する露光時間は、前記長露光画像の露光時間と前記短露光画像の露光時間との平均値であることを特徴とする、請求項３に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【請求項５】
前記画像品質評価のステップにおいて、エントロピー（Ｅｎｔｒｏｐｙ）を下記数式１により計算するステップを含み、エントロピーが大きいほど、対応する画像品質がより良好であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【数１】
2015035796.tif 000004
（数式中、ｐｉは画素の画素値ｉの発生確率、Ｅはエントロピーである）
【請求項６】
前記画像品質評価のステップにおいて、エッジ総数を計算するステップを含み、エッジ総数が大きいほど、対応する画像品質がより良好であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【請求項７】
前記画像品質評価のステップにおいて、露光オーバーと露光アンダーとの比率を計算するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【請求項８】
前記最適露光時間比で第４ハイダイナミックレンジ画像及び第５ハイダイナミックレンジ画像を撮影するステップと、
前記第４ハイダイナミックレンジ画像に対して第４画像品質を得るために前記画像品質評価を行い、前記第５ハイダイナミックレンジ画像に対して第５画像品質を得るために前記画像品質評価を行うステップと、
前記第５画像品質が前記第４画像品質と同じかを判断し、そうである場合に、前記最適露光時間比を保持しながら、ハイダイナミックレンジ画像の撮影を継続的に行い、そうでない場合に、前記最適露光時間比を削除すると共に、初期露光時間比を用いて前記最適露光時間比の再検出を行うステップと、をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【請求項９】
前記第５画像品質と前記第４画像品質との差が±５％又は±１０％の範囲内であれば、前記第５画像品質を前記第４画像品質と同じと判断することを特徴とする、請求項８に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【請求項１０】
前記複数の露光時間比が１から６４の整数であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法に係り、特に、画像センサを用いて異なる露光時間の画像をキャプチャし、異なる露光時間の画像をハイダイナミックレンジ画像になるように結合すると共に、露光時間比を調整することによって最適品質を持つハイダイナミックレンジ画像を取得する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の消費型デジタルカメラ又はウェブカメラ（Ｗｅｂｃａｍ）のダイナミックレンジ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ）（輝度信号の最大値と最小値との比）は約４００である。然しながら、室内場面のダイナミックレンジのほとんどが１５００を越えており、その上室外場面のダイナミックレンジも時には１０５までに達する。そのため、前述のような機器では、場面における部分的な輝度情報しか捕捉できない。つまり、前述のような機器では、場面における全ての輝度情報を同時に捕捉することができなかった。
【０００３】
上記問題を解消するため、Ｐ．Ｅ．Ｄｅｂｅｖｅｃ氏らが１９９７年に発表したハイダイナミックレンジ画像の技術として、例えば、下記の非特許文献１の記載が参照され、即ち複数枚の異なる露光時間の画像を結合する方法が提案された。２枚の本来画像の露光時間比を高めると、より高いダイナミックレンジ情報が得られる。然しながら、より大きい（標準以上の）ダイナミックレンジ情報をスクリーンの表示可能なダイナミックレンジに圧縮しなければならない。この圧縮過程をトーンマッピング（Ｔｏｎｅ  Ｍａｐｐｉｎｇ）と称する。スクリーンのダイナミックレンジが低い（約２００）ので、トーンマッピングの圧縮過程にて画面中の細部とコントラストの損失は、全体の画像品質の低下を招く原因となる。言い換えれば、露光時間比をいくら高めても、最適の画像品質を得ることができない。また、市販のハイダイナミックレンジ画像システムは、たいてい固定の露光時間比を使用するか、又は使用者自身が手動で露光時間比を決定する必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｐａｕｌ  Ｅ．  Ｄｅｂｅｖｅｃ，Ｊｉｔｅｎｄｒａ  Ｍａｌｉｋ，“Ｒｅｃｏｖｅｒｉｎｇ  Ｈｉｇｈ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ  Ｒａｄｉａｎｃｅ  Ｍａｐｓ  ｆｒｏｍ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ”，ＳＩＧＧＲＡＰＨ（１９９７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、ハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法を提供すると共に、画像品質を評価する関連技術を提供し、これによって、最適露光時間比を自動的に決定することを課題とする。こうして、場面中の光源が変化すると、最適露光時間比を自動的に再検出することができるので、最適の画像品質を維持することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法は、画像センサを用いて第１露光時間比を有する第１ハイダイナミックレンジ画像と、第１露光時間比より大きい第２露光時間比を有する第２ハイダイナミックレンジ画像と、を連続的に生成するステップと、第１ハイダイナミックレンジ画像に対して第１画像品質を得るために画像品質評価を行い、第２ハイダイナミックレンジ画像に対して第２画像品質を得るために画像品質評価を行うステップと、第２画像品質が第１画像品質より優れるかを判断し、そうである場合に、第２露光時間比より大きい第３露光時間比で第３ハイダイナミックレンジ画像を撮影し、そうでない場合に、第１露光時間比で第３ハイダイナミックレンジ画像を撮影すると共に、第１露光時間比を最適露光時間比として設定するステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００７】
上記の通り、本発明のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法によれば、画像センサを用いて画像生成ステップを経て複数のハイダイナミックレンジ画像を連続的に生成すると共に、それらの画像に対して画像品質評価を行う。露光時間比を最低露光時間比から除々に増加させていくと、画像品質が劣化し始めた頃に、劣化し始める前の露光時間比を最適露光時間比として決定する。最適露光時間比が検出された後、画像品質評価方法を使用して現在の画像の画像品質と１枚前の画像の画像品質とが同じかどうかを比較する。同じであれば、最適露光時間比を保持する。そうでない時は、例えば光源の変化によって画像品質が低下した場合に、露光時間比を最初の最低露光時間比に設定すると共に、最適露光時間比の再検出を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係るハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明に係るハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法による長露光画像の画像値と短露光画像の画像値に対応する輝度を示す模式図である。
【図３】本発明に係るハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法により生成されたハイダイナミックレンジ画像を示す模式図である。
【図４】本発明に係るハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法による露光時間比と画像品質との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明をより完全に理解するために、本発明の技術特徴、内容と長所及びそれが達成できる作用効果については、添付図面を参照して、実施例の表現形式で以下のように詳細に説明される。なお、使用された図面は、単に例示又は明細書内容を補助する目的としたものであって、本発明の実施後の原寸に比例したものや精確に配置したものには何ら拘束されない。よって、図示された図面は、添付図面の比例と配置関係で解釈されてはならず、本発明を実際に実施する権利範囲に制限することを意図したものではないことについて先に説明しておきたい。
【００１０】
図１は、本発明に係るハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法を示すフローチャートである。ステップＳ４１〜Ｓ５１の詳細について、以下に説明する。
【００１１】
Ｓ４１：画像センサを用いてハイダイナミックレンジ画像を生成する。
【００１２】
Ｓ４２：ハイダイナミックレンジ画像に対して画像品質評価を行う。
【００１３】
Ｓ４３：画像品質の評価が初回であるか否かを判断する。判断が是である場合に、ステップＳ４５に進み、判断が否である場合に、ステップＳ４４に進む。
【００１４】
Ｓ４４：最適露光時間比であるか否かを判断する。判断が是である場合に、ステップＳ４８に進み、判断が否である場合に、ステップＳ４６に進む。
【００１５】
Ｓ４５：露光時間比を増加する。
【００１６】
Ｓ４６：画像品質が１枚前の画像の画像品質より優れるかを判断する。そうである場合に、ステップＳ４５に進み、そうでない場合に、ステップＳ４７に進む。
【００１７】
Ｓ４７：露光時間比を減少すると共に、減少後の露光時間比を最適露光時間比として設定する。
【００１８】
Ｓ４８：最適露光時間比を検出した後に行われる第１回目の画像品質評価であるか否かを判断する。判断が是である場合に、ステップＳ５０に進み、判断が否である場合に、ステップＳ４９に進む。
【００１９】
Ｓ４９：画像品質が１枚前の画像の画像品質と同じかを判断する。そうである場合に、ステップＳ５０に進み、そうでない場合に、ステップＳ５１に進む。
【００２０】
Ｓ５０：露光時間比を保持する。
【００２１】
Ｓ５１：露光時間比を初期露光時間比に設定すると共に、最適露光時間比の再検出を行う。
【００２２】
図２は、本発明に係るハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法による長露光画像の画像値と短露光画像の画像値に対応する輝度を示す模式図である。ステップＳ４１について、図２を参照しながら説明する。環境における同一輝度の光源においては、露光時間の差により異なる画素値（Ｐｉｘｅｌ  Ｖａｌｕｅ）が形成される。露光時間比Ｒを長露光画像の露光時間と短露光画像の露光時間との比と仮定すれば、同じ輝度の光源において、２枚の異なる露光時間の画像から得られた画素値の間には、Ｒ倍の差がある。そのため、短露光画像の各画素の画素値をＲ倍掛けることで、２枚の異なる露光時間の画像を合成することができるようになる。同様に、長露光画像の各画素の画素値をＲ倍割ることで、２枚の異なる露光時間の画像を合成することができるようになる。
【００２３】
具体的な実施例において、露光時間比Ｒは、使用者自身で決定できるし、システム既定値に決定することもできる。露光時間比Ｒが決定された後、一般のカメラの自動露光（Ａｕｔｏ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能で露光時間Ａを決定し、長露光画像と短露光画像の露光時間は、Ａを基準として対称的に伸縮することができる。即ち、長露光画像と短露光画像の露光時間の平均値がＡである。例えば、露光時間比Ｒが３である場合、長露光画像の露光時間が１．５Ａとすると、短露光画像の露光時間が０．５Ａとなる。また、露光時間比Ｒが７である場合、長露光画像の露光時間が１．７５Ａとすると、短露光画像の露光時間が０．２５Ａとなる。
【００２４】
具体的な実施例において、一般のカメラの自動露光機能をオフにして、その代わりに、使用者が自ら手動で露光値Ｂを決定することができる。続いて、長露光画像の露光時間及び短露光画像の露光時間は、最適露光時間比を検出するように、Ｂの両側に非対称的に伸縮することができる。例えば露光時間比Ｒが１０である場合、長露光画像の露光時間及び短露光画像の露光時間は、それぞれ１．２５Ｂ及び０．１２５Ｂであってもよい。露光値を手動で決定する長所は、使用者が決める最適品質を持つハイダイナミックレンジ画像を取得することが可能となる。
【００２５】
ステップＳ４１について、図３を合わせて参照しながら説明する。仮に、ステップＳ４１において、画像センサは、まず初期露光時間比Ｒ１（その値を３と仮定し、それは上記のように使用者自身で決めるか、又はシステム既定値に決めるかどちらでもよい）に基づいて第１長露光画像５０１及び第１短露光画像５０２を撮影すると共に、それらの画像を第１ハイダイナミックレンジ画像１０になるように合成する。次に、ステップＳ４２に進み、第１ハイダイナミックレンジ画像１０に対して画像品質評価（エントロピー、画面のエッジ総数や露光オーバーと露光アンダーとの比率などを含み、詳細は下記参照）を行う。続いて、ステップＳ４３に進み、画像品質の評価が初回であるか否かを判断する。この場合、画像品質の評価が初回なので、ステップＳ４５に進み、最適露光時間比を検出するように、露光時間比を増加する。
【００２６】
図４は、本発明に係るハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法による露光時間比と画像品質との関係図である。ステップＳ４５にて露光時間比を増加する原因について、図４を参照しながら説明する。図４に示すように、露光時間比をａ、ｂ、ｃ順に増加させていき、ｄまで達する時、原則として、これに応じて画像品質も高まる。ところが、露光時間比をｄからｅに増加させる時、トーンマッピングの圧縮ステップにて画面中の細部とコントラストを損ない始めるため、露光時間比を増加させても画像品質は高まらない。つまり、本発明は、露光時間比ｄを検出するものであって、この場合、ｄ点の露光時間比が、本発明に定義する最適露光時間比にあたる。具体的な実施例に反映されるように、例えば前後２枚のハイダイナミックレンジ画像のうち、後のハイダイナミックレンジ画像の画像品質が前のハイダイナミックレンジ画像の画像品質より劣る場合、前のハイダイナミックレンジ画像の露光時間比を最適露光時間比とする。
【００２７】
ステップＳ４３において、画像品質評価を行うのが初回である場合、ハイダイナミックレンジ画像１０が１枚しかないので、比較しようがないため、ステップＳ４５にて露光時間比（Ｒ２、仮に、その値を７まで増加する）を直接に増加して、ステップＳ４１に戻る。ステップＳ４１において、画像センサは、露光時間比Ｒ２（その値を７とする）に基づいて第２長露光画像５０３及び第２短露光画像５０４を撮影すると共に、それらの画像を第２ハイダイナミックレンジ画像２０になるように合成する。その後、再びステップＳ４２に進み、第２ハイダイナミックレンジ画像２０に対して画像品質評価（エントロピー、画面のエッジ総数や露光オーバーと露光アンダーとの比率などを含み、詳細は下記参照）を行う。
【００２８】
具体的な実施例において、画像品質評価はデータ情報量に基づいて行われる。画面中の画素輝度の分布の分散が大きいほど、画素値の分布の分散も大きくなり、これは、画面に最も多くの情報が保有されていることを表す。その結果、エントロピー（Ｅｎｔｒｏｐｙ）を画像品質評価の基準として使用する。その数式は、下記（数１）で示される。
【００２９】
【数１】
2015035796.tif 000003
【００３０】
尚、ｐｉは前記画面画素の画素値ｉの発生確率、Ｅはエントロピーである。
【００３１】
具体的な実施例において、画像品質評価はさらに人眼で視覚的に特定することにより行われる。人間の目は、局所コントラスト（Ｌｏｃａｌ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ）に対して感度が高いため、Ｓｏｂｅｌ法やＣａｎｎｙ法などの公知の手法を用いて画面中のエッジを検出することができる。そして、画面中のエッジ（Ｅｄｇｅ）の多寡を品質評価の基準として使用する。画面中のエッジ（Ｅｄｇｅ）の多寡を判断する場合、画像をグレースケールモードに変換した上、画面中の全てのエッジの総和を算出し、算出された当該総和を示すエッジ総数が大きいほど、画像品質がより良好である。
【００３２】
具体的な実施例において、画像品質評価はさらに画面中の露光オーバーと露光アンダーとの比率に基づいて行われる。ハイダイナミックレンジ画像の基本概念は、長露光画像を用いて場面中の暗所情報を取得すると同時に、短露光画像を用いて場面中の明所情報を取得する。このようにすることで、長露光画像の最暗所の画素値が第１既定値に近似するか又はそれ未満である場合に、例えば画素値が１０未満である時には、この画像の露光時間が足りなくて、暗所情報を有効に取得することができない。反対に、短露光画像の最明所の画素値が第２既定値に近似するか又はそれを超過した場合に、例えば画素値が２５０（ここでは画像センサのバイト数を８と仮定し、画像値が０から２５５の範囲内の整数である）を超過した時には、この画像の露光時間が長すぎて、明所情報を有効に取得することができない。この概念に基づいて、長露光画像の最暗所の画素値が暗すぎないように、及び短露光画像の最明所の画素値が明すぎないように、露光時間を増加させていく。
【００３３】
ここまで、それぞれ第１ハイダイナミックレンジ画像１０及び第２ハイダイナミックレンジ画像２０に対応する２つの画像品質が既に生成された。続いて、ステップＳ４３において、画像品質評価を行うのは初回ではないので、ステップＳ４４に進み、最適露光時間比を検出したか否かを判断する。この場合、最適露光時間比をまだ検出していないので、ステップＳ４６に進み、第２ハイダイナミックレンジ画像２０の画像品質が第１ハイダイナミックレンジ画像１０の画像品質より優れるかを判断する。上述のように、第２ハイダイナミックレンジ画像２０の画像品質が第１ハイダイナミックレンジ画像１０の画像品質より優れると判断された場合に、ステップＳ４５に進み、露光時間比（この際、図４に示すａ点とｂ点に相当）を継続的に増加する。また、第２ハイダイナミックレンジ画像２０の画像品質が第１ハイダイナミックレンジ画像１０の画像品質より劣ると判断された場合に、ステップＳ４７に進み、露光時間比（この際、図４に示すｄ点とｅ点に相当）を減少すると共に、減少後の露光時間比を最適露光時間比として設定し、即ち最適露光時間比が検出された。つまり、図４に示す局所最大値（Ｌｏｃａｌ  Ｍａｘｉｍｕｍ、ｄ点）が、本発明に定義する最適露光時間比にあたる。
【００３４】
ステップＳ４６の判断結果は、第２ハイダイナミックレンジ画像２０の画像品質が第１ハイダイナミックレンジ画像１０の画像品質より優れる（最適露光時間比をまだ検出していない）という結果であれば、ステップＳ４５に進み、露光時間比（Ｒ３、仮に、その値を１０まで増加する）を継続的に増加すると共に、ステップＳ４１に戻る。ステップＳ４１において、画像センサは、露光時間比Ｒ３に基づいて第３長露光画像５０５及び第３短露光画像５０６を撮影すると共に、それらの画像を第３ハイダイナミックレンジ画像３０になるように合成する。その後、再びステップＳ４２に進み、第３ハイダイナミックレンジ画像３０に対して画像品質評価を行う。この場合、画像品質評価を行うのは初回ではないし、かつ最適露光時間比もまだ検出していないので、再びステップＳ４６に進み、第３ハイダイナミックレンジ画像３０の画像品質が第２ハイダイナミックレンジ画像２０の画像品質より優れるかを判断する。第３ハイダイナミックレンジ画像３０の画像品質が第２ハイダイナミックレンジ画像２０の画像品質より劣ると判断された場合に、ステップＳ４７に進み、露光時間比を減少すると共に、減少後の露光時間比を最適露光時間比として設定し、即ち露光時間比をＲ３（その値を１０とする）からＲ２（その値を７とする）に減少すると共に、Ｒ２を最適露光時間比として設定する。その後、再びステップＳ４１に戻る。
【００３５】
ステップＳ４１において、画像センサは、露光時間比Ｒ２に基づいて第４長露光画像５０７及び第４短露光画像５０８を撮影すると共に、それらの画像を第４ハイダイナミックレンジ画像４０になるように合成する。その後、ステップＳ４２に進み、第４ハイダイナミックレンジ画像４０に対して画像品質評価を行う。この場合、画像品質評価を行うのは初回ではなく、かつ最適露光時間比は既に検出したため、ステップＳ４８に進み、最適露光時間比を検出した後に行われる第１回目の画像品質評価であるか否かを判断する。判断が是である場合に、ステップＳ５０に進み、露光時間比（Ｒ２）を保持しながら、再びステップＳ４１に戻り、露光時間比Ｒ２に基づいて第５長露光画像５０９及び第５短露光画像５１０を撮影すると共に、それらの画像を第５ハイダイナミックレンジ画像５０になるように合成する。
【００３６】
ステップＳ４８を実行する理由について、以下に説明する。画像の撮影を継続的に行う中、ステップＳ４４にて最適露光時間比は既に検出したが、ステップＳ４４の実行からステップＳ４８の実行までの経過時間において、撮影された主体又は物体が変動又は移動する状況や、室内から室外へ移動する状況では、ステップＳ４４にて検出した最適露光時間比は、現在又はそれから撮影された画像へ応用することはもう適切ではなくなる。そのため、最適露光時間比を再検出する必要がる。主体又は物体が変動又は移動されたかどうかを判断するために、２枚のハイダイナミックレンジ画像で判断する必要がある。しかし、この場合、ハイダイナミックレンジ画像（即ち第４ハイダイナミックレンジ画像４０）が１枚しかないので、現在の露光時間比（Ｒ２）を保持することを条件とし、比較するためのもう１枚のハイダイナミックレンジ画像を生成することによって、ステップＳ４４にて検出した最適露光時間比を撮影された現在（ステップＳ４８での時間を意味）の画像に応用することが適しているかを判断することが容易に行える。言い換えれば、撮影された画像が静的な画面であれば、ステップＳ４８以降のステップを省略することも可能である。
【００３７】
再びステップＳ４１に戻る場合、画像センサは、露光時間比Ｒ２（その値を７とする）に基づいて第５長露光画像５０９及び第５短露光画像５１０を撮影すると共に、それらの画像を第５ハイダイナミックレンジ画像５０になるように合成する。その後、ステップＳ４２に進み、第５ハイダイナミックレンジ画像５０に対して画像品質評価を行う。この場合、画像品質評価を行うのは初回ではなく、かつ最適露光時間比は既に検出したし、さらに最適露光時間比を検出した後に行われる第１回目の画像品質評価でもないので、ステップＳ４９に進み、第５ハイダイナミックレンジ画像５０の画像品質が第４ハイダイナミックレンジ画像４０の画像品質と同じかを判断する。そうである場合に、ステップＳ４４にて検出した最適露光時間比を撮影された現在の画像に応用することが適していることが分かり、ステップＳ５０に進み、現在の露光時間比（Ｒ２）を保持しながら、画像の撮影を行う。そうでない場合に、ステップＳ４４にて検出した最適露光時間比を撮影された現在の画像に応用することが適していないことが分かり、露光時間比を再検出する必要がある。それ故に、ステップＳ５１に進み、露光時間比をＲ２（その値を７とする）から初期露光時間比Ｒ１（その値を３とする）に設定し、最適露光時間比をまだ検出していないことが分かる。その後、再びステップＳ４１に戻り、ステップＳ４４を経てステップＳ４６に進み、最適露光時間比を検出するための再検出プロセスを行う。
【００３８】
具体的な実施例において、ステップＳ４９にて画像品質が同じかどうかの判断は、所定範囲を許容範囲として、この所定範囲内に収まる場合も含めて画像品質が同じとみなす。例えば、２つの画像品質の差の範囲が±５％又は±１０％に収まる場合、画像品質が同じとみなす。
【００３９】
具体的な実施例において、本発明の露光時間比Ｒが１から６４の整数であればよい。より好ましいのは、本発明の露光時間比Ｒが３から１６の整数である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
上記を総合すると、本発明のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法は、画像センサを用いて画像生成ステップを経て複数のハイダイナミックレンジ画像を連続的に生成すると共に、それらの画像に対して画像品質評価を行う。露光時間比を最低露光時間比から除々に増加させていくと、画像品質が劣化し始めた頃に、最適露光時間比が決定される。最適露光時間比が検出された後、画像品質評価方法を使用して現在の画像の画像品質と１枚前の画像の画像品質とが同じかどうかを比較する。同じであれば、最適露光時間比を保持する。そうでない時は、例えば光源の変化によって画像品質が低下した場合に、露光時間比を最初の最低露光時間比に設定すると共に、最適露光時間比の再検出を行う。
【符号の説明】
【００４１】
Ｓ４１〜Ｓ５１  ステップ、
Ｒ１〜Ｒ３  露光時間比、
１０  第１ハイダイナミックレンジ画像、
２０  第２ハイダイナミックレンジ画像、
３０  第３ハイダイナミックレンジ画像、
４０  第４ハイダイナミックレンジ画像、
５０  第５ハイダイナミックレンジ画像、
５０１  第１長露光画像、
５０２  第１短露光画像、
５０３  第２長露光画像、
５０４  第２短露光画像、
５０５  第３長露光画像、
５０６  第３短露光画像、
５０７  第４長露光画像、
５０８  第４短露光画像、
５０９  第５長露光画像、
５１０  第５短露光画像。
【図１】
2015035796.tif 000005
【図２】
2015035796.tif 000006
【図３】
2015035796.tif 000007
【図４】
2015035796.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月12日(2014.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法であって、
画像センサを用いて第１露光時間比を有する第１ハイダイナミックレンジ画像と、前記第１露光時間比より大きい第２露光時間比を有する第２ハイダイナミックレンジ画像と、
を連続的に生成するステップと、
前記第１ハイダイナミックレンジ画像に対して第１画像品質を得るために画像品質評価を行い、前記第２ハイダイナミックレンジ画像に対して第２画像品質を得るために前記画像品質評価を行うステップと、
前記第２画像品質が前記第１画像品質より優れるかを判断し、そうである場合に、前記第２露光時間比より大きい第３露光時間比で第３ハイダイナミックレンジ画像を撮影し、
そうでない場合に、前記第１露光時間比で前記第３ハイダイナミックレンジ画像を撮影すると共に、前記第１露光時間比を最適露光時間比として設定するステップと、
を含むことを特徴とする、ハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【請求項２】
前記画像センサを用いて前記複数のハイダイナミックレンジ画像を生成するステップにおいて、
前記画像センサを用いて長露光画像及び短露光画像をそれぞれ撮影すると共に、前記長露光画像と前記短露光画像を対応するハイダイナミックレンジ画像になるように合成するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【請求項３】
前記第１、第２、第３及び最適露光時間比は、前記長露光画像の露光時間と前記短露光画像の露光時間との比であることを特徴とする、請求項２に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【請求項４】
前記第１、第２、第３及び最適露光時間比に対応するそれぞれの露光時間は、前記長露光画像の露光時間と前記短露光画像の露光時間との平均値であることを特徴とする、請求項３に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【請求項５】
前記画像品質評価のステップにおいて、エントロピー（Ｅｎｔｒｏｐｙ）を下記数式１により計算するステップを含み、エントロピーが大きいほど、対応する画像品質がより良好であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【数１】
2015035796.tif 000009
（数式中、ｐｉは画素の画素値ｉの発生確率、Ｅはエントロピーである）
【請求項６】
前記画像品質評価のステップにおいて、エッジ総数を計算するステップを含み、エッジ総数が大きいほど、対応する画像品質がより良好であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【請求項７】
前記画像品質評価のステップにおいて、露光オーバーと露光アンダーとの比率を計算するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【請求項８】
前記最適露光時間比で第４ハイダイナミックレンジ画像及び第５ハイダイナミックレンジ画像を撮影するステップと、
前記第４ハイダイナミックレンジ画像に対して第４画像品質を得るために前記画像品質評価を行い、前記第５ハイダイナミックレンジ画像に対して第５画像品質を得るために前記画像品質評価を行うステップと、
前記第５画像品質が前記第４画像品質と同じかを判断し、そうである場合に、前記最適露光時間比を保持しながら、ハイダイナミックレンジ画像の撮影を継続的に行い、そうでない場合に、前記最適露光時間比を削除すると共に、初期露光時間比を用いて前記最適露光時間比の再検出を行うステップと、をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【請求項９】
前記第５画像品質と前記第４画像品質との差が±５％又は±１０％の範囲内であれば、前記第５画像品質を前記第４画像品質と同じと判断することを特徴とする、請求項８に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。
【請求項１０】
前記第１、第２、第３、初期及び最適露光時間比が１から６４の整数であることを特徴とする、請求項９に記載のハイダイナミックレンジ画像の露光時間制御方法。