(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを取得する取得部と、
取得された前記画像データ中の注目画素の画素値と、当該注目画素の照明光成分との差に基づく反射吸光成分に対して、第１の係数を乗算することで、当該反射吸光成分を変調する第１の変調部と、
前記照明光成分に対して、第２の係数を乗算することで、当該照明光成分を変調する第２の変調部と、
変調後の前記反射吸光成分と、変調後の前記照明光成分とを加算する加算部と、
前記照明光成分に基づき、前記第１の係数を算出する増幅率算出部と、
を備え、
前記増幅率算出部は、前記照明光成分に基づく第１の値の累乗に対して、あらかじめ設定された第３の係数を乗算した第２の値に基づき、前記第１の係数を算出し、
前記照明光成分をＬ、前記第１の値の累乗それぞれに対応する前記第３の係数をｃｒ＿ｓｌｏｐｅ１、ｃｒ＿ｓｌｏｐｅ２、及びｃｒ＿ｓｌｏｐｅ３、あらかじめ設定されたゲインをｃｒ＿ｇａｉｎ、あらかじめ設定されたオフセット値をｃｒ＿ｏｆｆｓｅｔとした場合に、前記第１の係数ＫＣＲ−Ｇは、以下に示す計算式に基づき算出されることを特徴とする、画像処理装置。
【数１】
0006548403.tif 000029
【請求項２】
画像データを取得する取得部と、
取得された前記画像データ中の注目画素の画素値と、当該注目画素の照明光成分との差に基づく反射吸光成分に対して、第１の係数を乗算することで、当該反射吸光成分を変調する第１の変調部と、
前記照明光成分に対して、第２の係数を乗算することで、当該照明光成分を変調する第２の変調部と、
変調後の前記反射吸光成分と、変調後の前記照明光成分とを加算する加算部と、
前記照明光成分に基づく第１の値の累乗に対して、あらかじめ設定された第３の係数を乗算した第２の値に基づき、前記第１の係数を算出する増幅率算出部と、
を備え、
前記第３の係数は、前記照明光成分と、変調後の当該照明光成分との関係を示した関数の近似値に基づき、あらかじめ設定されることを特徴とする、画像処理装置。
【請求項３】
前記第３の係数は、前記照明光成分と、変調後の当該照明光成分との関係を示した関数の近似値に基づき、あらかじめ設定され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４】
前記増幅率算出部は、前記第１の係数に基づき、前記第２の係数を算出することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
画像データを取得する取得部と、
取得された前記画像データ中の注目画素の画素値と、当該注目画素の照明光成分との差に基づく反射吸光成分に対して、第１の係数を乗算することで、当該反射吸光成分を変調する第１の変調部と、
前記照明光成分に対して、第２の係数を乗算することで、当該照明光成分を変調する第２の変調部と、
変調後の前記反射吸光成分と、変調後の前記照明光成分とを加算する加算部と、
を備え、
前記照明光成分に基づき算出された第４の係数に基づき、前記反射吸光成分を変調する雑音抑制部を備え、
前記第１の変調部は、前記第４の係数に基づき変調された前記反射吸光成分に対して、前記第１の係数を乗算することで、当該反射吸光成分を変調する
ことを特徴とする、画像処理装置。
【請求項６】
前記雑音抑制部は、前記照明光成分が閾値以下の画素を対象として、前記反射吸光成分を、前記第４の係数に基づき変調することを特徴とする、請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記照明光成分をＬ、前記閾値をｓｖ＿ｎ＿ｔｈ、前記第４の係数の最大値をｓｖ＿ｎ＿ｍａｘ、当該照明光成分Ｌに応じた前記第４の係数の変化率をｓｖ＿ｎ＿ｇｒｄとした場合に、当該第４の係数ＫＳＶ−Ｎは、以下に示す計算式に基づき算出されることを特徴とする、請求項６に記載の画像処理装置。
【数２】
0006548403.tif 000030
【請求項８】
画像データを取得する取得部と、
取得された前記画像データ中の注目画素の画素値と、当該注目画素の照明光成分との差に基づく反射吸光成分に対して、第１の係数を乗算することで、当該反射吸光成分を変調する第１の変調部と、
前記照明光成分に対して、第２の係数を乗算することで、当該照明光成分を変調する第２の変調部と、
変調後の前記反射吸光成分と、変調後の前記照明光成分とを加算する加算部と、
を備え、
前記注目画素と、当該注目画素を基準とした所定の範囲に含まれる周辺画素とのそれぞれの画素値に基づく分散に応じて模様調強度を算出する模様調強度算出部を備え、
前記第２の変調部は、前記照明光成分に対して、前記模様調強度に基づき制御された前記第２の係数を乗算することで、当該照明光成分を変調する
ことを特徴とする、画像処理装置。
【請求項９】
前記模様調強度算出部は、前記分散と、前記周辺画素それぞれの画素値に基づく勾配との間の乖離度に応じたエッジ強度と、当該分散とに基づき、前記模様調強度を算出することを特徴とする、請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
画像データを取得することと、
取得された前記画像データ中の注目画素の画素値と、当該注目画素の照明光成分との差に基づく反射吸光成分に対して、第１の係数を乗算することで、当該反射吸光成分を変調することと、
前記照明光成分に対して、第２の係数を乗算することで、当該照明光成分を変調することと、
変調後の前記反射吸光成分と、変調後の前記照明光成分とを加算することと、
前記照明光成分に基づき、前記第１の係数を算出することと、
を含み、
前記第１の係数を算出するにあたり、
前記照明光成分に基づく第１の値の累乗に対して、あらかじめ設定された第３の係数を乗算した第２の値に基づき、前記第１の係数を算出し、
前記照明光成分をＬ、前記第１の値の累乗それぞれに対応する前記第３の係数をｃｒ＿ｓｌｏｐｅ１、ｃｒ＿ｓｌｏｐｅ２、及びｃｒ＿ｓｌｏｐｅ３、あらかじめ設定されたゲインをｃｒ＿ｇａｉｎ、あらかじめ設定されたオフセット値をｃｒ＿ｏｆｆｓｅｔとした場合に、前記第１の係数ＫＣＲ−Ｇは、以下に示す計算式に基づき算出されることを特徴とする、画像処理方法。
【数１】
0006548403.tif 000031
【請求項１１】
画像データを取得することと、
取得された前記画像データ中の注目画素の画素値と、当該注目画素の照明光成分との差に基づく反射吸光成分に対して、第１の係数を乗算することで、当該反射吸光成分を変調することと、
前記照明光成分に対して、第２の係数を乗算することで、当該照明光成分を変調することと、
変調後の前記反射吸光成分と、変調後の前記照明光成分とを加算することと、
前記照明光成分に基づく第１の値の累乗に対して、あらかじめ設定された第３の係数を乗算した第２の値に基づき、前記第１の係数を算出することと、
を含み、
前記第１の係数を算出するにあたり、
前記第３の係数は、前記照明光成分と、変調後の当該照明光成分との関係を示した関数の近似値に基づき、あらかじめ設定されることを特徴とする、画像処理方法。
【請求項１２】
画像データを取得することと、
取得された前記画像データ中の注目画素の画素値と、当該注目画素の照明光成分との差に基づく反射吸光成分に対して、第１の係数を乗算することで、当該反射吸光成分を変調することと、
前記照明光成分に対して、第２の係数を乗算することで、当該照明光成分を変調することと、
変調後の前記反射吸光成分と、変調後の前記照明光成分とを加算することと、
雑音を抑制すべく、前記照明光成分に基づき算出された第４の係数に基づき、前記反射吸光成分を変調することと、
を含み、
反射吸光成分を変調するにあたり、前記第４の係数に基づき変調された前記反射吸光成分に対して、前記第１の係数を乗算することを特徴とする、画像処理方法。
【請求項１３】
コンピュータに、
画像データを取得することと、
取得された前記画像データ中の注目画素の画素値と、当該注目画素の照明光成分との差に基づく反射吸光成分に対して、第１の係数を乗算することで、当該反射吸光成分を変調することと、
前記照明光成分に対して、第２の係数を乗算することで、当該照明光成分を変調することと、
変調後の前記反射吸光成分と、変調後の前記照明光成分とを加算することと、
前記照明光成分に基づき、前記第１の係数を算出することと、
を実行させ、
前記照明光成分に基づく第１の値の累乗に対して、あらかじめ設定された第３の係数を乗算した第２の値に基づき、前記第１の係数を算出し、
前記照明光成分をＬ、前記第１の値の累乗それぞれに対応する前記第３の係数をｃｒ＿ｓｌｏｐｅ１、ｃｒ＿ｓｌｏｐｅ２、及びｃｒ＿ｓｌｏｐｅ３、あらかじめ設定されたゲインをｃｒ＿ｇａｉｎ、あらかじめ設定されたオフセット値をｃｒ＿ｏｆｆｓｅｔとした場合に、前記第１の係数ＫＣＲ−Ｇは、以下に示す計算式に基づき算出されることを特徴とする、プログラム。
【数１】
0006548403.tif 000032
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、デジタルスチルカメラのような撮像装置が広く普及している。このような撮像装置の中には、逆光補正やＨＤＲ（High  Dynamic  Range）等のような所謂ダイナミックレンジ圧縮技術を利用したものもある。このような撮像装置では、撮像素子のダイナミックレンジよりも、明るさのレンジがより広い被写体の画像を、例えば、暗部及び明部のいずれかまたは双方のレンジを縮退させることで撮像している。
【０００３】
また、上記に説明した一部のレンジが縮退された画像の視認性を向上させる技術として、当該画像に対して、Retinex理論を応用した画像処理を施すことで、局所的なダイナミックレンジ補正を行う技術がある。Retinex理論を応用した画像処理では、入力画像の明るさの成分を、照明光成分と反射率成分とに分離し、照明光成分に対して変調を施したうえで、変調後の照明光成分と反射率成分とを再合成することで局所的にダイナミックレンジが補正された出力画像を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４４５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、Retinex理論を応用した画像処理装置の中には、反射率成分に対しても変調処理を施すことで、より画質を向上させるものもある。例えば、特許文献１には、Retinex理論を応用した画像処理を施すことで、局所的なダイナミックレンジ補正を行う技術の一例として、反射率成分に対しても変調処理を施すことで画質を向上させる技術の一例が開示されている。
【０００６】
一方で、Retinex理論を応用した画像処理装置は、回路規模が大きくなる傾向にあり、特に、反射率成分に対しても変調処理を施す場合については、その処理内容から、さらに回路規模が増大する傾向にある。
【０００７】
特に、近年では、所謂スマートフォンのように携行可能な比較的小型の端末に対して、Retinex理論を応用した画像処理技術の適用が望まれているが、このような端末では、組み込める回路の規模が制限されている。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、Retinex理論を応用した画像処理を実現するための回路の規模をより低減することが可能な、画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、画像データを取得する取得部と、取得された前記画像データ中の注目画素の画素値と、当該注目画素の照明光成分との差に基づく反射吸光成分に対して、第１の係数を乗算することで、当該反射吸光成分を変調する第１の変調部と、前記照明光成分に対して、第２の係数を乗算することで、当該照明光成分を変調する第２の変調部と、変調後の前記反射吸光成分と、変調後の前記照明光成分とを加算する加算部と、を備えることを特徴とする、画像処理装置が提供される。
【００１０】
前記照明光成分に基づき、前記第１の係数を算出する増幅率算出部を備えてもよい。
【００１１】
前記増幅率算出部は、前記照明光成分に基づく第１の値の累乗に対して、あらかじめ設定された第３の係数を乗算した第２の値に基づき、前記第１の係数を算出してもよい。
【００１２】
前記照明光成分をＬ、前記第１の値の累乗それぞれに対応する前記第３の係数をｃｒ＿ｓｌｏｐｅ１、ｃｒ＿ｓｌｏｐｅ２、及びｃｒ＿ｓｌｏｐｅ３、あらかじめ設定されたゲインをｃｒ＿ｇａｉｎ、あらかじめ設定されたオフセット値をｃｒ＿ｏｆｆｓｅｔとした場合に、前記第１の係数ＫＣＲ−Ｇは、以下に示す計算式に基づき算出してもよい。
【００１３】
【数１】
0006548403.tif 000002
【００１４】
前記第３の係数は、前記照明光成分と、変調後の当該照明光成分との関係を示した関数の近似値に基づき、あらかじめ設定されてもよい。
【００１５】
前記増幅率算出部は、前記第１の係数に基づき、前記第２の係数を算出してもよい。
【００１６】
前記照明光成分に基づき算出された第４の係数に基づき、前記反射吸光成分を変調する雑音抑制部を備え、前記第１の変調部は、前記第４の係数に基づき変調された前記反射吸光成分に対して、前記第１の係数を乗算することで、当該反射吸光成分を変調してもよい。
【００１７】
前記雑音抑制部は、前記照明光成分が閾値以下の画素を対象として、前記反射吸光成分を、前記第４の係数に基づき変調してもよい。
【００１８】
前記照明光成分をＬ、前記閾値をｓｖ＿ｎ＿ｔｈ、前記第４の係数の最大値をｓｖ＿ｎ＿ｍａｘ、当該照明光成分Ｌに応じた前記第４の係数の変化率をｓｖ＿ｎ＿ｇｒｄとした場合に、当該第４の係数ＫＳＶ−Ｎは、以下に示す計算式に基づき算出されてもよい。
【００１９】
【数２】
0006548403.tif 000003
【００２０】
前記注目画素と、当該注目画素を基準とした所定の範囲に含まれる周辺画素とのそれぞれの画素値に基づく分散に応じて模様調強度を算出する模様調強度算出部を備え、前記第２の変調部は、前記照明光成分に対して、前記模様調強度に基づき制御された前記第２の係数を乗算することで、当該照明光成分を変調してもよい。
【００２１】
前記模様調強度算出部は、前記分散と、前記周辺画素それぞれの画素値に基づく勾配との間の乖離度に応じたエッジ強度と、当該分散とに基づき、前記模様調強度を算出してもよい。
【００２２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、画像データを取得することと、取得された前記画像データ中の注目画素の画素値と、当該注目画素の照明光成分との差に基づく反射吸光成分に対して、第１の係数を乗算することで、当該反射吸光成分を変調することと、前記照明光成分に対して、第２の係数を乗算することで、当該照明光成分を変調することと、変調後の前記反射吸光成分と、変調後の前記照明光成分とを加算することと、を含むことを特徴とする、画像処理方法が提供される。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータに、画像データを取得することと、取得された前記画像データ中の注目画素の画素値と、当該注目画素の照明光成分との差に基づく反射吸光成分に対して、第１の係数を乗算することで、当該反射吸光成分を変調することと、前記照明光成分に対して、第２の係数を乗算することで、当該照明光成分を変調することと、変調後の前記反射吸光成分と、変調後の前記照明光成分とを加算することと、を実行させることを特徴とする、プログラムが提供される。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように本発明によれば、Retinex理論を応用した画像処理を実現するための回路の規模をより低減することが可能な、画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】Retinex理論を応用した画像処理装置の機能構成の一例を示したブロック図である。
【図２】Retinex理論を応用した画像処理装置の機能構成の一例を示したブロック図である。
【図３】反射率成分と、変調後の反射率成分との間の関係の一例を示したグラフである。
【図４】照明光強調係数を利用することで、局所的なダイナミックレンジの補正を実現可能な画像処理装置の機能構成の一例を示したブロック図である。
【図５】本開示の第１の実施形態に係る画像処理装置の機能構成の一例を示したブロック図である。
【図６】照明光成分と、補正後の照明光成分との間の関係の一例を示したグラフである。
【図７】照明光成分と照明光強調係数との間の関係の一例を示したグラフである。
【図８】照明光成分と照明光強調係数との間の関係の一例を示したグラフである。
【図９】本開示の第２の実施形態に係る画像処理装置の機能構成の一例を示したブロック図である。
【図１０】ノイズ抑制係数に基づく反射吸光成分の変調の概念について示した図である。
【図１１】ノイズ抑制係数に基づく反射吸光成分の変調の概要について説明するための説明図である。
【図１２】照明光成分とノイズ抑制係数との間の関係の一例を示したグラフである。
【図１３】本開示の第３の実施形態に係る画像処理装置の機能構成の一例を示したブロック図である。
【図１４】模様調強度と過強調抑制係数との間の関係の一例を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２７】
＜１．概要＞
［１．１．Retinex理論を応用した画像処理装置］
本発明の実施形態に係る画像処理装置の特徴をよりわかりやすくするために、まず、Retinex理論を応用した画像処理の概要について説明する。
【００２８】
一般的に、デジタルスチルカメラのような撮像装置により画像が撮像される場合に、撮像される自然界の光の明るさのレンジが、当該撮像装置に設けられた撮像素子のダイナミックレンジを超える場合がある。そのため、当該撮像装置の中には、逆光補正やＨＤＲ等のような所謂ダイナミックレンジ圧縮技術を利用して、撮像素子のダイナミックレンジよりも、明るさのレンジがより広い被写体の画像を撮像するものもある。このようなダイナミックレンジ圧縮技術を利用した撮像装置では、撮像される画像の暗部及び明部のいずれかまたは双方のレンジを縮退させることで、撮像素子のダイナミックレンジよりも、明るさのレンジがより広い被写体の画像の撮像を可能としている。
【００２９】
このようにして撮像された、所謂ダイナミックレンジが縮退された画像の視認性を向上させる技術として、Retinex理論を応用することで、画像処理として局所的なダイナミックレンジ補正を施す技術が知られている。
【００３０】
具体的には、Retinex理論では、画像中に撮像された光は、照明光成分と反射率成分とを掛けあわせたものとみなされる。即ち、照明光成分をＬ、反射率成分をＲとした場合に、入力画像の明るさの成分Ｉは、以下に示す（式１）で示されることとなる。
【００３１】
【数３】
0006548403.tif 000004
【００３２】
Retinex理論を応用した局所的なダイナミックレンジ補正を行う場合には、画像処理装置は、入力画像の明るさの成分Ｉから、照明光成分Ｌと反射率成分Ｒとを分離して処理する。なお、以降では、入力画像の明るさの成分Ｉを、単に「入力Ｉ」と記載する場合がある。
【００３３】
ここで、図１を参照して、Retinex理論を応用した局所的なダイナミックレンジ補正を行う画像処理装置（以降では、「Retinex理論を応用した画像処理装置」と記載する場合がある）の機能構成の一例について説明する。図１は、Retinex理論を応用した画像処理装置９ａの機能構成の一例を示したブロック図である。
【００３４】
図１に示すように、画像処理装置９ａは、照明光生成部１１と、除算部１２と、照明光変調部１３と、乗算部１４とを含む。
【００３５】
照明光生成部１１は、入力Ｉに基づき照明光成分Ｌを生成するための構成である。具体的には、照明光生成部１１は、入力Ｉに対して平滑化処理を施すことで（例えば、平滑化フィルタを適用することで）、当該入力Ｉから照明光成分Ｌを生成する。そして、照明光生成部１１は、生成した照明光成分Ｌを示すデータを、除算部１２と、照明光変調部１３とに出力する。
【００３６】
除算部１２は、入力Ｉに基づき反射率成分Ｒを生成するための構成である。具体的には、除算部１２は、照明光生成部１１から照明光成分Ｌを示すデータを取得し、前述した（式１）に基づき、入力Ｉを取得した照明光成分Ｌで除算することで、反射率成分Ｒを算出する。そして、除算部１２は、算出した反射率成分Ｒを示すデータを、乗算部１４に出力する。
【００３７】
照明光変調部１３は、照明光生成部１１から、入力Ｉに基づき生成された照明光成分Ｌのデータを取得する。照明光変調部１３は、照明光成分Ｌに対して局所的な変調を施すことで、新たな照明光成分Ｌ’（即ち、照明光成分Ｌに対して局所的な変調が施された照明光成分Ｌ’）を生成する。
【００３８】
ここで、撮像装置により撮像された画像は、暗部のダイナミックレンジを縮退させることで、ダイナミックレンジを圧縮している場合が多い。そのため、照明光変調部１３は、入力画像中の、特に、暗部に対してよりダイナミックレンジが伸長されるように、照明光成分Ｌに対して局所的な変調を施してもよい。この場合には、変調後の照明光成分Ｌ’は、ダイナミックレンジを伸長するための強調量をＧとすると、以下に（式２）として示された関係式に基づき算出される。なお、以降では、照明光成分Ｌを変調するための強調量Ｇを、「照明光強調係数Ｇ」と記載する場合がある。
【００３９】
【数４】
0006548403.tif 000005
【００４０】
そして、照明光変調部１３は、生成した新たな照明光成分Ｌ’を示すデータを、乗算部１４に出力する。
【００４１】
乗算部１４は、除算部１２から出力される反射率成分Ｒと、照明光変調部１３から出力される照明光成分Ｌ’
（即ち、照明光成分Ｌに対して局所的な変調が施された照明光成分Ｌ’）とを乗算することで再合成する。そして、乗算部１４は、反射率成分Ｒと照明光成分Ｌ’とが再合成されることで生成された明るさの成分Ｉ’に基づく画像を、出力画像として所定の出力先に出力する。
【００４２】
以上のようにして、画像処理装置９ａは、入力画像に対して局所的にダイナミックレンジが補正された出力画像を生成して出力する。このように、入力画像に対して局所的にダイナミックレンジを補正することで、暗部や明部における縮退されたダイナミックレンジが伸長され、当該暗部や明部の視認性を向上させることが可能となる。以上、図１を参照して、Retinex理論を応用した画像処理装置９ａの機能構成の一例について説明した。
【００４３】
［１．２．反射率成分を変調する場合の構成の一例］
図１を参照して説明したように、Retinex理論を応用した画像処理装置９ａは、照明光成分Ｌに対してのみ変調を施すことで、局所的なダイナミックレンジの補正を行い、暗部や明部の視認性を向上させている。
【００４４】
一方で、図１を参照して前述した画像処理装置９ａは、画像中の照明光が緩やかに変調していることを前提として、平滑化フィルタを適用することで照明光成分Ｌの抽出を行っているが、抽出された当該照明光成分Ｌは必ずしも忠実性が高いとは言えない場合がある。換言すると、図１を参照して前述した画像処理装置９ａは、照明光成分Ｌと反射率成分Ｒの分離を完全には行えない場合がある。このような現象は、特に、照明光成分Ｌを抽出する際の参照画素範囲がより狭いほど、より顕著に表れる傾向にある。
【００４５】
このような問題を鑑みて、Retinex理論を応用した画像処理装置の中には、照明光成分Ｌに加えて、反射率成分Ｒに対しても変調を施すことで、画質を向上させるものがある。そこで、以下に、図２を参照して、Retinex理論を応用した画像処理装置の機能構成の一例として、特に、反射率成分Ｒに対しても変調を施すことで画質を向上させることが可能な画像処理装置の機能構成の一例について説明する。図２は、Retinex理論を応用した画像処理装置の機能構成の一例を示したブロック図である。
【００４６】
図２に示す画像処理装置９ｂは、反射率変調部１５を含む点で、図１を参照して前述した画像処理装置９ａと異なる。そこで、本説明では、画像処理装置９ｂの特徴について、特に、図１を参照して前述した画像処理装置９ａと異なる部分に着目して説明する。
【００４７】
図２に示す画像処理装置９ｂにおいては、除算部１２から出力される反射率成分Ｒは、反射率変調部１５に入力される。反射率変調部１５は、入力された反射率成分Ｒに対して変調を施すことで、新たな反射率成分Ｒ’（即ち、反射率成分Ｒに対して変調が施された反射率成分Ｒ’）を生成する。なお、変調後の反射率成分Ｒ’は、強調量をγとすると、以下に（式３）として示された関係式に基づき算出される。なお、以降では、反射率成分Ｒを変調するための強調量γを、「反射率強調係数γ」と記載する場合がある。
【００４８】
【数５】
0006548403.tif 000006
【００４９】
そして、反射率変調部１５は、生成した新たな反射率成分Ｒ’を示すデータを、乗算部１４に出力する。
【００５０】
乗算部１４は、反射率変調部１５から出力される反射率成分Ｒ’と、照明光変調部１３から出力される照明光成分Ｌ’とを乗算することで再合成する。そして、乗算部１４は、反射率成分Ｒ’と照明光成分Ｌ’とが再合成されることで生成された明るさの成分Ｉ’に基づく画像を、出力画像として所定の出力先に出力する。
【００５１】
ここで、変調された反射率成分Ｒ’及び照明光成分Ｌ’を再合成することで明るさの成分Ｉ’（即ち、出力Ｉ’）を生成する場合に、出力Ｉ’は、前述した（式２）及び（式３）に基づき、以下に（式４）及び（式５）として示された関係式に基づき算出される。なお、（式４）におけるＧは、前述した照明光強調係数であり、γは、前述した反射率強調係数である。また、（式５）におけるＷＬＰＦは、入力画像の明るさの成分Ｉから照明光成分Ｌを抽出するための平滑化フィルタのフィルタ係数である。
【００５２】
【数６】
0006548403.tif 000007
【００５３】
上記に示した（式４）及び（式５）を参照するとわかるように、反射率成分Ｒ’及び照明光成分Ｌ’を再合成することで出力Ｉ’を生成する場合には、当該出力Ｉ’の計算式には、対数関数、指数関数、及び除算が含まれている。
【００５４】
ここで、対数関数、指数関数、及び除算を実現するための回路は、回路規模が比較的大きくなる傾向にある。特に、対数関数や指数関数の実現には、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）による数値変換を利用する場合があり、当該ＬＵＴを実現するために、メモリ等のリソースをより消費する傾向にある。そのため、Retinex理論を応用した画像処理装置は、回路規模が大きくなる傾向にあり、特に、図２に示す画像処理装置９ｂのように、反射率成分Ｒに対しても変調を施す場合には、さらに回路規模が増大する傾向にある。
【００５５】
特に、近年では、所謂スマートフォンのように携行可能な比較的小型の端末に対して、Retinex理論を応用した画像処理技術の適用が望まれているが、このような端末では、組み込める回路の規模が制限されている。
【００５６】
また、図２に示す画像処理装置９ｂのように、反射率成分Ｒに対して変調を施すことで反射率成分Ｒ’を生成する場合には、反射率成分Ｒの変調によりノイズ成分がより強調され、画質が低下する場合がある。
【００５７】
例えば、図３は、反射率成分Ｒに変調を施すことで顕在化し得るノイズ成分の一例について説明するための説明図であり、反射率成分Ｒと、変調後の反射率成分Ｒ’との間の関係の一例を示している。図３において、横軸は、反射率成分Ｒを示しており、縦軸は、変調後の反射率成分Ｒ’を示している。
【００５８】
（式１）及び（式３）を参照するとわかるように、反射率成分Ｒは、入力画像の明るさの成分Ｉを照明光成分Ｌで除算することで算出される。即ち、入力画像の明るさの成分Ｉが照明光成分Ｌよりも小さい場合（以降では、「吸収時」と称する場合がある）には、反射率成分Ｒは、１よりも小さい値となる。これに対して、入力画像の明るさの成分Ｉが照明光成分Ｌよりも大きい場合（以降では、「反射時」と称する場合がある）には、反射率成分Ｒは、１よりも大きい値となる。このとき、反射率成分は正の値のみを取り得る。ここで、入力画像の明るさの成分Ｉは、有限長であるため、反射率成分Ｒと、変調後の反射率成分Ｒ’との間の関係は、図３に示すようになる。
【００５９】
図３を参照するとわかるように、反射率成分Ｒに対して変調を施す場合には、反射時には、より反射の度合いが高められ、吸収時には、より吸収の度合いが高められるように反射率強調（換言すると、コントラスト強調）が施されることで、変調後の反射率成分Ｒ’が生成される。
【００６０】
しかしながら、図３に示すように、反射と吸収とでは、強調特性が非対象となる。また、画像の撮像時に含まれるノイズフロアのような小さいノイズ等の反射率成分Ｒは、１近傍の値をとる。ここで、図３を参照するとわかるように、反射率成分Ｒが１近傍の場合には、反射率成分Ｒと、変調後の反射率成分Ｒ’との間の関係を示すグラフは、反射率成分Ｒと、変調後の反射率成分Ｒ’とが等しい場合のグラフ（即ち、Ｒ＝Ｒ’）よりも、傾きが急峻となる。即ち、１近傍の値をとる反射率成分Ｒは、強調の対象となるため、ノイズ成分も強調され、結果として、当該ノイズ成分が顕在化し画質の劣化を招く場合がある。
【００６１】
また、図１及び図２を参照して説明した画像処理装置９ａ及び９ｂは、入力画像中の局所的な特徴を加味しておらず、当該入力画像中の構成要素に関係なく、抽出した照明光成分Ｌに対する変調の度合いを確定する。そのため、被写体の模様により明暗（階調）が変化する部分（以降では、「模様調」と記載する場合がある）に着目した場合に、当該模様の粗密に関わらず、照明光成分Ｌに対して変調が施されることとなる。このような状況下において、例えば、密な模様調に対して、粗な模様調と同等の強調量で変調（強調）を施すと、模様が過度に強調されたような（即ち、過度にコントラストが強調されたような）不自然な画像となる場合がある。
【００６２】
本発明は、上記に示したような課題を鑑みてなされたものである。そこで、以降では、まず、第１の実施形態として、Retinex理論を応用した画像処理を実現するための回路の規模をより低減することが可能な画像処理装置の一例について説明する。次いで、第２の実施形態として、ノイズ成分の顕在化を抑制することが可能な画像処理装置の一例について説明する。また、第３の実施形態として、入力画像中の局所的な特徴に応じて強調量を制御することで、照明光成分Ｌの変調に伴う画質の劣化を抑制することが可能な画像処理装置の一例について説明する。
【００６３】
＜２．第１の実施形態＞
［２．１．概要］
まず、第１の実施形態として、Retinex理論を応用した画像処理を実現するための回路の規模をより低減することが可能な画像処理装置の一例について説明する。
【００６４】
本実施形態に係る画像処理装置では、変調前の照明光成分Ｌと変調後の照明光成分Ｌ’との間の比率を示す照明光強調係数ＫＬＧを利用することで、反射率成分Ｒの算出を伴わずに、局所的なダイナミックレンジの補正を実現する。そこで、本実施形態に係る画像処理装置の特徴をよりわかりやすくするために、まず、照明光強調係数ＫＬＧを利用した、局所的なダイナミックレンジの補正の原理について説明する。
【００６５】
まず、照明光成分Ｌに対してのみ変調を施す場合には、反射率成分Ｒと、変調後の照明光成分Ｌ’を再合成することで生成される出力Ｉ’は、前述した（式１）に基づき、以下（式６）として示すような、照明光強調係数ＫＬＧを利用した計算式に変換される。
【００６６】
【数７】
0006548403.tif 000008
【００６７】
（式６）を参照するとわかるように、入力画像中の明るさの成分Ｉに対して、照明光強調係数ＫＬＧを乗ずることで、局所的なダイナミックレンジ補正が行われた出力Ｉ’を得られることとなる。
【００６８】
例えば、図４は、照明光強調係数ＫＬＧを利用することで、局所的なダイナミックレンジの補正を実現することが可能な画像処理装置９ｃの機能構成の一例を示したブロック図である。
【００６９】
図４に示す、画像処理装置９ｃは、照明光生成部１１と、乗算部１４ａと、増幅率算出部１６とを含む。なお、照明光生成部１１は、図１及び図２に示した画像処理装置９ａ及び９ｂにおける照明光生成部１１と同様である。照明光生成部１１は、入力Ｉに基づき照明光成分Ｌを生成し、生成した照明光成分Ｌを示すデータを増幅率算出部１６に出力する。
【００７０】
増幅率算出部１６は、照明光生成部１１から照明光成分Ｌを取得し、取得した照明光成分Ｌに基づき照明光強調係数ＫＬＧを算出する。なお、照明光成分Ｌに基づき照明光強調係数ＫＬＧを算出する方法の詳細については、本実施形態に係る画像処理装置の機能構成とあわせて別途後述する。
【００７１】
そして、増幅率算出部１６は、照明光成分Ｌに基づき算出した照明光強調係数ＫＬＧを乗算部１４ａに出力する。乗算部１４ａは、入力Ｉと、増幅率算出部１６から出力される照明光強調係数ＫＬＧとを乗算し、乗算結果を出力Ｉ’として出力する。
【００７２】
以上のような構成により、照明光強調係数ＫＬＧを算出することが可能であれば、図１に示した画像処理装置９ａと、図４に示した画像処理装置９ｃとは等価であるものとみなすことが可能となる。ここで、図４や前述した（式６）を参照するとわかるように、画像処理装置９ｃは、反射率成分Ｒの導出を伴わずに、局所的なダイナミックレンジの補正を可能としている。即ち、図４に示す画像処理装置９ｃに依れば、回路規模の増大要因となり得る除算を伴わずに、局所的なダイナミックレンジの補正が可能となり、図１に示す画像処理装置９ａに比べて回路規模を低減することが可能となる。
【００７３】
ここで、入力Ｉと照明光成分Ｌとの差を反射吸光成分ＬＲとすると、前述した（式６）は、以下に（式７）として示された関係式に変換される。
【００７４】
【数８】
0006548403.tif 000009
【００７５】
上記に示した（式７）において、係数ＫＢＲ−Ｇ及びＫＣＲ−Ｇは、照明光成分Ｌと反射吸光成分ＬＲとを個別に制御可能とするために、照明光強調係数ＫＬＧを振り分けたものである。即ち、（式７）において、係数ＫＢＲ−Ｇ及びＫＣＲ−ＧをＫＢＲ−Ｇ＝ＫＣＲ−Ｇとなるように制御した場合には、上記に示した（式７）は、前述した（式６）として作用することとなる。
【００７６】
ここで、係数ＫＢＲ−Ｇは、照明光成分Ｌに対して乗ずることで当該照明光成分Ｌを変調し、変調後の照明光成分Ｌ’を生成するための係数である。照明光成分Ｌは、入力画像中の各画素を注目画素とした場合に、広義の意味では、当該注目画素の周辺に位置する周辺画素の明るさの成分の平均値であり、当該注目画素の明るさの成分ＩにおけるＤＣ成分とみなすことが可能である。即ち、照明光成分Ｌを調整するということは、同様の照明光成分を共有する範囲において、明るさを調整していることとなる。なお、以降の説明では、照明光成分Ｌを変調するための係数ＫＢＲ−Ｇを、ブライトネス強調係数ＫＢＲ−Ｇと称する場合がある。
【００７７】
また、係数ＫＣＲ−Ｇは、反射吸光成分ＬＲに対して乗ずることで当該反射吸光成分ＬＲを変調し、変調後の反射吸光成分ＬＲ’を生成するための係数である。反射吸光成分ＬＲは、照明光成分Ｌと注目画素の明るさの成分Ｉとの差分量であり、照明光成分ＬをＤＣ成分とみなした場合には、当該反射吸光成分ＬＲはＡＣ成分とみなすことが可能である。即ち、反射吸光成分ＬＲは、コントラスト成分とみなすことも可能であり、反射吸光成分ＬＲを調整することは、コントラストを調整することに相当する。なお、以降の説明では、反射吸光成分ＬＲを変調するための係数ＫＣＲ−Ｇを、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇと称する場合がある。
【００７８】
このように、本実施形態に係る画像処理装置は、入力画像中の明るさの成分Ｉを、照明光成分Ｌと反射吸光成分ＬＲとの和としてみなし、それぞれの成分を、ブライトネス強調係数ＫＢＲ−Ｇ及びコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇにより変調する。そして、本実施形態に係る画像処理装置は、変調後の照明光成分Ｌ及び反射吸光成分ＬＲを加算することで出力Ｉ’を得る。
【００７９】
このような構成に基づき、本実施形態に係る画像処理装置は、（式７）として前述した計算式に基づく局所的なダイナミックレンジ補正（即ち、図２に示した画像処理装置９ｂと同等の局所的なダイナミックレンジ補正）の実現を可能としている。
【００８０】
［２．２．機能構成］
次に、図５を参照して、本実施形態に係る画像処理装置１について、さらに詳しく説明する。図５は、本実施形態に係る画像処理装置１の機能構成の一例を示したブロック図である。
【００８１】
図５に示すように、本実施形態に係る画像処理装置１は、照明光生成部１１と、増幅率算出部２１と、減算部２２と、乗算部２３及び２４と、加算部２５とを含む。
【００８２】
なお、照明光生成部１１は、図１及び図２に示した画像処理装置９ａ及び９ｂにおける照明光生成部１１と同様であるため詳細な説明は省略する。照明光生成部１１は、入力Ｉに基づき照明光成分Ｌを生成し、生成した照明光成分Ｌを示すデータを、増幅率算出部１６、減算部２２、及び乗算部２４に出力する。
【００８３】
減算部２２は、入力Ｉに基づき反射吸光成分ＬＲ１を生成するための構成である。具体的には、減算部２２は、入力画像中の各画素を逐次注目画素として、当該注目画素の明るさの成分Ｉに基づき生成された照明光成分Ｌを示すデータを、照明光生成部１１から取得する。減算部２２は、注目画素の明るさの成分Ｉから、取得した当該注目画素に対応する照明光成分Ｌを減算することで、反射吸光成分ＬＲ１を算出する。そして、減算部２２は、算出した反射吸光成分ＬＲ１を示すデータを、注目画素ごとに乗算部２３に出力する。
【００８４】
増幅率算出部２１は、入力画像中の注目画素ごとに、当該注目画素の照明光成分Ｌに基づき、ブライトネス強調係数ＫＢＲ−Ｇ及びコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇを算出するための構成である。なお、増幅率算出部２１が、図４に示した画像処理装置９ｃにおける増幅率算出部１６に相当する。
【００８５】
ここで、ブライトネス強調係数ＫＢＲ−Ｇ及びコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇの算出方法について説明するにあたり、当該係数ＫＢＲ−Ｇ及びＫＣＲ−Ｇの基となる照明光強調係数ＫＬＧについてより詳しく説明する。ここで、照明光成分Ｌを、補正後の照明光成分Ｌ’に変換するための変換関数をｆ（Ｌ）とした場合に、前述した照明光成分Ｌと、補正後の照明光成分Ｌ’との間の関係を示す（式２）に基づき、変換関数ｆ（Ｌ）は、以下に示す（式８）で表される。
【００８６】
【数９】
0006548403.tif 000010
【００８７】
例えば、図６は、上記に示した（式８）において、Ｇ＝２及びＧ＝５とした場合における、照明光成分Ｌと、補正後の照明光成分Ｌ’との間の関係の一例を示したグラフである。図６において、横軸は、照明光成分Ｌを示しており、縦軸は、補正後の照明光成分Ｌ’を示している。即ち、図６は、Ｇ＝２及びＧ＝５のそれぞれにおいて、照明光成分Ｌを、０から１の間で逐次変化させ、上記に示した（式８）に基づき、当該照明光成分Ｌごとに補正後の照明光成分Ｌ’を算出し、算出結果をプロットしたものである。なお、図６において、比較例１が、Ｇ＝２の場合における照明光成分Ｌと補正後の照明光成分Ｌ’との関係の一例を示している。また、比較例２が、Ｇ＝５の場合における照明光成分Ｌと補正後の照明光成分Ｌ’との関係の一例を示している。
【００８８】
なお、照明光強調係数ＫＬＧは、前述した（式６）に基づき、Ｌ’／Ｌで表される。そこで、ＫＬＧ＝Ｌ’／Ｌとして、図６に示す照明光成分Ｌと、補正後の照明光成分Ｌ’との間の関係の一例を示したグラフを、照明光成分Ｌと照明光強調係数ＫＬＧとの間の関係を示したグラフに変換すると、図７のようになる。図７は、照明光成分Ｌと照明光強調係数ＫＬＧとの間の関係の一例を示したグラフである。図７において、横軸は、照明光成分Ｌを示しており、縦軸は、照明光強調係数ＫＬＧを示している。また、図６に示す例と同様に、比較例１が、Ｇ＝２の場合に相当し、比較例２が、Ｇ＝５の場合に相当する。
【００８９】
ここで、撮像装置により撮像された画像のように、ダイナミックレンジが圧縮された画像に対して、当該ダイナミックレンジが伸長されるように局所的な変調を施す場合には、照明光成分Ｌと、補正後の照明光成分Ｌ’との間の関係は、Ｌ’≧Ｌとなる。このように、照明光成分Ｌと、補正後の照明光成分Ｌ’とがＬ’≧Ｌの関係にある場合には、照明光強調係数ＫＬＧは、１以上の値を示すこととなる。また、図７に示すように、照明光強調係数ＫＬＧは、照明光成分Ｌが増大するにつれて、指数関数的に減衰する特徴を示す。
【００９０】
一方で、前述した通り、指数関数の実現には、ＬＵＴによる数値変換を利用する等、回路規模の肥大化の要因となり得る。そこで、増幅率算出部２１は、図７に示した照明光成分Ｌと照明光強調係数ＫＬＧとの間の関係を近似式で表し、当該近似式に基づき照明光成分Ｌを照明光強調係数ＫＬＧに変換することで、当該変換を実現するための回路規模を低減する。例えば、以下に示す（式９）は、照明光成分Ｌと照明光強調係数ＫＬＧとの間の関係を示した近似式の一例である。
【００９１】
【数１０】
0006548403.tif 000011
【００９２】
上記に（式９）として示した近似式において、ｇａｉｎ（ゲイン値）、ｓｌｏｐｅ１〜ｓｌｏｐｅ３、及びｏｆｆｓｅｔ（オフセット値）は、近似式を調整するための係数であり、事前に算出された照明光成分Ｌと照明光強調係数ＫＬＧとの間の関係に近似するように、あらかじめ設定される。
【００９３】
例えば、図８は、照明光成分Ｌと照明光強調係数ＫＬＧとの間の関係の一例を示したグラフであり、上記に示した（式９）に基づき算出される照明光成分Ｌと照明光強調係数ＫＬＧとの間の関係とをプロットしたものである。
【００９４】
図８において、実施例１として示したグラフは、上記に示した（式９）における各係数の値を、ｇａｉｎ＝０．８、ｓｌｏｐｅ１＝０．５、ｓｌｏｐｅ２＝０．２、ｓｌｏｐｅ３＝０．３、及びｏｆｆｓｅｔ＝１．０とした場合の一例に相当する。なお、実施例１が、前述した（式８）においてＧ＝２とした場合（即ち、図７における比較例１）の近似式に相当する。
【００９５】
また、実施例２として示したグラフは、上記に示した（式９）における各係数の値を、ｇａｉｎ＝１．７５、ｓｌｏｐｅ１＝０．０５、ｓｌｏｐｅ２＝０．３５、ｓｌｏｐｅ３＝０．６、及びｏｆｆｓｅｔ＝１．０とした場合の一例に相当する。なお、実施例２が、前述した（式８）においてＧ＝５とした場合（即ち、図７における比較例２）の近似式に相当する。
【００９６】
また、図８中には、前述した（式８）に基づく照明光成分Ｌと照明光強調係数ＫＬＧとの間の関係の一例として、Ｇ＝２とした場合（即ち、図７における比較例１）のグラフと、Ｇ＝５とした場合（即ち、図７における比較例２）のグラフとをあわせて提示している。
【００９７】
図８に示すように、実施例１及び２と、比較例１及び２とは、照明光成分Ｌがより大きい部分（即ち、明部）において特性に若干の誤差はあるものの、照明光成分Ｌがより小さい部分（即ち、暗部）においては良好に近似していることがわかる。ここで、前述したように、撮像装置により撮像された画像は、暗部のダイナミックレンジを縮退させることで、ダイナミックレンジを圧縮している場合が多い。このような画像に対する局所的なダイナミックレンジ補正では、主に暗部のダイナミックレンジを大きく伸長させ、明部については大きく伸長させない傾向にあり、このような場合には、上記に示した明部における若干の誤差に伴う画質劣化の影響はごくわずかである。
【００９８】
一方で、（式９）として前述した近似式は、累乗関数、乗算、及び加算のみで計算式が構成されており、（式８）のように対数関数、指数関数、及び除算を含む計算式を実現する場合に比べて、回路規模をより小さく抑えることが可能となる。
【００９９】
なお、（式９）として示した近似式は、あくまで一例であり、（式８）に基づく照明光成分Ｌと照明光強調係数ＫＬＧとの間の関係（例えば、図７における比較例１及び２）を近似できれば、その内容は特に限定されない。具体的な一例として、図７に示した、照明光成分Ｌと照明光強調係数ＫＬＧとの間の関係を示すグラフを基に、テイラー展開等に基づき近似式を導出してもよい。
【０１００】
このように、（式９）として示した近似式に基づき、照明光成分Ｌを入力として照明光強調係数ＫＬＧを算出し、当該照明光強調係数ＫＬＧを前述した（式６）に適用することで、Retinex理論及び明るさの恒常性を応用した局所的なダイナミックレンジが可能となる。これにより、特に、暗部での視認性が向上する。
【０１０１】
一方で、（式９）として示した近似式に基づく補正では、コントラスト成分と共にブライトネス成分が強調されるため、入力画像と補正後の画像とを比較すると、全体的に明度が高くなっているような印象を受ける場合がある。これに対して、照明光強調係数ＫＬＧを低く抑えることで、明度を調整することも可能ではあるが、その一方で、局所的なダイナミックレンジ補正の効果が低減することになる。
【０１０２】
そこで、本実施形態に係る画像処理装置１では、前述した（式７）に示すように、照明光強調係数ＫＬＧを、ブライトネス強調係数ＫＢＲ−Ｇとコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇとに振り分けることで、ブライトネス成分（即ち、照明光成分Ｌ）と、コントラスト成分（即ち、反射吸光成分ＬＲ）とを個別に制御可能としている。
【０１０３】
具体的には、増幅率算出部２１は、前述した（式９）をコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇの算出に適用することで、当該コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇを算出する。即ち、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇは、以下に（式１０）として示された関係式に基づき算出される。なお、以下に示す（式１０）における係数ｃｒ＿ｇａｉｎ、ｃｒ＿ｓｌｏｐｅ１〜ｃｒ＿ｓｌｏｐｅ３、及びｃｒ＿ｏｆｆｓｅｔは、前述した（式９）における係数ｇａｉｎ、ｓｌｏｐｅ１〜ｓｌｏｐｅ３、及びｏｆｆｓｅｔに対応している。
【０１０４】
【数１１】
0006548403.tif 000012
【０１０５】
また、ブライトネス強調係数ＫＢＲ−Ｇについては、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇに基づき算出されればよい。具体的には、ブライトネス成分（即ち、照明光成分Ｌ）のゲインを調整するための係数をｂｒ＿ｇａｉｎとした場合に、ブライトネス強調係数ＫＢＲ−Ｇは、以下に（式１１）として示された関係式に基づき算出される。
【０１０６】
【数１２】
0006548403.tif 000013
【０１０７】
以上のようにして、増幅率算出部２１は、ブライトネス強調係数ＫＢＲ−Ｇとコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇとを、入力画像中の注目画素ごとに、当該注目画素の照明光成分Ｌに基づき算出する。そして、増幅率算出部２１は、算出したコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇを、注目画素ごとに乗算部２３に出力する。また、増幅率算出部２１は、算出したブライトネス強調係数ＫＢＲ−Ｇを、注目画素ごとに乗算部２４に出力する。
【０１０８】
乗算部２３は、反射吸光成分ＬＲ１に対して変調を施すための構成である。なお、変調された反射吸光成分ＬＲ１を、以降では、「変調後の反射吸光成分ＬＲ２」と記載する場合がある。具体的には、乗算部２３は、入力画像中の注目画素ごとに算出されたコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇを、増幅率算出部２１から取得する。乗算部２３は、減算部２２から注目画素ごとに出力される反射吸光成分ＬＲ１に対して、取得した当該注目画素に対応するコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇを乗ずることで当該反射吸光成分ＬＲ１を変調し、変調後の反射吸光成分ＬＲ２を算出する。そして、乗算部２３は、注目画素ごとに算出した変調後の反射吸光成分ＬＲ２を示すデータを、加算部２５に出力する。なお、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇが、「第１の係数」の一例に相当し、乗算部２３が、「第１の乗算部」の一例に相当する。
【０１０９】
乗算部２４は、照明光成分Ｌに対して変調を施すための構成である。なお、変調された照明光成分Ｌを、以降では、「変調後の照明光成分Ｌ’」と記載する場合がある。具体的には、乗算部２４は、入力画像中の注目画素ごとに算出されたブライトネス強調係数ＫＢＲ−Ｇを、増幅率算出部２１から取得する。乗算部２４は、照明光生成部１１から注目画素ごとに出力される照明光成分Ｌに対して、取得したブライトネス強調係数ＫＢＲ−Ｇを乗ずることで当該照明光成分Ｌを変調し、変調後の照明光成分Ｌ’を算出する。そして、乗算部２４は、注目画素ごとに算出した変調後の照明光成分Ｌ’を示すデータを、加算部２５に出力する。なお、ブライトネス強調係数ＫＢＲ−Ｇが、「第２の係数」の一例に相当し、乗算部２４が、「第２の乗算部」の一例に相当する。
【０１１０】
加算部２５は、乗算部２４から出力される変調後の照明光成分Ｌ’と、乗算部２３から出力される変調後の反射吸光成分ＬＲ２とを加算する。そして、加算部２５は、変調後の照明光成分Ｌ’と、変調後の反射吸光成分ＬＲ２とが加算されることで生成された明るさの成分Ｉ’に基づく画像を、出力画像として所定の出力先に出力する。
【０１１１】
以上のようにして、前述した（式７）に示すように、照明光成分Ｌがブライトネス強調係数ＫＢＲ−Ｇに基づき変調され、反射吸光成分ＬＲ１がコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇに基づき変調される。そして、変調後の照明光成分Ｌ’と、変調後の反射吸光成分ＬＲ２とが加算されることで、入力画像に対して局所的なダイナミックレンジ補正が施された出力画像が得られる。
【０１１２】
なお、（式１１）として前述したブライトネス強調係数ＫＢＲ−Ｇを算出するための関係式において、係数ｂｒ＿ｇａｉｎ＝１とすることで、Retinex理論及び明るさの恒常性を応用した局所的なダイナミックレンジ補正が行える。また、係数ｂｒ＿ｇａｉｎ＜１とすることで、Retinex理論及び明るさの恒常性を応用した局所的なダイナミックレンジ補正に加えて、コントラスト強調効果が得られ、視認性及び鮮明性をより向上させた画像補正を実現することが可能となる。なお、（式１１）における係数ｂｒ＿ｇａｉｎを調整する場合には、当該ｂｒ＿ｇａｉｎの調整とあわせて、（式１０）における係数ｃｒ＿ｇａｉｎ及びｃｒ＿ｓｌｏｐｅ１〜ｃｒ＿ｓｌｏｐｅ３の調整も同様に行うことが望ましい。
【０１１３】
［２．３．まとめ］
以上、説明したように、本実施形態に係る画像処理装置１は、入力Ｉと照明光成分Ｌとの差分に基づき反射吸光成分ＬＲを算出し、照明光成分Ｌと、当該反射吸光成分ＬＲとを、照明光成分Ｌに基づき算出したブライトネス強調係数ＫＢＲ−Ｇ及びコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇに基づき変調する。
【０１１４】
また、このとき画像処理装置１は、前述した（式８）に基づく、照明光成分Ｌと照明光強調係数ＫＬＧ（換言すると、ブライトネス強調係数ＫＢＲ−Ｇ及びコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇ）との間の関係を、（式９）として前述した近似式に基づき近似することで、照明光成分Ｌに基づき照明光強調係数ＫＬＧを算出する。
【０１１５】
以上のような構成により、本実施形態に係る画像処理装置１は、局所的なダイナミックレンジ補正を、対数関数、指数関数、及び除算等のような回路規模の肥大化の要因となり得る計算式を極力排除して実現することが可能となる。これにより、本実施形態に係る画像処理装置１は、入力Ｉと照明光成分Ｌとの除算により反射率成分Ｒを導出し、照明光成分Ｌと反射率成分Ｒとのそれぞれを変調する構成（例えば、図２に示す画像処理装置９ｂ）に比べて、回路の規模をより低減することが可能となる。
【０１１６】
＜３．第２の実施形態＞
［３．１．機能構成］
次に、第２の実施形態として、ノイズ成分（特に、ノイズフロアのような小さいノイズ）の顕在化を抑制することが可能な画像処理装置の一例について説明する。
【０１１７】
まず、図９を参照して、本実施形態に係る画像処理装置の機能構成の一例について説明する。図９は、本実施形態に係る画像処理装置の機能構成の一例を示したブロック図である。なお、以降の説明では、本実施形態に係る画像処理装置を、前述した第１の実施形態に係る画像処理装置１と区別するために、「画像処理装置２」と記載する場合がある。
【０１１８】
本実施形態に係る画像処理装置２は、コントラスト成分中に存在するノイズ成分を抑制する。そのため、本実施形態に係る画像処理装置２は、反射吸光成分ＬＲに対してノイズ抑制のため処理を施す点で、前述した第１の実施形態に係る画像処理装置１と異なる。即ち、本実施形態に係る画像処理装置２は、図９に示すように、雑音抑制部３１を含む点で、前述した第１の実施形態に係る画像処理装置１と異なる。そこで、本説明では、本実施形態に係る画像処理装置２の機能構成について、特に、前述した第１の実施形態に係る画像処理装置１（図５参照）と異なる部分に着目して説明し、その他の部分については、詳細な説明は省略する。
【０１１９】
本実施形態に係る照明光生成部１１は、入力Ｉに基づき照明光成分Ｌを生成し、生成した照明光成分Ｌを示すデータを、増幅率算出部１６、減算部２２、乗算部２４、及び雑音抑制部３１に出力する。また、減算部２２は、注目画素の明るさの成分Ｉから、取得した当該注目画素に対応する照明光成分Ｌを減算することで、反射吸光成分ＬＲ１を算出し、算出した反射吸光成分ＬＲ１を示すデータを、注目画素ごとに雑音抑制部３１に出力する。
【０１２０】
雑音抑制部３１は、減算部２２から出力される反射吸光成分ＬＲ１に対して、ノイズ抑制のための変調処理を施すための構成である。具体的には、雑音抑制部３１は、入力画像中の注目画素ごとに算出された照明光成分Ｌを、照明光生成部１１から取得する。雑音抑制部３１は、減算部２２から注目画素ごとに出力される反射吸光成分ＬＲ１に対して、取得した当該注目画素に対応する照明光成分Ｌに基づき、ノイズ抑制のための変調処理を施す。なお、ノイズ抑制のための変調処理の内容の詳細については、別途後述する。
【０１２１】
そして、雑音抑制部３１は、反射吸光成分ＬＲ１に対してノイズ抑制のための変調処理が施された反射吸光成分ＬＲ３を示すデータを、注目画素ごとに乗算部２３に出力する。
【０１２２】
乗算部２３は、入力画像中の注目画素ごとに算出されたコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇを、増幅率算出部２１から取得する。乗算部２３は、雑音抑制部３１から注目画素ごとに出力される変調後の反射吸光成分ＬＲ３に対して、取得した当該注目画素に対応するコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇを乗ずることで当該反射吸光成分ＬＲ３をさらに変調し、変調後の反射吸光成分ＬＲ４を算出する。そして、乗算部２３は、注目画素ごとに算出した変調後の反射吸光成分ＬＲ４を示すデータを、加算部２５に出力する。
【０１２３】
加算部２５は、乗算部２４から出力される変調後の照明光成分Ｌ’と、乗算部２３から出力される変調後の反射吸光成分ＬＲ４とを加算する。そして、加算部２５は、変調後の照明光成分Ｌ’と、変調後の反射吸光成分ＬＲ４とが加算されることで生成された明るさの成分Ｉ’に基づく画像を、出力画像として所定の出力先に出力する。
【０１２４】
即ち、本実施形態に係る画像処理装置２において、出力Ｉ’は、以下に（式１２）として示された関係式に基づき算出されることとなる。
【０１２５】
【数１３】
0006548403.tif 000014
【０１２６】
（ノイズ抑制のための変調処理の詳細）
ここで、雑音抑制部３１による、反射吸光成分ＬＲ１に対するノイズ抑制のための変調処理について、さらに詳しく説明する。雑音抑制部３１は、反射吸光成分ＬＲ１に対して、ノイズ抑制のための係数ＫＳＶ−Ｎ（以降では、「ノイズ抑制係数ＫＳＶ−Ｎ」と記載する場合がある）に基づき変調処理を施すことで、変調後の反射吸光成分ＬＲ３を算出する。即ち、ノイズ抑制のための変調処理が施された反射吸光成分ＬＲ３は、以下に（式１３）として示された関係式に基づき算出される。
【０１２７】
【数１４】
0006548403.tif 000015
【０１２８】
即ち、上記に（式１３）として示したように、ノイズ抑制のための変調後の反射吸光成分ＬＲ３は、反射吸光成分ＬＲ１と、当該反射吸光成分ＬＲ１を自乗した値との混合によって算出され、このときの混合比は、ノイズ抑制係数ＫＳＶ−Ｎによって制御される。
【０１２９】
例えば、図１０は、ノイズ抑制係数ＫＳＶ−Ｎに基づく反射吸光成分ＬＲ１の変調の概念について示した図であり、変調前の反射吸光成分ＬＲ１と、変調後の反射吸光成分ＬＲ３との間の関係の一例を示している。図１０において、横軸は、変調前の反射吸光成分ＬＲ１を示しており、縦軸は、変調後の反射吸光成分ＬＲ３を示している。また、図１０において、参照符号｜ＬＲ１｜１．０は、反射吸光成分ＬＲ１の変化の一例を示しており、参照符号｜ＬＲ１｜２．０は、当該反射吸光成分ＬＲ１を自乗した値の変化の一例を示している。
【０１３０】
また、図１１は、ノイズ抑制係数ＫＳＶ−Ｎに基づく反射吸光成分ＬＲ１の変調の概要について説明するための説明図であり、図１０に示した、変調前の反射吸光成分ＬＲ１と、変調後の反射吸光成分ＬＲ３との間の関係を、正側と負側に分けて展開したグラフの一例を示している。なお、図１１において、反射吸光成分ＬＲ１＞０の領域が、反射光の成分に相当し、反射吸光成分ＬＲ１＜０の領域が、吸光の成分に相当する。
【０１３１】
前述した（式１３）と、図１０及び図１１とに示すように、雑音抑制部３１は、累乗関数の特性によって、反射吸光成分ＬＲ１を圧縮する。これにより、特に、ノイズ成分である可能性の高い反射吸光成分ＬＲ１（即ち、０近傍の値をとる反射吸光成分ＬＲ１）は、より小さい値となるように変調される。
【０１３２】
ここで、ノイズ抑制係数ＫＳＶ−Ｎの設定方法について、より詳しく説明する。雑音抑制部３１は、照明光成分Ｌに応じて、反射吸光成分ＬＲ１に対して局所的な変調を施すように設定される。具体的には、ノイズ抑制係数ＫＳＶ−Ｎは、以下に（式１４）として示された関係式に基づき算出される。
【０１３３】
【数１５】
0006548403.tif 000016
【０１３４】
上記に示した（式１４）において、係数ｓｖ＿ｎ＿ｔｈは、閾値を示しており、係数ｓｖ＿ｎ＿ｍａｘは、ノイズ抑制係数ＫＳＶ−Ｎの最大値を示している。また、係数ｓｖ＿ｎ＿ｇｒｄは、照明光成分Ｌに応じたノイズ抑制係数ＫＳＶ−Ｎの変化量に相当し、ｓｖ＿ｎ＿ｇｒｄ＝ｓｖ＿ｎ＿ｍａｘ／ｓｖ＿ｎ＿ｔｈで表される。
【０１３５】
例えば、図１２は、上記に（式１４）として示した、照明光成分Ｌとノイズ抑制係数ＫＳＶ−Ｎとの間の関係の一例を示したグラフである。図１２において、横軸は、照明光成分Ｌを示しており、縦軸は、ノイズ抑制係数ＫＳＶ−Ｎを示している。
【０１３６】
前述した（式１４）及び図１１に示すように、ノイズ抑制係数ＫＳＶ−Ｎは、照明光成分Ｌの値がより小さい部分（即ち、暗部）ほど、より高くなるように制御される。換言すると、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇが高く、かつ、強調の度合い（増強度）が高い部分ほど、ノイズ抑制係数ＫＳＶ−Ｎが高くなるように制御される。また、ノイズ抑制係数ＫＳＶ−Ｎは、照明光成分Ｌの値がより大きい部分（即ち、明部）ほど、より低くなるように制御される。
【０１３７】
このような構成により、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇがより高いほど、ノイズ成分の抑制効果がより高くなり、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇが低い場合には、ノイズ成分の抑制効果がより低くなる。ここで、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇが低い場合には、ノイズ抑制処理を施さなかったとしても、強調の度合いが低いためノイズ成分が強調されず、結果として、当該ノイズ成分が顕在化しない傾向にある。
【０１３８】
なお、上記に示す例では、ノイズ抑制係数ＫＳＶ−Ｎの算出に照明光成分Ｌを用いていたが、当該照明光成分Ｌに替えて、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇを用いて、ノイズ抑制係数ＫＳＶ−Ｎを算出してもよい。
【０１３９】
［３．２．まとめ］
以上説明したように、本実施形態に係る画像処理装置２は、照明光成分Ｌに応じて調整されたノイズ抑制係数ＫＳＶ−Ｎに基づき、反射吸光成分ＬＲに対してノイズ抑制のための変調を、照明光成分Ｌに基づき局所的に施す。
【０１４０】
このような構成により、本実施形態に係る画像処理装置２は、例えば、図３に示すように、反射と吸収との間で強調特性が非対象となるような場合においても、当該非対称の強調特性を解消することが可能となる。また、本実施系に係る画像処理装置２は、上記に示した構成により、ノイズフロアなどの小さいノイズ成分の強調を抑制し、当該ノイズ成分の顕在化に伴う画質の劣化を防止することが可能となる。
【０１４１】
＜４．第３の実施形態＞
［４．１．機能構成］
次に、第３の実施形態に係る画像処理装置について説明する。前述したように、被写体の模様により明暗（階調）が変化する部分（即ち、模様調）には、所定の強調量で変調（強調）を施したとしても、模様の粗密に応じて変調後の画像の印象が異なる場合がある。具体的な一例として、密な模様調に対して、粗な模様調と同等の強調量で変調（強調）を施すと、模様が過度に強調されたような（即ち、過度にコントラストが強調されたような）不自然な画像となる場合がある。
【０１４２】
そこで、第３の実施形態に係る画像処理装置として、入力画像中の局所的な特徴に応じて強調量を制御することで、照明光成分Ｌの変調に伴う画質の劣化を抑制することが可能な画像処理装置の一例について説明する。
【０１４３】
まず、図１３を参照して、本実施形態に係る画像処理装置の機能構成の一例について説明する。図１３は、本実施形態に係る画像処理装置の機能構成の一例を示したブロック図である。なお、以降の説明では、本実施形態に係る画像処理装置を、前述した各実施形態に係る画像処理装置（即ち、画像処理装置１及び２）と区別するために、「画像処理装置３」と記載する場合がある。
【０１４４】
本実施形態に係る画像処理装置３は、模様調強度算出部４１と、過強調抑制部４２と、乗算部４３とを含む点で、前述した第２の実施形態に係る画像処理装置２と異なる。そこで、本説明では、本実施形態に係る画像処理装置３の機能構成について、特に、前述した第２の実施形態に係る画像処理装置２（図９参照）と異なる部分に着目して説明し、その他の部分については、詳細な説明は省略する。
【０１４５】
模様調強度算出部４１は、入力画像中の各画素を逐次注目画素として、当該注目画素の明るさの成分Ｉに基づき、模様調強度Ｔ（例えば、模様調の粗密を示す強度）を算出する。
【０１４６】
具体的には、模様調が密な部分は、模様調が疎な部分に比べて、注目画素を基準とした所定の範囲（以降では、「参照画素範囲」と記載する場合がある）に含まれる周辺画素から得られる分散σ２が高い部分であると推測できる。そのため、模様調強度算出部４１は、模様調強度Ｔを、注目画素と、当該注目画素の周辺画素それぞれとの明るさの強度に基づき分散σ２を算出し、当該分散σ２に基づき模様調強度Ｔを算出する。
【０１４７】
ここで、注目画素（ｘ，ｙ）における模様調強度Ｔ（ｘ，ｙ）は、注目画素の明るさの強度Ｉと、参照画素範囲の参照画素距離ｎ（即ち、注目画素を基点とした参照画素範囲の広さを示すオペレータ長ｎ）と、あらかじめ設定された係数α（α≧１）とに基づき、以下に（式１５）及び（式１６）として示した関係式に基づき算出される。
【０１４８】
【数１６】
0006548403.tif 000017
【０１４９】
以上のようにして、模様調強度算出部４１は、注目画素の明るさの強度Ｉに基づき模様調強度Ｔを算出し、算出した模様調強度Ｔを注目画素ごとに過強調抑制部４２に出力する。
【０１５０】
過強調抑制部４２は、注目画素ごとに算出された模様調強度Ｔを、模様調強度算出部４１から取得する。過強調抑制部４２は、模様調強度Ｔ（換言すると、模様調の粗密）に応じた局所的な変調を実現するための過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔを、当該模様調強度Ｔに基づき注目画素ごとに算出する。過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔは、以下に（式１７）として示された関係式に基づき算出される。
【０１５１】
【数１７】
0006548403.tif 000018
【０１５２】
上記に示した（式１７）において、係数ｓｖ＿ｔ＿ｔｈ１及びｓｖ＿ｔ＿ｔｈ２（ｓｖ＿ｔ＿ｔｈ１＜ｓｖ＿ｔ＿ｔｈ２）は、閾値を示しており、係数ｓｖ＿ｎ＿ｍｉｎは、過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔの最小値を示している。また、係数ｓｖ＿ｔ＿ｇｒｄは、模様調強度Ｔに応じた過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔの変化量に相当し、ｓｖ＿ｔ＿ｇｒｄ＝（１−ｓｖ＿ｔ＿ｍｉｎ）／（ｓｖ＿ｔ＿ｔｈ２−ｓｖ＿ｔ＿ｔｈ１）で表される。
【０１５３】
例えば、図１４は、上記に（式１７）として示した、模様調強度Ｔと過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔとの間の関係の一例を示したグラフである。図１４において、横軸は、模様調強度Ｔを示しており、縦軸は、過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔを示している。
【０１５４】
以上のようにして、過強調抑制部４２は、取得した模様調強度Ｔに基づき、過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔを注目画素ごとに算出する。そして、過強調抑制部４２は、算出した過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔを注目画素ごとに乗算部４３に出力する。
【０１５５】
乗算部４３は、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇを過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔに応じて補正するための構成である。乗算部４３は、入力画像中の注目画素ごとに算出されたコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇを、増幅率算出部２１から取得する。また、乗算部４３は、過強調抑制部４２から、注目画素ごとに算出された過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔを取得する。
【０１５６】
乗算部４３は、注目画素ごとのコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇに対して、当該注目画素に対応する過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔを乗ずることで、当該コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇを補正する。
【０１５７】
そして、乗算部４３は、過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔに基づき補正されたコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇを乗算部２３に出力する。
【０１５８】
なお、以降の動作は前述した第２の実施形態に係る画像処理装置２と同様である。即ち、乗算部２３は、雑音抑制部３１から注目画素ごとに出力される反射吸光成分ＬＲ３に対して、乗算部４３から出力される当該注目画素に対応する補正後のコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇを乗ずることで当該反射吸光成分ＬＲ３を変調し、変調後の反射吸光成分ＬＲ４を算出する。
【０１５９】
加算部２５は、乗算部２４から出力される変調後の照明光成分Ｌ’と、乗算部２３から出力される変調後の反射吸光成分ＬＲ４とを加算する。そして、加算部２５は、変調後の照明光成分Ｌ’と、変調後の反射吸光成分ＬＲ４とが加算されることで生成された明るさの成分Ｉ’に基づく画像を、出力画像として所定の出力先に出力する。
【０１６０】
即ち、本実施形態に係る画像処理装置３において、出力Ｉ’は、以下に（式１８）として示された関係式に基づき算出されることとなる。
【０１６１】
【数１８】
0006548403.tif 000019
【０１６２】
ここで、前述した（式１７）及び図１４に示すように、過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔは、模様調強度Ｔがより高い部分ほど（即ち、より密な模様調ほど）、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇをより弱めるように作用する。また、過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔは、模様調強度Ｔがより低い部分ほど（即ち、より粗な模様調ほど）、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇの抑制効果がより弱まるように作用することとなる。このような構成により、本実施形態に係る画像処理装置３は、模様調の粗密に応じて強調量を制御することが可能となる。
【０１６３】
なお、上記では、図１３を参照しながら、前述した第２の実施形態に係る画像処理装置２（図９参照）に対して、模様調強度算出部４１と、過強調抑制部４２と、乗算部４３とを加えた構成の一例について説明したが、必ずしも同構成に限定するものではない。具体的には、前述した第１の実施形態に係る画像処理装置１（図５参照）に対して、模様調強度算出部４１と、過強調抑制部４２と、乗算部４３とを加えた構成としてもよい。なお、この場合には、出力Ｉ’は、以下に（式１９）として示された関係式に基づき算出されることとなる。
【０１６４】
【数１９】
0006548403.tif 000020
【０１６５】
以上、図１３及び図１４を参照して、本実施形態に係る画像処理装置３の機能構成の一例について説明した。
【０１６６】
［４．２．変形例］
次に、本実施形態の変形例に係る画像処理装置の一例について説明する。前述した、実施形態に係る画像処理装置３では、分散σ２を模様調強度Ｔとして利用し、当該模様調強度Ｔに応じた過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔに基づきコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇを制御することで、模様調の粗密に応じて強調量を制御していた。
【０１６７】
一方で、画像中の明部と暗部の境界には、背景と被写体との間の境界（以降では、「階段調のエッジ」と呼ぶ場合がある）と、被写体の模様により明暗（階調）が変化する境界（即ち、模様調のエッジ）とが存在する。
【０１６８】
ここで、被写体の模様により明暗が変化している部分（即ち、模様調の部分）は、当該模様に依存せずに一様に照明されていると考えられる。そのため、例えば、階段調のエッジの部分については、コントラストをより強調し（即ち、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇをより高く制御し）、模様調のエッジの部分については、コントラストの強調効果がより弱められるように制御する（即ち、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇをより低く制御する）ことで、画質をより向上させることが可能となる。
【０１６９】
そこで、以下に、本実施形態の変形例に係る画像処理装置として、階段調のエッジの部分と、模様調のエッジの部分とを識別して、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇを制御することが可能な仕組みの一例について説明する。なお、以降の説明では、本実施形態の変形例に係る画像処理装置を、「画像処理装置３’」と記載する場合がある。
【０１７０】
本実施形態の変形例に係る画像処理装置３’は、注目画素を基準とした勾配∇と、当該注目画素を基準とした分散σ２（換言すると、標準偏差σ）との乖離度の特性を利用して、模様調強度Ｔを算出する。
【０１７１】
具体的には、勾配∇は、注目画素の隣接もしくは近傍の画素間における差分を示している。また、標準偏差σは、参照画素範囲におけるばらつきを示している。理想的な状態では、階段調のエッジは、標準偏差σの最大値（頂点）と勾配∇の絶対値の最大値とは、略等しい値を示す傾向にある。これに対して、模様調のエッジは、勾配∇の絶対値よりも標準偏差σの方が大きい値を示す傾向にある。そこで、変形例に係る画像処理装置３’は、このような特性を利用することで、階段調のエッジと、模様調のエッジと判別し、判別結果に応じて模様調強度Ｔを制御する。
【０１７２】
具体的には、勾配∇は、フィルタオペレータを利用した畳み込み積分により、以下に示す（式２０）に基づき算出することが可能である。
【０１７３】
【数２０】
0006548403.tif 000021
【０１７４】
なお、上記に示した（式２０）において、Ｗは、勾配∇を算出するためのオペレータ（以降では、「勾配オペレータ」と記載する場合がある）を示している。例えば、以下に示す（式２１）は、オペレータ長ｎ＝１とした場合における、勾配オペレータＷの一例を示している。
【０１７５】
【数２１】
0006548403.tif 000022
【０１７６】
また、他の一例として、以下に示す（式２２）は、オペレータ長ｎ＝２とした場合における、勾配オペレータＷの一例を示している。
【０１７７】
【数２２】
0006548403.tif 000023
【０１７８】
なお、（式２１）及び（式２２）に示した勾配オペレータは、あくまで一例であり、オペレータ長ｎや、オペレータの各係数は、適宜変更してもよい。
【０１７９】
また、分散σ２の算出方法については、（式１５）及び（式１６）として前述したため、詳細な説明は省略する。
【０１８０】
ここで、勾配∇と標準偏差σとの間の乖離度を階段調強度ＫＳとすると、注目画素の座標を（ｘ，ｙ）とした場合に、当該注目画素における階段調強度ＫＳ（ｘ，ｙ）は、当該注目画素における勾配∇（ｘ，ｙ）と標準偏差σ（ｘ，ｙ）とを基に、以下に示す（式２３）に基づき算出される。
【０１８１】
【数２３】
0006548403.tif 000024
【０１８２】
なお、（式２３）において、ｋ∇及びｋσは、勾配∇（ｘ，ｙ）の絶対値と、標準偏差σ（ｘ，ｙ）の最大値との比が１となるように設定された、勾配∇（ｘ，ｙ）及び標準偏差σ（ｘ，ｙ）それぞれに対する補正係数（換言すると、正規化のための係数）である。なお、補正係数ｋは、補正係数ｋ∇及びｋσをまとめたものに相当する。
【０１８３】
なお、上記に示した階段調強度ＫＳの算出式は、あくまで一例であり、勾配∇と、標準偏差σ（換言すると、分散σ２）との間の乖離度を示していれば、階段調強度ＫＳの算出方法は上記に示す例には限定されない。
【０１８４】
具体的な一例として、階段調強度ＫＳは、勾配∇の二乗と分散σ２との乖離度に基づき算出されてもよい。この場合には、注目画素の座標を（ｘ，ｙ）とした場合に、当該注目画素における階段調強度ＫＳ（ｘ，ｙ）は、当該注目画素における勾配∇（ｘ，ｙ）と分散σ２（ｘ，ｙ）とを基に、以下に示す（式２４）に基づき算出される。
【０１８５】
【数２４】
0006548403.tif 000025
【０１８６】
次いで、変形例に係る画像処理装置３’は、階段調強度ＫＳと、勾配∇の絶対値とに基づき、エッジ強度ＫＧを算出する。具体的には、エッジ強度ＫＧは、以下に示す（式２５）に基づき算出される。
【０１８７】
【数２５】
0006548403.tif 000026
【０１８８】
また、他の一例として、エッジ強度ＫＧは、以下に（式２６）として示すように、入力画像中の注目画素ごとに、当該画素における勾配∇２に対して階段調強度ＫＳを乗じることで算出されてもよい。
【０１８９】
【数２６】
0006548403.tif 000027
【０１９０】
以上のようにして算出されたエッジ強度ＫＧは、模様調のエッジ部分で抑制され、階段調のエッジ部分でより強調される特性を有する。変形例に係る画像処理装置３’は、このようなエッジ強度ＫＧの特性を利用することで、当該エッジ強度ＫＧに基づき、模様調強度Ｔを算出する。具体的には、模様調強度Ｔは、以下に示す（式２７）に基づき算出される。
【０１９１】
【数２７】
0006548403.tif 000028
【０１９２】
なお、以降の処理については、前述した第３の実施形態に係る画像処理装置３と同様である。即ち、模様調強度Ｔに応じて過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔが導出され、当該過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔに基づきコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇが補正される。
【０１９３】
以上のような構成により、変形例に係る画像処理装置３’は、階段調のエッジ部分と模様調のエッジ部分とを判別して、局所的なコントラスト成分の強調を実現することが可能となる。即ち、変形例に係る画像処理装置３’によれば、階段調のエッジ及び粗な模様調の部分については、コントラストをより強調し、密な模様調のエッジの部分については、コントラストの強調効果がより弱められるように制御することで、画質をより向上させることが可能となる。
【０１９４】
以上、本実施形態の変形例に係る画像処理装置３’の一例について説明した。
【０１９５】
［４．３．まとめ］
以上、説明したように、本実施形態に係る画像処理装置３は、入力Ｉの分散σ２に基づく模様調強度Ｔに応じて過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔを設定することで、当該過強調抑制係数ＫＳＶ−Ｔによりコントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇを補正する。即ち、本実施形態に係る画像処理装置３は、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇに対する補正を、模様調強度Ｔに基づき局所的に施す。
【０１９６】
このような構成により、本実施形態に係る画像処理装置３は、模様調強度Ｔがより高い部分ほど（即ち、より密な模様調ほど）、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇをより弱めるように制御することが可能となる。なお、模様調強度Ｔがより低い部分（即ち、より粗な模様調）については、画像処理装置３は、コントラスト強調係数ＫＣＲ−Ｇの抑制効果がより弱まるように制御する。即ち、本実施形態に係る画像処理装置３は、入力画像中における密な模様調の部分が過度に強調されるといった事態を防止し、より自然な出力画像を得ることが可能となる。
【０１９７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１９８】
また、上述した各実施形態に係る画像処理装置の一連の動作は、当該画像処理装置の各構成を動作させる装置のＣＰＵを機能させるためのプログラムによって構成することができる。このプログラムは、その装置にインストールされたＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を介して実行されるように構成してもよい。また、このプログラムは、上述した処理を実行する構成が含まれる装置が読み出し可能であれば、記憶される位置は限定されない。例えば、装置の外部から接続される記録媒体にプログラムが格納されていてもよい。この場合には、プログラムが格納された記録媒体を装置に接続することによって、その装置のＣＰＵに当該プログラムを実行させるように構成するとよい。
【符号の説明】
【０１９９】
１、２、３  画像処理装置
１１  照明光生成部
２１  増幅率算出部
２２  減算部
２３  乗算部
２４  乗算部
２５  加算部
３１  雑音抑制部
４１  模様調強度算出部
４２  過強調抑制部
４３  乗算部
【図１】
0006548403.tif 000033
【図２】
0006548403.tif 000034
【図３】
0006548403.tif 000035
【図４】
0006548403.tif 000036
【図５】
0006548403.tif 000037
【図６】
0006548403.tif 000038
【図７】
0006548403.tif 000039
【図８】
0006548403.tif 000040
【図９】
0006548403.tif 000041
【図１０】
0006548403.tif 000042
【図１１】
0006548403.tif 000043
【図１２】
0006548403.tif 000044
【図１３】
0006548403.tif 000045
【図１４】
0006548403.tif 000046