(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される画像に対し所定の変換曲線を用いて輝度の階調を圧縮する階調変換部と、
前記階調変換部を経由して入力される画像に対してマトリクス演算による補正を行うリニアマトリクス処理部と、
前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像に対し、設定されたパラメータに基づいて色相および彩度の変換処理を行う色相・彩度調整部と、
処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別する明るさ判別部と、
前記階調変換部の階調変換機能の設定、および、前記明るさ判別部の判別結果に基づいて、前記各処理部の動作の組合せを制御する制御部と、
前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像の各色成分から輝度画像と各色差画像を生成する輝度・色差画像生成部と、を含み、
前記明るさ判別部は、前記処理対象の画像を構成する各画素の輝度階調の平均値と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別し、
前記色相・彩度調整部は、前記輝度画像および前記色差画像の各画素に対して、前記明るさ判定部の判別結果に基づいたパラメータを適用し、
前記階調変換部の階調変換機能が有効の場合、かつ、前記明るさ判定部により前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であると判定された場合、前記制御部は、前記リニアマトリクス処理部のリニアマトリクス処理をオフにするとともに、前記色相・彩度調整部のパラメータを低輝度画像用に設定する
画像処理装置。
【請求項２】
入力される画像に対し所定の変換曲線を用いて輝度の階調を圧縮する階調変換部と、
前記階調変換部を経由して入力される画像に対してマトリクス演算による補正を行うリニアマトリクス処理部と、
前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像に対し、設定されたパラメータに基づいて色相および彩度の変換処理を行う色相・彩度調整部と、
処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別する明るさ判別部と、
前記階調変換部の階調変換機能の設定、および、前記明るさ判別部の判別結果に基づいて、前記各処理部の動作の組合せを制御する制御部と、
前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像の各色成分から輝度画像と各色差画像を生成する輝度・色差画像生成部と、
前記処理対象の画像を構成する画素の輝度分布情報を生成するヒストグラム生成部と、を含み、
前記明るさ判別部は、前記ヒストグラム生成部で生成された前記輝度分布情報の標準偏差と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別し、
前記色相・彩度調整部は、前記輝度画像および前記色差画像の各画素に対して、前記明るさ判定部の判別結果に基づいたパラメータを適用し、
前記階調変換部の階調変換機能が有効の場合、かつ、前記明るさ判定部により前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であると判定された場合、前記制御部は、前記リニアマトリクス処理部のリニアマトリクス処理をオフにするとともに、前記色相・彩度調整部のパラメータを低輝度画像用に設定する
画像処理装置。
【請求項３】
入力される画像に対し所定の変換曲線を用いて輝度の階調を圧縮する階調変換部と、
前記階調変換部を経由して入力される画像に対してマトリクス演算による補正を行うリニアマトリクス処理部と、
前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像に対し、設定されたパラメータに基づいて色相および彩度の変換処理を行う色相・彩度調整部と、
処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別する明るさ判別部と、
前記階調変換部の階調変換機能の設定、および、前記明るさ判別部の判別結果に基づいて、前記各処理部の動作の組合せを制御する制御部と、
前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像の各色成分から輝度画像と各色差画像を生成する輝度・色差画像生成部と、
前記処理対象の画像を構成する画素の輝度の累積ヒストグラムを生成する累積ヒストグラム生成部と、を含み、
前記明るさ判別部は、前記累積ヒストグラムの所定の階調における累積頻度と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別し、
前記色相・彩度調整部は、前記輝度画像および前記色差画像の各画素に対して、前記明るさ判定部の判別結果に基づいたパラメータを適用し、
前記階調変換部の階調変換機能が有効の場合、かつ、前記明るさ判定部により前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であると判定された場合、前記制御部は、前記リニアマトリクス処理部のリニアマトリクス処理をオフにするとともに、前記色相・彩度調整部のパラメータを低輝度画像用に設定する
画像処理装置。
【請求項４】
被写体を撮像して画像を生成する撮像部と、
前記撮像部で生成された画像に対し所定の変換曲線を用いて輝度の階調を圧縮する階調変換部と、
前記階調変換部を経由して入力される画像に対してマトリクス演算による補正を行うリニアマトリクス処理部と、
前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像に対し、設定されたパラメータに基づいて色相および彩度の変換処理を行う色相・彩度調整部と、
処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別する明るさ判別部と、
前記階調変換部の階調変換機能の設定、および、前記明るさ判別部の判別結果に基づいて、前記各処理部の動作の組合せを制御する制御部と、
前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像の各色成分から輝度画像と各色差画像を生成する輝度・色差画像生成部と、を含み、
前記明るさ判別部は、前記処理対象の画像を構成する各画素の輝度階調の平均値と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別し、
前記色相・彩度調整部は、前記輝度画像および前記色差画像の各画素に対して、前記明るさ判定部の判別結果に基づいたパラメータを適用し、
前記階調変換部の階調変換機能が有効の場合、かつ、前記明るさ判定部により前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であると判定された場合、前記制御部は、前記リニアマトリクス処理部のリニアマトリクス処理をオフにするとともに、前記色相・彩度調整部のパラメータを低輝度画像用に設定する
撮像装置。
【請求項５】
被写体を撮像して画像を生成する撮像部と、
前記撮像部で生成された画像に対し所定の変換曲線を用いて輝度の階調を圧縮する階調変換部と、
前記階調変換部を経由して入力される画像に対してマトリクス演算による補正を行うリニアマトリクス処理部と、
前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像に対し、設定されたパラメータに基づいて色相および彩度の変換処理を行う色相・彩度調整部と、
処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別する明るさ判別部と、
前記階調変換部の階調変換機能の設定、および、前記明るさ判別部の判別結果に基づいて、前記各処理部の動作の組合せを制御する制御部と、
前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像の各色成分から輝度画像と各色差画像を生成する輝度・色差画像生成部と、
前記処理対象の画像を構成する画素の輝度分布情報を生成するヒストグラム生成部と、を含み、
前記明るさ判別部は、前記ヒストグラム生成部で生成された前記輝度分布情報の標準偏差と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別し、
前記色相・彩度調整部は、前記輝度画像および前記色差画像の各画素に対して、前記明るさ判定部の判別結果に基づいたパラメータを適用し、
前記階調変換部の階調変換機能が有効の場合、かつ、前記明るさ判定部により前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であると判定された場合、前記制御部は、前記リニアマトリクス処理部のリニアマトリクス処理をオフにするとともに、前記色相・彩度調整部のパラメータを低輝度画像用に設定する
撮像装置。
【請求項６】
被写体を撮像して画像を生成する撮像部と、
前記撮像部で生成された画像に対し所定の変換曲線を用いて輝度の階調を圧縮する階調変換部と、
前記階調変換部を経由して入力される画像に対してマトリクス演算による補正を行うリニアマトリクス処理部と、
前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像に対し、設定されたパラメータに基づいて色相および彩度の変換処理を行う色相・彩度調整部と、
処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別する明るさ判別部と、
前記階調変換部の階調変換機能の設定、および、前記明るさ判別部の判別結果に基づいて、前記各処理部の動作の組合せを制御する制御部と、
前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像の各色成分から輝度画像と各色差画像を生成する輝度・色差画像生成部と、
前記処理対象の画像を構成する画素の輝度の累積ヒストグラムを生成する累積ヒストグラム生成部と、を含み、
前記明るさ判別部は、前記累積ヒストグラムの所定の階調における累積頻度と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別し、
前記色相・彩度調整部は、前記輝度画像および前記色差画像の各画素に対して、前記明るさ判定部の判別結果に基づいたパラメータを適用し、
前記階調変換部の階調変換機能が有効の場合、かつ、前記明るさ判定部により前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であると判定された場合、前記制御部は、前記リニアマトリクス処理部のリニアマトリクス処理をオフにするとともに、前記色相・彩度調整部のパラメータを低輝度画像用に設定する
撮像装置。
【請求項７】
入力される画像に対し所定の変換曲線を用いて輝度の階調を圧縮する階調変換部と、前記階調変換部を経由して入力される画像に対してマトリクス演算による補正を行うリニアマトリクス処理部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像に対し、設定されたパラメータに基づいて色相および彩度の変換処理を行う色相・彩度調整部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像の各色成分から輝度画像と各色差画像を生成する輝度・色差画像生成部と、を含む画像処理装置による画像処理方法において、
処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別するステップと、
前記階調変換部の階調変換機能の設定、および、前記判別の結果に基づいて、前記各処理部の動作の組合せを制御するステップと、を含み、
前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別するステップにおいて、前記処理対象の画像を構成する各画素の輝度階調の平均値と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別し、
前記各処理部の動作の組合せを制御するステップにおいて、前記階調変換部の階調変換機能が有効の場合、かつ、前記明るさ判定部により前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であると判定された場合、前記リニアマトリクス処理部のリニアマトリクス処理をオフにするとともに、前記輝度画像および前記色差画像の各画素に対して、前記色相・彩度調整部のパラメータを低輝度画像用に設定する
画像処理方法。
【請求項８】
入力される画像に対し所定の変換曲線を用いて輝度の階調を圧縮する階調変換部と、前記階調変換部を経由して入力される画像に対してマトリクス演算による補正を行うリニアマトリクス処理部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像に対し、設定されたパラメータに基づいて色相および彩度の変換処理を行う色相・彩度調整部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像の各色成分から輝度画像と各色差画像を生成する輝度・色差画像生成部と、を含む画像処理装置による画像処理方法において、
処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別するステップと、
前記階調変換部の階調変換機能の設定、および、前記判別の結果に基づいて、前記各処理部の動作の組合せを制御するステップと、を含み、
前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別するステップにおいて、前記処理対象の画像を構成する画素の輝度分布情報を生成し、当該輝度分布情報の標準偏差と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別し、
前記各処理部の動作の組合せを制御するステップにおいて、前記階調変換部の階調変換機能が有効の場合、かつ、前記明るさ判定部により前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であると判定された場合、前記リニアマトリクス処理部のリニアマトリクス処理をオフにするとともに、前記輝度画像および前記色差画像の各画素に対して、前記色相・彩度調整部のパラメータを低輝度画像用に設定する
画像処理方法。
【請求項９】
入力される画像に対し所定の変換曲線を用いて輝度の階調を圧縮する階調変換部と、前記階調変換部を経由して入力される画像に対してマトリクス演算による補正を行うリニアマトリクス処理部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像に対し、設定されたパラメータに基づいて色相および彩度の変換処理を行う色相・彩度調整部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像の各色成分から輝度画像と各色差画像を生成する輝度・色差画像生成部と、を含む画像処理装置による画像処理方法において、
処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別するステップと、
前記階調変換部の階調変換機能の設定、および、前記判別の結果に基づいて、前記各処理部の動作の組合せを制御するステップと、を含み、
前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別するステップにおいて、前記処理対象の画像を構成する画素の輝度の累積ヒストグラムを生成し、当該累積ヒストグラムの所定の階調における累積頻度と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別し、
前記各処理部の動作の組合せを制御するステップにおいて、前記階調変換部の階調変換機能が有効の場合、かつ、前記明るさ判定部により前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であると判定された場合、前記リニアマトリクス処理部のリニアマトリクス処理をオフにするとともに、前記輝度画像および前記色差画像の各画素に対して、前記色相・彩度調整部のパラメータを低輝度画像用に設定する
画像処理方法。
【請求項１０】
入力される画像に対し所定の変換曲線を用いて輝度の階調を圧縮する階調変換部と、前記階調変換部を経由して入力される画像に対してマトリクス演算による補正を行うリニアマトリクス処理部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像に対し、設定されたパラメータに基づいて色相および彩度の変換処理を行う色相・彩度調整部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像の各色成分から輝度画像と各色差画像を生成する輝度・色差画像生成部と、を含む画像処理装置における画像処理のプログラムであって、
処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別するステップと、
前記階調変換部の階調変換機能の設定、および、前記判別の結果に基づいて、前記各処理部の動作の組合せを制御するステップと、を含み、
前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別するステップにおいて、前記処理対象の画像を構成する各画素の輝度階調の平均値と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別し、
前記各処理部の動作の組合せを制御するステップにおいて、前記階調変換部の階調変換機能が有効の場合、かつ、前記明るさ判定部により前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であると判定された場合、前記リニアマトリクス処理部のリニアマトリクス処理をオフにするとともに、前記輝度画像および前記色差画像の各画素に対して、前記色相・彩度調整部のパラメータを低輝度画像用に設定する
画像処理をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１１】
入力される画像に対し所定の変換曲線を用いて輝度の階調を圧縮する階調変換部と、前記階調変換部を経由して入力される画像に対してマトリクス演算による補正を行うリニアマトリクス処理部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像に対し、設定されたパラメータに基づいて色相および彩度の変換処理を行う色相・彩度調整部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像の各色成分から輝度画像と各色差画像を生成する輝度・色差画像生成部と、を含む画像処理装置における画像処理のプログラムであって、
処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別するステップと、
前記階調変換部の階調変換機能の設定、および、前記判別の結果に基づいて、前記各処理部の動作の組合せを制御するステップと、を含み、
前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別するステップにおいて、前記処理対象の画像を構成する画素の輝度分布情報を生成し、当該輝度分布情報の標準偏差と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別し、
前記各処理部の動作の組合せを制御するステップにおいて、前記階調変換部の階調変換機能が有効の場合、かつ、前記明るさ判定部により前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であると判定された場合、前記リニアマトリクス処理部のリニアマトリクス処理をオフにするとともに、前記輝度画像および前記色差画像の各画素に対して、前記色相・彩度調整部のパラメータを低輝度画像用に設定する
画像処理をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１２】
入力される画像に対し所定の変換曲線を用いて輝度の階調を圧縮する階調変換部と、前記階調変換部を経由して入力される画像に対してマトリクス演算による補正を行うリニアマトリクス処理部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像に対し、設定されたパラメータに基づいて色相および彩度の変換処理を行う色相・彩度調整部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像の各色成分から輝度画像と各色差画像を生成する輝度・色差画像生成部と、を含む画像処理装置における画像処理のプログラムであって、
処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別するステップと、
前記階調変換部の階調変換機能の設定、および、前記判別の結果に基づいて、前記各処理部の動作の組合せを制御するステップと、を含み、
前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別するステップにおいて、前記処理対象の画像を構成する画素の輝度の累積ヒストグラムを生成し、当該累積ヒストグラムの所定の階調における累積頻度と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別し、
前記各処理部の動作の組合せを制御するステップにおいて、前記階調変換部の階調変換機能が有効の場合、かつ、前記明るさ判定部により前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であると判定された場合、前記リニアマトリクス処理部のリニアマトリクス処理をオフにするとともに、前記輝度画像および前記色差画像の各画素に対して、前記色相・彩度調整部のパラメータを低輝度画像用に設定する
画像処理をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、撮像装置、方法およびプログラムに関し、特に、階調圧縮を施した画像に対し色調補正処理を行う場合に用いて好適な画像処理装置、撮像装置、方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像センサの性能の向上により、ビデオカメラにより撮影できる画像のダイナミックレンジが広がってきている。しかし、それら広ダイナミックレンジの画像の撮影に対応したビデオカメラにより撮影された画像のダイナミックレンジより、表示装置が表示可能なダイナミックレンジが狭い場合がある。そこで、画像のダイナミックレンジをより狭いダイナミックレンジの画像に変換する技術として、トーンカーブを用いて入力画像の輝度を変換する、いわゆる階調圧縮技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
この技術により、例えば全階調を表現できないような表示装置であっても、画像のコントラストの低下を抑制しつつ、広ダイナミックレンジの画像を変換するためなどに用いられる。
【０００４】
また、撮像素子の分光感度を補正して色再現性を高める技術として、各色出力に対して線形マトリクスによる補正処理を行う、いわゆるリニアマトリクス処理が知られている。
【０００５】
リニアマトリクス処理は、画像信号処理で広く用いられている技術であるが、それに階調圧縮技術を組み合わせて使用した場合、夜景などの低輝度被写体内にネオンライト等の人工光源のような赤もしくは青の色純度が高い高輝度被写体が存在するような画像においては、低輝度部と高輝度部で輝度の逆転が発生し、極めて不自然な画像になることがある。
【０００６】
図１は、高層ビル群の夜景画像の例を示す図である。図１に示すように、高層ビル３が映っている夜景画像１には、夜空２などの広範な低輝度領域内に航空標識灯４のような単色に近い高輝度光源が存在する。この夜景画像１の低輝度部（夜空２）と高輝度部（航空標識灯４）について、赤色成分（Ｒ）、緑色成分（Ｇ）および青色成分（Ｂ）の輝度値、および画像全体の輝度値（Ｙ）をそれぞれ１０ビット階調で表したものを表１に示す。
【０００７】
【表１】
0004544308.tif 000002
【０００８】
表１に示されるとおり、低輝度部は無彩色のためＲ，Ｇ，Ｂは同じ値（１６０）であり、高輝度部は有彩色（本例では赤色）のため、Ｒ（８４０）がＧ（２４０），Ｂ（２００）に比べて高い値となっている。だが、高輝度部のＧ，Ｂは低輝度部のＧ，Ｂよりも高い値となっているため、夜景画像１の輝度は高輝度部の方が低輝度部より高い値となる。
【０００９】
図２は、トーンカーブの例を示すグラフであり、横軸は入力階調値、縦軸は出力階調値を表している。上記の夜景画像１に対して、例えば図２に示すトーンカーブを用いて、画像のダイナミックレンジ（入力階調値）を８ビット階調に圧縮した画像における高輝度部および低輝度部のＲ，Ｇ，Ｂの輝度値、および画像全体の輝度値（Ｙ）の階調値（出力階調値）を、表２に示す。
【００１０】
【表２】
0004544308.tif 000003
【００１１】
図２のトーンカーブは、主に高輝度側の階調を圧縮するカーブとなっているが、このようなトーンカーブで階調圧縮を行うと、高輝度部（Ｒ＝２３０，Ｇ＝１３０，Ｂ＝１２５）と低輝度部（Ｒ，Ｇ，Ｂ＝１２０）の輝度差が小さくなる。しかしトーンカーブは入力軸上のどの位置においても常に正の傾きを持つため、この階調圧縮処理だけでは高輝度部と低輝度部の輝度値が逆転することはない。
【特許文献１】特開２００７−０４９５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の階調圧縮処理を行った画像に対してリニアマトリクス処理を行った後のＲ，Ｇ，Ｂの輝度値、および画像全体の輝度値（Ｙ）を、それぞれ８ビット階調で表したものを表３に示す。
【００１３】
【表３】
0004544308.tif 000004
【００１４】
いわゆるリニアマトリクス処理においては、有彩色は色純度を高め、無彩色は変化させないように演算パラメータを設定するのが一般的である。そのような演算パラメータで、階調圧縮処理を行った画像に対してリニアマトリクス処理をした場合、Ｒ，Ｇ，Ｂがほぼ同じ輝度値（＝１２０）となっている低輝度部は変化しないが、Ｒの輝度値が高い高輝度部はさらにＲの輝度値（＝２５５）が高く、Ｇ，Ｂは輝度値（＝３０，２５）が低くなる。輝度値はＧ＞Ｒ＞Ｂの順に寄与度が高く、特にＧが６０％の寄与率を持つため、結果として高輝度部はリニアマトリクス処理後に輝度値が下がり、無彩色である低輝度部の輝度値を下回ることになる（図３参照）。
【００１５】
通常であれば低輝度部と高輝度部の輝度が逆転することはないが、上述したように階調圧縮処理とリニアマトリクス処理を併用した場合は、低輝度部と高輝度部の輝度の逆転が生じることがある。このような画像を人間が見た場合、夜空２の低輝度部よりも光源（航空標識灯４など）がある高輝度部の方が、輝度値が低いために、極めて不自然な画像として見えてしまう。
【００１６】
上記の問題は、階調圧縮処理を施した後にリニアマトリクス処理を行わなければ生じないが、その場合、画像の色再現性が低下してしまい、画質が劣化してしまうという問題がある。
【００１７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、低輝度被写体内に色純度の高い高輝度被写体が存在するような画像に階調圧縮処理を施した場合などでも、色再現性を損なうことのないようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一側面の画像処理装置は、入力される画像に対し所定の変換曲線を用いて輝度の階調を圧縮する階調変換部と、前記階調変換部を経由して入力される画像に対してマトリクス演算による補正を行うリニアマトリクス処理部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像に対し、設定されたパラメータに基づいて色相および彩度の変換処理を行う色相・彩度調整部と、を備える。さらに、処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別する明るさ判別部と、前記階調変換部の階調変換機能の状態、および、前記明るさ判別部の判別結果に基づいて、前記各処理部の動作の組合せを制御する制御部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像の各色成分から輝度画像と各色差画像を生成する輝度・色差画像生成部と、を備える。
前記色相・彩度調整部は、前記輝度画像および前記色差画像の各画素に対して、前記明るさ判定部の判別結果に基づいたパラメータを適用する。そして、前記階調変換部の階調変換機能が有効の場合、かつ、前記明るさ判定部により前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であると判定された場合、前記制御部は、前記リニアマトリクス処理部のリニアマトリクス処理をオフにするとともに、前記色相・彩度調整部のパラメータを低輝度画像用に設定する。
ここで、処理対象の画像を構成する各画素の輝度階調の平均値と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別する。
または、処理対象の画像を構成する画素の輝度分布情報を生成し、この輝度分布情報の標準偏差と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別する。
あるいは、処理対象の画像を構成する画素の輝度の累積ヒストグラムを生成し、この累積ヒストグラムの所定の階調における累積頻度と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別する。
【００１９】
本発明の一側面の撮像装置は、被写体を撮像して画像を生成する撮像部と、前記撮像部で生成された画像に対し所定の変換曲線を用いて輝度の階調を圧縮する階調変換部と、前記階調変換部を経由して入力される画像に対してマトリクス演算による補正を行うリニアマトリクス処理部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像に対し、設定されたパラメータに基づいて色相および彩度の変換処理を行う色相・彩度調整部と、を備える。さらに、処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別する明るさ判別部と、前記階調変換部の階調変換機能の状態、および、前記明るさ判別部の判別結果に基づいて、前記各処理部の動作の組合せを制御する制御部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像の各色成分から輝度画像と各色差画像を生成する輝度・色差画像生成部と、を備える。
前記色相・彩度調整部は、前記輝度画像および前記色差画像の各画素に対して、前記明るさ判定部の判別結果に基づいたパラメータを適用する。そして、前記階調変換部の階調変換機能が有効の場合、かつ、前記明るさ判定部により前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であると判定された場合、前記制御部は、前記リニアマトリクス処理部のリニアマトリクス処理をオフにするとともに、前記色相・彩度調整部のパラメータを低輝度画像用に設定する。
ここで、処理対象の画像を構成する各画素の輝度階調の平均値と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別する。
または、処理対象の画像を構成する画素の輝度分布情報を生成し、この輝度分布情報の標準偏差と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別する。
あるいは、処理対象の画像を構成する画素の輝度の累積ヒストグラムを生成し、この累積ヒストグラムの所定の階調における累積頻度と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別する。
【００２０】
本発明の一側面の画像理方法およびプログラムは、入力される画像に対し所定の変換曲線を用いて輝度の階調を圧縮する階調変換部と、前記階調変換部を経由して入力される画像に対してマトリクス演算による補正を行うリニアマトリクス処理部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像に対し、設定されたパラメータに基づいて色相および彩度の変換処理を行う色相・彩度調整部と、前記リニアマトリクス処理部を経由して入力される画像の各色成分から輝度画像と各色差画像を生成する輝度・色差画像生成部と、を含む画像処理装置による画像処理方法であって、処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別するステップと、前記階調変換部の階調変換機能の状態、および、前記判別の結果に基づいて、前記各処理部の動作の組合せを制御するステップと、を含む。
ここで、処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であるかどうかを判別するステップにおいて、前記処理対象の画像を構成する各画素の輝度階調の平均値と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別する。
または、処理対象の画像を構成する画素の輝度分布情報を生成し、この輝度分布情報の標準偏差と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別する。
あるいは、処理対象の画像を構成する画素の輝度の累積ヒストグラムを生成し、この累積ヒストグラムの所定の階調における累積頻度と所定の閾値を比較することにより、前記処理対象の画像の明るさを判別する。
一方、各処理部の動作の組合せを制御するステップにおいて、前記階調変換部の階調変換機能が有効の場合、かつ、前記明るさ判定部により前記処理対象の画像の明るさが一定の明るさ以下であると判定された場合、前記リニアマトリクス処理部のリニアマトリクス処理をオフにするとともに、前記輝度画像および前記色差画像の各画素に対して、前記色相・彩度調整部のパラメータを低輝度画像用に設定する。
【００２１】
本発明の一側面においては、階調変換機能の有効または無効の設定、および、処理対象の画像の明るさに応じて、各処理部の動作の組合せが制御される。例えば、リニアマトリクス処理のオンまたはオフ、並びに、色相・彩度調整パラメータの設定が適宜変更される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の一側面によれば、低輝度被写体内に色純度の高い高輝度被写体が存在するような画像に階調圧縮処理を施した場合でも、色再現性を損なうことなく自然な画像が生成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。
【００２４】
以下に述べる実施の形態は、本発明を実施するための好適な形態の具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されている。ただし、本発明は、以下の実施の形態の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限られるものではない。したがって、例えば、以下の説明で挙げる使用材料とその使用量、処理時間、処理順序および各パラメータの数値的条件等は好適例に過ぎず、説明に用いた各図における寸法、形状および配置関係等も一例を示す概略的なものである。
【００２５】
図３は、本発明を適用したデジタルスチルカメラの一実施の形態を示すブロック図である。
【００２６】
デジタルスチルカメラ１００は、カメラモジュール１０、画像メモリ２０、露出制御部３０、ストロボ（閃光装置）４０、画像処理部５０、画像処理制御部６０、画像保存部７０、画像表示部８０、および、入力デバイス９０を含むように構成される。
【００２７】
カメラモジュール１０は、レンズ１１、絞りを調整するアイリス１２、露光時間を調整するシャッタ１３、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子１４、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１５を含む。このカメラモジュール１０は、デジタルスチルカメラ１００と一体構成としてもよいし、着脱自在に構成してもよい。なお、特許請求の範囲に記載された撮像部は、少なくとも撮像素子１４が含まれる。
【００２８】
レンズ１１、アイリス１２およびシャッタ１３などからなる光学系を通過した被写体からの入射光は、まず、撮像素子１４の撮像面上の各受光素子に到達し、受光素子による光電変換により電気信号に変換される。撮像素子１４ から出力された電気信号は、図示しない相関２重サンプリング回路などによってノイズが除去され、Ａ／Ｄコンバータ１５ によってデジタル化された後、画像データとしてカメラモジュール１０から出力される。その際、カメラモジュール１０の各ブロックは、露出制御部３０によって撮像素子１４の出力が適切となるよう制御される。露出制御部３０は必要に応じてストロボ４０も制御する。
【００２９】
カメラモジュール１０の撮像素子１４により光電変換された画像データは、画像メモリ２０に一時的に格納される。その際に、露出制御部３０によって画像撮影時の輝度情報、露出設定情報等を取得し、撮影情報として各々の画像データと対応づけて保存してもよい。
【００３０】
なお、撮像素子１４は、ダイナミックレンジが広く、飽和したり、ノイズを発生させたりすることなく、被写体の暗い部分から明るい部分までを撮像することができる。したがって、Ａ／Ｄコンバータ１５は、入力される電気信号を、通常のデジタルスチルカメラの階調数（例えば、１０乃至１２ビット程度のデータにより表現できる階調数）、あるいはそれよりも多い階調数（例えば、１４乃至１６ビット程度のデータにより表現できる階調数）の画像データに変換する。
【００３１】
画像処理部５０は、画像処理制御部６０の制御を受けて、画像メモリ２０に格納された画像データにデモザイク処理や階調圧縮処理などを行い、保存や表示が可能な画像データを生成する。このとき、画像処理部５０は、画像データのダイナミックレンジが、例えば画像表示部８０が表示可能なダイナミックレンジになるように、後述する画像処理を画像データに施した後、画像処理を施した画像データを、必要に応じて、画像保存部７０または画像表示部８０に供給する。
【００３２】
なお、画像処理部５０は、例えば信号処理用のプロセッサ（例えば、ＤＳＰ：Digital Signal Processor）と画像データを保持するＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリなどにより構成されるブロックであり、プロセッサが所定のプログラムを実行することにより、後述する画像処理を行うようにしてもよい。
【００３３】
画像処理制御部６０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサおよび各種設定値などのデータを保持するメモリ（図示略）からなるブロックであり、特許請求の範囲に記載された制御部の一例である。画像データの輝度情報の解析や明るさ判別、各種の設定処理など、デジタルスチルカメラ１００の全体の処理を制御する。例えば、シャッタボタンなどの操作ボタンなどにより構成される入力デバイス９０を、ユーザが操作することにより入力される指令などに基づいて、所定の処理を行う。
【００３４】
画像保存部７０は、画像処理部５０から出力される画像データを、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）やＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）など所定の方式により符号化し、符号化した画像データを保存先の記録デバイスに保存する。符号化した画像データの保存先として、例えば、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光記録媒体などが利用される。
【００３５】
画像表示部８０は、画像処理部５０から出力される画像データを、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示デバイスの画面に表示する。
【００３６】
図４は、画像処理部５０の内部構成の例を示すブロック図である。
【００３７】
画像処理部５０は、デモザイク処理部５１、ホワイトバランス部５２、階調変換部５３、リニアマトリクス処理部５４、ガンマ補正部５５、ＹＣ変換部５６、および、色相・彩度調整部５７を含むように構成される。
【００３８】
デモザイク処理部５１は、Ａ／Ｄコンバータ１５によりＡ／Ｄ変換されて画像メモリ２０に格納されたモザイク画像を取得する。モザイク画像は、Ｒ，Ｇ，Ｂのうちいずれかの色成分に対応するデータが１つの画素に格納され、例えばベイヤ（Ｂａｙｅｒ）配列と呼ばれる色配列に従って各画素が配置されている画像である。デモザイク処理部５１は、１つの画素がＲ，Ｇ，Ｂ成分をすべて有するようにするデモザイク処理をモザイク画像に施す。これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの色成分にそれぞれ対応するＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像の３つの画像データが生成される。
【００３９】
デモザイク処理部５１は、生成したＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像の３つの画像データをホワイトバランス部５２に供給する。なお、以下、Ｒ画像、Ｇ画像、Ｂ画像の３つの画像データをまとめてＲＧＢ画像とも称する。
【００４０】
ホワイトバランス部５２は、ＲＧＢ画像の各画素値に適切な係数をかけることにより、被写体の無彩色の部分の色バランスが実際に無彩色となるように、ＲＧＢ画像のホワイトバランスを調整する。ホワイトバランス部５２は、ホワイトバランスを調整したＲＧＢ画像を階調変換部５３に供給する。
【００４１】
階調変換部５３は、例えば特許文献１に示されるようにトーンカーブ（変換曲線）を用いて、ホワイトバランスが調整されたＲＧＢ画像に階調変換処理（階調圧縮処理）を施す。階調変換部５３は、階調変換を施したＲＧＢ画像をリニアマトリクス処理部５４に供給する。
【００４２】
または、明るさ判別部５３Ａを階調変換部５３とリニアマトリクス処理部５４の間に設けるようにしてもよい。さらに、画像処理制御部６０に明るさ判定部としての機能を備えるようにしてもよい。この明るさ判別処理の詳細については後述する。
【００４３】
リニアマトリクス処理部５４は、階調変換が施されたＲＧＢ画像に、色再現性を高めるようなマトリクス係数を用いてリニアマトリクス変換を施す。リニアマトリクス処理部５４は、マトリクス変換を施したＲＧＢ画像をガンマ補正部５５に供給する。
【００４４】
ガンマ補正部５５は、マトリクス変換が施されたＲＧＢ画像にガンマ補正を施す。ガンマ補正部５５は、ガンマ補正を施したＲＧＢ画像をＹＣ変換部５６に供給する。
【００４５】
ＹＣ変換部５６は、特許請求の範囲に記載された輝度・色差画像生成部の一例である。ＹＣ変換部５６は、ガンマ補正が施されたＲＧＢ画像に対して、ＹＣマトリクス処理およびクロマ成分に対する帯域制限を行うことにより、ＲＧＢ画像から輝度成分（Ｙ成分）により構成されるＹ画像、および、色差成分（Ｃｂ成分またはＣｒ成分）により構成されるＣ画像（ＲＧＢ画像とＹ画像との差分）を生成する。ＹＣ変換部５６は、生成したＹ画像およびＣ画像を色相・彩度調整部５７に供給する。
【００４６】
色相・彩度調整部５７は、Ｙ画像およびＣ画像に対して、各々の画像の各画素値に適切なゲイン係数を乗じて、色相および／または彩度の調整処理を施す。色相・彩度調整部５７は、色相および彩度調整を施したＹ画像およびＣ画像を、必要に応じて画像保存部７０または画像表示部８０に供給する。
【００４７】
画像処理制御部６０は、必要に応じて露出制御部３０から露出情報を取得し、デモザイク処理部５１から色相・彩度調整部５７までの各ブロックの動作および制御パラメータの設定などの制御を行う。
【００４８】
この画像処理制御部６０は、機能として、ヒストグラム生成部６１、累積ヒストグラム生成部６２、明るさ判別部６３を含むように構成される。
【００４９】
ヒストグラム生成部６１は、カメラモジュール１０で撮影された画像データ（以下、「撮影画像」という。）の輝度値の分布情報であるヒストグラムを生成する。
【００５０】
累積ヒストグラム生成部６２は、輝度値のヒストグラムから累積ヒストグラムを生成する。生成した輝度ヒストグラムや輝度累積ヒストグラムは、画像メモリ２０または図示しないメモリに記憶される。
【００５１】
明るさ判別部６３は、入力される画像の明るさが一定の条件を満たすか否かを判別することにより明るさを評価するものであり、例えば撮影処理時の撮影情報を取得し、その撮影情報に基づいて、撮影した画像データ（撮影画像）の明るさを判別する。取得する撮影情報は、撮影画像の明るさの情報を含むものである。明るさの情報とは、撮影時に露出設定を行うのに使用した撮影画像の「輝度分布情報」、または、露出設定時の被写体の推定輝度を表す「推定被写体輝度情報」などが該当する。露出制御部３０により被写体の推定輝度を計算するには、出力画像（撮影画像）の輝度分布情報（＝測光結果）に加えて、測光時の絞り値、撮像速度（＝電子シャッタ速度）、画像センサのゲイン設定が係数として必要である。
【００５２】
図５は、明るさ情報の一例である輝度分布情報を説明するのに用いられるグラフであり、（ａ）は輝度のヒストグラム、（ｂ）は輝度の累積ヒストグラムを表している。
【００５３】
図５（ａ）において、横軸が輝度に対応させた階調値、縦軸が階調ごとの頻度を表している。階調値０付近と階調値２５５付近の頻度が高く、中間階調値の頻度が低いので、低輝度画素と高輝度画素を多く含み中輝度画素の少ない画像であることがわかる。また、このようなグラフの場合、画像の輝度の平均レベルと低輝度部および高輝度部の輝度との差が大きいので、標準偏差が大きい。
【００５４】
一方、図５（ｂ）は、図５（ａ）の輝度のヒストグラムから作成した累積ヒストグラムであり、横軸が輝度に対応させた階調値、縦軸が低輝度側すなわち階調値０から各階調値までの累積頻度を表している。階調値０付近と階調値２５５付近の累積頻度の増加率が大きく、中間階調値における増加率がほぼゼロなので、低輝度画素と高輝度画素を多く含み中輝度画素の少ない画像であることがわかる。
【００５５】
次に、図６のフローチャートを参照して、デジタルスチルカメラ１００により実行される画像処理を説明する。なおこの処理は、例えばユーザが入力デバイス９０を操作してデジタルスチルカメラ１００による撮影が開始されたとき、開始される。
【００５６】
まず、ステップＳ１において、カメラモジュール１０によって被写体を撮影し、上述した所定の処理を行い被写体の画像データを生成する。撮影時の露出制御などは露出制御部３０が行う。撮影された画像データは画像メモリ２０に格納される。
【００５７】
ステップＳ２において、画像処理制御部６０は、ステップＳ１で行われた撮影処理時の撮影情報、または撮影画像の明るさの情報を取得する。あるいは、画像処理制御部６０のヒストグラム生成部６１または累積ヒストグラム生成部６２が、必要に応じて、撮影画像の輝度のヒストグラムまたは累積ヒストグラムを生成し、画像処理制御部６０の図示しないメモリに記憶させる。
【００５８】
ステップＳ３において、階調変換部５３で提供される階調変換機能が有効であるかどうかを判別する。階調変換機能の設定は、入力デバイス９０を利用したユーザによる設定（不図示）もしくはデジタルスチルカメラ１００にあらかじめ保持された設定で決定されるのが一般的であり、それらの情報は最終的に画像処理制御部６０のレジスタまたはメモリによって保持される。本ステップではその保持された情報を基に階調変換機能が有効か否かの判別を行う。判別の結果、階調変換部５３の階調変換機能が有効の場合、ステップＳ４の処理に進む。
【００５９】
ステップＳ４の処理において、画像処理制御部６０は、ステップＳ２の処理で取得された画像の明るさ情報が一定の条件に該当するかどうかを判別する。
【００６０】
一定の条件とは、例えば画像メモリ２０に格納された画像を構成する各画素の輝度の平均値を示す階調値があらかじめ決められた閾値以下である場合、または撮影時に露出制御部３０が判別した被写体輝度値（推定被写体輝度情報）があらかじめ決められた閾値以下である場合である。また、他の条件として、例えば画像の輝度のヒストグラムの標準偏差があらかじめ決められた閾値以上である場合、または画像の輝度累積ヒストグラムの中間輝度部分の傾きが閾値以下である場合、または画像を構成する画素のうち、画素値があらかじめ決められた閾値以下である画素が、画像中にあらかじめ決められた割合以上に存在する場合などが挙げられる。さらに、これら複数の判別条件の組合せによって、画像の明るさが一定の明るさ以下であると判別するようにしてもよい。判別の結果、画像の明るさが一定の明るさ以下の場合、ステップＳ５の処理に進む。
【００６１】
ステップＳ５において、リニアマトリクス処理部５４が処理対象の画像に対してリニアマトリクス処理を行わないように設定する。つまり、リニアマトリクス処理部５４でリニアマトリクス処理を実施せず、入力された画像データをそのままガンマ補正部５５へ出力するよう設定する。
【００６２】
続いて、ステップＳ６において、色相・彩度調整部５７が処理対象の画像に対して適用する補正パラメータを、リニアマトリクス処理を行わないことで低下する色再現性を補うように、色相および彩度のゲインを高めるようにあらかじめ決められた低輝度画像用のパラメータに設定する。
【００６３】
色相および彩度調整前の色差成分をＣｂ，Ｃｒ、低輝度画像用のゲイン係数をＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４としたとき、色相および彩度調整後の色差成分Ｃｂ′，Ｃｒ′は、それぞれ次式で表される。
Ｃｂ′＝Ｇ１・Ｃｂ−Ｇ２・Ｃｒ      ・・・・・（１）
Ｃｒ′＝Ｇ３・Ｃｒ−Ｇ４・Ｃｂ      ・・・・・（２）
【００６４】
この式（１）および式（２）のゲイン係数Ｇｂ，Ｇｒを適宜調整することにより、画像の明るさの状態に応じて最適な色相および彩度の調整が行われる。
【００６５】
一方、上述したステップＳ３の判定処理で階調変換機能が無効と判定された場合、または上述したステップＳ４の判定処理で画像の明るさが一定の明るさ以上であると判定された場合は、ステップＳ７において、リニアマトリクス処理部５４が処理対象の画像に対してリニアマトリクス処理を行うように設定する。
【００６６】
続いて、ステップＳ８において、色相・彩度調整部５７が処理対象の画像に対して適用する補正パラメータ（ゲイン係数）を、あらかじめ決められた低輝度画像用以外のパラメータ、例えば通常画像用のパラメータに設定する。
【００６７】
上記の各設定処理が完了した後、ステップＳ９において、画像処理部５０の画像処理の動作を開始する。
【００６８】
例えば、ステップＳ３で階調変換部５３の階調変換機能が有効、かつ、ステップＳ４で画像の明るさが一定の明るさ以下である場合、ステップＳ５，Ｓ６において、リニアマトリクス処理がオフ、および、色相・彩度調整パラメータが低輝度画像用に設定される。設定完了後、画像メモリ２０から画像処理部５０に画像データが供給され、デモザイク処理部５１およびホワイトバランス部５２で所定の処理が行われた後、階調変換部５３に送られる。階調変換部５３に送られた画像データは、所定の階調変換処理が行われた後、リニアマトリクス処理部５４に送られる。リニアマトリクス処理部５４に送られた画像データは、リニアマトリクス処理されることなくガンマ補正部５５に送られる。そして、ガンマ補正部５５でガンマ補正された後、ＹＣ変換部５６で輝度画像と各色差成分の画像データが生成され、これらの輝度画像と各色差成分Ｃｂ，Ｃｒの画像データが、色相・彩度調整部５７に送られる。
【００６９】
色相・彩度調整部５７は、低輝度画像用のパラメータを用いて色差成分Ｃｂ，Ｃｒの画像データの各画素値に所定の係数を乗じてゲイン調整を行う。一連の処理を施された画像データは、必要に応じて画像保存部７０または画像表示部８０、あるいはその両方に供給され、画像保存処理または画像表示処理が行われる。
【００７０】
一方、ステップＳ３で階調変換部５３の階調変換機能が無効、または、ステップＳ４で画像の明るさが一定の明るさ以上である場合、ステップＳ７，Ｓ８において、リニアマトリクス処理がオン、および、色相・彩度調整パラメータが通常画像用に設定される。設定完了後、画像メモリ２０から画像処理部５０に画像データが供給され、デモザイク処理部５１およびホワイトバランス部５２で所定の処理が行われた後、階調変換部５３に送られる。階調変換部５３に送られた画像データは、階調変換処理が行われることなく、リニアマトリクス処理部５４に送られる。リニアマトリクス処理部５４に送られた画像データは、リニアマトリクス処理されてガンマ補正部５５に送られる。そして、ガンマ補正部５５でガンマ補正された後、ＹＣ変換部５６で輝度画像と各色差成分の画像データが生成され、これらの輝度画像と各色差成分Ｃｂ，Ｃｒの画像データが、色相・彩度調整部５７に送られる。
【００７１】
色相・彩度調整部５７は、通常画像用のパラメータを用いて色差成分Ｃｂ，Ｃｒの画像データの各画素値に所定の係数を乗じてゲイン調整を行う。一連の処理を施された画像データは、必要に応じて画像保存部７０または画像表示部８０、あるいはその両方に供給され、画像保存処理または画像表示処理が行われる。
【００７２】
以上のように、階調変換機能（階調圧縮処理）の有効または無効の設定、および、処理対象の画像の明るさに応じて、リニアマトリクス処理のオンまたはオフの設定、並びに、色相・彩度調整パラメータの設定を適宜変更することができる。
【００７３】
それにより、例えば低輝度被写体（例えば夜空など）内に色純度の高い高輝度被写体（例えば航空標識灯など）が存在するような画像に階調圧縮処理を施した場合でも、リニアマトリクス処理が実施されないので、画像の色再現性を低下させることなく、低輝度部と高輝度部の輝度逆転が抑えられるようになり、不自然な画像が生成されるのを防いで自然な画像にすることができる。
【００７４】
なお、以上にフローチャートを参照して説明した処理の順番は、一例であり、本発明の本質に関わらない範囲で、処理の順序を入れ替えたり、複数の処理を同時に並列して行うようにしたりしてもよい。
【００７５】
また、画像処理制御部６０のヒストグラム生成部６１および累積ヒストグラム生成部６２等の機能は、上述の実施の形態に限られるものではなく、例えばカメラモジュール１０、あるいは、露出制御部３０が備えていてもよい。
【００７６】
図７は、本発明を適用したデジタルスチルカメラの構成の他の例を示すブロック図である。
【００７７】
例えば、露出制御部３０のヒストグラム生成部３１が生成した撮影画像の輝度のヒストグラムの標準偏差、あるいは、露出制御部３０の累積ヒストグラム生成部３２が上記輝度のヒストグラムから生成した累積ヒストグラムなどを明るさ情報として用い、画像処理部制御部６０が、画像中の低輝度側の画素数の分布状況を判別するようにしてもよい。
【００７８】
この例では、画像処理制御部６０がこのような明るさ情報を露出制御部３０から取得するが、例えば露出制御部３０が撮影画像を画像メモリ２０に保存する際に同時に撮影情報も画像メモリ２０に保存していた場合は、画像メモリ２０から撮影情報を取得してもよい。
【００７９】
図８は、画像処理部の内部構成の他の例のブロック図を示す。このように、画像変換部５３に画像の明るさを判別する機能、すなわち明るさ判別部を設けるようにしてもよい。
【００８０】
この例にように、階調変換部５３が画像の明るさを判別する明るさ判別部５３Ａを備えている場合、階調変換部５３での撮影画像の輝度の階調に対する階調変換処理が終了するまで待ち、処理終了後に階調変換処理が施された画像の明るさの情報を取得して明るさ判別を行うようにしてもよい。
【００８１】
なお、本発明は、上述したデジタルスチルカメラ以外に、画像の輝度または色値（画素値）の階調を圧縮する装置（例えば、画像生成装置、画像記録装置、画像表示装置など）に適用することができる。
【００８２】
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。また、これらの処理を実行する機能はハードウェアとソフトウェアの組み合わせによっても実現できることは言うまでもない。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。
【００８３】
図９は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータの構成例を示すブロック図である。このコンピュータ１０１は、例えば一連の処理を実行するために高性能化した専用コンピュータの他、一定の性能を備えるパーソナルコンピュータなど汎用のコンピュータでもよい。
【００８４】
コンピュータ１０１のＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１２、または記録部１１８に記録されているプログラムに従って、上記一連の処理の他、各種の処理を実行する。ＲＡＭ（Random Access Memory）１１３には、ＣＰＵ１１１が実行するプログラムやデータなどが適宜記憶される。これらのＣＰＵ１１１、ＲＯＭ１１２、およびＲＡＭ１１３は、バス１１４により相互に接続されている。
【００８５】
ＣＰＵ１１１にはまた、バス１１４を介して入出力インタフェース１１５が接続されている。入出力インタフェース１１５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部１１６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部１１７が接続されている。ＣＰＵ１１１は、入力部１１６から入力される指令に対応して各種の処理を実行する。そして、ＣＰＵ１１１は、処理の結果を出力部１１７に出力する。
【００８６】
入出力インタフェース１１５に接続されている記録部１１８は、例えばハードディスクからなり、ＣＰＵ１１１が実行するプログラムや各種のデータを記録する。
【００８７】
通信部１１９は、インターネットやローカルエリアネットワークなどのネットワークを介して外部の装置と通信する。また通信部１１９を介してプログラムを取得し、記録部１１８に記録してもよい。
【００８８】
入出力インタフェース１１５に接続されているドライブ１２０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいは半導体メモリなどのリムーバブルメディア１３１が装着されたとき、それらを駆動し、そこに記録されているプログラムやデータなどを取得する。取得されたプログラムやデータは、必要に応じて記録部１１８に転送され、記録される。
【００８９】
コンピュータにインストールされ、コンピュータによって実行可能な状態とされるプログラムを格納するプログラム記録媒体は、図９に示すように、リムーバブルメディア１３１によりパッケージメディアとして提供される。リムーバブルメディア１３１としては、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc - Read Only Memory），ＤＶＤ（Digital Versatile Disc），光磁気ディスクを含む）、もしくは半導体メモリなどを適用することができる。あるいは、プログラム記録媒体は、プログラムが一時的もしくは永続的に格納（記録）されるＲＯＭ１１２や、記録部１１８を構成するハードディスクなどにより構成される。
【００９０】
このプログラム記録媒体へのプログラムの格納は、必要に応じてルータ、モデムなどのインタフェースである通信部１１９を介して、ローカルエリアネットワーク(ＬＡＮ：Local Area Network)、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の通信媒体を利用して行われる。
【００９１】
なお、本明細書において、プログラム記録媒体に格納されるプログラムを記述する処理ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）をも含むものである。
【００９２】
また、プログラムは、一つのコンピュータにより処理されるものであってもよいし、複数のコンピュータによって分散処理されるものであってもよい。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであってもよい。
【００９３】
さらに、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】夜景画像の例を示す図である。
【図２】トーンカーブの例を示すグラフである。
【図３】本発明を適用したデジタルスチルカメラの構成の例を示すブロック図である。
【図４】図３の画像処理部の内部構成の例を示すブロック図である。
【図５】図３の露出制御部で取得される明るさ情報の例を説明するためのグラフであり、（ａ）は輝度ヒストグラム、（ｂ）は輝度累積ヒストグラムを表している。
【図６】図３のデジタルスチルカメラによる画像処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明を適用したデジタルスチルカメラの構成の他の例を示すブロック図である。
【図８】図７の画像処理部の内部構成の他の例を示すブロック図である。
【図９】汎用パーソナルコンピュータの構成の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０…カメラモジュール、１４…撮像素子、２０…画像メモリ、３０…露出制御部、３１…ヒストグラム生成部、３２…累積ヒストグラム生成部、５０，５０Ａ…画像処理部、５１…デモザイク処理部、５２…ホワイトバランス部、５３…階調変換部、５３Ａ…明るさ判別部、５４…リニアマトリクス処理部、５５…ガンマ補正部、５６…ＹＣ変換部、５７…色相・彩度調整部、６０…画像処理制御部、６１…ヒストグラム生成部、６２…累積ヒストグラム生成部、６３…明るさ判別部、８０…画像表示部、１００，１００Ａ…デジタルスチルカメラ
【図１】
0004544308.tif 000005
【図２】
0004544308.tif 000006
【図３】
0004544308.tif 000007
【図４】
0004544308.tif 000008
【図５】
0004544308.tif 000009
【図６】
0004544308.tif 000010
【図７】
0004544308.tif 000011
【図８】
0004544308.tif 000012
【図９】
0004544308.tif 000013