(57)【要約】【課題】  しきい値を越える輝度を持つ画像領域のゲイン調整により、白飛びや黒潰れのない高コントラストの鮮明画像を得る画像補正装置および画像補正方法を提供する。【解決手段】  画像情報の全体のヒストグラムを取得して、前記画像情報を複数の画像領域Ａ０，Ａ１で分割した状態で、該画像領域Ａ０，Ａ１ごとに平均輝度値を算出し、前記複数の画像領域Ａ０，Ａ１のうち、しきい値より大きい又は小さい平均輝度値を有する画像領域Ａ１を補正対象画像領域とし、前記平均輝度値に基づき作成されたゲインマップテーブル上で、前記補正対象画像領域をゲイン補正する補正部１３を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報の輝度を補正する画像補正装置であって、
画像情報の全体のヒストグラムを取得し、前記画像情報を複数の画像領域で分割した状態で、該画像領域ごとに平均輝度値を算出し、前記複数の画像領域のうち、しきい値より大きい又は小さい平均輝度値を有する画像領域を補正対象画像領域とし、前記平均輝度値に基づき作成されたゲインマップテーブル上で、前記補正対象画像領域をゲイン補正する補正部を有することを特徴とする画像補正装置。
【請求項２】
前記補正部が、前記補正対象画像領域をゲイン補正する際に、該補正対象画像領域と隣接する他の画像領域の一部を含めてゲイン補正することを特徴とする請求項１に記載の画像補正装置。
【請求項３】
前記補正部が、前記補正対象画像領域をさらに複数の微小画像領域に分割し、分割された各微小画像領域をゲイン補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像補正装置。
【請求項４】
画像情報の輝度を補正する画像補正方法であって、
画像情報の全体のヒストグラムを取得し、前記画像情報を複数の画像領域で分割した状態で、該画像領域ごとに平均輝度値を算出し、前記複数の画像領域のうち、しきい値より大きい又は小さい平均輝度値を有する画像領域を補正対象画像領域とし、前記平均輝度値に基づき作成されたゲインマップテーブル上で、前記補正対象画像領域をゲイン補正することを特徴とする画像補正方法。
【請求項５】
前記補正部が、前記補正対象画像領域をゲイン補正する際に、該補正対象画像領域と隣接する他の画像領域の一部を含めてゲイン補正することを特徴とする請求項４に記載の画像補正方法。
【請求項６】
前記補正部が、前記補正対象画像領域をさらに複数の微小画像領域に分割し、分割された各微小画像領域をゲイン補正することを特徴とする請求項４又は５に記載の画像補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルスチルカメラ等で撮影したデジタル画像の画像補正装置および画像補正方法に関し、特に高コントラスト画像中の白飛びや黒潰れを回避するための画像補正装置および画像補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルスチルカメラ等の撮像装置で撮影した高コントラストの画像では、その画像中に見たい情報が多く含まれている場合、画像全体のゲイン調整を行って、画像全体を暗くしたり、明るくしたりすることが行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、この画面全体のゲイン調整によれば、画像中の暗い部分が余計に暗くなって、いわゆる黒潰れの現象が発生し、一方、画像中の明るい部分は余計に明るくなって、いわゆる白飛びの現象が発生する。これらの白飛びや黒潰れの現象は、高コントラスト画像において明るさの階調が無くなることにより発生する。このため、画像の鮮明度が失われ、見たい部分が見難くなってしまう点で改善の余地があった。
【０００４】
本発明は、画面上に区画された複数の画像領域のうち、しきい値を越える輝度を持つ補正対象画像領域のゲイン調整により、白飛びや黒潰れのない高コントラストの鮮明画像を得ることができる画像補正装置および画像補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の上記目的は、画像情報の輝度を補正する画像補正装置であって、画像情報の全体のヒストグラムを取得し、前記画像情報を複数の画像領域で分割した状態で、該画像領域ごとに平均輝度値を算出し、前記複数の画像領域のうち、しきい値より大きい又は小さい平均輝度値を有する画像領域を補正対象画像領域とし、前記平均輝度値に基づき作成されたゲインマップテーブル上で、前記補正対象画像領域をゲイン補正する補正部を有することを特徴とする画像補正装置によって達せられる。
【０００６】
本発明の上記目的は、画像情報の輝度を補正する画像補正方法であって、画像情報の全体のヒストグラムを取得し、前記画像情報を複数の画像領域で分割した状態で、該画像領域ごとに平均輝度値を算出し、前記複数の画像領域のうち、しきい値より大きい又は小さい平均輝度値を有する画像領域を補正対象画像領域とし、前記平均輝度値に基づき作成されたゲインマップテーブル上で、前記補正対象画像領域をゲイン補正することを特徴とする画像補正方法によって達成される。
【０００７】
このような画像補正装置および画像補正方法によれば、高コントラスト画像では、ゲインマップテーブル上に補正対象画像領域のゲイン補正値を反映させることで、補正部が、このゲインマップテーブル上のゲイン補正値を参照し、補正対象画像領域の輝度情報にゲイン補正を行う。
こうすれば、補正対象画像領域で輝度が周辺領域の画像情報に対して極度に高いまたは低い領域をなくし、この補正対象画像領域で白飛びや黒潰れが発生するのを防止することができる。従って、高輝度の部分や低輝度の部分を含む高コントラストのデジタル画像の全体を見易くすることができる。
【０００８】
本発明において、前記補正部が、前記補正対象画像領域をゲイン補正する際に、該補正対象画像領域と隣接する他の画像領域の一部を含めてゲイン補正することが望ましい。
こうすれば、隣接する各画像領域の境界で、輝度の差が大きくならずに連続的に繋がり、高輝度や低輝度の各画像領域を含む全体の画像を、輝度の差が強調されるように視認されるといった違和感を与えることなく、さらに見易くすることができる。
【０００９】
本発明において、前記補正部が、前記補正対象画像領域をさらに複数の微小画像領域に分割し、分割された各微小画像領域をゲイン補正することが望ましい。こうすれば、補正対象画像領域内で微小画像領域どうしのゲイン補正量の開きを徐々に縮めながら、隣接する他の画像領域へ輝度を滑らかに連続させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高コントラスト画像で予め設定したしきい値を超える平均輝度値の画像領域が、ゲイン調整を行うことによって、高輝度部分での白飛びや低輝度部分での黒潰れを防止でき、画像全体としてのコントラストを大きく損なうことなく、鮮明な画像が得られる画像補正装置および画像補正方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
本発明の実施形態の画像補正装置を、図１に示す。図１は、この画像補正装置のブロック図である。
図１において、前記画像補正装置１０は、画像情報入力部１１と、画像記憶部１２と、補正部１３と、画像表示部１４と、設定部１５とを備える。この画像補正装置１０において、画像情報入力部１１は、デジタル画像情報またはアナログ画像情報の入力部で、アナログ画像情報は、内部のＡ／Ｄ変換器（図示しない）でデジタル画像情報に変換される。なお、デジタルスチルカメラ、スキャナ、プリンタ、ディスプレイでは、デジタル画像を電子的に入力する前記画像情報入力部１１を持つ。
【００１２】
前記画像記憶部１２は、入力されたデジタル画像情報、またはアナログ画像情報を変換したデジタル画像情報を記憶するものである。
前記補正部１３は、設定部１５からの設定指令に基づき、入力されたデジタル画像、例えば撮影した画像情報全体のヒストグラムを取得し、その画像情報を複数の画像領域（小画像領域）に分割し、各小画像領域ごとに平均輝度値を算出し、複数の小画像領域のうち、予め決められたしきい値より大きいまたは小さい平均輝度値を有する小画像領域を補正対象画像領域とする。また、補正部１３は、この補正対象画像領域に適用するゲイン補正値を算出して、画像に適用するゲインマップテーブルを作成し、このゲインマップテーブル上で、前記補正対象画像領域のゲイン補正をするように機能する。このゲイン補正した画像情報も前記画像記憶部１２に記憶される。
【００１３】
ここで、しきい値は、高輝度判定および低輝度判定ごとに異なる値が設定され、それぞれ平均輝度値の高輝度判定および低輝度判定の基準とされる。図５は、この一例であり、高輝度判定のために定めたしきい値を基準として、平均輝度値がこのしきい値を超える場合を「高」とし、このしきい値を下回る場合を「低」として表示してある。なお、図示しないが、低輝度判定用に定めたしきい値を基準として、平均輝度値がこのしきい値を超える（下回る）場合は「低」とし、このしきい値を超える（上回る）場合は「高」として表示する。
【００１４】
前記画像表示部１４は、画像記憶部に記憶された前記画像情報入力部１１からの画像情報や、補正部１３で輝度補正された画像を表示するように機能する。設定部１５は、前記ゲイン補正の設定を指示するものである。
【００１５】
また、図２は、図１に示す補正部１３の詳細を示すブロック図である。この補正部１３は、ヒストグラム作成部２１と、輝度値算出部２２と、ゲインマップテーブル作成部２３およびゲイン補正部２４とを備える。
上記のうち、ヒストグラム作成部２１は、設定部１５からのゲイン補正指令に基づき、入力された画像全体のデジタル画像のヒストグラムを作成し、このヒストグラムから画像が高コントラストか否かを判別可能にする。
【００１６】
前記輝度値算出部２２は、前記画像全体を複数の画像領域に分割した状態で、該画像領域ごとに平均輝度値を算出し、ある画像領域の平均輝度値が予め決められたしきい値よりも高輝度または低輝度である場合に、前記各しきい値の上下の各画像領域に適用するゲイン補正値を算出するように機能する。
前記ゲインマップテーブル作成部２３は、算出された各画像領域に適用すべきゲイン補正値を反映したゲインマップテーブルを作成するように機能する。
【００１７】
前記ゲイン調整部２４は、ゲインマップテーブル上のゲイン補正値に基づきゲイン補正を行い、画面上の明るさに反映するように機能する。このゲイン補正は、補正対象画像領域内で前記白飛びや黒潰れを発生させず、見易い画像を表示可能にする処理である。
【００１８】
また、このゲイン補正処理は、補正画像対象領域と隣接する他の画像領域の一部を含めて行うこともできる。こうすれば、その各画像領域の境界付近で輝度の変化が滑らかに繋がり、輝度の差が強調されるように視認されるといった違和感を与えることがない。
【００１９】
さらに、このゲイン補正処理では、前記小画像領域をさらに複数の微小画像領域に分割し、その中心にある微小画像領域からその周辺の微小画像領域に向って、前記隣接する他の画像領域の輝度との開きを徐々に小さくしてもよい。こうすれば、前記補正対象画像領域内の微小画像領域同士の輝度の差も小さくすることができる。これにより、補正対象画像領域内および隣接する他の画像領域との間で、画像の明るさが連続的に繋がるように視覚することができる。
【００２０】
次に、前記画像補正装置１０による高コントラスト画像のゲイン補正方法を、図３〜図８を参照して説明する。
図３は、例えばデジタルスチルカメラで撮影した１枚分の画像の画像領域Ｆを示す説明図、図４は、その画像領域Ｆを仮想線（点線）で示すように複数（ここでは、１２個）の画像領域（小画像領域）に分割した状態の説明図である。
図５は、分割された各小画像領域を、平均輝度値が高輝度判定の基準となるしきい値より高い領域Ａ１と低い領域Ａ０に区分けした状態の説明図、図６は、前記領域Ａ１、Ａ０にもとづいて作成されるゲイン補正値のゲインマップテーブル図である。
図７は、補正対象画像領域と隣接する他の画像領域の一部を含めて補正するゲイン補正値の分布を示すゲインマップテーブル図、図８は、本発明による画像補正装置による画像補正処理の手順を示すフローチャートである。
【００２１】
いま、デジタルスチルカメラ等のデジタル画像入力装置で画像を撮影する等の操作を行うと、デジタル画像が画像情報入力部１１に入力される。このデジタル画像は画像記憶部１２に一時記憶されて、画像表示部１４の液晶ディスプレイ等に表示される。一方、このようなデジタル画像の液晶ディスプレイ等における表示から、高コントラスト画像中の見たい情報が多く含まれている部分が見にくい場合がある。この場合には、設定部１５からゲイン補正の指示をする。
【００２２】
このゲイン補正の指示があると、補正部１３では画像記憶部１２から読み込んだデジタル画像のゲイン補正処理を、以下のように実行する。このゲイン補正処理では、まず、前記読み込んだデジタル画像全体のヒストグラム取得する。ここでは、画像の明暗に対応する画素数の分布を、ヒストグラム作成部２１にて作成する（ステップＳ１０１）。
【００２３】
次に、このヒストグラムに基づき、画像が高コントラストであるか否かを判別し、この高コントラストの状態、特に、画面の白飛びや黒潰れが発生しやすい状態か否かに応じて、通常のゲイン補正を行うか、高コントラストのゲイン補正を行うかを決定する（ステップＳ１０２）。通常のゲイン補正を行う場合には、デジタル画像全体に適用するゲインを算出して、画面全体のゲイン補正を行う（ステップＳ１０３）。一方、図３に示すように、画像領域Ｆ中に高輝度部（電気スタンドの点灯部分）Ｌが存在するような高コントラスト画像のゲイン補正を行う場合には、図４に示すように、画像領域Ｆを点線で示すように複数の小画像領域に分割し（ステップＳ１０４）、各小画像領域における平均輝度値を算出する（ステップＳ１０５）。
【００２４】
ここで、各小画像領域の平均輝度値が、予め決められた高輝度判定用のしきい値以上であるか否かを調べ（ステップＳ１０６）、そのしきい値以上の高輝度の小画像領域が存在しない場合には、小画像領域全体に対し通常の均一のゲイン補正を実施する（ステップＳ１０６）。一方、図５に示すように、前記しきい値以上の高輝度の小画像領域が存在する場合には、そのしきい値の上下の画像領域にそれぞれ適用すべきゲイン補正値を算出する（ステップＳ１０７）。なお、図５では、しきい値を越えた場合の小画像領域の平均輝度を「高」、しきい値を超えない場合の小画像領域の平均輝度を「低」としてある。
【００２５】
一方、ステップＳ１０７でゲイン補正値を算出した後に、このゲイン補正値を反映した、図６に示すようなゲインマップテーブルを作成する（ステップＳ１０８）。このゲインマップテーブルの作成においては、例えば小画像領域Ａ１のゲイン補正値「１」と小画像領域Ａ０のゲイン補正値「４」のように、ゲイン補正値の差が極端に大きい場合がある。この場合には、小画像領域Ａ１に隣接する他の小画像領域Ａ０のゲイン補正値を、これらの各小画像領域Ａ１、Ａ０の境界で連続的に繋がるように、例えばゲイン補正値「３」のように（図６）、ゲイン補正処理を実行する（ステップＳ１０９）。
【００２６】
また、各小画像領域Ａ１、Ａ０をさらに分割（例えば、９分割）して、図７に示すような微小画像領域を画定することもできる。こうすることで、前記各微小画像領域において、隣接する他の小画像領域Ａ０に向う方向に、小画像領域Ａ１内の各微小画像領域のゲイン補正値を「２」、「３」の順に徐々に変化させることができる。これにより、微小画像領域間のゲイン補正値をこれらの微小画像領域の境界で滑らかに連続させることができる。そして、このようにして作成したゲインマップテーブルを用いてゲイン調整をすることにより（ステップＳ１１０）、高コントラスト画像を、白飛びや黒潰れがなく、明るさが徐々に変化する鮮明画像として表示可能にし、撮影者等に見易くすることができる。
【００２７】
なお、前記実施形態では、主にデジタルスチルカメラにおける白飛びや黒潰れを防止するためのゲイン補正方法について述べたが、デジタル画像を読み取るスキャナや、デジタル画像をプリントするプリンタや、映像等を画面表示するディスプレイなどにおける各画像（映像）に白飛びや黒潰れが発生するのを防止する場合等にも、適用できるものである。
【００２８】
このように、本発明の実施形態の画像補正装置によれば、補正部１３で、画像情報の全体のヒストグラムを取得し、前記画像情報を複数の画像領域で分割した状態で、該画像領域ごとに平均輝度値を算出し、前記複数の画像領域のうち、しきい値より大きい又は小さい平均輝度値を有する画像領域を補正対象画像領域とし、前記平均輝度値に基づき作成されたゲインマップテーブル上で、前記補正対象画像領域をゲイン補正する構成としたことにより、ゲインマップテーブル上に反映された補正対象画像領域のゲイン補正値を参照して、周辺領域の画像情報との輝度値の差を少なく抑えることができる。
【００２９】
こうすれば、白飛びや黒潰れがなく、また補正対象画像領域で輝度が極度に高いまたは低い領域をなくし、補正対象画像領域における情報を見易くすることができる。従って、高輝度の部分と低輝度の部分を含む高コントラスト画像を、見にくい部分を作らずに鮮明に表示することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明にかかる画像補正装置および画像補正方法は、設定しきい値を越える輝度を持つ画像領域のゲイン調整により、画面全体として白飛びや黒潰れのない高コントラストの鮮明画像を得ることができるという効果を有し、高コントラスト画像を鮮明に視覚可能にための画像補正装置および画像補正方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明にかかる画像補正装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す補正部の詳細を示すブロック図である。
【図３】デジタルスチルカメラで撮影した画像の画像領域を示す説明図である。
【図４】図３に示す画像領域を複数の小領域に分割した状態の説明図である。
【図５】平均輝度値を各小画像領域で輝度が高い領域と低い領域に区分けした状態の説明図である。
【図６】補正ゲインを画像領域ごとに数値で割り当てたゲインマップテーブルを示すテーブル図である。
【図７】各領域ごとに分割した微小画像領域に割り当てられるゲイン補正値のゲインマップテーブルを示すテーブル図である。
【図８】本発明の実施形態による画像補正方法の実行手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１１  画像情報入力部
１２  画像記憶部
１３  補正部
１４  画像表示部
１５  設定部
２１  ヒストグラム作成部
２２  輝度値算出部
２３  ゲインマップテーブル作成部
２４  ゲイン補正部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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