(57)【要約】【課題】  光量補正により良好な映像信号を得ることができる撮影装置と映像信号処理プログラムの提供。【解決手段】本発明の実施形態にかかる撮影装置は、撮影制御部１０７に設けた距離情報取得部１１００にて被写体までの距離情報を取得し、注目領域設定部１０９にて映像信号の注目領域を設定する。また、補正係数算出部１１１にて補正係数を算出し、変換部１１０および変換部１００２に設けた階調変換曲線作成部２０５、階調変換部２０６にて前記補正係数を用いて映像信号の階調変換を行なう。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮影して得られた映像信号に対し階調変換処理を行う撮影装置において、
撮影時の前記被写体までの距離を示す情報である距離情報を取得する距離情報取得手段と、前記映像信号で表される画像中の処理対象の画素位置を示す位置情報と前記距離情報とを用いて階調変換特性を定める階調変換特性設定手段と、前記階調変換特性によって前記映像信号に対する階調変換処理を行う階調変換手段と、を有することを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記階調変換特性設定手段は、前記画像中の基準位置から前記処理対象の画素位置までの距離に応じて、前記階調変換特性を定めることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記階調変換特性設定手段は、前記画像中の前記処理対象の画素位置が前記画像の中心から近いほど、入力値と出力値の差が少ないような階調変換特性を定めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記階調変換特性設定手段は、前記画像中の前記処理対象の画素位置における前記被写体までの距離が近いほど、入力値と出力値の差が少ないような階調変換特性を定めることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項５】
前記距離情報取得手段は、撮影時の合焦位置に対応する前記被写体までの距離を示す情報を、前記距離情報として取得することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項６】
ストロボを照射して撮影することで得た映像信号である参照信号をあらかじめ記録する参照信号記録手段を備え、前記階調変換特性設定手段は、前記参照信号を用いて前記階調変換特性を定めることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項７】
前記階調変換特性設定手段は、前記参照信号で示される画像中の異なる個所における信号比と前記距離情報とを用いて、前記階調変換特性を定めことを特徴とする請求項６に記載の撮影装置。
【請求項８】
前記距離情報取得手段は、前記被写体を撮影して得られる画像中の注目領域における前記被写体までの距離を示す情報を、前記距離情報として取得することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項９】
前記距離情報取得手段は、前記距離情報を複数の前記注目領域に対して取得するものであって、前記注目領域のうちの一部は、撮影時の合焦位置に対応する領域であり、前記注目領域のうちの他の一部は、撮影時の合焦位置に対応する領域とは別の領域であることを特徴とする請求項８に記載の撮影装置。
【請求項１０】
前記階調変換特性設定手段は、前記距離情報と前記位置情報とを用いて前記注目領域における階調変換特性を定めるとともに、前記注目領域における階調変換特性を用いて前記注目領域以外の画素位置における階調変換特性を定めことを特徴とする請求項８に記載の撮影装置。
【請求項１１】
予め設定された階調変換特性を複数種類保持する階調変換曲線保持手段を備え、前記階調変換特性設定手段は、前記距離情報と前記位置情報とに基づいて前記複数種類の階調変換特性の中から前記注目領域における階調変換特性を選択することを特徴とする請求項８に記載の撮影装置。
【請求項１２】
前記階調変換特性設定手段は、前記距離情報と前記位置情報とを用いて、少なくとも２個所以上の前記注目領域における階調変換特性を定めるとともに、前記注目領域における階調変換特性を用いて前記注目領域以外の画素位置における階調変換特性を定めことを特徴とする請求項８に記載の撮影装置。
【請求項１３】
前記階調変換特性設定手段は、前記注目領域内の注目画素の近傍領域のヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段と、前記位置情報と距離情報とに基づき前記ヒストグラムに対するクリッピング処理を行うクリッピング手段とを有し、前記クリッピング処理後のヒストグラムに基づき前記階調変換特性を定めことを特徴とする請求項８に記載の撮影装置。
【請求項１４】
前記階調変換特性設定手段は、前記距離情報と前記位置情報とに基づいて、前記注目領域における前記階調変換特性で表される階調変換曲線のガンマ値を設定することで前記階調変換特性を定めることを特徴とする請求項８に記載の撮影装置。
【請求項１５】
前記階調変換特性設定手段は、距離情報を用いて前記注目領域に関する係数を算出する係数算出手段を有し、前記係数を用いて前記階調変換特性を定めることを特徴とする請求項８に記載の撮影装置。
【請求項１６】
前記距離情報取得手段は、前記距離情報を複数の前記注目領域に対して取得するものであって、前記注目領域のうちの一部における前記距離情報を、撮影時の合焦位置に対応する前記被写体までの距離に基づいて取得するとともに、前記注目領域のうちの他の一部における前記距離情報として、予め定められた前記合焦位置に対応する前記被写体までの距離よりも遠い距離又は近い距離を示す距離情報を取得することを特徴とする請求項８に記載の撮影装置。
【請求項１７】
前記係数算出手段は、距離情報が取得された個所に対応する前記位置情報と、前記距離情報を用いて前記係数を算出することを特徴とする請求項８に記載の撮影装置。
【請求項１８】
前記係数を用いて前記階調変換処理後の各画素を補正する補正手段を更に備え、前記階調変換特性設定手段は、前記注目領域における階調変換特性を定めるとともに、前記注目領域における階調変換特性を用いて前記注目領域以外の画素位置における階調変換特性を定めることを特徴とする請求項１７に記載の撮影装置。
【請求項１９】
前記階調変換特性設定手段は、前記注目領域内の注目画素の近傍領域のヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段を有し、前記ヒストグラムに基づき前記階調変換特性を定めことを特徴とする請求項１８に記載の撮影装置。
【請求項２０】
予め設定された階調変換特性を複数種類保持する階調変換特性保持手段を備え、前記階調変換特性設定手段は、前記複数種類の階調変換特性の中から前記階調変換特性を選択することを特徴とする請求項１８に記載の撮影装置。
【請求項２１】
前記階調変換特性設定手段は、前記階調変換特性で表される階調変換曲線のガンマ値を設定することで、前記階調変換特性を定めることを特徴とする請求項１８に記載の撮影装置。
【請求項２２】
コンピュータに、被写体を撮影して得られた映像信号を読み込ませる手順と、撮影時の前記被写体までの距離を示す情報である距離情報を取得する手順と、前記映像信号で表される画像中の処理対象の画素位置を示す位置情報と前記距離情報とを用いて階調変換特性を定める手順と、前記階調変換特性によって前記映像信号に対する階調変換処理を行う手順と、を実行させることを特徴とする映像信号処理プログラム。
【請求項２３】
コンピュータに、被写体を撮影して得られた映像信号を読み込ませる手順と、被写体までの距離情報を取得する手順と、前記映像信号に注目手順と、前記距離手順と、前記映像信号に対する階調変換処理を行う手順と、を実行させることを特徴とする映像信号処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像信号に対する信号処理を行う撮影装置と映像信号処理プログラムに関する。特に、映像信号を画素毎に、あるいは領域毎に階調変換特性を独立に変えて階調変換処理する撮影装置と映像信号処理プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在のデジタルスチルカメラやビデオカメラなどでは、デジタル信号処理の桁落ちによる画質劣化を防止するため、最終的な出力信号の階調幅（通常８ビット）に対して、入力および処理系における信号の階調幅（１０〜１２ビット程度）をより広く設定している。この場合、出力系の階調幅に合致するように階調変換を行う必要がある。従来は、標準的な撮影シーンに対する固定的な階調特性により階調変換されていた。また、特許文献１にはストロボ光の発光状態に応じて画像データを処理する方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４３５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示される方法では、画像の位置情報が考慮されておらず、ストロボ発光強度の位置による違いを十分に補正することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、良好な階調変換処理を行う撮影装置と映像信号処理プログラムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）前記目的を達成するために、本発明の撮影装置は、被写体を撮影して得られた映像信号に対し階調変換処理を行う撮影装置において、
撮影時の前記被写体までの距離を示す情報である距離情報を取得する距離情報取得手段と、前記映像信号で表される画像中の処理対象の画素位置を示す位置情報と前記距離情報とを用いて階調変換特性を定める階調変換特性設定手段と、前記階調変換特性によって前記映像信号に対する階調変換処理を行う階調変換手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
（１）の発明に関する実施形態は、図１〜図６に示されている第１の実施形態、図７〜図１０に示されている第２の実施形態が対応する。（１）の発明の構成は、図１、図７と図２、図８に示されている。「距離情報取得手段」は図１、図７に示されている距離情報取得部１１００に該当する。また、「階調変換特性設定手段」は図２、図８に示されている階調変換曲線作成部２０５に、「階調変換手段」は階調変換部２０６にそれぞれ該当する。（１）の発明の好ましい適用例は、図１、図７と図２、図８に示されている撮影装置である。この撮影装置は、撮影制御部１０７に設けた前記距離情報取得部１１００にて被写体までの距離情報を取得し、変換部１１０および変換部１００２に設けた階調変換曲線作成部２０５、階調変換部２０６にて前記映像信号の階調変換を行なう。
【０００８】
（１）の発明によれば、処理対象の画素位置とその位置における被写体までの距離に応じた、良好な階調変換処理を行うことができる。例えば、ストロボ撮影時の光量補正を行う際に良好な映像信号を得ることができる。
【０００９】
（２）の発明は、（１）の発明において、前記階調変換特性設定手段は、前記画像中の基準位置から前記処理対象の画素位置までの距離に応じて、前記階調変換特性を定めることを特徴とする。（２）の発明に関する実施形態は、図２に示されている第１の実施形態と、図８に示されている第２の実施形態が対応する。（２）の発明の構成である「階調変換特性設定手段は、画像中の基準位置から処理対象の画素位置までの距離に応じて、階調変換特性を定めること」は、図２、図８に示されている階調変換曲線作成部２０５の処理が該当する。（２）の発明の好ましい適用例は、図２、図８に示されている撮影装置である。この撮影装置は、前記階調変換曲線作成部２０５にて定めた画像中の基準位置から処理対象の画素位置までの距離に応じて定められた階調変換特性により、映像信号の階調変換を行なう。すなわち、階調変換曲線作成部２０５は、図５（ａ）〜（ｃ）の特性、および（１）式、（２）式で示されているように、画像中の基準位置から処理対象の画素位置までの距離に応じて階調変換特性を定める。
【００１０】
（２）の発明によれば、画像中の基準位置から処理対象の画素位置までの距離に応じた階調変換処理を行うことができる。
【００１１】
（３）の発明は、（１）または（２）の発明において、前記階調変換特性設定手段は、前記画像中の前記処理対象の画素位置が前記画像の中心から近いほど、入力値と出力値の差が少ないような階調変換特性を定めることを特徴とする。（３）の発明に関する実施形態は、図２に示されている第１の実施形態と、図８に示されている第２の実施形態が対応する。（３）の発明の構成である「階調変換特性設定手段は、画像中の処理対象の画素位置が画像の中心から近いほど、入力値と出力値の差が少ないような階調変換特性を定めること」は、図２、図８に示されている階調変換曲線作成部２０５の処理が該当する。（３）の発明の好ましい適用例は、図２、図８に示されている撮影装置である。この撮影装置は、前記階調変換曲線作成部２０５にて、画像中の処理対象の画素位置が前記画像の中心から近いほど、入力値と出力値の差が少ないように定められた階調変換特性により、映像信号の階調変換を行なう。すなわち、階調変換曲線作成部２０５は、図５（ａ）〜（ｃ）の特性、および（１）式、（２）式で示されているように、画像中の処理対象の画素位置が画像の中心から近いほど、入力値と出力値の差が少ないように階調変換特性を定める。
【００１２】
（３）の発明によれば、画像中の中心位置から離れている位置に対して、重点的に階調変換処理を行うことができる。
【００１３】
（４）の発明は、（１）ないし（３）のいずれかの発明において、前記階調変換特性設定手段は、前記画像中の前記処理対象の画素位置における前記被写体までの距離が近いほど、入力値と出力値の差が少ないような階調変換特性を定めることを特徴とする。（４）の発明に関する実施形態は、図２に示されている第１の実施形態と、図８に示されている第２の実施形態が対応する。（４）の発明の構成である「階調変換特性設定手段は、画像中の処理対象の画素位置における被写体までの距離が近いほど、入力値と出力値の差が少ないような階調変換特性を定めること」は、図２、図８に示されている階調変換曲線作成部２０５の処理が該当する。（４）の発明の好ましい適用例は、図２、図８に示されている撮影装置である。この撮影装置は、階調変換曲線作成部２０５にて、画像中の処理対象の画素位置における被写体までの距離が近いほど、入力値と出力値の差が少ないように定められた階調変換特性により、映像信号の階調変換を行なう。すなわち、階調変換曲線作成部２０５は、図５（ａ）〜（ｃ）の特性、および（１）式、（２）式で示されているように、画像中の処理対象の画素位置における被写体までの距離が近いほど、入力値と出力値の差が少ないように階調変換特性を定める。
【００１４】
（４）の発明によれば、画像中で、被写体までの距離が遠い画素位置に対しても重点的に階調変換処理を行うことができる。
【００１５】
（５）の発明は、（１）ないし（４）のいずれかの発明において、前記距離情報取得手段は、撮影時の合焦位置に対応する前記被写体までの距離を示す情報を、前記距離情報として取得することを特徴とする。（５）の発明に関する実施形態は、図１に示されている第１の実施形態と、図７に示されている第２の実施形態が対応する。（５）の発明の構成である「距離情報取得手段は、撮影時の合焦位置に対応する被写体までの距離を示す情報を、距離情報として取得すること」は、図１、図７に示されている撮影制御部１０７により、映像信号のＡＦエリア内におけるコントラスト情報を検出し、当該コントラスト情報が最大となるようにＡＦモータ１０３を制御して、合焦位置における距離情報を距離情報取得部１１００により取得することが該当する。（５）の発明の好ましい適用例は、図１、図７に示されている撮影装置である。この撮影装置は、被写体の撮影時に、撮影制御部１０７でＡＦモータ１０３を制御して、距離情報取得部１１００により合焦位置に対応する距離情報を取得する。
【００１６】
（５）の発明によれば、合焦位置を決定する情報を階調変換の際に用いる距離情報としても利用することができる。
【００１７】
（６）の発明は、（１）の発明において、ストロボを照射して撮影することで得た映像信号である参照信号をあらかじめ記録する参照信号記録手段を備え、前記階調変換特性設定手段は、前記参照信号を用いて前記階調変換特性を定めることを特徴とする。（６）の発明に関する実施形態は、図７に示されている第２の実施形態が対応する。（６）の発明の構成である「ストロボを照射して撮影することで得た映像信号である参照信号をあらかじめ記録する参照信号記録手段」は、図７に示されている参照信号記憶部１００１が該当し、「階調変換特性設定手段は、参照信号を用いて階調変換特性を定めること」は、図８に示されている階調変換曲線作成部２０５の処理が該当する。（６）の発明の好ましい適用例は、図７に示されている撮影装置である。この撮影装置は、参照信号記憶部１００１に記憶されている参照信号を用いて、階調変換曲線作成部２０５が階調変換特性を定めている。
【００１８】
（６）の発明によれば、実際のストロボ撮影の影響を考慮して、階調変換処理を行うことができる。
【００１９】
（７）の発明は、（６）の発明において、前記階調変換特性設定手段は、前記参照信号で示される画像中の異なる個所における信号比と前記距離情報とを用いて、前記階調変換特性を定めことを特徴とする。（７）の発明に関する実施形態は、図７に示されている第２の実施形態が対応する。（７）の発明の構成である「階調変換特性設定手段は、参照信号で示される画像中の異なる個所における信号比と距離情報とを用いて階調変換特性を定めこと」は、図８に示されている階調変換曲線作成部２０５の（１０）式の処理が該当する。（７）の発明の好ましい適用例は、図７に示されている撮影装置である。この撮影装置は、階調変換曲線作成部２０５により、参照信号で示される画像中の異なる個所における信号比と距離情報とを用いて階調変換特性を定め。
【００２０】
（７）の発明によれば、実際のストロボ撮影の影響と距離情報を考慮して、階調変換処理を行うことができる。例えば、（１０）式に示されているように、参照信号の空間分布を用いているので、輝度むらを補正して高品位な映像信号が得られる。
【００２１】
（８）の発明は、（１）ないし（４）のいずれかの発明において、前記距離情報取得手段は、前記被写体を撮影して得られる画像中の注目領域における前記被写体までの距離を示す情報を前記距離情報として取得することを特徴とする。（８）の発明に関する実施形態は、図１に示されている第１の実施形態と、図７に示されている第２の実施形態が対応する。（８）の発明の構成である「距離情報取得手段は、被写体を撮影して得られる画像中の注目領域における被写体までの距離を示す情報を距離情報として取得すること」は、図１、図７に示されている、注目領域設定部１０９、補正係数算出部１１１、情報取得部１１２の処理が該当する。（８）の発明の好ましい適用例は、図１、図７に示されている撮影装置である。この撮影装置は、情報取得部１１２で制御部１１５を介して得られた距離情報取得部１１００の距離情報を取得し、注目領域設定部１０９で設定された注目領域までの距離を補正係数算出部１１１において座標値で算出する。
【００２２】
（８）の発明によれば、注目領域における距離情報を階調変換特性を定めるために用いることができる。
【００２３】
（９）の発明は、（８）の発明において、前記距離情報取得手段は、前記距離情報を複数の前記注目領域に対して取得するものであって、前記注目領域のうちの一部は、撮影時の合焦位置に対応する領域であり、前記注目領域のうちの他の一部は、撮影時の合焦位置に対応する領域とは別の領域であることを特徴とする。（９）の発明に関する実施形態は、図１に示されている第１の実施形態と、図７に示されている第２の実施形態が対応する。（９）の発明の構成である「注目領域のうちの一部は、撮影時の合焦位置に対応する領域であり、注目領域のうちの他の一部は、撮影時の合焦位置に対応する領域とは別の領域であること」は、図１、図７の注目領域設定部１０９による、図６に示されているような注目領域設定処理が該当する。図６には、注目領域をＡＦエリア（合焦位置に対応する領域）と四隅（合焦位置に対応する領域とは別の領域）に抽出している。（９）の発明の好ましい適用例は、図１、図７に示されている撮影装置である。この撮影装置は、注目領域設定部１０９により、図６に示されているように、撮影時の合焦位置に対応する領域と、当該合焦位置に対応する領域とは別の領域で注目領域を抽出している。
【００２４】
（９）の発明によれば、合焦位置を決定するのに必要な情報を階調変換の際に用いる距離情報として利用できると共に、複数の距離情報を用いて階調変換特性の精度を上げることができる。
【００２５】
（１０）の発明は、（８）の発明において、前記階調変換特性設定手段は、前記距離情報と前記位置情報とを用いて前記注目領域における階調変換特性を定めるとともに、前記注目領域における階調変換特性を用いて前記注目領域以外の画素位置における階調変換特性を定めことを特徴とする。（１０）の発明に関する実施形態は、図１〜図６に示されている第１の実施形態が対応する。（１０）の発明の構成である「注目領域における階調変換特性を定めるとともに、前記注目領域における階調変換特性を用いて前記注目領域以外の画素位置における階調変換特性を定めこと」は、図２、図３および図４に示される階調変換曲線作成部２０５の処理が該当する。この発明の好ましい適用例は、図２、図３および図４に示される撮影装置である。この撮像装置は、階調変換曲線作成部２０５が、累積正規化部２０４で得られた注目領域における階調変換特性をもとにして、注目領域以外の領域の階調変換特性を定める。このような処理は、（４）式に示されている。
【００２６】
（１０）の発明によれば、注目領域以外の画素位置における階調変換特性を設定する処理が高速に行える。
【００２７】
（１１）の発明は、（８）の発明において、予め設定された階調変換特性を複数種類保持する階調変換特性保持手段を備え、前記階調変換特性設定手段は、前記距離情報と前記位置情報とに基づいて前記複数種類の階調変換特性の中から前記注目領域における階調変換特性を選択することを特徴とする。（１１）の発明に関する実施形態は、図１〜図６に示されている第１の実施形態が対応する。（１１）の発明の構成である「階調変換特性保持手段」は図３に示される階調変換曲線ＲＯＭ２０７が該当し、「階調変換特性設定手段」は図３に示される階調変換曲線設定部２０８がそれぞれ該当する。この発明の好ましい適用例は、図３示されている撮影装置である。この撮影装置は、階調変換曲線ＲＯＭ２０７にて複数種類の変換特性を保持し、階調変換曲線設定部２０８にて距離情報と位置情報とに基づいて、前記複数種類の階調変換特性の中から前記注目領域における階調変換特性を選択する。
【００２８】
（１１）の発明によれば、保存されている階調変換特性の中から注目領域における階調変換特性を選択する。このため、注目領域における階調変換特性を選択する処理が高速に行える。
【００２９】
（１２）の発明は、（８）の発明において、前記階調変換特性設定手段は、前記距離情報と前記位置情報とを用いて、少なくとも２個所以上の前記注目領域における階調変換特性を定めるとともに、前記注目領域における階調変換特性を用いて前記注目領域以外の画素位置における階調変換特性を定めることを特徴とする。（１２）の発明は、図１〜図６に示されている第１の実施形態と、図７〜図１０に示されている第２の実施形態が対応する。（１２）の発明の構成である「
距離情報と位置情報とを用いて、少なくとも２個所以上の注目領域における階調変換特性を定めるとともに、注目領域における階調変換特性を用いて注目領域以外の画素位置における階調変換特性を定めること」は、図２〜図４、図８〜図１０に示されている階調変換曲線作成部２０５の処理が該当する。この発明の好ましい適用例は、図２〜図４、図８〜図１０に示されている撮影装置である。この撮影装置は、階調変換曲線作成部２０５により、少なくとも２個所以上の注目領域の階調変換特性と、注目領域以外の画素位置における階調変換特性を定める。
【００３０】
（１２）の発明によれば、注目領域以外の画素位置における階調変換処理が高速に行える。
【００３１】
（１３）の発明は、（８）の発明において、前記階調変換特性設定手段は、前記注目領域内の注目画素の近傍領域のヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段と、前記位置情報と距離情報とに基づき前記ヒストグラムに対するクリッピング処理を行うクリッピング手段とを有し、前記クリッピング処理後のヒストグラムに基づき前記階調変換特性をめることを特徴とする。（１３）の発明は、図１〜図６に示されている第１の実施形態が対応する。（１３）の発明の構成である「ヒストグラム算出手段」は図２に示されているヒストグラム作成部２０２が該当し、「クリッピング手段」は図２に示されているクリッピング部２０３が該当する。この発明の好ましい適用例は、図２に示されている撮影装置である。この撮影装置は、図２に示されているように、ヒストグラム作成部２０２にて注目画素の近傍領域のヒストグラムを算出し、クリッピング部２０３にて位置情報と距離情報とに基づきヒストグラムのクリッピング処理を行う。また、累積正規化部２０４にて階調変換特性をめる。
【００３２】
（１３）の発明によれば、映像信号のヒストグラム特性を活かした最適な階調変換特性を定めることができる。
【００３３】
（１４）の発明は、（８）の発明において、前記階調変換特性設定手段は、前記距離情報と前記位置情報とに基づいて、前記注目領域における前記階調変換特性で表される階調変換曲線のガンマ値を定めることを特徴とする。（１４）の発明は、図１〜図６に示されている第１の実施形態が対応する。（１４）の発明の構成である「ガンマ値を設定すること」は図４に示されているガンマ値設定部２０９の処理が該当する。この発明の好ましい適用例は、図４に示されている撮影装置である。この撮影装置は、ガンマ値設定部２０９にて（６）式のようなガンマ値を設定する。
【００３４】
（１４）の発明によれば、ガンマ値から階調変換特性を算出するので、メモリ量を少なくすることができる。
【００３５】
（１５）の発明は、（８）の発明において、前記階調変換特性設定手段は、距離情報を用いて前記注目領域に関する係数を算出する係数算出手段を有し、前記係数を用いて前記階調変換特性を定めることを特徴とする。（１５）の発明は、図１〜図６に示されている第１の実施形態と、図７〜図１０に示されている第２の実施形態が対応する。（１５）の発明の構成である「係数算出手段」は図１、図７に示されている補正係数算出部１１１が該当する。この発明の好ましい適用例は、図１、図７に示されている撮影装置である。この撮影装置は、距離情報取得部１１００にて距離情報を取得し、注目領域設定部１０９にて映像信号の注目領域を設定し、補正係数算出部１１１にて係数を算出し、変換部１１０および変換部１００２にて前記係数を用いて映像信号の階調変換を行う。
【００３６】
（１５）の発明によれば、距離情報を反映した係数を用いて、階調変換特性を定めることができる。
【００３７】
（１６）の発明は、（８）の発明において、前記距離情報取得手段は、前記距離情報を複数の前記注目領域に対して取得するものであって、前記注目領域のうちの一部における前記距離情報を、撮影時の合焦位置に対応する前記被写体までの距離に基づいて取得するとともに、前記注目領域のうちの他の一部における前記距離情報として、前記合焦位置に対応する前記被写体までの距離よりも遠い距離又は近い距離を示す距離情報を取得することを特徴とする。（１６）の発明に関する実施形態は、図１に示されている第１の実施形態と、図７に示されている第２の実施形態が対応する。（１６）の発明の構成である「注目領域のうちの一部における距離情報を、撮影時の合焦位置に対応する被写体までの距離に基づいて取得すること」は、図１、図７に示されている撮影制御部１０７により、映像信号の注目領域設定部１０９で設定されたＡＦエリア内におけるコントラスト情報を検出し、当該コントラスト情報が最大となるようにＡＦモータ１０３を制御して、合焦位置に対応する前記被写体までの距離に基づいて、距離情報を距離情報取得部１１００により取得することが該当する。また、「注目領域のうちの他の一部における距離情報として、合焦位置に対応する前記被写体までの距離よりも遠い距離又は近い距離を示す距離情報を取得すること」は、図１、図７に示されている、注目領域設定部１０９、補正係数算出部１１１、情報取得部１１２の処理が該当する。（１６）の発明の好ましい適用例は、図１、図７に示されている撮影装置である。この撮影装置は、ＡＦモータ１０３を制御して、距離情報取得部１１００により注目領域のうちの一部における距離情報を合焦位置に対応する距離情報に基づいて取得する。また、情報取得部１１２で制御部１１５を介して得られた距離情報取得部１１００の距離情報を取得し、注目領域設定部１０９で設定された注目領域までの距離の中で、合焦位置に対応する前記被写体までの距離よりも遠い距離又は近い距離を示す距離情報を取得する。合焦位置に対応する前記被写体までの距離よりも遠い距離又は近い距離を示す距離情報を取得することは、（３）式に示されている。
【００３８】
（１６）の発明によれば、予め定められた距離情報を一部に用いるため、階調変換処理を高速にできる。
【００３９】
（１７）の発明は、（８）の発明において、前記距離情報が取得された個所に対応する前記位置情報と、前記距離情報を用いて係数を算出する係数算出手段を有することを特徴とする。（１７）の発明に関する実施形態は、図１に示されている第１の実施形態と、図７に示されている第２の実施形態が対応する。（１７）の発明の構成である「距離情報が取得された個所に対応する位置情報と、距離情報を用いて係数を算出する係数算出手段」は、図１、図７に示されている補正係数算出部１１１による（１）式、（２）式の係数を算出する処理が該当する。（１７）の発明の好ましい適用例は、図１、図７に示されている撮影装置である。この撮影装置は、補正係数算出部１１１により、距離情報が取得された個所に対応する位置情報と距離情報を用いて係数を算出する。
【００４０】
（１７）の発明によれば、適正な係数が算出されて高品位な映像信号が得られる。
【００４１】
（１８）の発明は、（１７）の発明において、前記係数を用いて前記階調変換処理後の各画素を補正する補正手段を更に備え、前記階調変換特性設定手段は、前記注目領域における階調変換特性を定めるとともに、前記注目領域における階調変換特性を用いて前記注目領域以外の画素位置における階調変換特性を定めることを特徴とする。（１８）の発明は、図７〜図１０に示されている第２の実施形態が対応する。（１８）の発明の構成である「階調変換特性設定手段」は、図８、図９および図１０に示されている階調変換曲線作成部２０５が該当する。また、「補正手段」は、図８、図９および図１０に示されている補正部２１０が該当する。この発明の好ましい適用例は、図８、図９および図１０に示されている撮影装置である。この撮影装置は、累積正規化部２０４、階調変換曲線設定部２１１およびガンマ値設定部２１２にて注目領域の階調変換特性を定め、階調変換曲線作成部２０５にて注目領域以外の画素位置における階調変換特性を定める。また、補正部２１０で補正処理を行う。
【００４２】
（１８）の発明によれば、階調変換処理が高速に行える。
【００４３】
（１９）の発明は、（１８）の発明において、前記階調変換特性設定手段は、前記注目領域内の注目画素の近傍領域のヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段を有し、前記ヒストグラムに基づき前記階調変換特性を定めことを特徴とする。（１９）の発明は、図７〜図１０に示されている第２の実施形態が対応する。（１９）の発明の構成である「ヒストグラム算出手段」は、図８に示されているヒストグラム作成部２０２が該当し、「階調変換特性を定めること」は図８に示されている累積正規化部２０４の処理が該当する。この発明の好ましい適用例は、図８に示されている撮影装置である。この撮影装置は、ヒストグラム作成部２０２にて注目領域内の注目画素の近傍領域のヒストグラムを算出し、累積正規化部２０４にて階調変換特性を定める。
【００４４】
（１９）の発明によれば、映像信号のヒストグラム特性を活かした最適な階調変換特性を定めることができる。
【００４５】
（２０）の発明は、（１８）の発明において、予め設定された階調変換特性を複数種類保持する階調変換特性保持手段を備え、前記階調変換特性設定手段は、前記複数種類の階調変換特性の中から前記階調変換特性を選択することを特徴とする。（２０）の発明は、図７〜図１０に示されている第２の実施形態が対応する。（２０）の発明の構成である「階調変換特性保持手段」は図９に示されている階調変換曲線ＲＯＭ２０７が該当し、「階調変換特性設定手段」は図９に示されている階調変換特性設定部２１１がそれぞれ該当する。この発明の好ましい適用例は、図９示されている撮影装置である。この撮影装置は、階調変換曲線ＲＯＭ２０７にて複数の階調変換特性を保持し、階調変換曲線設定部２１１にて階調変換特性を選択する。
【００４６】
（２０）の発明によれば、保存されている階調変換特性の中から注目領域における階調変換特性を選択する。このため、注目領域における階調変換特性を選択する処理が高速に行える。
【００４７】
（２１）の発明は、（１８）の発明において、前記階調変換特性設定手段は、前記階調変換特性で表される階調変換曲線のガンマ値を設定することで、前記階調変換特性を定めることを特徴とする。（２１）の発明は、図７〜図１０に示されている第２の実施形態が対応する。（２１）の発明の構成である「ガンマ値を設定すること」は図１０に示されるガンマ値設定部２１２が該当する。この発明の好ましい適用例は、図１０に示されている撮影装置である。この撮影装置は、ガンマ値設定部２１２にてガンマ値を設定し、階調変換特性を定める。
【００４８】
（２１）の発明によれば、ガンマ値から階調変換曲線を定めるため、メモリ量を少なくすることができる。
【００４９】
（２２）の映像信号処理プログラムの発明は、コンピュータに、被写体を撮影して得られた映像信号を読み込ませる手順と、撮影時の前記被写体までの距離を示す情報である距離情報を取得する手順と、前記映像信号で表される画像中の処理対象の画素位置を示す位置情報と前記距離情報とを用いて階調変換特性を定める手順と、前記階調変換特性によって前記映像信号に対する階調変換処理を行う手順と、を実行させることを特徴とする。
【００５０】
（２２）の発明は、図１〜図６に示されている第１の実施形態と、図７〜図１０に示されている第２の実施形態が対応する。（２２）の発明の構成である「被写体を撮影して得られた映像信号を読み込ませる手順」は、コンピュータに、図１、図７のＣＣＤ１０４からの信号を未処理のままＲａｗデータとして、ＩＳＯ感度情報や画像サイズなどをヘッダー情報として出力した映像信号を読み込ませる処理に相当する。「撮影時の前記被写体までの距離を示す情報である距離情報を取得する手順」は、図１、図７の距離情報取得部１１００の処理をコンピュータが処理することに該当する。「前記映像信号で表される画像中の処理対象の画素位置を示す位置情報と前記距離情報とを用いて階調変換特性を定める手順」と、「前記階調変換特性によって前記映像信号に対する階調変換処理を行う手順」は、図１、図７の変換部１１１の処理をコンピュータが処理することに該当する。
【００５１】
（２２）の発明によれば、処理対象の画素位置とその位置における被写体までの距離に応じた、良好な階調変換処理を行うことができる。例えば、ストロボ撮影時の光量補正を行う際に良好な映像信号を得ることができる。
【００５２】
（２３）の映像信号処理プログラムの発明は、コンピュータに、被写体を撮影して得られた映像信号を読み込ませる手順と、被写体までの距離情報を取得する手順と、前記映像信号に注目手順と、前記距離手順と、前記映像信号に対する階調変換処理を行う手順と、を実行させることを特徴とする。
【００５３】
（２３）の発明は、図１１、図１２に示されている第１の実施形態と第２の実施形態が対応する。（２５）の発明の構成である「被写体を撮影して得られた映像信号を読み込ませる手順」は図１１、図１２のＳ２の処理が、「被写体までの距離情報を取得する手順」はＳ１の処理が、「映像信号に注目手順」はＳ３の処理が、「距離手順」はＳ５の処理が、「前記映像信号に対する階調変換処理を行う手順」はＳ６の処理がそれぞれ該当する。
【００５４】
（２３）の発明によれば、被写体との距離情報、および映像信号の位置情報を用いて光量を補正して良好な映像信号を形成することができる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、映像信号を画素毎あるいは領域毎に階調変換特性を独立に変えて階調変換処理することにより、良好な映像信号を生成可能な撮影装置と映像信号処理プログラムを提供することができる。特に、映像信号以外の情報を用いてストロボ撮影における周辺光量の補正を行う場合には、輝度むらを補正して良好な映像信号を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、本発明の第１の実施形態について図を参照して説明する。第１の実施形態は、図１〜図６、図１１に示されている。図１は第１の実施形態の構成図、図２は変換部１１０の第１の構成図、図３は変換部１１０の第２の構成図、図４は変換部１１０の第３の構成図、図５はクリッピング処理の説明図、図６は注目領域抽出の説明図、図１１はフローチャートである。
【００５７】
図１は、第１の実施形態の構成図である。レンズ系１００、絞り１０１、ＣＣＤ１０４を介して撮影された映像は、Ａ／Ｄ変換器（以下本明細書および図面では単にＡ／Ｄと表記することがある。）１０５にてデジタル信号へ変換される。Ａ／Ｄ１０５からの映像信号は、バッファ１０６を介して信号処理部１０８へ転送される。また、バッファ１０６からの信号は注目領域設定部１０９および撮影制御部１０７へも転送される。注目領域設定部１０９は補正係数算出部１１１に接続されている。撮影制御部１０７は、絞り１０１、ストロボ１０２、ＡＦモータ１０３およびＣＣＤ１０４へ接続されている。信号処理部１０８は、変換部１１０へ接続されている。変換部１１０は圧縮部１１３に接続されており、圧縮部１１３は出力部１１４に接続されている。情報取得部１１２は補正係数算出部１１１に接続されており、補正係数算出部１１１は変換部１１０に接続されている。マイクロコンピュータなどの制御部１１５は、Ａ／Ｄ１０５、撮影制御部１０７、信号処理部ｌ０８、注目領域設定部１０９、変換部１１０、補正係数算出部１１１、情報取得部１１２および圧縮部１１３と双方向に接続されている。さらに、電源スイッチ、シャッターボタン、撮影時の各種モードの切り替えを行うためのインターフェースを備えた外部Ｉ／Ｆ部１１６も、制御部１１５と双方向に接続されている。
【００５８】
図１において、信号の流れを説明する。外部Ｉ／Ｆ部１１６を介してＩＳＯ感度、露出などの撮影条件を設定した後、図示しないシャッターボタンを半押しにすることでプリ撮影モードに入る。レンズ系１００、絞り１０１、ＣＣＤ１０４を介して撮影された映像信号は、Ａ／Ｄ１０５にてデジタル信号に変換されてバッファ１０６へ転送される。なお、本実施形態において、ＣＣＤ１０４はＲＧＢ原色系の単板ＣＣＤを想定し、Ａ／Ｄ１０５による信号の階調幅を例えば１２ビットとする。バッファ１０６内の映像信号は、撮影制御部１０７へ転送される。撮影制御部１０７に設けた距離情報取得部１１００は、映像信号のＡＦエリア内のコントラスト情報を検出し、検出されたコントラスト情報が最大となるようにＡＦモータ１０３を制御することで合焦した信号を得る。このときのレンズ系１００の状態に応じて、合焦位置における被写体までの距離が定まり、これが距離
情報として取得される。あるいは、プリ撮影時に映像信号を取得せず、図示しない外部赤外線センサを用いて主要被写体との距離を測定し、それに応じてＡＦモータ１０３を制御し、合焦位置における距離情報を得る。どちらの場合も、ＡＦエリアが複数あるときには各ＡＦエリアにおいて測距を行い、すべてのＡＦエリアにおいて距離情報が算出されているものとする。撮影制御部１０７では、信号中の輝度レベルや、図示しない輝度センサを用いて適正露光となるように、絞り１０１やストロボ１０２の発光量、およびＣＣＤ１０４の電子シャッター速度などを制御する。
【００５９】
次に、外部Ｉ／Ｆ部１１６を介して、図示しないシャッターボタンを全押しにすることによりストロボ１０２が発光され、本撮影が行われる。ストロボ映像信号は、プリ撮影と同様にバッファ１０６へ転送される。本撮影は、撮影制御部１０７にて求められた合焦条件およびストロボ発光量に基づき行われ、これらの撮影時の情報は制御部１１５へ転送される。バッファ１０６内の映像信号は、信号処理部１０８および注目領域設定部１０９へ転送される。注目領域設定部１０９は、制御部１１５の制御に基づきバッファ１０６から転送された映像信号の所定の注目領域を設定する。
【００６０】
図６は、注目領域抽出の説明図を示している。例えば、図６のようにＡＦエリア内の領域および映像信号の四隅の領域を注目領域として抽出する。信号処理部１０８は、制御部１１５の制御に基づきバッファ１０６上の単板状態の映像信号を読み込み、公知の補間処理，ホワイトバランス処理などが行われた三板状態の映像信号を生成し、その後輝度信号と色差信号に変換して変換部１１０へ転送する。情報取得部１１２では、制御部１１５を介して撮影制御部１０７にて得られた映像信号中の距離情報を取得する。補正係数算出部１１１では、制御部１１５を介して情報取得部１１２から転送された距離情報に基づいて、階調変換特性を定めるための補正係数を算出する。変換部１１０では、信号処理部１０８から転送された輝度信号のヒストグラム、および補正係数算出部１１１にて算出された補正係数を用いて階調変換特性として階調変換曲線を設定し、輝度信号に対して階調変換処理を行う。色差信号と階調変換処理後の輝度信号は、圧縮部１１３へ転送される。圧縮部１１３では、公知のＪＰＥＧ等の圧縮処理を行い、出力部１１４へ転送する。出力部１１４は、メモリカードなどへ圧縮信号を記録保存する。
【００６１】
図２は、変換部１１０の構成の一例を示すものである。変換部１１０は、バッファ２００、局所領域抽出部２０１、ヒストグラム作成部２０２、クリッピング部２０３、累積正規化部２０４、階調変換曲線作成部２０５、および階調変換部２０６からなる。信号処理部１０８はバッファ２００に接続されており、バッファ２００は局所領域抽出部２０１、および階調変換部２０６に接続されている。補正係数算出部１１１は、局所領域抽出部２０１に接続されており、局所領域抽出部２０１はヒストグラム作成部２０２に接続されている。ヒストグラム作成部２０２、および補正係数算出部１１１はクリッピング部２０３に接続されており、クリッピング部２０３は累積正規化部２０４に接続されている。また、累積正規化部２０４は階調変換曲線作成部２０５に接続されている。
【００６２】
階調変換曲線作成部２０５は階調変換部２０６に接続されており、階調変換部２０６は圧縮部１１３に接続されている。制御部１１５は、局所領域抽出部２０１、ヒストグラム作成部２０２、クリッピング部２０３、累積正規化部２０４、階調変換曲線作成部２０５および階調変換部２０６と双方向に接続されている。信号処理部１０８から転送される輝度信号および色差信号は、バッファ２００に保存される。局所領域抽出部２０１は、注目領域中の各画素を中心とした所定サイズの矩形領域、例えば本例では、１６×１６画素単位の局所領域を抽出する。ヒストグラム作成部２０２は、局所領域ごとにヒストグラムを作成し、クリッピング部２０３へ転送する。
【００６３】
クリッピング部２０３は、補正係数算出部１１１からの情報を用いて、ヒストグラム作成部２０２からのヒストグラムに対してクリッピング処理を行う。図５は、クリッピング処理の説明図である。図５（ａ）は、横軸に輝度値を、縦軸に頻度を設定し、ヒストグラム作成部２０２から算出された局所領域のヒストグラムと、クリップ値を示している。図５（ｂ）は、横軸に輝度値を、縦軸に頻度を設定し、クリッピング処理によりクリップ値以上の頻度をクリップ値に置換したヒストグラムを示す。図５（ｃ）は、横軸に入力輝度値を、縦軸に出力輝度値を設定し、オリジナルのヒストグラムとクリッピング処理後のヒストグラムを累積、正規化して得られた階調変換曲線を示す。
【００６４】
出力輝度値をｉ'、入力輝度値ｉとすると、クリッピング処理後の階調変換曲線は、オリジナルの階調変換曲線に比べｉ’＝ｉの直線に近づく。すなわち、出力輝度値が入力輝度値に対して変化しない状態に近づいていくにしたがって、クリッピング処理におけるクリップ値を低めに設定すると、出カ輝度値と入力輝度値の差が小さくなる。また、クリップ値を高めに設定すると、出力輝度値と入力輝度値の差が大きくなる。本実施例では、クリップ値Ｃは例えば（１）式で算出する。
【００６５】
【数１】
2007329620.tif 000003
【００６６】
ここで、ｋ（ｘok，ｙok，ｚok）は補正係数算出部１１１にて算出された注目領域の距離情報を含んだ座標（ｘok，ｙok，ｚok）、ｋ＝１、・・・、ｎにおける補正係数を表す。ここで、注目領域はｎ個あるとしている。補正係数算出部１１１にて算出される補正係数ｋ（ｘok，ｙok，ｚok）は、例えば、（２）式
【００６７】
【数２】
2007329620.tif 000004
【００６８】
で表される。ここでａ、ｂ、ｃは所定の定数を表し、（ｘc,ｙc）は映像信号の中心座標を表す。注目領域における被写体の座標が中心座標に近く、あるいは撮影装置との距離が小さい場合、クリップ値の値は低くなり、出力輝度値と入力輝度値との差は少なくなる。また、注目領域における被写体の座標が中心座標に遠く、あるいは撮影装置との距離が大きい場合、クリップ値の値は大きくなり、出力輝度値と入力輝度値との差は大きくなる。クリップ値の特性式については、このような特性となる式であれば、（１）式、（２）式に限定されるものではない。
【００６９】
本実施形態では、このように注目領域が映像信号の中心、および撮影装置から離れるほど、入力輝度値に対するゲイン値は大きくなり、ストロボ撮影における光量の低下を改善することができる。本実施形態では、注目領域におけるＡＦエリア以外の四隅の領域では、これまでの処理で距離情報を取得していないため、
当該ＡＦエリア以外の注目領域に対しては、撮影装置との距離情報であるｚの値
として、予め定められた値を取得する。すなわちＡＦエリア以外において、（２）式は（３）式、
【００７０】
【数３】
2007329620.tif 000005
【００７１】
となる。ここで、Ａは所定の定数を表す。映像信号の四隅と撮影装置の距離は、
人物等の撮影の場合、ＡＦエリアにおける主要被写体と撮影装置との距離に比べて大きいため、定数Ａはある程度大きめに設定しておく。また、背景等の撮影の場合、ＡＦエリアにおける主要被写体と撮影装置との距離とはほぼ等しいため、定数ＡはＡＦエリアにおける距離と同じ値に設定しておく。人物等の撮影において、背景にピントが合った場合、ＡＦエリアにおける主要被写体と撮影装置との距離に比べて小さいため定数Ａは小さめに設定しておく。定数Ａは、人物や風景などの撮影シーンに応じて、ユーザが設定するようにしても良い。クリッピング処理されたヒストグラムは、累積正規化部２０４へ転送される。累積正規化部２０４は、ヒストグラムを累積することで累積ヒストグラムを作成し、これを階調幅に合わせて正規化することで階調変換曲線を生成する。
【００７２】
本実施形態では、映像信号の階調幅を１２ビットとするため、前記階調変換曲線は、１２ビット入力１２ビット出力となる。前記階調変換曲線は、階調変換曲線作成部２０５へ転送される。階調変換曲線作成部２０５は、累積正規化部２０４で得られた複数領域における前記階調変換曲線をもとにして、映像信号の全画素における階調変換曲線を算出する。ある注目領域における階調変換曲線の平均をｔok（ｉ）とすると、映像信号中の座標（ｘ，ｙ）における画素の階調変換曲線ｔ（x,y）は、座標（ｘ，ｙ）に近い２つの注目領域の中心座標（ｘol，ｙol），（ｘom，ｙom）と、階調変換曲線ｔol（ｉ），ｔom（ｉ）を用いて、（４）式のように表される。
【００７３】
【数４】
2007329620.tif 000006
【００７４】
なお，階調変換曲線作成に用いる注目領域は２つ以外でもよく、注目領域が３つの場合には、もう一つの注目領域中の中心座標（ｘop,ｙop）、および階調変換曲線ｔop（ｉ）を用いて、（５）式のように、
【００７５】
【数５】
2007329620.tif 000007
【００７６】
と表される。算出された各画素の階調変換曲線は、階調変換部２０６へ転送される。階調変換部２０６は、階調変換曲線作成部２０５からの階調変換曲線に基づき、バッファ２００上の各画素を階調変換処理する。その後、出力時の階調幅（本実施形態では８ビットを仮定）に適合するように除算処理を行う。８ビットの映像信号は、圧縮部１１３へ転送される。
【００７７】
前記例では、局所領域のヒストグラムに基づく階調変換曲線を算出しているが、このような構成に限定される必要はない。例えば、図４示すようにガンマ値を用いる構成も可能である。図４は、図２に示す変換部１１０の構成から局所領域抽出部２０１、ヒストグラム作成部２０２、クリッピング部２０３、累積正規化部２０４を除去し、ガンマ値設定部２０９を追加した構成になっている。基本構成は図２に示す変換部１１０と同等であり、同一の構成には同一の名称と番号を付している。
【００７８】
以下、図２とは異なる部分のみ説明する。補正係数算出部１１１はガンマ値設定部２０９に接続されており、ガンマ値設定部２０９は階調変換曲線作成部２０５に接続されている。制御部１１５は、ガンマ値設定部２０９と双方向に接続されている。ガンマ値設定部２０９は、補正係数算出部１１１の情報に基づき階調変換処理に用いるガンマ値を設定する。補正係数算出部１１１にて算出された注目領域内のある座標（ｘok，ｙok，ｚok）、ｋ＝１,・・・,ｎにおけるガンマ値γは、（６）式のように設定される。
【００７９】
【数６】
2007329620.tif 000008
【００８０】
ここで、ａ’、ｂ'、ｃ’は所定の定数を表す。（６）式を用いて、階調変換は（７）式のように行われる。
【００８１】
【数７】
2007329620.tif 000009
【００８２】
注目領域における被写体の座標が中心座標に近く、あるいは撮影装置との距離が小さい場合、ガンマ値は小さくなり、出力輝度値と入力輝度値との差は少なくなる。また，注目領域における被写体の座標が中心座標に遠く、あるいは撮影装置との距離が大きい場合、ガンマ値は大きくなり、出力輝度値と入カ輝度値との差は大きくなる。すなわち、注目領域が映像信号の中心、および撮影装置から離れるほど、入力輝度値に対するゲイン値は大きくなり、ストロボ撮影における光量の低下を改善することができる。ガンマ値の特性式については、このような特性となる式であれば、（６）式に限定されるものではない。
【００８３】
本実施形態では、注目領域におけるＡＦエリア以外の四隅の領域では、これまでの処理で距離情報を取得していないため、当該ＡＦエリア以外の注目領域に対しては、撮影装置との距離情報であるｚの値として、予め定められた値を取得する。すなわちＡＦエリア以外において、ガンマ値は、（８）式、
【００８４】
【数８】
2007329620.tif 000010
【００８５】
となる。ここで、Ｂは所定の定数を表す。映像信号の四隅と撮影装置の距離は、ＡＦエリアにおける主要被写体と撮影装置との距離に比べて大きいことが多いので、定数Ｂはある程度大きめに設定しておく。階調変換曲線作成部２０５は、ガンマ値設定部２０９で得られた複数領域におけるガンマ値をもとにして、映像信号の全画素におけるガンマ値を算出する。
【００８６】
ある注目領域におけるガンマ値の平均をγok（ｉ）とすると、映像信号中の座標（ｘ，ｙ）における画素のガンマ値γ(x,y)（ｉ）は座標（ｘ，ｙ）に近い２つの注目領域の中心座標（ｘol，ｙol），（ｘom，ｙom）とガンマ値γol（ｉ），γom（ｉ）を用いて、（９）式、
【００８７】
【数９】
2007329620.tif 000011
【００８８】
と表される。もちろんガンマ値算出に用いる注目領域は２つ以外でもよい。
【００８９】
また、図３示されるように予め設定した階調変換曲線を用いる構成も可能である。図３は図２に示す変換部１１０の構成から、局所領域抽出部２０１、ヒストグラム作成部２０２、クリッピング部２０３、累積正規化部２０４を除去し、階調変換曲線ＲＯＭ２０７および階調変換曲線設定部２０８を追加した構成になっている。基本構成は図２に示す変換部１１０と同等であり、同一の構成には同一の名称と番号を付している。
【００９０】
以下、図２とは異なる部分のみ説明する。階調変換曲線ＲＯＭ２０７は階調変換曲線設定部２０８に接続されている。補正係数算出部１１１は階調変換曲線設定部２０８に接続されており、階調変換曲線設定部２０８は階調変換曲線作成部２０５に接続されている。制御部１１５は階調変換曲線設定部２０８と双方向に接続されている。階調変換曲線設定部２０８は補正係数算出部１１１からの情報に基づき、階調変換曲線ＲＯＭ２０７から読み込まれる階調変換曲線を設定する。補正係数が例えば（２）式、（３）式のように与えられているとき、補正係数の値が小さいときは入カ輝度値に対するゲイン値が小さい階調変換曲線を設定し、補正係数の値が大きいときは、入力輝度値に対するゲイン値が大きい階調変換曲線を設定する階調変換曲線作成部２０５にて、上述の方法で映像信号の全画素における階調変換曲線を算出する。
【００９１】
以上の構成により、映像信号以外の情報を用いることによりストロボ撮影による光量の低下を改善することができ、良好な映像信号を得ることができる。また、ＲＯＭを用いることにより、ヒストグラム算出処理の必要がなくなり、処理の高速化が図れる。またガンマ値を用いることによリ、メモリ容量を少なくすることができる。
【００９２】
なお、上記実施形態では、ハードウェアによる処理を前提としていたが、このような構成に限定される必要はない。例えば、ＣＣＤ１０４からの信号を未処理のままＲａｗデータとして、ＩＳＯ感度情報や画像サイズなどをヘッダー情報として出力し、別途ソフトウェアにて処理する構成も可能である。図１１に第１の実施形態のソフトウェアに関するフローチャートを示す。Ｓ１にて距離情報を取得し、Ｓ２にてＩＳＯ感度や画像サイズの情報が含まれたヘッダ情報を読み込み、Ｓ３にて注目領域を設定する。Ｓ４にて映像信号に対して所定の画像処理を行い、Ｓ５にて距離情報を用いて補正係数を算出する。Ｓ６にて上記補正係数を用いて階調変換処理を行い、Ｓ７にて全画素に対して処理が行われたか否かを判断し、全画素に対して処理が行われた場合、処理を終了する。
【００９３】
図７〜図１０、図１２は第２の実施形態を示している。図７は第２の実施形態の構成図、図８は変換部１００２の構成図、図９は変換部１００２の第２の構成図、図１０は変換部１００２の第３の構成図、図１２はフローチャートである。
【００９４】
第２の実施形態の構成について説明する。図７は、第２の実施形態の構成図である。第１の実施形態と同一の構成には同一の名称と番号を付している。以下、主として第１の実施形態と異なる個所を説明する。レンズ系１００、絞り１０１、ＣＣＤ１０４を介して撮影された参照信号１０００は、Ａ／Ｄ１０５にてデジタル信号に変換される。バッファ１０６は参照信号記憶部１００１に接続されている。参照信号記憶部１００１は補正係数算出部１１１に接続されており、信号処理部１０８、および補正係数算出部１１１は変換部１００に接続されている。変換部１００２は圧縮部１１３へ接続されており、マイクロコンピュータなどの制御部１１５は、参照信号記憶部ｌ００１および変換部１００２へ双方向に接続されている。
【００９５】
次に、第２の実施形態の作用について、第１の実施形態と異なる個所の作用を説明する。最初に、外部Ｉ／Ｆ部１１６を介して参照信号撮影モードを設定し、ＩＳＯ感度、露出などの撮影条件を設定した後、図示しないシャッターボタンを全押しすることで、ストロボ１０２が発光され、参照信号１０００が撮影される。参照信号は、撮影領域において反射率が一定であるグレーチャート等の信号が用いられる。撮影された参照信号１０００は、バッファ１０６を介して参照信号記憶部１００１へ転送される。
【００９６】
次に、外部Ｉ／Ｆ部１１６を介して本撮影モードを設定し、被写体をストロボ撮影する。撮影された被写体の映像信号は、バッファ１０６を介して信号処理部１０８へ転送される。変換部１００２では、補正係数算出部１１１にて算出された補正係数を用いて階調変換曲線を設定し、映像信号の輝度信号に対して階調変換処理を行う。
【００９７】
図８は変換部１００２の構成の一例を示すものである。図８は、図２の変換部１１０の構成からクリッピング部２０３を除去し、補正部２１０を追加した構成となっている。基本構成は図２に示す変換部１１０と同等であり、同一の構成には同一の名称と番号を付している。以下、図２とは異なる部分について説明する。補正係数算出部１１１、および階調変換部２０６は補正部２１０に接続されている。補正部２１０は圧縮部１１３に接続されており、制御部１１５は補正部２１０と双方向に接続されている。補正部２１０は、補正係数算出部１１１からの情報に基づき階調変換後の映像信号の各画素を補正する。
【００９８】
補正係数が、例えば（２）式や（３）式のように与えられているとき、上記補正係数を映像信号の各画素に乗算することによって補正後の信号を得る。ただし、補正係数の最大値が例えば１となるように、係数ａ、ｂ、ｃを調整する。各画素の座標が中心座標に近く、あるいは撮影装置との距離が小さい場合には、補正値は小さくなり、階調変換処理の効果が少なくなる。また、注目領域における被写体の座標が中心座標から遠く、あるいは撮影装置との距離が大きい場合には、補正値は１に近づき階調変換処理の効果が得られる。
【００９９】
また，参照信号を用いる場合，補正係数は（１０）式のように設定することも可能である。
【０１００】
【数１０】
2007329620.tif 000012
【０１０１】
ここで，ｉr（ｘc,ｙc）は参照信号の中心部分における輝度値，ｉr（ｘok,ｙok）は参照信号の注目領域内のある座標（ｘok,ｙok,ｚok）における輝度値、α，βは所定の定数を表す。（１０）式から、参照信号の輝度値の空間分布を用いることにより、輝度むらを補正できる。本実施形態では、注目領域におけるＡＦエリア以外の四隅の領域では、これまでの処理で距離情報を取得していないため、当該ＡＦエリア以外の注目領域に対しては、撮影装置との距離情報であるｚの値として、予め定められた値を取得する。
【０１０２】
すなわちＡＦエリア以外において、補正値は、（１１）式
【０１０３】
【数１１】
2007329620.tif 000013
【０１０４】
となる。ここで、Ｂは所定の定数を表す。映像信号の四隅と撮影装置の距離は、ＡＦエリアにおける主要被写体と撮影装置との距離に比べて大きいことが多いので、定数Ｂはある程度大きめに設定しておく。補正部２１０は補正係数算出部１１１で得られた補正係数をもとに、映像信号の全画素における補正係数を算出する。
【０１０５】
ある注目領域における補正係数の平均を￣ｋokとすると、映像信号中の座標（ｘ，ｙ）における画素の補正値ｋ（ｘ，ｙ）は、座標（ｘ，ｙ）に近い２つの注目領域の中心座標（ｘol，ｙol），（ｘom，ｙom）および補正係数￣ｋol，￣ｋomを用いて、（１２）式、
【０１０６】
【数１２】
2007329620.tif 000014
【０１０７】
のように算出される。補正部２１０は、（１２）式にて算出された補正値を用いて階調変換後の映像信号の各画素を補正する。
【０１０８】
前記例では、局所領域のヒストグラムに基づく階調変換曲線を算出しているが、このような構成に限定される必要はない。例えば、図１０に示すようにガンマ値を用いる構成も可能である。図１０は、図４に示す変換部１１０の構成からガンマ値設定部２０９を除去し、ガンマ値設定部２１２および補正部２１０を追加した構成になっている。基本構成は図４に示す変換部１１０と同等であり、同一の構成には同一の名称と番号を付している。以下、図４とは異なる部分について説明する。
【０１０９】
ガンマ値設定部２１２は、階調変換曲線作成部２０５に接続されており、補正係数算出部１１１、および階調変換部は補正部２１０に接続されている。制御部１１５は、ガンマ値設定部２１２および補正部２１０と双方向に接続されている。ガンマ値設定部２１２は、制御部１１５の制御に基づき階調変換処理に用いるガンマ値を設定する。ガンマ値は、例えばディスプレイのガンマ等基準のガンマ値を設定する。その後、補正部２１０にて階調変換処理後の各画素を補正する。
【０１１０】
また、図９に示されるように、予め設定した階調変換曲線を用いる構成も可能である。図９は、図３に示す変換部１１０の構成から階調変換曲線設定部２０８を除去し、階調変換曲線設定部２１１および補正部２１０を追加した構成になっている。基本構成は図３に示す変換部１１０と同等であり、同一の構成には同一の名称と番号を付している。
【０１１１】
以下、図３とは異なる部分について説明する。階調変換曲線ＲＯＭ２０７は、階調変換曲線設定部２１１に接続されており、階調変換曲線設定部２１１は階調変換曲線作成部２０５に接続されている。補正係数算出部１１１、および階調変換部２０６は補正部２１０に接続されており、制御部１１５は階調変換曲線作成部２１１および補正部２１０と双方向に接続されている。階調変換曲線設定部２１１は、制御部１１５の制御に基づき階調変換曲線ＲＯＭ２０７から読み込まれる階調変換曲線を設定する。階調変換曲線は、上記のガンマ変換曲線のように基準の階調変換曲線を設定する。その後、補正部２１０にて階調変換処理後の各画素を補正する。
【０１１２】
以上の構成により、ストロボ撮影による光量の低下を各画素の階調変換曲線を作用させることで改善することができ、良好な映像信号を得ることができる。また、参照信号を用いることにより、光量の比率を予め算出することが可能となり、正確な補正が可能となる。
【０１１３】
なお、上記実施例では、ハードウェアによる処理を前提としていたが、このような構成に限定される必要はない。例えば、ＣＣＤ１０４からの信号を未処理のままＲａｗデータとして、ＩＳＯ感度情報や画像サイズなどをヘッダー情報として出力し、別途ソフトウェアにて処理する構成も可能である。図１２に第２の実施形態のソフトウェアに関するフローチャートを示す。図１１に示した第１の実施形態のフローチャートと同じ処理には同一の符号（Ｓ）を付している。Ｓ１にて距離情報を取得し、Ｓ８にて参照信号を取得する。Ｓ２にてＩＳＯ感度や画像サイズの情報が含まれたヘッダ情報を読み込み、Ｓ３にて注目領域を設定する。Ｓ４にて映像信号に対して所定の画像処理を行い、Ｓ５にて距離情報を用いて補正係数を算出する。Ｓ６にて上記補正係数を用いて階調変換処理を行い、Ｓ９にて前記補正係数を用いて補正処理を行う。Ｓ７にて全画素に対して処理が行われたか否かを判断し、全画素に対して処理が行われた場合、処理を終了する。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
以上説明したように、本発明によれば、映像信号を画素毎あるいは領域毎に階調変換特性を独立に変えて階調変換処理する撮影装置と映像信号処理プログラムを提供することができる。特に、映像信号以外の情報を用いてストロボ撮影における周辺光量の補正を行い、良好な映像信号を生成可能な撮影装置と映像信号処理プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】第１の実施形態の構成図である。
【図２】第１の実施形態における変換部１１０の第１の構成図である。
【図３】第１の実施形態における変換部１１０の第２の構成図である。
【図４】第１の実施形態における変換部１１０の第３の構成図である。
【図５】第１の実施形態のクリッピング処理の説明図である。
【図６】注目領域抽出の説明図である。
【図７】第２の実施形態の構成図である。
【図８】第２の実施形態における変換部１００２の構成図である。
【図９】変換部１００２の第２の構成図である。
【図１０】変換部１００２の第３の構成図である。
【図１１】第１の実施形態のフローチャートである。
【図１２】第２の実施形態のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１６】
１０７・・・撮影制御部、１０８・・・信号処理部、１０９・・・注目領域設定部、１１０・・・変換部、１１１・・・補正係数算出部、１１２・・・情報取得部、１１３・・・圧縮部、１１４・・・出力部、１１５・・・制御部、２０１・・・局所領域抽出部、２０２・・・ヒストグラム作成部、２０３・・・クリッピング部、２０４・・・累積正規化部、２０５・・・階調変換曲線作成部、２０６・・・階調変換部、２０７・・・階調変換曲線ＲＯＭ、２０８・・・階調変換曲線設定部、２０９・・・ガンマ値設定部、２１０・・・補正部、１００１・・・参照信号記憶部、１１００・・・距離情報取得部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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