(57)【要約】【課題】ベース画像データが表す画像に印象が近く、且つ、ダイナミックレンジが好適に拡大された表示用画像データを得ることができる技術を提供する。【解決手段】本発明の画像処理装置は、第２画像データを取得する第１取得手段と、第１画像データが取り得る階調値である第１階調値と、第２画像データが取り得る階調値である第２階調値と、の対応関係を表す第１対応データを取得する第２取得手段と、第２階調値の範囲の一部の範囲を、維持範囲として決定する決定手段と、第１対応データ、維持範囲、及び、表示部の画面に表示された画像が取り得る輝度の範囲である輝度範囲、に基づいて、第２階調値と、表示用画像データが取り得る階調値である表示用階調値と、の対応関係を表す第２対応データを生成する生成手段と、第２対応データを用いて第２画像データを表示用画像データに変換する変換手段と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１画像データのダイナミックレンジを拡大した第２画像データを取得する第１取得手段と、
前記第１画像データが取り得る階調値である第１階調値と、前記第２画像データが取り得る階調値である第２階調値と、の対応関係を表す第１対応データを取得する第２取得手段と、
前記第２階調値の範囲の一部の範囲を、維持範囲として決定する決定手段と、
前記第１対応データ、前記維持範囲、及び、表示部の画面に表示された画像が取り得る輝度の範囲である輝度範囲、に基づいて、前記第２階調値と、表示用画像データが取り得る階調値である表示用階調値と、の対応関係を表す第２対応データを生成する生成手段と、
前記第２対応データを用いて前記第２画像データを前記表示用画像データに変換する変換手段と、
を有し、
前記輝度範囲は、前記第１階調値の範囲に対応する輝度の範囲よりも広く、且つ、前記第２階調値の範囲に対応する輝度の範囲よりも狭く、
前記生成手段は、前記維持範囲に属す第２階調値が、当該第２階調値に対応する第１階調値と同じ値に変換され、かつ、前記第１画像データよりもダイナミックレンジが広い前記表示用画像データが生成されるように、前記第２対応データを生成する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記生成手段は、
前記維持範囲の最大階調値よりも大きい第２階調値が、当該第２階調値に対応する第１階調値よりも大きく、且つ、前記輝度範囲の最大輝度に対応する階調値以下の値に変換され、
前記維持範囲の最小階調値よりも小さい第２階調値が、当該第２階調値に対応する第１階調値よりも小さく、且つ、前記輝度範囲の最小輝度に対応する階調値以上の値に変換されるように、
前記第２対応データを生成する
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３】
前記生成手段は、
前記第２階調値の最大値が、前記輝度範囲の最大輝度に対応する階調値に変換され、
前記第２階調値の最小値が、前記輝度範囲の最小輝度に対応する階調値に変換されるように、
前記第２対応データを生成する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記第１対応データは、前記第２階調値を入力値として表し、且つ、前記第１階調値を出力値として表す第１ルックアップテーブルであり、
前記第２対応データは、前記第２階調値を入力値として表し、且つ、前記表示用階調値を出力値として表す第２ルックアップテーブルである
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記生成手段は、前記第１ルックアップテーブルが表す各第１階調値を補正することにより、前記第２ルックアップテーブルを生成する
ことを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記生成手段は、前記第１ルックアップテーブルが表す各第１階調値に係数を乗算する
ことにより、前記第２ルックアップテーブルを生成する
ことを特徴とする請求項４または５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記生成手段は、
前記第２階調値の最大値に対応する第１階調値の係数として、前記輝度範囲の最大輝度に対応する階調値の当該第１階調値に対する割合を使用し、
前記第２階調値の最小値に対応する第１階調値の係数として、前記輝度範囲の最小輝度に対応する階調値の当該第１階調値に対する割合を使用する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記第１対応データは、前記第２画像データの階調値と前記第１画像データの階調値との比率である第１比率を、１つまたは複数の画素からなる画像領域毎に表す第１比率データであり、
前記第２対応データは、前記第２画像データの階調値と前記表示用画像データの階調値との比率である第２比率を、前記画像領域毎に表す第２比率データである
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記生成手段は、前記第１比率データが表す各第１比率を補正することにより、前記第２比率データを生成する
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】
前記生成手段は、前記第１比率データが表す各第１比率に係数を乗算することにより、前記第２比率データを生成する
ことを特徴とする請求項８または９に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記生成手段は、
前記第２階調値の最大値に対応する第１比率の係数として、前記輝度範囲の最大輝度に対応する階調値の、当該第１比率に対応する第１階調値に対する割合を使用し、
前記第２階調値の最小値に対応する第１比率の係数として、前記輝度範囲の最小輝度に対応する階調値の、当該第１比率に対応する第１階調値に対する割合を使用する
ことを特徴とする請求項１０に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記決定手段は、１つの第２階調値を維持階調値として決定し、
前記生成手段は、
前記維持階調値と等しい第２階調値が、当該第２階調値に対応する第１階調値と同じ値に変換され、
前記維持階調値よりも大きい第２階調値が、当該第２階調値に対応する第１階調値よりも大きく、且つ、前記輝度範囲の最大輝度に対応する階調値以下の値に変換され、
前記維持階調値よりも小さい第２階調値が、当該第２階調値に対応する第１階調値よりも小さく、且つ、前記輝度範囲の最小輝度に対応する階調値以上の値に変換されるように、
前記第２対応データを生成する
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記決定手段は、前記第１階調値の中間値に対応する第２階調値を、前記維持階調値として決定する
ことを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記決定手段は、前記第１画像データの階調値の中間値に対応する第２階調値を、前記維持階調値として決定する
ことを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
前記決定手段は、前記維持範囲の最大階調値と最小階調値を決定する
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１６】
前記決定手段は、
第１閾値と等しい第１階調値に対応する第２階調値を、前記維持範囲の最小階調値として決定し、
前記第１閾値よりも大きい第２閾値と等しい第１階調値に対応する第２階調値を、前記維持範囲の最大階調値として決定する
ことを特徴とする請求項１５に記載の画像処理装置。
【請求項１７】
前記決定手段は、
前記第１画像データの階調値のヒストグラムが表す度数を低階調側または高階調側から累積した累積度数が第３閾値以上である階調値のうち、値が最も小さい階調値に対応する第２階調値を、前記維持範囲の最小階調値として決定し、
前記累積度数が前記第３閾値よりも大きい第４閾値以上である階調値のうち、値が最も小さい階調値に対応する第２階調値を、前記維持範囲の最大階調値として決定する
ことを特徴とする請求項１５に記載の画像処理装置。
【請求項１８】
前記決定手段は、前記第２階調値の変化に対する前記第２階調値と前記第１階調値の比率の変化における前記比率の極値に対応する２つの第２階調値を、前記維持範囲の最大階調値と最小階調値として決定する
ことを特徴とする請求項１５に記載の画像処理装置。
【請求項１９】
第１画像データのダイナミックレンジを拡大した第２画像データを取得する第１取得ステップと、
前記第１画像データが取り得る階調値である第１階調値と、前記第２画像データが取り得る階調値である第２階調値と、の対応関係を表す第１対応データを取得する第２取得ステップと、
前記第２階調値の範囲の一部の範囲を、維持範囲として決定する決定ステップと、
前記第１対応データ、前記維持範囲、及び、表示部の画面に表示された画像が取り得る輝度の範囲である輝度範囲、に基づいて、前記第２階調値と、表示用画像データが取り得る階調値である表示用階調値と、の対応関係を表す第２対応データを生成する生成ステップと、
前記第２対応データを用いて前記第２画像データを前記表示用画像データに変換する変換ステップと、
を有し、
前記輝度範囲は、前記第１階調値の範囲に対応する輝度の範囲よりも広く、且つ、前記第２階調値の範囲に対応する輝度の範囲よりも狭く、
前記生成ステップでは、前記維持範囲に属す第２階調値が、当該第２階調値に対応する第１階調値と同じ値に変換され、かつ、前記第１画像データよりもダイナミックレンジが広い前記表示用画像データが生成されるように、前記第２対応データを生成する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、画像処理方法、及び、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多ビットの画像データを用いて、従来の表示画像（画面に表示された画像）よりもダイナミックレンジが広い表示画像を得るＨＤＲ（ハイダイナミックレンジ）表示が行われるようになってきている。
【０００３】
ダイナミックレンジが広いＨＤＲ画像データ（多ビットの画像データ）の記録方法の１つとして、ＨＤＲ画像データをベース画像データと階調差分データに分割し、ベース画像データと階調差分データを記録する方法が提案されている（特許文献１）。即ち、ＨＤＲ画像データのデータフォーマットの１つとして、ベース画像データと階調差分データを用いたフォーマットが提案されている。
【０００４】
ベース画像データは、ＨＤＲ画像データのダイナミックレンジを圧縮（レンジ圧縮）した少ビットの画像データである。ベース画像データは、例えば、８ｂｉｔ階調程度の画像データである。画像データの製作者は、ＨＤＲ画像データの広いダイナミックレンジ（階調レンジ）のうち、画像データにおいて重要な階調範囲がベース画像データのダイナミックレンジに含まれるように、ベース画像データのダイナミックレンジを決定する。
輝度差分データは、ベース画像データの階調値（例えば、輝度値）とＨＤＲ画像データの階調値との対応関係を表すデータである。
輝度差分データを用いてベース画像データの階調値をＨＤＲ画像データの階調値に変換することにより、ＨＤＲ画像データを得る（復元する）ことができる。
【０００５】
階調値を変換する階調変換処理に関する従来技術は、特許文献２にも開示されている。
特許文献２に開示の技術では、対象画像データ（階調変換処理の対象の画像データ）の階調値の分布が解析され、解析結果に基づく階調変換処理が対象画像データに施される。
【０００６】
表示画像が取り得る輝度の範囲が、ベース画像データが取り得る階調値の範囲に対応する輝度の範囲よりも広く、且つ、ＨＤＲ画像データが取り得る階調値の範囲に対応する輝度の範囲よりも狭いことがある。この場合、画像データが取り得る階調値の範囲に対応する輝度の範囲が表示画像が取り得る輝度の範囲内に収まるように、ＨＤＲ画像データのダイナミックレンジを圧縮する必要がある。
【０００７】
しかしながら、特許文献２の技術を用いた場合には、ＨＤＲ画像データの階調分布（階調値の分布）の解析結果に基づく階調変換処理をＨＤＲ画像データに施すことにより、表示用画像データが生成される。表示用画像データは、ＨＤＲ画像データのダイナミックレンジを圧縮した画像データである。図１４の実線は、ＨＤＲ画像データをベース画像データに変換する際の変換特性（第１変換特性）を示し、図１４の破線は、特許文献２の技術を用いてＨＤＲ画像データを表示用画像データに変換する際の変換特性（第２変換特性）を示す。図１４に示すように、第２変換特性として、第１変換特性と大きく異なる特性が設定されてしまうことがある。そのため、ベース画像データが表す画像と印象が大きく異なる画像を表す表示用画像データが得られ、製作者が意図した印象とは大きく異なる印象の表示画像が得られてしまうことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１９３５１１号公報
【特許文献２】特開平３−１２６３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、ベース画像データが表す画像に印象が近く、且つ、ダイナミックレンジが好適に拡大された表示用画像データを得ることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、
第１画像データのダイナミックレンジを拡大した第２画像データを取得する第１取得手段と、
前記第１画像データが取り得る階調値である第１階調値と、前記第２画像データが取り得る階調値である第２階調値と、の対応関係を表す第１対応データを取得する第２取得手段と、
前記第２階調値の範囲の一部の範囲を、維持範囲として決定する決定手段と、
前記第１対応データ、前記維持範囲、及び、表示部の画面に表示された画像が取り得る輝度の範囲である輝度範囲、に基づいて、前記第２階調値と、表示用画像データが取り得る階調値である表示用階調値と、の対応関係を表す第２対応データを生成する生成手段と、
前記第２対応データを用いて前記第２画像データを前記表示用画像データに変換する変換手段と、
を有し、
前記輝度範囲は、前記第１階調値の範囲に対応する輝度の範囲よりも広く、且つ、前記第２階調値の範囲に対応する輝度の範囲よりも狭く、
前記生成手段は、前記維持範囲に属す第２階調値が、当該第２階調値に対応する第１階調値と同じ値に変換され、かつ、前記第１画像データよりもダイナミックレンジが広い前記表示用画像データが生成されるように、前記第２対応データを生成する
ことを特徴とする画像処理装置である。
【００１１】
本発明の第２の態様は、
第１画像データのダイナミックレンジを拡大した第２画像データを取得する第１取得ステップと、
前記第１画像データが取り得る階調値である第１階調値と、前記第２画像データが取り得る階調値である第２階調値と、の対応関係を表す第１対応データを取得する第２取得ステップと、
前記第２階調値の範囲の一部の範囲を、維持範囲として決定する決定ステップと、
前記第１対応データ、前記維持範囲、及び、表示部の画面に表示された画像が取り得る輝度の範囲である輝度範囲、に基づいて、前記第２階調値と、表示用画像データが取り得る階調値である表示用階調値と、の対応関係を表す第２対応データを生成する生成ステップと、
前記第２対応データを用いて前記第２画像データを前記表示用画像データに変換する変換ステップと、
を有し、
前記輝度範囲は、前記第１階調値の範囲に対応する輝度の範囲よりも広く、且つ、前記第２階調値の範囲に対応する輝度の範囲よりも狭く、
前記生成ステップでは、前記維持範囲に属す第２階調値が、当該第２階調値に対応する第１階調値と同じ値に変換され、かつ、前記第１画像データよりもダイナミックレンジが広い前記表示用画像データが生成されるように、前記第２対応データを生成する
ことを特徴とする画像処理方法である。
【００１２】
本発明の第３の態様は、上述した画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ベース画像データが表す画像に印象が近く、且つ、ダイナミックレンジが好適に拡大された表示用画像データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１に係る画像処理装置の機能構成の一例を示すブロック図
【図２】実施例１に係るトーンマップとパネル変換用トーンマップの一例を示す図
【図３】実施例１に係る係数を表すルックアップテーブルの一例を示す図
【図４】実施例１に係る画像処理装置の動作の一例を示す図
【図５】実施例１に係る係数を表すルックアップテーブルの一例を示す図
【図６】実施例２に係る画像処理装置の機能構成の一例を示すブロック図
【図７】実施例２に係るトーンマップとパネル変換用トーンマップの一例を示す図
【図８】実施例２に係る係数を表すルックアップテーブルの一例を示す図
【図９】実施例２に係る係数を表すルックアップテーブルの一例を示す図
【図１０】実施例３に係る画像処理装置の機能構成の一例を示すブロック図
【図１１】実施例３に係る比率データとパネル変換用比率データの一例を示す図
【図１２】実施例３に係る係数を表すルックアップテーブルの一例を示す図
【図１３】実施例３に係る画像処理装置の動作の一例を示す図
【図１４】従来の画像処理装置の動作の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施例１＞
以下、本発明の実施例１に係る画像処理装置及び画像処理方法について説明する。
図１は、本実施例に係る画像処理装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。
画像処理装置１００は、デコード処理部１０２、トーンマップ生成部１０３、維持範囲決定部１０４、トーンマップ変換部１０５、レンジ圧縮処理部１０６、表示部１０７、等を有する。
なお、画像処理装置１００は表示部１０７を有していなくてもよい。表示部１０７は、画像処理装置１００とは別体の画像表示装置であってもよい。
【００１６】
画像処理装置１００には、ＨＤＲファイル１０１が入力される。
ＨＤＲファイル１０１は、第１画像データと対応データ（階調差分データ）とを含むデータファイルである。
第１画像データは、第２画像データのダイナミックレンジを圧縮（レンジ圧縮）した画像データである。換言すれば、第２画像データは、第１画像データのダイナミックレンジを拡大した画像データである。第１画像データは、例えば、８ｂｉｔ階調程度の画像データである。本実施例では、第１画像データを“ベース画像データ”と記載し、第２画像データを“ＨＤＲ画像データ”と記載する。
対応データは、第１画像データが取り得る階調値である第１階調値と、第２画像データが取り得る階調値である第２階調値と、の対応関係を表す。本実施例では、対応データとして、第１階調値を入力値として表し、且つ、第２階調値を出力値として表すルックアップテーブル（逆トーンマップＲ＿ＴＭ）が使用される。階調値は、画素値、輝度値、画素値を構成する色成分値、等である。色成分値は、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値、等である。
なお、第１画像データと対応データは個別に取得されてもよい。
【００１７】
デコード処理部１０２は、ＨＤＲファイル１０１に含まれているベース画像データと逆トーンマップＲ＿ＴＭを用いてＨＤＲ画像データを生成（復元；取得）する（第１取得処理）。そして、デコード処理部１０２は、生成したＨＤＲ画像データを出力する。
【００１８】
トーンマップ生成部１０３は、ＨＤＲファイル１０１に含まれている逆トーンマップＲ＿ＴＭに基づいて、トーンマップＴＭ＿Ａを生成（取得）する（第２取得処理）。そして、トーンマップ生成部１０３は、生成したトーンマップＴＭ＿Ａを出力する。
トーンマップＴＭ＿Ａは、第１階調値と第２階調値との対応関係を表す第１対応データである。具体的には、トーンマップＴＭ＿Ａは、第２階調値を入力値として表し、且つ、第１階調値を出力値として表すルックアップテーブル（第１ルックアップテーブル）である。即ち、トーンマップＴＭ＿Ａは、逆トーンマップＲ＿ＴＭの入力値と出力値を入れ替えたルックアップテーブルである。
【００１９】
維持範囲決定部１０４は、第２階調値の範囲の一部の範囲を、維持範囲として決定する。そして、維持範囲決定部１０４は、決定した維持範囲を表す維持範囲情報を出力する。本実施例では、維持範囲決定部１０４は、１つの第２階調値を維持階調値として決定する。維持階調値は、“１つの第２階調値を含む維持範囲”と言うこともできる。
【００２０】
トーンマップ変換部１０５は、トーンマップＴＭ＿Ａ、維持範囲（維持階調値）、及び、輝度範囲（パネル輝度範囲）、に基づいて、パネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａを生成する。本実施例では、トーンマップＴＭ＿Ａが表す各第１階調値を補正することにより、パネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａが生成される。即ち、トーンマップＴＭ＿Ａの各入力値を補正することにより、パネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａが生成される。そして、トーンマップ変換部１０５は、生成したパネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａを出力する。
パネル輝度範囲は、表示部１０７の画面に表示された画像（表示画像）が取り得る輝度の範囲である。本実施例では、パネル輝度範囲は、第１階調値の範囲に対応する輝度の範囲よりも広く、且つ、第２階調値の範囲に対応する輝度の範囲よりも狭いものとする。
パネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａは、第２階調値と、表示用画像データが取り得る階調値である表示用階調値と、の対応関係を表す第２対応データである。具体的には、パネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａは、第２階調値を入力値として表し、且つ、表示用階調値を出力値として表すルックアップテーブル（第２ルックアップテーブル）である。
【００２１】
本実施例では、レンジ圧縮処理部１０６で以下の２つの処理が行われるように、パネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａが生成される。
・維持階調値と等しい第２階調値を、当該第２階調値に対応する第１階調値と同じ値に変換する処理
・ベース画像データよりもダイナミックレンジが広い表示用画像データを生成する処理
上述した２つの処理が行われることにより、画像データが取り得る階調値の範囲に対応する輝度の範囲がパネル輝度範囲の内側に収まるように、ＨＤＲ画像データのダイナミックレンジを圧縮することができる。また、ベース画像データが表す画像に印象が近く、且つ、ダイナミックレンジが好適に拡大された表示用画像データを得ることができる。
上述した２つの処理のうちの２番目の処理は、例えば、以下の２つの処理である。
・維持階調値よりも大きい第２階調値を、当該第２階調値に対応する第１階調値よりも大きく、且つ、パネル輝度範囲の最大輝度に対応する階調値以下の値に変換する処理
・維持階調値よりも小さい第２階調値を、当該第２階調値に対応する第１階調値よりも小さく、且つ、パネル輝度範囲の最小輝度に対応する階調値以上の値に変換する処理
【００２２】
なお、パネル輝度範囲を表す情報は、画像処理装置１００に予め記録されていてもよい
し、画像処理装置１００の外部から取得されてもよい。例えば、表示部１０７が画像処理装置１００とは別体の画像表示装置である場合には、パネル輝度範囲を表す情報が表示部１０７から取得されてもよい。
【００２３】
レンジ圧縮処理部１０６は、トーンマップ変換部１０５で生成されたパネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａを用いて、デコード処理部１０２で生成されたＨＤＲ画像データを、表示用画像データに変換する。そして、レンジ圧縮処理部１０６は、表示用画像データを出力する。本実施例では、画像データが取り得る階調値の範囲に対応する輝度の範囲がパネル輝度範囲と一致するようにＨＤＲ画像データのダイナミックレンジを圧縮することにより、表示用画像データが生成される。
なお、表示用画像データが取り得る階調値の範囲に対応する輝度の範囲がパネル輝度範囲よりも狭くてもよい。
【００２４】
表示部１０７は、レンジ圧縮処理部１０６から出力された表示用画像データが表す画像を画面に表示する。
【００２５】
本実施例では、コントラスト比が２０００：１であり、パネル輝度範囲の最小輝度が０．１［ｃｄ／ｍ２］であり、パネル輝度範囲の最大輝度が２００［ｃｄ／ｍ２］である表示能力を有する表示部１０７が使用されたとする。
また、本実施例では、ベース画像データが取り得る階調値（第１階調値ＢＩ）の最大値ＢＩ＿Ｈが１であり、最大値ＢＩ＿Ｈに対応する輝度が１００［ｃｄ／ｍ２］であるとする。本実施例では、最大値ＢＩ＿Ｈを“１００％白”と呼び、１００％白に対応する輝度を“標準輝度”と呼ぶ。
また、本実施例では、第１階調値ＢＩの最小値ＢＩ＿Ｌが０．００２であり、最小値ＢＩ＿Ｌに対応する輝度が０．２［ｃｄ／ｍ２］であるとする。本実施例では、最小値ＢＩ＿Ｌを“０．２％黒”と呼ぶ。
また、本実施例では、ＨＤＲ画像データが取り得る階調値（第２階調値ＨＩ）の最大値ＨＩ＿Ｈが１０であり、最大値ＨＩ＿Ｈに対応する輝度が１０００［ｃｄ／ｍ２］であるとする。
また、本実施例では、第２階調値ＨＩの最小値ＨＩ＿Ｌが０．０００１であり、最小値ＨＩ＿Ｌに対応する輝度が０．０１［ｃｄ／ｍ２］であるとする。
【００２６】
そのため、表示用階調値ＰＩの最大値ＰＩ＿Ｈは、２．０（＝（１００％白の階調値）×（パネル輝度範囲の最大輝度）÷（標準輝度））となる。
そして、表示用階調値ＰＩの最小値ＰＩ＿Ｌは、０．００１（＝（１００％白の階調値）×（パネル輝度範囲の最小輝度）÷（標準輝度））となる。
【００２７】
本実施例では、レンジ圧縮処理部１０６は、画像データが取り得る階調値の範囲が、０．０００１以上且つ１０以下の範囲から、０．００１以上且つ２以下の範囲に圧縮されるように、ＨＤＲ画像データを表示用画像データに変換する。
階調値が１００％白（１）よりも大きい画素は、標準輝度よりも高い輝度で表示される。本実施例では、階調値が１００％白よりも大きい画素を“オーバーホワイト画素”と呼ぶ。
階調値が０．２％黒（０．００２）よりも小さい画素は、０．２％黒に対応する輝度よりも低い輝度で表示される。本実施例では、階調値が０．２％黒よりも小さい画素を“アンダーブラック画素”と呼ぶ。
【００２８】
図２は、トーンマップＴＭ＿Ａとパネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａの一例を示す。図２の実線はトーンマップＴＭ＿Ａを示し、図２の破線はパネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａを示す。図２の横軸は入力値（第２階調値）を示し、図２の縦軸は出力値（第
１階調値と表示用階調値）を示す。
図２には、高階調側の第２階調値の範囲（明部）及び低階調側の第２階調値の範囲（暗部）の階調性を低減するトーンマップＴＭ＿Ａが示されている。具体的には、中間部分の第２階調値の範囲に対して、明部及び暗部よりも多くの第１階調値が割り当てられたトーンマップＴＭ＿Ａが示されている。
【００２９】
図２，３を用いて、維持範囲決定部１０４、トーンマップ変換部１０５、及び、レンジ圧縮処理部１０６についてより詳しく説明する。
【００３０】
維持範囲決定部１０４は、逆トーンマップＲ＿ＴＭ（またはトーンマップＴＭ＿Ａ）を用いて、１つの第１階調値ＢＩをベース階調値として決定し、ベース階調値に対応する第２階調値ＨＩを検出する。そして、維持範囲決定部１０４は、検出した第２階調値ＨＩを、維持階調値ＳＴ＿Ｐ１として出力する。本実施例では、第１階調値ＢＩの中間値がベース階調値として検出される。上述したように、本実施例では、第１階調値ＢＩの範囲は、０．００２以上且つ１以下の範囲である。そのため、第１階調値ＢＩの中間値として０．５（具体的には０．４９９）が検出される。図２のトーンマップＴＭ＿Ａでは、第１階調値ＢＩ＝０．５に第２階調値ＨＩ＝０．１が対応付けられている。そのため、第１階調値ＢＩの中間値に対応する第２階調値ＨＩとして０．１が検出される。
【００３１】
なお、ベース階調値は、第１階調値ＢＩの中間値に限らない。ベース階調値は、メーカによって予め定められた固定値であってもよいし、ユーザが設定した値であってもよい。画像処理装置１００や表示部１０７（画像表示装置）の設置環境に応じて、ベース階調値が決定されてもよい。
なお、維持階調値の決定方法は、上記方法に限らない。例えば、ベース画像データの階調値の中間値に対応する第２階調値が、維持階調値として決定されてもよい。画像処理装置１００や表示部１０７（画像表示装置）の設置環境に応じて維持階調値が決定されてもよい。ユーザ操作に応じて維持階調値が決定されてもよい。
【００３２】
トーンマップ変換部１０５は、トーンマップＴＭ＿Ａ、維持階調値、及び、パネル輝度範囲、に基づいて、ルックアップテーブルＬＵＴ＿Ａを生成する。ルックアップテーブルＬＵＴ＿Ａは、第２階調値ＨＩ毎に、その第２階調値ＨＩに対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃを表す。
そして、トーンマップ変換部１０５は、トーンマップＴＭ＿Ａが表す第１階調値毎に、その第１階調値に当該第１階調値の係数を乗算することにより、パネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａを生成する。即ち、トーンマップＴＭ＿Ａが表す各第１階調値ＢＩを、以下の式１を用いて表示用階調値ＰＩに変換することにより、パネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａが生成される。式１において、Ｐ＿ＴＭ＿ａ（ｘ）は、第２階調値ｘに対応する表示用階調値ＰＩであり、ＴＭ＿Ａ（ｘ）は、第２階調値ｘに対応する第１階調値ＢＩであり、ＬＵＴ＿Ａ（ｘ）は、第２階調値ｘに対応する係数Ｃである。
Ｐ＿ＴＭ＿ａ（ｘ）＝ＴＭ＿Ａ（ｘ）×ＬＵＴ＿Ａ（ｘ）  ・・・（式１）
【００３３】
本実施例では、維持範囲に属す第２階調値ＨＩに対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃとして１が設定される。
具体的には、維持階調値に対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃとして１が設定される。
【００３４】
また、本実施例では、維持範囲の最大階調値よりも大きい第２階調値ＨＩに対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃとして１よりも大きい値が設定される。そして、維持範囲の最小階調値よりも小さい第２階調値ＨＩに対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃとして１よりも小さ
い値が設定される。
【００３５】
具体的には、維持階調値よりも大きい第２階調値ＨＩに対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃとして１よりも大きい値が設定され、維持階調値よりも小さい第２階調値ＨＩに対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃとして１よりも小さい値が設定される。
【００３６】
より具体的には、第２階調値ＨＩの最大値に対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃとして、パネル輝度範囲の最大輝度に対応する階調値の当該第１階調値ＢＩに対する割合が設定される。第２階調値ＨＩの最小値に対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃとして、パネル輝度範囲の最小輝度に対応する階調値の当該第１階調値ＢＩに対する割合が設定される。そして、維持範囲に属す第２階調値ＨＩ（維持階調値）に対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃ、第２階調値ＨＩの最大値に対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃ、及び、第２階調値ＨＩの最小値に対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃを用いた補間処理が行われる。それにより、維持範囲に属す第２階調値ＨＩに対応せず、第２階調値ＨＩの最大値に対応せず、且つ、第２階調値ＨＩの最小値に対応しない第１階調値ＢＩの係数が決定される。
【００３７】
“パネル輝度範囲の最大輝度に対応する階調値の第１階調値ＢＩに対する割合”は、“第１階調値ＢＩに対応する輝度に対するパネル輝度範囲の最大輝度の割合”と言うこともできる。“パネル輝度範囲の最小輝度に対応する階調値の第１階調値ＢＩに対する割合”は、“第１階調値ＢＩに対応する輝度に対するパネル輝度範囲の最小輝度の割合”と言うこともできる。
【００３８】
本実施例では、パネル輝度範囲の最大輝度は、２００［ｃｄ／ｍ２］であり、第１階調値ＢＩの最大値に対応する輝度（１００［ｃｄ／ｍ２］）の２倍である。また、パネル輝度範囲の最小輝度は、０．１［ｃｄ／ｍ２］であり、第１階調値ＢＩの最小値に対応する輝度（０．２［ｃｄ／ｍ２］）の０．５倍である。
そのため、図３に示すように、第２階調値ＨＩ＝１０に対応する第１階調値ＢＩ（最大値）の係数Ｃとして、２が設定され、第２階調値ＨＩ＝０．０００１に対応する第１階調値ＢＩ（最小値）の係数Ｃとして、０．５が設定される。また、第２階調値ＨＩ＝０．１（維持階調値）に対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃとして、１が設定される。そして、線形補間により、他の係数Ｃが決定される。具体的には、第２階調値ＨＩの増加に伴って係数Ｃが線形に増加するように、他の係数Ｃが決定される。
【００３９】
レンジ圧縮処理部１０６は、パネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａにＨＤＲ画像データの階調値を入力することにより、ＨＤＲ画像データの階調値を表示用画像データの階調値に変換する。それにより、ＨＤＲ画像データが表示用画像データに変換される。具体的には、ＨＤＲ画像データの階調値がｘｒである場合、表示用画像データの階調値として、Ｐ＿ＴＭ＿ａ（ｘｒ）が得られる。
【００４０】
図３のルックアップテーブルを用いた場合、図２のトーンマップＴＭ＿Ａが図２のパネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａに変換される。図２のパネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａを用いた場合、以下に示すようにＨＤＲ画像データの階調値が表示用画像データの階調値に変換される。
・表示用画像データの階調値として、ＨＤＲ画像データの階調値が大きいほど大きい階調値が得られる。
・維持階調値と等しい階調値は、当該階調値に対応する第１階調値と同じ値に変換される。
・維持階調値よりも大きい階調値は、当該階調値に対応する第１階調値よりも大きい階調値に変換される。
・維持階調値よりも小さい階調値は、当該階調値に対応する第１階調値よりも小さい階
調値に変換される。
・第２階調値の最大値と等しい階調値は、パネル輝度範囲の最大輝度に対応する階調値に変換される。
・第２階調値の最小値と等しい階調値は、パネル輝度範囲の最小輝度に対応する階調値に変換される。
【００４１】
それにより、ＨＤＲ画像データの階調値が維持階調値と等しい領域における見えがベース画像データが表す画像（ベース画像）と等しい表示画像を得ることができる。また、ベース画像よりもダイナミックレンジが広い表示画像を得ることができる。具体的には、ＨＤＲ画像データの階調値が維持階調値よりも大きい領域がベース画像よりも明るく、且つ、ＨＤＲ画像データの階調値が維持階調値よりも小さい領域がベース画像よりも暗い表示画像を得ることができる。
【００４２】
図４を用いて、本実施例に係る画像処理装置の処理の具体例を説明する。
図４には、トーンマップＴＭ＿Ａ、パネル変化用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａ、及び、各画像が示されている。図４の右側の上段には、ＨＤＲ画像データが表す画像（ＨＤＲ画像）の一例であるＨＤＲ画像ａが示されている。図４の右側の中段には、ベース画像の一例であるベース画像ｂが示されている。図４の右側の下段には、表示用画像データが表す画像（表示用画像）の一例である表示用画像ｃが示されている。各画像に記載の数値は、その数値が記載された領域における階調値である。
【００４３】
本実施例では、トーンマップＴＭ＿Ａの入力値と出力値を入れ替えた逆トーンマップを用いて、ベース画像ｂがＨＤＲ画像ａに変換される。そして、トーンマップＴＭ＿Ａが、パネル変化用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａに変換される。その後、パネル変化用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａを用いて、ＨＤＲ画像ａが表示用画像ｃに変換される。
【００４４】
図４のトーンマップＴＭ＿Ａでは、第１階調値０．９に第２階調値２が、第１階調値０．５に０．１が、第１階調値０．００５に第２階調値０．００１が対応付けられている。そのため、図４のトーンマップＴＭ＿Ａの入力値と出力値を入れ替えた逆トーンマップを用いた場合、ベース画像ｂの左側四角の階調値０．９は、階調値２に変換される。そして、右側四角の階調値０．００５は、階調値０．００１に変換され、背景の階調値０．５は、階調値０．１に変換される。それにより、ベース画像ｂがＨＤＲ画像ａに変換される。
【００４５】
図４のパネル変化用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａでは、第２階調値２に、第１階調値０．９よりも大きい表示用階調値１.８が対応付けられている。また、第２階調値０．１に、
第１階調値と同じ表示用階調値０．５が対応付けられており、第２階調値０．００１に、第１階調値０．００５よりも小さい表示用階調値０．００１５が対応付けられている。そのため、図４のパネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ａを用いた場合、ＨＤＲ画像ａの左側四角の階調値２は、ベース画像よりも明るい階調値１.８に変換される。そして、右側
四角の階調値０．００１は、ベース画像よりも暗い階調値０．００１５に変換され、背景の階調値０.１は、ベース画像と同じ階調値０．５に変換される。それにより、ＨＤＲ画
像ａが表示用画像ｃに変換される。その結果、背景の見えがベース画像と等しく、左側四角がベース画像よりも明るく、且つ、右側四角がベース画像よりも暗い表示画像を得ることができる。
【００４６】
以上述べたように、本実施例によれば、維持階調値と等しい第２階調値が、当該第２階調値に対応する第１階調値と同じ値に変換されて、ベース画像データよりもダイナミックレンジが広い表示用画像データが生成される。それにより、ベース画像データが表す画像に印象が近く、且つ、ダイナミックレンジが好適に拡大された表示用画像データを得ることができる。
【００４７】
なお、本実施例に係る画像データは、静止画像データ（静止画像を表す画像データ）であってもよいし、動画像データ（動画像を表す画像データ）であってもよい。例えば、動画像データであるベース画像データのシーン毎に、そのシーンの逆トーンマップが取得されてもよい。その場合には、動画像データのシーン毎に、そのシーンの逆トーンマップから、当該シーンのパネル変換用トーンマップを生成すればよい。そして、動画像データのシーン毎に、そのシーンのパネル変換用トーンマップを用いて、当該シーンの表示用画像データを生成すればよい。
【００４８】
なお、本実施例で述べた具体的な数値は、あくまで一例であり、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。例えば、表示部１０７は、コントラスト比が６０００：１であり、パネル輝度範囲の最小輝度が０．０５［ｃｄ／ｍ２］であり、パネル輝度範囲の最大輝度が３００［ｃｄ／ｍ２］である表示能力を有していてもよい。その場合、第２階調値ＨＩ＝１０に対応する第１階調値ＢＩ（最大値）の係数Ｃとして、３が設定され、第２階調値ＨＩ＝０．０００１に対応する第１階調値ＢＩ（最小値）の係数Ｃとして、０．２５が設定されればよい。そして、画像データが取り得る階調値の範囲が、０．０００１以上且つ１０以下の範囲から、０．０００５以上且つ３以下の範囲に圧縮されるように、ＨＤＲ画像データが表示用画像データに変換されればよい。
【００４９】
なお、係数Ｃを表すルックアップテーブルの特性は、図３に示す特性に限らない。例えば、非線形補間を行い、図５に示すようなＳ字カーブの特性を有するルックアップテーブルが生成されてもよい。
なお、パネル変換用トーンマップの生成方法は上記方法に限らない。例えば、トーンマップ、維持範囲、及び、パネル輝度範囲に基づいて、トーンマップをパネル変換用トーンマップに変換する変換関数が生成されてもよい。そして、係数Ｃを決定せずに、変換関数を用いて、トーンマップがパネル変換用トーンマップに変換されてもよい。
なお、第２階調値の最大値は、パネル輝度範囲の最大輝度よりも低い輝度に対応する階調値に変換されてもよい。また、第２階調値の最小値は、パネル輝度範囲の最小輝度よりも高い輝度に対応する階調値に変換されてもよい。
なお、本実施例では、ベース画像データと逆トーンマップが外部から取得される例を説明したが、これに限らない。例えば、ＨＤＲ画像データとトーンマップ（または逆トーンマップ）が外部から取得されてもよい。
【００５０】
＜実施例２＞
以下、本発明の実施例２に係る画像処理装置及び画像処理方法について説明する。
実施例１では、維持範囲として維持階調値（１つの第２階調値を含む維持範囲）を決定する例を説明した。
本実施例では、複数の第２階調値を含む維持範囲を決定する例を説明する。
【００５１】
図６は、本実施例に係る画像処理装置２００の機能構成の一例を示すブロック図である。
画像処理装置２００は、デコード処理部１０２、トーンマップ生成部１０３、維持範囲決定部２０１、トーンマップ変換部２０２、レンジ圧縮処理部１０６、表示部１０７、等を有する。
なお、図６において、実施例１（図１）と同じ機能部には図１と同じ符号を付し、その説明は省略する。本実施例では、トーンマップ生成部１０３から出力されたトーンマップを“トーンマップＴＭ＿Ｂ”と記載する。
なお、本実施例では、パネル輝度範囲、ベース画像データのダイナミックレンジ、ＨＤＲ画像データのダイナミックレンジ、及び、表示用画像データのダイナミックレンジが実施例１と同じであるものとする。
【００５２】
維持範囲決定部２０１は、実施例１の維持範囲決定部１０４と同様の機能を有する。即ち、維持範囲決定部２０１は、第２階調値の範囲の一部の範囲を、維持範囲として決定する。そして、維持範囲決定部２０１は、決定した維持範囲を表す維持範囲情報を出力する。但し、維持範囲決定部２０１は、２つの第２階調値を維持階調値の最大階調値と最小階調値として決定する。
【００５３】
トーンマップ変換部２０２は、実施例１のトーンマップ変換部１０５と同様の機能を有する。即ち、トーンマップ変換部２０２は、トーンマップＴＭ＿Ｂ、維持範囲、及び、パネル輝度範囲、に基づいて、パネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ｂを生成する。そして、トーンマップ変換部２０２は、生成したパネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ｂを出力する。
但し、本実施例では、レンジ圧縮処理部１０６で以下の２つの処理が行われるように、パネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ｂが生成される。
・維持範囲に属す第２階調値を、当該第２階調値に対応する第１階調値と同じ値に変換する処理
・ベース画像データよりもダイナミックレンジが広い表示用画像データを生成する処理
上述した２つの処理が行われることにより、画像データが取り得る階調値の範囲に対応する輝度の範囲がパネル輝度範囲の内側に収まるように、ＨＤＲ画像データのダイナミックレンジを圧縮することができる。また、ベース画像データが表す画像に印象が近く、且つ、ダイナミックレンジが好適に拡大された表示用画像データを得ることができる。
上述した２つの処理のうちの２番目の処理は、例えば、以下の２つの処理である。
・維持範囲の最大階調値よりも大きい第２階調値を、当該第２階調値に対応する第１階調値よりも大きく、且つ、パネル輝度範囲の最大輝度に対応する階調値以下の値に変換する処理
・維持範囲の最小階調値よりも小さい第２階調値を、当該第２階調値に対応する第１階調値よりも小さく、且つ、パネル輝度範囲の最小輝度に対応する階調値以上の値に変換する処理
【００５４】
図７は、トーンマップＴＭ＿Ｂとパネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ｂの一例を示す。図７の実線はトーンマップＴＭ＿Ｂを示し、図７の破線はパネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ｂを示す。図７の横軸は入力値（第２階調値）を示し、図７の縦軸は出力値（第１階調値と表示用階調値）を示す。
図７には、高階調側の第２階調値の範囲（明部）及び低階調側の第２階調値の範囲（暗部）の階調性を低減するトーンマップＴＭ＿Ｂが示されている。
【００５５】
図７，８を用いて、維持範囲決定部２０１とトーンマップ変換部２０２についてより詳しく説明する。
【００５６】
維持範囲決定部２０１は、逆トーンマップＲ＿ＴＭ（またはトーンマップＴＭ＿Ｂ）を用いて、維持範囲の最大階調値と最小階調値を決定する。
具体的には、維持範囲決定部２０１は、ベース画像の見えを維持したい第１階調値ＢＩの範囲（ベース範囲）を決定する。そして、維持範囲決定部２０１は、ベース範囲の最小階調値に対応する第２階調値を、維持範囲の最小階調値ＳＴ＿Ｐ２として決定する。また、維持範囲決定部２０１は、ベース範囲の最大階調値に対応する第２階調値を、維持範囲の最大階調値ＳＴ＿Ｐ３として決定する。ベース範囲の最小階調値は、第１閾値と等しい第１階調値であり、ベース範囲の最大階調値は、第１閾値よりも大きい第２閾値と等しい第１階調値である。
そして、維持範囲決定部２０１は、最小階調値ＳＴ＿Ｐ２と最大階調値ＳＴ＿Ｐ３を出力する。
【００５７】
本実施例では、第１閾値が０．０２であり、第２閾値が０．８であったとする。図７の例では、第１階調値ＢＩ＝０．００２に第２階調値ＨＩ＝０．００５が、第１階調値０．８に第２階調値ＨＩ＝０．５が対応付けられている。そのため、本実施例では、最小階調値ＳＴ＿Ｐ２＝０．００５と最大階調値ＳＴ＿Ｐ３＝０．５が得られる。
【００５８】
なお、第１閾値と第２閾値は上記値に限らない。第１閾値は、０．０２より大きくても小さくてもよい。第２閾値は、０．８より大きくても小さくてもよい。例えば、第１閾値として０．０５が使用され、第２閾値として０．６が使用されてもよい。第１閾値と第２閾値は、メーカによって予め定められた固定値であってもよいし、ユーザが設定した値であってもよい。画像処理装置１００や表示部１０７（画像表示装置）の設置環境に応じて、第１閾値と第２閾値が決定されてもよい。
なお、維持範囲の決定方法は、上記方法に限らない。例えば、ベース画像データの階調値のヒストグラムが表す度数を低階調側または高階調側から累積した累積度数が第３閾値以上である階調値のうち、値が最も小さい階調値に対応する第２階調値が、維持範囲の最小階調値として決定されてもよい。そして、上記累積度数が第４閾値以上である階調値のうち、値が最も小さい階調値に対応する第２階調値が、維持範囲の最大階調値として決定されてもよい。画像処理装置１００や表示部１０７（画像表示装置）の設置環境に応じて維持範囲の最小階調値と最大階調値が決定されてもよい。ユーザ操作に応じて維持範囲の最小階調値と最大階調値が決定されてもよい。
なお、第３閾値は、どのような値であってもよい。第４閾値は、第３閾値よりも小さい値であれば、どのような値であってもよい。第３閾値と第４閾値は、メーカによって予め定められた固定値であってもよいし、ユーザが設定した値であってもよい。画像処理装置１００や表示部１０７（画像表示装置）の設置環境に応じて、第３閾値と第４閾値が決定されてもよい。
【００５９】
トーンマップ変換部２０２は、トーンマップＴＭ＿Ｂ、最小階調値ＳＴ＿Ｐ２、最大階調値ＳＴ＿Ｐ３、及び、パネル輝度範囲、に基づいて、ルックアップテーブルＬＵＴ＿Ｂを生成する。ルックアップテーブルＬＵＴ＿Ｂは、第２階調値ＨＩ毎に、その第２階調値ＨＩに対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃを表す。
そして、トーンマップ変換部２０２は、トーンマップＴＭ＿Ｂが表す第１階調値毎に、その第１階調値に当該第１階調値の係数を乗算することにより、パネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ｂを生成する。即ち、トーンマップＴＭ＿Ｂが表す各第１階調値ＢＩを、以下の式２を用いて表示用階調値ＰＩに変換することにより、パネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ｂが生成される。式２において、Ｐ＿ＴＭ＿ｂ（ｘ）は、第２階調値ｘに対応する表示用階調値ＰＩであり、ＴＭ＿Ｂ（ｘ）は、第２階調値ｘに対応する第１階調値ＢＩであり、ＬＵＴ＿Ｂ（ｘ）は、第２階調値ｘに対応する係数Ｃである。
Ｐ＿ＴＭ＿ｂ（ｘ）＝ＴＭ＿Ｂ（ｘ）×ＬＵＴ＿Ｂ（ｘ）  ・・・（式２）
【００６０】
本実施例では、維持範囲に属す第２階調値ＨＩに対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃとして１が設定される。
具体的には、最小階調値ＳＴ＿Ｐ２以上且つ最大階調値ＳＴ＿Ｐ３以下の第２階調値ＨＩに対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃとして１が設定される。
【００６１】
また、本実施例では、維持範囲の最大階調値ＳＴ＿Ｐ３よりも大きい第２階調値ＨＩに対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃとして１よりも大きい値が設定される。そして、維持範囲の最小階調値ＳＴ＿Ｐ２よりも小さい第２階調値ＨＩに対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃとして１よりも小さい値が設定される。
【００６２】
具体的には、第２階調値ＨＩの最大値に対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃとして、パネル輝度範囲の最大輝度に対応する階調値の当該第１階調値ＢＩに対する割合が設定される。第２階調値ＨＩの最小値に対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃとして、パネル輝度範囲の最小輝度に対応する階調値の当該第１階調値ＢＩに対する割合が設定される。そして、維持範囲に属す第２階調値ＨＩに対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃ、第２階調値ＨＩの最大値に対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃ、及び、第２階調値ＨＩの最小値に対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃを用いた補間処理が行われる。それにより、維持範囲に属す第２階調値ＨＩに対応せず、第２階調値ＨＩの最大値に対応せず、且つ、第２階調値ＨＩの最小値に対応しない第１階調値ＢＩの係数が決定される。
【００６３】
本実施例では、パネル輝度範囲の最大輝度は、２００［ｃｄ／ｍ２］であり、第１階調値ＢＩの最大値に対応する輝度（１００［ｃｄ／ｍ２］）の２倍である。また、パネル輝度範囲の最小輝度は、０．１［ｃｄ／ｍ２］であり、第１階調値ＢＩの最小値に対応する輝度（０．２［ｃｄ／ｍ２］）の０．５倍である。
そのため、図８に示すように、第２階調値ＨＩ＝１０に対応する第１階調値ＢＩ（最大値）の係数Ｃとして、２が設定され、第２階調値ＨＩ＝０．０００１に対応する第１階調値ＢＩ（最小値）の係数Ｃとして、０．５が設定される。また、０．００５以上且つ０．５以下の第２階調値ＨＩに対応する第１階調値ＢＩの係数Ｃとして、１が設定される。そして、線形補間により、他の係数Ｃが決定される。具体的には、第２階調値ＨＩの増加に伴って係数Ｃが線形に増加するように、他の係数Ｃが決定される。
【００６４】
図８のルックアップテーブルを用いた場合、図７のトーンマップＴＭ＿Ｂが図７のパネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ｂに変換される。図７のパネル変換用トーンマップＰ＿ＴＭ＿ｂを用いた場合、以下に示すようにＨＤＲ画像データの階調値が表示用画像データの階調値に変換される。
・表示用画像データの階調値として、ＨＤＲ画像データの階調値が大きいほど大きい階調値が得られる。
・維持範囲に属す階調値は、当該階調値に対応する第１階調値と同じ値に変換される。
・維持範囲の最大階調値よりも大きい階調値は、当該階調値に対応する第１階調値よりも大きい階調値に変換される。
・維持範囲の最小階調値よりも小さい階調値は、当該階調値に対応する第１階調値よりも小さい階調値に変換される。
・第２階調値の最大値と等しい階調値は、パネル輝度範囲の最大輝度に対応する階調値に変換される。
・第２階調値の最小値と等しい階調値は、パネル輝度範囲の最小輝度に対応する階調値に変換される。
【００６５】
それにより、ＨＤＲ画像データの階調値が維持範囲に属す領域における見えがベース画像と等しい表示画像を得ることができる。また、ベース画像よりもダイナミックレンジが広い表示画像を得ることができる。具体的には、ＨＤＲ画像データの階調値が維持範囲の最大階調値よりも大きい領域がベース画像よりも明るく、且つ、ＨＤＲ画像データの階調値が維持範囲の最小階調値よりも小さい領域がベース画像よりも暗い表示画像を得ることができる。
【００６６】
以上述べたように、本実施例によれば、維持範囲に属す第２階調値が、当該第２階調値に対応する第１階調値と同じ値に変換されて、ベース画像データよりもダイナミックレンジが広い表示用画像データが生成される。それにより、ベース画像データが表す画像に印象が近く、且つ、ダイナミックレンジが好適に拡大された表示用画像データを得ることができる。
【００６７】
なお、係数Ｃを表すルックアップテーブルの特性は、図８に示す特性に限らない。例えば、非線形補間を行い、図９に示すようなＳ字カーブの特性を有するルックアップテーブルが生成されてもよい。
【００６８】
＜実施例３＞
以下、本発明の実施例３に係る画像処理装置及び画像処理方法について説明する。
実施例１，２では、逆トーンマップを外部から取得し、逆トーンマップからパネル変換用トーンマップを生成する例を説明した。
本実施例では、逆比率データを外部から取得し、逆比率データからパネル変換用比率データを生成する例を説明する。逆比率データは、ＨＤＲ画像データの階調値とベース画像データの階調値との比率を、１つまたは複数の画素からなる画像領域毎に表す比率データである。本実施例では、逆比率データが表す比率が、ベース画像データの階調値に対するＨＤＲ画像データの階調値の割合である場合の例を説明するが、逆比率データが表す比率は、ＨＤＲ画像データの階調値に対するベース画像データの階調値の割合であってもよい。
【００６９】
図１０は、本実施例に係る画像処理装置３００の機能構成の一例を示すブロック図である。
画像処理装置３００は、デコード処理部３０２、比率データ生成部３０３、維持範囲決定部３０４、比率データ変換部３０５、レンジ圧縮処理部３０６、表示部１０７、等を有する。
なお、図１０において、実施例１，２（図１，６）と同じ機能部には図１，６と同じ符号を付し、その説明は省略する。
なお、本実施例では、パネル輝度範囲、ベース画像データのダイナミックレンジ、ＨＤＲ画像データのダイナミックレンジ、及び、表示用画像データのダイナミックレンジが実施例１と同じであるものとする。
【００７０】
画像処理装置３００には、ＨＤＲファイル３０１が入力される。
ＨＤＲファイル３０１は、ベース画像データ（第１画像データ）と対応データ（階調差分データ）とを含むデータファイルである。
本実施例では、対応データとして、逆比率データＲａｔｉｏが使用される。
【００７１】
デコード処理部３０２は、ＨＤＲファイル３０１に含まれているベース画像データと逆比率データＲａｔｉｏを用いてＨＤＲ画像データを生成（復元；取得）する（第１取得処理）。そして、デコード処理部１０２は、生成したＨＤＲ画像データを出力する。
【００７２】
比率データ生成部３０３は、ＨＤＲファイル３０１に含まれている逆比率データＲａｔｉｏに基づいて、比率データＲａｔｉｏ＿Ｃを生成（取得）する（第２取得処理）。そして、比率データ生成部３０３は、生成した比率データＲａｔｉｏ＿Ｃを出力する。
比率データＲａｔｉｏ＿Ｃは、第１階調値と第２階調値との対応関係を表す第１対応データである。具体的には、比率データＲａｔｉｏ＿Ｃは、ＨＤＲ画像データの階調値とベース画像データの階調値との比率である第１比率を上記画像領域毎に表す第１比率データである。比率データＲａｔｉｏ＿Ｃが表す第１比率は、逆比率データＲａｔｉｏが表す比率の逆数である。本実施例では、第１比率は、ＨＤＲ画像データの階調値に対するベース画像データの階調値の割合である。
【００７３】
維持範囲決定部３０４は、第２階調値の範囲の一部の範囲を、維持範囲として決定する。そして、維持範囲決定部３０４は、決定した維持範囲を表す維持範囲情報を出力する。本実施例では、第２階調値の変化に対する第１比率の変化における第１比率の極値に対応
する２つの第２階調値が、維持範囲の最大階調値と最小階調値として決定される。
なお、維持範囲の決定方法は上記方法に限らない。例えば、実施例１，２と同様の方法で維持範囲が決定されてもよい。
【００７４】
比率データ変換部３０５は、比率データＲａｔｉｏ＿Ｃ、維持範囲、及び、パネル輝度範囲、に基づいて、パネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃを生成する。本実施例では、比率データＲａｔｉｏ＿Ｃが表す各第１比率を補正することにより、パネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃが生成される。そして、比率データ変換部３０５は、生成したパネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃを出力する。
パネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃは、第２階調値と表示用階調値との対応関係を表す第２対応データである。具体的には、パネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃは、ＨＤＲ画像データの階調値と表示用画像データの階調値との比率である第２比率を、上記画像領域毎に表す第２比率データである。本実施例では、第２比率は、ＨＤＲ画像データの階調値に対する表示用画像データの階調値の割合である。
【００７５】
レンジ圧縮処理部３０６は、比率データ変換部３０５で生成されたパネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃを用いて、デコード処理部３０２で生成されたＨＤＲ画像データを、表示用画像データに変換する。そして、レンジ圧縮処理部３０６は、表示用画像データを出力する。本実施例では、画像データが取り得る階調値の範囲に対応する輝度の範囲がパネル輝度範囲と一致するようにＨＤＲ画像データのダイナミックレンジを圧縮することにより、表示用画像データが生成される。
なお、表示用画像データが取り得る階調値の範囲に対応する輝度の範囲がパネル輝度範囲よりも狭くてもよい。
【００７６】
図１１は、比率データＲａｔｉｏ＿Ｃとパネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃの一例を示す。図１１には、本実施例では生成されないトーンマップとパネル変換用トーンマップも示されている。図１１の太実線は比率データＲａｔｉｏ＿Ｃを示し、図１１の太破線はパネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃを示す。図１１の細実線はトーンマップを示し、図１１の細破線はパネル変換用トーンマップを示す。図１１の横軸はＨＤＲ画像データの階調値（トーンマップとパネル変換用トーンマップの入力値（第２階調値））を示す。図１１の左側の縦軸は、トーンマップとパネル変換用トーンマップの出力値（第１階調値と表示用階調値）を示し、図１１の右側の縦軸は、比率（第１比率と第２比率）を示す。
図１１には、高階調側の第２階調値の範囲（明部）及び低階調側の第２階調値の範囲（暗部）の階調性を低減する比率データＲａｔｉｏ＿Ｃ及びトーンマップが示されている。
【００７７】
図１１，１２を用いて、維持範囲決定部３０４、比率データ変換部３０５、及び、レンジ圧縮処理部３０６についてより詳しく説明する。
【００７８】
維持範囲決定部３０４は、比率データＲａｔｉｏ＿Ｃを用いて、維持範囲の最大階調値と最小階調値を決定する。
具体的には、維持範囲決定部３０４は、比率データＲａｔｉｏ＿Ｃを用いて、第２階調値と第１比率との対応関係を把握する。即ち、維持範囲決定部３０４は、図９の太実線で示す対応関係を把握する。対応関係を把握する処理は、例えば、対応関係を表す関数を算出する処理である。そして、維持範囲決定部３０４は、上記対応関係に基づいて、第２階調値の変化に対する第１比率の変化における第１比率の極値に対応する２つの第２階調値を、維持範囲の最大階調値と最小階調値として決定する。具体的には、極小値であり、且つ、１よりも小さい第２階調値が、維持範囲の最小階調値ＳＴ＿Ｐ４として決定される。そして、極大値であり、且つ、１よりも大きい第２階調値が、維持範囲の最大階調値ＳＴ＿Ｐ５として決定される。図１１の例では、最小階調値ＳＴ＿Ｐ４として０．０１が得ら
れ、維持範囲の最大階調値ＳＴ＿Ｐ５として０．５が得られる。
そして、維持範囲決定部３０４は、最小階調値ＳＴ＿Ｐ４と最大階調値ＳＴ＿Ｐ５を出力する。
【００７９】
比率データ変換部３０５は、比率データＲａｔｉｏ＿Ｃ、最小階調値ＳＴ＿Ｐ４、最大階調値ＳＴ＿Ｐ５、及び、パネル輝度範囲、に基づいて、ルックアップテーブルＬＵＴ＿Ｃを生成する。ルックアップテーブルＬＵＴ＿Ｃは、第２階調値ＨＩ毎に、その第２階調値ＨＩに対応する第１比率の係数Ｃを表す。
そして、比率データ変換部３０５は、比率データＲａｔｉｏ＿Ｃが表す第１比率毎に、その第１比率に当該第１比率の係数を乗算することにより、パネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃを生成する。即ち、比率データＲａｔｉｏ＿Ｃが表す各第１比率を、以下の式３を用いて第２比率に変換することにより、パネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃが生成される。式３において、Ｐ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃ（ｘ）は、第２階調値ｘに対応する第２比率であり、Ｒａｔｉｏ＿Ｃ（ｘ）は、第２階調値ｘに対応する第１比率であり、ＬＵＴ＿Ｃ（ｘ）は、第２階調値ｘに対応する係数Ｃである。
Ｐ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃ（ｘ）＝Ｒａｔｉｏ＿Ｃ（ｘ）×ＬＵＴ＿Ｃ（ｘ）
・・・（式３）
【００８０】
本実施例では、維持範囲に属す第２階調値ＨＩに対応する第１比率の係数Ｃとして１が設定される。
具体的には、最小階調値ＳＴ＿Ｐ４以上且つ最大階調値ＳＴ＿Ｐ５以下の第２階調値ＨＩに対応する第１比率の係数Ｃとして１が設定される。
【００８１】
また、本実施例では、維持範囲の最大階調値ＳＴ＿Ｐ５よりも大きい第２階調値ＨＩに対応する第１比率の係数Ｃとして１よりも大きい値が設定される。そして、維持範囲の最小階調値ＳＴ＿Ｐ４よりも小さい第２階調値ＨＩに対応する第１比率の係数Ｃとして１よりも小さい値が設定される。
【００８２】
具体的には、第２階調値ＨＩの最大値に対応する第１比率の係数Ｃとして、パネル輝度範囲の最大輝度に対応する階調値の、当該第１比率に対応する第１階調値ＢＩに対する割合が設定される。第２階調値ＨＩの最小値に対応する第１比率の係数Ｃとして、パネル輝度範囲の最小輝度に対応する階調値の、当該第１比率に対応する第１階調値ＢＩに対する割合が設定される。そして、維持範囲に属す第２階調値ＨＩに対応する第１比率の係数Ｃ、第２階調値ＨＩの最大値に対応する第１比率の係数Ｃ、及び、第２階調値ＨＩの最小値に対応する第１比率の係数Ｃを用いた補間処理が行われる。それにより、維持範囲に属す第２階調値ＨＩに対応せず、第２階調値ＨＩの最大値に対応せず、且つ、第２階調値ＨＩの最小値に対応しない第１比率の係数が決定される。
【００８３】
本実施例では、パネル輝度範囲の最大輝度は、２００［ｃｄ／ｍ２］であり、第１階調値ＢＩの最大値に対応する輝度（１００［ｃｄ／ｍ２］）の２倍である。また、パネル輝度範囲の最小輝度は、０．１［ｃｄ／ｍ２］であり、第１階調値ＢＩの最小値に対応する輝度（０．２［ｃｄ／ｍ２］）の０．５倍である。
そのため、図１２に示すように、第２階調値ＨＩ＝１０に対応する第１比率の係数Ｃとして、２が設定され、第２階調値ＨＩ＝０．０００１に対応する第１比率の係数Ｃとして、０．５が設定される。また、０．０１以上且つ０．５以下の第２階調値ＨＩに対応する第１比率の係数Ｃとして、１が設定される。そして、線形補間により、他の係数Ｃが決定される。具体的には、第２階調値ＨＩの増加に伴って係数Ｃが線形に増加するように、他の係数Ｃが決定される。
【００８４】
レンジ圧縮処理部３０６は、パネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃを用いて、ＨＤＲ画像データの階調値を表示用画像データの階調値に変換する。それにより、ＨＤＲ画像データが表示用画像データに変換される。具体的には、画素毎に、その画素のＨＤＲ画像データの階調値に当該画素を含む画像領域に対応付けられた第２比率を乗算することにより、当該画素の表示用画像データの階調値が算出される。ＨＤＲ画像データの階調値がｘｒである画素を含む画像領域に第２比率ｃｒが対応付けられている場合には、当該画素の表示用画像データの階調値として、ｘｒ×ｃｒが算出される。
【００８５】
図１２のルックアップテーブルを用いた場合、図１１の比率データＲａｔｉｏ＿Ｃが図１１のパネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃに変換される。図１１のパネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃを用いた場合、以下に示すようにＨＤＲ画像データの階調値が表示用画像データの階調値に変換される。
・表示用画像データの階調値として、ＨＤＲ画像データの階調値が大きいほど大きい階調値が得られる。
・維持範囲に属す階調値は、当該階調値に対応する第１階調値と同じ値に変換される。
・維持範囲の最大階調値よりも大きい階調値は、当該階調値に対応する第１階調値よりも大きい階調値に変換される。
・維持範囲の最小階調値よりも小さい階調値は、当該階調値に対応する第１階調値よりも小さい階調値に変換される。
・第２階調値の最大値と等しい階調値は、パネル輝度範囲の最大輝度に対応する階調値に変換される。
・第２階調値の最小値と等しい階調値は、パネル輝度範囲の最小輝度に対応する階調値に変換される。
【００８６】
それにより、ＨＤＲ画像データの階調値が維持範囲に属す領域における見えがベース画像と等しい表示画像を得ることができる。また、ベース画像よりもダイナミックレンジが広い表示画像を得ることができる。具体的には、ＨＤＲ画像データの階調値が維持範囲の最大階調値よりも大きい領域がベース画像よりも明るく、且つ、ＨＤＲ画像データの階調値が維持範囲の最小階調値よりも小さい領域がベース画像よりも暗い表示画像を得ることができる。
【００８７】
図１３を用いて、本実施例に係る画像処理装置の処理の具体例を説明する。
図１３には、比率データＲａｔｉｏ＿Ｃ、パネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃ、及び、各画像が示されている。図１３には、本実施例では生成されないトーンマップとパネル変換用トーンマップトーンマップも示されている。図１３の右側の上段には、ＨＤＲ画像の一例であるＨＤＲ画像ａが示されている。図１３の右側の中段には、ベース画像の一例であるベース画像ｂが示されている。図１３の右側の下段には、表示用画像の一例である表示用画像ｃが示されている。各画像に記載の数値は、その数値が記載された領域における階調値である。
【００８８】
本実施例では、比率データＲａｔｉｏ＿Ｃが表す比率の逆数を比率として表す逆比率データを用いて、ベース画像ｂがＨＤＲ画像ａに変換される。そして、比率データＲａｔｉｏ＿Ｃが、パネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃに変換される。その後、パネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃを用いて、ＨＤＲ画像ａが表示用画像ｃに変換される。
【００８９】
図１３の比率データＲａｔｉｏ＿Ｃでは、第２階調値０．１に第１比率１が、第２階調値２に第１比率０．４５が、第２階調値０．００１に第１比率３が対応付けられている。そのため、図１３の比率データＲａｔｉｏ＿Ｃを用いてＨＤＲ画像ａの階調値を変換した
場合、背景の階調値０．１は、階調値０．１のまま維持される（０．１×１）。左側四角の階調値２は階調値０．９（＝２×０．４５）に変換され、右側四角の階調値０．００１は、階調値０．００３（＝０．００１×３）に変換される。このように、比率データＲａｔｉｏ＿Ｃを用いてＨＤＲ画像ａの階調値を変換した場合、変換後の階調値として、ベース画像ｂの階調値と等しい階調値が得られる。
【００９０】
図１３のパネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃでは、第２階調値０．１に、第１比率と同じ第２比率０．１が対応付けられている。また、第２階調値２に、第１比率１．０よりも大きい第２比率０．９が対応付けられており、第２階調値０．００１に、第１比率３よりも小さい１．５が対応付けられている。そのため、図１３のパネル変換用比率データＰ＿Ｒａｔｉｏ＿ｃを用いてＨＤＲ画像ａの階調値を変換した場合、背景の階調値０．１は、ベース画像ｂと同じ階調値に変換される。具体的には、背景の階調値０．１は、階調値０．１のまま維持される（０．１×１）。左側四角の階調値２は、ベース画像ｂよりも明るい階調値１．８（＝２×０．９）に変換され、右側四角の階調値０．００１は、ベース画像ｂよりも暗い階調値０．００１５（＝０．００１×１．５）に変換される。それにより、ＨＤＲ画像ａが表示用画像ｃに変換される。その結果、背景の見えがベース画像と等しく、左側四角がベース画像よりも明るく、且つ、右側四角がベース画像よりも暗い表示画像を得ることができる。
【００９１】
以上述べたように、本実施例によれば、比率データを用いて、実施例１，２と同様に、ＨＤＲ画像データが表示用画像データに変換される。それにより、ベース画像データが表す画像に印象が近く、且つ、ダイナミックレンジが好適に拡大された表示用画像データを得ることができる。
【００９２】
以上、本発明の好ましい実施例１〜３について説明したが、本発明は実施例１〜３に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明が適用される装置の構成や各種条件に応じて、本発明が適宜変形又は変更されてもよい。また、実施例１〜３の構成を適宜組み合せることも可能である。
【００９３】
＜その他の実施例＞
記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施例の機能を実現するシステムや装置のコンピュータ（又はＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイス）によっても、本発明を実施することができる。また、例えば、記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施例の機能を実現するシステムや装置のコンピュータによって実行されるステップからなる方法によっても、本発明を実施することができる。この目的のために、上記プログラムは、例えば、ネットワークを通じて、又は、上記記憶装置となり得る様々なタイプの記録媒体（つまり、非一時的にデータを保持するコンピュータ読取可能な記録媒体）から、上記コンピュータに提供される。したがって、上記コンピュータ（ＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイスを含む）、上記方法、上記プログラム（プログラムコード、プログラムプロダクトを含む）、上記プログラムを非一時的に保持するコンピュータ読取可能な記録媒体は、いずれも本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
１００，２００，３００：画像処理装置
１０２，３０２：デコード処理部
１０３：トーンマップ生成部
１０４，２０１，３０４：維持範囲決定部
１０５，２０２：トーンマップ変換部
１０６，３０６：レンジ圧縮処理部
３０３：比率データ生成部
３０５：比率データ変換部
【図１】
2016045392.tif 000003
【図２】
2016045392.tif 000004
【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】
2016045392.tif 000011
【図１０】
2016045392.tif 000012
【図１１】
2016045392.tif 000013
【図１２】
2016045392.tif 000014
【図１３】
2016045392.tif 000015
【図１４】
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