JP3368012B2 - Image data processing device - Google Patents
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Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、特にダイナミックレン
ジを広くするようにした画像データ処理装置に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image data processing device having a wide dynamic range.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、テレビジョンカメラ、電子スチル
カメラ等の画像の取り込み手段として、CCD撮像素子
を始めとする固体撮像素子が多く使用されている。とこ
ろが、この固体撮像素子のダイナミックレンジは銀塩等
に比べて狭く、撮影条件によっては画質が著しく劣化す
る。2. Description of the Related Art In recent years, solid-state image pickup devices such as CCD image pickup devices have been widely used as an image capturing means for television cameras, electronic still cameras and the like. However, the dynamic range of this solid-state image sensor is narrower than that of silver salt and the like, and the image quality is significantly deteriorated depending on the shooting conditions.
【0003】そこで、固体撮像素子のダイナミックレン
ジ拡大の方法として、同一シーンにおける露光量の異な
る複数枚の画像を撮影し、この複数の画像データを何ら
かの演算で合成してダイナミックレンジの拡大された画
像を得る手法が提案されており、このようにして得られ
た画像データをモニタ等の出力装置で出力することが考
えられている。Therefore, as a method of expanding the dynamic range of a solid-state image pickup device, a plurality of images having different exposures in the same scene are photographed, and the plurality of image data are combined by some operation to expand the dynamic range. Has been proposed, and it is considered to output the image data thus obtained by an output device such as a monitor.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにダイナミックレンジの拡大された画像データをモ
ニタやプリンタなどの出力装置で出力する場合、出力装
置のダイナミックレンジ幅が合成画像のダイナミックレ
ンジ幅より狭いことがある。このような場合、合成画像
のダイナミックレンジ幅を出力装置のダイナミックレン
ジ幅や出力特性に合わせて適切な圧縮操作を行わなけれ
ばならないが、この圧縮操作を適当に行うと、画像のコ
ントラストが落ちたり、明るさのバランスが崩れ、合成
処理を行う前の適正露光で撮られた標準画像に比べて非
常に違和感のある画像となってしまう。また、圧縮した
結果として良好な画像を得るまでに何回も圧縮操作を行
って画像を評価する必要があるという問題点があった。However, when the image data whose dynamic range has been expanded as described above is output by an output device such as a monitor or a printer, the dynamic range width of the output device is larger than the dynamic range width of the composite image. Sometimes it is narrow. In such a case, it is necessary to perform an appropriate compression operation according to the dynamic range width of the composite image and the output device dynamic range width and output characteristics. However, if this compression operation is appropriately performed, the contrast of the image may decrease. However, the balance of brightness is lost, and the image becomes very unnatural compared to the standard image taken with proper exposure before performing the combining process. Further, there is a problem in that it is necessary to perform the compression operation many times to evaluate the image until a good image is obtained as a result of the compression.
【0005】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、容易にダイナミックレンジの拡大され
た良好な画像が得られる画像データ処理装置を提供する
ことを目的としている。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an image data processing apparatus which can easily obtain a good image having a wide dynamic range.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、画像データ処理装置を次の(1)ない
し(9)のとおりに構成する。 (1)出力装置へ出力する画像データのダイナミックレ
ンジ幅を前記出力装置のダイナミックレンジ幅に合わせ
る処理手段と、前記画像データのダイナミックレンジを
変化させるための操作手段とを備えた画像データ処理装
置。 (2)画像データは、ダイナミックレンジ拡大手段によ
りダイナミックレンジを拡大した画像データである前記
(1)記載の画像データ処理装置。 (3)画像データを得るための撮像手段を備えている前
記(1)記載の画像データ処理装置。 (4)ダイナミックレンジ拡大手段は、同一シーンにお
ける異なる露光量の複数枚の画像データを合成する前記
(2)記載の画像データ処理装置。 (5)前記ダイナミックレンジ拡大手段は、第1の露光
量で撮像された第1の画像データと前記第1の露光量と
は異なる第2の露光量で撮像された第2の画像データの
両画像データから両画像データ共輝度レベルが所定範囲
内の共通領域を抽出し、この共通領域の輝度レベルを一
致させた後、前記第1の画像データにおける輝度レベル
が所定範囲外の領域の信号を、対応する前記第2の画像
データの輝度レベルの信号と置換することによって、1
枚の広ダイナミックレンジ画像を合成する前記(2)記
載の画像データ処理装置。 (6)撮像手段は、複数の撮像素子と、撮像光の光路中
にあって前記各撮像素子に像を分ける分光手段と、前記
各撮像素子の露光量を変化させる露光制御手段とを備え
ている前記(3)記載の画像データ処理装置。 (7)ダイナミックレンジ拡大手段で合成した情報を基
に画像データのダイナミックレンジ幅を出力手段のダイ
ナミックレンジ幅あるいは出力特性に合わせる前記
(4)記載の画像データ処理装置。 (8)ダイナミックレンジ拡大手段で合成した情報を基
に画像データのダイナミックレンジ幅を出力手段のダイ
ナミックレンジ幅あるいは出力特性に合わせる 前記
(5)記載の画像データ処理装置。 (9)前記画像データのダイナミックレンジは、色空間
上で変化させられる前記(1)記載の画像データ処理装
置。 Means for Solving the Problems] was to achieve the object
Therefore, the present invention does not include the following (1) image data processing device.
(9) Configure as in (9). (1) Dynamic recording of image data output to the output device
To match the dynamic range of the output device
Processing means and the dynamic range of the image data
Image data processing device having operation means for changing
Place (2) The image data is obtained by the dynamic range expanding means.
Image data with an expanded dynamic range
(1) The image data processing device described above. (3) Before including image pickup means for obtaining image data
The image data processing device according to (1). (4) Dynamic range expansion means
The image data of a plurality of sheets with different exposure amounts are combined.
(2) The image data processing device described above. (5) The dynamic range expansion means uses the first exposure
Image data imaged in an amount and the first exposure amount
Of the second image data captured with different second exposure amounts
From both image data, both image data both have a predetermined brightness level
Common area in the
Brightness level in the first image data after matching
Is a signal outside the predetermined range, the corresponding second image
1 by substituting the signal of the brightness level of the data
(2) above for composing a wide dynamic range image
Image data processing device. (6) The image pickup means includes a plurality of image pickup elements and an optical path of image pickup light.
And a spectroscopic means for dividing an image into each of the image pickup devices,
And an exposure control means for changing the exposure amount of each image sensor
The image data processing device according to (3) above. (7) Based on the information synthesized by the dynamic range expansion means
The dynamic range width of the image data is
According to the dynamic range width or output characteristics
(4) The image data processing device described above. (8) Based on the information synthesized by the dynamic range expansion means
The dynamic range width of the image data is
The fit the Namikkurenji width or output characteristics
(5) The image data processing device as described above. (9) The dynamic range of the image data is color space
The image data processing device according to (1) above, which is changed above.
Place
【0007】[0007]
【0008】[0008]
【0009】[0009]
【0010】[0010]
【0011】[0011]
【0012】[0012]
【0013】[0013]
【0014】[0014]
【0015】[0015]
【0016】[0016]
【0017】[0017]
【実施例】図1は本発明の第1の実施例の構成を示すブ
ロック図である。この図1の画像データ処理装置は、撮
像手段aのブロックと、画像合成手段bのブロックから
なり、出力装置cからダイナミックレンジの拡大された
画像データを出力できるように構成されている。1 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of the present invention. The image data processing apparatus of FIG. 1 is composed of a block of an image pickup means a and a block of an image synthesizing means b, and is configured so that the output device c can output image data having a wide dynamic range.
【0018】図1において、1は被写体からの撮像光が
入射するレンズ、2は光学ローパスフィルタ、3はCC
D等の撮像素子、4は撮像素子3の動作を制御する撮像
素子制御回路、5は撮像素子3からの画像信号をデジタ
ル信号に変換するA/D変換器、6は画像合成のための
計算機で、操作手段dによりダイナミックレンジを拡大
する時のダイナミックレンジ拡大手段を構成している。
7はその広ダイナミックレンジ画像を合成する時の合成
情報を記憶するメモリ(記憶手段)、8はデータ処理回
路で、出力画像データのダイナミックレンジ幅を出力装
置cのダイナミックレンジ幅あるいは出力特性に合わせ
る制御手段を構成している。20は色フィルタである。In FIG. 1, 1 is a lens on which image pickup light from a subject is incident, 2 is an optical low-pass filter, and 3 is CC.
An image sensor such as D, 4 is an image sensor control circuit for controlling the operation of the image sensor 3, 5 is an A / D converter for converting an image signal from the image sensor 3 into a digital signal, and 6 is a computer for image synthesis Thus, the dynamic range expanding means for expanding the dynamic range by the operating means d constitutes.
Reference numeral 7 is a memory (storing means) for storing synthesis information when the wide dynamic range image is synthesized, and 8 is a data processing circuit for matching the dynamic range width of the output image data with the dynamic range width or output characteristic of the output device c. It constitutes the control means. 20 is a color filter.
【0019】次に動作を説明すると、撮像手段aによる
被写体像(不図示)は、レンズ1、光学ローパスフィル
タ2及び色フィルタ20を通って撮像素子3に投影され
る。ここで、撮像素子制御回路4は1回の撮像動作で同
一シーンにおける露光量(絞り値、蓄積時間等)の異な
る画像信号を順次複数枚得るように構成され、更にこれ
らの複数の画像信号をメモリ7に記憶する。その後、メ
モリ7から読み出して計算機6で1枚の広ダイナミック
レンジ画像を合成すると同時に、合成時に必要とした画
素の値等の合成情報をメモリ7に記憶させておく。ま
た、データ処理回路8は、使用者が出力装置cの特性に
合わせて合成画像データのダイナミックレンジ幅の圧縮
を要求した時に、上記合成時に記憶しておいた合成情報
を基に圧縮操作を行ってデータを出力し、使用者の要求
がない時には合成画像データに合成情報をつけ加えて出
力するか、もしくはそのまま出力する。Next, the operation will be described. A subject image (not shown) by the image pickup means a is projected onto the image pickup element 3 through the lens 1, the optical low pass filter 2 and the color filter 20. Here, the image pickup device control circuit 4 is configured to sequentially obtain a plurality of image signals having different exposure amounts (aperture value, storage time, etc.) in the same scene by one image pickup operation, and further obtain these image signals. Stored in the memory 7. After that, the computer 6 reads out from the memory 7 and synthesizes one wide dynamic range image, and at the same time, the memory 7 stores the synthesis information such as the pixel value required at the time of synthesis. Further, when the user requests the compression of the dynamic range width of the composite image data in accordance with the characteristics of the output device c, the data processing circuit 8 performs the compression operation based on the composite information stored at the time of the composite. And outputs the data, and when there is no request from the user, adds the composite information to the composite image data and outputs it, or outputs it as it is.
【0020】次に図1の計算機6における合成アルゴリ
ズムを図2の概念図により説明する。図2において、9
は適正(標準)露光量で撮像素子3から得られた画像信
号をA/D変換器5で8ビットデータとしたものを棒グ
ラフで表した画像データ(ノーマル画像データと呼ぶ)
で、同様に、10,10′は露出を多くして得られた画
像データ(ブライト画像データと呼ぶ)、11,11′
は露出を少なくして得られた画像データ(ダーク画像デ
ータと呼ぶ)、12は合成によりダイナミックレンジが
拡大された画像データ、13,13′、14,14′は
任意の画素の値を表す点である。Next, the synthesis algorithm in the computer 6 of FIG. 1 will be described with reference to the conceptual diagram of FIG. In FIG. 2, 9
Is an image data obtained by converting the image signal obtained from the image sensor 3 with an appropriate (standard) exposure amount into 8-bit data by the A / D converter 5 and represented by a bar graph (referred to as normal image data).
Similarly, 10, 10 'are image data obtained by increasing the exposure (called bright image data), 11, 11'
Is image data obtained by reducing the exposure (called dark image data), 12 is image data whose dynamic range is expanded by combining, and 13, 13 ', 14 and 14' are points representing values of arbitrary pixels. Is.
【0021】以下図2に従って合成アルゴリズムを説明
する。ここで、各画像データは図1のA/D変換器5で
8ビットデータに変換されていると仮定し、よって画素
の値として0〜255の値をもっているものとする。ま
ず、ノーマル画像9とブライト画像10の合成を考え
る。異なる輝度レベル、つまり被写体の光量の変化に対
する撮像素子3の出力が異なる画像を合成する場合、互
いの画像データの輝度レベルをそろえる必要がある。こ
のため、ノーマル画像9とブライト画像10の両方でつ
ぶれのない画素を基準点13とすると、ブライト画像1
0はノーマル画像9に比べて露光量が多いので、この点
の値はノーマル画像9よりも大きい。よって図2の1
3,13′のような位置関係にある。そこで、両画像デ
ータの輝度レベルを同じにするため、この基準点13,
13′の値を同じにする。そうすると、ブライト画像1
0が全体的にスライドされ、座標上でブライト画像1
0′の位置となる。The synthesis algorithm will be described below with reference to FIG. Here, it is assumed that each image data has been converted into 8-bit data by the A / D converter 5 in FIG. 1, and thus the pixel value has a value of 0 to 255. First, consider synthesis of the normal image 9 and the bright image 10. When synthesizing images having different brightness levels, that is, different outputs of the image sensor 3 with respect to changes in the light amount of the subject, it is necessary to align the brightness levels of the image data of each other. For this reason, if the reference point 13 is a pixel that is not crushed in both the normal image 9 and the bright image 10, the bright image 1
Since 0 has a larger exposure amount than the normal image 9, the value at this point is larger than that of the normal image 9. Therefore, 1 in FIG.
There is a positional relationship such as 3, 13 '. Therefore, in order to make the brightness levels of both image data the same, this reference point 13,
Make the value of 13 'the same. Then bright image 1
0 is slid as a whole, and a bright image 1 is displayed on the coordinates.
The position is 0 '.
【0022】同様に、ノーマル画像9とダーク画像11
の合成においても、両方の画像データの輝度レベルを合
わせるため、両画像ともつぶれのない画素を基準点14
とすると、ダーク画像11はノーマル画像9に比べて露
光量が少ないので、この点の値はノーマル画像よりも小
さい。よって図の14,14′のような関係にあり、両
画像データの輝度レベルを同じにするためこの基準点1
4,14′の値を同じにすると、ダーク画像11は全体
的にスライドされるので、座標上でダーク画像11′の
位置となる。Similarly, the normal image 9 and the dark image 11
In the synthesizing process, the pixels having no crushing are used as the reference point 14 in order to match the brightness levels of both image data.
Then, since the dark image 11 has a smaller exposure amount than the normal image 9, the value at this point is smaller than that of the normal image. Therefore, there is a relationship such as 14 and 14 'in the figure, and in order to make the brightness levels of both image data the same, this reference point 1
If the values of 4 and 14 'are made the same, the dark image 11 is slid as a whole, and the dark image 11' is at the position on the coordinates.
【0023】すなわち、標準露光の標準画像データとそ
れと異なる露光の非標準画像データの両画像データから
両画像データ共輝度レベルが所定範囲内の共通領域を抽
出し、この共通領域の輝度レベルを一致させた後、前記
標準画像の輝度レベルが所定範囲外の領域に対応する前
記非標準画像の輝度レベルが所定範囲内の領域と置換す
ることによって、1枚の広ダイナミックレンジ画像を合
成する。That is, a common area in which both image data brightness levels are within a predetermined range is extracted from both image data of standard exposure standard image data and non-standard image data of different exposure, and the brightness levels of this common area are matched. After that, one wide dynamic range image is synthesized by replacing the non-standard image corresponding to the area where the brightness level of the standard image is outside the predetermined range with the area where the brightness level is outside the predetermined range.
【0024】以上のような操作により、各画像の輝度レ
ベルが同じとなる。その後、ノーマル画像9の0〜B
(基準点13)までをブライト画像10′のA〜B(基
準点13)と取り替え、ノーマル画像9のC(基準点1
4)〜255までをダーク画像11′のC(基準点1
4)〜Dと取り替える。また、同時に出力装置cに合わ
せて画像データを圧縮するための目安として、合成時に
基準となった画素の値(A,0,B,C,255,D)
をメモリ7に記憶させる。このような操作で3枚の画像
データを合成すれば、ダイナミックレンジの拡大された
画像データ12が得られる。By the above operation, the brightness levels of the respective images become the same. After that, 0-B of normal image 9
Up to (reference point 13) are replaced with A to B (reference point 13) of the bright image 10 ', and C (reference point 1) of the normal image 9 is replaced.
4) to 255, C (reference point 1) of the dark image 11 '
4) Replace with D. At the same time, as a guideline for compressing the image data in accordance with the output device c, the pixel values (A, 0, B, C, 255, D) that became the reference at the time of composition.
Are stored in the memory 7. By combining the three pieces of image data by such an operation, the image data 12 having an expanded dynamic range can be obtained.
【0025】次に図3を用いて図2の操作の計算機6上
での計算法を説明する。図3において、15はノーマル
画像データの任意の領域の画素の値を表したもの、16
はブライト画像データの領域15と同じ領域の画素の値
を表したもの、17は合成後の領域15と16を合成し
た値を表したものである。Next, the calculation method on the computer 6 for the operation of FIG. 2 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, reference numeral 15 represents a pixel value in an arbitrary area of the normal image data, and 16
Represents the pixel value of the same area as the area 15 of the bright image data, and 17 represents the combined value of the combined areas 15 and 16.
【0026】まず、ノーマル画像とブライト画像の輝度
レベルを同じにするため、両画像データともつぶれのな
い画素、図2における基準点13を設定する。ここで、
基準点13の値としてノーマル画像を100とすると、
ブライト画像の基準点13′は200となっている。そ
して、輝度レベルを合わせるためブライト画像の全ての
画素値から200−100である100を減算し、スラ
イドさせる。その後、ノーマル画像の黒つぶれとなって
いる領域(図3の例では、ノーマル画像15の画素値が
0の領域)をブライト画像の値で補充することで合成を
行う。以上、ノーマル画像とブライト画像の合成を説明
したが、ノーマル画像とダーク画像の合成の場合も同様
である。First, in order to make the brightness levels of the normal image and the bright image to be the same, a pixel which is not crushed in both image data, the reference point 13 in FIG. 2, is set. here,
If the normal image is 100 as the value of the reference point 13,
The reference point 13 'of the bright image is 200. Then, in order to match the brightness levels, 100, which is 200-100, is subtracted from all the pixel values of the bright image, and the result is slid. Then, the blackened area of the normal image (in the example of FIG. 3, the area where the pixel value of the normal image 15 is 0) is supplemented with the value of the bright image to perform the synthesis. Although the synthesis of the normal image and the bright image has been described above, the same applies to the synthesis of the normal image and the dark image.
【0027】さて、上記のようにしてダイナミックレン
ジ拡大処理を行った画像データを出力装置cで出力する
訳であるが、出力装置cのダイナミックレンジ幅が合成
画像データより狭い場合があり、このような場合、合成
画像データのダイナミックレンジ幅を圧縮して出力を行
わなければならない。図4はダイナミックレンジの広い
画像データの圧縮例を示す図で、画像データを知覚色空
間上で表したものである。図4において、30は本画像
合成処理でダイナミックレンジの拡大された合成画像デ
ータ、31は画像データ30を任意の範囲で圧縮したも
のを示しており、図4の(e)に各座標の定義を示す。
また、図4の(a)は合成画像データ30を線形的に圧
縮したもの、(b)は明るい部分を強調して圧縮したも
の、(c)は暗い部分を強調して圧縮したもの、(d)
は明るい部分をカットして圧縮したものを示し、このよ
うに自由にダイナミックレンジ幅を変えて出力できるこ
とが望ましい。そこで以下、図5を用いてダイナミック
レンジの拡大された画像データを出力装置cの特性に合
わせて圧縮を行う、データ処理回路8の動作を説明す
る。The image data that has been subjected to the dynamic range expansion processing as described above is output by the output device c. However, the dynamic range width of the output device c may be narrower than that of the composite image data. In that case, the dynamic range width of the composite image data must be compressed before output. FIG. 4 is a diagram showing an example of compression of image data having a wide dynamic range, which represents the image data in a perceptual color space. In FIG. 4, reference numeral 30 indicates composite image data whose dynamic range has been expanded by the main image composition processing, and reference numeral 31 indicates image data 30 compressed in an arbitrary range. Definition of each coordinate is shown in FIG. Indicates.
In addition, FIG. 4A shows the synthesized image data 30 linearly compressed, FIG. 4B shows the bright portion emphasized and compressed, and FIG. 4C shows the dark portion emphasized and compressed. d)
Indicates that the bright part is cut and compressed, and it is desirable that the dynamic range width can be freely changed and output in this way. Therefore, the operation of the data processing circuit 8 that compresses the image data whose dynamic range has been expanded according to the characteristics of the output device c will be described below with reference to FIG.
【0028】図5において、24は本合成アルゴリズム
を用いてダイナミックレンジを拡大した画像データ、2
5及び29は画像データ24を8bitデータに圧縮し
た画像データ、26〜28は漸近線である。ここで例と
して、合成画像データのダイナミックレンジは8bit
幅以上の値をもち、出力装置cのダイナミックレンジ幅
は8bitであるものについて説明する。In FIG. 5, reference numeral 24 is image data in which the dynamic range is expanded using the present synthesis algorithm, 2
5 and 29 are image data obtained by compressing the image data 24 into 8-bit data, and 26 to 28 are asymptotes. Here, as an example, the dynamic range of the composite image data is 8 bits.
A description will be given of a case where the output device c has a value equal to or larger than the width and the dynamic range width of the output device c is 8 bits.
【0029】図5の(a)の画像データ24は図2の合
成画像データ12と同じであり、画素の値として8bi
t以上の幅を持っている。この画像データ24におい
て、A〜B間はブライト画像から、C〜D間はダーク画
像から補充したものである。ここで、出力装置cのダイ
ナミックレンジ幅が8bit幅であると仮定し、これに
合わせて圧縮を行うには、もとの標準画像が図5の
(a)のグラフ上で0〜255間に値するので、A〜B
間の画像データを0〜B間に、C〜D間の画像データを
C〜255間にそれぞれ圧縮を行えば、適正露光の画像
データの輝度レベルとほぼ同じで、かつ図2のノーマル
画像9よりもダイナミックレンジの拡大された画像を得
ることができる。そこで、合成時にメモリ7に記憶して
ある合成情報(A,B,C,D,0,255)の値を用
いて行う。以下、図5の(a)で述べた圧縮操作を計算
機上で線形的に行う場合の計算式の例を示す。The image data 24 in FIG. 5A is the same as the composite image data 12 in FIG. 2, and the pixel value is 8 bi.
It has a width of t or more. In the image data 24, the bright image is replenished between A and B, and the dark image is replenished between C and D. Here, it is assumed that the dynamic range width of the output device c is 8 bit width, and in order to perform compression in accordance with this, the original standard image is between 0 and 255 on the graph of FIG. Worth, so AB
If the image data between C and D is compressed between 0 and B, and the image data between C and D is compressed between C and 255, the brightness level is almost the same as that of the image data of proper exposure, and the normal image 9 of FIG. An image with an expanded dynamic range can be obtained. Therefore, the value of the composition information (A, B, C, D, 0, 255) stored in the memory 7 at the time of composition is used. Hereinafter, an example of a calculation formula when the compression operation described in FIG. 5A is linearly performed on a computer will be shown.
【0030】(1)(A〜B)→(0〜B)
NewPix = ( B-0 )÷( B-A ) × ( OldPix-A ) + 0
(2)(B〜C)→(B〜C)
そのまま
(3)(C〜D)→(C〜255)
NewPix = ( 255-C )÷( D-C ) × ( OldPix-C ) + C
以上、線形式を用いて圧縮を行ったが、図5の(b)の
ように、直線26〜28を漸近線とするような曲線29
を作り出し、非線形的に圧縮を行えば、光の強さに対す
る出力値が滑らかになるので、より自然な画像が得られ
る。また、曲線を作り出すことが困難な場合は、短い直
線を組み合わせて曲線29に近似させて圧縮を行えば良
い。また、これら圧縮操作を本撮像装置以外でも行える
ことが望ましい。そのような場合には、図6のように、
メモリ7の圧縮情報(合成情報)をつけ加えることで、
コンピュータなどで上述したような圧縮操作を行うこと
が可能となる。(1) (A to B) → (0 to B) NewPix = (B-0) ÷ (BA) × (OldPix-A) + 0 (2) (B to C) → (B to C) As it is (3) (C to D) → (C to 255) NewPix = (255-C) ÷ (DC) × (OldPix-C) + C As above, compression was performed using the linear format. As shown in (b), a curve 29 having straight lines 26 to 28 as asymptotes
By creating the image and performing the compression in a non-linear manner, the output value with respect to the light intensity becomes smooth, so that a more natural image can be obtained. Further, when it is difficult to create a curved line, compression may be performed by combining short straight lines to approximate the curved line 29. Further, it is desirable that these compression operations can be performed by a device other than the main imaging device. In such a case, as shown in FIG.
By adding the compression information (composite information) of the memory 7,
The compression operation as described above can be performed by a computer or the like.
【0031】このように、各画像データの輝度レベルを
合わせてから合成を行うことにより、疑似輪郭のない輝
度バランスがとれたダイナミックレンジの広い自然な合
成画像が得られ、かつ複雑な計算を必要としないので、
合成時間が短く、動画にも適用できる。In this way, by combining the brightness levels of the respective image data and then combining them, a natural composite image with a wide dynamic range in which the brightness balance is obtained without pseudo contours, and complicated calculation is required. I will not
The composition time is short and can be applied to movies.
【0032】また、ダイナミックレンジを拡大する時に
拡大の目安となったA,0,B(基準点),C(基準
点),255,Dの値等を記憶しておくことで、その座
標を目安として出力装置cのダイナミックレンジ幅に合
わせて圧縮を簡単に行えると共に、1枚の広ダイナミッ
クレンジ合成画像から使用者の意志により自由にダイナ
ミックレンジ幅を変えて出力することが可能になる。Further, by storing the values of A, 0, B (reference point), C (reference point), 255, D, etc., which were used as a guideline for expanding the dynamic range, the coordinates thereof can be stored. As a guide, it is possible to easily perform compression in accordance with the dynamic range width of the output device c, and to output from one wide dynamic range composite image with the dynamic range width freely changed by the user's intention.
【0033】なお、上記合成する画像データの数は3枚
と限らず、2枚以上なら何枚でも差し支えない。The number of image data to be combined is not limited to three, and any number of image data may be used as long as it is two or more.
【0034】図7は本発明の第2の実施例の構成を示す
ブロック図であり、図1と同一符号は同一構成部分を示
している。図7において、18は第1の撮像素子、3は
第2の撮像素子、19は第3の撮像素子、20は色フィ
ルタ、21は色信号を輝度信号と色差信号に分ける色差
信号生成回路、8は色差信号と輝度信号からRGB信号
を作り出す信号処理回路、23はレンズ1からの像を複
数の撮像素子3,18,19に分けるプリズム(分光手
段)である。FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention, and the same symbols as those in FIG. 1 indicate the same components. In FIG. 7, 18 is a first image sensor, 3 is a second image sensor, 19 is a third image sensor, 20 is a color filter, 21 is a color difference signal generation circuit for dividing a color signal into a luminance signal and a color difference signal, Reference numeral 8 is a signal processing circuit for generating an RGB signal from the color difference signal and the luminance signal, and 23 is a prism (spectral means) for dividing the image from the lens 1 into a plurality of image pickup devices 3, 18, and 19.
【0035】図7に従って動作を説明すると、被写体像
(不図示)はレンズ1及びプリズム23を通り、さらに
光学ローパスフィルタ2及び色フィルタ20を通って撮
像素子18,3,19に投影される。ここで、撮像素子
制御回路4により1回の撮影動作で、第1の撮像素子1
8からは適正露光量で色信号、第2の撮像素子3からは
露光を多くした輝度信号(以下ブライト輝度信号と呼
ぶ)、第3の撮像素子19からは露光を少なくした輝度
信号(以下ダーク輝度信号と呼ぶ)を得る。その方法と
しては各撮像素子の前面に互いに透過率の異なるNDフ
ィルタを設けるか各撮像素子の蓄積時間を異ならせる。
こうして得られた各画像信号は、A/D変換器5でデジ
タル信号に変換される。The operation will be described with reference to FIG. 7. A subject image (not shown) passes through the lens 1 and the prism 23, and further passes through the optical low pass filter 2 and the color filter 20 and is projected onto the image pickup devices 18, 3, and 19. Here, the first image pickup device 1 is operated by the image pickup device control circuit 4 in one shooting operation.
8 is a color signal with an appropriate exposure amount, the second image pickup device 3 is a luminance signal with increased exposure (hereinafter referred to as bright luminance signal), and the third image pickup device 19 is a luminance signal with reduced exposure (hereinafter, dark signal). (Called the luminance signal). As a method for this, ND filters having different transmissivities are provided on the front surface of each image sensor or the accumulation time of each image sensor is made different.
Each image signal thus obtained is converted into a digital signal by the A / D converter 5.
【0036】次に、画像データ合成手段のブロックの説
明に入るが、合成アルゴリズムは前述の第1の実施例と
同じである。つまり、露光量の異なる複数枚の画像デー
タの輝度レベルを適正露光量で撮った画像データの輝度
レベルに合わせて合成するというものである。Next, the block of the image data synthesizing means will be described. The synthesizing algorithm is the same as that of the first embodiment. That is, the brightness levels of a plurality of pieces of image data having different exposure amounts are combined according to the brightness levels of the image data taken with an appropriate exposure amount.
【0037】撮像素子18からの色信号は、色差信号生
成回路21に入り、ここで輝度信号Yn(以下ノーマル
輝度信号と呼ぶ)及び色差信号R−Yn,B−Ynが作
られる。このノーマル輝度信号Ynと撮像素子3からの
ブライト輝度信号Ybの輝度レベルの差(図2における
ノーマル画像9の基準点13とブライト画像10の基準
点13′との画素値の差)を計算機6で計算し、メモリ
7に記憶する。同様に、ノーマル輝度信号Ynと撮像素
子19からのダーク輝度信号Ydの輝度レベルの差も記
憶する。The color signal from the image pickup device 18 enters a color difference signal generation circuit 21, where a luminance signal Yn (hereinafter referred to as a normal luminance signal) and color difference signals R-Yn and B-Yn are generated. The difference between the luminance levels of the normal luminance signal Yn and the bright luminance signal Yb from the image sensor 3 (pixel value difference between the reference point 13 of the normal image 9 and the reference point 13 'of the bright image 10 in FIG. 2) is calculated by the computer 6 Is calculated and stored in the memory 7. Similarly, the difference in brightness level between the normal brightness signal Yn and the dark brightness signal Yd from the image sensor 19 is also stored.
【0038】上記のようにして、一旦輝度レベルの差を
記憶しておくことにより、次回からブライト輝度信号か
らこの差を引くだけで、また、ダーク輝度信号にこの差
を加えるだけで簡単にノーマル輝度信号の輝度レベルに
合わせることが可能となる(図2におけるブライト画像
10′及びダーク画像11′)。そして、、この輝度レ
ベルを合わせた信号を計算機6で図2のデータ12のよ
うに合成を行い、データ処理回路8で合成画像をノーマ
ル画像のビット幅(今回の例では8bit)に輝度レベ
ルが相違しないように圧縮を行い、色差信号生成回路2
1からの色差信号と組み合わせれば、ダイナミックレン
ジの拡大された画像を合成することができる。その際、
データ処理回路8は第1の実施例と同じ動作をする。By temporarily storing the difference in the brightness level as described above, it is possible to easily subtract the difference from the bright brightness signal from the next time and to add the difference to the dark brightness signal to make the normal operation simple. It is possible to match the brightness level of the brightness signal (bright image 10 'and dark image 11' in FIG. 2). Then, the signal in which the brightness levels are matched is combined by the computer 6 as the data 12 of FIG. 2, and the combined image is displayed in the bit width of the normal image (8 bits in this example) by the data processing circuit 8. The color difference signal generation circuit 2 performs compression so as not to make a difference.
When combined with the color difference signal from 1, it is possible to synthesize an image with an expanded dynamic range. that time,
The data processing circuit 8 operates in the same manner as in the first embodiment.
【0039】以上のような構成で合成を行うことによ
り、合成によって疑似輪郭となってしまうのを防ぐこと
ができる。また、複数の撮像素子を用いて露光量の異な
る複数枚の画像データを同時に取り込み、かつ一旦各輝
度信号の輝度レベルの差を記憶しておけば、次回からは
簡単な演算で合成が可能となるので、動きのある被写体
やムービーにも適用できる。By performing the composition with the above-mentioned configuration, it is possible to prevent the pseudo contour from being created by the composition. In addition, if multiple image data with different exposures are simultaneously captured using multiple image sensors and the difference in the brightness level of each brightness signal is stored once, it is possible to combine them by a simple calculation from the next time. Therefore, it can be applied to moving subjects and movies.
【0040】なお、上述の各実施例ではいずれも撮像ブ
ロックと画像データ合成ブロックとが合体化された画像
データ処理装置として説明したが、両ブロックが分離さ
れていても本発明の主旨に沿うものであることは明白で
ある。In each of the above-described embodiments, the image data processing device has been described in which the image pickup block and the image data composition block are integrated, but even if both blocks are separated, it is in accordance with the gist of the present invention. Is obvious.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、例
えば露光量の異なる複数の画像データを合成して1枚の
画像データを得る時に、適正露光で撮った標準画像デー
タの輝度レベルに、他の露光量で撮った非標準画像デー
タの輝度レベルを合わせてから合成を行うことにより、
合成後の画像データの疑似輪郭をなくし、また輝度バラ
ンスの崩れた不自然な画像となることを防ぐことができ
るので、ダイナミックレンジの広い自然な画像を合成す
ることができる。また、合成アルゴリズムが単純で、従
来のように合成における領域判別などの複雑な計算を必
要としないので、合成時間が早く動画にも適用できる。As described above, according to the present invention, for example, when a plurality of image data having different exposure amounts are combined to obtain one image data, the brightness level of the standard image data taken with proper exposure is obtained. By combining the brightness levels of the non-standard image data taken with other exposure amounts, and then combining,
Since it is possible to eliminate the pseudo contour of the combined image data and prevent an unnatural image in which the brightness balance is lost, it is possible to combine a natural image with a wide dynamic range. Further, since the composition algorithm is simple and complicated calculation such as region discrimination in composition is not required unlike the conventional art, the composition time is fast and it can be applied to a moving image.
【0042】また、合成時に基準となった画素の値など
の合成情報をメモリに記憶させておくことにより、ダイ
ナミックレンジの拡大された1枚の画像データを、出力
装置のダイナミックレンジ幅や出力特性に合わせて簡単
に圧縮でき、また使用者の意志によって自由にダイナミ
ックレンジの幅を変えて出力することが可能なので、様
々な出力装置において標準画像よりダイナミックレンジ
の拡大された良好な画像を出力することができる。Further, by storing in the memory the synthesis information such as the value of the pixel used as the reference at the time of synthesis, one image data having an expanded dynamic range is converted into the dynamic range width and output characteristics of the output device. Can be easily compressed according to the user's will, and the width of the dynamic range can be freely changed according to the user's intention to output, so that various output devices output good images with a wider dynamic range than standard images. be able to.
【図1】 本発明の第1の実施例の構成を示すブロック
図FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.
【図2】 合成アルゴリズムの概念図FIG. 2 is a conceptual diagram of a synthesis algorithm.
【図3】 合成アルゴリズムの計算法を示す説明図FIG. 3 is an explanatory diagram showing a calculation method of a synthesis algorithm.
【図4】 画像データの圧縮例を示す説明図FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of compression of image data.
【図5】 ダイナミックレンジ拡大データの圧縮例を示
す図FIG. 5 is a diagram showing a compression example of dynamic range expansion data.
【図6】 画像フォーマットを示す図FIG. 6 is a diagram showing an image format.
【図7】 本発明の第2の実施例の構成を示すブロック
図FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
3 撮像素子 4 撮像素子制御回路(露光制御手段) 6 計算機(ダイナミックレンジ拡大手段) 8 データ処理回路(制御手段) 18 撮像素子 19 撮像素子 23 プリズム(分光手段) a 撮像手段 c 出力装置 d 操作手段 3 image sensor 4 Image sensor control circuit (exposure control means) 6 calculator (dynamic range expansion means) 8 Data processing circuit (control means) 18 Image sensor 19 Image sensor 23 Prism (Spectroscopic means) a Imaging means c Output device d Operating means
Claims (9)
ミックレンジ幅を前記出力装置のダイナミックレンジ幅
に合わせる処理手段と、前記画像データのダイナミック
レンジを変化させるための操作手段とを備えたことを特
徴とする画像データ処理装置。1. A dyna of image data to be output to an output device.
Mick range width is the dynamic range width of the output device
An image data processing apparatus comprising: a processing unit for adjusting the dynamic range of the image data; and an operating unit for changing the dynamic range of the image data.
手段によりダイナミックレンジを拡大した画像データで
あることを特徴とする請求項1記載の画像データ処理装
置。Wherein the image data, the image data processing apparatus according to claim 1 Symbol mounting, characterized in that image data with enlarged dynamic range by the dynamic range expansion means.
ていることを特徴とする請求項1記載の画像データ処理
装置。3. A process according to claim 1 Symbol, characterized in that an imaging means for obtaining image data placing the image data processing apparatus.
ーンにおける異なる露光量の複数枚の画像データを合成
することを特徴とする請求項2記載の画像データ処理装
置。4. The image data processing apparatus according to claim 2 , wherein the dynamic range expansion means synthesizes a plurality of pieces of image data having different exposure amounts in the same scene.
1の露光量で撮像された第1の画像データと前記第1の
露光量とは異なる第2の露光量で撮像された第2の画像
データの両画像データから両画像データ共輝度レベルが
所定範囲内の共通領域を抽出し、この共通領域の輝度レ
ベルを一致させた後、前記第1の画像データにおける輝
度レベルが所定範囲外の領域の信号を、対応する前記第
2の画像データの輝度レベルの信号と置換することによ
って、1枚の広ダイナミックレンジ画像を合成すること
を特徴とする請求項2記載の画像データ処理装置。5. The dynamic range expansion means comprises a first
First image data and the first captured by the first exposure amount
From both image data of the second image data imaged with the second exposure amount different from the exposure amount, a common area in which both image data brightness levels are within a predetermined range is extracted, and the brightness levels of this common area are matched. After that, the signal of the area in which the brightness level in the first image data is outside the predetermined range is converted into the corresponding first signal.
By replacing the luminance level of the signal of the second image data, the image data processing apparatus according to claim 2, wherein the benzalkonium to synthesize one wide dynamic range image.
の光路中にあって前記各撮像素子に像を分ける分光手段
と、前記各撮像素子の露光量を変化させる露光制御手段
とを備えていることを特徴とする請求項3記載の画像デ
ータ処理装置。6. The image pickup means includes a plurality of image pickup elements, a spectroscopic means for dividing an image into each of the image pickup elements in an optical path of image pickup light, and an exposure control means for changing an exposure amount of each of the image pickup elements. The image data processing apparatus according to claim 3, further comprising:
情報を基に画像データのダイナミックレンジ幅を出力手
段のダイナミックレンジ幅あるいは出力特性に合わせる
ことを特徴とする請求項4記載の画像データ処理装置。7. The image data processing apparatus according to claim 4, wherein the dynamic range width of the image data is matched with the dynamic range width or output characteristic of the output means based on the information synthesized by the dynamic range expansion means.
情報を基に画像データのダイナミックレンジ幅を出力手
段のダイナミックレンジ幅あるいは出力特性に合わせる
ことを特徴とする請求項5記載の画像データ処理装置。8. The image data processing apparatus according to claim 5, wherein the dynamic range width of the image data is matched with the dynamic range width or output characteristic of the output means based on the information synthesized by the dynamic range expansion means.
は、色空間上で変化させられることを特徴とする請求項
1記載の画像データ処理装置。 9. A dynamic range of the image data
Is variable in the color space.
1. The image data processing device according to 1.
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
JP27194093A JP3368012B2 (en) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | Image data processing device |
US08/329,538 US5801773A (en) | 1993-10-29 | 1994-10-26 | Image data processing apparatus for processing combined image signals in order to extend dynamic range |
US09/009,282 US6204881B1 (en) | 1993-10-10 | 1998-01-20 | Image data processing apparatus which can combine a plurality of images at different exposures into an image with a wider dynamic range |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27194093A JP3368012B2 (en) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | Image data processing device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH07131704A JPH07131704A (en) | 1995-05-19 |
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ID=17506962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR101534317B1 (en) * | 2008-10-10 | 2015-07-06 | 삼성전자주식회사 | Method and apparatus of generating high dynamic range image |
US9049380B2 (en) | 2011-09-26 | 2015-06-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Image processing apparatus for generating an image having an expanded dynamic range and method thereof, and image capture apparatus |
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1993
- 1993-10-29 JP JP27194093A patent/JP3368012B2/en not_active Ceased
Also Published As
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