进行色阶校正的图像处理设备和图像处理方法_2

文档序号:9238559阅读:来源:国知局
。WB调整单元 10将各个颜色信号的信号值乘以白平衡系数(以下称为"WB系数")来调整各个颜色信号 的水平,从而使得可以以各个颜色信号的水平均匀的灰色,输出灰色被摄体。WB系数是随着 颜色信号而变化的增益。摄像单元1将WB系数以及来自摄像装置的信号值存储为RAW数 据,并且将各个颜色信号的信号值乘以WB系数,从而使得这些颜色信号在灰色被摄体中具 有相同信号值。
[0029] 应该注意,可以考虑在标准光源下进行拍摄的假定下,存储WB系数。另外,可以基 于通过用户所输入的色温、或者可以通过从RAW数据或者显影数据中的一部分提取各个颜 色信号的信号值,来计算WB系数。WB调整单元10可以不使用作为RAW数据所存储的WB系 数,而且可以使用显影时用户指定的方法来计算WB系数,并且使用该WB系数。
[0030] 图2是示出通过WB调整单元10所进行的示例性WB调整处理的图。在图2中,纵 轴表示信号值的大小。图2中的信号值20是作为RAW数据所存储的各个颜色信号的信号 值。传感器饱和值21是信号值20的上限值,并且由摄像装置的光谱灵敏度特性、摄像单元 1的处理精度和预定阈值所决定。在图2所示的例子中,传感器饱和值21针对各个颜色信 号是相同的,但是传感器饱和值21可以随着颜色信号而变化。
[0031] 图2中的信号值22是通过WB调整单元10将各个颜色信号的信号值20乘以WB系 数所获得的WB调整之后的信号值。将信号值20乘以WB系数改变各个颜色信号的上限值。 在图2所示的例子中,假定颜色信号R的WB系数是"2"、颜色信号B的WB系数是"1. 5"、并 且颜色信号的WB系数是"1"。因此,颜色信号R的饱和水平23是传感器饱和值21的两倍 大,颜色信号B的饱和水平24是传感器饱和值21的1. 5倍大,并且颜色信号G的饱和水平 25等于传感器饱和值21。
[0032] 显影单元2还具有光学校正单元11、颜色插值单元12、动态范围调整单元13 (以 下称为"D范围调整单元13")、替换处理单元14和噪声去除单元15。显影单元2还具有 校正量调整单元16、伽马校正单元17、色阶校正单元18、锐度处理单元19和颜色处理单元 110〇
[0033] 应该注意,摄像单元1可以装配有显影单元2所具有的这些构件(包括WB调整单 元10)中的一部分,另外,显影单元2可以装配有其它处理单元。此外,显影单元2所具有 的这些构件可以是中央控制单元本身的功能块,或者可以是在中央控制单元的控制下进行 预定功能的功能块。
[0034]例如,光学校正单元11降低由摄像单元1的各种透镜所产生的周边照明,校正倍 率的色像差,消除轴向色像差,并且校正失真。颜色插值单元12对由单色信号所构成的像 素进行去马赛克。D范围调整单元13确定在显影时所使用的亮度值的输入下限值Bk和输 入上限值Wt(S卩,伽马曲线的输入下限值Bk和输入上限值Wt)。替换处理单元14对于每一 像素,利用其它颜色信号替换几乎饱和的颜色信号。噪声去除单元15通过滤波处理或者分 层处理等,去除亮度噪声和颜色噪声。
[0035]校正量调整单元16计算在对输入信号(在稍后所述的步骤S301~S303和S307 要处理的拍摄数据)所进行的伽马校正时所使用的伽马曲线的基准水平,并且生成色阶校 正表。应该注意,基准水平是指使得伽马校正后的信号成为目标水平的输入信号的水平。
[0036] 在本实施例的说明中,假定伽马校正后的信号的目标水平被设置成使得能够进行 正确曝光的亮度值(亮度水平),并且更具体地,被设置成拍摄反射率18%的灰色的情况下 的亮度值(亮度水平)。因此,在下面的说明中,将基准水平表述为适当水平。应该注意,不 是总是以上述方式设置目标水平,并且可以根据拍摄场景来设置目标水平,或者可以通过 用户来设置目标水平。
[0037] 伽马校正单元17进行伽马校正处理,在该处理中,伽马校正单元17使用通过D范 围调整单元13所确定的输入下限值Bk和输入上限值Wt、以及通过校正量调整单元16所确 定的伽马曲线来调整整个拍摄图像的对比度和动态范围。
[0038] 色阶校正单元18根据通过校正量调整单元16所生成的色阶校正表,仅校正暗部 或者亮部的局部亮度的色阶。锐度处理单元19增强图像的边缘以调整整个图像的锐度。颜 色处理单元110调整图像的色相,并且抑制高亮度区域中的色曲。尽管在图1中,按照优选 处理的顺序,示出了显影单元2的处理单元,并且获得诸如降噪和减少边缘着色等这样的 效果,但是该顺序不是限制性的。
[0039] 参考图3~7,说明用于色阶校正量的第一确定方法。图3是示出通过显影单元2 所进行的、用于色阶校正量的第一确定方法的流程图。应该注意,图3中的处理是通过控制 摄像设备100的全部操作的未示出的中央控制单元(CPU)执行预定程序、并且控制构成显 影单元2的构件的操作来实现的。
[0040] 在步骤S301,WB调整单元10通过将RAW数据中的各个颜色信号的信号值乘以WB 系数来进行WB调整。在步骤S302,替换处理单元14利用其它颜色信号替换几乎饱和的颜 色信号。对于该替换处理,可以使用众所周知的技术(例如,日本特开(Kokai)2004-328564 或者日本特开(Kokai) 2012-85360号等所述的技术),但是这里省略对其的详细说明。
[0041] 在步骤S303,伽马校正单元17对经过了步骤S302的处理的拍摄数据进行伽马校 正处理。这里,伽马校正单元17使用基于通过D范围调整单元13所确定的输入下限值Bk 和输入上限值Wt所计算出的伽马曲线,进行色阶转换。输入下限值Bk和输入上限值Wt可 以是例如拍摄数据的底部1 %和顶部1 %的亮度值。
[0042] 在步骤S304,校正量调整单元16计算在步骤S303经过了伽马校正的拍摄数据的 亮度直方图。具体地,将在步骤S303中经伽马校正之后的RGB信号转换成亮度值(Y),以计 算全部拍摄数据的亮度直方图。应该注意,例如,对于从RGB信号向亮度值(Y)的转换,可 以使用下面的公式1。
[0043] 在步骤S305,用作计算亮度直方图中的偏差度的偏差计算部件的校正量调整单元 16,计算相对于中心亮度的低亮度侧的偏差度和高亮度侧的偏差度。
[0044] 例如,可以使用下面的公式2和3来计算亮度直方图中的偏差度。公式2和3用 于计算相对于色阶数量256的亮度直方图中的中心亮度的低亮度侧的偏差度(varl)和高 亮度侧的偏差度(var2)。应该注意,在公式2和3中,"Y[i] "是亮度值i的直方图频率。
[0045][数学表达式1]
[0046]
[0047]
[0048]
[0049] 在步骤S306,校正量调整单元16判断使用通过D范围调整单元13所确定的输入 下限值Bk和输入上限值Wt进行调整之后的动态范围是否宽于调整之前的动态范围(动态 范围是否由于调整而扩展)。当动态范围变宽时(步骤S306为"是"),处理进入步骤S307, 并且当动态范围没有变宽时(步骤S306为"否"),处理进入步骤S308。
[0050] 在步骤S307,校正量调整单元16计算伽马曲线的适当水平。图4是示意性示出在 步骤S307计算伽马曲线的适当水平的处理的图。图4示出三个伽马曲线,g卩,第一伽马曲 线40、第二伽马曲线41和第三伽马曲线42。
[0051] 第一伽马曲线40是在没有进行任何动态范围调整的情况下的伽马曲线。第二伽 马曲线41是适当水平与动态范围调整之前的相同、并且输入下限值和输入上限值已被调 整的伽马曲线。第三伽马曲线42是通过调整第二伽马曲线41的适当水平所获得的伽马曲 线。
[0052] 参考图4,输入下限值43是第一伽马曲线40的输入下限值,并且输入下限值44是 第二伽马曲线41和第三伽马曲线42的输入下限值。适当水平45是第一伽马曲线40和第 二伽马曲线41的适当水平,并且适当水平46是第三伽马曲线42的适当水平。
[0053] 输入上限值47是第一伽马曲线40的输入上限值。输入上限值48是第二伽马曲线 41和第三伽马曲线42的输入上限值。应该注意,通过对数比例法表示这些值(43~48)。 输出上限值49是伽马校正之后的输出上限值。
[0054] 在不改变第一伽马曲线40的适当水平的情况下被调整以扩展动态范围的第二伽 马曲线41在高亮度侧的倾斜度相对于适当水平较小,因此在该亮度范围内,色阶变差。另 一方面,第三伽马曲线42通过使适当水平向高亮度侧偏移进行调整,因此在没有进行动态 范围调整的情况下,使得高亮度侧的色阶接近第一伽马曲线40 (倾斜度保持不变)。
[0055]另外,向高亮度侧偏移第三伽马曲线42的适当水平,并且作为结果,在不进行动 态范围调整的情况下,同样使得低亮度侧的色阶接近第一伽马曲线40。下面给出用于计算 适当水平的示例性公式4。
[0056][数学表达式2]
[0057]
[0058] 在上述公式4中,"BK1"是输入下限值43的值(亮度值),"BK2"是输入下限值44 的值(亮度值),"Wtl"是输入上限值47的
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