JP2008129027A - 逆光判別装置、撮像装置、逆光判別方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置において、限られた逆光パターンによって撮像画像の適正な逆光判断をする。
【解決手段】画像取得部２１０は、撮像された撮像画像を取得し、その撮像画像の撮像領域から高輝度領域と低輝度領域を分離する。逆光領域抽出部２２０は、分離された低輝度領域の中から限られた逆光パターンを用いて逆光領域を抽出する。光量比算出部２３０は、抽出された逆光領域の平均輝度値と、分離された高輝度領域の平均輝度値との割合を光量比Ｘとして算出する。その算出された光量比に基づいて、逆光度算出部２４０は逆光状態の度合いである逆光度を算出する。補正率算出部２６０は、撮像環境の露光量に基づいて補正率を算出する。逆光度補正部２７０は、逆光度と補正率に基づいて逆行度の補正をする。逆光状態判定部２８０は、補正された逆光度と逆光判定の閾値とを比較することにより逆光状態であるか否かを判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に撮像画像が逆光状態であるか否かを判別する逆光判別装置、および、これらにおける処理方法ならびに当該方法をコンピュータに実行させるプログラムに関する。

従来、撮像装置においては、撮像画像が逆光状態のときに、ストロボ発光や露出補正等によって適正な撮像画像を取得する処理が行われている。その際、撮像画像が逆光状態であるか否かの判別方法としては、輝度値毎の画素数の分布を示すヒストグラムの傾向から判別する方法がある。このヒストグラムにおいて、明るい輝度値および暗い輝度値の画素数が多くなる傾向があれば、逆光状態である可能性が高いと判別することができる。

また、別の判別方法としては、撮像画像上の輝度値の測定によって、逆光領域の配置である逆光パターンによって逆光領域とそれ以外の領域である通常領域を分離して、逆光領域と通常領域の平均輝度値の差が大きければ逆光状態である可能性が高いと判別する方法もある。

また、上述の２つの判別方法を組み合わせて使用する判別方法も提案されている。例えばヒストグラムにおいて輝度の分布領域を高輝度領域と中輝度領域と低輝度領域とに分離して、それぞれの領域に対応する画素数の分布傾向を用いるとともに、逆光パターンによって分離された逆光領域と通常領域の平均輝度値の比率を用いることにより、逆光状態であるか否かの判別を行うシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２３５９５６号公報（図１）

上述の従来技術では、逆光状態は多様であるため、逆光判別するためには多数の逆光パターンを保持しなければならなくなる。しかも、逆光パターンの数が多くなると逆光判別の時間が長くなる。一方、逆光パターンの数をいくら多くしても、逆光状態が規定の逆光パターンにない逆光領域の配置であるときには逆光状態であると判定されない。また、ヒストグラムのみから逆光判別をしただけでは、撮像環境の露光量の変動等によって逆光判定に違いが出て、被写体の逆光状態を的確に判定できない。

そこで、本発明は、撮像画像において限られた逆光パターンにより適正な逆光判断をすることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の側面は、撮像画像を取得して高輝度領域および低輝度領域の少なくとも２つの領域に分離する画像取得手段と、上記低輝度領域において所定の逆光パターンに対して輝度値の平均値が最も低くなる領域を探索して逆光領域として抽出する逆光領域抽出手段と、上記高輝度領域における輝度値の平均値と上記逆光領域における輝度値の平均値の割合を光量比として算出する光量比算出手段と、上記光量比に基づいて逆光度を算出する逆光度算出手段と、上記逆光度が所定の閾値を超えている場合に逆光状態であると判定する逆光状態判定手段とを具備することを特徴とする逆光判別装置である。これにより、撮像画像の低輝度領域から逆光領域を抽出して、撮像画像の高輝度領域における輝度値の平均値と逆光領域における輝度値の平均値の割合に基づいて逆光状態か否かを判定させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記逆光度算出手段は、上記光量比の余事象として上記逆光度を算出することを特徴とする。これにより、輝度値が均一で逆光状態が全く無い状態に対して、輝度値がどの程度不足しているのかを示す逆光度に基づいて、撮像画像の逆光状態を判別させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記画像取得手段は、上記撮像画像の上部の所定の領域を上記高輝度領域とし、上記撮像画像の下部の所定の領域を上記低輝度領域とすることを特徴とする。これにより、撮像画像について、統計上において輝度値が高い領域と、統計上において輝度値が低い領域とに分離させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記逆光状態判定手段における上記判定の結果として上記逆光状態であるか否かの判定結果を保存する逆光判定保持手段をさらに具備し、上記逆光状態判定手段は、上記判定結果が上記逆光状態であるときに上記所定の閾値をより低い値に変更することを特徴とする。これにより、１フレーム前の撮像状態に基づいて、逆光状態の判定に用いられる閾値を変動させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記画像取得手段は、上記撮像画像の上部の所定の領域を上記高輝度領域として上記撮像画像の下部の所定の領域を上記低輝度領域とする第１の配置と、上記撮像画像の左部の所定の領域を上記高輝度領域として上記撮像画像の右部の所定の領域を上記低輝度領域とする第２の配置と、上記撮像画像の右部の所定の領域を上記高輝度領域として上記撮像画像の左部の所定の領域を上記低輝度領域とする第３の配置との少なくとも３つの配置についてそれぞれ少なくとも２つの領域に分離し、上記逆光度算出手段は、上記３つの配置のうち算出された上記逆光度が最も高いものを正しい配置として判定してその配置の上記逆光度を出力することを特徴とする。これにより、撮像装置の撮像方向を判別し、その撮像方向に対して逆光状態を判定させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記撮像画像が撮像された際の露光量を取得する露光量取得手段と、上記露光量に基づいて上記逆光度の補正の必要度を補正率として算出する補正率算出手段と、上記補正率に基づいて上記逆光度を補正する逆光度補正手段とをさらに具備することを特徴とする。これにより、撮像環境の露光量に適応する補正した逆光度に基づいて、逆光状態を判定させるという作用をもたらす。

また、本発明の第２の側面は、被写体を撮像して撮像画像を生成する撮像手段と、上記撮像画像を取得して高輝度領域および低輝度領域の少なくとも２つの領域に分離する画像取得手段と、上記低輝度領域において所定の逆光パターンに対して輝度値の平均値が最も低くなる領域を探索して逆光領域として抽出する逆光領域抽出手段と、上記高輝度領域における輝度値の平均値と上記逆光領域における輝度値の平均値の割合を光量比として算出する光量比算出手段と、上記光量比に基づいて逆光度を算出する逆光度算出手段と、上記逆光度が所定の閾値を超えている場合に逆光状態であると判定する逆光状態判定手段とを具備することを特徴とする撮像装置である。これにより、撮像した撮像画像の低輝度領域から逆光領域を抽出して、撮像画像の高輝度領域における輝度値の平均値と逆光領域における輝度値の平均値の割合に基づいて逆光状態か否かを判定させるという作用をもたらす。

また、本発明の第３の側面は、上記低輝度領域において所定の逆光パターンに対して輝度値の平均値が最も低くなる領域を探索して逆光領域として抽出する逆光領域抽出手順と、上記高輝度領域における輝度値の平均値と上記逆光領域における輝度値の平均値の割合を光量比として算出する光量比算出手順と、上記光量比に基づいて逆光度を算出する逆光度算出手順と、上記逆光度が所定の閾値を超えている場合に逆光状態であると判定する逆光状態判定手順とを具備することを特徴とする逆光判別方法またはこれら手順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。これにより、撮像画像の低輝度領域から逆光領域を抽出して、撮像画像の高輝度領域における輝度値の平均値と逆光領域における輝度値の平均値の割合に基づいて逆光状態か否かを判定させるという作用をもたらす。

本発明によれば、撮像画像において限られた逆光パターンにより適正な逆光判断をすることができるという優れた効果を奏し得る。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態における撮像装置１００の機能構成例を示すブロック図である。

この撮像装置１００は、レンズ部１１０と、撮像素子１２０と、アナログ信号処理部１３０と、デジタル信号処理部１４０と、表示部１５０と、レンズ制御部１６０と、タイミングジェネレータ１７０と、システム制御部１８０と、ストロボ１９０と、撮像操作受付部２００とを備える。

レンズ部１１０は、被写体の光を集光して、被写体の光学画像を撮像素子１２０上に形成するものである。また、レンズ部１１０は、レンズ制御部１６０からの制御に基づいて絞り値調整やシャッタースピード調整等によって入射する光の量を調整する。

撮像素子１２０は、レンズ部１１０によって形成された光学画像を電気信号に変換し、アナログ映像信号として出力するものである。この撮像素子１２０としては、例えばＣＣＤセンサー（Charge Coupled Devices Sensor）等が使用される。

アナログ信号処理部１３０は、撮像素子１２０から出力されたアナログ映像信号をＡ／Ｄコンバータ（Analog to Digital converter）によってデジタル映像信号に変換するものである。また、アナログ信号処理部１３０は、撮像素子１２０から出力されたアナログ映像信号に含まれるリセットノイズ等をＳ／Ｈ（Sample and Hold）回路等で除去する。また、アナログ信号処理部１３０は、システム制御部１８０からの制御に基づいて、アナログ映像信号の利得をＡＧＣ（Automatic Gain Control）によって調整する。

デジタル信号処理部１４０は、アナログ信号処理部１３０から出力されたデジタル映像信号に適正な信号処理を施して、輝度信号と色差信号を表示部１５０に出力するものである。また、デジタル信号処理部１４０は、逆光状態の判定に必要となる撮像画像をシステム制御部１８０に出力する。

表示部１５０は、デジタル信号処理部１４０から出力された輝度信号と色差信号に基づいてガンマ補正やコントラスト補正等の所定の信号処理を施して画像を表示するものである。

レンズ制御部１６０は、システム制御部１８０からの制御に基づいてレンズ部１１０の絞り値調整やシャッタースピード調整等の制御を行うものである。これにより、逆光状態の撮像画像に対して適正な露出補正処理がされるようにレンズ部１１０を制御する。

タイミングジェネレータ１７０は、撮像素子１２０の駆動に必要となる水平軸や垂直軸の各種駆動パルスを撮像素子１２０に供給し、撮像素子１２０とアナログ信号処理部１３０の処理の同期に必要な基準パルスを撮像素子１２０に供給するものである。

システム制御部１８０は、撮像画像が逆光状態であるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、アナログ信号処理部１３０、デジタル信号処理部１４０、表示部１５０、レンズ制御部１６０、タイミングジェネレータ１７０、ストロボ１９０および撮像操作受付部２００等の各部の制御および全体の制御を行うものである。さらにシステム制御部１８０は、撮像画像が逆光状態であるか否かを判定するための各種の機能を備えている。

ストロボ１９０は、システム制御部１８０からの制御に基づいて、被写体に光を照射するために発光するものである。このストロボ１９０の発光によって、撮像画像における逆光領域の輝度値が上がり、逆光状態が改善される。

撮像操作受付部２００は、撮像操作の指示を受け付けるものであり、例えばシャッターボタンによって実現される。この撮像操作の指示に連動して、ストロボ１９０の発光や撮像動作等が行われる。

次に本発明の実施の形態における逆光状態の判定について図面を参照して説明する。

図２は、本発明の実施の形態におけるシステム制御部１８０による逆光判定の機能構成例を示すブロック図である。

システム制御部１８０は、画像取得部２１０と、逆光領域抽出部２２０と、光量比算出部２３０と、逆光度算出部２４０と、露光量取得部２５０と、補正率算出部２６０と、逆光度補正部２７０と、逆光状態判定部２８０と、逆光判定保持部２９０とを備える。

画像取得部２１０は、デジタル信号処理部１４０から撮像画像を取得して、その撮像画像を高輝度領域および低輝度領域の少なくとも２つの領域に分離するものである[0]。ここで、高輝度領域は、想定される配置（画像方向）における上部に定義される。また、低輝度領域は、想定される配置（画像方向）における下部に定義される。これら高輝度領域および低輝度領域の何れにも該当しない領域が撮像画像に存在してもよい。この分離は、撮像画像がどの撮像方向で撮像されているかを判断するため、３方向において行われる。また、画像取得部２１０は、撮像画像における高輝度領域の画像を光量比算出部２３０に出力し、撮像画像における高輝度領域の画像を逆光領域抽出部２２０に出力する。

逆光領域抽出部２２０は、画像取得部２１０から供給された低輝度領域の画像において、逆光パターンに対して輝度値の平均値が最も低くなる領域を探索して逆光領域として抽出するものである[0]。この探索の際、撮像画像における低輝度領域において逆光パターンが順次移動され、各位置における平均輝度値が測定される。なお、この逆光領域の抽出は、上述の３方向の配置のそれぞれについて行われる。

光量比算出部２３０は、画像取得部２１０において分離された高輝度領域と、逆光領域抽出部２２０において抽出された逆光領域の平均輝度値との割合を光量比Ｘとして算出するものである。これによって、撮像画像上の平均輝度値が高い領域と平均輝度値が低い部分の比率が算出される。なお、この光量比Ｘの算出は、上述の３方向の配置のそれぞれについて行われる。

逆光度算出部２４０は、光量比算出部２３０において算出された光量比Ｘに基づいて、逆光状態の度合いである逆光度Ｊ１を算出するものである。また、この逆光度Ｊ１の算出は、上述の３方向の配置のそれぞれについて行われ、算出された逆光度が最も高いものが正しい配置と判定される。この逆光度Ｊ１は、撮像画像上の輝度値が均一であると仮定した場合の光量比（１００％）から光量比Ｘ１を減算することにより算出される。すなわち、光量比Ｘ１の余事象として逆光度Ｊ１が算出される。これによって、輝度値が均一で逆光状態が全く無い状態に対して、輝度値がどの程度不足しているのかを示す逆光度ＪＩが算出される。

露光量取得部２５０は、シャッタースピード、絞り値および撮像画像の明るさ等から露光量を取得するものである。この露光量は、撮像環境の明るさを示しており、ＥＶ（Exposure Value）の単位で表せられる。これは、撮像装置１００において絞り値がＦ１．０であり、シャッタースピードが１秒のときの露光量を０ＥＶであると定義して、そこから絞り値またはシャッタースピードが１段上がるごとに１ＥＶずつ増えるものと定義するものである。例えば、撮像装置１００のＩＳＯ感度が１００である場合は、室内の明るさは５ＥＶ程度であり、夕方の明るさは７ＥＶ程度であり、晴天の明るさは１７ＥＶ程度であると考えられる。ここで、絞り値をＡＶとし、シャッタースピードをＴＶとし、ＡＧＣの利得量をＳＶとし、レンズ部１１０に入射された光量をＢＶとすると露光量ＥＶは次式によって算出される。
ＥＶ＝ＡＶ＋ＴＶ＋ＳＶ＋ＢＶ

補正率算出部２６０は、逆光度算出部２４０で算出された逆光度Ｊ１に対する補正の必要度を示す補正率Ｊ２を算出するものである。撮像環境の露光量によって逆光度Ｊ１の補正が必要になるため、露光量取得部２５０で取得された露光量に基づいてこの補正率Ｊ２が算出される。

逆光度補正部２７０は、補正率算出部２６０において算出された補正率Ｊ２に基づいて逆光度算出部２４０で算出された逆光度Ｊ１の補正を行うものである。すなわち、逆光度Ｊ１に補正率Ｊ２が乗ぜられることにより、補正された逆光度である補正逆光度Ｒ０が算出される[0]。

逆光状態判定部２８０は、逆光度補正部２７０で算出された補正逆光度Ｒ０と、逆光状態の閾値Ｒを比較して、逆光度が既定の閾値Ｒを超えていれば逆光状態であると判定し、この判定の結果を出力するものである。この逆光状態の閾値Ｒは、１フレーム前に行われた撮像画像が逆光状態であった場合、より低い値に変更される。なお、１フレーム前が逆光状態であったか否かの判定結果は、逆光判定保持部２９０に保持されている。

逆光判定保持部２９０は、逆光状態判定部２８０から出力された逆光状態の判定の結果を保持するものである。この逆光判定保持部２９０に保持された判定の結果は、逆光状態判定部２８０における次のフレームの判定の際に参照される。

図３は、本発明の実施の形態における撮像画像が高輝度領域３３０と低輝度領域３４０に分離される例を示す図である。

図３（ａ）は、被写体３１０の撮像画像の領域である撮像領域３００を所定の面積のブロック３２０に分割する例を示す図である。この例では、撮像領域３００は、縦方向と横方向にそれぞれ７分割され、輝度値の測定の単位となるブロック３２０に分割される。

図３（ｂ）は、撮像画像を高輝度領域３３０と低輝度領域３４０に分離した図である。この例では、撮像領域３００の上部を高輝度領域３３０とし、撮像領域３００の下部を低輝度領域３４０として分離している。このように分離する理由は、逆光状態を示す撮像画像の統計上、撮像領域３００の上部に輝度値が高い領域が存在し、撮像領域３００の下部に輝度値が低い領域が存在する傾向があるからである。例えば、昼間に光源である太陽が高い位置にあり、被写体３１０が太陽を背にして立っていたと仮定する。この場合、撮像領域３００の上部は光源の太陽があるため輝度値が高くなり、撮像領域３００の下部は影ができるため輝度値が低くなる。

ただし、このように撮像領域３００を高輝度領域３３０と低輝度領域３４０に分離したとしても、撮像装置１００の撮像方向が変わった場合は、その撮像方向に合致した分離をする必要がある。そのため、本発明の実施の形態では、撮像画像が何れの撮像方向で撮像されているかを判断するために、３方向の配置（画像方向）に対して撮像領域３００から高輝度領域３３０と低輝度領域３４０を分離する。

図４は、本発明の実施の形態における逆光領域抽出部２２０による低輝度領域３４０から逆光領域を抽出する手順を示した図である。

図４（ａ）は、本発明の実施の形態における逆光パターン３５０を示す図である。この逆光パターン３５０は、撮像画像における逆光領域の位置を示すためのものである。この逆光パターン３５０によって、低輝度領域３４０の平均輝度値を順次測定する。この逆光パターン３５０は、撮像領域３００の１０％〜３０％程度の大きさで決められる。逆光パターン３５０の大きさが撮像領域３００の大きさの１０％未満になると、測定される平均輝度値の変動が大きくなって誤検知が多くなり、逆に逆光パターン３５０の大きさが撮像領域３００の大きさの３０％を越えると、逆光領域が広くなって厳密な逆光領域の抽出がされなくなるおそれがある。この例では、逆光パターン３５０は、縦方向と横方向にそれぞれ３個のブロック３２０によって構成されている。

図４（ｂ）乃至（ｆ）は、逆光パターン３５０が低輝度領域３４０を順次測定するときの逆光パターン３５０の配置を示した図である。

逆光パターン３５０は、低輝度領域３４０の左側からブロック３２０を１つずつ右側に移動して平均輝度値を順次測定している。その際、被写体３１０は、撮像領域３００の中央から右側寄りに位置している。そのため、逆光パターン３５０は、図４（ｅ）または図４（ｆ）の逆光パターン３５０の位置において平均輝度値が最も低くなると予想される。このように、逆光領域抽出部２２０は、低輝度領域３４０において輝度値の平均値が最も低くなる領域を逆光パターン３５０の配置によって抽出する。

図５は、本発明の実施の形態における逆光度算出部２４０による撮像方向の検出方法について示した図である。

図５（ａ）は、撮像方向が横方向であるときの高輝度領域３３０と逆光領域３６０の配置を示している。このように、撮像方向が横方向であるときは、撮像領域３００の上部の位置に高輝度領域３３０があり、撮像領域３００の下部に逆光領域３６０がある配置になる。

図５（ｂ）は、撮像装置１００が９０度右回転されて撮像方向が縦方向となったときの高輝度領域３３０と逆光領域３６０の配置を示している。このように、右回転により撮像されたときは、撮像領域３００の左部の位置に高輝度領域３３０があり、撮像領域３００の右部に逆光領域３６０がある配置になる。

図５（ｃ）は、撮像装置１００が９０度左回転されて撮像方向が縦方向となったときの高輝度領域３３０と逆光領域３６０の配置を示している。このように、左回転により撮像されたときは、撮像領域３００の右部の位置に高輝度領域３３０があり、撮像領域３００の左部に逆光領域３６０がある配置になる。

逆光度算出部２４０は、それぞれの撮像方向において、高輝度領域３３０と逆光領域３６０の平均輝度値から逆光度Ｊ１を算出する。その結果、３つの配置（画像方向）のうち算出された逆光度Ｊ１が最も高いものを正しい配置として判定する。例えば、この例では、図５（ｄ）のように横方向の配置が正しい配置として判定されている

図６は、本発明の実施の形態における補正率算出部２６０による補正率Ｊ２の算出方法の一例を示した図である。

ここでは、横軸方向に撮像環境の露光量が示され、縦軸方向に補正率Ｊ２が示されている。この関係を用いて、補正率算出部２６０は、露光量取得部２５０によって取得された露光量から補正率Ｊ２を算出する。

露光量がＥＶｓ以下のときに補正率Ｊ２は０％であり、露光量がＥＶｅ以上のときに補正率Ｊ２は１００％である。ここで、ＥＶｓは逆光度Ｊ１の補正率Ｊ２が変動し始める境界の露出量であり、露出量がＥＶｓを超えるまでは補正率Ｊ２は０％であるため、逆光度Ｊ１は一定値「０」を示す。また、ＥＶｅは逆光度Ｊ１の補正が不要になる境界の露出量であり、露出量がＥＶｅを超えると逆光度Ｊ１の補正は不要になることを意味する。このＥＶｅは夕景を目安として設定される。露光量がＥＶｓとＥＶｅの間の値を示すときに補正率Ｊ２は露光量に対応して増加する。ここでは直線的に増加する例を示しているが、これに限定されるものではない。

この補正は、撮像環境の明るさによって逆光度Ｊ１が影響を受けることから、その影響を取り除くために行われるものである。また、この補正により、逆光状態判定部２８０における判定結果が連続的に切り替わること（ハンチング）を防止することができる。

図７は、本発明の実施の形態における逆光状態判定部２８０による逆光状態の判定に用いられる閾値の変更について示した図である。この図７（ａ）乃至（ｃ）において、横軸は撮像動作の順番を示すフレーム番号であり、縦軸はそれぞれ逆光度Ｒと逆光判定閾値Ｒ０と逆光判定結果である。ここでは、前回の撮像動作の際に逆光状態ではないと判定された場合には逆光判定閾値Ｒ０は８０％に[0]設定され、前回の撮像動作の際に逆光状態であると判定された場合には逆光判定閾値Ｒ０は７０％に[0]設定されものと想定する。これにより、上述の補正とともに、逆光状態の判定結果が連続的に切り替わること（ハンチング）を防止する。

最初に、フレーム番号が「１」であるとき、逆光度Ｒは７０％未満であるのに対して、逆光判定閾値Ｒ０は８０％である。そのため、逆光状態判定部２８０は、逆光度Ｒが逆光判定閾値Ｒ０を越えていないことから、逆光状態ではないと判定する。

次に、フレーム番号が「２」であるとき、逆光度Ｒは７０％以上であるが８０％未満であるのに対して、逆光判定閾値Ｒ０は８０％である。そのため、逆光状態判定部２８０は、逆光度Ｒが逆光判定閾値Ｒ０を越えていないことから、逆光状態ではないと判定する。

次に、フレーム番号が「３」であるとき、逆光度Ｒは７０％を越えているのに対して、逆光判定閾値Ｒ０は８０％である。そのため、逆光状態判定部２８０は、逆光度Ｒが逆光判定閾値Ｒ０を越えていることから、逆光状態であると判定する。

次に、フレーム番号が「４」であるとき、逆光度Ｒは７０％を越えているが８０％未満である。その際、逆光状態判定部２８０は、１フレーム前の撮像画像に逆光があると判別したため、逆光判定閾値Ｒ０を７０％に変更する。そのため、逆光状態判定部２８０は、逆光度Ｒが逆光判定閾値Ｒ０を越えていることから、逆光状態であると判定する。

次に、フレーム番号が「５」であるとき、逆光度Ｒは７０％を越えているが８０％未満である。その際、逆光状態判定部２８０は、１フレーム前の撮像画像に逆光があると判別したため、逆光判定閾値Ｒ０を７０％から変更しない。そのため、逆光状態判定部２８０は、逆光度Ｒが逆光判定閾値Ｒ０を越えていることから、逆光状態であると判定する。

次に、フレーム番号が「６」であるとき、逆光度Ｒは７０％未満である。その際、逆光状態判定部２８０は、１フレーム前の撮像画像に逆光があると判別したため、逆光判定閾値Ｒ０を７０％から変更しない。そのため、逆光状態判定部２８０は、逆光度Ｒが逆光判定閾値Ｒ０を越えていないことから、逆光状態ではないと判定する。

次に、フレーム番号が「７」であるとき、逆光度Ｒは７０％を越えているが８０％未満である。その際、逆光状態判定部２８０は、１フレーム前の撮像画像に逆光がないと判別したため、逆光判定閾値Ｒ０を７０％から８０％に戻す。そのため、逆光状態判定部２８０は、逆光度Ｒが逆光判定閾値Ｒ０を越えていないことから、逆光状態ではないと判定する。

次に、フレーム番号が「８」であるとき、逆光度Ｒは８０％を越えている。その際、逆光状態判定部２８０は、１フレーム前の撮像画像に逆光がないと判別したため、逆光判定閾値Ｒ０を８０％から変更しない。そのため、逆光状態判定部２８０は、逆光度Ｒが逆光判定閾値Ｒ０を越えていることから、逆光状態であると判定する。

図８は、本発明の実施の形態における撮像装置１００の処理手順例を示すフローチャートである。

最初に画像取得部２１０は、撮像素子１２０によって撮像された撮像画像を、デジタル信号処理部１４０を介して取得する（ステップＳ９１１）。

次に、露光量取得部２５０は、撮像装置１００の絞り値やシャッタースピード等の情報から露出量を取得する（ステップＳ９１２）。

次に、ステップ９１１において取得された撮像画像に基づいて、逆光度Ｊ１が算出される（ステップＳ９３０）。

次に、補正率算出部２６０は、ステップＳ９１２において取得された露出量に基づいて、補正率Ｊ２を算出する（ステップＳ９１３）。

次に、逆光度補正部２７０は、ステップＳ９３０において算出された逆光度Ｊ１とステップ９１３において算出された補正率Ｊ２に基づいて、逆光度Ｊ１の補正された値である補正逆光度Ｒ０を算出する（ステップＳ９１４）。

次に、逆光状態判定部２８０において、１フレーム前の撮像画像が逆光状態であったか否かが判断される（ステップＳ９１５）。その際、１フレーム前の撮像画像が逆光状態であった場合には、逆光判定閾値Ｒ０は７０％に設定される（ステップＳ９１６）。一方、１フレーム前の撮像画像が逆光状態でなかった場合には、逆光判定閾値Ｒ０は８０％に設定される（ステップＳ９１７）。

続いて、逆光状態判定部２８０は、ステップＳ９１４において算出された補正逆光度Ｒと逆光判定閾値Ｒ０を比較して、ステップ９１１において取得した撮像画像が逆光状態であるか否かを判定する（ステップＳ９１８）。その際、撮像画像が逆光状態である場合には、システム制御部１８０が各部を制御して撮像状態が適正な状態になるように撮像画像を変換する（ステップＳ９１９）。

図９は、本発明の実施の形態における逆光度Ｊ１の算出の処理手順例を示すフローチャートである。

まず、３つの配置（画像方向）から１つが選択される（ステップＳ９３１）。なお、本発明の実施の形態においては、横方向と右回転または左回転の縦方向との３つの配置を想定している。

次に、ステップＳ９３１において選択された配置に基づいて、図８のステップＳ９１１において取得された撮像画像から、高輝度領域３３０と低輝度領域３４０とが分離される（ステップＳ９３２）。

次に、逆光パターン３５０の位置の候補から１つが選択される（ステップＳ９３１）。なお、本発明の実施の形態においては、図４（ｂ）乃至（ｆ）に示すように、５つの逆光パターン３５０の位置を想定している。

次に、逆光領域抽出部２２０は、ステップＳ９３１において選択された逆光パターン３５０に該当する逆光領域３６０における平均輝度値を算出する（ステップＳ９３４）。

次に、全ての逆光パターン３５０の位置について、逆光領域３６０候補の平均輝度値が算出されたか否かが判断される（ステップＳ９３５）。その際、全ての逆光パターン３５０の位置について、逆光領域３６０候補の平均輝度値が算出されていない場合には、ステップＳ９３３に進み、上述の動作が繰り返される（ステップＳ９３３乃至Ｓ９３５）。一方、全ての逆光パターン３５０の位置について平均輝度値が算出されている場合には、５つの逆光パターンの位置の中で最も平均輝度値の低いものが逆光領域３６０として選択される（ステップＳ９３６）。

続いて、ステップＳ９３２において分離された高輝度領域３３０の平均輝度値が算出される（ステップＳ９３７）。

次に、ステップＳ９３６において選択された逆光領域３６０の平均輝度値とステップＳ９３２において算出された高輝度領域３３０の平均輝度値とから光量比Ｘが算出される（ステップＳ９３８）。

次に、ステップＳ９３８において算出された光量比Ｘから逆光度Ｊ１が算出される（ステップＳ９３９）。

そして、全ての配置が選択されたか否かが判断される（ステップＳ９４１）。その際、全ての配置が選択されていない場合には、ステップＳ９３１に進み、上述の動作が繰り返される（ステップＳ９３１〜Ｓ９４１）。一方、全ての撮像方向が選択されている場合には、ステップＳ９３９において算出された逆光度Ｊ１の最も高い配置とその逆光度Ｊ１が採用される（ステップＳ９４２）。

このように、本発明の実施の形態によれば、低輝度領域３４０から逆光領域３６０を抽出するための逆光パターン３５０の数を少なく限定することができる。

なお、本発明の実施の形態では、３つの配置（画像方向）について逆光度を算出することにより撮像方向を推定したが、撮像装置１００が撮像方向の検出機能を備えているときにはその処理を省略してもよい。

また、本発明は他の逆光判別方法と組み合わせて用いてもよい。その場合、本発明の実施の形態における逆光判定閾値Ｒ０は、上述の設定例よりも低く設定しておくと効果的である。

なお、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、以下に示すように特許請求の範囲における発明特定事項とそれぞれ対応関係を有するが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形を施すことができる。

すなわち、請求項１において、画像取得手段は例えば画像取得部２１０に対応する。また、逆光領域抽出手段は例えば逆光領域抽出部２２０に対応する。また、光量比算出手段は例えば光量比算出部２３０に対応する。また、逆光度算出手段は例えば逆光度算出部２４０に対応する。また、逆光状態判定手段は例えば逆光状態判定部２８０に対応する。

また、請求項４において、逆光判定保持手段は例えば逆光判定保持部２９０に対応する。

また、請求項６において、露光量取得手段は例えば露光量取得部２５０に対応する。また、補正率算出手段は例えば補正率算出部２６０に対応する。また、逆光度補正手段は例えば逆光度補正部２７０に対応する。

また、請求項７において、撮像手段は例えば撮像素子１２０に対応する。画像取得手段は例えば画像取得部２１０に対応する。また、逆光領域抽出手段は例えば逆光領域抽出部２２０に対応する。また、光量比算出手段は例えば光量比算出部２３０に対応する。また、逆光度算出手段は例えば逆光度算出部２４０に対応する。また、逆光状態判定手段は例えば逆光状態判定部２８０に対応する。

また、請求項８または９において、画像取得手順は例えばステップＳ９１１に対応する。また、逆光領域抽出手順は例えばステップＳ９３６に対応する。また、光量比算出手順は例えばステップＳ９３８に対応する。また、逆光度算出手順は例えばステップＳ９３９に対応する。また、逆光状態判定手順は例えばステップＳ９１８に対応する。

なお、本発明の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。

本発明の実施の形態における撮像装置１００の機能構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態におけるシステム制御部１８０による逆光判定の機能構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態における撮像画像が高輝度領域３３０と低輝度領域３４０に分離される例を示す図である。 本発明の実施の形態における逆光領域抽出部２２０による低輝度領域３４０から逆光領域を抽出する手順を示した図である。 本発明の実施の形態における逆光度算出部２４０による撮像方向の検出方法について示した図である。 本発明の実施の形態における補正率算出部２６０による補正率Ｊ２の算出方法の一例を示した図である。 本発明の実施の形態における逆光状態判定部２８０による逆光状態の判定に用いられる閾値の変更について示した図である。 本発明の実施の形態における撮像装置１００の処理手順例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における逆光度Ｊ１の算出の処理手順例を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 撮像装置
１１０ レンズ部
１２０ 撮像素子
１３０ アナログ信号処理部
１４０ デジタル信号処理部
１５０ 表示部
１６０ レンズ制御部
１７０ タイミングジェネレータ
１８０ システム制御部
１９０ ストロボ
２００ 撮像操作受付部
２１０ 画像取得部
２２０ 逆光領域抽出部
２３０ 光量比算出部
２４０ 逆光度算出部
２５０ 露光量取得部
２６０ 補正率算出部
２７０ 逆光度補正部
２８０ 逆光状態判定部
２９０ 逆光判定保持部
３００ 撮像領域
３１０ 被写体
３２０ ブロック
３３０ 高輝度領域
３４０ 低輝度領域
３５０ 逆光パターン
３６０ 逆光領域

Claims (9)

1. 撮像画像を取得して高輝度領域および低輝度領域の少なくとも２つの領域に分離する画像取得手段と、
   前記低輝度領域において所定の逆光パターンに対して輝度値の平均値が最も低くなる領域を探索して逆光領域として抽出する逆光領域抽出手段と、
   前記高輝度領域における輝度値の平均値と前記逆光領域における輝度値の平均値の割合を光量比として算出する光量比算出手段と、
   前記光量比に基づいて逆光度を算出する逆光度算出手段と、
   前記逆光度が所定の閾値を超えている場合に逆光状態であると判定する逆光状態判定手段と
   を具備することを特徴とする逆光判別装置。
2. 前記逆光度算出手段は、前記光量比の余事象として前記逆光度を算出することを特徴とする請求項１記載の逆光判別装置。
3. 前記画像取得手段は、前記撮像画像の上部の所定の領域を前記高輝度領域とし、前記撮像画像の下部の所定の領域を前記低輝度領域とすることを特徴とする請求項１記載の逆光判別装置。
4. 前記逆光状態判定手段における前記判定の結果として前記逆光状態であるか否かの判定結果を保存する逆光判定保持手段をさらに具備し、
   前記逆光状態判定手段は、前記判定結果が前記逆光状態であるときに前記所定の閾値をより低い値に変更することを特徴とする請求項１記載の逆光判別装置。
5. 前記画像取得手段は、前記撮像画像の上部の所定の領域を前記高輝度領域として前記撮像画像の下部の所定の領域を前記低輝度領域とする第１の配置と、前記撮像画像の左部の所定の領域を前記高輝度領域として前記撮像画像の右部の所定の領域を前記低輝度領域とする第２の配置と、前記撮像画像の右部の所定の領域を前記高輝度領域として前記撮像画像の左部の所定の領域を前記低輝度領域とする第３の配置との少なくとも３つの配置についてそれぞれ少なくとも２つの領域に分離し、
   前記逆光度算出手段は、前記３つの配置のうち算出された前記逆光度が最も高いものを正しい配置として判定してその配置の前記逆光度を出力する
   ことを特徴とする請求項１記載の逆光判別装置。
6. 前記撮像画像が撮像された際の露光量を取得する露光量取得手段と、
   前記露光量に基づいて前記逆光度の補正の必要度を補正率として算出する補正率算出手段と、
   前記補正率に基づいて前記逆光度を補正する逆光度補正手段と
   をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の逆光判別装置。
7. 被写体を撮像して撮像画像を生成する撮像手段と、
   前記撮像画像を取得して高輝度領域および低輝度領域の少なくとも２つの領域に分離する画像取得手段と、
   前記低輝度領域において所定の逆光パターンに対して輝度値の平均値が最も低くなる領域を探索して逆光領域として抽出する逆光領域抽出手段と、
   前記高輝度領域における輝度値の平均値と前記逆光領域における輝度値の平均値の割合を光量比として算出する光量比算出手段と、
   前記光量比に基づいて逆光度を算出する逆光度算出手段と、
   前記逆光度が所定の閾値を超えている場合に逆光状態であると判定する逆光状態判定手段と
   を具備することを特徴とする撮像装置。
8. 被写体を撮像して撮像画像を生成する撮像装置における逆光判別方法であって、
   前記撮像画像を取得して高輝度領域および低輝度領域の少なくとも２つの領域に分離する画像取得手順と、
   前記低輝度領域において所定の逆光パターンに対して輝度値の平均値が最も低くなる領域を探索して逆光領域として抽出する逆光領域抽出手順と、
   前記高輝度領域における輝度値の平均値と前記逆光領域における輝度値の平均値の割合を光量比として算出する光量比算出手順と、
   前記光量比に基づいて逆光度を算出する逆光度算出手順と、
   前記逆光度が所定の閾値を超えている場合に逆光状態であると判定する逆光状態判定手順と
   を具備することを特徴とする逆光判別方法。
9. 被写体を撮像して撮像画像を生成する撮像装置において、
   前記撮像画像を取得して高輝度領域および低輝度領域の少なくとも２つの領域に分離する画像取得手順と、
   前記低輝度領域において所定の逆光パターンに対して輝度値の平均値が最も低くなる領域を探索して逆光領域として抽出する逆光領域抽出手順と、
   前記高輝度領域における輝度値の平均値と前記逆光領域における輝度値の平均値の割合を光量比として算出する光量比算出手順と、
   前記光量比に基づいて逆光度を算出する逆光度算出手順と、
   前記逆光度が所定の閾値を超えている場合に逆光状態であると判定する逆光状態判定手順と
   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。

Images