JP2011205380A - 画像処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 画像全体の色相の偏りを確認しながら、同時に注目する領域を精度高く確認する事ができる。
【解決手段】 入力した画像信号の領域を指定し、生成した波形のうち指定された領域に含まれる信号の波形を拡大し、拡大した波形の表示色を異なるものに設定し、設定した表示色の波形を生成した波形に重ねて出力する。
【選択図】 図4

Description

本発明は、画像の色信号の分布を表示する技術に関する。
従来、カメラやビデオカメラでの撮影時、操作者は画像全体および主要被写体が適正な色合いになっているかどうかを判定し必要があれば調整を行う。撮影現場では、カメラの出力信号を波形表示し色相および彩度をモニタ可能な機器であるベクトルスコープへ接続し確認する方法を取っている。
ベクトルスコープは画像の色信号の分布を、色相と彩度で表現したものである。これは円の色相環となっており、色相を角度、彩度を原点からの距離で示し、円の外側に向かうほど彩度が高いことを意味する。彩度が高い画像の例として、エメラルドグリーンの海や赤いハイビスカスの花や黄色のフルーツなどがある。彩度が高すぎると画像をテレビで表示した場合にビートが発生する場合がある。また、その画像を放送信号として用いた場合にはその色が再現されない場合がある。このため、撮影時にベクトルスコープを用いて彩度が高過ぎないかを確認する必要がある。一方、被写体が人物の場合、シーンの切り替わりなど、肌の色相が少しでも変わると印象が違ってしまうことから、シビアに画質を調整する必要があり、そのための表示・調整機能も考えられている(特許文献1)。この機能をベクトルスコープで実現するとき、人物の肌色は一般的に彩度が低い為、操作者はベクトルスコープの原点を中心に拡大する機能を使うことでベクトルスコープ内のマークや外円のメモリとの位置関係より肌色の色相を確認することになる。
特願2007−254834号公報
しかし、ベクトルスコープを用いた場合、例えばエメラルドグリーンの海を背景にビーチでの人物の撮影を行う場合など、彩度が高過ぎていないかという確認項目と、人物の肌色の色相合わせという確認項目を同時には確認する事が出来ない。
本発明は上述した問題点を解決するためのものであり、画像全体の色相の偏りを確認しながら、同時に注目する領域を精度高く確認する事ができるようにする。
上記目的を達成するために、本発明の画像処理装置は、入力した画像信号の波形を生成し、表示装置に前記入力した画像信号および前記生成した波形を出力する画像処理装置であって、前記入力した画像信号の領域を指定する領域指定手段と、前記生成した波形のうち前記領域指定手段によって指定された領域に含まれる信号の波形を拡大し、前記拡大した波形の表示色を前記生成した波形の表示色とは異なるものに設定し、前記設定した表示色の波形を前記生成した波形に重ねて出力する画像処理手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、画像全体の色相の偏りを確認しながら、同時に注目する領域を精度高く確認する事ができるという効果がある。
本発明の実施形態における撮像装置の基本構成図 本発明の実施形態におけるベクトルスコープ表示の概略図 第1の実施形態におけるカラーデーブル表 第1の実施形態における画像処理制御部の概略図 第1の実施形態におけるパターン2の波形表示のイメージ図 第1の実施形態におけるパターン1の波形表示のイメージ図 第2の実施形態における画像処理制御部の概略図 第2の実施形態における平均Cb、Cr値算出方法を示すフローチャート 本発明の実施形態における拡大処理の概略図
本発明における実施の形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1において、本実施形態における画像処理装置は、画像入力部101と、画像処理制御部102と、画像表示部103と、フォーマット制御部104と、記録・読み出し部105と、着脱可能な記録メディア106と、領域指定部107、操作部108とを備える。
画像入力部101は、例えば複数のレンズやCCD(Charge−Coupled Device)で構成された撮像部である。また、画像入力部101は、CCDからのRGBの画像信号に対してホワイトバランス処理等の所定の信号処理を行う機能を有し、さらに処理後の画像信号を、輝度信号Y、色差信号Cb及びCrに変換して出力する。画像入力部101により入力された画像(映像)は、画像処理制御部102にて画像処理され、液晶パネルで構成される画像表示部103によって表示される。
画像処理された画像は、フォーマット制御部104により記録可能なフォーマットに変換され、記録・読み出し部105により、記録媒体である記録メディア106に記録される。記録メディア106に記録された画像は、記録・読み出し部105により読み出され、フォーマット制御部104により表示及び出力可能なフォーマットに変換される。その後、画像は画像処理制御部102にて画像処理され、画像表示部103にて表示される。
領域指定部107では、画像入力部101から入力された画像に対応する画像情報および操作部108による領域指定操作によって、入力画像に対する指定領域を作成する。
本実施形態における波形表示を図2−aに示す。一般にベクトルスコープ表示と呼ばれ、入力画像の色信号の分布について、色相を波形の角度、彩度を原点からの距離、重複データにおける頻度を波形の輝度で表す。円の内側に存在する田の字の印は、図2−bに示すカラーバー100%の色信号の分布位置が、田の字の各交差点に位置する事を示す。アルファベットは、Yl=Yellow、Cy=Cyan、G=Green、Mg=Magenta、R=Red、B=Blueのカラーバーの各色を示す。
本実施形態では、領域指定部107が、操作部108からの指示により、画像入力部101から入力された画像に対応する顔領域情報と空情報とを選択し、画像の指定領域を設定する。
図3は波形データの表示色のカラーテーブルにおける色差CbとCrの組み合わせ値を示し、CbおよびCrの値は符号付の8ビットデータであるとする。指定領域外は図3で示すカラーテーブルA(緑)を参照する。指定領域内が空を示す場合はカラーテーブルB(青)、指定領域内が顔領域を示す場合はカラーテーブルC(肌色)を参照する。
画像処理制御部102について詳しく説明する。図4に画像処理制御部102の構成を示す。画像処理制御部102は、波形生成部401、メモリ制御部402、波形色制御部403、重畳処理部404、カラーテーブルA 405、カラーテーブルB 406、カラーテーブルC 407とを備える。メモリ制御部402は、作成した波形データを一旦保存しておく2つの内蔵メモリ、メモリバンク0(408)とメモリバンク1(409)とを備え、波形作成用と波形読み出し用とで切り替えて使用する。1つの波形データは画像表示時における1フレーム分で作成され、フレーム毎に波形作成用と波形読み出し用のメモリバンク0(408)とメモリバンク1(409)を交互に切り替える。波形生成部401は、指定領域内の波形データを2倍へ拡大処理を行う拡大処理部410を備える。
画像入力部101またはフォーマット制御部104から入力される画像の色差信号Cb及びCrから、波形生成部401にてベクトルスコープ波形のデータを生成し、メモリ制御部402によってメモリバンク0(408)に保存する。具体的には、波形生成部401において、入力画像の色差CbおよびCr信号より変換された8ビットのb−yとr−yとを直交座標として考え、メモリアクセスのためのアドレスを生成する。b−yとr−yへの変換方法については後段で述べる。本実施形態では、入力画像の色差Cbから変換されたb−yを水平軸、Crから変換されたr−yを垂直軸にとって、2次元配列として考えたメモリに対するアクセス制御を行う。ここでのアクセスは、初めに該当アドレスのデータを読み出し、波形生成部401において、その読み出したデータに任意のゲインを乗じて読み出したデータに足し込み、再びメモリ制御部402を通じて、同一アドレスに書き戻す処理を行っている。これにより、頻度が高い所のデータ値が大きくなるように制御でき、画像表示時における1フレームの処理が終了した後、画像表示部103に対して表示するために読み出し輝度として表示した際に、頻度が高い輝度信号レベルは明るく、頻度が低い部分は暗く見える。
このとき、領域指定部107からの指定領域情報を用いて、指定領域内の波形データであれば、拡大処理部410にて拡大処理を行う。具体的に説明する。画像入力部101から入力された現色差信号CbとCrが、指定領域内のデータである場合、ベクトルスコープ波形の座標に変換されたb−yとr−yの値を、図9の原点を中心に2倍へ拡大処理を行う。例えば、図9に示す、(b−y、r−y)=(10、20)の座標Aであれば、2倍へ拡大処理した座標(b−y'、r−y’)=(20、40)の座標Bとなる。また、(b−y、r−y)=(−10、−20)の座標Cであれば、2倍へ拡大処理した座標(b−y’、r−y’)=(−20、−40)の座標Dとなる。このとき、拡大処理することによって、ベクトルスコープ波形用のメモリ領域を超えてしまった座標は、波形生成処理を行わない。また、領域指定部107からの指定領域であるか否かの情報から、波形データに対応する指定領域フラグを波形データに対応付けて内蔵メモリ402のメモリバンク0(408)に保存する。
指定領域内の波形データである場合、拡大処理を行い、メモリにアクセスするためのアドレスを生成後、該当アドレスのデータを読み出すが、読み出したデータの指定領域フラグが無効であった場合、読み出したデータの変わりにゼロデータを用いる。また、指定領域フラグが有効であった場合、上記で説明した通り、その読み出したデータに任意のゲインを乗じて読み出したデータに足し込み、再びメモリ制御部402を通じて、同一アドレスに書き戻す。このとき、指定領域フラグは有効のままとして波形データに対応付けて内蔵メモリ402のメモリバンク0(408)に保存する。
指定領域外の波形データである場合、メモリにアクセスするためのアドレスを生成後、該当アドレスのデータを読み出すが、読み出したデータの指定領域フラグが有効であった場合、読み出したデータをそのまま同一アドレスに書き戻す。また、指定領域フラグが無効であった場合、上記で説明した通り、その読み出したデータに任意のゲインを乗じて読み出したデータに足し込み、再びメモリ制御部402を通じて、同一アドレスに書き戻す。以上の処理によって、拡大処理した指定領域内の波形データを指定領域外の波形データに上書きした波形データを作成する。
1フレーム分の画像信号に対応する波形データを生成し終えると、次のフレームのタイミングから、作成した波形データはメモリ制御部402によってメモリバンク1(409)へ保存していく。現在波形生成部401がアクセスしていない方のメモリバンクから、保存してある波形データを読み出す。そして、読み出した値を輝度信号とし、対応する色差信号は波形色制御部403にて波形表示時にあらかじめ設定してある色差の組み合わせであるカラーテーブルA 405を参照し緑色の波形データにする。このとき、波形データと対応させておいた指定領域フラグも同時に内蔵メモリから読み出し、指定領域のデータであれば参照するカラーテーブルを変える。指定領域が顔領域である場合、波形色制御部403はカラーテーブルCを参照し肌色の波形データにする。空領域である場合、波形色制御部403はカラーテーブルBを参照し青色の波形データにする。その後、重畳処理部404にて、画像表示部へ表示する画像データと波形データとの重畳処理を行い、画像表示部103へ表示する。
本実施形態ではスタンダードの色空間(BT.601)とし、以下に変換方法を説明する。
ITU−R BT.601に記載されている色変換式より、Cb(analog)及びCr(analog)は、
Figure 2011205380
と表される。また、Cb(digital)及びCr(digital)は、
Figure 2011205380
式1を式2へ代入し、変形すると、B−Y及びR−Yは、
Figure 2011205380
と表される。さらに、SMPTE 170Mより式3に減算係数をかけ、8ビットデータに換算したものをb−y、r−yとすると、
Figure 2011205380
となる。式4の値を用いて、ベクトルスコープ波形表示のb−y、r−y座標を求める。
本実施形態における画像表示部103に表示される撮影画像及びベクトルスコープのイメージを図5、図6に示す。
本実施形態では、画像入力部101から入力された画像に対応する顔領域情報または空領域情報が指定領域であるものとし、操作部108においてどちらの情報を用いるかを設定する。これら2パターンについてそれぞれ説明する。
1. 指定領域を顔領域とした場合
図5を用いて説明する。5−aは画像入力部101から入力された画像データであり、501は顔領域情報による指定領域である。入力画像データのベクトルスコープの波形データを5−bに示す。5−cが指定領域内に存在する波形データ、5−dが指定領域外に存在する波形データである。指定領域内の波形データのみ2倍に拡大処理をした波形データを5−eに示す。この時、指定領域外の波形データはカラーテーブルAを参照し緑色の波形データとなり、指定領域内の波形データはカラーテーブルCを参照し肌色の波形データとなる。ベクトルスコープの波形データを入力画像データの右下に配置し重畳処理することにより画像表示部103に表示した例の図を5−fに示す。
2. 指定領域を空領域とした場合
図6を用いて説明する。6−aは画像入力部101から入力された画像データである。6−bで示す斜線部602が空領域情報の示す領域であり、これが指定領域である。601は顔領域であるが本パターンでは使用しない。入力画像データのベクトルスコープの波形データを6−cに示す。6−dが指定領域内に存在する波形データ、6−eが指定領域外に存在する波形データである。指定領域内の波形データのみ2倍に拡大処理をした波形データを6−fに示す。この時、指定領域外の波形データはカラーテーブルAを参照し緑色の波形データとなり、指定領域内の波形データはカラーテーブルBを参照し青色の波形データとなる。ベクトルスコープの波形データを入力画雄図データの右下に配置し重畳処理することにより画像表示部103に表示した例の図を6−gに示す。ベクトルスコープの背景色は本説明時に見やすくする為、図5−fの背景色と変えている。
以上説明したように、本実施形態では、入力画像の色相をベクトルスコープで波形表示し、注目したい画像領域の波形を拡大し、注目領域外の波形と色を変えて表示するようにした。この様な表示をすることで、操作者は、画像全体の色相の偏りを確認しながら、同時に注目する領域を精度高く確認する事ができる。
本実施形態では画像の指定領域として顔領域と空領域を用いたが、フォーカス領域情報や操作部108による画像データの領域指定情報を用いてもよい。また、指定領域内の波形データを2倍に拡大したが、倍率はユーザが任意に設定可能である。
本実施形態では、指定領域が1つの場合について説明したが、複数の指定領域が存在する場合は、指定領域内の同じカラーテーブルを参照しても、複数のカラーテーブルを用意しておき領域毎に異なるカラーテーブルを参照するようにしてもよい。
(第2の実施形態)
本実施形態における波形表示は、第1の実施形態と同様に図2−aに示すものであるため、ここでの説明は省略する。また、本実施形態における装置の構成も第1の実施形態と同じであるためここでの説明は省略する。本実施形態においては、図3の組み合わせ値をのうち、指定領域外はカラーテーブルA(緑)を参照する。
本実施形態における画像処理制御部102について詳しく説明する。図7に画像処理制御部102の構成を示す。画像処理制御部102は、波形生成部701、メモリ制御部702、波形色制御部703、重畳処理部704、カラーテーブル705とを備える。メモリ制御部702は、作成した波形データを一旦保存しておく2つの内蔵メモリ、メモリバンク0(706)とメモリバンク1(707)とを備え、波形作成用と波形読み出し用とで切り替えて使用する。1つの波形データは画像表示時における1フレーム分で作成され、フレーム毎に波形作成用と波形読み出し用のメモリバンク0(706)とメモリバンク1(707)を交互に切り替える。波形生成部401は、指定領域内の波形データを2倍へ拡大処理を行う拡大処理部708と、指定領域の平均色を算出する平均色生成部709とを備える。
画像入力部101またはフォーマット制御部104から入力される画像の色差信号Cb及びCrから、波形生成部701にてベクトルスコープ波形のデータを生成し、メモリ制御部702によってメモリバンク0(706)に保存する。具体的には、波形生成部701において、入力画像の色差CbおよびCr信号より変換された8ビットのb−yとr−yとを直交座標として考え、メモリアクセスのためのアドレスを生成する。b−yとr−yへの変換方法については第1の実施形態と同じである為、ここでの説明は省略する。本実施形態では、入力画像の色差Cbから変換されたb−yを水平軸、Crから変換されたr−yを垂直軸にとって、2次元配列として考えたメモリに対するアクセス制御を行う。ここでのアクセスは、初めに該当アドレスのデータを読み出し、波形生成部701において、その読み出したデータに任意のゲインを乗じて読み出したデータに足し込み、再びメモリ制御部702を通じて、同一アドレスに書き戻す処理を行っている。これにより、頻度が高い所のデータ値が大きくなるように制御でき、画像表示時における1フレームの処理が終了した後、画像表示部103に対して表示するために読み出し輝度として表示した際に、頻度が高い輝度信号レベルは明るく、頻度が低い部分は暗く見える。
このとき、領域指定部107からの指定領域情報を用いて拡大処理部708にて拡大処理を行う。処理の方法は第1の実施形態と同じとし、ここでの説明は省略する。このとき、拡大処理することによって、ベクトルスコープ波形用のメモリ領域を超えてしまった座標は、波形生成処理を行わない。また、領域指定部107からの指定領域であるか否かの情報から、波形データに対応する指定領域フラグを波形データに対応付けてメモリ制御部702のメモリバンク0(706)に保存する。
指定領域内の波形データである場合、拡大処理を行い、メモリにアクセスするためのアドレスを生成後、該当アドレスのデータを読み出すが、読み出したデータの指定領域フラグが無効であった場合、読み出したデータの変わりにゼロデータを用いる。また、指定領域フラグが有効であった場合、上記で説明した通り、その読み出したデータに任意のゲインを乗じて読み出したデータに足し込み、再びメモリ制御部702を通じて、同一アドレスに書き戻す。このとき、指定領域フラグは有効のままとして波形データに対応付けてメモリ制御部702のメモリバンク0(706)に保存する。また、平均色生成部709にて、入力画像の指定領域内の平均色を算出し、指定領域内カラーテーブルとして色差CbとCrの組み合わせ値をフレームに対応付けてメモリ制御部702のメモリバンク0(706)に保存する。平均色生成部709における平均色の算出方法は後段で述べる。
指定領域外の波形データである場合、メモリにアクセスするためのアドレスを生成後、該当アドレスのデータを読み出すが、読み出したデータの指定領域フラグが有効であった場合、読み出したデータをそのまま同一アドレスに書き戻す。また、指定領域フラグが無効であった場合、上記で説明した通り、その読み出したデータに任意のゲインを乗じて読み出したデータに足し込み、再びメモリ制御部702を通じて、同一アドレスに書き戻す。以上の処理よって、拡大処理した指定領域内の波形データを指定領域外の波形データに上書きした波形データを作成する。
1フレーム分の画像信号に対応する波形データを生成し終えると、次のフレームのタイミングから、作成した波形データはメモリ制御部702によってメモリバンク1(707)へ保存していく。現在波形生成部701がアクセスしていない方のメモリバンクから、保存してある波形データを読み出す。そして、読み出した値を輝度信号とし、対応する色差信号は波形色制御部703にて波形表示時にあらかじめ設定してある色差の組み合わせであるカラーテーブル(705)を参照し緑色の波形データにする。このとき、波形データと対応させておいた指定領域フラグと、指定領域内のカラーテーブルも同時に内蔵メモリから読み出す。指定領域のデータであれば指定領域内のカラーテーブルを参照し、指定領域内の平均色の波形データとする。その後、重畳処理部704にて、画像表示部へ表示する画像データと波形データとの重畳処理を行い、画像表示部103へ表示する。
本実施形態における、入力画像データの1フレームにおける指定領域内カラーテーブルCb、Crの算出方法を図8のフローチャートを用いて説明する。入力画像データのCb、Crは8ビットデータとし、計算内では符号なしのデータとして扱う。また、入力画像データとしては、1フレームの画像をラスタ走査された1画素単位のものが順次入力される。
まず、入力画像における指定領域のデータ数をカウントするCountパラメータを0にクリアする(S801)。入力画像データとして1画素のCb(in)、Cr(in)が入力されてきた場合(S802でYes)、ステップS803に進む。1フレームが終了していなく(S803でNo)、現在の入力データCb(in)、Cr(in)が指定領域内のデータである場合(S804でYes)、ステップS805に進む。ステップS805では、これらの値を用いて計算処理を行い現時点までの平均値を算出する。このときのCb(ct)、Cr(ct)は指定領域の波形データのカラーテーブル値を示す。指定領域のデータカウントを1つカウントアップする(S806)。指定領域内でない場合(S804でNo)、何も処理をしない。1フレームが終了するまで、S802〜S806を繰り返す。1フレームが終了した場合(S803でYes)、Cb(ct)、Cr(ct)の値をそのフレームに対応付けてメモリ制御部702の波形データと同じメモリバンクに保存する。以上により、指定領域の平均Cb、Crの値を算出し、指定領域の波形データのカラーテーブルとして用いる。
本実施形態での表示態様は、第1の実施形態と同じとする為、ここでの説明は省略する。
以上で説明したように、入力画像の色差信号を用いて色信号の分布を波形表示し、指定された指定領域の波形のみを拡大し、かつ指定領域の平均色を算出することで、指定領域と指定領域外とで色を変えて表示するようにした。これにより画像全体の色相の偏りを確認しながら、同時に注目する領域を精度高く、かつ関連した色でわかり易く確認する事ができる。
(他の実施形態)
上記各実施形態で用いた拡大処理方法、及び指定領域データの平均Cb、Cr値の算出方法は一例であり、本発明は、これに限定はしない。
上記各実施形態では画像の指定領域として操作部108による画像データの領域指定情報を用いたが、顔領域やフォーカス領域情報を用いてもよい。
また、上記各実施形態では、画像入力部101は撮像部であるとしたが、画像入力機能を有していればよく、所定の着脱可能な記録媒体からの撮影画像の読み出し部やネットワーク等の通信手段からの撮像画像の受信部等であってもよい。
また、上記実施形態では、本発明を撮像装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、外部接続した撮像装置から撮影画像を入力可能なパーソナルコンピュータやデジタルテレビ等の画像処理装置において、実現されても良い。なお、パーソナルコンピュータの場合は、上記図3に示した各ステップを実行するアプリケーションソフトウェアをCD−ROM等の記憶媒体やネットワーク上のサーバから取得してインストールすることにより実現される。
101 画像入力部
102 画像処理制御部
103 画像表示部
104 フォーマット制御部
105 記録・読み出し部
106 記録メディア
107 領域指定部
108 操作部

Claims (8)

  1. 入力した画像信号の波形を生成し、表示装置に前記入力した画像信号および前記生成した波形を出力する画像処理装置であって、
    前記入力した画像信号の領域を指定する領域指定手段と、
    前記生成した波形のうち前記領域指定手段によって指定された領域に含まれる信号の波形を拡大し、前記拡大した波形の表示色を前記生成した波形の表示色とは異なるものに設定し、前記設定した表示色の波形を前記生成した波形に重ねて出力する画像処理手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記それぞれの波形は、画像信号の色相と彩度を示す波形であることを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  3. 前記画像処理手段は、指定領域に応じてあらかじめ関連付けておいた色を指定領域の波形の表示色とすることを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  4. 前記指定領域は、画像信号に対応する画像情報より決まるものとすることを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  5. 前記画像情報は、顔領域情報、空領域情報、フォーカス領域情報、ユーザによる画像信号における領域指定情報の何れかであるものとすることを特徴とする請求項に4記載の画像処理装置。
  6. 前記画像処理手段は、前記画像情報が顔領域情報の場合は指定領域の波形色を肌色とし、空領域情報の場合は指定領域の波形色を青色とすることを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。
  7. 前記画像処理手段は、指定領域の画像信号の平均色を指定領域の波形色とすることを特徴とする請求項3記載の画像処理装置。
  8. 前記指定された領域と指定されていない領域の波形であるか否かを示す指定領域フラグを持つことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
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