JP2015103174A - 画像処理装置、コンピュータプログラム及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像本来の階調を維持しつつ輝度ムラを低減することができる画像処理装置、コンピュータプログラム及び画像処理方法を提供する。【解決手段】画像処理装置は、複数の画素で構成される画像の各画素の階調値の分布範囲の広狭を判定する判定部、入力階調値を補正して得られる出力階調値が異なる複数の階調補正部、判定部の判定結果に応じて、複数の階調補正部から一の階調補正部を選択する選択部、選択部で選択した階調補正部を用いて画像の輝度ムラを補正する輝度ムラ補正部などを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、画像の輝度ムラを補正する画像処理装置、該画像処理装置を実現するためのコンピュータプログラム及び画像処理方法に関する。

画像信号に基づく画像を液晶パネルなどの表示部に表示させる場合、表示部の個体差に応じて輝度ムラが生じる場合がある。表示部の個体差は、例えば、液晶セルの不均一性、液晶素子を駆動する回路の動作特性のバラツキ、バックライトの位置や発光強度の違い等による影響で生ずる。

そこで、階調値に基づき表示される表示画像を測定した各輝度値の中の最大値が基準値となるように、それぞれの輝度値を正規化した値を記録し、記録した値を用いて、入力される画像の階調値を修正することにより、輝度ムラを補正することができる表示装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００６−１８４３０５号公報

しかし、特許文献１の表示装置にあっては、表示部の個体差に応じて複数のテーブルを用いて階調値を修正するものであり、表示部が決まれば階調値の修正度合は一義的に決まってしまう。一方で、入力される画像は、様々な特性を有する。例えば、階調変化の少ない画像もあれば、階調変化の大きい画像も存在する。このように様々な特性の入力画像の輝度ムラを補正する場合に、一義的な補正をかけると、画像の特性によっては補正が強くなりすぎ画像が有する階調を犠牲にすることになり、また補正が弱くなりすぎると輝度ムラが改善されないという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、画像本来の階調を維持しつつ輝度ムラを低減することができる画像処理装置、該画像処理装置を実現するためのコンピュータプログラム及び画像処理方法を提供することを目的とする。

本発明に係る画像処理装置は、複数の画素で構成される画像の各画素の階調値の分布範囲の広狭を判定する判定部と、入力階調値を補正して得られる出力階調値が異なる複数の階調補正部と、前記判定部の判定結果に応じて、前記複数の階調補正部から一の階調補正部を選択する選択部と、該選択部で選択した階調補正部を用いて前記画像の輝度ムラを補正する輝度ムラ補正部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る画像処理装置は、前記複数の階調補正部は、入力階調値に対する出力階調値の増加度合が大きい階調優先補正部と、入力階調値に対する出力階調値の増加度合が小さい均一性優先補正部とを有し、前記選択部は、前記判定部で前記分布範囲が広いと判定した場合、前記階調優先補正部を選択し、前記分布範囲が狭いと判定した場合、前記均一性優先補正部を選択するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る画像処理装置は、所定の階調範囲で画定した複数の階調区分それぞれに階調値が存在する画素の数を前記階調区分毎に計数する計数部を備え、前記判定部は、前記計数部で計数した画素数が所定の閾値より多い場合、前記分布範囲が狭いと判定するようにしてあり、前記計数部で計数した画素数が前記閾値より少ない場合、前記分布範囲が広いと判定するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る画像処理装置は、前記閾値を設定するための操作を受け付ける受付部を備えることを特徴とする。

本発明に係る画像処理装置は、前記画像を複数の領域に区分する領域区分部を備え、前記判定部は、前記領域区分部で区分した領域毎に分布範囲の広狭を判定するようにしてあり、前記選択部は、前記領域区分部で区分した領域毎に一の階調補正部を選択するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る画像処理装置は、補正係数を用いて入力階調値を出力階調値に変換するＬＵＴを備え、前記複数の階調補正部は、異なる補正係数を有し、前記選択部は、前記判定部の判定結果に応じて、前記ＬＵＴで使用する補正係数を前記複数の補正係数から選択するようにしてあり、前記輝度ムラ補正部は、前記ＬＵＴを用いて輝度ムラを補正するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに画像の輝度ムラを補正させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、複数の画素で構成される画像の各画素の階調値の分布範囲の広狭を判定するステップと、該ステップの判定結果に応じて、入力階調値を補正して得られる出力階調値が異なる複数の階調補正部から一の階調補正部を選択するステップとを実行させることを特徴とする。

本発明に係る画像処理方法は、画像の輝度ムラを補正する画像処理方法において、複数の画素で構成される画像の各画素の階調値の分布範囲の広狭を判定するステップと、該ステップの判定結果に応じて、入力階調値を補正して得られる出力階調値が異なる複数の階調補正部から一の階調補正部を選択するステップと、選択された階調補正部を用いて輝度ムラ補正部で前記画像の輝度ムラを補正するステップとを含むことを特徴とする。

本発明によれば、画像本来の階調を維持しつつ輝度ムラを低減することができる。

第１実施形態の画像処理装置の構成の一例を示すブロック図である。 輝度ムラ補正の一例を示す説明図である。 画像の階調特性に応じた表示パネルでの見え方の一例を示す模式図である。 本実施の形態の階調優先補正ＬＵＴ及び均一性優先補正ＬＵＴを用いた場合の輝度ムラ補正の一例を示す説明図である。 階調の変化が少ない画像のヒストグラムの一例を示す説明図である。 図５のヒストグラムの割合を表示した説明図である。 階調の変化が多い画像のヒストグラムの一例を示す説明図である。 図７のヒストグラムの割合を表示した説明図である。 第２実施形態の画像処理装置の構成の一例を示すブロック図である。 入力画像の領域区分の一例及び領域毎のヒストグラムの割合の一例を示す説明図である。 第３実施形態の画像処理装置の構成の一例を示すブロック図である。

（第１実施形態）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は第１実施形態の画像処理装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態の画像処理装置１００は、階調優先補正ＬＵＴ１１、均一性優先補正ＬＵＴ１２、選択部１３、輝度ムラ補正回路１４、画像解析部１５、操作部１６などを備える。画像処理装置１００は、入力画像の輝度ムラを輝度ムラ補正回路１４で補正し、補正した画像を出力画像として、例えば、画像を表示するための表示パネル（不図示）へ出力する。本実施の形態の画像処理装置１００、表示パネル(不図示)などを備えることにより表示装置を構成することができる。

図２は輝度ムラ補正の一例を示す説明図である。図２において、左側上段の図は輝度ムラ補正前の画像を示し、右側上段の図は輝度ムラ補正後の画像を模式的に示す。以下の説明では、階調は０〜２５５とし、階調０が黒色、階調２５５が白色を表すものとする。なお、画像の階調は２５６階調に限定されるものではない。

図２に示すように、輝度ムラ補正前の画像では、画像上の輝度（明るさ）に不均一性があったとする。例えば、矢印で示す領域の輝度は高く（階調値が大きく）、周囲の明るさに比べて明るいため輝度ムラが生じている。この輝度の高い領域では、左側下段の図に示すような、階調・輝度特性となっている。特に階調値２５５付近での輝度が高くなっている。

そこで、右側下段の図に示すように、階調値２５５付近の輝度を周囲の明るさと合わせるように輝度を下げることにより、輝度を調整する。これにより、右側上段の図に示すように、輝度ムラ補正後の画像では、輝度が高い領域の明るさが周囲の領域の明るさと同程度になり、輝度ムラを少なくすることができる。

図３は画像の階調特性に応じた表示パネルでの見え方の一例を示す模式図である。図３において、左側の図は、輝度ムラのあるパネル（表示パネル）において、一定の階調値（例えば、２５５）の画像を表示させた例である。なお、左側の図は、輝度ムラが分かりやすいように模式的に表したものであり、実際の画像とは異なる場合がある。一般的に表示パネルの輝度ムラが少なくなるよう対策が取られているが、大型の表示パネル等では、輝度ムラを完全に抑えることができず、図に示すような輝度ムラを生じる。

右側上段の図は、輝度ムラのある表示パネルに、階調の変化が少ない画像を表示させた場合の画像を模式的に表したものである。図に示すように、階調の変化の少ない画像の場合には、輝度ムラが視認し易いことがわかる。

一方、右側下段の図は、輝度ムラのある表示パネルに、階調の変化が多い画像を表示させた場合の画像を模式的に表したものである。図に示すように、階調の変化の多い画像の場合には、輝度ムラが視認し難いことがわかる。

本実施の形態の画像処理装置は、図３に示すような画像の階調特性に着目したものである。以下、詳細に説明する。

画像解析部１５は、判定部としての機能を有する。画像解析部１５は、複数の画素で構成される画像（入力画像）の各画素の階調値の分布範囲の広狭を判定する。例えば、分布範囲が広い画像は、画像を構成する画素の階調値が多くの異なる値となっており、異なる階調値の数が多いので、図３の右側下段に示す画像のように、階調の変化が多い画像ということができる。また、分布範囲が狭い画像は、異なる階調値の数が少ないので、図３の右側上段に示す画像のように、階調の変化が少ない画像ということができる。

階調優先補正ＬＵＴ１１、均一性優先補正ＬＵＴ１２は、階調補正部としての機能を有する。階調優先補正ＬＵＴ１１、均一性優先補正ＬＵＴ１２は、入力階調値を出力階調に変換するものであり、入力階調を補正することにより出力階調値が得られる。

選択部１３は、画像解析部１５での判定結果に応じて、入力階調値を補正して得られる出力階調値が異なる複数の階調補正部である、階調優先補正ＬＵＴ１１及び均一性優先補正ＬＵＴ１２から一の補正ＬＵＴを選択する。判定結果に応じて、出力階調値が異なる階調補正部を選択することができる。

輝度ムラ補正回路１４は、選択された階調優先補正ＬＵＴ１１又は均一性優先補正ＬＵＴ１２のいずれか一方を用いて画像（入力画像）の輝度ムラを補正する。すなわち、輝度ムラ補正回路１４は、補正ＬＵＴ（階調優先補正ＬＵＴ１１又は均一性優先補正ＬＵＴ１２）の入力階調値に対する出力階調値の大小に応じて、補正する輝度を高低とすることができる。

上述のように、画像の階調変化の多少に応じて、異なる補正ＬＵＴ（階調優先補正ＬＵＴ１１又は均一性優先補正ＬＵＴ１２）の中から一の補正ＬＵＴを選択し、選択した補正ＬＵＴを用いて輝度ムラ補正を行うので、画像の階調特性に応じて輝度ムラ補正の強弱を付けることができ、画像本来の階調を維持しつつ輝度ムラを低減することができる。

次に、階調優先補正ＬＵＴ１１及び均一性優先補正ＬＵＴ１２の詳細について説明する。

図４は本実施の形態の階調優先補正ＬＵＴ１１及び均一性優先補正ＬＵＴ１２を用いた場合の輝度ムラ補正の一例を示す説明図である。図４において、横軸は階調（階調値）を示し、縦軸は輝度を示す。なお、輝度値の高低は、階調値の高低を示す。

図４において、符号Ａで示す実線は、階調優先補正ＬＵＴ１１を用いた場合の輝度ムラ補正回路１４による輝度ムラ補正を示す。符号Ａで示すように、階調優先の輝度ムラ補正は、高階調値（例えば、２５５階調）での輝度値を余り低くしていない。すなわち、階調優先補正ＬＵＴ１１は、入力階調値に対する出力階調値の増加度合が大きい。すなわち、出力階調値の最小値（例えば、０）と最大値との階調差が大きいので、元の画像の階調を比較的維持しつつ階調変換を行うことができる。

一方、符号Ｂで示すように、均一性優先の輝度ムラ補正は、高階調値（例えば、２５５階調）での輝度値を低くしている。すなわち、均一性優先補正ＬＵＴ１２は、入力階調値に対する出力階調値の増加度合が小さい。すなわち、出力階調値の最小値（例えば、０）と最大値との階調差が小さいので、元の画像の輝度ムラがあった場合でも、例えば、輝度の高い画素を比較的輝度の低い他の画素と同程度にすることができ、輝度ムラを少なくすることができる。

そして、選択部１３は、画像解析部１５で入力画像の階調値の分布範囲が広いと判定した場合、階調優先補正ＬＵＴ１１を選択する。階調値の分布範囲が広い画像は、図３の右側下段の図のように、階調変化が多い画像であるので、階調優先補正ＬＵＴ１１を選択することにより、元の画像の階調を比較的維持することができる。また、階調変化の多い画像は輝度ムラが視認しにくいので、階調優先補正ＬＵＴ１１を用いることにより輝度補正が弱くなったとしても輝度ムラをほとんど目立たなくすることができる。

また、選択部１３は、画像解析部１５で入力画像の階調値の分布範囲が狭いと判定した場合、均一性優先補正ＬＵＴ１２を選択する。階調値の分布範囲が狭い画像は、図３の右側上段の図のように、階調変化が少ない画像であるので、輝度ムラが視認し易い。そこで、均一性優先補正ＬＵＴ１２を選択することにより、輝度補正を強くして輝度ムラを低減することができる。また、階調変化の少ない画像は、元々階調差が小さいので、均一性優先補正ＬＵＴ１２を用いても元の画像の階調に与える影響は少ない。

なお、図４に例示した階調・輝度特性は一例であって、階調優先補正ＬＵＴ１１及び均一性優先補正ＬＵＴ１２の入力階調・出力階調は図４の場合に限定されるものではない。また、図４の例では、高階調（例えば、２５６階調付近）において、輝度値の高低を異ならせているが、低階調（例えば、０階調付近）において、輝度値の高低が異なるようにしてもよい。

次に、画像解析部１５の詳細について説明する。

画像解析部１５は、計数部としての機能を有する。画像解析部１５は、所定の階調範囲で画定した複数の階調区分それぞれに階調値が存在する画素の数を階調区分毎に計数する。階調区分は、例えば、階調を８等分に区切ったものとすることができる。例えば、階調を０〜２５５（最小値を０、最大値を２５５）とした場合、階調範囲は、０〜３１、３２〜６３、６４〜９５、９６〜１２７、１２８〜１５９、１６０〜１９１、１９２〜２２３、２２４〜２５５の如くとすることができる。

画像解析部１５は、計数した画素数が所定の閾値より多い場合、階調値の分布範囲が狭いと判定する。階調区分内の画素数が所定の閾値より多いということは、階調区分内に多くの画素が存在するので、階調値の分布範囲は狭くなる。

また、画像解析部１５は、計数した画素数が所定の閾値より少ない場合、階調値の分布範囲が広いと判定する。階調区分内の画素数が所定の閾値より少ないということは、多くの階調区分に亘って画素が存在するので、階調値の分布範囲は広くなる。

図５は階調の変化が少ない画像のヒストグラムの一例を示す説明図であり、図６は図５のヒストグラムの割合を表示した説明図である。図５及び図６に示すように、０から２５５階調までを８等分に区分し、各区分に階調値が存在する画素の数を頻度として表している。図５に示すように、階調変化の少ない画像は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素毎にばらつきの少ないヒストグラムになる。また、図６に示すように、階調変化の少ない画像は、画像の階調がある範囲（区分）に集中していることが分かる。

また、図６の例では、Ｒ画素は３２−６３階調に９０％の画素が集中し、Ｇ画素は６４−９５階調に８５％の画素が集中し、Ｂ画素は１２８−１５９階調に９５％の画素が集中している。この場合、ＲＧＢ画素全てのばらつきが小さいため、ムラの目立ちやすいベタ画像に近い画像であると判定することができる。

図７は階調の変化が多い画像のヒストグラムの一例を示す説明図であり、図８は図７のヒストグラムの割合を表示した説明図である。図７に示すように、階調変化の多い画像は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素毎にばらつきの多いヒストグラムになる。また、図８に示すように、階調変化の多い画像は、画像の階調が広い範囲（多くの区分）で分布していることが分かる。

また、図８の例では、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素のいずれも階調のほぼ全範囲（０〜２５５）に亘って分布したヒストグラムになっている。この場合、ＲＧＢ画素全てのばらつきが大きいため、ムラの目立ちにくい階調変化の大きな画像であると判定することができる。

図５乃至図８の例では、階調値の分布範囲の広狭を判定するための所定の閾値は、例えば、８０（％）程度の値を設定することができる。上述の構成により、簡便な構成で画像の階調特性を判定することができる。

操作部１６は、受付部としての機能を有し、階調値の分布範囲の広狭を判定するための閾値を設定する操作を受け付けることができる。これにより、ユーザの好み等に応じて輝度ムラ補正の強弱を調整することができる。

なお、前述のヒストグラムは、１画面毎に生成（演算）され、補正ＬＵＴの選択に用いられる。また、１画面毎にヒストグラムはリセットされ、次の入力画像のヒストグラムの生成が開始される。

上述のように、入力画像の階調特性（階調変化の多少）を判定し、判定結果に応じて階調優先補正ＬＵＴ１１又は均一性優先補正ＬＵＴ１２のいずれかを選択し、選択した補正ＬＵＴを用いて輝度ムラ補正を行うので、（１）補正を強くかけすぎて元の画像本来の階調を犠牲にすること、あるいは（２）補正が弱すぎて輝度ムラが消えずに視認されてしまう等の問題を解消することができる。そして、入力画像の階調特性に応じて、補正ＬＵＴを動的に変更するので、元の画像の階調を維持しつつ輝度ムラを抑制することができる。

（第２実施形態）
図９は第２実施形態の画像処理装置１２０の構成の一例を示すブロック図である。図１に例示した第１実施形態の画像処理装置１００との相違点は、領域設定レジスタ１７を具備する点である。なお、第１実施形態と同様の箇所は同一符号を付して説明を省略する。

領域設定レジスタ１７は、領域区分部としての機能を有する。領域設定レジスタ１７は、ユーザが設定可能であり、入力画像を複数の領域に区分する。そして、第２実施形態の画像処理装置１２０では、画像解析部１５は、領域設定レジスタ１７で区分した領域毎に分布範囲の広狭を判定する。また、選択部１３は、画像解析部１５の判定結果に基づいて、領域設定レジスタ１７で区分した領域毎に一の補正ＬＵＴを選択する。そして、輝度ムラ補正回路１４は、領域設定レジスタ１７で区分した領域毎に選択された補正ＬＵＴを用いて、区分された領域毎に輝度ムラ補正を行って出力画像を出力する。

図１０は入力画像の領域区分の一例及び領域毎のヒストグラムの割合の一例を示す説明図である。領域設定レジスタ１７は、区分する各領域を画定するため、各領域の座標（例えば、矩形領域の場合、４隅のｘｙ座標など）を保有する。また、領域設定レジスタ１７が保有する座標を変更することにより、入力画像内の領域を変更することができる。図１０の例では、入力画像は、領域１、領域２、領域３の３つの領域に区分されている。また、図１０に示すように、各領域１、２、３に対して、ヒストグラムが生成されている。

上述の構成により、画像全体に対して輝度ムラ補正を強くするか、あるいは弱くする場合に比べて、画像の領域毎に画像の階調特性に応じた異なる輝度ムラ補正をすることができ、画像に対してきめの細かい輝度ムラ補正を行うことができる。特に、画像全体ではなく、ユーザの設定した領域毎に、階調優先補正ＬＵＴ１１又は均一性優先補正ＬＵＴ１２のいずれかを選択することができるので、入力画像の領域毎の特性に応じた一層きめ細かい輝度補正（階調を維持しつつ輝度ムラを抑制する補正）を行うことができる。

（第３実施形態）
図１１は第３実施形態の画像処理装置１４０の構成の一例を示すブロック図である。第１実施形態の画像処理装置１００との相違点は、補正ＬＵＴを１個で構成し、画像解析部１５の判定結果に応じて、異なる補正係数のうちの一の補正係数を選択する点である。なお、第１実施形態と同様の箇所は同一符号を付して説明を省略する。

補正ＬＵＴ２０は、補正係数を用いて入力階調値を出力階調値に変換するＬＵＴである。

階調優先補正係数２１、均一性優先補正係数２２は、お互いに異なる補正係数を有する。すなわち、補正ＬＵＴ２０で階調優先補正係数２１を用いた場合には、第１実施形態の階調優先補正ＬＵＴ１１と同等になる。また、補正ＬＵＴ２０で均一性優先補正係数２２を用いた場合には、第１実施形態の均一性優先補正ＬＵＴ１２と同等になる。

選択部１３は、画像解析部１５の判定結果に応じて、補正ＬＵＴ２０で使用する補正係数を階調優先補正係数２１又は均一性優先補正係数２２のいずれかから選択する。

輝度ムラ補正回路１４は、補正ＬＵＴ２０を用いて輝度ムラを補正する。異なる補正係数を用いることにより、ＬＵＴを１つにすることができ、ＬＵＴの多重化によるコスト上昇を避けることができる。そして、第１実施形態と同様に、入力画像の階調特性に応じて、輝度ムラ補正の強さを調整する補正係数を選択することで、階調の犠牲を抑えつつ輝度ムラが視認しにくい画像を表示させることができる。

前述の画像処理装置１００、１２０、１４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭなどを備えた汎用コンピュータを用いて実現することもできる。すなわち、（１）複数の画素で構成される画像の各画素の階調値の分布範囲の広狭を判定するステップ、（２）当該ステップの判定結果に応じて、入力階調値を補正して得られる出力階調値が異なる複数の階調補正部（補正ＬＵＴ又は補正係数）から一の階調補正部を選択するステップなどの処理手順を定めたコンピュータプログラムを記録した記録媒体を、コンピュータに備えられた記録媒体読取装置で読み取ることにより、当該コンピュータプログラムをＲＡＭにロードし、コンピュータプログラムをＣＰＵで実行することにより、コンピュータ上で画像処理装置を実現することができる。

本実施の形態の画像処理装置（１００、１２０、１４０）は、複数の画素で構成される画像の各画素の階調値の分布範囲の広狭を判定する判定部（１５）と、入力階調値を補正して得られる出力階調値が異なる複数の階調補正部（１１、１２、２０、２１、２２）と、前記判定部の判定結果に応じて、前記複数の階調補正部から一の階調補正部を選択する選択部（１３）と、該選択部で選択した階調補正部を用いて前記画像の輝度ムラを補正する輝度ムラ補正部（１４）とを備えることを特徴とする。

本実施の形態のコンピュータプログラムは、コンピュータに画像の輝度ムラを補正させるためのコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、複数の画素で構成される画像の各画素の階調値の分布範囲の広狭を判定するステップと、該ステップの判定結果に応じて、入力階調値を補正して得られる出力階調値が異なる複数の階調補正部から一の階調補正部を選択するステップとを実行させることを特徴とする。

本実施の形態の画像処理方法は、画像の輝度ムラを補正する画像処理方法において、複数の画素で構成される画像の各画素の階調値の分布範囲の広狭を判定するステップと、該ステップの判定結果に応じて、入力階調値を補正して得られる出力階調値が異なる複数の階調補正部から一の階調補正部を選択するステップと、選択された階調補正部を用いて輝度ムラ補正部で前記画像の輝度ムラを補正するステップとを含むことを特徴とする。

本実施の形態にあっては、判定部（１５）は、複数の画素で構成される画像の各画素の階調値の分布範囲の広狭を判定する。例えば、分布範囲が広い画像は、画像を構成する画素の階調値が多くの異なる値となっており、異なる階調値の数が多いので、階調の変化が多い画像ということができる。また、分布範囲が狭い画像は、異なる階調値の数が少ないので、階調の変化が少ない画像ということができる。階調補正部（１１、１２、２０、２１、２２）は、入力階調値を出力階調に変換するものであり、入力階調を補正することにより出力階調値が得られる。

選択部（１３）は、判定部の判定結果に応じて、入力階調値を補正して得られる出力階調値が異なる複数の階調補正部から一の階調補正部を選択する。判定結果に応じて、出力階調値が異なる階調補正部を選択することができる。輝度ムラ補正部（１４）は、選択した階調補正部を用いて画像の輝度ムラを補正する。輝度ムラ補正部は、階調補正部の入力階調値に対する出力階調値の大小に応じて、補正する輝度を高低とすることができる。

上述のように、画像の階調変化の多少に応じて、異なる階調補正部の中から一の階調補正部を選択し、選択した階調補正部を用いて輝度ムラ補正を行うので、画像の階調特性に応じて輝度ムラ補正の強弱を付けることができ、画像本来の階調を維持しつつ輝度ムラを低減することができる。

本実施の形態の画像処理装置（１００、１２０、１４０）は、前記複数の階調補正部は、入力階調値に対する出力階調値の増加度合が大きい階調優先補正部（１１、２１）と、入力階調値に対する出力階調値の増加度合が小さい均一性優先補正部（１２、２２）とを有し、前記選択部（１３）は、前記判定部（１５）で前記分布範囲が広いと判定した場合、前記階調優先補正部を選択し、前記分布範囲が狭いと判定した場合、前記均一性優先補正部を選択するようにしてあることを特徴とする。

本実施の形態にあっては、階調優先補正部（１１、２１）は、入力階調値に対する出力階調値の増加度合が大きい。すなわち、出力階調値の最小値（例えば、０）と最大値との階調差が大きいので、元の画像の階調を比較的維持しつつ階調変換を行うことができる。また、均一性優先補正部（１２、２２）は、入力階調値に対する出力階調値の増加度合が小さい。すなわち、出力階調値の最小値（例えば、０）と最大値との階調差が小さいので、元の画像の輝度ムラがあった場合でも、例えば、輝度の高い画素を比較的輝度の低い他の画素と同程度にすることができ、輝度ムラを少なくすることができる。

選択部（１３）は、判定部（１５）で分布範囲が広いと判定した場合、階調優先補正部を選択する。階調値の分布範囲が広い画像は、階調変化が多い画像であるので、階調優先補正部を選択することにより、元の画像の階調を比較的維持することができる。また、階調変化の多い画像は輝度ムラが視認しにくいので、階調優先補正部を用いることにより輝度補正が弱くなったとしても輝度ムラをほとんど目立たなくすることができる。

また、選択部は、判定部で分布範囲が狭いと判定した場合、均一性優先補正部を選択する。階調値の分布範囲が狭い画像は、階調変化が少ない画像であるので、輝度ムラが視認し易い。そこで、均一性優先補正部を選択することにより、輝度補正を強くして輝度ムラを低減することができる。また、階調変化の少ない画像は、元々階調差が小さいので、均一性優先補正部を用いても元の画像の階調に与える影響は少ない。

本実施の形態の画像処理装置（１００、１２０、１４０）は、所定の階調範囲で画定した複数の階調区分それぞれに階調値が存在する画素の数を前記階調区分毎に計数する計数部（１５）を備え、前記判定部（１５）は、前記計数部で計数した画素数が所定の閾値より多い場合、前記分布範囲が狭いと判定するようにしてあり、前記計数部で計数した画素数が前記閾値より少ない場合、前記分布範囲が広いと判定するようにしてあることを特徴とする。

本実施の形態にあっては、計数部（１５）は、所定の階調範囲で画定した複数の階調区分それぞれに階調値が存在する画素の数を階調区分毎に計数する。階調区分は、例えば、階調を８等分に区切ったものとすることができる。例えば、階調を０〜２５５（最小値を０、最大値を２５５）とした場合、階調範囲は、０〜３１、３２〜６３、６４〜９５、９６〜１２７、１２８〜１５９、１６０〜１９１、１９２〜２２３、２２４〜２５５の如くとすることができる。

判定部（１５）は、計数部で計数した画素数が所定の閾値より多い場合、階調値の分布範囲が狭いと判定する。階調区分内の画素数が所定の閾値より多いということは、階調区分内に多くの画素が存在するので、階調値の分布範囲は狭くなる。また、判定部は、計数部で計数した画素数が所定の閾値より少ない場合、階調値の分布範囲が広いと判定する。階調区分内の画素数が所定の閾値より少ないということは、多くの階調区分に亘って画素が存在するので、階調値の分布範囲は広くなる。これにより、簡便な構成で画像の階調特性を判定することができる。

本実施の形態の画像処理装置（１００、１２０、１４０）は、前記閾値を設定するための操作を受け付ける受付部（１６）を備えることを特徴とする。

本実施の形態にあっては、受付部（１６）で閾値を設定する操作を受け付けることができる。これにより、ユーザの好み等に応じて輝度ムラ補正の強弱を調整することができる。

本実施の形態の画像処理装置（１２０）は、前記画像を複数の領域に区分する領域区分部（１７）を備え、前記判定部（１５）は、前記領域区分部で区分した領域毎に分布範囲の広狭を判定するようにしてあり、前記選択部（１３）は、前記領域区分部で区分した領域毎に一の階調補正部を選択するようにしてあることを特徴とする。

本実施の形態にあっては、領域区分部（１７）は、画像を複数の領域に区分し、判定部（１５）は、区分した領域毎に分布範囲の広狭を判定し、選択部（１３）は、区分した領域毎に一の階調補正部を選択する。これにより、画像全体に対して輝度ムラ補正を強くするか、あるいは弱くする場合に比べて、画像の領域毎に画像の階調特性に応じた異なる輝度ムラ補正をすることができ、画像に対してきめの細かい輝度ムラ補正を行うことができる。

本実施の形態の画像処理装置（１４０）は、補正係数を用いて入力階調値を出力階調値に変換するＬＵＴ（２０）を備え、前記複数の階調補正部（２１、２２）は、異なる補正係数を有し、前記選択部（１３）は、前記判定部（１５）の判定結果に応じて、前記ＬＵＴで使用する補正係数を前記複数の補正係数から選択するようにしてあり、前記輝度ムラ補正部は、前記ＬＵＴを用いて輝度ムラを補正するようにしてあることを特徴とする。

本実施の形態にあっては、ＬＵＴ（２０）は、補正係数を用いて入力階調値を出力階調値に変換する。複数の階調補正部（２１、２２）は、異なる補正係数を有する。選択部（１３）は、判定部（１５）の判定結果に応じて、ＬＵＴで使用する補正係数を複数の補正係数から選択する。輝度ムラ補正部は、ＬＵＴを用いて輝度ムラを補正する。異なる補正係数を用いることにより、ＬＵＴを１つにすることができ、ＬＵＴの多重化によるコスト上昇を避けることができる。

１１ 階調優先補正ＬＵＴ
１２ 均一性優先補正ＬＵＴ
１３ 選択部
１４ 輝度ムラ補正回路
１５ 画像解析部
１６ 操作部
１７ 領域設定レジスタ
２０ 補正ＬＵＴ
２１ 階調優先補正係数
２２ 均一性優先補正係数

Claims (8)

1. 複数の画素で構成される画像の各画素の階調値の分布範囲の広狭を判定する判定部と、
   入力階調値を補正して得られる出力階調値が異なる複数の階調補正部と、
   前記判定部の判定結果に応じて、前記複数の階調補正部から一の階調補正部を選択する選択部と、
   該選択部で選択した階調補正部を用いて前記画像の輝度ムラを補正する輝度ムラ補正部と
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記複数の階調補正部は、
   入力階調値に対する出力階調値の増加度合が大きい階調優先補正部と、
   入力階調値に対する出力階調値の増加度合が小さい均一性優先補正部と
   を有し、
   前記選択部は、
   前記判定部で前記分布範囲が広いと判定した場合、前記階調優先補正部を選択し、
   前記分布範囲が狭いと判定した場合、前記均一性優先補正部を選択するようにしてあることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 所定の階調範囲で画定した複数の階調区分それぞれに階調値が存在する画素の数を前記階調区分毎に計数する計数部を備え、
   前記判定部は、
   前記計数部で計数した画素数が所定の閾値より多い場合、前記分布範囲が狭いと判定するようにしてあり、
   前記計数部で計数した画素数が前記閾値より少ない場合、前記分布範囲が広いと判定するようにしてあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記閾値を設定するための操作を受け付ける受付部を備えることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記画像を複数の領域に区分する領域区分部を備え、
   前記判定部は、
   前記領域区分部で区分した領域毎に分布範囲の広狭を判定するようにしてあり、
   前記選択部は、
   前記領域区分部で区分した領域毎に一の階調補正部を選択するようにしてあることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 補正係数を用いて入力階調値を出力階調値に変換するＬＵＴを備え、
   前記複数の階調補正部は、
   異なる補正係数を有し、
   前記選択部は、
   前記判定部の判定結果に応じて、前記ＬＵＴで使用する補正係数を前記複数の補正係数から選択するようにしてあり、
   前記輝度ムラ補正部は、
   前記ＬＵＴを用いて輝度ムラを補正するようにしてあることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. コンピュータに画像の輝度ムラを補正させるためのコンピュータプログラムにおいて、
   コンピュータに、
   複数の画素で構成される画像の各画素の階調値の分布範囲の広狭を判定するステップと、
   該ステップの判定結果に応じて、入力階調値を補正して得られる出力階調値が異なる複数の階調補正部から一の階調補正部を選択するステップと
   を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
8. 画像の輝度ムラを補正する画像処理方法において、
   複数の画素で構成される画像の各画素の階調値の分布範囲の広狭を判定するステップと、
   該ステップの判定結果に応じて、入力階調値を補正して得られる出力階調値が異なる複数の階調補正部から一の階調補正部を選択するステップと、
   選択された階調補正部を用いて輝度ムラ補正部で前記画像の輝度ムラを補正するステップと
   を含むことを特徴とする画像処理方法。