JP2015139131A - 画像処理装置、画像処理方法、及び、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】入力画像データの品質を確認するのにより適した画像データを得ることができる技術を提供する。【解決手段】本発明の画像処理装置は、第１のダイナミックレンジを有する第１画像データの画像領域のうち階調値が第１の閾値よりも大きい領域の明るさを示す特徴量を取得する取得手段と、前記第１画像データの画素のうち第２の閾値よりも大きい階調値を有する画素の階調値を、前記取得手段で取得された特徴量によって示された明るさが高いほど小さい値に低下させる低下処理を行う低下手段と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法、及び、プログラムに関する。

近年、高ダイナミックレンジ画像データが扱われる機会が増している。
また、撮像装置の受光性能の向上に伴い、よりダイナミックレンジが広い画像データを扱うために、Ｌｏｇに近い変換特性で撮像データを変換した画像データを出力する撮像装置も出始めている。例えば、映画製作現場では、ダイナミックレンジが広いフィルムの特性に基づいて決定されたＣｉｎｅｏｎ Ｌｏｇが使用されている。
また、画像製作ワークフローで扱われる高ダイナミックレンジ画像データの規格化も進んでいる。例えば、映画芸術科学アカデミー（Ｔｈｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｍｏｔｉｏｎ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｔｓ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）によってＡＣＥＳと呼ばれる規格が提案されている。ＡＣＥＳでは１６ビットの浮動小数点データフォーマットが定義されており、ＡＣＥＳを用いることによりダイナミックレンジが非常に広い画像データを扱うことができる。

また、表示装置に関する従来の技術として、入力画像データの輝度が高いときに、表示パネルに流れる電流を低減することにより、表示輝度（画面上の輝度）を低減する技術が提案されている（特許文献１）。このような技術を用いれば、消費電力を低減したり、表示パネルの劣化を抑制したりすることができる。

特開２００５−１８９６３６号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、入力画像データを鑑賞する場合においては好適に使用することができるが、入力画像データの品質を確認する場合には好ましくない。
具体的には、特許文献１の技術では、入力画像データの輝度が高いときに、入力画像データの全ての画素について、表示パネルに流れる電流が低下させられ、表示輝度が低下させられる。ここで、表示パネルに流れる電流を低下させる処理は、入力画像データの階調値を低下させる処理に相当する。そのため、入力画像データの取り得る階調値の範囲（入力階調範囲）全体の階調性が変化してしまい、入力画像データを好適に表示することができない。ここで、“好適な表示”は、“品質を確認するのに適した表示”を意味する。

特許文献１の技術を用いなければ、入力画像データの階調性の変動は発生しない。しかしながら、表示パネルに入力されることが想定された画像データのダイナミックレンジよりも入力画像データのダイナミックレンジが広い場合には、入力画像データを好適に表示することができない。具体的には、高階調側の広い入力階調範囲において入力画像データの階調値がクリップされてしまうため、入力画像データの明部を好適に表示することができない。
入力階調範囲全体の階調性（トーンカーブ）を変更すれば上述したクリップの発生を抑制することができるが、入力階調範囲全体の階調性を変更してしまうと、特許文献１の技術を用いた場合と同様に、入力画像データを好適に表示することができない。

本発明は、入力画像データの品質を確認するのにより適した画像データを得ることがで
きる技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、
第１のダイナミックレンジを有する第１画像データの画像領域のうち階調値が第１の閾値よりも大きい領域の明るさを示す特徴量を取得する取得手段と、
前記第１画像データの画素のうち第２の閾値よりも大きい階調値を有する画素の階調値を、前記取得手段で取得された特徴量によって示された明るさが高いほど小さい値に低下させる低下処理を行う低下手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置である。

本発明の第２の態様は、
第１のダイナミックレンジを有する第１画像データの画像領域のうち階調値が第１の閾値よりも大きい領域の明るさを示す特徴量を取得する取得ステップと、
前記第１画像データの画素のうち第２の閾値よりも大きい階調値を有する画素の階調値を、前記取得ステップで取得された特徴量によって示された明るさが高いほど小さい値に低下させる低下処理を行う低下ステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法である。

本発明の第３の態様は、上述した画像処理方法の各ステップ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。

本発明によれば、入力画像データの品質を確認するのにより適した画像データを得ることができる。

実施例１に係る表示装置の機能構成の一例を示すブロック図 従来の低下処理の一例を示す図 実施例１に係る上限階調値の決定方法の一例を示す図 実施例１に係る低下処理の変換特性の一例を示す図 実施例１に係るガンマ変換処理の変換特性の一例を示す図 実施例１に係る上限階調値の決定方法の一例を示す図 実施例２に係る表示装置の機能構成の一例を示すブロック図 実施例２に係る増加処理の変換特性の一例を示す図

＜実施例１＞
以下、本発明の実施例１に係る画像処理装置及び画像処理方法について説明する。
なお、以下では、画像処理装置が表示装置内に設けられている場合の例を説明するが、画像処理装置が表示装置とは別体の装置であってもよい。

従来、表示パネルの消費電力を低減したり、表示パネルの劣化を抑制したりするための制御として、入力画像データの全ての画素の階調値を低下させることにより、表示パネルの駆動電力を低減する制御が提案されている。そのような制御では、例えば、図２に示すように、入力画像データのＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ）に応じて階調値の上限値が設定される。そして、入力画像データの取り得る値の最大値を上限値に変換する変換率で、入力画像データの階調値が変換される。図２の横軸は、入力画像データの取り得るＡＰＬの最大値に対するＡＰＬの割合であるＡＰＬ比を示し、縦軸は、入力画像データの取り得る階調値の最大値に対する上限値の割合である上限輝度比を示す
。
なお、ＡＰＬ以外の特徴量に応じて上限値を設定することもできる。例えば、表示パネルが有する表示素子の総数に対する、発光する表示素子の総数の割合（発光面積比）に応じて上限値が設定されてもよい。

このような制御を行えば、表示パネルの消費電力を低減したり、表示パネルの劣化を抑制したりすることができる。例えば、表示素子（発光素子）の発熱を抑制することで、表示パネルの劣化を抑制することができる。また、高階調側の広い入力階調範囲（入力画像データの取り得る階調範囲）において入力画像データの階調値がクリップされてしまうことを抑制することができる。

しかしながら、上述した制御を行うと、入力階調範囲全体の階調性が変化してしまい、入力画像データを好適に表示することができない。ここで、“好適な表示”は、“品質を確認するのに適した表示”を意味する。
そこで、本実施例では、入力画像データの品質を確認するのにより適した画像データを得ることができる構成について説明する。

図１は、本実施例に係る表示装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施例に係る表示装置は、階調特性変換部１０２、システム制御部１０３、輝度算出部１０４、オーバーホワイト特徴量取得部１０５、変換傾き決定部１０６、低下処理部１０７、ガンマ変換部１０８、表示パネル１０９、などを有する。
なお、画像処理装置が表示装置と別体の装置である場合には、表示パネル１０９、または、ガンマ変換部１０８と表示パネル１０９は、表示装置に設けられていてもよく、画像処理装置に設けられていなくてもよい。

表示装置には、入力画像データ１０１が入力される。入力画像データ１０１は、例えば、ＳＤＩ（シリアル・デジタル・インターフェース）ケーブルを介して表示装置に入力される。本実施例では、入力画像データ１０１として、Ｌｏｇに近い変換特性で変換されたＲＧＢ画像データが入力される。Ｌｏｇ特性（Ｌｏｇに近い変換特性で変換された後の階調特性）へ階調特性を圧縮することにより、高ダイナミックレンジ画像データを伝送することが可能となる。ＲＧＢ画像データは、画素値がＲ値、Ｇ値、及び、Ｂ値を有する画像データである。Ｒ値は、赤色に対応する階調値であり、Ｇ値は、緑色に対応する階調値であり、Ｂ値は、青色に対応する階調値である。
なお、入力画像データ１０１はＲＧＢ画像データに限らない。例えば、入力画像データはＹＣｂＣｒ画像データであってもよい。
また、本実施例では、入力画像データ１０１が高ダイナミックレンジ画像データである場合の例を説明するが、入力画像データ１０１のダイナミックレンジは特に限定されない。

階調特性変換部１０２は、入力画像データ１０１の階調特性を表示装置で処理可能な特性に変換する。具体的には、階調特性変換部１０２は、階調特性がＬｏｇ特性である入力画像データ１０１を、階調特性が線形特性である線形画像データ１５１（第１のダイナミックレンジを有する第１画像データ）に変換する。そして、階調特性変換部１０２は、線形画像データ１５１を、輝度算出部１０４と低下処理部１０７へ出力する。
なお、線形画像データ１５１が、入力画像データ１０１として表示装置に入力されてもよい。

システム制御部１０３は、表示装置が有する各機能部を制御する。例えば、システム制御部１０３は、機能部に対して、当該機能部の処理で使用されるパラメータの値を設定する。
なお、パラメータの値は、メーカ等によって予め定められた固定値であってもよいし、ユーザが変更可能な値であってもよい。

輝度算出部１０４は、画素毎に、線形画像データ１５１のＲＧＢ値をＹ値に変換する。そして、輝度算出部１０４は、画素毎のＹ値を示す輝度データ１５２を、オーバーホワイト特徴量取得部１０５へ出力する。Ｙ値は、画素の明るさを示す階調値（輝度値）である。

オーバーホワイト特徴量取得部１０５は、線形画像データ１５１の画像領域のうち階調値が第１の閾値よりも大きい領域の明るさ示す特徴量を取得する。
本実施例では、特徴量として、線形画像データ１５１の画素の総数に対する、第１の閾値よりも大きい階調値を有する画素の総数の割合が、特徴量として取得される。その結果、第１の閾値よりも大きい階調値を有する領域の明るさ（具体的には明るさの合計値）が高いほど大きい値が、特徴量として取得される。
具体的には、線形画像データ１５１は、基準の白色に対応する階調値よりも大きい階調値を取り得る画像データであり、第１の閾値として、基準の白色に対応する階調値が使用される。
より具体的には、システム制御部１０３が、基準の白色に対応するＹ値である基準白色Ｙ値１５３を、オーバーホワイト特徴量取得部１０５に対して設定する。そして、オーバーホワイト特徴量取得部１０５は、線形画像データ１５１の画素のうち基準白色Ｙ値１５３よりも大きいＹ値を有する画素の総数を、オーバーホワイト画素数としてカウントする。その後、オーバーホワイト特徴量取得部１０５は、線形画像データ１５１の画素の総数をオーバーホワイト画素数で除算することにより、特徴量を算出する。以後、線形画像データ１５１の画素の総数をオーバーホワイト画素数で除算した特徴量を、“オーバーホワイト面積率”と記載する。そして、オーバーホワイト特徴量取得部１０５は、オーバーホワイト面積率１５４を変換傾き決定部１０６へ出力する。

第１の閾値は、線形画像データ１５１の取り得る階調値の範囲全体を、高階調範囲とそれ以外の範囲とに分ける値である。第１の閾値は、メーカ等によって予め定められた固定値であってもよいし、ユーザが変更可能な値であってもよい。第１の閾値は、表示装置の設置環境（ユーザの視環境）、入力画像データの種類、等に基づいて決定されてもよい。第１の閾値は、表示装置が有する不図示の記憶部に予め記録されていてもよいし、表示装置の外部から取得されてもよい。第１の閾値は、入力画像データ１０１に付加されていてもよい。入力画像データ１０１とは別の伝送路（例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ケーブル）を介して、第１の閾値を含む情報が表示装置の外部から取得されてもよい。
基準の白色に対応する階調値は、例えば、ダイナミックレンジが狭い従来の規格（ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９やＤＣＩ）で使用可能な階調値の最大値である。

なお、本実施例では特徴量としてオーバーホワイト面積率が取得される例を説明したが、特徴量はこれに限らない。例えば、特徴量として、Ｙ値が第１の閾値よりも大きい画素のＹ値の代表値が特徴量として取得されてもよい。また、Ｙ値ではなく、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値、などを使用して特徴量が取得されてもよい。例えば、Ｒ値の代表値、Ｇ値の代表値、Ｂ値の代表値、ＲＧＢ値（Ｒ値、Ｇ値、及び、Ｂ値の組み合わせ）の代表値、などが特徴量として取得されてもよい。代表値は、例えば、最大値、最小値、最頻値、中間値、平均値、などである。Ｙ値のヒストグラム、Ｒ値のヒストグラム、Ｇ値のヒストグラム、Ｂ値のヒストグラム、ＲＧＢ値のヒストグラム、などが特徴量として取得されてもよい。基準の白色に対応するＲＧＢ値である基準白色ＲＧＢ値よりも大きいＲＧＢ値を有する画素の総数がオーバーホワイト画素数として用いられてもよい。

変換傾き決定部１０６は、オーバーホワイト特徴量取得部１０５で取得された特徴量に基づいて、当該特徴量によって示された明るさが高いほど小さい傾きを変換傾きとして決定する。本実施例では、変換傾き決定部１０６は、オーバーホワイト特徴量取得部１０５からオーバーホワイト面積率１５４を取得する。そして、変換傾き決定部１０６は、オーバーホワイト面積率１５４が大きいほど小さい変換傾き１５８を決定し、決定した変換傾き１５８を低下処理部１０７へ出力する。

低下処理部１０７は、線形画像データ１５１の画素のうち第２の閾値よりも大きい階調値を有する画素の階調値を、オーバーホワイト特徴量取得部１０５で取得された特徴量によって示された明るさが高いほど小さい値に低下させる低下処理を行う。本実施例では、システム制御部１０３が、第２の閾値である折点閾値１５７を、低下処理部１０７に対して設定する。そして、低下処理部１０７は、変換傾き決定部１０６から変換傾き１５８を取得し、変換傾き１５８と折点閾値１５７を用いた低下処理を行う。その後、低下処理部１０７は、低下処理後の画像データである低下後画像データ１５９を、ガンマ変換部１０８へ出力する。

なお、第２の閾値は、メーカ等によって予め定められた固定値であってもよいし、ユーザが変更可能な値であってもよい。第２の閾値は、表示装置の設置環境（ユーザの視環境）、入力画像データの種類、等に基づいて決定されてもよい。第１の閾値は、表示装置が有する不図示の記憶部に予め記録されていてもよいし、表示装置の外部から取得されてもよい。第２の閾値は、入力画像データ１０１に付加されていてもよい。入力画像データ１０１とは別の伝送路（例えばＵＳＢケーブル）を介して、第２の閾値を含む情報が表示装置の外部から取得されてもよい。本実施例では、第２の閾値と第１の閾値が等しい場合の例を説明するが、第２の閾値は第１の閾値と異なる値であってもよい。基準白色Ｙ値１５３が折点閾値１５７として使用されてもよいし、基準白色Ｙ値１５３とは別に折点閾値１５７が用意されていてもよい。

ガンマ変換部１０８は、低下後画像データ１５９の階調特性（線形特性）を表示パネル１０９の特性に応じた階調特性に変換するガンマ変換処理を行う。本実施例では、システム制御部１０３が、ガンマ変換処理で使用するガンマ値１６０を、ガンマ変換部１０８に対して設定する。そして、ガンマ変換部１０８は、低下後画像データ１５９に対して、ガンマ値１６０を用いたガンマ変換処理を施す。その後、ガンマ変換部１０８は、ガンマ変換処理後の画像データである表示用画像データ１６１を、表示パネル１０９へ出力する。
なお、ガンマ変換処理の変換特性は、Ｒ値、Ｇ値、及び、Ｂ値で共通の特性であってもよいし、そうでなくてもよい。

表示パネル１０９は、表示用画像データ１６１を画面に表示する。本実施例では、表示パネル１０９として、マトリックス状に有機ＥＬ画素が配置された有機ＥＬパネルが使用される。
なお、表示パネル１０９は、有機ＥＬパネルに限らない。例えば、表示パネル１０９は、プラズマディスプレイパネルであってもよい。また、表示パネル１０９は、自発光型の表示パネルに限らない。例えば、表示パネル１０９は、バックライトと液晶基板を有する液晶パネルであってもよい。

オーバーホワイト面積率１５４の算出方法について、具体的に説明する。
以下では、０％〜８００％の撮像レンジを持つ撮影装置から１０ビットの入力画像データ１０１が出力され、１００％の撮像レベルに対応するＹ値が基準白色Ｙ値１５３として設定されている場合の例を説明する。
上述したように、第１の閾値である基準白色Ｙ値１５３の取得方法は特に限定されない。例えば、基準白色Ｙ値１５３は、撮像装置から取得された情報（入力画像データ１０１
に付加された情報、または、入力画像データ１０１とは別の伝送経路を介して取得された情報）に含まれていてもよい。

まず、階調特性変換部１０２において、Ｌｏｇ特性且つ１０ビットの入力画像データ１０１が、線形特性且つ１２ビットの線形画像データ１５１に変換される。
次に、輝度算出部１０４において、画素毎に、線形画像データ１５１のＲＧＢ値がＹ値に変換される。ＲＧＢ値は、例えば、以下の式１を用いてＹ値に変換される。本実施例では、１２ビットのＲＧＢ値が１２ビットのＹ値に変換される。

Ｙ値＝０．２９９×Ｒ値＋０．５８７×Ｇ値＋０．１１４×Ｂ値 ・・・（式１）

そして、オーバーホワイト特徴量取得部１０５において、輝度データ１５２（画素毎のＹ値）からオーバーホワイト面積率１５４が算出される。
ここでは、１２ビットの階調範囲（０〜４０９５）が０％〜８００％の撮像レンジに対応するものとする。そのため、１００％の撮像レベルに対応する基準白色Ｙ値１５３として、“５１２”が使用される。
オーバーホワイト特徴量取得部１０５では、５１２よりも大きいＹ値を有する画素の総数が、オーバーホワイト画素数としてカウントされる。
そして、以下の式２を用いて、オーバーホワイト面積率１５４が算出される。式２において、Ｃはオーバーホワイト面積率１５４であり、Ｂはオーバーホワイト画素数であり、Ｃは線形画像データ１５１の総画素数である。

Ｃ＝（Ｂ／Ａ）×１００ ・・・（式２）

式２を用いることにより、オーバーホワイト面積率Ｃとして０〜１００％の値が算出される。

オーバーホワイト面積率Ｃに基づく低減処理について、具体的に説明する。

まず、変換傾き決定部１０６が、オーバーホワイト特徴量取得部１０５で取得された特徴量に基づいて、当該特徴量によって示された明るさが高いほど小さい値を階調値の上限値として決定する。これは、特徴量によって示された明るさが高いほど、表示パネルの消費電力、表示パネルの劣化速度、階調値のクリップ量、等が増してしまうためである。本実施例では、特徴量によって示された明るさが高いほど小さい値に、階調値の上限値を制限することにより、表示パネルの消費電力、表示パネルの劣化速度、階調値のクリップ量、等を低減することができる。

本実施例では、オーバーホワイト面積率１５４に応じて色階調値（Ｒ値、Ｇ値、及び、Ｂ値）の上限値である上限階調値が決定される。図３は、オーバーホワイト面積率と上限輝度比の対応関係の一例を示す図である。上限輝度比は、線形画像データ１５１が取り得る色階調値の最大値に対する上限階調値の割合である。本実施例では、システム制御部１０３が、図３に示す最低上限値１５５と上限値変更閾値１５６とを、変換傾き決定部１０６に対して設定する。そして、図３に示すように、オーバーホワイト面積率１５４が上限値変更閾値１５６以下の場合には、１００％の上限輝度比に対応する上限階調値が取得される。即ち、線形画像データ１５１が取り得る色階調値の最大値が上限階調値として取得される。また、オーバーホワイト面積率１５４が上限値変更閾値１５６よりも大きい場合には、オーバーホワイト面積率１５４が大きいほど小さい上限輝度比に対応する上限階調値が取得される。即ち、オーバーホワイト面積率１５４が大きいほど小さい上限階調値が取得される。

図３の例では、オーバーホワイト面積率１５４が５０％よりも大きい場合に、線形画像データ１５１が取り得る色階調値の最大値よりも小さい値が上限階調値として取得される。そして、オーバーホワイト面積率１５４が１００％の場合に、５０％の上限輝度比に対応する上限階調値が取得される。即ち、線形画像データ１５１が取り得る色階調値の最大値の１／２の値が、上限階調値として取得される。

なお、オーバーホワイト面積率と上限輝度比の対応関係は図３に示す関係に限らない。例えば、オーバーホワイト面積率の増加に対して上限輝度比が非線形に低下してもよい。オーバーホワイト面積率の増加に対して上限輝度比が段階的に低下してもよい。また、オーバーホワイト面積率１５４が０％の場合にのみ１００％の上限輝度比に対応する上限階調値が取得されてもよい。そして、オーバーホワイト面積率１５４が０％よりも大きい場合に、線形画像データ１５１が取り得る色階調値の最大値よりも小さい値が上限階調値として取得されてもよい。
なお、本実施例では、色階調値の上限値が上限階調値として決定される例を説明したが、Ｙ値の上限値が上限階調値（上限Ｙ値）として決定されてもよい。

次に、変換傾き決定部１０６が、上限階調値に基づいて変換傾きを決定する。
図４に、低下処理の変換特性の一例を示す。図４の横軸は変換前（低下処理前）の色階調値を示し、縦軸は変換後（低下処理後）の色階調値を示す。具体的には、図４の横軸は線形画像データ１５１が取り得る色階調値を示し、縦軸は低下後画像データ１５９が取り得る色階調値を示す。図４では、折点閾値１５７として、基準白色Ｙ値１５３と同じ値である“５１２”が使用されている。
図４に示すように、変換傾き決定部１０６は、低下処理前の色階調値と低下処理後の色階調値との両方が折点閾値１５７と一致する点を通り、且つ、低下処理後に取り得る色階調値の最大値が上限階調値と一致する直線の傾きを、変換傾き１５８として決定する。

なお、折点閾値１５７が固定値である場合には上限階調値のみから変換傾き１５８を決定することができる。折点閾値１５７が固定値で無い場合には、変換傾き決定部１０６は、折点閾値１５７を取得し、折点閾値１５７と上限階調値とから変換傾き１５８を決定すればよい。
なお、低下処理前のＹ値と低下処理後のＹ値との両方が折点閾値１５７と一致する点を通り、且つ、低下処理後に取り得るＹ値の最大値が上限Ｙ値と一致する直線の傾きが、変換傾き１５８として決定されてもよい。

そして、低下処理部１０７が、折点閾値１５７と変換傾き１５８に基づいて、低下処理を実行する。
図４に示すように、低下処理では、折点閾値１５７と変換傾き１５８に基づく変換特性で、折点閾値１５７よりも大きい色階調値が変換される。具体的には、低下処理前の色階調値と低下処理後の色階調値との両方が折点閾値１５７と一致する点を通り、且つ、低下処理前の色階調値の増加に対する低下処理後の色階調値の増加の傾きが変換傾き１５８と一致する変換特性で色階調値が変換される。
なお、折点閾値１５７以下の色階調値は変換されない。

図４の例では、１００％の上限輝度比に対応する上限階調値が取得された場合には、低下後画像データ１５９として、線形画像データ１５１と同じ画像データが得られる。
７５％の上限輝度比に対応する上限階調値が取得された場合には、線形画像データ１５１の取り得る色階調値の最大値“４０９５”が、その４分の３の値“３０７１”となるように、折点閾値１５７よりも大きい色階調値が変換される。
５０％の上限輝度比に対応する上限階調値が取得された場合には、線形画像データ１５
１の取り得る色階調値の最大値“４０９５”が、その半分の値“２０４８”となるように、折点閾値１５７よりも大きい色階調値が変換される。
図４に示すような変換特性に従った色階調値の変換は、例えば、折点閾値１５７よりも大きい色階調値（線形画像データ１５１の色階調値）に対して変換傾き１５８を乗算する乗算器などを用いて実現することができる。

このような低下処理を行うことにより、折点閾値１５７以下の階調特性を変化させることなく、高階調側の階調値を低下させることができる。その結果、折点閾値１５７以下の階調特性を変化させることなく、表示パネルの消費電力を低減したり、表示パネルの劣化を抑制したりすることができる。また、折点閾値１５７以下の階調特性を変化させることなく、色階調値がクリップされる階調範囲（高階調側の階調範囲）を狭めることができる。

なお、低下処理前のＹ値と低下処理後のＹ値との両方が折点閾値１５７と一致する点を通り、且つ、低下処理前のＹ値の増加に対する低下処理後のＹ値の増加の傾きが変換傾き１５８と一致する変換特性が使用されてもよい。そのような変換特性に従ってＹ値を変換する場合には、色が変わらず輝度のみが変わるようにＲＧＢ値を変換することにより、Ｙ値が変換されることが好ましい。
なお、折点閾値１５７よりも大きい階調値を有する画素の階調値を低下させる処理であれば、低下処理はどのような処理であってもよい。

ガンマ変換処理について、具体的に説明する。
ガンマ変換部１０８は、階調特性が線形特性である低下後画像データ１５９（低下処理後の画像データ）に、ガンマ値１６０を用いたガンマ変換処理を施す。ガンマ値１６０として“１／２．２”が設定された場合には、ガンマ変換処理前の色階調値とガンマ変換処理後の色階調値との対応関係は、図５に示す関係となる。図５の横軸はガンマ変換処理前の色階調値を示し、縦軸はガンマ変換処理後の色階調値を示す。具体的には、図５の横軸は低下後画像データ１５９が取り得る色階調値を示し、縦軸は表示用画像データ１６１が取り得る色階調値を示す。図５には、上限輝度比毎の対応関係が示されている。

図５から、低下後画像データ１５９が取り得る色階調値の範囲のうち、折点閾値１５７以下の階調範囲では、表示用画像データ１６１の階調値として、全ての上限輝度比で同じ値が得られることがわかる。また、本実施例に係る低下処理では、線形画像データ１５１の色階調値のうち折点閾値１５７以下の色階調値は変換されない。そのため、折点閾値１５７以下のガンマ変換前階調値に対応するガンマ変換後階調値として、入力画像データ１０１（線形画像データ１５１）で意図された色及び輝度を表示する色階調値を得ることができる。ガンマ変換前階調値は、ガンマ変換処理前の色階調値であり、低下後画像データ１５９の取り得る色階調値である。ガンマ変換後階調値は、ガンマ変換処理後の色階調値であり、表示用画像データ１６１の取り得る色階調値である。従って、本実施例によれば、折点閾値１５７以下のガンマ変換前階調値を有する領域を好適に表示することができる。具体的には、折点閾値１５７以下のガンマ変換前階調値を有する領域を、入力画像データ１０１で意図された色及び輝度で表示することができる。例えば、中間階調よりも低階調側のガンマ変換前階調値を有する領域を、入力画像データ１０１で意図された色及び輝度で表示することができる。

また、図５から、低下後画像データ１５９が取り得る色階調値の範囲のうち、折点閾値１５７よりも高い階調範囲では、表示用画像データ１６１の階調値として、上限輝度比が小さいほど小さい値が得られることがわかる。従って、本実施例によれば、表示パネルの消費電力を低減したり、表示パネルの劣化を抑制したりすることもできる。また、色階調値がクリップされる階調範囲（低下後画像データ１５９が取り得る色階調値の範囲のうち
高階調側の階調範囲）を狭めることができる。
本実施例では、オーバーホワイト面積率が５０％以下の場合には、低下後画像データ１５９が取り得る色階調値の範囲全体で、入力画像データ１０１で意図された色及び輝度を表示するガンマ変換後階調値が得られる。オーバーホワイト面積率が５０％よりも大きい場合には、低下後画像データ１５９が取り得る色階調値の範囲のうち、折点閾値１５７よりも高い階調範囲で、オーバーホワイト面積率が大きいほど小さいガンマ変換後階調値が得られる。

このような表示用画像データが得られるのは、上述した低下処理を行ったためである。

以上述べたように、本実施例によれば、入力画像データの品質を確認するのにより適した画像データを得ることができる。具体的には、低下処理では、線形画像データの画素のうち折点閾値よりも大きい階調値を有する画素の階調値が低下させられ、線形画像データの画素のうち折点閾値以下の階調値を有する画素の階調値は低下させられない。そのため、線形画像データの領域のうち、折点閾値１５７以下の階調値を有する領域の画像データとして、品質を確認するのに好適な画像データを得ることができる。また、線形画像データの画像領域のうち折点閾値よりも大きい階調値を有する領域の明るさに基づいて、低下処理による階調値の低下度合いが制御される。そのため、折点閾値よりも大きい階調値を有する画素の階調値を高精度に低下させることができる。

なお、上述したように、特徴量はオーバーホワイト面積率に限らない。例えば、線形画像データの画素のうち基準白色Ｙ値（例えば５１２）よりも大きいＹ値を有する画素のＹ値の平均値（オーバーホワイト平均Ｙ値）が、特徴量として使用されてもよい。線形画像データの画素のうち基準白色ＲＧＢ値よりも大きいＲＧＢ値を有する画素のＲＧＢ値の平均値が、特徴量として使用されてもよい。それらの特徴量を取得する場合にも、基準白色Ｙ値よりも大きいＹ値を有する領域の明るさが高いほど大きい値を、特徴量として取得することができる。

図６に、オーバーホワイト平均Ｙ値と上限輝度比の対応関係の一例を示す。図６の例では、オーバーホワイト平均Ｙ値が上限値変更閾値１５６以下の場合に、１００％の上限輝度比に対応する上限階調値が取得される。そして、オーバーホワイト平均Ｙ値が上限値変更閾値１５６よりも大きい場合には、オーバーホワイト平均Ｙ値が大きいほど小さい上限輝度比に対応する上限階調値が取得される。その結果、オーバーホワイト平均Ｙ値を特徴量として用いた場合にも、基準白色Ｙ値よりも大きいＹ値を有する領域の明るさが高いほど小さい値に、折点閾値よりも大きい階調値を低下させることができる。

＜実施例２＞
以下、本発明の実施例２に係る画像処理装置及び画像処理方法について説明する。

実施例１では、線形画像データとして第１のダイナミックレンジを有する画像データが得られる場合の例を説明した。しかしながら、画像処理装置には、ダイナミックレンジが制限された入力画像データが入力されることがある。例えば、撮像装置から画像処理装置に入力画像データが入力される場合、撮像装置の性能や撮影モードに依っては、ダイナミックレンジが制限された入力画像データが画像処理装置に入力されることがある。そのような入力画像データが入力された場合、線形画像データとして第１のダイナミックレンジよりも狭い第２のダイナミックレンジを有する画像データ（第２画像データ）が得られてしまう。即ち、第１のダイナミックレンジに対応する階調範囲の一部しか利用していない線形画像データが得られてしまい、取り得る階調値の最大値が第１のダイナミックレンジを有する画像データよりも小さい線形画像データが得られてしまう。このように、低下処理前の画像データとして暗い画像データが得られてしまうと、低下処理を行うことにより
画像データの明るさがいっそう低下してしまうため、表示パネルの性能を最大限に利用することができなくなってしまう。
ここで、線形画像データの全ての画素の階調値を高めれば、表示パネルの性能を最大限に利用することが可能となる。しかしながら、そのような処理（全ての画素の階調値を高める処理）を行ってしまうと、入力階調範囲全体の階調性が変化してしまい、入力画像データを好適に表示することができなくなってしまう。

そこで、本実施例では、第２のダイナミックレンジを有する線形画像データが取得された場合に、表示パネルの性能を最大限に利用することができ、且つ、入力画像データの品質を確認するのにより適した画像データを得ることができる構成について説明する。

図７は、本実施例に係る表示装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図７において、実施例１（図１）と同じ機能部には同じ符号を付し、その説明は省略する。
図７に示すように、本実施例に係る表示装置は、実施例１の機能部の他に増加処理部７０１を有する。
本実施例では、システム制御部１０３は、レンジ情報７０３と折点閾値１５７を増加処理部７０１に対して設定する。レンジ情報７０３は、線形画像データ１５１のダイナミックレンジを示す情報である。例えば、レンジ情報７０３は、線形画像データ１５１の取り得る階調値の最大値である。
なお、レンジ情報は、表示装置の外部から取得された情報であってもよいし、ユーザによって入力された情報であってもよい。レンジ情報は、入力画像データ１０１に付加されていてもよい。入力画像データ１０１とは別の伝送路を介して、レンジ情報を含む情報が表示装置の外部から取得されてもよい。レンジ情報が示すダイナミックレンジは、入力画像データ１０１のフォーマットなどに応じて決定されてもよい。

線形画像データ１５１のダイナミックレンジが第１のダイナミックレンジである場合に、増加処理部７０１は、増加後画像データ７０２として、線形画像データ１５１と同じ画像データを輝度算出部１０４と低下処理部１０７へ出力する。輝度算出部１０４と低下処理部１０７では、線形画像データ１５１の代わりに増加後画像データ７０２を用いて、実施例１と同様の処理が行われる。そのため、線形画像データ１５１のダイナミックレンジが第１のダイナミックレンジである場合には、実施例１と同様の処理が行われる。

線形画像データ１５１のダイナミックレンジが第１のダイナミックレンジよりも狭い第２のダイナミックレンジである場合には、増加処理部７０１は、増加処理を行うことにより、増加後画像データ７０２を生成する。そして、増加処理部７０１は、生成した増加後画像データ７０２を輝度算出部１０４と低下処理部１０７へ出力する。増加処理では、線形画像データ１５１の画素のうち折点閾値１５７よりも大きい階調値を有する画素の階調値が高められる。増加処理によって生成された増加後画像データ７０２は、第１のダイナミックレンジを有する線形画像データ（第１画像データ）である。また、増加後画像データ７０２は、線形画像データ１５１と同じ１２ビットの画像データである。

増加処理について、具体的に説明する。
図８に、増加処理の変換特性の一例を示す。図８の横軸は変換前（増加処理前）の色階調値を示し、縦軸は変換後（増加処理後）の色階調値を示す。具体的には、図８の横軸は線形画像データ１５１が取り得る色階調値を示し、縦軸は増加後画像データ７０２が取り得る色階調値を示す。図８では、折点閾値１５７として“５１２”が使用されている。

図８に示すように、増加処理では、折点閾値１５７とレンジ情報７０３に基づく変換特性で、折点閾値１５７よりも大きい色階調値が変換される。具体的には、増加処理前の色階調値と増加処理後の色階調値との両方が折点閾値１５７と一致する点を通り、且つ、増
加処理前に取り得る階調値の最大値が増加処理後に取り得る階調値の最大値と一致する変換特性で色階調値が変換される。図８は、増加処理前に取り得る階調値の最大値が“３０７２”である場合の例を示す。そのため、図８の変換特性によれば、増加処理前の階調値“３０７２”が階調値“４０９５”に変換される。
なお、折点閾値１５７以下の色階調値は変換されない。

このような増加処理を行うことにより、折点閾値１５７以下の階調特性を変化させることなく、高階調側の階調値を高めることができる。その結果、折点閾値１５７以下の階調特性を変化させることなく、表示パネルの性能を十分に利用することのできる増加後画像データ７０２を得ることができる。

なお、増加処理前のＹ値と増加処理後のＹ値との両方が折点閾値１５７と一致する点を通り、且つ、増加処理前に取り得るＹ値の最大値が増加処理後に取り得るＹ値の最大値と一致する変換特性が使用されてもよい。そのような変換特性に従ってＹ値を変換する場合には、色が変わらず輝度のみが変わるようにＲＧＢ値を変換することにより、Ｙ値が変換されることが好ましい。
なお、折点閾値１５７よりも大きい階調値を有する画素の階調値を高める処理であれば、増加処理はどのような処理であってもよい。

以上述べたように、本実施例によれば、ダイナミックレンジが狭い画像データが入力された場合に、増加処理を行うことによってダイナミックレンジが広げられる。それにより、表示パネルの性能を十分に利用することのできる画像データを得ることができる。また、増加処理では、線形画像データの画素のうち折点閾値よりも大きい階調値を有する画素の階調値が高められ、線形画像データの画素のうち折点閾値以下の階調値を有する画素の階調値は変換されない。そして、実施例１と同様に低下処理が行われる。そのため、ダイナミックレンジが狭い画像データが入力された場合においても、入力画像データの品質を確認するのにより適した画像データを得ることができる。

＜その他の実施例＞
記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施例の機能を実現するシステムや装置のコンピュータ（又はＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイス）によっても、本発明を実施することができる。また、例えば、記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施例の機能を実現するシステムや装置のコンピュータによって実行されるステップからなる方法によっても、本発明を実施することができる。この目的のために、上記プログラムは、例えば、ネットワークを通じて、又は、上記記憶装置となり得る様々なタイプの記録媒体（つまり、非一時的にデータを保持するコンピュータ読取可能な記録媒体）から、上記コンピュータに提供される。したがって、上記コンピュータ（ＣＰＵ、ＭＰＵ等のデバイスを含む）、上記方法、上記プログラム（プログラムコード、プログラムプロダクトを含む）、上記プログラムを非一時的に保持するコンピュータ読取可能な記録媒体は、いずれも本発明の範疇に含まれる。

１０５ オーバーホワイト特徴量取得部
１０７ 低下処理部

Claims (19)

1. 第１のダイナミックレンジを有する第１画像データの画像領域のうち階調値が第１の閾値よりも大きい領域の明るさを示す特徴量を取得する取得手段と、
   前記第１画像データの画素のうち第２の閾値よりも大きい階調値を有する画素の階調値を、前記取得手段で取得された特徴量によって示された明るさが高いほど小さい値に低下させる低下処理を行う低下手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記取得手段で取得された特徴量に基づいて、当該特徴量によって示された明るさが高いほど小さい傾きを変換傾きとして決定する決定手段をさらに有し、
   前記低下処理は、前記低下処理前の階調値と前記低下処理後の階調値との両方が前記第２の閾値と一致する点を通り、且つ、前記低下処理前の階調値の増加に対する前記低下処理後の階調値の増加の傾きが前記決定手段で決定された変換傾きと一致する変換特性で、前記第２の閾値よりも大きい階調値を変換する処理である
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記決定手段は、
   前記取得手段で取得された特徴量に基づいて、当該特徴量によって示された明るさが高いほど小さい値を階調値の上限値として決定し、
   前記低下処理前の階調値と前記低下処理後の階調値との両方が前記第２の閾値と一致する点を通り、且つ、前記低下処理後に取り得る階調値の最大値が前記上限値と一致する直線の傾きを、前記変換傾きとして決定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記特徴量は、前記第１画像データの画素の総数に対する前記第１の閾値よりも大きい階調値を有する画素の総数の割合である
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記特徴量は、前記第１画像データの画素のうち前記第１の閾値よりも大きい階調値を有する画素の階調値の平均値である
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記第１のダイナミックレンジよりも狭い第２のダイナミックレンジを有する第２画像データの画素のうち前記第２の閾値よりも大きい階調値を有する画素の階調値を高める増加処理を行うことにより、前記第１画像データを生成する生成手段をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記増加処理は、前記増加処理前の階調値と前記増加処理後の階調値との両方が前記第２の閾値と一致する点を通り、且つ、前記増加処理前に取り得る階調値の最大値が前記増加処理後に取り得る階調値の最大値と一致する変換特性で、前記第２の閾値よりも大きい階調値を変換する処理である
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記第１画像データは、基準の白色に対応する階調値よりも大きい階調値を取り得る画像データであり、
   前記第１の閾値は、前記基準の白色に対応する階調値である
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
9. 前記第１の閾値は、前記第２の閾値と等しい
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
10. 第１のダイナミックレンジを有する第１画像データの画像領域のうち階調値が第１の閾値よりも大きい領域の明るさを示す特徴量を取得する取得ステップと、
    前記第１画像データの画素のうち第２の閾値よりも大きい階調値を有する画素の階調値を、前記取得ステップで取得された特徴量によって示された明るさが高いほど小さい値に低下させる低下処理を行う低下ステップと、
    を有することを特徴とする画像処理方法。
11. 前記取得ステップで取得された特徴量に基づいて、当該特徴量によって示された明るさが高いほど小さい傾きを変換傾きとして決定する決定ステップをさらに有し、
    前記低下処理は、前記低下処理前の階調値と前記低下処理後の階調値との両方が前記第２の閾値と一致する点を通り、且つ、前記低下処理前の階調値の増加に対する前記低下処理後の階調値の増加の傾きが前記決定ステップで決定された変換傾きと一致する変換特性で、前記第２の閾値よりも大きい階調値を変換する処理である
    ことを特徴とする請求項１０に記載の画像処理方法。
12. 前記決定ステップでは、
    前記取得ステップで取得された特徴量に基づいて、当該特徴量によって示された明るさが高いほど小さい値を階調値の上限値として決定し、
    前記低下処理前の階調値と前記低下処理後の階調値との両方が前記第２の閾値と一致する点を通り、且つ、前記低下処理後に取り得る階調値の最大値が前記上限値と一致する直線の傾きを、前記変換傾きとして決定する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の画像処理方法。
13. 前記特徴量は、前記第１画像データの画素の総数に対する前記第１の閾値よりも大きい階調値を有する画素の総数の割合である
    ことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の画像処理方法。
14. 前記特徴量は、前記第１画像データの画素のうち前記第１の閾値よりも大きい階調値を有する画素の階調値の平均値である
    ことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の画像処理方法。
15. 前記第１のダイナミックレンジよりも狭い第２のダイナミックレンジを有する第２画像データの画素のうち前記第２の閾値よりも大きい階調値を有する画素の階調値を高める増加処理を行うことにより、前記第１画像データを生成する生成ステップをさらに有する
    ことを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の画像処理方法。
16. 前記増加処理は、前記増加処理前の階調値と前記増加処理後の階調値との両方が前記第２の閾値と一致する点を通り、且つ、前記増加処理前に取り得る階調値の最大値が前記増加処理後に取り得る階調値の最大値と一致する変換特性で、前記第２の閾値よりも大きい階調値を変換する処理である
    ことを特徴とする請求項１５に記載の画像処理方法。
17. 前記第１画像データは、基準の白色に対応する階調値よりも大きい階調値を取り得る画像データであり、
    前記第１の閾値は、前記基準の白色に対応する階調値である
    ことを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の画像処理方法。
18. 前記第１の閾値は、前記第２の閾値と等しい
    ことを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の画像処理方法。
19. 請求項１０〜１８のいずれか１項に記載の画像処理方法の各ステップ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。

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