JP6663223B2 - Image processing apparatus and method, and imaging apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、画像処理装置および方法、および撮像装置に関し、特に、入力された画像に含まれる影の領域を補正する技術に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus and method, and an imaging apparatus, and more particularly, to a technique for correcting a shadow area included in an input image.
従来、撮影された画像に含まれる被写体の影領域を検出し、検出した影領域の明るさや色を補正することで、影を除去する補正を行う技術が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a technique of detecting a shadow area of a subject included in a captured image and correcting the brightness and color of the detected shadow area to perform a correction for removing a shadow.
特許文献１には、撮影画像中の影領域と非影領域とを検出し、影領域の輝度、色情報を、非影領域の輝度、色情報に近づけるよう補正し、影を除去する補正を行う技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a method of detecting a shadow area and a non-shadow area in a captured image, correcting the brightness and color information of the shadow area to be closer to the brightness and color information of the non-shadow area, and removing the shadow. Performing techniques are disclosed.
影領域の明るさや色を、非影領域の明るさや色を参照して補正する場合、参照する非影領域は、影が重畳されている背景被写体と同一の背景被写体に属する領域から選ぶ必要がある。これは、選択された影領域と非影領域とが互いに異なる被写体に属する場合、影領域に対する補正量を適切に求めることができないからである。 When correcting the brightness and color of the shadow area by referring to the brightness and color of the non-shadow area, the non-shadow area to be referenced must be selected from the areas belonging to the same background subject as the background subject on which the shadow is superimposed. is there. This is because, when the selected shadow region and non-shadow region belong to different subjects, the correction amount for the shadow region cannot be appropriately obtained.
特許文献１では、非影領域より暗く、かつ、非影領域と色相が大きく異なっていない領域を影領域と判定することで、影領域と非影領域とを同一被写体領域から選び出すようにしている。しかしながら、影領域や非影領域に位置する背景被写体の配置や特性、照明環境によっては、明るさや色情報のみを用いる従来の検出方法では、影領域に対応する非影領域を適切に検出することができない場合がある。 In Patent Literature 1, an area that is darker than a non-shadow area and that does not greatly differ in hue from the non-shadow area is determined to be a shadow area, so that the shadow area and the non-shadow area are selected from the same subject area. . However, depending on the arrangement and characteristics of the background subject located in the shadow area and the non-shadow area, and the lighting environment, the conventional detection method using only brightness and color information needs to properly detect the non-shadow area corresponding to the shadow area. May not be possible.
例えば、影領域や非影領域に、似た色相の異なる被写体が位置している場合に、色相の近い領域を検出する方法を用いると、異なる被写体に属する領域を誤って検出してしまう場合がある。また、フラッシュを用いた撮影において、フラッシュ光によって生じた影を補正する場合では、影領域と非影領域とでは照射されている光源が異なるため、影領域と非影領域とが異なる色相になる場合が考えられる。 For example, when a similar subject having a different hue is located in a shadow region or a non-shadow region, using a method of detecting a region having a similar hue may result in an erroneous detection of a region belonging to a different subject. is there. Also, in the case of correcting a shadow caused by flash light in shooting using a flash, since the illuminated light source is different between the shadow area and the non-shadow area, the shadow area and the non-shadow area have different hues. The case is conceivable.
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、撮影された画像における影を、より精度良く低減できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to reduce the shadow in a captured image with higher accuracy.
上記目的を達成するために、本発明の画像処理装置は、撮影画像を取得する取得手段と、前記撮影画像に含まれる被写体の影領域を検出する影領域検出手段と、前記撮影画像に含まれる前記影領域を除く非影領域の画像信号に基づいて、前記影領域の画像信号を補正し、被写体の影を低減させる補正処理を行う補正手段と、前記撮影画像に含まれるエッジ特徴量を検出するエッジ検出手段と、を備え、前記補正手段は、前記影領域におけるエッジ特徴量と前記非影領域のエッジ特徴量に基づいて、前記影領域に対応する非影領域を抽出し、前記抽出した非影領域の画像信号に基づき、前記補正処理を制御する。 In order to achieve the above object, an image processing apparatus according to the present invention includes: an acquisition unit that acquires a captured image; a shadow region detection unit that detects a shadow region of a subject included in the captured image; Correction means for correcting the image signal of the shadow area based on the image signal of the non-shadow area excluding the shadow area to perform a correction process for reducing the shadow of the subject; and detecting an edge feature amount included in the captured image comprising an edge detection means for the said correction means, based on the edge feature quantity of the edge feature quantity and the non-shadow region in the shadow region, extracts a non-shadow region corresponding to the shadow region, and the extracted The correction processing is controlled based on the image signal of the non-shadow area .
本発明によれば、撮影された画像における影を、より精度良く低減できるようにすることができる。 According to the present invention, it is possible to more accurately reduce shadows in a captured image.
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、本実施形態では、画像処理装置としてデジタルカメラに適用した例について説明する。特に、実施形態では、フラッシュ光を用いた撮影を行う場合に、フラッシュ光が照射された被写体の背後に生じる影を補正する場合を例に取って説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, an example in which the image processing apparatus is applied to a digital camera will be described. In particular, the embodiment will be described by taking as an example a case where, when performing photographing using flash light, a shadow generated behind a subject irradiated with the flash light is corrected.
＜第１の実施形態＞
以下、図１〜６を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態におけるデジタルカメラ１００の構成例を示すブロック図である。
<First embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a digital camera 100 according to the first embodiment.
図１に示すデジタルカメラ１００において、ズームレンズ、フォーカスレンズを含むレンズ群１０１（撮像光学系）、及び、絞り機能を備えるシャッター１０２を介して入射した光は、撮像部１０３において光電変換される。撮像部１０３は、ＣＣＤやＣＭＯＳ素子などで構成され、光電変換により得られた電気信号は、画像信号としてＡ／Ｄ変換器１０４へ出力される。Ａ／Ｄ変換器１０４は、撮像部１０３から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号（画像データ）に変換し、画像処理部１０５に出力する。 In the digital camera 100 shown in FIG. 1, light incident via a lens group 101 (imaging optical system) including a zoom lens and a focus lens and a shutter 102 having an aperture function is photoelectrically converted in an imaging unit 103. The imaging unit 103 is configured by a CCD, a CMOS element, or the like, and an electric signal obtained by photoelectric conversion is output to the A / D converter 104 as an image signal. The A / D converter 104 converts an analog image signal output from the imaging unit 103 into a digital image signal (image data), and outputs the digital image signal (image data) to the image processing unit 105.
画像処理部１０５は、Ａ／Ｄ変換器１０４からの画像データ、または、メモリ制御部１０７を介して画像メモリ１０６から読み出された画像データに対し、ホワイトバランスなどの色変換処理、γ処理、輪郭強調処理、色補正処理などの各種画像処理を行う。画像処理部１０５から出力された画像データは、メモリ制御部１０７を介して画像メモリ１０６に書き込まれる。画像メモリ１０６は、画像処理部１０５が各種画像処理を行う際に一時的に画像データを記憶するほか、Ｉ／Ｆ１１１を介して記録媒体１１２から読み込まれた画像データや、表示部１０９に表示するための画像データを記憶する。 The image processing unit 105 performs color conversion processing such as white balance, γ processing, and the like on image data from the A / D converter 104 or image data read from the image memory 106 via the memory control unit 107. Various image processing such as contour enhancement processing and color correction processing are performed. The image data output from the image processing unit 105 is written to the image memory 106 via the memory control unit 107. The image memory 106 temporarily stores image data when the image processing unit 105 performs various types of image processing, displays image data read from the recording medium 112 via the I / F 111, and displays the image data on the display unit 109. For storing image data.
顔検出部１１３は、撮影された画像から人物の顔が存在する顔領域を検出する。画像処理部１０５では、顔検出部１１３の顔検出結果や、撮像した画像データを用いて所定の評価値算出処理を行い、得られた評価値に基づいてシステム制御部５０が露光制御および焦点調節制御を行う。これにより、ＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式のＡＦ（オートフォーカス）処理、ＡＥ（自動露出）処理、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理、フラッシュ発光部１２３の発光制御処理などを行う。また、画像処理部１０５は、後述する方法により、画像中の影を低減する影低減処理も行う。 The face detection unit 113 detects a face area where a human face exists from the captured image. The image processing unit 105 performs a predetermined evaluation value calculation process using the face detection result of the face detection unit 113 and the captured image data, and the system control unit 50 performs exposure control and focus adjustment based on the obtained evaluation values. Perform control. Thereby, TTL (through-the-lens) type AF (autofocus) processing, AE (automatic exposure) processing, AWB (auto white balance) processing, light emission control processing of the flash light emitting unit 123, and the like are performed. The image processing unit 105 also performs a shadow reduction process for reducing shadows in an image by a method described later.
Ｄ／Ａ変換器１０８は、入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。例えば画像メモリ１０６に格納されている表示用のデジタルの画像データをアナログ信号に変換して表示部１０９に出力する。表示部１０９は、ＬＣＤ等の表示装置を有し、撮影された画像、記録媒体１１２から読み出された画像、ライブビュー画像等を表示するほか、操作を行うためのユーザインターフェースを表示する。 The D / A converter 108 converts the input digital signal into an analog signal. For example, display digital image data stored in the image memory 106 is converted into an analog signal and output to the display unit 109. The display unit 109 has a display device such as an LCD, and displays a captured image, an image read from the recording medium 112, a live view image, and the like, and also displays a user interface for performing an operation.
コーデック部１１０は、画像メモリ１０６に記録された画像データを、例えばＭＰＥＧなどの規格に準拠した形式で符号化または復号化する。インタフェース（Ｉ／Ｆ）１１１は、例えば半導体メモリカードやカード型ハードディスクなどの着脱可能な記録媒体１１２を、デジタルカメラ１００と機械的および電気的に接続する。システム制御部５０は符号化した画像データを、Ｉ／Ｆ１１１を介して、メモリカードやハードディスク等の記録媒体１１２に格納する。 The codec unit 110 encodes or decodes the image data recorded in the image memory 106 in a format conforming to a standard such as MPEG. An interface (I / F) 111 mechanically and electrically connects a removable recording medium 112 such as a semiconductor memory card or a card-type hard disk to the digital camera 100. The system control unit 50 stores the encoded image data in a recording medium 112 such as a memory card or a hard disk via the I / F 111.
システム制御部５０は、ＣＰＵまたはＭＰＵを含み、不揮発性メモリ１２１に記憶されているプログラムをシステムメモリ１２２の作業領域に展開することにより実行して、デジタルカメラ１００全体の各機能を制御する。 The system control unit 50 includes a CPU or an MPU, executes a program stored in the nonvolatile memory 121 by expanding the program in a work area of the system memory 122, and controls each function of the entire digital camera 100.
操作部１２０は、上述したインターフェースを表示するタッチパネルやボタン、スイッチを含み、ユーザによる操作を検出すると、システム制御部５０に検出された操作を通知する。不揮発性メモリ１２１は、補助記憶装置として、プログラムやパラメータなどを格納するＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性の半導体メモリを含む。システムメモリ１２２は、主記憶装置として、不揮発性メモリ１２１から読みだしたプログラム等を展開するほか、システム制御部５０の動作用の定数、変数を記憶する。 The operation unit 120 includes a touch panel, buttons, and switches for displaying the above-described interface. When detecting an operation by the user, the operation unit 120 notifies the system control unit 50 of the detected operation. The nonvolatile memory 121 includes, as an auxiliary storage device, a nonvolatile semiconductor memory such as an EEPROM that stores programs, parameters, and the like. The system memory 122, as a main storage device, stores programs and the like read from the nonvolatile memory 121 and stores constants and variables for operation of the system control unit 50.
フラッシュ発光部１２３は、照明装置であり、デジタルカメラ１００に内蔵された照明装置であっても、デジタルカメラ１００に着脱可能な照明装置であってもよく、撮影環境が暗い場合に撮影補助光を発光する。フラッシュ発光部１２３を発光させるか否か、また、発光させる場合の発光量は、画像処理部１０５が決定する。 The flash light emitting unit 123 is a lighting device, and may be a lighting device built in the digital camera 100 or a lighting device detachable from the digital camera 100. Emits light. The image processing unit 105 determines whether or not the flash light emitting unit 123 emits light, and the amount of light emission when the light is emitted.
なお、図１に示す機能ブロックの１つ以上は、ＡＳＩＣやプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）などのハードウェアによって実現されてもよいし、ＣＰＵやＭＰＵ等のプログラマブルプロセッサがソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。また、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。従って、以下の説明において、異なる機能ブロックが動作主体として記載されている場合であっても、同じハードウェアが主体として実現されうる。 Note that one or more of the functional blocks illustrated in FIG. 1 may be realized by hardware such as an ASIC or a programmable logic array (PLA), or may be realized by a programmable processor such as a CPU or an MPU executing software. You may. Further, the present invention may be realized by a combination of software and hardware. Therefore, in the following description, even when different functional blocks are described as the operation subject, the same hardware can be realized as the subject.
次に、画像処理部１０５の主要な構成を、図２を参照して説明する。画像信号生成部２０１は、Ａ／Ｄ変換器１０４、または、メモリ制御部１０７から出力されたベイヤー配列の画像データに対して同時化処理を行い、画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを生成する。なお、画像信号の形態として、輝度信号と色差信号とを用いるようにしても良い。画像信号生成部２０１は、生成した画像信号を出力する。 Next, a main configuration of the image processing unit 105 will be described with reference to FIG. The image signal generation unit 201 performs a synchronization process on the Bayer array image data output from the A / D converter 104 or the memory control unit 107, and generates image signals R, G, and B. Note that a luminance signal and a color difference signal may be used as the form of the image signal. The image signal generation unit 201 outputs the generated image signal.
影領域検出部２０２は、画像信号生成部２０１から出力された画像信号の中から、被写体の影領域を検出し、エッジ特徴量算出部２０３（エッジ検出手段）に影領域の情報を出力する。エッジ特徴量算出部２０３は、影領域検出部２０２から出力された影領域の情報に基づいて、画像信号生成部２０１から出力された画像に含まれる影領域および非影領域に対して、エッジの特徴を表すエッジ特徴量を算出し、非影領域検出部２０４に出力する。非影領域検出部２０４は、エッジ特徴量算出部２０３が算出したエッジ特徴量を用いて、画像信号生成部２０１から出力された画像信号から、影領域に対する非影領域を検出する。 The shadow area detection unit 202 detects a shadow area of the subject from the image signal output from the image signal generation unit 201, and outputs information on the shadow area to the edge feature amount calculation unit 203 (edge detection unit). The edge feature amount calculation unit 203 generates an edge based on the shadow area and the non-shadow area included in the image output from the image signal generation unit 201 based on the information on the shadow area output from the shadow area detection unit 202. An edge feature amount representing the feature is calculated and output to the non-shadow area detection unit 204. The non-shadow area detection unit 204 detects a non-shadow area for the shadow area from the image signal output from the image signal generation unit 201 using the edge feature amount calculated by the edge feature amount calculation unit 203.
影領域補正部２０５は、影領域検出部２０２および非影領域検出部２０４の検出結果に基づき、影領域の画像信号に対して、影を低減する補正を行う。 The shadow area correction unit 205 performs correction for reducing the shadow on the image signal of the shadow area based on the detection results of the shadow area detection unit 202 and the non-shadow area detection unit 204.
次に、図３のフローチャートを参照して、第１の実施形態における撮影処理及び影低減処理について説明する。なお、この処理は、ユーザによる操作部１２０の操作により、影低減処理を行う影低減撮影モードが設定されている場合であって、フラッシュ発光部１２３を用いたフラッシュ撮影を行う場合に実行される。 Next, the photographing process and the shadow reduction process in the first embodiment will be described with reference to the flowchart in FIG. This process is executed when the shadow reduction shooting mode for performing the shadow reduction process is set by the user's operation of the operation unit 120 and the flash shooting using the flash emission unit 123 is performed. .
まず、Ｓ３０１において、フラッシュ発光部１２３を発光しない状態で撮影を行い、非発光画像データを取得し、画像メモリ１０６へ記録する。次に、Ｓ３０２において、フラッシュ発光部１２３を発光した状態で撮影動作を行い、発光画像データを取得し、画像メモリ１０６へ記録する。 First, in step S <b> 301, shooting is performed in a state where the flash light emitting unit 123 does not emit light, and non-emission image data is acquired and recorded in the image memory 106. Next, in S302, a photographing operation is performed in a state where the flash light emitting unit 123 emits light, and emission image data is acquired and recorded in the image memory 106.
Ｓ３０３では、非発光画像データと発光画像データとを画像メモリ１０６より読み出し、影領域検出部２０２が、発光画像データの中のフラッシュ光によって生じた影領域を検出する。ここで、影領域の検出方法について、図４を用いて詳しく説明する。 In S303, the non-light-emitting image data and the light-emitting image data are read from the image memory 106, and the shadow area detection unit 202 detects a shadow area generated by the flash light in the light-emitting image data. Here, a method of detecting a shadow region will be described in detail with reference to FIG.
図４は、一連の撮影と影低減処理において得られる撮影画像および差分画像の画像データの例を示したものである。図４（ａ）はＳ３０１で撮影した非発光画像、図４（ｂ）はＳ３０２で撮影した発光画像を表す。また、領域４０１は撮影の対象である主要な被写体を表し、網掛けしていない領域Ａ４０２と、網掛けした領域Ｂ４０３は、壁などの背景となる被写体を表す。ここでは、領域Ａ４０２と領域Ｂ４０３とで、背景となる被写体の色や模様が異なる場合を表している。また、影領域A４０４および影領域Ｂ４０５はそれぞれ、フラッシュ光によって、背景被写体領域Ａ４０２および背景被写体領域Ｂ４０３上に生じた影領域を表す。 FIG. 4 shows an example of image data of a photographed image and a difference image obtained in a series of photographing and shadow reduction processing. FIG. 4A illustrates a non-emission image captured in S301, and FIG. 4B illustrates an emission image captured in S302. An area 401 represents a main subject to be photographed, and an unshaded area A402 and a shaded area B403 represent a background object such as a wall. Here, a case is shown where the color and pattern of the background subject are different between the region A402 and the region B403. A shadow area A404 and a shadow area B405 represent shadow areas generated on the background subject area A402 and the background subject area B403 by the flash light, respectively.
影領域検出部２０２は、まず、主要な被写体４０１の明るさが、非発光画像と発光画像において同一となるように非発光画像の明るさを補正した後、両者の画素値の差分を算出する。ここで差分が発生するのは、図４（ｃ）に示したように影領域Ａ４０４および影領域Ｂ４０５のみとなるため、差分が発生した領域を影領域として検出する。 The shadow area detection unit 202 first corrects the brightness of the non-light-emitting image so that the brightness of the main subject 401 is the same in the non-light-emitting image and the light-emitting image, and then calculates the difference between the pixel values of the two. . Since the difference occurs only in the shadow area A404 and the shadow area B405 as shown in FIG. 4C, the area in which the difference has occurred is detected as the shadow area.
Ｓ３０４では、非影領域検出部２０４が、発光画像データの中から、Ｓ３０３で検出した影領域に対応する非影領域を検出する。ここでの非影領域の検出方法は、後で詳しく説明する。 In S304, the non-shadow area detection unit 204 detects a non-shadow area corresponding to the shadow area detected in S303 from the luminescent image data. The method of detecting the non-shadow area will be described later in detail.
Ｓ３０５では、影領域補正部２０５が、画像信号生成部２０１より入力される発光画像データの中の影領域に対して、非影領域検出部２０４が検出した非影領域の色、輝度情報を参照して、影を低減する補正を行う。具体的には、図４に示す例の場合、影領域Ａ４０４の画素値が背景被写体領域Ａ４０２の非影領域での値に、影領域Ｂ４０５の画素値が背景被写体領域Ｂ４０３の非影領域での値に近づくように、所定のゲイン値を適用することによって補正を行い、処理を終了する。または、影領域Ａ４０４および影領域Ｂ４０５における画像信号の少なくとも一部を、それぞれ背景被写体領域Ａ４０２および背景被写体領域Ｂ４０３の非影領域における画像信号によって置き換えることによって補正を行う。 In S305, the shadow area correction unit 205 refers to the color and luminance information of the non-shadow area detected by the non-shadow area detection unit 204 for the shadow area in the luminescence image data input from the image signal generation unit 201. Then, a correction for reducing the shadow is performed. Specifically, in the case of the example shown in FIG. 4, the pixel value of the shadow area A404 is set to the value in the non-shadow area of the background subject area A402, and the pixel value of the shadow area B405 is set to the value in the non-shadow area of the background subject area B403. The correction is performed by applying a predetermined gain value so as to approach the value, and the process ends. Alternatively, the correction is performed by replacing at least a part of the image signals in the shadow areas A404 and B405 with the image signals in the non-shadow areas of the background subject area A402 and the background subject area B403, respectively.
次に、図４を参照して、Ｓ３０４で行われる、非影領域検出部２０４が発光画像データ中の非影領域を検出する方法について、詳しく説明する。第１の実施形態では、上述した通り、非影領域の色、輝度情報を参照して、影領域の色、輝度を補正する。このため、影領域と、参照する非影領域とが、同一の背景被写体領域に含まれている必要がある。図４に示す画像の場合、影領域Ａ４０４を補正する際には、参照する非影領域として背景被写体領域Ａ４０２の非影領域が、影領域Ｂ４０５を補正する際には、参照する非影領域として背景被写体領域Ｂ４０３の非影領域が、それぞれ検出される必要がある。 Next, with reference to FIG. 4, a method of detecting the non-shadow area in the luminescence image data by the non-shadow area detection unit 204 performed in S304 will be described in detail. In the first embodiment, as described above, the color and luminance of the shadow area are corrected with reference to the color and luminance information of the non-shadow area. Therefore, the shadow region and the non-shadow region to be referred to need to be included in the same background subject region. In the case of the image shown in FIG. 4, when correcting the shadow area A404, the non-shadow area of the background subject area A402 is referred to as a non-shadow area to be referred to, and when the shadow area B405 is corrected, the non-shadow area is referred to as a referred non-shadow area. Each non-shadow area of the background subject area B403 needs to be detected.
図５は、非影領域検出処理を示すフローチャートである。まず、Ｓ５０１において、エッジ特徴量算出部２０３が、画像信号生成部２０１から出力された発光画像データのうち、影領域検出部２０２が検出した影領域に対してエッジ検出を行い、エッジ特徴量を算出する。具体的には、図６に示す係数を有するラプラシアンフィルタを画像データから生成した輝度信号に対して適用し、出力値の絶対値を取った後に、輝度に対して正規化した値をエッジの特徴を表すエッジ特徴量として用いる。エッジ特徴量算出部２０３は、上述したようにして影領域に含まれる各画素に対して順次、エッジ特徴量を算出し、更に、影領域の画素のエッジ特徴量に基づいてクラスタリングする。図４（ｂ）の影領域Ａ４０４および影領域Ｂ４０５の場合のように、背景となる被写体が異なる場合には、エッジ特徴量も異なる値を持つ。従って、エッジ特徴量によるクラスタリングによって、背景となる被写体毎の影領域に分割することが可能である。 FIG. 5 is a flowchart showing the non-shadow area detection processing. First, in S501, the edge feature amount calculation unit 203 performs edge detection on the shadow area detected by the shadow area detection unit 202 in the luminescent image data output from the image signal generation unit 201, and determines the edge feature amount. calculate. Specifically, a Laplacian filter having the coefficients shown in FIG. 6 is applied to the luminance signal generated from the image data, and after taking the absolute value of the output value, the value normalized to the luminance is used as the edge characteristic. Is used as an edge feature quantity representing The edge feature value calculation unit 203 sequentially calculates the edge feature value for each pixel included in the shadow region as described above, and further performs clustering based on the edge feature value of the pixels in the shadow region. As in the case of the shadow area A404 and the shadow area B405 in FIG. 4B, when the background subject is different, the edge feature amount also has a different value. Therefore, it is possible to divide the image into a shadow area for each subject as a background by clustering based on the edge feature amount.
次にＳ５０２において、エッジ特徴量算出部２０３が、非影領域に対して、Ｓ５０１と同様の処理を行い、各画素に対するエッジ特徴量を算出し、エッジ特徴量に基づくクラスタリングによって、非影領域を分割する。 Next, in step S502, the edge feature amount calculation unit 203 performs the same processing as in step S501 on the non-shadow region, calculates an edge feature amount for each pixel, and performs clustering based on the edge feature amount to determine the non-shadow region. To divide.
Ｓ５０３では、算出したエッジ特徴量に基づいて、影領域に対応する非影領域を検出する。Ｓ５０１、Ｓ５０２で算出したエッジ特徴量は、画像に含まれる被写体に起因する高周波エッジの特徴を表すものである。したがって、影領域であるか非影領域であるかに関わらず、背景となる被写体が同一の場合には、算出したエッジ特徴量は近い値を取ると考えられる。第１の実施形態では、この特性を利用し、エッジ特徴量に基づいて、影領域に対応する非影領域を検出する。 In S503, a non-shadow area corresponding to the shadow area is detected based on the calculated edge feature amount. The edge feature amounts calculated in S501 and S502 represent the features of the high-frequency edge caused by the subject included in the image. Therefore, regardless of whether the region is a shadow region or a non-shadow region, when the subject as the background is the same, the calculated edge feature amount is considered to take a close value. In the first embodiment, a non-shadow area corresponding to a shadow area is detected based on the edge feature amount using this characteristic.
具体的には、非影領域検出部２０４は、まず、影領域、非影領域をクラスタリングした分割領域のそれぞれについて、エッジ特徴量の平均値を算出する。次に、影領域をクラスタリングした分割領域それぞれに対して、算出した影領域のエッジ特徴量の平均値に最も近いエッジ特徴量の平均値を持つ非影領域の分割領域を抽出する。対応する非影領域が抽出できた場合には、その結果を影領域補正部２０５へ出力する。そして、影領域補正部２０５は、上述したようにして、入力された影領域と非影領域の情報を用いて、影領域の補正処理を行う。 Specifically, first, the non-shadow area detection unit 204 calculates the average value of the edge feature amount for each of the shadow areas and the divided areas obtained by clustering the non-shadow areas. Next, for each of the divided regions obtained by clustering the shadow region, a divided region of a non-shadow region having the average value of the edge feature value closest to the calculated average value of the edge feature value of the shadow region is extracted. If the corresponding non-shadow area can be extracted, the result is output to the shadow area correction unit 205. Then, as described above, the shadow area correction unit 205 performs a shadow area correction process using the input information on the shadow area and the non-shadow area.
以上説明したように第１の実施形態によれば、エッジの特徴量に基づいて、影領域に対応する非影領域を検出し、検出した情報に基づいて、影低減処理を制御する。このようにすることで、非影領域を参照して影低減処理を行う際に、同一の背景被写体に属する非影領域を検出して低減することが可能となり、影低減処理の精度を向上させることが可能となる。 As described above, according to the first embodiment, a non-shadow area corresponding to a shadow area is detected based on the feature amount of the edge, and the shadow reduction processing is controlled based on the detected information. This makes it possible to detect and reduce a non-shadow area belonging to the same background subject when performing the shadow reduction processing with reference to the non-shadow area, thereby improving the accuracy of the shadow reduction processing. It becomes possible.
なお、第１の実施形態では、影領域のエッジ特徴量と近い値を持つ非影領域を参照して、影を補正する場合について説明したが、本発明は、エッジ特徴量を用いて影低減処理を行う方法であれば、どのような方法を用いても構わない。例えば、対象とする影領域のエッジ特徴量と近い値を持つ非影領域が存在するか否かによって、影低減処理を実行するか否かを切り替えるよう制御しても良い。 In the first embodiment, the case where the shadow is corrected by referring to the non-shadow region having a value close to the edge feature amount of the shadow region has been described. Any method may be used as long as it performs the processing. For example, it may be controlled to switch whether or not to execute the shadow reduction process depending on whether or not there is a non-shadow region having a value close to the edge feature amount of the target shadow region.
また、第１の実施形態では、影領域に対応する非影領域の抽出を、エッジ特徴量のみによって行う場合について説明したが、本発明は、エッジ特徴量を用いて、非影領域の検出を制御する方法であれば、どのような方法を用いても構わない。例えば、ある影領域に対して、エッジ特徴量が予め決められた閾値よりも近い値を持つ非影領域が複数存在する場合には、互いの間の距離が最も近い非影領域を優先して選択するようにして、影領域と非影領域を検出するようにしても良い。また、色相を比較して、エッジ特徴量が近い値を持ち、かつ、色相が互いに近い値を持つ領域を、影領域と非影領域として検出するようにしても良い。また、色、輝度情報に基づいて影領域と非影領域とを検出する場合に、影領域のエッジ特徴量と大きく異なるエッジ特徴量を持つ非影領域を、検出範囲から予め除外して検出するようにしても良い。 Further, in the first embodiment, the case where the extraction of the non-shadow area corresponding to the shadow area is performed using only the edge feature amount has been described. However, in the present invention, the detection of the non-shadow area is performed using the edge feature amount. Any control method may be used. For example, when there are a plurality of non-shadow areas having a value closer to a predetermined threshold value than the predetermined threshold value for a certain shadow area, priority is given to the non-shadow area having the closest distance between each other. The selection may be made so that the shadow area and the non-shadow area are detected. Further, by comparing the hues, an area having a similar edge feature value and a similar hue may be detected as a shadow area and a non-shadow area. When detecting a shadow region and a non-shadow region based on color and luminance information, a non-shadow region having an edge feature amount greatly different from the edge feature amount of the shadow region is detected by excluding it from the detection range in advance. You may do it.
また、第１の実施形態では、エッジ抽出フィルタの出力値をエッジの特徴を表す量として用いる場合について説明したが、本発明は、入力画像のエッジの特徴を表す量であれば、どのような方法を用いても構わない。例えば、縦方向、横方向、斜め方向など、特定の方向のエッジを検出するフィルタを方向毎に用意し、方向毎のエッジ検出フィルタの出力値（分布）をエッジ特徴量として用いるようにしても良い。すなわち、エッジの量だけでなく、エッジの方向に関する特徴も合致することを条件として、影領域と非影領域とを検出するようにしても良い。また、影領域中の振幅の大きい主要なエッジを抽出し、そのエッジのパターンが非影領域に存在するか否かを、公知のパターンマッチングの手法によって探索するようにしても良い。この場合、主要なエッジのパターンが合致する領域を、影領域と対応する非影領域として検出するようにする。 Further, in the first embodiment, the case where the output value of the edge extraction filter is used as the quantity representing the feature of the edge has been described. A method may be used. For example, a filter for detecting an edge in a specific direction such as a vertical direction, a horizontal direction, or an oblique direction is prepared for each direction, and an output value (distribution) of the edge detection filter for each direction may be used as an edge feature amount. good. That is, the shadow area and the non-shadow area may be detected on condition that not only the amount of the edge but also the feature regarding the direction of the edge match. Alternatively, a main edge having a large amplitude in the shadow area may be extracted, and whether or not the pattern of the edge exists in the non-shadow area may be searched by a known pattern matching method. In this case, an area where the pattern of the main edge matches is detected as a non-shadow area corresponding to the shadow area.
また、第１の実施形態では、エッジ特徴量に応じてクラスタリングした分割領域毎に、非影領域の検出を行う場合で説明したが、本発明は、非影領域の検出方法をこれに限定するものではない。例えば、画像を所定の大きさの複数のブロックに分割し、ブロック毎にエッジ特徴量を算出して、エッジ特徴量の平均値を算出するようにしても良い。この場合、影領域として判定されたブロックのエッジ特徴量の平均値に最も近い値を持つ非影領域のブロックを検出するようにする。 In the first embodiment, the case where the non-shadow area is detected for each of the divided areas clustered according to the edge feature amount has been described. However, the present invention restricts the non-shadow area detection method to this. Not something. For example, an image may be divided into a plurality of blocks of a predetermined size, an edge feature amount may be calculated for each block, and an average value of the edge feature amounts may be calculated. In this case, a block in a non-shadow area having a value closest to the average value of the edge feature amounts of the blocks determined as the shadow area is detected.
また、第１の実施形態では、影領域の補正方法として、影領域での画素値が非影領域での画素値に近づくようゲイン適用などの変換処理を行うものとして説明したが、本発明は、影領域の補正方法をこれに限定するものではない。例えば、影領域での画素値の変動を高周波成分と低周波成分とに分離し、低周波成分を非影領域での値に置き替えた後、影領域の高周波成分を重畳させるように補正しても良い。 Further, in the first embodiment, as a method of correcting a shadow area, conversion processing such as application of a gain is performed so that a pixel value in a shadow area approaches a pixel value in a non-shadow area. However, the method for correcting the shadow area is not limited to this. For example, the variation of the pixel value in the shadow area is separated into a high-frequency component and a low-frequency component, and the low-frequency component is replaced with a value in the non-shadow area. May be.
また、第１の実施形態では、撮影時のフラッシュ光によって生じた影を低減する場合を説明したが、本発明は、影低減処理の内容を、上記の場合に限定するものではない。例えば、撮影環境における環境光によって生じた影を補正する場合に用いても良い。その場合でも、影領域におけるエッジ特徴量と近い値を持つ非影領域を参照して、影の補正を行うよう処理すれば良い。 In the first embodiment, the case where the shadow caused by the flash light at the time of shooting is reduced has been described. However, the present invention does not limit the content of the shadow reduction processing to the above case. For example, it may be used when correcting a shadow caused by environmental light in a shooting environment. Even in such a case, the processing may be performed so as to correct the shadow by referring to a non-shadow area having a value close to the edge feature amount in the shadow area.
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、フラッシュ光を発光した時に撮影した発光画像データにおいて、非影領域を検出した。これに対して、第２の実施形態では、影領域に対応する非影領域の検出を、フラッシュ光を発光していない時に撮影した非発光画像データにおいて行う場合を説明する。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, a non-shadow area is detected in light emission image data captured when flash light is emitted. On the other hand, in the second embodiment, a case will be described in which the detection of a non-shadow area corresponding to a shadow area is performed on non-emission image data captured when no flash light is emitted.
このため、第２の実施形態は、非影領域の検出方法が第１の実施形態と異なるが、デジタルカメラ１００の構成および画像処理部１０５の構成は、図１および図２に示した構成と同一の構成を用いることができるため、ここでは説明を省略する。以下、相違点について重点的に説明する。 For this reason, the second embodiment differs from the first embodiment in the method of detecting a non-shadow area. However, the configuration of the digital camera 100 and the configuration of the image processing unit 105 are the same as those shown in FIGS. Since the same configuration can be used, the description is omitted here. Hereinafter, differences will be mainly described.
図７は、第２の実施形態における撮影処理及び影低減処理のフローチャートである。なお、非発光画像、発光画像の撮影、及び、発光画像内の影領域の検出処理は、図３のＳ３０１〜Ｓ３０３で説明した処理と同様であるため、同じ参照番号を付して説明を省略する。 FIG. 7 is a flowchart of the photographing process and the shadow reduction process in the second embodiment. Note that the processes of capturing a non-light-emitting image and a light-emitting image and detecting a shadow area in the light-emitting image are the same as the processes described in S301 to S303 in FIG. I do.
Ｓ７０４では、非影領域検出部２０４が、非発光画像データから非影領域の検出を行う。ここで、具体的な処理を図４を参照して説明する。非影領域検出部２０４は、Ｓ７０３で発光画像において検出された影領域（影領域Ａ４０４、影領域Ｂ４０５）と同じ位置の領域を、非発光画像の中で特定する。特定した例が図４（ｄ）の影領域Ａ４０６および影領域Ｂ４０７である。 In step S704, the non-shadow area detection unit 204 detects a non-shadow area from the non-emission image data. Here, specific processing will be described with reference to FIG. The non-shadow area detection unit 204 specifies, in the non-emission image, an area at the same position as the shadow areas (shadow area A404 and shadow area B405) detected in the light emission image in S703. The specified examples are the shadow area A 406 and the shadow area B 407 in FIG.
次に、非影領域検出部２０４は、図５を参照して説明した処理によって、非影領域を検出する。すなわち、影領域Ａ４０６および影領域Ｂ４０７におけるエッジ特徴量に近い値のエッジ特徴量を持つ非影領域を、非発光画像の中から検出する。検出した例が非影領域Ａ４０８および非影領域Ｂ４０９である。 Next, the non-shadow area detection unit 204 detects a non-shadow area by the processing described with reference to FIG. That is, a non-shadow area having an edge feature amount close to the edge feature amount in the shadow area A 406 and the shadow area B 407 is detected from the non-emission image. The detected examples are the non-shadow area A408 and the non-shadow area B409.
Ｓ７０５では、非影領域検出部２０４が、Ｓ７０４で非発光画像内で検出した非影領域と同じ位置の領域を、発光画像内で抽出する。図４の場合であれば、抽出される領域は背景被写体領域Ａ４０２の非影領域、背景被写体領域Ｂ４０３の非影領域となる。このようにして、非発光画像データに基づいて、発光画像における影領域と非影領域とを検出することが可能となる。非影領域検出部２０４は、検出した影領域、非影領域の位置の情報を影領域補正部２０５へ出力する。 In step S705, the non-shadow area detection unit 204 extracts, in the light-emitting image, an area at the same position as the non-shadow area detected in the non-light-emitting image in step S704. In the case of FIG. 4, the extracted regions are the non-shadow region of the background subject region A402 and the non-shadow region of the background subject region B403. In this way, it is possible to detect a shadow area and a non-shadow area in a light-emitting image based on non-light-emitting image data. The non-shadow area detection unit 204 outputs information on the detected shadow area and the position of the non-shadow area to the shadow area correction unit 205.
Ｓ３０５では、影領域補正部２０５が、発光画像の影領域の補正処理を行う。ここでの補正処理の内容は、図３のＳ３０５で説明した処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。 In step S305, the shadow area correction unit 205 performs a correction process on the shadow area of the luminescent image. The content of the correction processing here is the same as the processing described in S305 of FIG. 3, and thus detailed description is omitted.
以上説明したように第２の実施形態では、非発光画像において算出したエッジ特徴量に基づいて、影領域に対応する非影領域を検出し、検出した非影領域の位置の情報を用いて、発光画像の非影領域の情報を用いて影領域を補正する。このようにすることで、発光画像での影領域が暗く、エッジの特徴量を精度良く算出できない場合においても、非影領域の検出を適切に行うことが可能となる。 As described above, in the second embodiment, a non-shadow region corresponding to a shadow region is detected based on the edge feature amount calculated in the non-light-emission image, and information on the position of the detected non-shadow region is used. The shadow area is corrected using the information of the non-shadow area of the luminescent image. This makes it possible to appropriately detect the non-shadow area even when the shadow area in the light-emitting image is dark and the feature amount of the edge cannot be accurately calculated.
なお、上述した第１および第２の実施形態では、デジタルカメラ１００内において、非発光画像および発光画像の撮影、および、影低減処理を共に行う場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、デジタルカメラ１００により撮影され、記録媒体１１２に記録された非発光画像および発光画像を用いて、外部の画像処理装置により影低減処理を行うように構成してもよい。 In the first and second embodiments described above, a case has been described in which the non-light-emitting image and the light-emitting image are both captured and the shadow reduction processing is performed in the digital camera 100. However, the present invention is not limited to this, and is configured to perform a shadow reduction process by an external image processing device using a non-emission image and an emission image recorded by the digital camera 100 and recorded on the recording medium 112. May be.
また、本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。 In addition, the present invention supplies a program realizing one or more functions of the above-described embodiments to a system or an apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or the apparatus execute the program. The processing can be implemented by reading and executing. Further, it can also be realized by a circuit (for example, an ASIC) that realizes one or more functions.
５０：システム制御部、１０３：撮像部、１０５：画像処理部、２０１：画像信号生成部、２０２：影領域検出部、２０３：エッジ特徴量算出部、２０４：非影領域検出部、２０５：影領域補正部、４０２，４０３：背景被写体領域、４０４，４０５：影領域、４０８：非影領域Ａ、４０９：非影領域Ｂ 50: system control unit, 103: imaging unit, 105: image processing unit, 201: image signal generation unit, 202: shadow region detection unit, 203: edge feature amount calculation unit, 204: non-shadow region detection unit, 205: shadow Area correction unit, 402, 403: background subject area, 404, 405: shadow area, 408: non-shadow area A, 409: non-shadow area B
Claims (16)
前記撮影画像に含まれる被写体の影領域を検出する影領域検出手段と、
前記撮影画像に含まれる前記影領域を除く非影領域の画像信号に基づいて、前記影領域の画像信号を補正し、被写体の影を低減させる補正処理を行う補正手段と、
前記撮影画像に含まれるエッジ特徴量を検出するエッジ検出手段と、を備え、
前記補正手段は、前記影領域におけるエッジ特徴量と前記非影領域のエッジ特徴量に基づいて、前記影領域に対応する非影領域を抽出し、前記抽出した非影領域の画像信号に基づき、前記補正処理を制御することを特徴とする画像処理装置。 Acquisition means for acquiring a captured image;
A shadow area detecting means for detecting a shadow area of a subject included in the photographed image,
Correction means for correcting the image signal of the shadow area based on the image signal of the non-shadow area excluding the shadow area included in the captured image, and performing a correction process to reduce the shadow of the subject;
Edge detection means for detecting an edge feature amount included in the captured image,
It said correction means, based on the edge feature quantity of the edge feature quantity and the non-shadow region in the shadow region, extracts a non-shadow region corresponding to the shadow area, based on the image signal of the non-shadow area the extracted, An image processing apparatus for controlling the correction processing.
前記影領域における前記エッジ特徴量に最も近い前記エッジ特徴量を有する前記非影領域を、前記影領域に対応する非影領域として抽出することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。 The correction means,
The image processing apparatus according to claim 1, characterized in Rukoto issuing extract the non-shadow area having the edge feature quantity closest to the edge feature quantity in the shadow region, as a non-shadow region corresponding to the shadow region .
前記エッジ特徴量に基づいて、前記影領域および前記非影領域をそれぞれ複数の分割領域に分割し、
前記影領域の各分割領域に対して、前記非影領域の分割領域のいずれかを抽出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。 The correction means,
Based on the edge feature amount, the shadow area and the non-shadow area are each divided into a plurality of divided areas,
The image processing apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that for each divided area of the shadow region, extracts one of the divided regions of the non-shadow region.
前記補正手段は、前記影領域に含まれる各分割領域に対して、前記非影領域に含まれる分割領域のいずれかを抽出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。 The edge detection unit divides the captured image into a plurality of divided regions, and calculates the edge feature amount for each divided region,
It said correction means, the image processing apparatus according to each of the divided regions included in the shadow area, in claim 1 or 2, characterized in that to extract one of the divided regions included in the non-shadow region.
前記補正手段は、前記影領域における前記エッジ特徴量と、前記非影領域における前記エッジ特徴量とが合致するか否かを判定した結果に基づいて、前記補正処理を制御することを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。 The edge feature amount is information obtained by extracting a main edge included in the captured image,
Wherein the correction means includes a The edge feature in the shadow area, based on the result of the edge feature quantity and determines whether matches in the non-shadow region, and controls the correction process The image processing apparatus according to claim 1.
前記エッジ検出手段は、前記第２の画像に含まれるエッジ特徴量を検出し、
前記補正手段は、前記第２の画像に含まれるエッジ特徴量に基づいて、前記第１の画像に対して前記補正処理を行う
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像処理装置。 The acquiring means acquires, as the photographed image, a first image photographed using lighting means and a second image photographed without using the lighting means,
The edge detecting means detects an edge feature amount included in the second image,
The said correction | amendment means performs the said correction process with respect to the said 1st image based on the edge feature-value included in the said 2nd image. The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Image processing device.
前記撮影画像を撮影するための撮像手段と
を有することを特徴とする撮像装置。 An image processing apparatus according to any one of claims 1 to 12,
An imaging unit for photographing the photographed image.
影領域検出手段が、前記撮影画像に含まれる被写体の影領域を検出する影領域検出工程と、
エッジ検出手段が、前記撮影画像に含まれるエッジ特徴量を検出するエッジ検出工程と、
補正手段が、前記撮影画像に含まれる前記影領域を除く非影領域の画像信号に基づいて、前記影領域の画像信号を補正し、被写体の影を低減させる補正処理を行う補正工程と、を備え、
前記補正工程では、前記影領域におけるエッジ特徴量と前記非影領域のエッジ特徴量に基づいて、前記影領域に対応する非影領域を抽出し、前記抽出した非影領域の画像信号に基づき、前記補正処理を制御することを特徴とする画像処理方法。 Acquiring means for acquiring a captured image,
A shadow area detecting step of detecting a shadow area of a subject included in the captured image,
Edge detection means for detecting an edge feature amount included in the captured image,
A correcting unit that corrects the image signal of the shadow region based on the image signal of the non-shadow region excluding the shadow region included in the captured image, and performs a correction process of reducing the shadow of the subject. Prepare,
Wherein the correction step, based on the edge feature quantity of the edge feature quantity and the non-shadow region in the shadow region, extracts a non-shadow region corresponding to the shadow area, based on the image signal of the non-shadow area the extracted, An image processing method comprising controlling the correction processing.
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