特表 2023-554451 画像の、より高ダイナミックレンジを有する出力画像への変換

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-27

(54)【発明の名称】画像の、より高ダイナミックレンジを有する出力画像への変換

(51)【国際特許分類】

   G06T 5/00 20060101AFI20231220BHJP

   H04N 5/20 20060101ALI20231220BHJP

【ＦＩ】

G06T5/00 740

H04N5/20

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023537079

(86)(22)【出願日】2020-12-21

(85)【翻訳文提出日】2023-06-16

(86)【国際出願番号】 IB2020001127

(87)【国際公開番号】W WO2022136896

(87)【国際公開日】2022-06-30

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521196970

【氏名又は名称】フォンダシオン ベー－コム

【氏名又は名称原語表記】ＦＯＮＤＡＴＩＯＮ Ｂ－ＣＯＭ

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(74)【代理人】

【識別番号】100151459

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 健一

(72)【発明者】

【氏名】フォティーニ タニア プリ

(72)【発明者】

【氏名】オリビエ ウェップ

(72)【発明者】

【氏名】ジャン－イーブ オービエ

【テーマコード（参考）】

5B057

【Ｆターム（参考）】

5B057CA08

5B057CA12

5B057CA16

5B057CB08

5B057CB12

5B057CB16

5B057CE11

5B057DA16

5B057DA17

5B057DB02

5B057DB09

5B057DC22

(57)【要約】

画像処理装置は、第一のダイナミックレンジを有する入力画像を第一のダイナミックレンジより高い第二のダイナミックレンジを有する出力画像に変換する。画像処理装置は、入力画像のあるピクセルに関連付けられる入力輝度値（Ｌ_ｓｄｒ）を出力画像中のそれに対応するピクセルに関連付けられる出力輝度値（Ｌ_ｈｄｒ）に変換するためのマッピングユニット（１０）を含む。マッピングユニット（１０）は、第一の数値範囲を第二の数値範囲にマッピングする連続増加関数を適用するように構成され、それによって第一の数値範囲中の最高値は連続増加関数によって第二の数値範囲の上限にマッピングされる。マッピングユニット（１０）は、ピーク輝度（Ｙ_ｐｅａｋ）に応じて上限を調整するように構成される。入力画像を出力画像に変換する方法及び他の画像処理装置も提供される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一のダイナミックレンジを有する入力画像を第一のダイナミックレンジより高い第二のダイナミックレンジを有する出力画像に変換するための画像処理装置（１）であって、前記入力画像のあるピクセルに関連付けられる入力輝度値（Ｌ_ｓｄｒ）を前記出力画像中のそれに対応するピクセルに関連付けられる出力輝度値（Ｌ_ｈｄｒ）に変換するためのマッピングユニット（１０）を含み、
前記マッピングユニット（１０）は、第一の数値範囲を第二の数値範囲にマッピングする連続増加関数を適用するように構成され、前記第一の数値範囲中の最高値（ｘ_１）は前記連続増加関数によって前記第二の数値範囲の上限（ｙ_１）にマッピングされる画像処理装置（１）において、
前記マッピングユニット（１０）は、ピーク輝度（Ｙ_ｐｅａｋ）に応じて前記上限（ｙ_１）を調整するように構成されることを特徴とする画像処理装置（１）。

【請求項2】

前記マッピングユニット（１０）は、前記入力画像のピクセル値の関数として前記ピーク輝度（Ｙ_ｐｅａｋ）を特定するモジュール（１１）を含む、請求項１に記載の画像処理装置。

【請求項3】

前記ピーク輝度（Ｙ_ｐｅａｋ）を特定する前記モジュールは、前記ピーク輝度を前記入力画像のピクセルにそれぞれ関連付けられる輝度値に基づいて特定するように構成される、請求項２に記載の画像処理装置。

【請求項4】

前記ピーク値を特定する前記モジュール（１１）は、前記入力画像の明るさの値（μ）を評価して、前記値（μ）の関数として前記ピーク輝度（Ｙ_ｐｅａｋ）を特定するように構成される、請求項２又は３に記載の画像処理装置。

【請求項5】

前記マッピングユニット（１０）は、前記ピーク輝度（Ｙ_ｐｅａｋ）に応じて前記連続増加関数の少なくとも１つのパラメータ（γ）を変化させるように構成される、請求項１～４の何れか１項に記載の画像処理装置。

【請求項6】

前記マッピングユニット（１０）は指数（γ）を前記ピーク輝度（Ｙ_ｐｅａｋ）に基づいて特定するモジュール（１６）と、前記指数（γ）を使って累乗するモジュール（１８）を含む、請求項１～５の何れか１項に記載の画像処理装置。

【請求項7】

前記指数（γ）を特定する前記モジュール（１６）は、前記指数（γ）が前記ピーク輝度（Ｙ_ｐｅａｋ）の関数として増加するように構成される、請求項６に記載の画像処理装置。

【請求項8】

前記マッピングモジュール（１０）は、前記入力輝度値（Ｌ_ｓｄｒ）を中間輝度値（Ｌ_ｍ）に、前記ピーク輝度（Ｙ_ｐｅａｋ）に依存するマッピング関数を適用することによって変換するように構成されるモジュール（１２）を含む、請求項１～７の何れか１項に記載の画像処理装置。

【請求項9】

第一のダイナミックレンジを有する入力画像を、第一のダイナミックレンジより高い第二のダイナミックレンジを有する出力画像に変換する方法であって、前記入力画像のあるピクセルに関連付けられる入力輝度値（Ｌ_ｓｄｒ）を前記出力画像中のそれに対応するピクセルに関連付けられる出力輝度値（Ｌ_ｈｄｒ）に変換するステップを含み、前記変換するステップは、第一の数値範囲を第二の数値範囲にマッピングする連続増加関数を適用するサブステップを含み、それによって前記第一の数値範囲の最高値（ｘ_１）は前記連続増加関数によって前記第二の数値範囲の上限（ｙ_１）にマッピングされる方法において、
前記上限（ｙ_１）はピーク輝度（Ｙ_ｐｅａｋ）に応じて調整可能であることを特徴とする方法。

【請求項10】

前記ピーク輝度（Ｙ_ｐｅａｋ）を前記入力画像のピクセル値の関数として特定するステップを含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記ピーク輝度（Ｙ_ｐｅａｋ）を特定する前記ステップは、前記入力画像の明るさの値（μ）を評価するサブステップと、前記ピーク輝度（Ｙ_ｐｅａｋ）を前記値（μ）の関数として特定するサブステップを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記連続増加関数のパラメータ（γ）は、前記ピーク輝度（Ｙ_ｐｅａｋ）に応じて変化可能である、請求項９～１１の何れか１項に記載の方法。

【請求項13】

第一のダイナミックレンジを有する入力画像を、第一のダイナミックレンジより低い第二のダイナミックレンジを有する出力画像に変換するための画像処理装置（２１）であって、前記入力画像のあるピクセルに関連付けられる入力輝度値（Ｌ’_ｈｄｒ）を前記出力画像中のそれに対応するピクセルに関連付けられる出力輝度値（Ｌ’_ｓｄｒ）に変換するマッピングユニット（３０）を含み、
前記マッピングユニット（３０）は、第一の数値範囲を第二の数値範囲にマッピングする連続増加関数を適用するように構成され、前記第一の数値範囲の上限（ｙ_１）は前記連続増加関数によって前記第二の数値範囲内の最高値（ｘ_１）にマッピングされる画像処理装置（２１）において、
前記マッピングユニット（３０）は、前記上限（ｙ_１）がピーク輝度（Ｙ_ｐｅａｋ）に応じて調整可能であるように構成されることを特徴とする画像処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は画像処理の分野に関する。

【0002】

より詳しくは、本発明は画像処理装置及び入力画像を出力画像に変換する方法に関する。

【背景技術】

【0003】

第一のダイナミックレンジ（例えば、「スタンダードダイナミックレンジ」すなわちＳＤＲ）を有する入力画像を、第一のダイナミックレンジより高い第二のダイナミックレンジ（例えば、「ハイダイナミックレンジ」すなわちＨＤＲ）を有する出力画像に変換するための画像処理装置が提案されている。このような変換は一般に、「トーン拡張」と呼ばれる。

【0004】

このような画像処理装置では、入力画像のあるピクセルに関連付けられる入力輝度値を出力画像の中のそれに対応するピクセルに関連付けられる出力輝度値に変換するためのマッピングユニットが提供される。

【0005】

マッピングユニットは、第一の数値範囲を第二の数値範囲にマッピングする連続増加関数を適用するように構成され、それによって第一の数値範囲内の最高値が連続増加関数によって第二の数値範囲の上限にマッピングされる。

【0006】

この関数は一般に、第二のダイナミックレンジの広がりを利用するように設計される。従来、上限は出力画像をそこから得ることが意図されるＨＤＲディスプレイにより実現可能な最大輝度に対応する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

これに関して、本発明は、第一のダイナミックレンジを有する入力画像を第一のダイナミックレンジより高い第二のダイナミックレンジを有する出力画像に変換するための画像処理装置を提供するものであり、画像処理装置は、入力画像のあるピクセルに関連付けられる入力輝度値を出力画像中のそれに対応するピクセルに関連付けられる出力輝度値に変換するためのマッピングユニットを含み、マッピングユニットは、第一の数値範囲を第二の数値範囲にマッピングする連続増加関数を適用するように構成され、第一の数値範囲中の最高値は連続増加関数によって第二の数値範囲の上限にマッピングされ、マッピングユニットは、ピーク輝度に応じて上限を調整するように構成されることを特徴とする。

【0008】

上限が調整可能であるため、マッピング関数とその結果として得られるピーク輝度は、処理対象の画像に応じて（後で説明するように手作業で、又は自動的に）適応され得る。特に、本発明者らは、出力画像について得られる全ダイナミックレンジにわたって輝度をマッピングすることで、常に最も快適な結果が得られるとはかぎらないことに気付いた。

【0009】

考え得る実施形態によれば、マッピングユニットは入力画像のピクセル値の関数としてピーク輝度を特定するモジュールを含み得る。上限とマッピング関数はそれゆえ、処理される画像の内容に応じて自動的に調整され得る。

【0010】

ピーク輝度を特定するモジュールは、例えば、ピーク輝度を入力画像のピクセルにそれぞれ関連付けられる輝度値に基づいて特定するように構成される。

【0011】

後述の実施形態によれば、ピーク値を特定するモジュールは、入力画像の明るさの値を評価して、前記値の関数として（例えば、減少関数として）ピーク輝度を特定するように構成される。

【0012】

マッピングユニットはまた、ピーク輝度に応じて連続増加関数の少なくとも１つのパラメータを変化させるように構成され得て、例えばそれによって適用される連続増加関数の曲率はピーク値の関数として増大する。

【0013】

後述の実装形態によれば、マッピングユニットは指数をピーク輝度に基づいて特定するモジュールと、前記指数を使って累乗するモジュールを含む。

【0014】

この実装形態において、指数を特定するモジュールはすると、指数がピーク輝度の関数として増加するように構成され得る。

【0015】

しかしながら、考え得る変形型によれば、マッピングユニットの他の計算モジュール（例えば、静的マッピングモジュール）は、ピーク輝度に応じて変化可能な処理を実行し得る。

【0016】

マッピングユニットは、入力輝度値を中間輝度値に、例えばピーク輝度に応じたマッピング関数を適用することによって変換するように構成された（計算）モジュールを含み得る。上述の累乗モジュールは、この中間輝度値に適用され得る（すなわち、累乗モジュールは、上述の指数を使って中間輝度値を累乗する）。

【0017】

本発明はまた、第一のダイナミックレンジを有する入力画像を、第一のダイナミックレンジより高い第二のダイナミックレンジを有する出力画像に変換する方法を提供するものであり、これは、入力画像のあるピクセルに関連付けられる入力輝度値を出力画像中のそれに対応するピクセルに関連付けられる出力輝度値に変換するステップを含み、変換するステップは、第一の数値範囲を第二の数値範囲にマッピングする連続増加関数を適用するサブステップを含み、それによって第一の数値範囲の最高値は連続増加関数によって第二の数値範囲の上限にマッピングされ、上限はピーク輝度に応じて調整可能であることを特徴とする。

【0018】

このような方法は、ピーク輝度を入力画像のピクセル値の関数として特定するステップをさらに含み得る。

【0019】

ピーク輝度を特定するこのステップは、入力画像の明るさの値を評価するサブステップ及び／又はピーク輝度を前記値の関数として特定するサブステップを含み得る。

【0020】

前述のように、連続増加関数のパラメータは、ピーク輝度に応じて変化可能であり得る。

【0021】

最後に、本発明は、第一のダイナミックレンジを有する入力画像を、第一のダイナミックレンジより低い第二のダイナミックレンジを有する出力画像に変換するための画像処理装置を提供し、画像処理装置は、入力画像のあるピクセルに関連付けられる入力輝度値を出力画像中のそれに対応するピクセルに関連付けられる出力輝度値に変換するマッピングユニットを含み、マッピングユニットは、第一の数値範囲を第二の数値範囲にマッピングする連続増加関数を適用するように構成され、第一の数値範囲の上限は連続増加関数によって第二の数値範囲内の最高値にマッピングされ、マッピングユニットは、上限がピーク輝度に応じて調整可能であるように構成されることを特徴とする。

【0022】

これらの装置及び方法のその他の考え得る特徴は、後述の本発明の考え得る実施形態の説明から明らかとなるであろう。

【0023】

添付の図面に関する以下の説明により、本発明は、どのような構成であり、及びそれをどのように実現できるかが明らかとなるであろう。本発明は、図中に示された実施形態に限定されない。したがって、特許請求の範囲に明記されている特徴が参照符号を伴う場合、このような符号は特許請求の範囲をよりわかりやすくすることのみを目的として含められており、特許請求の範囲を一切限定しないことを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明による画像処理装置の例を示す。

【図2】図１の画像処理装置で使用可能なマッピングユニットの考え得る実施形態を示す。

【図3】図２のマッピングユニットにより使用される連続増加関数の例を表す曲線を示す。

【図4】図２のマッピングユニットにおいて使用可能なピーク輝度提供モジュールの考え得る実施形態を示す。

【図5】本発明の他の態様による、図１の画像処理装置と共に使用可能な画像処理装置の例を示す。

【図6】図５の画像処理装置において使用可能なマッピングユニットの考え得る実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0025】

図１は、本発明による画像処理装置の例を示す。

【0026】

この画像処理装置１は、実際には、プロセッサを含む電子装置と、プログラムコード命令であって、関係するプログラムコード命令がプロセッサにより実行されると、後述のモジュール及びユニットの動作と機能を実行するようになされたプログラムコード命令を記憶するメモリによって実装され得る。

【0027】

以下の説明から明らかとなるように、画像処理装置１は、第一のダイナミックレンジΔ_ｓｄｒ（例えば、スタンダードダイナミックレンジ、すなわちＳＤＲ）を有する入力画像Ｉ_ｓｄｒを第二のダイナミックレンジΔ_ｈｄｒ（例えば、ハイダイナミックレンジ、すなわちＨＤＲ）を有する出力画像Ｉ_ｈｄｒに変換するように設計され、第二のダイナミックレンジΔ_ｈｄｒは第一のダイナミックレンジΔ_ｓｄｒより（厳密に）高い。

【0028】

第一のダイナミックレンジΔ_ｓｄｒを有する入力画像Ｉ_ｓｄｒを、第一のダイナミックレンジΔ_ｓｄｒより高い第二のダイナミックレンジΔ_ｈｄｒを有する出力画像Ｉ_ｈｄｒに変換するこのようなプロセスは一般に、「トーン拡張」と呼ばれる。

【0029】

入力画像Ｉ_ｓｄｒは、各ピクセルｐに関する複数の成分値Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐにより、入力画像Ｉ_ｓｄｒのピクセル群（一般に、ピクセルのマトリクス）を使って表現される。

【0030】

この例では、入力画像Ｉ_ｓｄｒは各ピクセルｐに関する３つの色成分Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐ（すなわち、赤成分Ｒ_ｐ、緑成分Ｇ_ｐ、及び青成分Ｂ_ｐ）により表現される。しかしながら、例えば各ピクセルｐに関する輝度成分Ｙ_ｐと２つの色度成分Ｕ_ｐ、Ｖ_ｐを使用する等、入力画像Ｉ_ｓｄｒについて他の表現も使用され得る。

【0031】

図１においてわかるように、画像処理装置１は、入力画像Ｉ_ｓｄｒ、すなわち入力画像Ｉ_ｓｄｒを表す成分値Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐを受け取る入力モジュール２を含む。実際には、入力画像Ｉ_ｓｄｒを表す成分値Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐは、電子機器の他のモジュールから、又は外部の電子機器から（入力モジュール２と協働する通信回路を通じて）受け取られ得る。

【0032】

画像処理装置１はまた、（各ピクセルｐに関する）入力輝度値Ｌ_ｓｄｒを（関連するピクセルｐの）成分値Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐに基づいて生成するように構成された画像作成モジュール４も含む。

【0033】

画像作成モジュール４は入力輝度値Ｌ_ｓｄｒを成分値Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐに基づいて生成するために幾つかのステップ、例えばこのケースでは、
－ 逆光電気伝達関数（すなわち、ＯＥＴＦ^－１）の適用、
－ ＩＴＵ－Ｒ ＢＴ．７０９標準表現からＩＴＵ－Ｒ ＢＴ．２０２０標準表現への変換、
－ ＩＴＵ－Ｒ ＢＴ．２０２０標準表現からの輝度計算
を実行し得る。

【0034】

逆光電気伝達関数適用のステップにより、画像作成モジュール４により生成された入力輝度値Ｌ_ｓｄｒは入力画像Ｉ_ｓｄｒの線形の輝度成分を表す。

【0035】

画像処理装置は入力画像Ｉ_ｓｄｒの何れかのピクセルに関連付けられる入力輝度値Ｌ_ｓｄｒを出力画像Ｉ_ｈｄｒのそれに対応するピクセルｐ’に関連付けられる出力輝度値Ｌ_ｈｄｒに変換するように設計されたマッピングユニット１０（後でさらに説明する）を含む。

【0036】

後述のように、マッピングユニット１０は、第一の数値範囲［ｘ_０，ｘ_１］を第二の数値範囲［ｙ_０，ｙ_１］にマッピングする連続増加関数ｆ_{Ｙｐｅａｋ}を適用するように構成され、それによって第一の数値範囲内の最高値ｘ_１は連続増加関数ｆ_{Ｙｐｅａｋ}によって第二の数値範囲の上限ｙ_１にマッピングされる。上限ｙ_１は、画像処理装置のユーザにより選択されるか、入力画像Ｉ_ｓｄｒに基づいて特定されるかの何れも可能なピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに応じて（及びそれと相関して）調整可能である。

【0037】

関数ｆ_{Ｙｐｅａｋ}が増加関数であるとは、第一の数値範囲［ｘ_０，ｘ_１］内の何れのペア（ｚ_１，ｚ_２）についても、ｚ_１≦ｚ_２、ｆ_{Ｙｐｅａｋ}（ｚ_１）≦ｆ_{Ｙｐｅａｋ}（ｚ_２）となることを意味する。

【0038】

後でさらに説明するように、使用される連続増加関数ｆ_{Ｙｐｅａｋ}は、調整可能なピーク値Ｙ_ｐｅａｋに応じて変化し、したがってｆ_{Ｙｐｅａｋ}と表記される。

【0039】

連続増加関数ｆ_{Ｙｐｅａｋ}は、例えば第一の数値範囲では凸状である。（連続増加関数ｆ_{Ｙｐｅａｋ}は特に、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋが後述の最大輝度Ｙ_ｍａｘと等しいときに凸状となり得る。）このような関数により、ハイライト内で（シャドウ及びミッドトーンと比較して）より広いトーン拡張を提供し、（より広い）第二のダイナミックレンジΔ_ｈｄｒを利用することが可能となる。しかしながら、この効果はより低いピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋの値については希薄となり、これについては後で説明する。

【0040】

このケースでは、連続増加関数ｆ_{Ｙｐｅａｋ}は各入力輝度値Ｌ_ｓｄｒ（第一の数値範囲［ｘ_０，ｘ_１］に含まれ、特定のピクセルｐに関連する）を出力輝度値Ｌ_ｈｄｒ（第二の数値範囲［ｙ_０，ｙ_１］に含まれ、出力画像Ｉ_ｈｄｒ内のそれに対応するピクセルｐ’に関連する）にマッピングする。

【0041】

このケースでは、入力輝度値Ｌ_ｓｄｒは正規化され（すなわち、考え得る最大入力輝度値との比を表す）、それゆえｘ_０＝０及びｘ_１＝１となる。

【0042】

マッピングユニット１０の考え得る実施形態について、図２を参照しながら以下に説明する。

【0043】

画像処理装置１は、出力画像Ｉ_ｈｄｒの各ピクセルｐ’について、関係するピクセルｐ’の成分値Ｒ’_ｐ’、Ｇ’_ｐ’、Ｂ’_ｐ’を、その関係するピクセルｐ’についてマッピングユニット１０により生成された出力輝度値Ｌ_ｈｄｒ及び入力画像Ｉ_ｓｄｒ内のそれに対応するピクセルｐに関する成分値Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐに基づいて特定するように構成された画像生成モジュール６を含む。

【0044】

成分値Ｒ’_ｐ’、Ｇ’_ｐ’、Ｂ’_ｐ’を出力輝度値Ｌ_ｈｄｒと成分値Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐに基づいて特定するために、画像生成モジュール６は例えば、
－ 出力輝度値Ｌ_ｈｄｒを使って成分値Ｒ_ｐ、Ｇ_ｐ、Ｂ_ｐのスケーリングを行うステップ（スケーリングされた成分値は出力輝度値Ｌ_ｈｄｒを表す）、
－ 色補正を行う（例えば、飽和調整による）、とり得るステップ、
－ 光電気伝達関数（すなわち、ＯＥＴＦ）を適用する、とり得るステップ
を実行する。

【0045】

この例において、成分値Ｒ’_ｐ’、Ｇ’_ｐ’、Ｂ’_ｐ’は出力画像Ｉ_ｈｄｒの各ピクセルｐ’に関する３つの色成分Ｒ’_ｐ’、Ｇ’_ｐ’、Ｂ’_ｐ’（すなわち、赤成分Ｒ’_ｐ、緑成分Ｇ’_ｐ’、及び青成分Ｂ’_ｐ’）である。しかしながら、出力画像Ｉ_ｈｄｒについては他の表現も使用され得て、例えば各ピクセルｐ’に関する輝度成分Ｙ’_ｐ’（この場合は関係するピクセルｐ’についてマッピングユニット１０により生成された出力輝度値Ｌ_ｈｄｒと等しい可能性がある）及び２つの色度成分Ｕ’_ｐ’、Ｖ’_ｐ’が使用される。

【0046】

画像処理装置１は、成分値Ｒ’_ｐ’、Ｇ’_ｐ’、Ｂ’_ｐ’を出力するための出力モジュール８を含み、これは例えば前述の電子機器の表示モジュールによってこの電子機器のスクリーン上に出力画像Ｉ_ｈｄｒを表示するために使用されるか、又は変形型として、外部の電子機器に（電子機器の通信回路を使って）転送される。

【0047】

換言すれば、画像処理装置１を実装する電子機器は、出力画像Ｉ_ｈｄｒを表示するのに適したスクリーンを含む表示装置であり得る。しかしながら、変形型として、電子機器はディスプレイを持たない処理装置でもあり得、おそらく、出力画像Ｉ_ｈｄｒを表す成分値Ｒ’_ｐ’、Ｇ’_ｐ’、Ｂ’_ｐ’を外部の電子機器（出力画像Ｉ_ｈｄｒを表示するのに適したスクリーンを含み得る）に転送するための通信回路を備える。

【0048】

図２は、マッピングユニット１０の考え得る実施形態を示す。

【0049】

マッピングユニット１０は、ピーク輝度提供モジュール１１と、静的マッピングモジュール１２と、中心傾向評価モジュール１４と、中心傾向補正モジュール１５と、指数特定モジュール１６と、適応型マッピングモジュール１８と、を含む。

【0050】

ピーク輝度提供モジュール１１は、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋを提供するように構成される。このピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋは、第一の所定の値Ｙ_ｍｉｎと第二の所定の値Ｙ_ｍａｘとの間で調整可能である。

【0051】

（第二の）所定の値Ｙ_ｍａｘはそれゆえ、調整可能なピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋの最大許容値であり、これは例えば、その上に出力画像Ｉ_ｈｄｒが表示されることになるディスプレイにより得られる最大輝度に対応し得る。現在のＨＤＲディスプレイの場合、１０００ｎｉｔｓ（すなわち、１０００ｃｄ／ｍ^２）と等しい最大輝度Ｙ_ｍａｘが使用される。

【0052】

ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋは調整可能であるため、これは勿論、最大許容、又は取得可能な輝度Ｙ_ｍａｘとは異なり得る。

【0053】

第一の所定の値Ｙ_ｍｉｎ（関係する画像処理装置の最小許容値に対応する）は、ヌル値（０ｃｄ／ｍ^２）又は比較的低い値（例えば１００ｃｄ／ｍ^２～４００ｃｄ／ｍ^２、ここでは２００ｃｄ／ｍ^２）であり得る。

【0054】

第一の実施形態において、ピーク輝度提供モジュール１１は、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋを（マッピングユニット１０のための入力として）受け取るように構成される。ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋは例えば、画像処理装置１のユーザにより選択される。ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋは、ユーザにより、例えば前述の電子機器のユーザインタフェースを介して入力され得て、その場合、ユーザインタフェースはその後、入力されたピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋを（ピーク輝度提供モジュール１１を介して）マッピングユニット１０に送信する。他の可能性によれば、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋは画像処理装置１の記憶ユニット内に保存され得て、その場合、ピーク輝度提供モジュール１１はその後、記憶ユニットからピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋを読み出し得る

【0055】

第二の実施形態において、ピーク輝度提供モジュール１１はピーク値Ｙ_ｐｅａｋを、例えば入力画像Ｉ_ｓｄｒのピクセルにそれぞれ関連付けられる輝度値に基づいて、入力画像Ｉ_ｓｄｒの内容（すなわち、ここではピクセル値）の関数として特定するように構成される。

【0056】

このようなピーク輝度提供モジュール１１の例示的実施形態について、図４を参照しながら後で説明する。

【0057】

静的マッピングモジュール１２は、（各ピクセルｐについて）入力輝度値Ｌ_ｓｄｒを中間輝度値Ｌ_ｍに変換する。

【0058】

このケースでは、中間輝度値Ｌ_ｍは、画像の内容にも（すなわち、入力画像Ｉ_ｓｄｒのピクセル値にも）ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋにも依存しない関数を適用することによって（このマッピングはそれゆえ、「静的」と考えられる）入力輝度値Ｌ_ｓｄｒから得られ、すなわちＬ_ｍ＝ｈ（Ｌ_ｓｄｒ）である。しかしながら、関数ｈは他の条件にも適応させ得て、例えば出力画像Ｉ_ｈｄｒがその上に表示される予定のディスプレイの種類に依存する。

【0059】

現在説明している例では、静的マッピングモジュール１２は中間輝度値Ｌ_ｍを以下のように取得するように構成される。

【数1】

式中、ｍ_ａ＝１．５２８４、ｍ_ｂ＝０．５２７９、ｍ_ｃ＝０．７９９７である。

【0060】

中心傾向評価モジュール１４は、静的マッピングモジュール１２により生成された中間輝度値Ｌ_ｍの（現在処理中の画像全体に関する）中心傾向の値Ｌ_ｍｅｄを評価するように構成される。中心傾向のこの値Ｌ_ｍｅｄはそれゆえ、処理中の画像のピクセル全部にそれぞれ関連付けられる中間輝度値Ｌ_ｍに基づいて特定される（すなわち、それぞれ入力画像Ｉ_ｓｄｒの全ピクセルの入力輝度値Ｌ_ｓｄｒに基づいて静的マッピングモジュール１２により生成される）。

【0061】

この例では、中心傾向の値Ｌ_ｍｅｄは、処理中の画像の全ピクセルの中間輝度値Ｌ_ｍの中央値である。

【0062】

中心傾向補正モジュール１５は、中心傾向評価モジュール１４によって生成された中心傾向の値Ｌ_ｍｅｄを特にピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに基づいて補正して、中心傾向の補正後の値Ｌ’_ｍｅｄを得るように構成される。

【0063】

ここでは、正確には、中心傾向補正モジュール１５は、中心傾向の値Ｌ_ｍｅｄをピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに基づいてスケールダウンして、中心傾向の補正後の値Ｌ’_ｍｅｄを得るように構成される。

【0064】

それに加えて、この例では、中心傾向補正モジュール１５はまた、例えば中心傾向のスケールダウンされた値を所定の（無限小の）値Ｌ_０に、そのスケールダウンされた値がこの所定の値Ｌ_０未満である場合に置き換えることにより、ゼロと等しい中心傾向の補正後の値Ｌ’_ｍｅｄを生成しないように構成される（後述のように指数を特定する際のエラーを避けるため）。

【0065】

それゆえ、この例において、中心傾向補正モジュール１５は、中心傾向の補正後の値Ｌ’_ｍｅｄを以下のように特定する。
Ｌ’_ｍｅｄ＝ｍａｘ（Ｌ_ｍｅｄ ^＊Ｙ_ｐｅａｋ／Ｙ_ｍａｘ，Ｌ_０）
式中、ｍａｘ（Ｉ，Ｉ’）は、数ＩとＩ’との間の最大値を生成する演算子である。

【0066】

指数特定モジュール１６は、指数γを、ピーク輝度値Ｙ_ｐｅａｋと処理中の画像の輝度の中心傾向の値、ここでは中心傾向補正モジュール１５により生成された中心傾向の補正後の値Ｌ’_ｍｅｄに基づいて特定するように構成される。

【0067】

この実施形態において、指数特定モジュール１６は、中心傾向のある（ここでは補正後の）値Ｌ’_ｍｅｄについて、特定された指数γがピーク値Ｙ_ｐｅａｋの関数として増大することになるように構成される。

【0068】

現在説明している例では、指数特定モジュール１６は指数γを以下のように特定するように構成される。

【数2】

式中、ｇはゲインパラメータ（例えば、ｇ＝０．０６）、ｏはオフセット（例えば、ｏ＝１）、

【数3】

である。

【0069】

それゆえ、この例では、指数は第一の項と第二の項δの合計であり、第一の項は入力画像Ｉ_ｓｄｒの輝度の中心傾向の（ここでは補正後の）値Ｌ’_ｍｅｄの関数として減少し、及び／又は第二の項δはピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋの関数として増加する。ここでは、第二の項δは中心傾向の補正後の値Ｌ’_ｍｅｄの関数としては変化しないことに気付くかもしれない。このケースでは、第二の項δは正ではない数であり、及び／又はピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋが最大輝度Ｙ_ｍａｘと等しいときにゼロと等しい。

【0070】

適応型マッピングモジュール１８は、（出力画像Ｉ_ｈｄｒの各ピクセルｐ’に関する）出力輝度値Ｌ_ｈｄｒを、（対応するピクセルｐの）中間輝度値Ｌ_ｍ、ピーク値Ｙ_ｐｅａｋ、及び指数γに基づいて生成するように構成される。

【0071】

このケースでは、適応型マッピングモジュール１８はより正確には、中間輝度値Ｌ_ｍから導出される数値、ここでは中間輝度値Ｌ_ｍに比例する数値を、指数γを使って累乗するように構成される。

【0072】

適応型マッピングモジュール１８はここでは、生成された出力輝度値Ｌ_ｈｄｒが第二の数値範囲［ｙ_０，ｙ_１］内にある、すなわち特に、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに依存する上限ｙ_１より低いかそれと等しくなるように設計される。上限ｙ_１は例えば、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに依存する。上限ｙ_１は例えば、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに比例する。このケースでは、上限ｙ_１はピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋと最大輝度Ｙ_ｍａｘとの比と等しく、すなわち、ｙ_１＝Ｙ_ｐｅａｋ／Ｙ_ｍａｘである。

【0073】

ここで説明する例において、適応型マッピングモジュール１８は、出力輝度値Ｌ_ｈｄｒを以下のように特定するように構成される。

【数4】

【0074】

実際には、これは、まず中間輝度値Ｌ_ｍに係数ｍ_{ｓｃａｌｅ}（

【数5】

）を乗じて、その後、結果として得られた（乗算された）数値を指数γで累乗することによって実行できる。

【0075】

考え得る変形型によれば、適応型マッピングモジュール１８は、上述のように指数γを使って中間値Ｌ_ｍから導出された値を累乗するようになされ得るが、追加的に特定のモジュールを使用して、累乗された値をスケーリング（例えば、スケールダウン）して、生成された出力輝度値Ｌ_ｈｄｒが第二の数値範囲［ｙ_０，ｙ_１］内にある、すなわち特に、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに依存する上限ｙ_１より低い（又はそれと等しくなる）ようにすることもできる。

【0076】

図３は、マッピングユニット１０により使用される連続増加関数の例を表す曲線を示す。

【0077】

曲線Ｃ_１（破線で示される）は、Ｙ_ｐｅａｋ＝Ｙ_ｍａｘ（すなわち、ここではＹ_ｐｅａｋ＝１０００ｃｄ／ｍ^２）であるときにマッピングユニット１０により使用される連続増加関数ｆ_Ｙｍａｘを表す。

【0078】

曲線Ｃ_２（実線で示される）は、Ｙ_ｐｅａｋ＝０．４．Ｙ_ｍａｘ（すなわち、ここでは、Ｙ_ｐｅａｋ＝４００ｃｄ／ｍ^２）であるときにマッピングユニット１０により使用される連続増加関数ｆ_{Ｙｐｅａｋ}を表す。

【0079】

比較しやすいように、曲線Ｃ’（一点鎖線で示される）は、曲線Ｃ_１と同じ形状（すなわち曲率）を有するが、その上限が曲線Ｃ_２の上限と等しい曲線である。（換言すれば、曲線Ｃ’は関数０．４．ｆ_Ｙｍａｘを表す。）

【0080】

それゆえ、図３から明らかであるように、ここでは、ピーク輝度を調整すると、マッピングユニット１０により使用される連続増加関数が比例的にスケールダウンされるだけでなく、この連続増加関数を表す曲線の形状、すなわち輝度が第二の数値範囲［ｙ_０，ｙ_１］（その上限ｙ_１はピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに応じて変化する）にわたって広がる様子も変化することが提案されている。

【0081】

換言すれば、相互に異なる２つのピーク輝度値Ｙ’_ｐｅａｋ、Ｙ’’_ｐｅａｋについて、（連続増加）関数ｆ_{Ｙ’ｐｅａｋ}（ピーク輝度Ｙ’_ｐｅａｋについて使用される）を表す曲線は、（単に）ｙ軸（出力輝度値Ｌ_ｈｄｒに対応する）に沿った、すなわちｘ軸（入力輝度値Ｌ_ｓｄｒに対応する）に垂直な伸長又は収縮変換によって（連続増加）関数ｆ_{Ｙ’’ｐｅａｋ}（ピーク輝度Ｙ’’_ｐｅａｋにより使用される）を表す曲線の像ではない。これは、上述の関数ｆ_{Ｙ’ｐｅａｋ}とｆ_{Ｙ’’ｐｅａｋ}が相互に比例しないことを意味する。

【0082】

それゆえ、第一の範囲［ｘ_０，ｘ_１］から得た、最高値ｘ_１（例えばｘ＝ｘ_０＋０．５．［ｘ_１－ｘ_０］）とは異なるある数値ｘについて、ｘでの関数ｆ_{Ｙｐｅａｋ}の勾配ｆ_{Ｙｐｅａｋ}（ｘ）と最高値ｘ_１の関数ｆ_{Ｙ’ｐｅａｋ}の勾配ｆ_{Ｙ’ｐｅａｋ}（ｘ_１）との比は、Ｙ_ｐｅａｋに応じて変化する。（ｆ_{Ｙ’ｐｅａｋ}は関数ｆ_{Ｙｐｅａｋ}の導関数に対応し、したがって、関数ｆ_{Ｙｐｅａｋ}の勾配、又は関数ｆ_{Ｙｐｅａｋ}を表す曲線の傾斜を示す。）

【0083】

相互に異なる２つのピーク輝度値Ｙ’_ｐｅａｋ、Ｙ’’_ｐｅａｋについて、ピーク輝度Ｙ’_ｐｅａｋについて使用される関数ｆ_{Ｙ’ｐｅａｋ}とピーク輝度Ｙ’’_ｐｅａｋについて使用される関数ｆ_{Ｙ’’ｐｅａｋ}はこのケースでは、（ｘでの関数ｆ_{Ｙ’ｐｅａｋ}の勾配と最高値ｘ_１での関数ｆ_{Ｙ’ｐｅａｋ}の勾配との間の）比ｆ_{Ｙ’ｐｅａｋ}（ｘ）／ｆ_{Ｙ’ｐｅａｋ}（ｘ_１）が（ｘでの関数ｆ_{Ｙ’’ｐｅａｋ}の勾配と最高値ｘ_１での関数ｆ_{Ｙ’’ｐｅａｋ}の勾配との間の）比ｆ_{Ｙ’’ｐｅａｋ}（ｘ）／ｆ_{Ｙ’’ｐｅａｋ}（ｘ_１）とは異なるというものである。

【0084】

また、第一の範囲［ｘ_０，ｘ_１］から得た、最高値ｘ_１とは異なるある数値ｘ（例えば、ｘ＝ｘ_０＋０．５．［ｘ_１－ｘ_０］）について、線形マッピングまでの相対距離はピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに依存する。線形マッピングは、入力値ｘをｙ_０＋（ｙ_１－ｙ_０）（ｘ－ｘ_０）／（ｘ_１－ｘ_０）にマッピングし、それゆえ、線形マッピングまでの相対距離は、
｜ｙ_０＋（ｙ_１－ｙ_０）（ｘ－ｘ_０）／（ｘ_１－ｘ_０）－ｆ_{Ｙｐｅａｋ}（ｘ）｜／（ｙ_１－ｙ_０）となり、式中、｜ｚ｜はｚの絶対値（すなわちモジュラス）である。

【0085】

換言すれば、相互に異なる２つのピーク輝度値Ｙ’_ｐｅａｋ、Ｙ’’_ｐｅａｋについて、関数ｆＹ’_ｐｅａｋと上限ｙ’_１はピーク輝度Ｙ’_ｐｅａｋについて使用され、関数ｆＹ’’_ｐｅａｋと上限ｙ’’_１はピーク輝度Ｙ’’_ｐｅａｋについて使用されることに留意して、ピーク輝度Ｙ’_ｐｅａｋが使用されるときの線形マッピングｄ’までの相対距離は、ピーク輝度Ｙ’’_ｐｅａｋが使用されるときの線形マッピングｄ’’までの相対距離とは異なり、
ｄ’＝｜ｙ_０＋（ｙ’_１－ｙ_０）（ｘ－ｘ_０）／（ｘ_１－ｘ_０）－ｆ_{Ｙ’ｐｅａｋ}（ｘ）｜／（ｙ’_１－ｙ_０）
ｄ’’＝｜ｙ_０＋（ｙ’’_１－ｙ_０）（ｘ－ｘ_０）／（ｘ_１－ｘ_０）＝ｆ_{Ｙ’ｐｅａｋ}（ｘ）｜／（ｙ’’_１－ｙ_０）
である。

【0086】

このケースでは、ｘ_０＝ｙ_０＝０，ｙ’_１＝Ｙ’_ｐｅａｋ／Ｙ_ｍａｘ且つｙ’’_１＝Ｙ’’_ｐｅａｋ／Ｙ_ｍａｘの場合、これは、第一の数値範囲［ｘ_０，ｘ_１］から得られた、最高値ｘ_１とは異なる何れかの値ｘ（例えば、ｘ＝ｘ_０＋０．５．［ｘ_１－ｘ_０］）について、［ｘ／ｘ_１＝Ｙ_ｍａｘ．ｆ_{Ｙ’ｐｅａｋ}（ｘ）／Ｙ’_ｐｅａｋ］は、［ｘ／ｘ_１－Ｙ_ｍａｘ．ｆ_{Ｙ‘’ｐｅａｋ}（ｘ）／Ｙ’’_ｐｅａｋ］とは異なることを意味する。（これは、前述のように、関数ｆ_{Ｙ’ｐｅａｋ}とｆ_{Ｙ’’ｐｅａｋ}が相互に比例しないことによる。）

【0087】

線形マッピングまでの相対距離（第一の範囲［ｘ_０，ｘ_１］から得られ、最高値ｘ_１とは異なる数値ｘ、例えばｘ＝ｘ_０＋０．５．［ｘ_１－ｘ_０］について上で定義された）は、例えばピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋの関数として増加し得る。

【0088】

例えば、適用される連続増加関数の曲率はピーク値の関数として増加するようになされ得る。

【0089】

曲線の形状をピーク値Ｙ_ｐｅａｋに応じて変化させることによって、広いダイナミックレンジが利用可能であるとき（すなわち、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋが高いとき）にハイライトを大きく拡張し、例えば曲線Ｃ’として曲線Ｃ_１を単にスケールダウンしただけのものを使用した場合に見られるようなピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋが低いときにミッドトーンとシャドウが過度に黒へとクラッシュすることを回避できる。

【0090】

前述のマッピングユニット１０の実施形態において、これは、ピーク値Ｙ_ｐｅａｋの関数としての指数γの変化（ここでは、増加）による。しかしながら、他の実施形態では、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに応じた連続増加関数を表す曲線の形状の変化は、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに応じた連続増加関数の他のパラメータを変化させることによって、例えばピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに応じた静的マッピングモジュール１２の効果を変調させることによって得ることができる。

【0091】

ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに応じた静的マッピングモジュール１２の効果のこの変調は、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋの関数としての指数γの変化の代わりに、又はピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋの関数としての指数γの変化に加えて実行できる。

【0092】

考え得る実施形態において、指数γはピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋの関数として（例えば、前述の指数特定モジュール１６を使用して）特定され、及び／又は中間輝度値Ｌ_ｍは入力輝度値Ｌ_ｓｄｒから、Ｙ_ｐｅａｋをパラメータとして有する関数λ_{Ｙｐｅａｋ}を適用することによって得られる。
Ｌ_ｍ＝λ_{Ｙｐｅａｋ}（Ｌ_ｓｄｒ）

【0093】

それに加えて、関数λ_{Ｙｐｅａｋ}は例えば、第一の数値範囲［ｘ_０，ｘ_１］内の何れのＬ_ｓｄｒについてもλ_Ｙｍｉｎ（Ｌ_ｓｄｒ）＝Ｌ_ｓｄｒとなるものである（すなわち、関数λ_Ｙｍｉｎは恒等関数である）。

【0094】

関数λ_{Ｙｐｅａｋ}は例えばｎ次多項式、
λ_{Ｙｐｅａｋ}（ｘ）＝ｍ_０．ｘ^ｎ＋ｍ_１．ｘ^ｎ－１＋．．．＋ｍ_ｎ－１．ｘ＋ｍ_ｎ
であり、式中、パラメータｍ_０，ｍ_１，．．．，ｍ_ｎは、λ_Ｙｍｉｎ（Ｌ_ｓｄｒ）＝Ｌ_ｓｄｒとなるように選択される。この目標において、パラメータｍ_ｉの少なくとも幾つかはＹ_ｐｅａｋに依存し、１以外のｉについてはｍ_ｉ（Ｙ_ｍｉｎ）＝０となり、ｍ_ｉ（Ｙ_ｍｉｎ）＝１となる。

【0095】

しかしながら、その他の種類の関数、例えばスプラインベースの関数等を使用できる。

【0096】

ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋがＹ_ｍｉｎ付近まで減少するときに指数γが減少する（例えば、１に向かう）ことと共に、これによってＹ_ｐｅａｋ＝Ｙ_ｍｉｎについての線形スケーリング（すなわち、Ｌ_ｈｄｒ＝（Ｙ_ｐｅａｋ／Ｙ_ｍａｘ）．Ｌ_ｓｄｒ）に収束させることが可能となる。

【0097】

図４は、マッピングユニット１０で使用されるピーク輝度提供モジュール１１の考え得る実施形態を示す。

【0098】

この実施形態において、ピーク輝度提供モジュール１１は、明るさ推定モジュール１１０とピーク輝度特定モジュール１１２を含む。

【0099】

明るさ推定モジュール１１０は、入力画像Ｉ_ｓｄｒの、それゆえここでは入力画像Ｌ_ｓｄｒのピクセルの入力輝度値Ｌ_ｓｄｒから導出される明るさの値μを評価するように構成される。

【0100】

正確には、この例において、明るさの値μは、静的マッピングモジュール１２によって（前述のように入力輝度値Ｌ_ｓｄｒに基づいて）生成された中間輝度値Ｌ_ｍから計算される。

【0101】

第一の可能性によれば、明るさの値μは、輝度値の（すなわち、ここでは中間輝度値Ｌ_ｍの中の）所定のパーセンタイル（例えば、６０ｔｈパーセンタイルと等しいか、それを超える所定のパーセンタイル）である。この例において、明るさの値μは（ここでは中間輝度値Ｌ_ｍの）輝度値の８０ｔｈパーセンタイルである。

【0102】

換言すれば、このケースでは、明るさの値μは、画像のピクセルの所定のパーセンテージ（ここでは８０％）がその輝度値より低い輝度（ここでは、中間輝度Ｌ_ｍ）を有する（ここでは中間）輝度値である。

【0103】

第二の可能性によれば、明るさの値μは（ここでは中間輝度値Ｌ_ｍの）輝度値の加重中央値ｍ_ｗである。この加重中央値ｍ_ｗは、例えばここで説明するように、明るいピクセルにはより大きい重みを付加しながら計算される。

【0104】

ここでは、考え得る輝度値（ここでは、考え得る中間輝度値）にわたるＮ個のビンを定義することができると提案され、あるビンｉ∈｛１，．．．，Ｎ｝はＶ（ｉ）とＶ（ｉ＋１）の間の輝度値を有するピクセルに対応し、Ｈ（ｉ）はＶ（ｉ）とＶ（ｉ＋１）の間の輝度値を有するこれらのピクセルの数である（それゆえ、Ｖ（１）は可能なかぎり最小の輝度値に対応し、Ｖ（Ｎ＋１）は可能なかぎり最大の輝度値に対応し、何れのｊ∈｛１，．．．，Ｎ｝についてもＶ（ｊ）＜Ｖ（ｊ＋１）である）。

【0105】

重みＷ（ｉ）は各ビンｉに以下のように付加される。

【数6】

式中、ｗ_ｏｆｆとｗ_とは調整可能なパラメータであり、この例では、ｗ_ｏｆｆ＝０．３、ｗ_ｓ＝２である。

【0106】

明るさ推定モジュール１１０はそれゆえ、累積加重ヒストグラムＣを以下のように、すなわち、
あらゆるｉ∈｛１，．．．，Ｎ｝について、

【数7】

として、その後、あらゆるｉ∈｛１，．．．，Ｎ｝について、
正規化されたヒストグラムＣ’、

【数8】

を生成でき、これは画像輝度の加重累積分布関数を表す。

【0107】

明るさ推定モジュール１１０はそれゆえ、輝度値Ｖ（ｋ）として加重中央値ｍ_ｗを特定でき、ｋは、｛１，．．．，Ｎ｝の中の、Ｃ’（ｋ）≧０．５となる第一の（すなわち、最も低い）要素である。

【0108】

ピーク輝度特定モジュール１１２は、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋを明るさ推定モジュール１１０によって生成された明るさの値μに基づいて特定するように構成される。

【0109】

ここでは、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋが明るさの値μの関数として減少することが提案される。これによって、見る際の快適さを向上させ、及び／又は電力消費を改善することが可能となる。より明るい画像はより高い明るさの値につながり、したがって、より低いピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋにマッピングされ、それによって、結果として得られる画像の平均明るさが不快な程度に高くならないことが確実となる。

【0110】

ここで説明する例において、ピーク輝度特定モジュール１１２は、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋを以下のように計算するように構成され、
μ≧τの場合、

【数9】

μ＜τの場合、Ｙ_ｐｅａｋ＝Ｙ_ｍａｘ
式中、τは明るさの値μに関する閾値であり、それを超えると、ピーク輝度特定モジュール１１２はピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋを明るさの値μの関数として減少させる。

【0111】

図５は、本発明の他の態様による画像処理装置２１の例を示す。

【0112】

以下の説明から明らかであるように、画像処理装置２１は、第一のダイナミックレンジΔ_ｈｄｒ（例えば、ハイダイナミックレンジ、すなわちＨＤＲ）を有する入力画像Ｉ’_ｈｄｒを第二のダイナミックレンジΔ_ｓｄｒ（例えば、スタンダードダイナミックレンジ、すなわちＳＤＲ）を有する出力画像Ｉ’_ｓｄｒに変換するように設計され、第二のダイナミックレンジΔ_ｓｄｒは第一のダイナミックレンジΔ_ｈｄｒより（厳密に）低い。

【0113】

第一のダイナミックレンジΔ_ｈｄｒを有する入力画像Ｉ’_ｈｄｒを第一のダイナミックレンジΔ_ｈｄｒより低い第二のダイナミックレンジΔ_ｓｄｒを有する出力画像Ｉ’_ｓｄｒに変換するこのようなプロセスは一般に、「トーン圧縮」と呼ばれる。

【0114】

画像処理装置２１は例えば、図１に関して前述した画像処理装置１により生成された画像を処理するために使用され得て、特にそれによって当初の入力画像Ｉ_ｓｄｒを回復することが可能となる（一般に「ラウンドトリップ」と呼ばれるプロセス）。

【0115】

画像処理装置２１は実際には、プロセッサと、プログラムコード命令であって、関係するプログラムコード命令がプロセッサにより実行されると、後述のモジュール及びユニットの動作と機能を実行するようになされたプログラムコード命令を記憶するメモリを含む電子機器により実装され得る。

【0116】

入力画像Ｉ’_ｈｄｒは、入力画像Ｉ’_ｈｄｒのピクセル群（一般に、ピクセルのマトリクス）を使って、各ピクセルｐに関する複数の成分値ｒ_ｐ、ｇ_ｐ、ｂ_ｐによって表される。

【0117】

この例において、入力画像Ｉ’_ｈｄｒは各ピクセルｐの３つの色成分ｒ_ｐ、ｇ_ｐ、ｂ_ｐ（すなわち、赤成分ｒ_ｐ、緑成分ｇ_ｐ、及び青成分ｂ_ｐ）により表される。しかしながら、入力画像Ｉ’_ｈｄｒのために他の表現も使用され得て、例えば各ピクセルｐに関する輝度成分ｙ_ｐ及び２つの色度成分ｕ_ｐ、ｖ_ｐが使用される。

【0118】

図５においてわかるように、画像処理装置２１は、入力画像Ｉ’_ｈｄｒ、すなわち入力画像Ｉ’_ｈｄｒを表す成分値ｒ_ｐ、ｇ_ｐ、ｂ_ｐを受け取るための入力モジュール２２を含む。実際には、入力画像Ｉ’_ｈｄｒを表す成分値ｒ_ｐ、ｇ_ｐ、ｂ_ｐは、電子機器の他のモジュールから、又は外部電子機器から（入力モジュール２２と協働する通信回路を通じて）受け取り得る。

【0119】

画像処理装置２１はまた、入力輝度値Ｌ’_ｈｄｒを（関係するピクセルｐの）成分値ｒ_ｐ、ｇ_ｐ、ｂ_ｐに基づいて生成するように構成された画像作成モジュール２４も含む。

【0120】

画像作成モジュール２４は、入力輝度値Ｌ’_ｈｄｒを成分値ｒ_ｐ、ｇ_ｐ、ｂ_ｐに基づいて生成するために幾つかのステップ、例えばこのケースでは、
－ 逆光電気伝達関数（すなわちＯＥＴＦ^－１）の適用、
－ ＲＧＢ表現からの輝度の計算
を実行し得る。

【0121】

逆光電気伝達関数適用のステップにより、画像作成モジュール２４により生成される入力輝度値Ｌ’_ｈｄｒは入力画像Ｉ’_ｈｄｒの線形輝度成分を表す。

【0122】

画像処理装置２１は、入力画像Ｉ’_ｈｄｒの何れかのピクセルｐに関連付けられる入力輝度値Ｌ’_ｈｄｒを出力画像Ｉ’_ｓｄｒ内のそれに対応するピクセルｐ’に関連付けられる出力輝度値Ｌ’_ｓｄｒに変換するように設計された（後でさらに説明する）マッピングユニット３０を含む。

【0123】

後述のように、マッピングユニット３０は、第一の数値範囲［ｙ_０，ｙ_１］を第二の数値範囲［ｘ_０，ｘ_１］にマッピングする連続増加関数φ_{Ｙｐｅａｋ}を適用するように構成され、それによって第一の数値範囲の上限ｙ_１は連続増加関数φ_{Ｙｐｅａｋ}によって第二の数値範囲内の最高値ｘ_１にマッピングされる。上限ｙ_１は、画像処理装置２１のユーザにより選択されることも、例えば入力画像Ｉ’_ｈｄｒに関連付けられるメタデータとして受け取ることもできるピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに応じて（及びそれと相関して）調整可能である。

【0124】

関数φ_{Ｙｐｅａｋ}が増加関数であるとは、第一の数値範囲［ｙ_０，ｙ_１］内の何れのペア（ｚ_１，ｚ_２）についても、ｚ_１≦ｚ_２、φ_{Ｙｐｅａｋ}（ｚ_１）≦φ_{Ｙｐｅａｋ}（ｚ_２）となることを意味する。

【0125】

後でさらに説明するように、使用される連続増加関数φ_{Ｙｐｅａｋ}は調整可能なピーク値Ｙ_ｐｅａｋに応じて変化し、それゆえφ_{Ｙｐｅａｋ}と表記される。

【0126】

このケースでは、連続増加関数φ_{Ｙｐｅａｋ}は各入力輝度値Ｌ’_ｈｄｒ（第一の数値範囲［ｙ_０，ｙ_１］に含まれ、特定のピクセルｐに関係する）を出力輝度値Ｌ’_ｓｄｒ（第二の数値範囲［ｘ_０，ｘ_１］に含まれ、出力画像Ｉ’_ｓｄｒ内のそれに対応するピクセルｐ’に関係する）にマッピングする。

【0127】

マッピングユニット３０の考え得る実施形態について、図６を参照しながら以下に説明する。

【0128】

画像処理装置２１は、出力画像Ｉ’_ｓｄｒの各ピクセルｐ’について、関係するピクセルｐ’の成分値ｒ’_ｐ’、ｇ’_ｐ’、ｂ’_ｐ’を、その関係するピクセルｐ’についてマッピングユニット３０により生成された出力輝度値Ｌ’_ｓｄｒ及び入力画像Ｉ’_ｈｄｒ内のそれに対応するピクセルｐに関する成分値ｒ_ｐ、ｇ_ｐ、ｂ_ｐに基づいて特定するように構成された画像生成モジュール２６を含む。

【0129】

成分値ｒ’_ｐ’、ｇ’_ｐ’、ｂ’_ｐ’を出力輝度値Ｌ’_ｓｄｒと成分値ｒ_ｐ、ｇ_ｐ、ｂ_ｐに基づいて特定するために、画像生成モジュール２６は例えば、
－ 出力輝度値Ｌ’_ｓｄｒを使って成分値ｒ_ｐ、ｇ_ｐ、ｂ_ｐのスケーリングを行うステップ（それによって、スケーリングされた成分値は出力輝度値Ｌ’_ｓｄｒを表す）、
－ 色補正を行う（例えば、飽和調整による）、とり得るステップ、
－ ＩＴＵ－Ｒ ＢＴ．２０２０標準の表現からＩＴＵ－Ｒ ＢＴ．７０９標準の表現に変換する、とり得るステップ、
－ 光電気伝達関数（すなわちＯＥＴＦ）を適用する、とり得るステップ
を実行する。

【0130】

この例において、成分値ｒ’_ｐ’、ｇ’_ｐ’、ｂ’_ｐ’は出力画像Ｉ’_ｓｄｒの各ピクセルｐ’に関する３つの色成分ｒ’_ｐ’、ｇ’_ｐ’、ｂ’_ｐ’（すなわち、赤成分ｒ’_ｐ、緑成分ｇ’_ｐ’、及び青成分ｂ’_ｐ’）である。しかしながら、出力画像Ｉ’_ｓｄｒについては他の表現も使用され得て、例えば各ピクセルｐ’に関する輝度成分ｙ’_ｐ’（おそらく、この場合は関係するピクセルｐ’についてマッピングユニット３０により生成された出力輝度値Ｌ’_ｓｄｒと等しい）及び２つの色度成分ｕ’_ｐ’、ｖ’_ｐ’が使用される。

【0131】

画像処理装置２１は、成分値ｒ’_ｐ’、ｇ’_ｐ’、ｂ’_ｐ’を出力するための出力モジュール２８を含み、これは例えば前述の電子機器の表示モジュールによってこの電子機器のスクリーン上に出力画像Ｉ’_ｓｄｒを表示するために使用されるか、又は変形型として、外部の電子機器に（電子機器の通信回路を使って）転送される。

【0132】

図６は、マッピングユニット３０の考え得る実施形態を示す。

【0133】

このマッピングユニット３０は、ピーク輝度提供モジュール３１と、指数特定モジュール３２と、適応型マッピングモジュール３４と、静的マッピングモジュール３６と、を含む。

【0134】

ピーク輝度提供モジュール３１は、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋを（マッピングユニット３０のための入力として）受け取るように構成される。このピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋは、例えば画像処理装置２１のユーザにより選択される。ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋは、ユーザによって例えば前述の電子機器のユーザインタフェースを介して入力され得て、その場合、ユーザインタフェースはすると、入力されたピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋは（ピーク輝度提供モジュール３１を介して）マッピングユニット３０に送信する。他の可能性によれば、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋは画像処理装置２１の記憶ユニットに保存され得て、その場合、ピーク輝度提供モジュール３１はすると、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋを記憶ユニットから読み出し得る。また別の可能性によれば、ピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋは入力画像Ｉ’_ｈｄｒに関連付けられるメタデータとして受信され得て、その場合、ピーク輝度提供モジュール３１はすると、これらのメタデータをパースすることによってピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋを取得し得る。

【0135】

図１に関して説明した画像処理装置１により過去に処理された画像のラウンドトリップを取得しようとする場合、どちらの画像処理装置１、２１においても同じピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋを使用すべきである。

【0136】

指数特定モジュール３２は、指数γを入力輝度値Ｌ’_ｈｄｒ（現在の入力画像Ｉ’_ｈｄｒについて画像作成モジュール２４により生成される）及びピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに基づいて特定するように構成される。

【0137】

この例において、指数特定モジュール３２は、指数を入力輝度値Ｌ’_ｈｄｒの中心傾向の値（ここでは、中央値）の関数として特定するように構成される。ここで、中心傾向の値はピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに応じてスケールダウンされ、おそらくは少なくとも最小値Ｌ_０と等しくなるように補正されるようになされる。

【0138】

それゆえ、ここで説明する例において、指数特定モジュール３２は中心傾向の、スケールダウンされ、補正された値を以下のように計算するように構成される。

【数10】

式中、Ｙ_ｍａｘは、前述のようにＹ_ｐｅａｋの最大値である。

【0139】

指数特定モジュール３２はさらに、指数γを中心傾向の（ここではスケールダウン及び補正後の）値及びピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋの関数として特定するように構成される。

【0140】

ここで説明する例では、指数特定モジュール３２は、指数を以下のように計算するように構成される。

【数11】

式中、

【数12】

、ｇはゲインパラメータ（例えば、ｇ＝０．０６）、ｏはオフセット（例えば、ｏ＝１である）。

【0141】

それゆえ、この例では、指数は第一の項と第二の項δの合計であり、第一の項は入力画像Ｉ’_ｈｄｒの輝度の中心傾向の（ここではスケールダウン及び補正後の）値の関数として減少し、及び／又は第二の項δはピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋの関数として増加する。ここでは、第一の項はピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋの関数として変化せず、及び／又は第二の項δは中心傾向の値の関数として変化しない点に気付くかもしれない。このケースでは、第二の項δは正ではない数であり、及び／又はピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋが最大輝度Ｙ_ｍａｘと等しいときにゼロと等しい。

【0142】

適応型マッピングモジュール３４は、（処理された画像の各ピクセルｐ’に関する）中間輝度値Ｌ_ｍを、入力輝度値Ｌ’_ｈｄｒ及び指数γ（指数特定モジュール３２により生成される）に基づいて特定するように構成される。

【0143】

正確には、適応型マッピングモジュール３４はここでは、入力輝度値Ｌ’_ｈｄｒを指数γ（指数特定モジュール３２により生成される）の逆数で累乗することによって中間輝度値Ｌ_ｍを取得するように適応される。

【数13】

【0144】

静的マッピングモジュール３６は、（処理中の画像の各ピクセルについて、）（出力画像Ｉ’_ｓｄｒ内のそれに対応するピクセルに関する）出力輝度値Ｌ’_ｓｄｒを中間輝度値Ｌ_ｍ（上述のように適応型マッピングモジュール３４により生成される）及びピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋに基づくほか、ここでは指数γに基づいて特定するように構成される。

【0145】

説明した例において、静的マッピングモジュール３６は、出力輝度値Ｌ’_ｓｄｒを以下のように計算するように構成される。

【数14】

式中、この例では図１に示される画像処理装置１と同様にｍ_ａ＝１．５２８、ｍ_ｃ＝０．７９９７である。

【0146】

それゆえ、入力輝度値Ｌ’_ｈｄｒが上限ｙ_１と等しい（及び、ここでは調整可能なピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋと最大輝度Ｙ_ｍａｘとの比に対応する）場合、どのピーク輝度Ｙ_ｐｅａｋが使用されても、マッピングユニット３０は１と等しい（すなわち、第二の数値範囲［ｘ_０，ｘ_１］内の最高値ｘ_１と等しい）出力輝度値Ｌ’_ｓｄｒを生成する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】