JP2015095844A - 階調補正装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】撮影装置に固有な特性を使用することなく、撮影装置による撮影結果に基づいて表示装置の階調特性を目標とする階調特性に近づける。【解決手段】表示装置３０の表示画面３１に、色が異なる複数の画像を含む第１試験画像を表示させ、表示された第１試験画像を含む表示画像をデジタルカメラ６０で撮影して得た第１撮像データから、第１試験画像に対応する第１試験撮像データを切り出し、第１試験撮像データにおける複数の画像のＲＧＢ各色の出力階調値を正規化して得た第１正規化データに基づき、表示装置３０に対応するＲＧＢ各色の階調補正データを作成する。【選択図】図１

Description

本発明は、階調補正装置およびプログラムに関する。

公報記載の従来技術として、カラーチャートに基づきカラーチャートを表示する表示手段と、表示手段に表示されたカラーチャートを撮像することによりカラーチャート画像データを生成するデジタルカメラと、デジタルカメラにより生成されたカラーチャート画像データと、表示手段に表示するために用いた元のカラーチャートデータと、カラーチャートに予め与えられている色情報と、デジタルカメラの撮像特性データと、に基づき、表示手段の表示特性を画像本来の色を再現する表示特性に補正するための補正データを算出する補正データ演算手段と、補正データ演算手段により算出された補正データを用いて表示手段に供給される画像データを補正する補正手段と、を具備した画像色表現システムが存在する（特許文献１参照）。

特開２００４−３２３９９号公報

本発明は、撮影装置に固有な特性を使用することなく、撮影装置による撮影結果に基づいて表示装置の階調特性を目標とする階調特性に近づけることを目的とする。

請求項１記載の発明は、入力階調値が異なる複数の試験画像を表示装置の表示画面に表示させるための試験画像データを作成する試験画像データ作成手段と、前記試験画像データに基づいて前記表示画面に表示させた複数の前記試験画像を撮影装置で撮影して得た撮像データを取得し、当該撮像データにおける複数の当該試験画像の各々に対応する複数の出力階調値に基づいて、前記表示装置の相対的な階調特性を作成する階調特性作成手段と、前記相対的な階調特性に基づいて前記表示装置の入出力特性を補正するための階調補正データを作成する階調補正データ作成手段とを含む階調補正装置である。
請求項２記載の発明は、前記試験画像データ作成手段は、入力階調値が最低となる最低階調画像と、入力階調値が最高となる最高階調画像と、入力階調値が当該最低階調画像と当該最高階調画像との間となる中間階調画像とを、前記試験画像として含む前記試験画像データを作成し、前記階調特性作成手段は、前記撮像データにおける前記最低階調画像の出力階調値と前記最高階調画像の出力階調値とを用いて前記中間階調画像の出力階調値を正規化することで、前記相対的な階調特性を作成することを特徴とする請求項１記載の階調補正装置である。
請求項３記載の発明は、前記表示装置において目標となる階調特性を記憶する記憶手段をさらに含み、前記階調補正データ作成手段は、前記相対的な階調特性と前記記憶手段から読み出した前記目標となる階調特性とに基づいて前記階調補正データを作成することを特徴とする請求項１または２記載の階調補正装置である。
請求項４記載の発明は、前記試験画像データ作成手段は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の各色成分を含むとともにそれぞれの入力階調値が異なる複数の前記試験画像を表示させるための前記試験画像データを作成し、前記階調特性作成手段は、前記撮影装置がＲＧＢの各色成分を含む前記撮像データを取得するとともに、ＲＧＢの各色について前記相対的な階調特性を作成し、前記階調補正データ作成手段は、ＲＧＢの各色の階調補正データを作成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の階調補正装置である。
請求項５記載の発明は、コンピュータに、入力階調値が異なる複数の試験画像を表示装置の表示画面に表示させるための試験画像データを作成する機能と、前記試験画像データに基づいて前記表示画面に表示させた複数の前記試験画像を撮影装置で撮影して得た撮像データを取得し、当該撮像データにおける複数の前記試験画像の各々に対応する複数の出力階調値に基づいて、前記表示装置の相対的な階調特性を作成する機能と、前記相対的な階調特性に基づいて前記表示装置の入出力特性を補正するための階調補正データを作成する機能とを実現させるプログラムである。

請求項１記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、撮影装置に固有な特性を使用することなく、撮影装置による撮影結果に基づいて表示装置の階調特性を目標とする階調特性に近づけることができる。
請求項２記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、表示装置の階調特性を目標とする階調特性により近づけることができる。
請求項３記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、表示装置の階調特性を目標とする階調特性にさらに近づけることができる。
請求項４記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、表示装置に表示されるカラー画像の色を、目標とする色に近づけることができる。
請求項５記載の発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、撮影装置に固有な特性を使用することなく、撮影装置による撮影結果に基づいて表示装置の階調特性を目標とする階調特性に近づけることができる。

本発明の実施の形態が適用される画像表示システムの構成の一例を示した図である。 コンピュータ装置のハードウェア構成を示した図である。 階調補正動作の手順を説明するためのフローチャートである。 階調補正動作で用いる第１試験画像の構成の一例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、表示画面における第１試験画像の表示領域とデジタルカメラによる撮像領域との関係を説明するための図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第１撮像データに基づく赤（Ｒ）の階調補正を説明するための図である。 階調補正動作で用いる第２試験画像の構成の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第１撮像データおよび第２撮像データに基づく赤（Ｒ）の階調補正を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態が適用される画像表示システム１０の構成の一例を示した図である。
この画像表示システム１０は、表示のための画像データの作成等を行うコンピュータ装置２０と、コンピュータ装置２０で作成された画像データに基づく画像を表示画面３１に表示する表示装置３０と、コンピュータ装置２０に対する入力等を受け付ける入力装置４０とを備えている。

この画像表示システム１０において、コンピュータ装置２０および表示装置３０は例えばＤＶＩ（Digital Visual Interface）を介して接続されており、コンピュータ装置２０および入力装置４０は例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）を介して接続されている。なお、コンピュータ装置２０および表示装置３０については、ＤＶＩに代えて、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface：登録商標）やDisplayPort、あるいはＤ−ｓｕｂを介して接続するようにしてもかまわない。

コンピュータ装置２０は、所謂汎用のパーソナルコンピュータである。そして、コンピュータ装置２０では、ＯＳ（Operating System）の管理下において各種アプリケーションソフトウェアを動作させることで、画像データの作成等が行われるようになっている。

また、表示装置３０は、例えばＰＣ用の液晶ディスプレイ、液晶テレビあるいはプロジェクタなど、加法混色にて画像を表示する機能を備えたもので構成される。したがって、表示装置３０における表示方式は、液晶方式に限定されるものではない。ここで、本実施の形態では、表示装置３０が、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の３色を用いて画像の表示を行っているものとする。なお、図１では、表示装置３０内に表示画面３１が設けられているが、表示装置３０として例えばプロジェクタを用いる場合、表示画面３１は、表示装置３０の外部に設けられたスクリーン等となる。また、例えばノート型ＰＣやタブレット型ＰＣのコンピュータ装置２０にあっては、コンピュータ装置２０が表示装置３０を備えたものとなる。

さらに、入力装置４０は、例えばキーボード装置やマウス装置等で構成される。

この画像表示システム１０では、例えば入力装置４０およびコンピュータ装置２０を用いて作成した出力画像データに基づく画像を、表示装置３０の表示画面３１に表示させるようになっている。ここで、画像表示システム１０においては、表示装置３０における表示画面３１に、画像を正しい色で表示させることが要求される。特に、表示装置３０においては、表示装置３０のそれぞれに固有な階調特性に起因して、ＲＧＢ各色の階調が目的とする階調からずれてしまうことがあり、階調のずれに伴って画像の色も目的とする色からずれることになってしまう。

このため、この画像表示システム１０では、コンピュータ装置２０あるいはコンピュータ装置２０の外部で作成した試験画像データに基づく試験画像を、表示装置３０を用いて表示画面３１に表示させ、表示画面３１に表示された試験画像を撮影して得た撮像データに基づいて、この表示装置３０の階調特性（階調の形状）を推定するとともに、得られた推定結果に基づいて、階調補正のための階調補正データを作成する階調補正動作を実行できるようになっている。なお、本実施の形態では、コンピュータ装置２０において試験画像データの作成を行っている。

図１には、上記階調補正動作で用いられ、試験画像データに基づいて表示装置３０の表示画面３１に表示された試験画像の撮影に用いられるデジタルカメラ６０を、画像表示システム１０と併せて示している。ここで、撮影装置の一例としてのデジタルカメラ６０は、ＲＧＢの３色を用いたカラー画像を撮影可能なものであれば、撮影専用機は勿論のこと、携帯電話端末やタブレット端末等に内蔵されるものであってもかまわない。なお、コンピュータ装置２０およびデジタルカメラ６０は、例えばＵＳＢを介して接続されている。ただし、コンピュータ装置２０とデジタルカメラ６０とがネットワークを介して接続されるものであってもよく、このような場合にあっては、階調補正データを作成する機能を、ネットワークに接続されたサーバ（図示せず）で行い、作成された階調補正データをコンピュータ装置２０に戻すようにしてもかまわない。

ここで、本実施の形態のコンピュータ装置２０は、出力画像データ作成部２１０と、階調補正部２２０と、試験画像データ記憶部２３０と、撮像データ処理部２４０と、目標階調特性記憶部２５０と、比較部２６０と、階調補正データ作成部２７０と、階調補正データ記憶部２８０とを備える。

試験画像データ作成手段の一例としての出力画像データ作成部２１０は、表示装置３０を用いて表示画面３１に表示するための出力画像データ（試験画像データを含む）を作成し、階調補正部２２０に出力する。

階調補正部２２０は、出力画像データ作成部２１０から入力されてくる出力画像データに対し、階調補正データ記憶部２８０から読み出した階調補正データを用いて階調補正を施す。また、階調補正部２２０は、得られた階調補正済の出力画像データを表示装置３０に出力する。なお、階調補正部２２０は、出力画像データ作成部２１０から入力されてくる出力画像データが例えば試験画像データである場合には、出力画像データに階調補正を施すことなく、そのまま表示装置３０に出力することもできる。

試験画像データ記憶部２３０は、階調補正動作で用いる各種試験画像の元データを記憶する。また、試験画像データ記憶部２３０は、出力画像データ作成部２１０からの要求に応じて、対応する元データを出力画像データ作成部２１０に出力する。

階調特性作成手段の一例としての撮像データ処理部２４０は、デジタルカメラ６０を用いて表示画面３１を撮影して得た撮像データを取得するとともに、取得した撮像データに対し、後述する切り出し処理や正規化処理を含む各種画像処理を施すことで、ＲＧＢ各色に対応する正規化データを作成する。また、撮像データ処理部２４０は、得られたＲＧＢ各色の正規化データを比較部２６０に出力する。

記憶部の一例としての目標階調特性記憶部２５０は、表示装置３０におけるＲＧＢ各色の目標階調特性（入出力特性）を記憶する。また、目標階調特性記憶部２５０は、比較部２６０からの要求に応じて、対応する目標階調特性を比較部２６０に出力する。

比較部２６０は、撮像データ処理部２４０から入力されてくるＲＧＢ各色の正規化データと、目標階調特性記憶部２５０から読み出したＲＧＢ各色の目標階調特性とを、色毎に比較する。また、比較部２６０は、色毎の比較結果に基づく指示を、出力画像データ作成部２１０または階調補正データ作成部２７０に出力する。

階調補正データ作成手段の一例としての階調補正データ作成部２７０は、比較部２６０からの指示を受けた場合に、ＲＧＢ各色の目標階調特性とＲＧＢ各色の正規化データとに基づき、ＲＧＢ各色に対応する階調補正データを作成する。また、階調補正データ作成部２７０は、作成した階調補正データを階調補正データ記憶部２８０に出力する。

階調補正データ記憶部２８０は、階調補正データ作成部２７０から入力されてくるＲＧＢ各色の階調補正データを記憶する。また、階調補正データ記憶部２８０は、階調補正部２２０からの要求に応じて、対応する階調補正データを階調補正部２２０に出力する。

図２は、コンピュータ装置２０のハードウェア構成を示した図である。
コンピュータ装置２０は、上述したようにパーソナルコンピュータ等により実現される。そして図示するように、コンピュータ装置２０は、演算手段であるＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、記憶手段であるメインメモリ２２およびＨＤＤ（Hard Disk Drive）２３とを備える。ここで、ＣＰＵ２１は、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションソフトウェア等の各種プログラムを実行する。また、メインメモリ２２は、各種プログラムやその実行に用いるデータ等を記憶する記憶領域であり、ＨＤＤ２３は、各種プログラムに対する入力データや各種プログラムからの出力データ等を記憶する記憶領域である。さらに、コンピュータ装置２０は、入力装置４０や表示装置３０を含む外部との通信を行うための通信インタフェース（以下、「通信Ｉ／Ｆ」と表記する）２４を備えている。

なお、図１に示すコンピュータ装置２０を構成する出力画像データ作成部２１０、階調補正部２２０、試験画像データ記憶部２３０、撮像データ処理部２４０、目標階調特性記憶部２５０、比較部２６０、階調補正データ作成部２７０および階調補正データ記憶部２８０の機能は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することにより実現される。すなわち、図２に示すコンピュータ装置２０に設けられたＣＰＵ２１が、各部の機能を実現するプログラムを、例えばＨＤＤ２３の記憶装置からメインメモリ２２に読み込んで、これらの各機能を実現する。また、ＨＤＤ２３やメインメモリ２２等の記憶装置が、試験画像データ記憶部２３０、目標階調特性記憶部２５０および階調補正データ記憶部２８０の機能を実現する。

図３は、本実施の形態の画像表示システム１０における階調補正動作の手順を説明するためのフローチャートである。なお、以下に示す手順は、コンピュータ装置２０によって実行される。

入力装置４０等を介して階調補正動作の実行に関する指示を受け付けると（ステップ１０）、出力画像データ作成部２１０は、試験画像データ記憶部２３０から第１試験画像の元データを読み出すとともに、読み出した元データに基づいて第１試験画像データ（出力画像データ）を作成し、階調補正部２２０を介して表示装置３０へと出力する（ステップ２０）。なお、このとき、階調補正部２２０は、出力画像データ作成部２１０から入力されてくる第１試験画像データに階調補正を施すことなく、そのまま表示装置３０に出力する。

そして、コンピュータ装置２０から入力されてくる第１試験画像データに基づく第１試験画像は、表示装置３０によって表示画面３１に表示される。また、表示画面３１に表示された第１試験画像を含む表示画像（第１表示画像）は、デジタルカメラ６０によって撮影される。

次に、撮像データ処理部２４０は、デジタルカメラ６０が第１試験画像を含む第１表示画像を撮影して得た第１撮像データを取得する（ステップ３０）。続いて、撮像データ処理部２４０は、取得した第１撮像データから、第１試験画像に対応する第１試験撮像データの切り出しを行い（ステップ４０）、さらに、切り出した第１試験撮像データに基づいてＲＧＢ各色について第１正規化データの作成を行う（ステップ５０）。

次いで、比較部２６０は、撮像データ処理部２４０からＲＧＢ各色の第１正規化データを取得するとともに、目標階調特性記憶部２５０からＲＧＢ各色の目標階調特性を取得し、第１正規化データと目標階調特性とを比較して、第１正規化データの目標階調特性とのずれを抽出する（ステップ６０）。

そして、比較部２６０は、ステップ６０で抽出された、第１正規化データの中で目標階調特性とのずれが大きい領域について、より詳細な階調特性（詳細特性と呼ぶ）を測定するか否かを判定する（ステップ７０）。ここで、詳細特性とは、第１正規化データよりも入力階調値の範囲（レンジ）が狭いもの、または、第１正規化データと入力階調値の範囲は同じものの使用する入力階調値の数が多いものをいう。なお、ステップ７０における判定は、比較部２６０自身で行ってもよいし、例えば入力装置４０を介して受け付けたユーザの指示に基づくものであってもよい。

ステップ７０において肯定の判断（ＹＥＳ）を行った場合、比較部２６０は、出力画像データ作成部２１０に指示を出力する。この指示を受けて、出力画像データ作成部２１０は、試験画像データ記憶部２３０から第２試験画像の元データを読み出すとともに、読み出した元データに基づいて第２試験画像データ（出力画像データ）を作成し、階調補正部２２０を介して表示装置３０へと出力する（ステップ８０）。ここで、ステップ８０では、入力階調値の幅および間隔の指定が行われ、出力画像データ作成部２１０は、この指定に対応した第２試験画像の元データの読み出しを行う。なお、このとき、階調補正部２２０は、出力画像データ作成部２１０から入力されてくる第２試験画像データに階調補正を施すことなく、そのまま表示装置３０に出力する。

そして、コンピュータ装置２０から入力されてくる第２試験画像データに基づく第２試験画像は、表示装置３０によって表示画面３１に表示される。また、表示画面３１に表示された第２試験画像を含む表示画像（第２表示画像）は、デジタルカメラ６０によって撮影される。

次に、撮像データ処理部２４０は、デジタルカメラ６０が第２試験画像を含む第２表示画像を撮影して得た第２撮像データを取得する（ステップ９０）。続いて、撮像データ処理部２４０は、取得した第２撮像データから、第２試験画像に対応する第２試験撮像データの切り出しを行い（ステップ１００）、さらに、切り出した第２試験撮像データに基づいてＲＧＢ各色について第２正規化データの作成を行う（ステップ１１０）。

そして、階調補正データ作成部２７０は、ステップ５０で作成された第１正規化データと、ステップ１１０で作成された第２正規化データとに基づいて、ＲＧＢ各色に関する階調補正データの作成を行い、作成した階調補正データを階調補正データ記憶部２８０に記憶させる（ステップ１２０）。

一方、ステップ７０において否定の判断（ＮＯ）を行った場合、階調補正データ作成部２７０は、ステップ５０で作成された第１正規化データに基づいて、ＲＧＢ各色に関する階調補正データの作成を行い、作成した階調補正データを階調補正データ記憶部２８０に記憶させる（ステップ１２０）。

図４は、階調補正動作で用いる第１試験画像１００の構成の一例を示す図である。この第１試験画像１００は、図３に示すステップ２０で作成された第１試験画像データに基づき、表示装置３０によって表示画面３１に表示される。

図４に示す第１試験画像１００は、ＲＧＢのうちの赤（Ｒ）成分のみによって構成され、それぞれが異なる入力階調値に設定された赤第１階調画像Ｒ１、赤第２階調画像Ｒ２および赤第３階調画像Ｒ３と、ＲＧＢのうちの緑（Ｇ）成分のみによって構成され、それぞれが異なる入力階調値に設定された緑第１階調画像Ｇ１、緑第２階調画像Ｇ２および緑第３階調画像Ｇ３と、ＲＧＢのうちの青（Ｂ）成分のみによって構成され、それぞれが異なる入力階調値に設定された青第１階調画像Ｂ１、青第２階調画像Ｂ２および青第３階調画像Ｂ３と、ＲＧＢのそれぞれが最高の入力階調値に設定された白画像Ｗと、ＲＧＢのそれぞれが最低の入力階調値に設定された黒画像Ｂｋとを含んでいる。なお、本実施の形態において、ＲＧＢ各色の入力階調値は、８ビットすなわち２５６階調（０〜２５５）となっている。

この例において、赤第１階調画像Ｒ１の入力階調値は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１２８，０，０）に、赤第２階調画像Ｒ２の入力階調値は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１６０，０，０）に、赤第３階調画像Ｒ３の入力階調値は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１９２，０，０）に、それぞれ設定されている。また、緑第１階調画像Ｇ１の入力階調値は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，１２８，０）に、緑第２階調画像Ｇ２の入力階調値は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，１６０，０）に、緑第３階調画像Ｇ３の入力階調値は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，１９２，０）に、それぞれ設定されている。さらに、青第１階調画像Ｂ１の入力階調値は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，１２８）に、青第２階調画像Ｂ２の入力階調値は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，１６０）に、青第３階調画像Ｂ３の入力階調値は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，１９２）に、それぞれ設定されている。そして、白画像Ｗの入力階調値は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，２５５，２５５）に、黒画像Ｂｋの入力階調値は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，０）に、それぞれ設定されている。

また、図４に示す第１試験画像１００では、赤第１階調画像Ｒ１、赤第２階調画像Ｒ２および赤第３階調画像Ｒ３が横方向に並べて配置され、赤第１階調画像Ｒ１、赤第２階調画像Ｒ２および赤第３階調画像Ｒ３の下方に、緑第１階調画像Ｇ１、緑第２階調画像Ｇ２および緑第３階調画像Ｇ３が横方向に並べて配置され、緑第１階調画像Ｇ１、緑第２階調画像Ｇ２および緑第３階調画像Ｇ３の下方に、青第１階調画像Ｂ１、青第２階調画像Ｂ２および青第３階調画像Ｂ３が横方向に並べて配置されている。これにより、赤第１階調画像Ｒ１〜赤第３階調画像Ｒ３と、緑第１階調画像Ｇ１〜緑第３階調画像Ｇ３と、青第１階調画像Ｂ１〜青第３階調画像Ｂ３とは、３×３のマトリクス状に配置される。また、白画像Ｗは赤第１階調画像Ｒ１の左隣に配置され、黒画像Ｂｋは白画像Ｗの下方且つ緑第１階調画像Ｇ１の左隣に配置される。
ここで、本実施の形態では、赤第１階調画像Ｒ１〜赤第３階調画像Ｒ３、緑第１階調画像Ｇ１〜緑第３階調画像Ｇ３、青第１階調画像Ｂ１〜青第３階調画像Ｂ３、白画像Ｗおよび黒画像Ｂｋのそれぞれが、試験画像としての機能を有している。
また、本実施の形態では、黒画像Ｂｋが最低階調画像として、白画像Ｗが最高階調画像として、赤第１階調画像Ｒ１〜赤第３階調画像Ｒ３、緑第１階調画像Ｇ１〜緑第３階調画像Ｇ３、青第１階調画像Ｂ１〜青第３階調画像Ｂ３が中間階調画像として、それぞれ機能している。

図５は、表示画面３１における第１試験画像１００の表示領域とデジタルカメラ６０（図１参照）による撮像領域６０ａとの関係を説明するための図である。ここで、図５（ａ）は相対的に大画面となる表示画面３１を例示しており、図５（ｂ）は相対的に小画面となる表示画面３１を例示している。

本実施の形態において、第１試験画像１００は、表示画面３１における中央部に表示される。また、第１試験画像１００の表示領域の大きさは、表示画面３１の画面サイズに関わらず、共通の大きさであって画面サイズよりも小さい大きさに設定される。そして、第１試験画像１００とともに表示画像を構成する背景画像は、例えば黒色（（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，０））あるいは灰色（グレイ）などに設定される。

また、デジタルカメラ６０による撮像領域６０ａの大きさは、第１試験画像１００の表示領域よりも大きく設定される。この例においては、デジタルカメラ６０に設けられたレンズ（図示せず）の収差を考慮し、撮像領域６０ａの周縁部が背景画像となるように、表示画面３１に対する撮像領域６０ａの位置が設定されている。そして、この例では、撮像領域６０ａが表示画面３１の内側に収まるようになっている。なお、表示画面３１に、第１試験画像１００とともに、撮像領域６０ａを示す枠線等の画像を表示するようにしてもかまわない。

図６は、第１撮像データに基づく赤（Ｒ）の階調補正を説明するための図である。より具体的に説明すると、図６は、図３に示すフローチャートにおいて、ステップ７０で否定の判断（ＮＯ）がなされることにより、第１撮像データから得られた第１正規化データに基づいて、赤の階調補正データを作成する場合を例示している。ここで、図６（ａ）は赤の目標階調特性を、図６（ｂ）は赤の第１試験撮像データを、図６（ｃ）は赤の第１正規化データを、図６（ｄ）は赤の階調補正データを、それぞれ示している。そして、赤の目標階調特性は目標階調特性記憶部２５０に記憶され、赤の第１試験撮像データおよび赤の第１正規化データは撮像データ処理部２４０によって作成され、赤の階調補正データは階調補正データ作成部２７０によって作成される。

図６（ａ）に示す赤の目標階調特性において、横軸は赤の入力階調値Ｒｉｎ（０〜２５５）を、縦軸は赤の出力階調値Ｒｏｕｔ（０〜２５５）を、それぞれ示している。この例において、赤の目標階調特性における入力階調値と出力階調値とは、図中に破線で示す正比例の関係にはなく、ガンマカーブ（例えばγ＝２．２）を描くようになっている。

また、図６（ｂ）に示す赤の第１試験撮像データにおいて、横軸は赤の入力階調値Ｒｉｎを示しており、縦軸は正規化される前の出力階調値Ｒｏｕｔを、それぞれ示している。この例において、赤の第１試験撮像データにおける入力階調値と正規化される前の出力階調値とは、デジタルカメラ６０および表示装置３０のそれぞれに固有な特性を含むものとなっている。

さらに、図６（ｃ）に示す赤の第１正規化データにおいて、横軸は赤の入力階調値Ｒｉｎを示しており、縦軸は正規化された赤の出力階調値Ｒｏｕｔを示している。この例において、赤の第１正規化データにおける入力階調値と正規化された出力階調値とは、図中に破線で示す正比例の関係にはなく、表示装置３０に固有なカーブを描くようになっている。

本実施の形態において、赤の第１正規化データは、次のような手順を経て得られる。
本実施の形態では、表示装置３０に表示される第１試験画像１００を含む表示画像を、デジタルカメラ６０で撮影することで得られた第１撮像データから、第１試験画像１００に対応する領域を切り出して第１試験撮像データを得ている。そして、得られた第１試験撮像データから、図６（ｂ）に示すように、赤第１階調画像Ｒ１に対応する領域の赤の出力階調値である赤第１出力階調値ｒ１と、赤第２階調画像Ｒ２に対応する領域の赤の出力階調値である赤第２出力階調値ｒ２と、赤第３階調画像Ｒ３に対応する領域の赤の出力階調値である赤第３出力階調値ｒ３と、白画像Ｗに対応する領域の赤の出力階調値である赤最大出力階調値ｒｍａｘと、黒画像Ｂｋに対応する領域の赤の出力階調値である赤最小出力階調値ｒｍｉｎとを抽出する。それから、図６（ｃ）に示すように、赤最小出力階調値ｒｍｉｎが０となり、赤最大出力階調値ｒｍａｘが１となるように、赤第１出力階調値ｒ１と、赤第２出力階調値ｒ２と、赤第３出力階調値ｒ３とを正規化する。その後、正規化された５つの点（ｒｍｉｎ、ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒｍａｘ）を結ぶ近似曲線を描くことにより、赤の第１正規化データが得られる。

このようにして得られた赤の第１正規化データにおいては、赤第１出力階調値ｒ１〜赤第３出力階調値ｒ３が、絶対値ではなく相対的な値として得られる。デジタルカメラ６０にはそれぞれに固有なデバイス特性があり、また、撮影時に各種自動調整が実行されたり、照明の影響を受けたりすることがあるが、このような正規化を施しておくことで、赤の第１正規化データにおいて、デジタルカメラ６０に固有なデバイス特性等の影響を低減することが可能になる。

さらにまた、図６（ｄ）に示す赤の階調補正データは、図６（ｃ）に示す赤の第１正規化データを反転させることによって得られる。そして、得られた赤の階調補正データは、階調補正データ記憶部２８０に記憶され、その後、階調補正部２２０による出力画像データの階調補正に用いられる。

なお、ここでは詳細について説明を行わないが、第１撮像データに基づく緑の階調補正、および、第１撮像データに基づく青の階調補正も、上述した第１撮像データに基づく赤の階調補正と同じ手順で実行され、その結果、緑の階調補正データおよび青の階調補正データが得られる。

図７は、階調補正動作で用いる第２試験画像２００の構成の一例を示す図である。この第２試験画像２００は、図３に示すステップ８０で作成された第２試験画像データに基づき、表示装置３０によって表示画面３１に表示される。なお、ここでは、目標階調特性と比較して赤第３階調画像Ｒ３のずれが大きいことにより、赤第３階調画像Ｒ３の前後において詳細特性の測定を行う場合（図３に示すステップ７０においてＹＥＳ）の第２試験画像２００を例示している。

図７に示す第２試験画像２００は、ＲＧＢのうち赤（Ｒ）成分のみによって構成され、それぞれが異なる入力階調値に設定された赤第３階調画像Ｒ３、赤第４階調画像Ｒ４、赤第５階調画像Ｒ５、赤第６階調画像Ｒ６および赤第７階調画像Ｒ７と、ＲＧＢがそれぞれ中間の入力階調値に設定された４つの灰画像Ｇｒとを含んでいる。

この例において、赤第３階調画像Ｒ３の入力階調値は、第１試験画像１００のところで説明したように（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１９２，０，０）に設定されている。これに対し、赤第４階調画像Ｒ４の入力階調値は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１７６，０，０）に、赤第５階調画像Ｒ５の入力階調値は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２０８，０，０）に、赤第６階調画像Ｒ６の入力階調値は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２２４，０，０）に、赤第７階調画像Ｒ７の入力階調値は（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２４０，０，０）に、それぞれ設定されている。また、４つの灰画像Ｇｒの入力階調値は、それぞれ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１２８，１２８，１２８）に設定されている。

また、図７に示す第２試験画像２００では、赤第４階調画像Ｒ４、１つ目の灰画像Ｇｒおよび赤第５階調画像Ｒ５が横方向に並べて配置され、赤第４階調画像Ｒ４、１つ目の灰画像Ｇｒおよび赤第５階調画像Ｒ５の下方に、２つ目の灰画像Ｇｒ、赤第３階調画像Ｒ３および３つ目の灰画像Ｇｒが横方向に並べて配置され、２つ目の灰画像Ｇｒ、赤第３階調画像Ｒ３および３つ目の灰画像Ｇｒの下方に、赤第６階調画像Ｒ６、４つ目の灰画像Ｇｒおよび赤第７階調画像Ｒ７が横方向に並べて配置される。これにより、合計９個の画像は、３×３のマトリクス状に配置される。また、この例では、縦方向および横方向に、赤色の画像と灰色の画像とが互い違いに配置されるようになっている。
ここで、本実施の形態では、赤第４階調画像Ｒ４〜赤第７階調画像Ｒ７および４つの灰画像Ｇｒのそれぞれも、試験画像としての機能を有している。

図８は、第１撮像データおよび第２撮像データに基づく赤（Ｒ）の階調補正を説明するための図である。より具体的に説明すると、図８は、図３に示すフローチャートにおいて、ステップ７０で肯定の判断（ＹＥＳ）がなされることにより、第１撮像データから得られた第１正規化データと第２撮像データから得られた第２正規化データとに基づいて、赤の階調補正データを作成する場合を例示している。ここで、図８（ａ）は赤の目標階調特性を、図８（ｂ）は赤の第１試験撮像データおよび赤の第２試験撮像データを、図８（ｃ）は赤の第１正規化データおよび赤の第２正規化データを、図８（ｄ）は赤の階調補正データを、それぞれ示している。そして、赤の目標階調特性は目標階調特性記憶部２５０に記憶され、赤の第１試験撮像データ、赤の第２試験撮像データ、赤の第１正規化データおよび赤の第２正規化データは撮像データ処理部２４０によって作成され、赤の階調補正データは階調補正データ作成部２７０によって作成される。ここで、図８（ａ）に示す赤の目標階調特性は、図６（ａ）に示したものと同じである。

また、図８（ｂ）に示す赤の第１試験撮像データおよび第２の試験撮像データにおいて、横軸は赤の入力階調値Ｒｉｎを示しており、縦軸は正規化される前の出力階調値Ｒｏｕｔを、それぞれ示している。この例において、赤の第１試験撮像データおよび第２の試験撮像データにおける入力階調値と正規化される前の出力階調値とは、デジタルカメラ６０および表示装置３０のそれぞれに固有な特性を含むものとなっている。

さらに、図８（ｃ）に示す赤の第１正規化データおよび赤の第２正規化データにおいて、横軸は赤の入力階調値Ｒｉｎを示しており、縦軸は正規化された赤の出力階調値Ｒｏｕｔを示している。この例において、赤の第１正規化データにおける入力階調値と正規化された出力階調値とは、図中に破線で示す正比例の関係にはなく、表示装置３０に固有なカーブを描くようになっている。

本実施の形態において、赤の第２正規化データは、次のような手順を経て得られる。
本実施の形態では、表示装置３０に表示される第２試験画像２００を含む表示画像を、デジタルカメラ６０で撮影することで得られた第２撮像データから、第２試験画像２００に対応する領域を切り出して第２試験撮像データを得ている。そして、得られた第２試験撮像データから、赤第３階調画像Ｒ３に対応する領域の赤の出力階調値である赤第３出力階調値ｒ３と、赤第４階調画像Ｒ４に対応する領域の赤の出力階調値である赤第４出力階調値ｒ４と、赤第５階調画像Ｒ５に対応する領域の赤の出力階調値である赤第５出力階調値ｒ５と、赤第６階調画像Ｒ６に対応する領域の赤の出力階調値である赤第６出力階調値ｒ６と、赤第７階調画像Ｒ７に対応する領域の赤の出力階調値である赤第７出力階調値ｒ７とを抽出する。それから、赤第３出力階調値ｒ３を用いて、赤第４出力階調値ｒ４と、赤第５出力階調値ｒ５と、赤第６出力階調値ｒ６と、赤第７出力階調値ｒ７とを規格化する。ここで、赤第３階調画像Ｒ３は、第１試験画像１００と第２試験画像２００とにともに含まれる画像であり、このような規格化を施すことによって、赤第４階調画像Ｒ４に対応する赤第４出力階調値ｒ４〜赤第７階調画像Ｒ７に対応する赤第７出力階調値ｒ７は、赤第１階調画像Ｒ１に対応する赤第１出力階調値ｒ１〜赤第３出力階調値ｒ３と同じ条件で正規化されることになる。その後、正規化された９つの点（ｒｍｉｎ、ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５、ｒ６、ｒ７、ｒｍａｘ）を結ぶ近似曲線を描くことにより、赤の第１正規化データおよび赤の第２正規化データが得られる。

このようにして得られた赤の第１正規化データおよび赤の第２正規化データにおいては、赤第１出力階調値ｒ１〜赤第７出力階調値ｒ７が、絶対値ではなく相対的な値として得られる。デジタルカメラ６０にはそれぞれに固有なデバイス特性があり、また、撮影時に各種自動調整が実行されることがあるが、このような正規化を施しておくことで、赤の第１正規化データおよび赤の第２正規化データにおいて、デジタルカメラ６０に固有なデバイス特性等の影響を低減することが可能になる。

さらにまた、図８（ｄ）に示す赤の階調補正データは、図８（ｃ）に示す赤の第１正規化データおよび赤の第２正規化データを反転させることによって得られる。そして、得られた赤の階調補正データは、階調補正データ記憶部２８０に記憶され、その後、階調補正部２２０による出力画像データの階調補正に用いられる。
このときに得られる赤の階調補正データは、図６（ｄ）に示す例と比較して、測定点数が増加している分、より正確なものとなる。

なお、ここでは詳細について説明を行わないが、第１撮像データおよび第２撮像データに基づく緑の階調補正、および、第１撮像データおよび第２撮像データに基づく青の階調補正も、上述した第１撮像データおよび第２撮像データに基づく赤の階調補正と同じ手順で実行され、その結果、緑の階調補正データおよび青の階調補正データが得られる。

１０…画像表示システム、２０…コンピュータ装置、３０…表示装置、３１…表示画面、４０…入力装置、６０…デジタルカメラ、６０ａ…撮像領域、１００…第１試験画像、２００…第２試験画像、２１０…出力画像データ作成部、２２０…階調補正部、２３０…試験画像データ記憶部、２４０…撮像データ処理部、２５０…目標階調特性記憶部、２６０…比較部、２７０…階調補正データ作成部、２８０…階調補正データ記憶部

Claims (5)

1. 入力階調値が異なる複数の試験画像を表示装置の表示画面に表示させるための試験画像データを作成する試験画像データ作成手段と、
   前記試験画像データに基づいて前記表示画面に表示させた複数の前記試験画像を撮影装置で撮影して得た撮像データを取得し、当該撮像データにおける複数の当該試験画像の各々に対応する複数の出力階調値に基づいて、前記表示装置の相対的な階調特性を作成する階調特性作成手段と、
   前記相対的な階調特性に基づいて前記表示装置の入出力特性を補正するための階調補正データを作成する階調補正データ作成手段と
   を含む階調補正装置。
2. 前記試験画像データ作成手段は、入力階調値が最低となる最低階調画像と、入力階調値が最高となる最高階調画像と、入力階調値が当該最低階調画像と当該最高階調画像との間となる中間階調画像とを、前記試験画像として含む前記試験画像データを作成し、
   前記階調特性作成手段は、前記撮像データにおける前記最低階調画像の出力階調値と前記最高階調画像の出力階調値とを用いて前記中間階調画像の出力階調値を正規化することで、前記相対的な階調特性を作成すること
   を特徴とする請求項１記載の階調補正装置。
3. 前記表示装置において目標となる階調特性を記憶する記憶手段をさらに含み、
   前記階調補正データ作成手段は、前記相対的な階調特性と前記記憶手段から読み出した前記目標となる階調特性とに基づいて前記階調補正データを作成することを特徴とする請求項１または２記載の階調補正装置。
4. 前記試験画像データ作成手段は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の各色成分を含むとともにそれぞれの入力階調値が異なる複数の前記試験画像を表示させるための前記試験画像データを作成し、
   前記階調特性作成手段は、前記撮影装置がＲＧＢの各色成分を含む前記撮像データを取得するとともに、ＲＧＢの各色について前記相対的な階調特性を作成し、
   前記階調補正データ作成手段は、ＲＧＢの各色の階調補正データを作成すること
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の階調補正装置。
5. コンピュータに、
   入力階調値が異なる複数の試験画像を表示装置の表示画面に表示させるための試験画像データを作成する機能と、
   前記試験画像データに基づいて前記表示画面に表示させた複数の前記試験画像を撮影装置で撮影して得た撮像データを取得し、当該撮像データにおける複数の前記試験画像の各々に対応する複数の出力階調値に基づいて、前記表示装置の相対的な階調特性を作成する機能と、
   前記相対的な階調特性に基づいて前記表示装置の入出力特性を補正するための階調補正データを作成する機能と
   を実現させるプログラム。

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