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JP2019091997A - 撮影画像表示システム、電子ミラーシステム及び撮影画像表示方法 - Google Patents

撮影画像表示システム、電子ミラーシステム及び撮影画像表示方法 Download PDF

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JP2019091997A JP2017218295A JP2017218295A JP2019091997A JP 2019091997 A JP2019091997 A JP 2019091997A JP 2017218295 A JP2017218295 A JP 2017218295A JP 2017218295 A JP2017218295 A JP 2017218295A JP 2019091997 A JP2019091997 A JP 2019091997A
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Abstract

【課題】二つの光源が一つの光源として現れてしまうことを抑制しつつ、暗い部分についても良好に視認できるよう画像を表示する「撮影画像表示システム、電子ミラーシステム及び撮影画像表示方法」を提供する。【解決手段】相互に異なるゲインの範囲のそれぞれについて、当該範囲内のゲインで、複数の光源を分離された複数の光源の像として撮影できる場合には、当該複数の光源の像として撮影できるゲインのうちの最大のゲインで撮影した画像、すなわち、最も明るく撮影した画像を使用画像として生成する(a,b,c)。そして、生成した使用画像のうち、複数の光源を分離された複数の光源の像として撮影できた使用画像(a,b)のみを合成した画像dをディスプレイ3に表示する。【選択図】図4

Description

本発明は、カメラで撮影した画像を表示する撮影画像表示システムに関するものである。
カメラで撮影した画像を表示する撮影画像表示システムとしては、ルームミラーに代えてフロントウインドシールドの上方の位置にディスプレイを配置し、自動車後方を撮影するカメラで撮影した画像をディスプレイに表示する電子ミラーシステムが知られている(たとえば、特許文献1、2)。
また、撮影画像表示システムにおける技術としては、自動車のヘッドライトを含む画像を撮影するシステムにおいて、カメラの撮影した画像中に、輝度値が飽和した画素の領域が存在する場合に、カメラのゲインを小さくしたり、カメラのシャッタースピードを早くして、サチュレーションによって二つのヘッドライトが一つの光源として撮影した画像中に現れてしまうことを抑制する技術が知られている(たとえば、特許文献3)。
特開2016- 60411号公報 特開2007-214749号公報 特開2006-339994号公報
上述したカメラの撮影した画像中に輝度値が飽和した画素の領域が存在する場合に、カメラのゲインを小さくしたり、カメラのシャッタースピードを早くすることにより、二つのヘッドライトが一つの光源として現れてしまうことを抑制する技術によれば、画像の全体が暗くなるため、被撮影領域の暗い部分が黒く潰れてしまい、視認できなくなってしまうという問題が生じることがある。
そこで、本発明は、カメラで撮影した画像を表示する撮影画像表示システムにおいて、二つの光源が一つの光源として表れてしまうことを抑制しつつ、被撮影領域の暗い部分についても比較的良好に視認できるようにカメラで撮影した画像を表示することを課題とする。
前記課題達成のために、本発明は、カメラで撮影した画像をディスプレイに表示する撮影画像表示システムに、前記カメラのゲインを撮影設定値として、相互に異なる撮影設定値で前記カメラに撮影させた複数の画像である複数の表示候補画像を生成する表示候補画像生成手段と、前記複数の表示候補画像のうちに、複数の光源が連続した高輝度の像として現れている表示候補画像と、前記複数の光源が分離された複数の光源の像として現れている複数の表示候補画像が含まれている場合に、当該複数の光源の像として現れている複数の表示候補画像のみを合成した合成画像を前記ディスプレイに表示する合成画像表示手段とを備えたものである。
ここで、このような撮影画像表示システムにおいては、前記カメラのゲインに代えて、前記カメラの露出時間を撮影設定値としてもよい。または、前記カメラのゲインに代えて、前記カメラのゲイン×前記カメラの露出時間を撮影設定値としてもよい。
このような撮影画像表示システムによれば、カメラのゲイン、または、カメラの露出時間、または、カメラのゲイン×カメラの露出時間を異ならせてカメラで撮影した画像のうち、複数の光源が分離された複数の光源の像として現れている画像のみを合成して表示するので、二つの光源が一つの連続した高輝度の像として現れてしまうことを抑制しつつ、ダイナミックレンジの広い、被撮影領域の暗い部分についても比較的良好に視認できる画像を表示することができるようになる。
ここで、このような撮影画像表示システムは、前記表示候補画像生成手段において、予め定めた相互に異なる複数の撮影設定値の範囲の各々について、当該範囲内の撮影設定値のうちの、前記カメラによって複数の光源を分離された複数の光源の像として撮影できる最大の撮影設定値を探索し、探索に成功した場合には、当該最大の撮影設定値でカメラで撮影した画像を前記表示候補画像とするように構成してもよい。
このようにすることにより、複数の撮影設定値の範囲の各々について、複数の光源が分離された複数の光源の像として現れる表示候補画像を撮影できる場合には、表示候補画像として可及的に明るい画像を生成することができ、表示画像の視認性を向上することができる。
また、以上の撮影画像表示システムは、前記表示候補画像生成手段において、前記複数の撮影設定値の範囲に含まれる撮影設定値のうちの最大の撮影設定値でカメラで撮影した画像に含まれる高輝度の領域を対象高輝度領域として抽出し、予め定めた相互に異なる複数の撮影設定値の範囲の各々について、当該範囲内の撮影設定値のうちの、前記対象高輝度領域を分離された複数の高輝度の領域に分離できる最大の撮影設定値を、前記カメラによって複数の光源を分離された複数の光源の像として撮影できる最大の撮影設定値として探索するように構成してもよい。
また、以上の撮影画像表示システムは、前記合成画像表示手段において、当該複数の光源の像として現れている複数の表示候補画像のみをハイダイナミックレンジ合成を含む合成処理によって合成した合成画像を前記ディスプレイに表示するように構成してもよい。
また、本発明は、併せて、撮影画像表示システムを備えた電子ミラーシステムを提供する。ここで、本電子ミラーシステムにおいて、前記カメラは自動車に搭載された自動車の後方もしくは左後方もしくは右後方を撮影するカメラであり、前記ディスプレイは、前記自動車の運転者から視認可能な位置に配置されている。
以上のように、本発明によれば、カメラで撮影した画像を表示する撮影画像表示システムにおいて、二つの光源が一つの光源として現れてしまうことを抑制しつつ、被撮影領域の暗い部分についても比較的良好に視認できるようにカメラで撮影した画像を表示することができる。
本発明の実施形態に係る電子ミラーシステムの構成を示すブロック図である。 本発明に係る夜間表示処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る露出調整画像撮影処理を示すフローチャートである。 本発明に係る夜間表示処理の処理例作を示す図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1aに、本実施形態に係る電子ミラーシステムの構成を示す。
電子ミラーシステムは自動車に搭載されているシステムであり、図示するように、カメラ1、表示制御装置22、ディスプレイ3を備えている。
ここで、カメラ1は、たとえば、図1bに示すように、自動車の後部に配置され自動車の後方のようすを撮影する。また、ディスプレイ3は、図1cに示すように、フロントウインドシールドの上方の位置、すなわち、伝統的にルームミラーが配置されてきた位置に、表示面を後方側に向けて配置されている。
次に、このような電子ミラーシステムにおいて、夜間に、表示制御装置2が行う夜間表示処理について説明する。なお、現在夜間であるかどうかは、カメラ1で撮影した画像の全体的な輝度や、別途も受けた照度センサで検出した照度や、自動車のライトのオン/オフの状態などに応じて検出する。
図2に、夜間表示処理の手順を示す。
まず、本夜間表示処理において用いる定数について示す。
本夜間表示処理においては、カメラ1のゲインを表す定数として、
miniG1<maxG1<miniG2<maxG2<miniG3<maxG3を満たすminiG1,maxG1,miniG2,maxG2,miniG3,maxG3の定数を用いる。
さて、図示するように、夜間表示処理において、表示制御装置2は、まず、カメラ1のゲインをmaxG3に設定し画像の撮影を行う(ステップ202)。
そして、撮影した画像中に、所定のサイズ以上の、輝度値が予め定めたしきい値ThL以上の高輝度の画素の領域が有るかどうかを調べる(ステップ204)。ここで、しきい値ThLは、輝度の飽和値または輝度の飽和値未満の飽和値に近い値を設定する。また、所定のサイズは、たとえば、カメラ1から250m離れた位置にある1.3m離れた2点が写り込む撮影画像中の2点を包含するサイズとする。
そして、しきい値ThL以上の画素の領域が無ければ(ステップ204)、ステップ202で撮影した画像をディスプレイ3に表示し(ステップ206)、ステップ202からの処理に戻る。
一方、しきい値ThL以上の画素の領域が有れば(ステップ204)、i=1,i=2.i=3のそれぞれについて(ステップ208、214、216)、ステップ210、212の処理を行う。
すなわち、ステップ210で、miniGを定数miniGiに設定し、maxGを定数maxGiに設定した上で、ステップ212において、miniG、maxGを用いた露出調整画像撮影処理を行う。
ここで、図3に、ステップ212において行う露出調整画像撮影処理の手順を示す。
図示するように、露出調整画像撮影処理において、表示制御装置2は、まず、カメラ1のゲインをmaxGに設定する(ステップ302)。そして、カメラ1で画像の撮影を行う(ステップ304)。
そして、撮影した画像において、図2のステップ204で検出したしきい値ThL以上の高輝度の画素の領域が、比較的輝度の低い画素の領域で分断された複数の比較的輝度の高い画素の領域に分離されているかどうか、すなわち、複数の光源の像に分離されているかどうかを調べる(ステップ306)。
そして、複数の光源の像に分離されていなければ(ステップ306)、ThMをThL以下の所定のしきい値として、撮影した画像にThM以上の画素領域が残っているかどうかを調べ(ステップ312)、残っていなければ、最後にステップ304で撮影した画像を使用画像に設定し(ステップ316)、露出調整画像撮影処理を終了する。
一方、撮影した画像にThM以上の画素領域が残っている場合には(ステップ312)、カメラ1の現在のゲインから予め設定したステップ量S減少した値が、minG未満となるかどうかを調べる(ステップ314)。
そして、カメラ1の現在のゲインから予め設定したステップ量S減少した値が、minG未満となる場合には(ステップ314)、最後にステップ304で撮影した画像を使用画像に設定し(ステップ316)、露出調整画像撮影処理を終了する。
一方、カメラ1の現在のゲインから予め設定したステップ量S減少した値が、minG未満とならなければ(ステップ314)、カメラ1のゲインをステップ量S減少させ(ステップ318)、ステップ304からの処理に戻る。
そして、ステップ306において、しきい値ThL以上の高輝度の画素の領域が複数の光源の像に分離できたと判定された場合には、最後にステップ304で撮影した画像を使用画像に設定した上で(ステップ308)、使用画像に光源分離フラグを設定する(ステップ310)。
そして、露出調整画像撮影処理を終了する。
このような露出調整画像撮影処理によれば、miniG1からmaxG1のゲインの範囲、miniG2からmaxG2のゲインの範囲、miniG3からmaxG3のゲインの範囲のそれぞれについて、当該ゲインの範囲内のゲインで、図2のステップ204で検出したしきい値ThL以上の高輝度の画素の領域を複数の光源の像として撮影できる場合には、複数の光源の像として撮影できるゲインのうちの最大のゲインで撮影した画像が使用画像として生成され、使用画像に光源分離フラグが設定される。
また、上記のゲインの範囲のそれぞれについて、当該ゲインの範囲内のゲインで、図2のステップ204で検出したしきい値ThL以上の高輝度の画素の領域を複数の光源の像として撮影できない場合には、当該ゲインの範囲のうちの撮影した画像にThM以上の画素領域が残らなくゲインもしくは最小のゲインで撮影した画像が使用画像として生成され、この使用画像には光源分離フラグは設定されない。
さて、図2に戻り、i=1,i=2.i=3のそれぞれについて(ステップ208、214、216)、ステップ210のminiGをmaxGの設定と、ステップ212の露出調整画像撮影処理を終了したならば、i=1,i=2.i=3のそれぞれについて行った露出調整画像撮影処理によって生成された3つの使用画像のうちに、光源分離フラグが設定された使用画像が有るかどうかを調べる(ステップ218)。
そして、光源分離フラグが設定された使用画像がある場合には(ステップ218)、光源分離フラグが設定された使用画像のみを所定の画像処理Fで合成した画像を生成して、ディスプレイ3に表示し(ステップ220)、ステップ202からの処理に戻る。なお、ステップ220では、光源分離フラグが設定された使用画像が一つのみである場合には、その使用画像をディスプレイ3に表示する。
一方、光源分離フラグが設定された使用画像がない場合には(ステップ218)、i=1について行った露出調整画像撮影処理によって生成された使用画像をディスプレイ3に表示し(ステップ222)、ステップ202からの処理に戻る。
以上、表示制御装置2が行う夜間表示処理について説明した。
ここで、図4は、夜間に後続車両が存在するときに、各ゲインの範囲について生成された使用画像の例を示しており、図4aはminiG1からmaxG1のゲインの範囲について生成された使用画像、図4bはminiG2からmaxG2のゲインの範囲について生成された使用画像、図4cはminiG3からmaxG3の範囲について生成された使用画像を表している。
図示するように、この例では、図4aのminiG1からmaxG1のゲインの範囲について生成された使用画像、図4bのminiG2からmaxG2のゲインの範囲について生成された使用画像については、後続車の二つのヘッドライトが二つの光源の像として分離して現れているが、4cのminiG3からmaxG3の範囲について生成された使用画像では、サチュレーションにより、後続車の二つのヘッドライトが連続した一つの光源の像として現れている。
そして、本夜間表示処理によれば、このようにして生成された3つの使用画像のうち、後続車の二つのヘッドライトが二つの光源の像として分離して現れている図4aの使用画像と図4bの使用画像のみを所定の画像処理Fで合成した図4dに示すような画像がディスプレイ3に表示される。
ここで、画像処理Fとしては、たとえば、露出の異なる複数の画像から当該複数の画像よりもダイナミックレンジの広い画像を生成するHDR(ハイダイナミックレンジ合成;High-dynamic-range rendering)とHDRで生成した画像のダイナミックレンジをディスプレイ3のダイナミックレンジに縮小するトーンマッピング等を行うことができる。
また、画像処理Fとしては、平均、加算等の他の画像処理を行うこともできる。
ここで、後続車の二つのヘッドライトが二つの光源の像として分離して現れている図4aの使用画像と図4bの使用画像に加えて、後続車の二つのヘッドライトが一つの光源の像として現れている図4cの使用画像も含めて合成を行った場合、表示される画像は、後続車の二つのヘッドライトが、二つの光源の像としての分離せずに、もしくは、分離の有無が不明瞭な形態で現れるものとなる場合がある。
しかし、夜間表示処理では、後続車の二つのヘッドライトが二つの光源の像として分離して現れている使用画像のみを合成してディスプレイ3に表示するので、表示される画像においても後続車の二つのヘッドライトが二つの光源の像として明瞭に分離して現れることとなる。
また、使用画像は、各ゲインの範囲内において、後続車の二つのヘッドライトを二つの光源の像として撮影できるゲインのうちの最大のゲインで撮影した画像であるので、可及的に明るい画像となる。
したがって、夜間表示処理によれば、二つのヘッドライト等の二つの光源が一つの光源として現れてしまうことを抑制しつつ、ダイナミックレンジの広い、被撮影領域の暗い部分についても比較的良好に視認できる画像を表示することができるようになる。
以上、本発明の実施形態について説明した。
ところで、以上の実施形態では、夜間表示処理において、カメラ1のゲインの異なる複数の範囲について露出調整画像撮影処理を行ったが、これは、カメラ1の露出時間(シャッタースピード)、または、カメラ1の露出時間(シャッタースピード)×ゲインの異なる複数の範囲について露出調整画像撮影処理を行うようにしてもよい。
すなわち、カメラ1の露出時間(シャッタースピード)の異なる複数の範囲の各々に対応する、露出調整画像撮影処理を行い、各露出調整画像撮影処理において、対応する範囲内の露出時間で、図2のステップ204で検出したしきい値ThL以上の高輝度の画素の領域を複数の光源の像として撮影できる場合には、撮影できる露出時間のうちの最長の露出時間で撮影した画像を、光源分離フラグを設定した使用画像として生成し、対応する範囲内の露出時間で、図2のステップ204で検出したしきい値ThL以上の高輝度の画素の領域を複数の光源の像として撮影できない場合には、対応する範囲のうちの撮影した画像にThM以上の画素領域が残らなく露出時間もしくは最小の露出時間で撮影した画像を、光源分離フラグが設定されない使用画像として生成するようにしてもよい。
または、カメラ1の露出時間(シャッタースピード)×ゲインの異なる複数の範囲の各々に対応する、露出調整画像撮影処理を行い、各露出調整画像撮影処理において、対応する範囲内の露出時間×ゲインで、図2のステップ204で検出したしきい値ThL以上の高輝度の画素の領域を複数の光源の像として撮影できる場合には、撮影できる露出時間×ゲインのうちの最大の露出時間×ゲインで撮影した画像を、光源分離フラグを設定した使用画像として生成し、対応する範囲内の露出時間×ゲインで、図2のステップ204で検出したしきい値ThL以上の高輝度の画素の領域を複数の光源の像として撮影できない場合には、対応する範囲のうちの撮影した画像にThM以上の画素領域が残らなく最小の露出時間×ゲインもしくは最小の露出時間×ゲインで撮影した画像を、光源分離フラグが設定されない使用画像として生成するようにしてもよい。
また、以上では、カメラ1で撮影した画像を、フロントウインドシールドの上方の位置に配置したディスプレイ3に表示する電子ミラーシステムについて説明したが、以上の夜間表示処理は、カメラ1で撮影した左後方/右後方の画像を、左/右に配置したディスプレイ3に表示する電子ミラーシステム、すなわち、伝統的なサイドミラーを代替する電子ミラーシステム等の、カメラ1で光源を含む画像を撮影して表示する、その他の任意の撮影画像表示システムに同様に適用することができる。
1…カメラ、2…表示制御装置、3…ディスプレイ。

Claims (11)

  1. カメラで撮影した画像をディスプレイに表示する撮影画像表示システムであって、
    前記カメラのゲインを撮影設定値として、相互に異なる撮影設定値で前記カメラに撮影させた複数の画像である複数の表示候補画像を生成する表示候補画像生成手段と、
    前記複数の表示候補画像のうちに、複数の光源が連続した高輝度の像として現れている表示候補画像と、前記複数の光源が分離された複数の光源の像として現れている複数の表示候補画像が含まれている場合に、当該複数の光源の像として現れている複数の表示候補画像のみを合成した合成画像を前記ディスプレイに表示する合成画像表示手段とを有することを特徴とする撮影画像表示システム。
  2. カメラで撮影した画像をディスプレイに表示する撮影画像表示システムであって、
    前記カメラの露出時間を撮影設定値として、相互に異なる撮影設定値で前記カメラに撮影させた複数の画像である複数の表示候補画像を生成する表示候補画像生成手段と、
    前記複数の表示候補画像のうちに、複数の光源が連続した高輝度の像として現れている表示候補画像と、前記複数の光源が分離された複数の光源の像として現れている複数の表示候補画像が含まれている場合に、当該複数の光源の像として現れている複数の表示候補画像のみを合成した合成画像を前記ディスプレイに表示する合成画像表示手段とを有することを特徴とする撮影画像表示システム。
  3. カメラで撮影した画像をディスプレイに表示する撮影画像表示システムであって、
    前記カメラのゲイン×前記カメラの露出時間を撮影設定値として、相互に異なる撮影設定値で前記カメラに撮影させた複数の画像である複数の表示候補画像を生成する表示候補画像生成手段と、
    前記複数の表示候補画像のうちに、複数の光源が連続した高輝度の像として現れている表示候補画像と、前記複数の光源が分離された複数の光源の像として現れている複数の表示候補画像が含まれている場合に、当該複数の光源の像として現れている複数の表示候補画像のみを合成した合成画像を前記ディスプレイに表示する合成画像表示手段とを有することを特徴とする撮影画像表示システム。
  4. 請求項1、2または3記載の撮影画像表示システムであって、
    前記表示候補画像生成手段は、予め定めた相互に異なる複数の撮影設定値の範囲の各々について、当該範囲内の撮影設定値のうちの、前記カメラによって複数の光源を分離された複数の光源の像として撮影できる最大の撮影設定値を探索し、探索に成功した場合には、当該最大の撮影設定値でカメラで撮影した画像を前記表示候補画像とすることを特徴とする撮影画像表示システム。
  5. 請求項4記載の撮影画像表示システムであって、
    前記表示候補画像生成手段は、前記複数の撮影設定値の範囲に含まれる撮影設定値のうちの最大の撮影設定値でカメラで撮影した画像に含まれる高輝度の領域を対象高輝度領域として抽出し、予め定めた相互に異なる複数の撮影設定値の範囲の各々について、当該範囲内の撮影設定値のうちの、前記対象高輝度領域を分離された複数の高輝度の領域に分離できる最大の撮影設定値を、前記カメラによって複数の光源を分離された複数の光源の像として撮影できる最大の撮影設定値として探索することを特徴とする撮影画像表示システム。
  6. 請求項1、2、3、4または5記載の撮影画像表示システムであって、
    前記合成画像表示手段は、当該複数の光源の像として現れている複数の表示候補画像のみをハイダイナミックレンジ合成を含む合成処理によって合成した合成画像を前記ディスプレイに表示することを特徴とする撮影画像表示システム。
  7. 請求項1、2、3、4、5または6記載の撮影画像表示システムを備えた電子ミラーシステムであって、
    前記カメラは自動車に搭載された自動車の後方もしくは左後方もしくは右後方を撮影するカメラであり、
    前記ディスプレイは、前記自動車の運転者から視認可能な位置に配置されていることを特徴とする電子ミラーシステム。
  8. カメラとディスプレイとを備えた撮影画像表示システムにおいて、前記カメラで撮影した画像を前記ディスプレイに表示する撮影画像表示方法であって、
    前記撮影画像表示システムが、前記カメラのゲインを撮影設定値として、相互に異なる撮影設定値で前記カメラに撮影させた複数の画像である複数の表示候補画像を生成する表示候補画像生成ステップと、
    前記撮影画像表示システムが、前記複数の表示候補画像のうちに、複数の光源が連続した高輝度の像として現れている表示候補画像と、前記複数の光源が分離された複数の光源の像として現れている複数の表示候補画像が含まれている場合に、当該複数の光源の像として現れている複数の表示候補画像のみを合成した合成画像を前記ディスプレイに表示する合成画像表示ステップとを有することを特徴とする撮影画像表示方法。
  9. カメラとディスプレイとを備えた撮影画像表示システムにおいて、前記カメラで撮影した画像を前記ディスプレイに表示する撮影画像表示方法であって、
    前記撮影画像表示システムが、前記カメラの露出時間を撮影設定値として、相互に異なる撮影設定値で前記カメラに撮影させた複数の画像である複数の表示候補画像を生成する表示候補画像生成ステップと、
    前記撮影画像表示システムが、前記複数の表示候補画像のうちに、複数の光源が連続した高輝度の像として現れている表示候補画像と、前記複数の光源が分離された複数の光源の像として現れている複数の表示候補画像が含まれている場合に、当該複数の光源の像として現れている複数の表示候補画像のみを合成した合成画像を前記ディスプレイに表示する合成画像表示ステップとを有することを特徴とする撮影画像表示方法。
  10. カメラとディスプレイとを備えた撮影画像表示システムにおいて、前記カメラで撮影した画像を前記ディスプレイに表示する撮影画像表示方法であって、
    前記撮影画像表示システムが、前記カメラのゲイン×前記カメラの露出時間を撮影設定値として、相互に異なる撮影設定値で前記カメラに撮影させた複数の画像である複数の表示候補画像を生成する表示候補画像生成ステップと、
    前記撮影画像表示システムが、前記複数の表示候補画像のうちに、複数の光源が連続した高輝度の像として現れている表示候補画像と、前記複数の光源が分離された複数の光源の像として現れている複数の表示候補画像が含まれている場合に、当該複数の光源の像として現れている複数の表示候補画像のみを合成した合成画像を前記ディスプレイに表示する合成画像表示ステップとを有することを特徴とする撮影画像表示方法。
  11. 請求項8、9または10記載の撮影画像表示方法であって、
    前記表示候補画像生成ステップにおいて、予め定めた相互に異なる複数の撮影設定値の範囲の各々について、当該範囲内の撮影設定値のうちの、前記カメラによって複数の光源を分離された複数の光源の像として撮影できる最大の撮影設定値を探索し、探索に成功した場合には、当該最大の撮影設定値でカメラで撮影した画像を前記表示候補画像とすることを特徴とする撮影画像表示方法。
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