JP2018093295A - Contrast correction device and program - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress color moire resulting from a color sampling structure.SOLUTION: A contrast correction device 1 includes a frequency decomposition unit 11 for generating a frequency decomposition image by performing frequency decomposition of a video for each color signal, a color sampling structure correction factor determination unit 12 for grasping a Nyquist frequency of the video from the color sampling structure of an image pickup device captured the video, and determining a first correction factor for each frequency band of the color signal, so that the contrast becomes smaller for the lower Nyquist frequency, a contrast correction unit 13 correcting the contrast of the frequency decomposition image for each frequency band on the basis of a correction factor, and generating a contrast correction image for each band, and a frame image recomposition unit 14 performing frequency decomposition of the contrast correction image for each band, and outputting a video subjected to contrast correction.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、映像のコントラストを補正するコントラスト補正装置及びプログラムに関する。   The present invention relates to a contrast correction apparatus and program for correcting the contrast of an image.

画像を標本化する際に、画像がナイキスト周波数を超える周波数成分を含んでいると、サンプリング定理によりモアレ(折返し雑音)が発生することが知られている。そこで、このモアレを除去するために、入力画像に対してまずローパスフィルタを施してから、コントラスト補正等の画像処理を行う装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。   It is known that when sampling an image, if the image contains a frequency component exceeding the Nyquist frequency, moire (folding noise) is generated by the sampling theorem. In order to remove this moiré, an apparatus that first performs a low-pass filter on an input image and then performs image processing such as contrast correction is known (for example, see Patent Document 1).

特開平09−261481号公報Japanese Patent Laid-Open No. 09-261481

一般に、単板式センサーカメラで撮影されたカラー動画像は、色標本化構造に起因する色モアレが発生する可能性がある。しかし、従来のコントラスト補正処理は色標本化構造を考慮しておらず、ローパスフィルタを施しても色標本化構造に起因する色モアレを補正することができなかった。   In general, a color moving image photographed by a single-plate sensor camera may cause color moire due to a color sampling structure. However, the conventional contrast correction processing does not consider the color sampling structure, and even if a low-pass filter is applied, the color moire caused by the color sampling structure cannot be corrected.

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、色標本化構造に起因する色モアレを抑制することが可能なコントラスト補正装置及びプログラムを提供することにある。   An object of the present invention made in view of such circumstances is to provide a contrast correction apparatus and program capable of suppressing color moire caused by a color sampling structure.

上記課題を解決するため、本発明に係るコントラスト補正装置は、映像のコントラストを補正するコントラスト補正装置であって、前記映像を色信号毎に周波数分解して周波数分解画像を生成する周波数分解部と、前記映像を撮像した撮像素子の色標本化構造から前記映像のナイキスト周波数を把握し、ナイキスト周波数が低いほどコントラストが小さくなるように、色信号の周波数帯域毎の第1の補正係数を決定する色標本化構造補正係数決定部と、前記補正係数に基づいて、色信号の周波数帯域毎に前記周波数分解画像のコントラストを補正して帯域毎コントラスト補正画像を生成するコントラスト補正部と、前記帯域毎コントラスト補正画像を周波数逆分解してコントラストが補正された映像を出力するフレーム画像再構成部と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a contrast correction apparatus according to the present invention is a contrast correction apparatus that corrects the contrast of an image, and a frequency decomposition unit that generates a frequency-resolved image by frequency-decomposing the image for each color signal. The Nyquist frequency of the video is grasped from the color sampling structure of the image pickup device that picked up the video, and the first correction coefficient for each frequency band of the color signal is determined so that the contrast decreases as the Nyquist frequency decreases. A color sampling structure correction coefficient determination unit; a contrast correction unit that corrects contrast of the frequency-resolved image for each frequency band of the color signal based on the correction coefficient; A frame image reconstruction unit that outputs a video whose contrast is corrected by performing reverse frequency decomposition of the contrast-corrected image. And wherein the Rukoto.

さらに、本発明に係るコントラスト補正装置において、前記映像はフレームレートが変換されたフレームレート変換映像であり、前記フレームレート変換映像がフレームレートを高くするように変換された映像である場合にはコントラストが大きくなり、フレームレート変換映像がフレームレートを低くするように変換された映像である場合にはコントラストが小さくなるように、色信号の周波数帯域毎の第2の補正係数を決定するフレームレート補正係数決定部を更に備え、前記コントラスト補正部は、前記第1の補正係数及び前記第2の補正係数に基づいて、前記周波数分解画像のコントラストを補正して前記帯域毎コントラスト補正画像を生成することを特徴とする。   Further, in the contrast correction device according to the present invention, the video is a frame rate converted video obtained by converting a frame rate, and the contrast is obtained when the frame rate converted video is a video converted to increase the frame rate. Frame rate correction for determining a second correction coefficient for each frequency band of the color signal so that the contrast is reduced when the frame rate conversion image is an image converted to reduce the frame rate. A coefficient determination unit; and the contrast correction unit corrects the contrast of the frequency-resolved image based on the first correction coefficient and the second correction coefficient to generate the contrast correction image for each band. It is characterized by.

さらに、本発明に係るコントラスト補正装置において、前記コントラスト補正部は、時間周波数を変化させたときの空間周波数に対する視覚のコントラスト感度を示す時空間コントラスト感度特性に基づき、前記周波数分解画像のコントラストを補正することを特徴とする。   Furthermore, in the contrast correction device according to the present invention, the contrast correction unit corrects the contrast of the frequency-resolved image based on a spatio-temporal contrast sensitivity characteristic indicating visual contrast sensitivity with respect to the spatial frequency when the temporal frequency is changed. It is characterized by doing.

さらに、本発明に係るコントラスト補正装置において、前記周波数分解部は、前記時空間コントラスト感度特性を基準に、水平方向及び垂直方向の分解階数を決定することを特徴とする。   Further, in the contrast correction apparatus according to the present invention, the frequency resolving unit determines a decomposition rank in the horizontal direction and the vertical direction based on the spatio-temporal contrast sensitivity characteristic.

さらに、本発明に係るコントラスト補正装置において、前記コントラスト補正部は、空間の異方性を考慮して前記周波数分解画像のコントラストを補正することを特徴とする。   Furthermore, in the contrast correction apparatus according to the present invention, the contrast correction unit corrects the contrast of the frequency-resolved image in consideration of spatial anisotropy.

さらに、本発明に係るコントラスト補正装置において、前記周波数分解部は、ウェーブレット分解を用いて前記周波数分解画像を生成し、前記フレーム画像再構成部は、ウェーブレット再構成を用いて周波数分解画像をフレーム画像に逆変換することを特徴とする。   Furthermore, in the contrast correction apparatus according to the present invention, the frequency resolution unit generates the frequency-resolved image using wavelet decomposition, and the frame image reconstruction unit converts the frequency-resolved image into a frame image using wavelet reconstruction. It is characterized by being inversely transformed into

また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記コントラスト補正装置として機能させることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a program according to the present invention causes a computer to function as the contrast correction device.

本発明によれば、色モアレを抑制することが可能となり、主観画質を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to suppress color moire and improve the subjective image quality.

本発明の第1の実施形態に係るコントラスト補正装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the contrast correction apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るコントラスト補正装置における周波数分解部により生成される周波数分解画像を示す図である。It is a figure which shows the frequency decomposition image produced | generated by the frequency decomposition part in the contrast correction apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 代表的な色標本化構造を示す図である。It is a figure which shows a typical color sampling structure. マイケルソンコントラストを説明する図である。It is a figure explaining Michelson contrast. 本発明の実施形態に係るコントラスト補正装置におけるコントラスト補正処理に用いるコントラスト補正関数を示す図である。It is a figure which shows the contrast correction function used for the contrast correction process in the contrast correction apparatus which concerns on embodiment of this invention. 明所視における視覚の時空間コントラスト感度特性を示す図である。It is a figure which shows the visual spatiotemporal contrast sensitivity characteristic in photopic vision. 本発明の第2の実施形態に係るコントラスト補正装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the contrast correction apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係るコントラスト補正装置における周波数分解部により生成される周波数分解画像を示す図である。It is a figure which shows the frequency decomposition image produced | generated by the frequency decomposition part in the contrast correction apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係るコントラスト補正装置について、以下に説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係るコントラスト補正装置の構成例を示すブロック図である。図1に示すコントラスト補正装置1は、周波数分解部11と、色標本化構造補正係数決定部12と、コントラスト補正部13と、フレーム画像再構成部14とを備える。
(First embodiment)
The contrast correction apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a contrast correction apparatus according to the first embodiment of the present invention. The contrast correction apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a frequency decomposition unit 11, a color sampling structure correction coefficient determination unit 12, a contrast correction unit 13, and a frame image reconstruction unit 14.

コントラスト補正装置1は、コントラスト補正装置1に入力される映像を撮像した撮像素子の色標本化構造(赤色信号、緑色信号、及び青色信号の標本化構造)を示す色標本化構造情報を入力する。色標本化構造には、代表的なものとして、3板型、F65型、ベイヤ(Bayer)型などが挙げられる。そして、コントラスト補正装置1は、入力された映像のコントラストを色標本化構造情報に基づいて補正し、コントラストが補正されたコントラスト補正映像を生成して外部に出力する。   The contrast correction apparatus 1 inputs color sampling structure information indicating a color sampling structure (a sampling structure of a red signal, a green signal, and a blue signal) of an image sensor that has captured an image input to the contrast correction apparatus 1. . Typical examples of the color sampling structure include a three-plate type, an F65 type, and a Bayer type. Then, the contrast correction apparatus 1 corrects the contrast of the input video based on the color sampling structure information, generates a contrast-corrected video whose contrast is corrected, and outputs it to the outside.

周波数分解部11は、入力された映像を色信号毎に周波数分解して周波数分解画像を生成し、コントラスト補正部13に出力する。周波数分解は、フーリエ変換、オクターブ分解、ウェーブレット分解などにより行う。本実施形態では、ウェーブレット分解を行うものとして説明する。また、ウェーブレット分解は各分解階数におけるパワーレベルを均等に保つために、パーセバルの等式を満たすように処理を行うのが好適である。なお、特定の周波数帯域のみを更にウェーブレット分解してもよい。   The frequency resolving unit 11 performs frequency decomposition on the input video for each color signal to generate a frequency resolved image, and outputs the frequency resolved image to the contrast correcting unit 13. Frequency decomposition is performed by Fourier transform, octave decomposition, wavelet decomposition, or the like. In the present embodiment, description will be made assuming that wavelet decomposition is performed. In addition, it is preferable that the wavelet decomposition is performed so as to satisfy the Parseval equation in order to keep the power level in each decomposition rank uniform. Note that only a specific frequency band may be further subjected to wavelet decomposition.

図2は、周波数分解部11によりウェーブレット分解された周波数分解画像を示す図である。ここでは、水平方向の分解階数n=2、垂直方向の分解階数n=2としている。LH,HL,HH(n=1,2)は、それぞれ水平高周波帯域画像、垂直高周波帯域画像、対角高周波帯域画像であり、LLは低周波帯域画像である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a frequency-resolved image wavelet-decomposed by the frequency decomposing unit 11. Here, it is assumed that the decomposition rank n h = 2 in the horizontal direction and the decomposition rank n v = 2 in the vertical direction. LH n , HL n and HH n (n = 1, 2) are a horizontal high frequency band image, a vertical high frequency band image, and a diagonal high frequency band image, respectively, and LL 2 is a low frequency band image.

色標本化構造補正係数決定部12は、入力された映像のナイキスト周波数を色標本化構造から把握し、ナイキスト周波数が低いほどコントラストが小さくなるように、色信号の周波数帯域毎に補正係数を決定し、コントラスト補正部13に出力する。   The color sampling structure correction coefficient determination unit 12 grasps the Nyquist frequency of the input video from the color sampling structure, and determines a correction coefficient for each frequency band of the color signal so that the contrast decreases as the Nyquist frequency decreases. And output to the contrast correction unit 13.

図3は、代表的な色標本化構造を示す図である。図3を参照して、補正係数の決定方法の具体例を説明する。図3(a)は正方格子型標本化構造で、3板式センサーカメラにおける緑色、赤色、青色信号の標本化や、F65型色標本化構造を持つ単板式センサーカメラの緑色信号の標本化などに用いられる。図3(b)は5の目型標本化構造で、F65型色標本化構造を持つ単板式センサーカメラの赤色、青色信号の標本化や、ベイヤ型色標本化構造を持つ単板式センサーカメラの緑色信号の標本化などに用いられる。図3(c)は図3(a)を水平、垂直方向に1:2画素間引した正方格子型標本化構造で、ベイヤ型色標本化構造を持つ単板式センサーカメラにおける赤色、青色信号の標本化などに用いられる。   FIG. 3 is a diagram showing a typical color sampling structure. A specific example of the correction coefficient determination method will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows a square lattice type sampling structure for sampling green, red, and blue signals in a three-plate sensor camera, and for sampling a green signal in a single-plate sensor camera having an F65 type color sampling structure. Used. FIG. 3B shows a five-eye sampling structure of a single-plate sensor camera having an F65 type color sampling structure and a single-plate sensor camera having a Bayer-type color sampling structure. Used for sampling green signals. FIG. 3C shows a square lattice type sampling structure in which FIG. 3A is thinned 1: 2 pixels in the horizontal and vertical directions, and red and blue signals in a single-plate sensor camera having a Bayer type color sampling structure. Used for sampling.

カメラの各色信号は、上記の色標本化構造から画素を補間内挿して、すべての標本位置に色信号が含まれる画像が出力される。ここで、カメラの光学系ローパスフィルタリングが不十分な場合は、エイリアシングによる色モアレが発生する。単板式センサーカメラでは、センサー面に光学系ローパスフィルタが搭載されている場合でも、図3(b)や図3(c)のような色標本化構造の場合は、エイリアシングによる色モアレが発生する可能性がある。また3板式センサーカメラでも、センサー面の光学系ローパスフィルタ特性はナイキスト周波数で完全に遮断されないため、エイリアシングによる色モアレを完全に抑制することができない。他にも、光学系ローパスフィルタレスカメラや、標本化周波数の高いスチルカメラで動画を撮影して画素間引きして動画読み出しを行う場合は、大量の色モアレが発生する可能性がある。   For each color signal of the camera, pixels are interpolated and interpolated from the color sampling structure described above, and an image in which the color signal is included in all sample positions is output. Here, when the optical system low-pass filtering of the camera is insufficient, color moire due to aliasing occurs. In a single-plate sensor camera, even when an optical low-pass filter is mounted on the sensor surface, color moiré due to aliasing occurs in the case of a color sampling structure as shown in FIGS. 3B and 3C. there is a possibility. Even in a three-plate sensor camera, the optical low-pass filter characteristics on the sensor surface are not completely cut off at the Nyquist frequency, and color moire due to aliasing cannot be completely suppressed. In addition, when a moving image is taken with an optical low-pass filterless camera or a still camera with a high sampling frequency and the moving image is read by thinning out pixels, a large amount of color moire may occur.

そこで、色モアレを抑制するために、色標本化構造補正係数決定部12は、周波数帯域毎に補正係数を設定する。ここでは、周波数分解部11における、空間方向へのn階ウェーブレット分解処理にあわせて補正係数を決定する。例えば分解階数n=2の場合は、水平高周波帯域LH、垂直高周波帯域HL、対角高周波帯域HHにおける補正係数を{M(LH),M(HL),M(HH)}とし、色標本化構造に合わせて補正係数を設定する。 Therefore, in order to suppress color moire, the color sampling structure correction coefficient determination unit 12 sets a correction coefficient for each frequency band. Here, the correction coefficient is determined in accordance with the n-th wavelet decomposition process in the spatial direction in the frequency decomposition unit 11. For example, when the decomposition rank n = 2, the correction coefficients in the horizontal high frequency band LH n , the vertical high frequency band HL n , and the diagonal high frequency band HH n are {M (LH n ), M (HL n ), M (HH n ). } And a correction coefficient is set according to the color sampling structure.

補正係数値は、色標本化構造が図3(a)に示す正方格子型構造の場合は、例えば{M(LH),M(HL),M(HH)|n=1,2}={1,1,1}に決定する。つまり、この場合にはコントラスト補正は行われない。 The correction coefficient value is, for example, {M (LH n ), M (HL n ), M (HH n ) | n = 1, 2 when the color sampling structure is a square lattice structure shown in FIG. } = {1,1,1}. That is, in this case, contrast correction is not performed.

図3(b)に示す正方格子型構造の場合は、例えば{M(LH),M(HL),M(HH)}={0.75,0.75,0.5}に決定し、{M(LH),M(HL),M(HH)}={1,1,0.75}に決定する。 In the case of the square lattice structure shown in FIG. 3B, for example, {M (LH 1 ), M (HL 1 ), M (HH 1 )} = {0.75, 0.75, 0.5} And {M (LH 2 ), M (HL 2 ), M (HH 2 )} = {1, 1, 0.75}.

図3(c)に示す正方格子型構造の場合は、例えば{M(LH),M(HL),M(HH)}={0.5,0.5,0.5}に決定し、{M(LH),M(HL),M(HH)}={0.75,0.75,0.75}に決定する。 In the case of the square lattice structure shown in FIG. 3C, for example, {M (LH 1 ), M (HL 1 ), M (HH 1 )} = {0.5, 0.5, 0.5} And decide {M (LH 2 ), M (HL 2 ), M (HH 2 )} = {0.75, 0.75, 0.75}.

コントラスト補正部13は、周波数分解画像の周波数帯域毎のコントラストを算出する。そして、色標本化構造補正係数決定部12により決定された補正係数に基づいて、周波数帯域毎に周波数分解画像のコントラストを補正して、コントラストが補正された周波数分解画像(帯域毎コントラスト補正画像)を生成し、フレーム画像再構成部14に出力する。コントラスト補正部13は、コントラストとしてマイケルソン(Michelson)コントラストを用いてもよいし、最小輝度と最大輝度の比を用いてもよい。   The contrast correction unit 13 calculates the contrast for each frequency band of the frequency resolved image. Then, based on the correction coefficient determined by the color sampling structure correction coefficient determination unit 12, the contrast of the frequency-resolved image is corrected for each frequency band, and the frequency-resolved image whose contrast is corrected (contrast-corrected image for each band). Is output to the frame image reconstruction unit 14. The contrast correction unit 13 may use Michelson contrast as the contrast, or may use a ratio between the minimum luminance and the maximum luminance.

図4を参照してマイケルソンコントラストについて説明する。縞模様の最大輝度をLmaxとし、縞模様の最小輝度をLminとすると、マイケルソンコントラストCは式(1)で表される。なお、本実施形態では、コントラストの算出に用いるLmax及びLminを絶対値とする。 The Michelson contrast will be described with reference to FIG. When the maximum brightness of the striped pattern is L max and the minimum brightness of the striped pattern is L min , the Michelson contrast C is expressed by Expression (1). In the present embodiment, L max and L min used for calculating the contrast are absolute values.

Figure 2018093295
Figure 2018093295

図5は、コントラスト補正処理に用いるコントラスト補正関数y=f(x)を示す図であり、横軸xはコントラスト補正前の要素の絶対値を示し、縦軸yはコントラスト補正後の要素の絶対値を示す。コントラスト補正部13は、例えば最大絶対値と最小絶対値の平均値Lave=(Lmax+Lmin)/2を一定に保ったまま、コントラストを補正係数Mを乗じた値に変換する。この場合、コントラスト変換後の要素の最大絶対値L’maxはLave+(Lmax−Lave)×Mとなり、コントラスト変換後の要素の最小絶対値L’minはLave−(Lave−Lmin)×Mとなる。コントラスト補正部13は、補正関数に従ってコントラストを変換した後、コントラスト変換前の要素の値と同一の正負の符号を付す。また、コントラスト変換後の要素の値がその下限値又は上限値を超える場合は、下限値又は上限値でクリップする。 FIG. 5 is a diagram showing the contrast correction function y = f (x) used for the contrast correction processing, where the horizontal axis x represents the absolute value of the element before contrast correction, and the vertical axis y represents the absolute value of the element after contrast correction. Indicates the value. The contrast correction unit 13 converts the contrast into a value multiplied by the correction coefficient M while keeping the average value L ave = (L max + L min ) / 2 of the maximum absolute value and the minimum absolute value constant, for example. In this case, the maximum absolute value L ′ max of the element after contrast conversion is L ave + (L max −L ave ) × M, and the minimum absolute value L ′ min of the element after contrast conversion is L ave − (L ave − L min ) × M. The contrast correction unit 13 converts the contrast according to the correction function, and then attaches the same positive / negative sign as the value of the element before the contrast conversion. If the element value after contrast conversion exceeds the lower limit value or the upper limit value, clipping is performed at the lower limit value or the upper limit value.

フレーム画像再構成部14は、コントラスト補正部13により生成された帯域毎コントラスト補正画像をフレーム画像に周波数逆分解して、コントラストが補正された映像(コントラスト補正映像)をコントラスト補正装置1の外部に出力する。周波数分解部11において空間ウェーブレット分解を行った場合には、フレーム画像再構成部14において空間ウェーブレット再構成を行う。   The frame image reconstruction unit 14 reversely frequency-decomposes the band-by-band contrast correction image generated by the contrast correction unit 13 into frame images, and outputs the contrast-corrected video (contrast correction video) to the outside of the contrast correction device 1. Output. When the spatial wavelet decomposition is performed in the frequency decomposition unit 11, the spatial wavelet reconstruction is performed in the frame image reconstruction unit 14.

なお、上述したコントラスト補正装置1として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、コントラスト補正装置1の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータの記憶部に格納しておき、該コンピュータのCPUによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。なお、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録可能である。   Note that a computer can be preferably used to cause the above-described contrast correction apparatus 1 to function, and such a computer stores a program describing processing contents for realizing each function of the contrast correction apparatus 1. This program can be realized by reading out and executing this program by the CPU of the computer. This program can be recorded on a computer-readable recording medium.

上述したように、第1の実施形態に係る発明では、撮像素子の色標本化構造から映像のナイキスト周波数を把握し、ナイキスト周波数が低いほどコントラストが小さくなるように、色信号の周波数帯域毎に補正する。かかる構成により、本発明によれば、色標本化構造に起因する色モアレを抑制することが可能となり、主観画質を向上させることが可能となる。   As described above, in the invention according to the first embodiment, the Nyquist frequency of the video is grasped from the color sampling structure of the image sensor, and the contrast is reduced as the Nyquist frequency is lower, for each frequency band of the color signal. to correct. With this configuration, according to the present invention, it is possible to suppress color moire caused by the color sampling structure, and it is possible to improve subjective image quality.

(第2の実施形態)
次に、フレームレート変換映像を入力する場合について、第2の実施形態として以下に説明する。ここで、フレームレート変換映像とは、任意の手法によりフレームレートが変換された映像のことをいう。
(Second Embodiment)
Next, a case where a frame rate converted video is input will be described below as a second embodiment. Here, the frame rate converted video means a video whose frame rate is converted by an arbitrary method.

フレームレートを変換する一般的な手法としては、線形補間フレーム内挿法と動き補正フレーム内挿法が知られている。線形補間フレーム内挿法では、時間軸上の内挿フレーム位置の前後フレーム画像に対して、線形フィルタ処理を適用して内挿フレームを生成する。動き補正フレーム内挿法では、時間軸上の内挿フレーム位置の前後フレーム画像間で動き推定を行い、その結果を用いて内挿フレーム位置に動き補正フレーム内挿を行う。   As a general method for converting the frame rate, a linear interpolation frame interpolation method and a motion correction frame interpolation method are known. In the linear interpolation frame interpolation method, an interpolation frame is generated by applying linear filter processing to the frame images before and after the interpolation frame position on the time axis. In the motion correction frame interpolation method, motion estimation is performed between frame images before and after the interpolation frame position on the time axis, and a motion correction frame interpolation is performed at the interpolation frame position using the result.

フレームレート変換映像を標本化すると、色モアレに加えて、色モアレに起因する色多重像が知覚されやすい。この原因として、フレームレート変換に伴う視覚のコントラスト感度の変化により、本来知覚されづらいはずのコントラスト差分が知覚されるようになることがあり、その際に色多重像が知覚されることが考察される。   When a frame rate converted image is sampled, a color multiplex image resulting from the color moire is easily perceived in addition to the color moire. This may be due to the perception of contrast differences that would otherwise be difficult to perceive due to changes in visual contrast sensitivity associated with frame rate conversion. The

図6は、明所視における視覚の時空間コントラスト感度特性を示す図である。横軸は空間周波数を表し、縦軸はコントラスト感度を表す。ここで、コントラスト感度はコントラスト閾値の逆数であり、コントラスト閾値は刺激の検出ができる最低のマイケルソンコントラストである。図6は時空間コントラスト感度特性の一例であり、コントラスト感度はこの値に限られるものではなく、またより多くの時間周波数のコントラスト感度を含むものであってもよい。時空間コントラスト感度特性の詳細については、例えば、J. G. Robson, “Spatial and Temporal Contrast-Sensitivity Functions of the Visual System”, Journal of the Optical Society of America, Vol. 56, Issue 8, pp. 1141-1142 (Mar. 1966)を参照されたい。   FIG. 6 is a diagram showing visual spatiotemporal contrast sensitivity characteristics in photopic vision. The horizontal axis represents the spatial frequency, and the vertical axis represents the contrast sensitivity. Here, the contrast sensitivity is the reciprocal of the contrast threshold value, and the contrast threshold value is the lowest Michelson contrast with which a stimulus can be detected. FIG. 6 shows an example of the spatio-temporal contrast sensitivity characteristic. The contrast sensitivity is not limited to this value, and may include contrast sensitivity of more time frequencies. For details of spatio-temporal contrast sensitivity characteristics, see, for example, JG Robson, “Spatial and Temporal Contrast-Sensitivity Functions of the Visual System”, Journal of the Optical Society of America, Vol. 56, Issue 8, pp. 1141-1142 ( Mar. 1966).

図6では時間周波数を変化させた場合のコントラスト感度を示しており、白丸のプロットは時間周波数が1サイクル/秒の場合を示し、黒丸のプロットは時間周波数が6サイクル/秒の場合を示し、白三角のプロットは時間周波数が16サイクル/秒の場合を示し、黒三角のプロットは時間周波数が22サイクル/秒の場合を示す。なお、図6では時間周波数が22サイクル/秒(44フレーム/秒)までしか示されていないが、それ以上の場合は値を外挿して計算することができる。22サイクル/秒より時間周波数が高くなっても、コントラスト感度は指数関数的にしか減少しない。   FIG. 6 shows the contrast sensitivity when the time frequency is changed. The white circle plot shows the case where the time frequency is 1 cycle / second, the black circle plot shows the case where the time frequency is 6 cycles / second, The white triangle plot shows the case where the time frequency is 16 cycles / second, and the black triangle plot shows the case where the time frequency is 22 cycles / second. In FIG. 6, the time frequency is only shown up to 22 cycles / second (44 frames / second), but if it is more than that, it can be calculated by extrapolating the value. Even if the time frequency is higher than 22 cycles / second, the contrast sensitivity only decreases exponentially.

図6より、視覚の時空間コントラスト感度は、時間周波数が1サイクル/秒といった低い場合には中間周波数帯域が高い帯域通過型の特性を示す。一方、一般的な映像のように時間周波数が8サイクル/秒(すなわち、16フレーム/秒)を超える場合には低域通過型の特性を示し、時間周波数が上昇するほど全ての空間周波数帯域にわたりコントラスト感度が低下する。   As shown in FIG. 6, the visual spatiotemporal contrast sensitivity shows a band-pass characteristic in which the intermediate frequency band is high when the temporal frequency is as low as 1 cycle / second. On the other hand, when the time frequency exceeds 8 cycles / second (that is, 16 frames / second) as in a general image, it exhibits a low-pass characteristic, and as the time frequency increases, it extends over all spatial frequency bands. Contrast sensitivity decreases.

フレームレート変換によりフレームレートが低下する場合は、図6より全ての空間周波数帯域にわたり視覚の時空間コントラスト感度が上昇するため、本来知覚されづらいはずのコントラスト差分が知覚されやすくなるという現象が発生する。例えば、120フレーム/秒のスーパーハイビジョン映像から24フレーム/秒のデジタルシネマ映像へフレームレート変換を行う場合は、視覚の時空間コントラスト感度が上昇するため、フレームレート変換前の120フレーム/秒の映像を視聴する際には知覚されづらかったコントラスト差分が知覚されやすくなる。   When the frame rate is reduced by the frame rate conversion, the visual spatio-temporal contrast sensitivity is increased over all the spatial frequency bands as shown in FIG. . For example, when performing frame rate conversion from 120 frames / second super high-definition video to 24 frames / second digital cinema video, the visual spatiotemporal contrast sensitivity increases, so 120 frames / second video before frame rate conversion. When viewing a video, it becomes easier to perceive a contrast difference that is difficult to perceive.

また、フレームレート変換によりフレームレートが上昇する場合は、図6より全ての空間周波数帯域にわたり視覚の時空間コントラスト感度が低下するため、本来知覚されやすいはずのコントラスト差分が知覚されづらくなるという現象が発生する。例えば、24フレーム/秒のデジタルシネマ映像から120フレーム/秒のスーパーハイビジョン映像へフレームレート変換を行う場合は、視覚の時空間コントラスト感度が低下するため、フレームレート変換前の24フレーム/秒の映像を視聴する際には知覚されやすかったコントラスト差分が知覚されづらくなる。第2の実施形態では、このようなフレームレート変換による影響を考慮してコントラストの補正を行う。   In addition, when the frame rate increases due to frame rate conversion, the spatio-temporal contrast sensitivity of the vision decreases over the entire spatial frequency band as shown in FIG. 6, so that a contrast difference that should be easily perceived becomes difficult to perceive. Occur. For example, when frame rate conversion is performed from a digital cinema image of 24 frames / second to a super high-definition image of 120 frames / second, the visual spatiotemporal contrast sensitivity decreases, so the image of 24 frames / second before the frame rate conversion. When viewing a video, it becomes difficult to perceive a contrast difference that is easily perceived. In the second embodiment, contrast correction is performed in consideration of the influence of such frame rate conversion.

図7は、本発明の第2の実施形態に係るコントラスト補正装置の構成例を示すブロック図である。図7に示すコントラスト補正装置2は、周波数分割部11’と、色標本化構造補正係数決定部12と、コントラスト補正部13’と、フレーム画像再構成部14と、フレームレート補正係数決定部15とを備える。   FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of a contrast correction apparatus according to the second embodiment of the present invention. 7 includes a frequency division unit 11 ′, a color sampling structure correction coefficient determination unit 12, a contrast correction unit 13 ′, a frame image reconstruction unit 14, and a frame rate correction coefficient determination unit 15. With.

周波数分解部11’は、入力された映像を色信号毎に時空間方向に周波数分解して、周波数分解画像を生成し、コントラスト補正部13’に出力する。本実施形態では、周波数分解としてウェーブレット分解を行うものとして説明する。また、ウェーブレット分解は各分解階数におけるパワーレベルを均等に保つために、パーセバルの等式を満たすように処理を行うのが好適である。なお、特定の周波数帯域のみを更にウェーブレット分解してもよい。   The frequency resolving unit 11 ′ frequency-decomposes the input video in the spatio-temporal direction for each color signal, generates a frequency-resolved image, and outputs it to the contrast correction unit 13 ′. In the present embodiment, description will be made assuming that wavelet decomposition is performed as frequency decomposition. In addition, it is preferable that the wavelet decomposition is performed so as to satisfy the Parseval equation in order to keep the power level in each decomposition rank uniform. Note that only a specific frequency band may be further subjected to wavelet decomposition.

あるいは、周波数分解部11’は、時空間コントラスト感度特性及び空間周波数情報を用いて、周波数分解能にあたる水平方向及び垂直方向の分解階数n,nを、時空間コントラスト感度特性を基準に、映像の空間周波数から決定してもよい。この場合、図6に示したように、一般的な映像の時間周波数では時空間コントラスト感度が低域通過型の特性を示すため、映像を標準視距離で見た際にn階ウェーブレット分解した空間低周波数帯域が時空間コントラスト感度特性においてフラットな領域に入るように分解階数nを決定する。 Alternatively, the frequency resolving unit 11 ′ uses the spatio-temporal contrast sensitivity characteristic and the spatial frequency information, and uses the horizontal and vertical decomposition ranks n h and n v corresponding to the frequency resolution as a reference for the image based on the spatio-temporal contrast sensitivity characteristic. May be determined from the spatial frequency. In this case, as shown in FIG. 6, since the spatio-temporal contrast sensitivity exhibits a low-pass characteristic at the time frequency of a general image, the space obtained by n-th wavelet decomposition when the image is viewed at the standard viewing distance. The decomposition rank n is determined so that the low frequency band falls within a flat region in the spatio-temporal contrast sensitivity characteristic.

例えば、スーパーハイビジョンでは、水平画素数が7680画素、標準視距離0.75H(Hは画面高)における視野角が約100度であるため、空間周波数は76.8画素/度となり、単位をサイクル/度に変換すると約40サイクル/度となる。そして、図4に示したように、コントラスト感度がほぼフラットな領域になるのは空間周波数が約2.5サイクル/度以下であり、ウェーブレット分解はオクターブ分解の一種であるため、分解階数n,nはそれぞれ4あればよいことになる(40×(1/2)=2.5)。 For example, in Super Hi-Vision, since the number of horizontal pixels is 7680 pixels and the viewing angle at a standard viewing distance of 0.75H (H is the screen height) is about 100 degrees, the spatial frequency is 76.8 pixels / degree, and the unit is cycled. When converted to / degree, it becomes about 40 cycles / degree. As shown in FIG. 4, the contrast sensitivity becomes a substantially flat region when the spatial frequency is about 2.5 cycles / degree or less, and the wavelet decomposition is a kind of octave decomposition, so the decomposition rank n h , N v only needs to be 4 (40 × (1/2) 4 = 2.5).

図8は、周波数分解部11’によりウェーブレット分解された周波数分解画像を示す図である。ここでは、水平方向の分解階数n=2、垂直方向の分解階数n=2、時間方向の分解階数n=1としている。 FIG. 8 is a diagram illustrating a frequency-resolved image wavelet-decomposed by the frequency decomposing unit 11 ′. Here, the decomposition rank n h = 2 in the horizontal direction, the decomposition rank n v = 2 in the vertical direction, and the decomposition rank n t = 1 in the time direction are set.

色標本化構造補正係数決定部12は、第1の実施形態と同様に、入力された映像のナイキスト周波数を色標本化構造から把握し、ナイキスト周波数が低いほどコントラストが小さくなるように、色信号の周波数帯域毎に第1の補正係数M1を決定し、コントラスト補正部13’に出力する。   Similar to the first embodiment, the color sampling structure correction coefficient determination unit 12 grasps the Nyquist frequency of the input video from the color sampling structure, and the color signal so that the contrast becomes smaller as the Nyquist frequency is lower. The first correction coefficient M1 is determined for each frequency band and is output to the contrast correction unit 13 ′.

フレームレート補正係数決定部15は、フレームレート変換情報を入力し、フレームレート変換映像がフレームレートを高くするように変換された映像である場合にはコントラストが大きくなり、フレームレート変換映像がフレームレートを低くするように変換された映像である場合にはコントラストが小さくなるように、色信号の周波数帯域毎に第2の補正係数M2を決定し、コントラスト補正部13’に出力する。具体例については後述する。ここで、フレームレート変換情報とは、変換前後のフレームレートを含む情報である。   The frame rate correction coefficient determination unit 15 receives the frame rate conversion information, and when the frame rate converted image is an image converted so as to increase the frame rate, the contrast is increased, and the frame rate converted image is converted into the frame rate. In the case of a video converted so as to reduce the contrast, the second correction coefficient M2 is determined for each frequency band of the color signal so as to reduce the contrast, and is output to the contrast correction unit 13 ′. Specific examples will be described later. Here, the frame rate conversion information is information including frame rates before and after conversion.

コントラスト補正部13’は、周波数分解画像の周波数帯域毎のコントラストを算出する。そして、色標本化構造補正係数決定部12により決定された第1の補正係数M1、及びフレームレート補正係数決定部15により決定された第2の補正係数M2に基づいて、色信号の周波数帯域毎に周波数分解画像のコントラストを補正して、コントラストが補正された周波数分解画像(帯域毎コントラスト補正画像)を生成し、フレーム画像再構成部14に出力する。   The contrast correction unit 13 'calculates the contrast for each frequency band of the frequency-resolved image. Then, based on the first correction coefficient M1 determined by the color sampling structure correction coefficient determination unit 12 and the second correction coefficient M2 determined by the frame rate correction coefficient determination unit 15, each frequency band of the color signal is determined. Then, the contrast of the frequency-resolved image is corrected to generate a frequency-resolved image (contrast-corrected image for each band) in which the contrast is corrected and output to the frame image reconstruction unit 14.

例えば、コントラスト補正部13’は、輝度の最大絶対値と最小絶対値の平均値Lave=(Lmax+Lmin)/2を一定に保ったまま、周波数分解画像のコントラストを周波数帯域毎に、第1の補正係数M1及び第2の補正係数M2を乗じた値に変換する。 For example, the contrast correction unit 13 ′ may maintain the contrast of the frequency-resolved image for each frequency band while keeping the average value L ave = (L max + L min ) / 2 of the maximum absolute value and the minimum absolute value of luminance constant. It converts into the value which multiplied the 1st correction coefficient M1 and the 2nd correction coefficient M2.

フレーム画像再構成部14は、第1の実施形態と同様に、コントラスト補正部13により生成された帯域毎コントラスト補正画像をフレーム画像に周波数逆分解して、コントラストが補正されたコントラストが補正された映像(コントラスト補正映像)をコントラスト補正装置2の外部に出力する。周波数分解部11’において時空間ウェーブレット分解を行った場合には、フレーム画像再構成部14において時空間ウェーブレット再構成を行う。   Similar to the first embodiment, the frame image reconstruction unit 14 performs frequency reverse decomposition of the contrast correction image for each band generated by the contrast correction unit 13 into frame images, and the contrast whose contrast is corrected is corrected. The video (contrast correction video) is output to the outside of the contrast correction device 2. When the space-time wavelet decomposition is performed in the frequency decomposition unit 11 ′, the space-time wavelet reconstruction is performed in the frame image reconstruction unit 14.

フレームレート補正係数決定部15は、時空間コントラスト感度特性を用いて、コントラスト感度の変化率に応じて第2の補正係数M2を決定してもよい。時空間コントラスト感度特性を用いた第2の補正係数M2の具体的な決定の仕方について、24フレーム/秒の4Kデジタルシネマを60フレーム/秒の4Kテレビジョンにフレームレートを変換した映像を入力する例について、以下に説明する。この例では、図8と同様に、水平方向の分解階数n=2、垂直方向の分解階数n=2、時間方向の分解階数n=1とする。 The frame rate correction coefficient determination unit 15 may determine the second correction coefficient M2 according to the change rate of the contrast sensitivity using the spatiotemporal contrast sensitivity characteristic. For a specific determination method of the second correction coefficient M2 using the spatio-temporal contrast sensitivity characteristic, an image obtained by converting a frame rate from a 4K digital cinema of 24 frames / second to a 4K television of 60 frames / second is input. An example is described below. In this example, as in FIG. 8, the decomposition rank n h = 2 in the horizontal direction, the decomposition rank n v = 2 in the vertical direction, and the decomposition rank n t = 1 in the time direction.

4Kテレビジョンは、水平画素数が3840(又は4096)画素、標準視距離1.5Hにおける視野角が約60度であるため、最大空間周波数は64画素/度となり、単位をサイクル/度に変換すると約30サイクル/度となる。また、垂直画素数が2160画素、標準視距離1.5Hにおける視野角が約40度であるため、最大空間周波数は54画素/度となり、単位をサイクル/度に変換すると約30サイクル/度となる。   4K televisions have a horizontal pixel count of 3840 (or 4096) and a viewing angle of about 60 degrees at a standard viewing distance of 1.5H, so the maximum spatial frequency is 64 pixels / degree, and units are converted to cycles / degrees. Then, it becomes about 30 cycles / degree. In addition, since the number of vertical pixels is 2160 pixels and the viewing angle at a standard viewing distance of 1.5H is about 40 degrees, the maximum spatial frequency is 54 pixels / degree, and when the unit is converted into cycles / degrees, it is about 30 cycles / degrees. Become.

最大空間周波数が30サイクル/度の画像を空間方向に2階ウェーブレット分解すると、分解階数n=1,n=1の空間周波数帯域(LH,HL,HH)は15〜30サイクル/度となるため、その代表値を22.5サイクル/度とする。また、分解階数n=2,n=2のうちの空間高周波数帯域(LH,HL,HH)は7.5〜15サイクル/度となるため、その代表値を11.25サイクル/度とする。また、分解階数n=2,n=2のうちの空間低周波数帯域(LL)は0〜7.5サイクル/度となるため、その代表値を3.75サイクル/度とする。 When an image having a maximum spatial frequency of 30 cycles / degree is subjected to second-order wavelet decomposition in the spatial direction, the spatial frequency bands (LH 1 , HL 1 , HH 1 ) of decomposition ranks n h = 1 and n v = 1 are 15 to 30 cycles. Therefore, the representative value is 22.5 cycles / degree. In addition, the spatial high frequency band (LH 2 , HL 2 , HH 2 ) of the decomposition ranks n h = 2 and n v = 2 is 7.5 to 15 cycles / degree, and the representative value is 11.25. Cycle / degree. Moreover, since the spatial low frequency band (LL 2 ) of the decomposition ranks n h = 2 and n v = 2 is 0 to 7.5 cycles / degree, the representative value is set to 3.75 cycles / degree.

フレームレート変換映像のフレームレートは24フレーム/秒から60フレーム/秒に変換されており、単位をサイクル/秒に変換すると、最大時間周波数が12サイクル/秒から30サイクル/秒への変換となる。   Frame rate conversion The frame rate of the video is converted from 24 frames / second to 60 frames / second. When the unit is converted to cycles / second, the maximum time frequency is converted from 12 cycles / second to 30 cycles / second. .

最大時間周波数が12サイクル/秒の画像を時間方向に1階ウェーブレット分解すると、時間高周波数帯域(H)は6〜12サイクル/秒となり、時間低周波数帯域(L)は0〜6サイクル/秒となる。また、最大時間周波数が30サイクル/秒の画像を時間方向に1階ウェーブレット分解すると、時間高周波数帯域(H)は15〜30サイクル/秒となり、時間低周波数帯域(L)は0〜15サイクル/秒となる。つまり、本実施形態のフレームレート変換は、時間高周波数帯域(H)については代表値が9サイクル/秒から22.5サイクル/秒への変換となり、時間低周波数帯域(L)については代表値が3サイクル/秒から7.5サイクル/秒への変換となる。 When an image having a maximum time frequency of 12 cycles / second is subjected to first-order wavelet decomposition in the time direction, the time high frequency band (H 1 ) is 6 to 12 cycles / second, and the time low frequency band (L 1 ) is 0 to 6 cycles. / Sec. When an image having a maximum time frequency of 30 cycles / second is subjected to first-order wavelet decomposition in the time direction, the time high frequency band (H 1 ) is 15 to 30 cycles / second, and the time low frequency band (L 1 ) is 0 to 0. 15 cycles / second. That is, in the frame rate conversion of the present embodiment, the representative value is converted from 9 cycles / second to 22.5 cycles / second for the time high frequency band (H 1 ), and for the time low frequency band (L 1 ). The representative value is converted from 3 cycles / second to 7.5 cycles / second.

コントラスト補正部13’は、時空間コントラスト感度特性より、フレームレート変換前後の時間周波数についてそれぞれ、周波数分解画像の周波数帯域毎のコントラスト感度(CS:Contrast Sensitivity)を求める。   The contrast correction unit 13 ′ obtains contrast sensitivity (CS: Contrast Sensitivity) for each frequency band of the frequency-resolved image with respect to the time frequency before and after the frame rate conversion from the spatio-temporal contrast sensitivity characteristic.

時間高周波数帯域(H)における、各空間周波数帯域のコントラスト感度は、9サイクル/秒から22.5サイクル/秒へフレームレートを変換したとして図6を参照すると、以下のようになる。水平・垂直方向の分解階数n=1,n=1の空間周波数帯域(LH,HL,HH)は、コントラスト感度が6から1になる。水平・垂直方向の分解階数n=2,n=2のうちの空間高周波数帯域(LH,HL,HH)は、コントラスト感度が26から3になる。水平・垂直方向の分解階数n=2,n=2のうちの空間低周波数帯域(LL)は、コントラスト感度が90から12になる。 The contrast sensitivity of each spatial frequency band in the time high frequency band (H 1 ) is as follows when the frame rate is converted from 9 cycles / second to 22.5 cycles / second with reference to FIG. In the spatial frequency bands (LH 1 , HL 1 , HH 1 ) of the decomposition ranks n h = 1 and n v = 1 in the horizontal and vertical directions, the contrast sensitivity is 6 to 1. The spatial sensitivity in the spatial high frequency band (LH 1 , HL 1 , HH 1 ) of the horizontal and vertical resolution ranks n h = 2 and n v = 2 is 26 to 3. The spatial sensitivity in the spatial low frequency band (LL 2 ) of the horizontal and vertical decomposition ranks n h = 2 and n v = 2 is 90 to 12.

また、時間低周波数帯域(L)における、各空間周波数帯域のコントラスト感度は、3サイクル/秒から7.5サイクル/秒へフレームレートを変換したとして図6を参照すると、以下のようになる。水平・垂直方向の分解階数n=1,n=1の空間周波数帯域(LH,HL,HH)は、コントラスト感度が11から10になる。水平・垂直方向の分解階数n=2,n=2のうちの空間高周波数帯域(LH,HL,HH)は、コントラスト感度が50から40になる。水平・垂直方向の分解階数n=2,n=2のうちの空間低周波数帯域(LL)は、コントラスト感度が200から180になる。 Further, the contrast sensitivity of each spatial frequency band in the temporal low frequency band (L 1 ) is as follows when the frame rate is converted from 3 cycles / second to 7.5 cycles / second with reference to FIG. . In the spatial frequency bands (LH 1 , HL 1 , HH 1 ) of the decomposition ranks n h = 1 and n v = 1 in the horizontal and vertical directions, the contrast sensitivity is 11 to 10. The spatial sensitivity in the spatial high frequency band (LH 1 , HL 1 , HH 1 ) in the horizontal and vertical decomposition ranks n h = 2 and n v = 2 is 50 to 40. The contrast sensitivity of the spatial low frequency band (LL 2 ) in the horizontal and vertical decomposition ranks n h = 2 and n v = 2 is 200 to 180.

第2の補正係数M2は、フレームレート変換後の時間周波数におけるコントラスト感度に対する、フレームレート変換前の時間周波数におけるコントラスト感度の比として求める。これらをまとめると下記の表1のようになる。なお、時空間最低周波数帯域(L且つLL)については、便宜的に直流成分だとみなしてコントラストの補正を行わなくてもよいし、同様に補正を行ってもよい。 The second correction coefficient M2 is obtained as the ratio of the contrast sensitivity at the time frequency before frame rate conversion to the contrast sensitivity at the time frequency after frame rate conversion. These are summarized in Table 1 below. The space-time lowest frequency band (L 1 and LL 2 ) may be regarded as a direct current component for convenience, and the contrast correction may not be performed or may be performed in the same manner.

Figure 2018093295
Figure 2018093295

コントラスト感度の逆数がコントラスト閾値となり、刺激の検出ができる最低のコントラストとなる。コントラスト補正部13’は、各時空間周波数帯域において、コントラスト閾値の変化に応じて補正を行うものである。この補正を行うことで、例えばコントラスト閾値が上昇(コントラスト感度が低下)した場合には、フレームレート変換前にコントラスト差分が知覚されていたが変換後は知覚されなくなったものを知覚されるように補正することができる。また、コントラスト閾値が低下(コントラスト感度が上昇)した場合には、フレームレート変換前にコントラスト差分が知覚されていなかったが変換後は知覚されるようになったものを知覚されないように補正することができる。   The reciprocal of the contrast sensitivity becomes the contrast threshold value, which is the lowest contrast at which stimulation can be detected. The contrast correction unit 13 ′ performs correction according to the change in contrast threshold in each spatiotemporal frequency band. By performing this correction, for example, when the contrast threshold is increased (contrast sensitivity is decreased), the contrast difference is perceived before the frame rate conversion but is not perceived after the conversion. It can be corrected. Also, when the contrast threshold is reduced (contrast sensitivity is increased), the contrast difference that was not perceived before the frame rate conversion but that that became perceived after the conversion is corrected so that it is not perceived. Can do.

また、斜め方向のコントラスト感度は低下することが知られているため、コントラスト補正部13’は、さらに空間の異方性を考慮して周波数分解画像のコントラストを周波数帯域毎に補正してもよい。例えば、斜め方向用の時空間コントラスト感度特性を別途用意するか、あるいは時空間コントラスト感度特性を補正して斜め方向のコントラスト感度を推定する。   Further, since it is known that the contrast sensitivity in the oblique direction is lowered, the contrast correction unit 13 ′ may further correct the contrast of the frequency-resolved image for each frequency band in consideration of spatial anisotropy. . For example, the spatio-temporal contrast sensitivity characteristic for the oblique direction is prepared separately, or the contrast sensitivity in the oblique direction is estimated by correcting the spatio-temporal contrast sensitivity characteristic.

なお、上述したコントラスト補正装置2として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、コントラスト補正装置2の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータの記憶部に格納しておき、該コンピュータのCPUによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。なお、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録可能である。   In addition, a computer can be suitably used for causing the above-described contrast correction device 2 to function, and such a computer stores a program describing processing contents for realizing each function of the contrast correction device 2. This program can be realized by reading out and executing this program by the CPU of the computer. This program can be recorded on a computer-readable recording medium.

上述したように、第2の実施形態に係る発明では、フレームレート変換映像がフレームレートを高くするように変換された映像である場合にはコントラストが大きくなり、フレームレート変換映像がフレームレートを低くするように変換された映像である場合にはコントラストが小さくなるように、色信号の周波数帯域毎にコントラストを補正する。かかる構成により、本発明によれば、色標本化構造に起因する色モアレやフレームレート変換に起因する色多重像のようなアーティファクトを抑制することが可能となり、主観画質を向上させることが可能となる。   As described above, in the invention according to the second embodiment, when the frame rate converted image is an image converted so as to increase the frame rate, the contrast increases, and the frame rate converted image decreases the frame rate. In the case of an image converted in such a manner, the contrast is corrected for each frequency band of the color signal so that the contrast becomes small. With this configuration, according to the present invention, artifacts such as color moiré caused by the color sampling structure and color multiplex images caused by frame rate conversion can be suppressed, and subjective image quality can be improved. Become.

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを1つに組み合わせたり、あるいは1つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。   Although the above embodiment has been described as a representative example, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, it is possible to combine a plurality of constituent blocks described in the configuration diagram of the embodiment into one, or to divide one constituent block.

1,2 コントラスト補正装置
11,11’ 周波数分解部
12 色標本化構造補正係数決定部
13,13’ コントラスト補正部
14 フレーム画像再構成部
15 フレームレート補正係数決定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Contrast correction apparatus 11, 11 'Frequency decomposition part 12 Color sampling structure correction coefficient determination part 13, 13' Contrast correction part 14 Frame image reconstruction part 15 Frame rate correction coefficient determination part

Claims (7)

映像のコントラストを補正するコントラスト補正装置であって、
前記映像を色信号毎に周波数分解して周波数分解画像を生成する周波数分解部と、
前記映像を撮像した撮像素子の色標本化構造から前記映像のナイキスト周波数を把握し、ナイキスト周波数が低いほどコントラストが小さくなるように、色信号の周波数帯域毎の第1の補正係数を決定する色標本化構造補正係数決定部と、
前記補正係数に基づいて、色信号の周波数帯域毎に前記周波数分解画像のコントラストを補正して帯域毎コントラスト補正画像を生成するコントラスト補正部と、
前記帯域毎コントラスト補正画像を周波数逆分解してコントラストが補正された映像を出力するフレーム画像再構成部と、
を備えることを特徴とするコントラスト補正装置。
A contrast correction device for correcting the contrast of an image,
A frequency resolving unit that frequency-decomposes the video for each color signal to generate a frequency-resolved image;
A color for determining the first correction coefficient for each frequency band of the color signal so that the Nyquist frequency of the image is grasped from the color sampling structure of the image pickup device that has picked up the image, and the contrast becomes smaller as the Nyquist frequency is lower. A sampling structure correction coefficient determination unit;
Based on the correction coefficient, a contrast correction unit that corrects the contrast of the frequency-resolved image for each frequency band of the color signal and generates a contrast correction image for each band;
A frame image reconstructing unit that outputs a video whose contrast is corrected by performing frequency reverse decomposition on the contrast-corrected image for each band;
A contrast correction apparatus comprising:
前記映像はフレームレートが変換されたフレームレート変換映像であり、
前記フレームレート変換映像がフレームレートを高くするように変換された映像である場合にはコントラストが大きくなり、フレームレート変換映像がフレームレートを低くするように変換された映像である場合にはコントラストが小さくなるように、色信号の周波数帯域毎の第2の補正係数を決定するフレームレート補正係数決定部を更に備え、
前記コントラスト補正部は、前記第1の補正係数及び前記第2の補正係数に基づいて、前記周波数分解画像のコントラストを補正して前記帯域毎コントラスト補正画像を生成することを特徴とする、請求項1に記載のコントラスト補正装置。
The video is a frame rate converted video obtained by converting the frame rate,
When the frame rate converted image is an image converted to increase the frame rate, the contrast is increased, and when the frame rate converted image is an image converted to decrease the frame rate, the contrast is increased. A frame rate correction coefficient determination unit that determines a second correction coefficient for each frequency band of the color signal so as to be smaller;
The contrast correction unit corrects a contrast of the frequency-resolved image based on the first correction coefficient and the second correction coefficient to generate the contrast correction image for each band. 2. The contrast correction apparatus according to 1.
前記コントラスト補正部は、時間周波数を変化させたときの空間周波数に対する視覚のコントラスト感度を示す時空間コントラスト感度特性に基づき、前記周波数分解画像のコントラストを補正することを特徴とする、請求項2に記載のコントラスト補正装置。   The contrast correction unit corrects the contrast of the frequency-resolved image based on a spatio-temporal contrast sensitivity characteristic indicating visual contrast sensitivity with respect to a spatial frequency when the temporal frequency is changed. The contrast correction apparatus described. 前記周波数分解部は、前記時空間コントラスト感度特性を基準に、水平方向及び垂直方向の分解階数を決定することを特徴とする、請求項3に記載のコントラスト補正装置。   The contrast correction apparatus according to claim 3, wherein the frequency resolution unit determines a resolution rank in a horizontal direction and a vertical direction based on the spatio-temporal contrast sensitivity characteristic. 前記コントラスト補正部は、空間の異方性を考慮して前記周波数分解画像のコントラストを補正することを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のコントラスト補正装置。   5. The contrast correction apparatus according to claim 1, wherein the contrast correction unit corrects a contrast of the frequency-resolved image in consideration of anisotropy of space. 前記周波数分解部は、ウェーブレット分解を用いて前記周波数分解画像を生成し、
前記フレーム画像再構成部は、ウェーブレット再構成を用いて周波数分解画像をフレーム画像に逆変換することを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載のコントラスト補正装置。
The frequency decomposition unit generates the frequency-resolved image using wavelet decomposition,
The contrast correction apparatus according to claim 1, wherein the frame image reconstruction unit performs inverse transformation of the frequency-resolved image into a frame image using wavelet reconstruction.
コンピュータを、請求項1から6のいずれか一項に記載のコントラスト補正装置として機能させるためのプログラム。
The program for functioning a computer as a contrast correction apparatus as described in any one of Claims 1-6.
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