CN105830438B - 影像显示装置 - Google Patents

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Abstract

得到更适当地提高了视觉辨认性的影像。具备：影像输入部，输入影像；影像处理部，对所述影像输入部输入的输入影像进行Retinex处理，进行影像信号生成处理，该影像信号生成处理根据所述输入影像中的与颜色有关的信息和实施所述Retinex处理而得到的影像信号中的颜色空间矢量的绝对值或者Y值的信息生成新的影像信号；以及显示部，根据在所述影像处理部进行影像处理而得到的影像信号显示影像。

Description

影像显示装置
技术领域
本发明涉及影像处理技术。
背景技术
作为本技术领域的背景技术，有专利文献1。在专利文献1的公报中，记载为在Multi Scale Retinex(多尺度Retinex(算法名称))处理中，根据作为处理对象的原图像的像素值等级(level)，针对每个像素从根据尺度不同的多个周边函数生成的模糊状态不同的多个模糊图像中选择任意的模糊图像，从而制作合成模糊图像。对合成模糊图像实施低通滤波，从而防止发生不自然的边界的不连续，进行Retinex处理(参照摘要)。
专利文献1：日本特开2005-004506号公报
发明内容
作为表示在影像信号中拍摄到的被摄体的特性的参数，具有例如亮度、颜色、频率分量等各种参数，但影像的场景不同时，这些值也不同。为了进行视觉辨认性良好的影像显示，需要根据影像的特征变更影像的对比度校正等特性来进行影像校正。
但是，在所述专利文献1那样的MSR中，在调整多个尺度来进行动态范围压缩的高性能化的技术中，虽然考虑了影像对多个尺度的贡献，但未考虑被摄体的特征。因此，不管影像中的被摄体的特征如何，都为同样的校正。
另外，在所述专利文献1那样的MSR中，在调整多个尺度来进行动态范围压缩的高性能化的技术中，虽然考虑了影像对多个尺度的贡献，但未考虑影像对反射的性质差异的贡献。
为了解决上述课题，例如，本发明的一个实施方式例如可以构成为具备：影像输入部，输入影像；影像处理部，对所述影像输入部输入的输入影像进行Retinex处理，并进行根据所述输入影像中的与颜色有关的信息以及实施了所述Retinex处理而得到的影像信号中的颜色空间矢量的绝对值或者Y值的信息生成新的影像信号的影像信号生成；以及显示部，根据由所述影像处理部进行影像处理而得到的影像信号显示影像。
根据本发明，能够得到更恰当地提高了视觉辨认性的影像。
附图说明
图1是本发明的实施例1的影像显示装置的结构例子的图。
图2是影像校正部的结构例子的图。
图3是影像合成部的结构例子的图。
图4A是第一Retinex处理部的特性的一个例子。
图4B是第二Retinex处理部的特性的一个例子。
图4C是影像合成控制信号的特性的一个例子。
图5A是影像的亮度直方图的一个例子。
图5B是影像的输入输出特性的一个例子。
图5C是影像的亮度直方图的一个例子。
图5D是影像的输入输出特性的一个例子。
图5E是影像的亮度直方图的一个例子。
图5F是影像的输入输出特性的一个例子。
图6是特征分析部的动作特性的图。
图7是本发明的实施例3的Retinex处理部的结构的一个例子。
图8是反射光检测部的结构的一个例子。
图9A是反射光控制部的结构的一个例子。
图9B是反射光控制部的结构的一个例子。
图10是说明基于Phong反射模型反射光的性质的图。
图11A是说明高斯分布的图。
图11B是说明基于余弦的亮度分布的图。
图11C是说明基于余弦的乘方的亮度分布的图。
图12A是说明基于影像的亮度值的镜面反射校正增益的图。
图12B是说明基于影像的亮度值的漫反射校正增益的图。
图13是本发明的实施例4的影像显示装置的结构图的例子。
图14是影像校正部的结构的一个例子。
图15是影像合成部的结构的一个例子。
图16是示出基于照度的控制特性的一个例子的图。
图17是本发明的实施例5的影像显示装置的结构图的例子。
图18是本发明的实施例5的设定菜单画面的一个例子。
图19是本发明的实施例6的影像显示装置的结构图的例子。
图20是影像校正部的结构的一个例子。
图21是输出影像生成部的结构的一个例子。
图22是影像信号等级的一个例子。
图23是本发明的实施例7的影像显示装置的结构图的例子。
图24是影像校正部的结构的一个例子。
图25是输出影像生成部的结构的一个例子。
图26是本发明的实施例6的影像校正部的结构的一个例子。
图27是本发明的实施例8的影像校正部的结构的一个例子。
(符号说明)
10：影像输入信号；12：内部影像信号；13：校正影像信号；15：显示控制信号；20：第一Retinex处理部；21：第一校正影像信号；22：第二Retinex处理部；23：第二校正影像信号；24：特征分析部；25：影像合成控制信号；26：影像合成部；27、28、31：增益控制部；29：影像合成控制信号；30：加法器；32：照度等级信号；33：基于自适应控制的校正影像信号；100：影像校正部；101：基于尺度1的反射光分量；102：基于尺度2的反射光分量；120：基于MSR的反射光检测部；122：基于尺度1滤波器的卷积的结果；124：基于尺度2滤波器的卷积的结果；126：基于尺度1的SSR的结果值；128：基于尺度2的SSR的结果值；130：基于MSR的反射光控制部；131：针对各SSR的结果的加权平均结果值(包括增益)；152：基于镜面反射滤波器的卷积的结果；154：基于漫反射滤波器的卷积的结果；156：基于环境滤波器的卷积的结果；158：针对镜面反射滤波器的函数变换的结果；160：针对漫反射滤波器的函数变换的结果；162：针对环境滤波器的函数变换的结果；181：针对镜面反射以及漫反射的加权平均结果值(包括增益)；302：边缘信号；601：内部影像信号；602、603：颜色变换部；604：校正影像信号；605、607、630：输出影像生成；606、608：输出影像信号；610、611：绝对值化部；612、631：运算器；613、615、633：影像校正部；1000、3000：影像校正部。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式，本发明未必限定于这些实施方式。另外，在说明实施方式的各附图中，对同一部件附加同一符号，省略其重复的说明。
实施例1
在本实施例中，以投影机的结构，说明针对光反射的每个性质分解影像来进行影像校正的影像显示装置。另外，以下，用投影机的例子进行说明，但其方式也可以是背投电视机。另外，也可以是不进行面板的放大投影，而使用液晶显示器、等离子体显示器、有机EL显示器等直视型平面显示器的显示装置。关于该点，在以后的所有实施例中都是同样的。
图1是本实施例的影像显示装置的结构图的例子。
本影像显示装置包括：输入信号处理部11，将影像输入信号10作为输入，通过例如压缩影像信号的解码、IP变换、缩放等变换为内部影像信号12；影像校正部100，将内部影像信号12作为输入；定时控制部14，将校正影像信号13作为输入，针对校正影像信号根据显示画面的水平/垂直同步信号生成显示控制信号15；以及光学系装置200，显示影像。
光学系装置200包括：光源203，照射用于向屏幕投影影像的光线；面板202，将显示控制信号15作为输入，针对每个像素调整来自光源203的光线的灰度，制作投射影像；以及透镜201，用于将投射影像放大投影到屏幕。
另外，在影像显示装置是液晶显示器、等离子体显示器、有机EL显示器等直视平面显示器的情况下，不需要光学系装置200的透镜201。用户直视面板202。
图2示出影像校正部100的结构的一个例子。第一Retinex处理部20以及第二Retinex处理部22对内部影像信号12进行基于Retinex理论的影像处理，输出第一校正影像信号21以及第二校正影像信号23。
此处，Retinex(算法)理论是表示颜色恒常性、明亮度恒常性这样的人类眼睛的视觉特性的理论。根据该理论，能够从影像分离出照明光分量、提取反射光分量。
因此，在基于Retinex理论的影像校正处理中，关于昏暗的室内或明亮的逆光下的影像，通过去除作为难以观察该影像中的人物等被摄体的原因的照明光分量的影响，并提取反射光分量，也能够得到视觉辨认性高的影像。因此，在数字灰度下也能够适当地压缩人类观察而感觉到自然的动态范围。
在Retinex理论中，根据照明光分量或者反射光分量的推测手法，存在多个模型。例如，在下述参考文献1中，针对McCann99、PSEUDO、Poisson、QP的模型进行了比较。
另外，将推测为局部的照明光分量依照高斯分布、并提取反射光分量的Retinex称为Center/Surround(中心/环绕)(以下记载为C/S)Retinex。在以该Retinex为代表的模型中，有Single Scale Retinex(单尺度Retinex)模型(以下称为SSR)、Multiscale Retinex(多尺度Retinex)模型(以下称为MSR)等。
SSR是从影像中提取针对一个尺度的反射光的亮度分量的模型(参照例如下述参考文献2)，对SSR扩展而从影像中提取针对多个尺度的反射光的亮度分量的模型(参照例如下述参考文献3)是MSR。
〔参考文献1〕野里良裕，等“適応的階調補整のハードウェア実現におけるRetinex理論の比較評価”，信学学报，SIS2005-16，(2005).
〔参考文献2〕D.J.Jobson and G.A.Woodell，Properties of a Center/SurroundRetinex：Part 2.Surround Design，NASA Technical Memorandum，110188，1995.
〔参考文献3〕Zia-ur Rahman，Daniel J.Jobson，and Glenn A.Woodell，”Multiscale Retinex For Color Image Enhancement”，ICIP’96
在本实施例中，作为一个例子，设为第一Retinex处理部20使用照明光推测性能优良的McCann99模型，第二Retinex处理部22使用对比度校正性能优良的MSR模型。特征分析部24分析内部影像信号12的特征，向影像合成部26输出第一影像合成控制信号29以及第二影像合成控制信号25。在影像合成部26中根据第一影像合成控制信号29以及第二影像合成控制信号25，合成校正影像信号21以及校正影像信号23并输出校正影像信号13。
图3示出影像合成部26的结构的一个例子。校正影像信号21通过增益控制部27被增益α倍，校正影像信号23通过增益控制部28被增益(1-α)倍，通过加法部30进行加法处理，之后，通过增益控制部31被增益β倍而得到校正影像信号13。
接下来，使用图4A～C、图5A～F，说明图1至图3所示的结构的动作的一个例子。首先，说明本实施例中的利用第一影像合成控制信号29进行的控制。
在图4A以及图4B中，横轴表示亮度等级，纵轴表示增益，分别示出了针对第一Retinex处理部20、第二Retinex处理部22的亮度等级的增益特性的一个例子。在本实施例中，示出了在第一Retinex处理部20中使用McCann99模型，在第二Retinex处理部22中使用MSR模型的情况的一个例子。在图4A的例子中，基于McCann99模型的第一Retinex处理部20在亮度等级LV1与LV2之间具有增益的峰值g1。在图4B的例子中，使用MSR模型的第二Retinex处理部22在LV2与LV3之间具有增益的峰值g2。
图4C是示出第一Retinex处理部20以及第二Retinex处理部22的特性是上述图4A以及图4A的情况的、基于从图2所示的特征分析部24输出的第一影像合成控制信号29的合成控制值α的一个例子的图。如图4C那样，合成控制值被控制为在第一Retinex处理部20的增益比第二Retinex处理部22的增益高的亮度等级时减小合成控制值α，相反地，在第一Retinex处理部20的增益比第二Retinex处理部22的增益低的亮度等级时增大合成控制值α。由此，使从加法部30输出的第一Retinex处理部20和第二Retinex处理部22的合成输出影像的输入输出特性为线性的特性。
通过以上的处理，能够取得可获得利用McCann99模型的Retinex处理和利用MSR模型的Retinex处理这两者的优点的合成影像，其中McCann99模型的照明光推测性能优良，MSR模型的对比度校正性能优良。
接下来，说明本实施例中的基于第二影像合成控制信号25的控制。
图5A以及图5B示出了从特征分析部24输出的第二影像合成控制信号25的控制的一个例子。
首先，在图5A中，横轴表示影像的亮度等级，纵轴表示1个画面中的像素的个数，将各亮度等级的分布图形化为直方图。在图5A的例子中，直方图h1示出亮度等级LV1至LV3的范围的分布比LV1以下以及LV3以上的亮度等级的分布多。另外，在亮度等级LV1至LV3的范围的分布平坦的情况下，为单点划线所示的直方图h0。
在图5B中，横轴表示输入影像的亮度等级，纵轴表示输出影像的亮度等级，示出了在上述图5A的亮度分布是直方图h1的情况下，从特征分析部24输出的第二影像合成控制信号25的一个例子。这是由增益控制值β控制的输入输出等级特性。在图5A的亮度分布是直方图h0的情况下，为图5B的虚线所示的特性，在图5A的亮度分布是直方图h1的情况下，为图5B的实线所示的特性。此处，β是以虚线所示的线性的特性为基准(β＝1)的参数。通过使该β根据输入等级而可变，能够得到图5B的实线所示那样的特性。在图5B的例子中，β在LV2为1，在LV1为小于1的值，在LV3为大于1的值。这样，在图5A的直方图h1的情况下，根据增益控制值β，控制为亮度分布多的LV1至LV3的范围的输入输出特性曲线的斜率比其以外的区域的斜率更为急剧。通过以这样的特性得到校正影像信号13，针对影像中的分布多的区域分配更多的输出亮度等级，所以能够得到视觉辨认性良好的影像。
图5C至图5F是说明亮度分布与图5A不同的情况下的控制的一个例子的图。
首先，图5C示出了LV2以下的亮度等级的亮度分布比LV2以上的亮度等级多的情况的直方图的一个例子。图5D示出了该情况的增益控制值β的一个例子。如图5D那样，通过控制为亮度分布多的LV2以下的特性曲线的斜率比于LV2以上的亮度等级更为急剧，从而对影像的分布多的亮度带分配更多的输出亮度等级。由此，能够得到视觉辨认性良好的影像。
接下来，图5E示出了LV2以上的亮度等级的亮度分布比LV2以下的亮度等级多的情况的直方图的一个例子。图5F示出了该情况的增益控制值β的一个例子。如图5F那样，通过控制为亮度分布多的LV2以上的特性曲线的斜率比LV2以下的亮度等级更为急剧，从而对影像的分布多的亮度带分配更多的输出亮度等级，所以能够得到视觉辨认性良好的影像。
通过以上说明的影像合成部26的一连串的控制，能够得到利用照明光推测性能优良的McCann99模型的Retinex处理和利用对比度校正性能优良的MSR模型的Retinex处理这两者的优点，同时能够得到视觉辨认性良好的校正影像。
另外，在以上的说明中，Retinex模型的组合不限于上述例子，也可以是不同的方式的Retinex模型的组合。另外，不限于2个方式的模型的组合，也可以是3个以上的模型的组合。在该情况下，图2所示的多个Retinex处理部构成为并联地排列并通过合成处理部26合成各Retinex处理部的校正影像来得到校正影像信号13即可。
实施例2
实施例2是图1的影像显示装置中的影像校正部100的动作与实施例1不同的例子。以下，说明与实施例1的相异。无特别说明的部分与实施例1相同，所以省略说明。
使用图2说明实施例2的影像校正部100。第一Retinex处理部20以及第二Retinex处理部22针对内部影像信号12分别进行基于不同方式的Retinex理论的影像处理，输出校正影像信号21以及校正影像信号23。在本实施例中，设为相比于第一Retinex处理部20，第二Retinex处理部22进行尺度大的Retinex处理。此处，Retinex处理的尺度是指Retinex处理中所参照的像素范围的大小。
特征分析部24分析内部影像信号12的特征，将第一影像合成控制信号29以及第二影像合成控制信号25输出到影像合成部26。在影像合成部26中，根据影像合成控制信号29以及影像合成控制信号25合成校正影像信号21以及校正影像信号23并输出校正影像信号13。
此处，实施例2的第二影像合成控制信号25以及增益控制值β与实施例1相同，所以省略说明。
实施例2的利用第一影像合成控制信号29的增益控制值α与实施例1不同。以下，对其进行说明。
图6示出实施例2中的特征分析部24中的第一影像合成控制信号的输出特性的一个例子。在图6中，横轴表示影像的亮度等级，纵轴表示第一影像合成控制信号29的值。如图6那样，在例如亮度等级低的情况下减小α，在高的情况下增大α。通过这样控制α，能够使合成比例根据亮度等级可变。在通过影像合成部26得到的校正影像信号13中，能够在亮度等级小的情况下增大第二Retinex处理部22的比例。另外，能够在亮度等级大的情况下增大第一Retinex处理部20的比例。即，从Retinex处理的尺度小的第一Retinex处理部20包含大量的比较高的频率分量的反射光分量，所以通过在亮度高的影像区域中增大合成比例，能够提高影像的精细感。另外，从Retinex处理的尺度大的第二Retinex处理部22包含大量的比较低的频率分量的反射光分量，所以通过在亮度低的影像区域中增大合成比例，能够提高影像的阴影部分的视觉辨认性。另外，图6所示的特性是一个例子，根据Retinex处理的特性来决定各亮度等级的最大值、最小值、特性的斜率等即可。
在以上说明的实施例中，示出了根据影像的亮度等级生成影像合成控制信号29的一个例子，但也可以是与频率分量对应的控制。在根据频率分量进行控制的情况下，例如，在影像信号的每个区域的频率分量高的情况下，在校正影像信号13中增大从尺度尺寸小的Retinex处理部得到的影像信号的比例，在影像信号的每个区域的频率分量低的情况下，在校正影像信号13中增大从尺度尺寸的大的Retinex处理部得到的影像信号的比例。进而，也可以进行使用影像的亮度等级和频率分量这两者的合成控制，在该情况下，例如，利用将与亮度等级对应的上述控制值和与频率分量对应的控制值的加法运算或者累计并标准化而得到的值进行控制即可。
根据以上说明的本发明的实施例2，通过根据Retinex处理的尺度合成不同的多个Retinex处理的校正影像，能够同时实现影像的精细感和阴影部分的视觉辨认性。
实施例3
接下来，说明在图1所示的影像显示装置的影像校正部100中使用不同的Retinex模型的情况的实施例。关于影像校正部100的结构，作为一个例子使用了图2的结构，但不限于此。图7是第一Retinex处理部20的结构例子，包括：反射光检测部150，将内部影像信号12作为输入信号，进行基于Retinex理论的影像处理，从而检测2个反射光分量101和102；以及反射光控制部180，将被检测出的2个反射光分量作为输入，在调整了反射光之后进行再合成，从而输出校正影像信号13。
接下来，说明反射光检测部150以及反射光控制部180。
光的反射根据被摄体的性质而分类为例如在平滑的表面进行如镜子那样的镜面反射的光(以下称为镜面反射)、通过不光滑的表面的细小的凹凸而扩散反射的光(以下称为漫反射)以及通过针对周围的环境反复反射等而散射了的光即环境光(以下称为环境)等。
例如，在三维计算机图形领域中，使用这3个光的性质来表现物体表面的阴影的反射模型包括Phong反射模型。根据Phong反射模型，材质能够通过光的反射状态来表现。
例如，在对塑料球体照射聚光灯的情况下，能够形成亮度高的小的圆形的高亮光。另外，在橡胶状的球体的情况下，高亮光的半径比塑料球体宽，但亮度变低。该高亮光的部分是镜面反射。另外，漫反射、环境也根据材质而亮度不同。
图10是说明Phong反射模型的例子的图。图包括光源和从光源延伸出的光线、光线到达的球体和载置球体的地面、观测其样子的观测者。观测既可以在视点的位置进行并实际用眼睛观测，也可以使用照相机等观测设备。
在图10中，镜面反射是光线在球体表面向视线方向反射的光501。其是光源映入球体表面的光，图中的圆形的高亮光504是镜面反射的范围。例如，在塑料的球体的情况下，出现亮度高的小的圆形的高亮光。另外，在橡胶状的球体的情况下，高亮光的半径比塑料宽，但亮度变低。在Phong反射模型中，假设为镜面反射依照视线与反射光的余弦的乘方。
在图10中，漫反射是光线照射到球体表面的光502扩散反射的光。漫反射的亮度由光线和球体表面的朝向即光线与法线的余弦决定，所以在球体表面光直接照射的部分是漫反射的范围。
在图10中，环境是在成为影子的部分回绕的光503。这是在周围多次反射、散射了的光在环境整体中被平均而留下的，所以在直接光未到达的影子的部分也有一定的亮度。作为影子的扩散反射的光由光线与球体表面的朝向、光线矢量即法线的余弦决定明亮度。
根据以上，通过下式表示Phong反射模型。
[式1]
因此，设为本实施例的反射光检测部中的反射光由环境、漫反射、镜面反射构成，影像中的环境依照广义高斯，漫反射依照基于余弦的亮度分布，镜面反射依照基于余弦的乘方的亮度分布。如果将环境的滤波器设为Fa(x，y)、将漫反射的滤波器设为Fd(x，y)、将镜面反射的滤波器设为Fs(x，y)，则各滤波器如下式所示。
[式2]
[式3]
[式4]
另外，图11A、图11B、图11C分别是说明将纵轴用亮度的等级表现、且将横轴用一维位置坐标表现的环境、漫反射、镜面反射的分布的图。这样，可知相比于环境的高斯分布，漫反射、镜面反射的分布的等级急剧下降。
此处，利用环境的滤波器的影像Ia对整体进行了平均，所以大致仅为环境分量。利用漫反射的滤波器的影像Id，镜面反射的分量通过滤波器被进行平均，大致仅为环境分量和漫反射分量。利用镜面反射的滤波器的影像Is几乎未被平均，所以环境分量、漫反射分量以及镜面反射分量全部保留。其如公式5所示。
[式5]
Ambient＝Ia，Diffuse＝Id-Ia，Specular＝Is-Id
如果对其与MSR同样地求基于对数空间的反射分量，则为公式6。
[式6]
Rphong，i(x，y)＝WdRDiffuse，i(x，y)+WsRSepcular，i(x，y)
另外，镜子、金属等的镜面反射由于被认为是全反射，所以余弦的乘方为无限大。此时，基于镜面反射的反射分量，也可以使用公式7。
[式7]
另外，环境是环境整体的平均的光，所以也可以使用平均值滤波器或者平均亮度来代替高斯滤波器。例如，如果使用平均亮度，则为公式8。
[式8]
另外，镜面反射多数情况显眼的是高亮度的高亮光，漫反射多数情况是中低亮度。因此，例如，也可以针对公式6的镜面反射Rspecular，施加图12A所示那样的高亮度区域的增益，针对漫反射Rdiffuse，施加图12B所示那样的中低亮度度区域的增益。此处，将图12A的输入输出曲线设为g(I)时，在输入亮度I为低亮度时增益为0，从中亮度开始增益逐渐变高，在成为高亮度时增益成为1。图12B的输入输出曲线是1-g(I)，在低亮度时增益是1，从中亮度开始增益逐渐变低，在高亮度时增益为0。
另外，与MSR的例子同样地，关于公式6，如果在加权平均之后施加增益和指数函数，则成为同态滤波器。也可以针对该同态滤波器，用例如使用了乘方的函数及其反函数来近似对数函数及指数函数。在该情况下，如果设为函数f，则为公式9。
[式9]
RPhong，l(x，y)＝WdRDiffuse，l(x，y)+WsRSpecular，l(x，y)
根据以上，能够使用Phong反射模型进行考虑了反射的性质的校正。
使用图8以及图9，说明公式9。
图8是说明实施例3的反射光检测部的处理的图。反射光检测部150包括镜面反射滤波器部151、漫反射滤波器部153、环境滤波器部155、函数变换部157、159、161、镜面反射检测部163以及漫反射检测部164。另外，函数变换部既可以是对数函数，也可以通过乘方函数近似。
图9A是说明实施例1的反射光控制部的处理的图。反射光控制部180既可以通过利用权重W1和W2的加权平均构成，也可以通过利用权重W1和W2的加权平均、增益G以及反函数变换部182构成。其中，反函数变换部是在函数变换部中使用的函数的反函数。另外，也可以如图9B所示，对图9A的结构加上在图12A的高亮度域中具有高的增益的镜面反射校正增益183和在图12B的中低亮度域中具有高的增益的漫反射校正增益184。
根据以上的结构，在提取反射光分量时，针对光的反射的每个性质即针对镜面反射、漫反射、环境的每一个来分解影像，通过根据各个性质变更校正量，从而能够从第一Retinex处理部20得到考虑了影像中的目标的材质的质感高的第一校正影像信号21。
接下来，设为第二Retinex处理部22进行使用MSR模型的影像校正。此时，进行相比于上述第一Retinex处理部20增大了尺度尺寸的处理。
通过做成以上那样的结构，第一校正影像信号21成为考虑了目标的性质的影像信号，第二校正影像信号23成为在影像的比较大的面积中进行了对比度校正的影像信号。针对这些校正影像信号，与在实施例2中说明的影像合成部26的动作同样地进行合成。由此，能够在影像的亮度等级低的区域中增大第二校正影像信号的比例，所以能够增大对比度改善效果，能够在影像的亮度等级高的区域中增大考虑了目标的性质的影像校正信号的比例，所以作为校正影像信号13能够得到在影像的亮度等级的整个范围中视觉辨认性良好的影像。
根据以上说明的本发明的实施例3，除了上述实施例2的效果以外，还能够得到质感更高的输出影像。
实施例4
在本实施例中，说明在本发明的影像显示装置中考虑了使用环境中的外部光的自适应控制例。
图13是本实施例的影像显示装置的结构图的例子。
本影像显示装置包括：输入信号处理部11，将影像输入信号10作为输入，通过例如压缩影像信号的解码、IP变换、缩放等变换为内部影像信号12；照度传感器31，将外部光作为输入，输出例如256级的照度等级信号32；影像校正部300，将内部影像信号12和照度等级信号32作为输入；定时控制部14，将校正影像信号33作为输入，针对校正影像信号根据显示画面的水平/垂直同步信号生成显示控制信号15；以及光学系装置200，显示影像。
接下来，图14示出了影像校正部300的结构例子。影像合成部261根据第一影像合成控制信号29、第二影像合成控制信号25以及照度等级信号32，自适应地合成第一校正影像信号21和第二校正影像信号23，作为校正影像信号13输出。
此处，图15示出了影像合成部261的结构的一个例子。在照度增益调整部262中，通过照度等级信号32来调整第一影像合成控制信号29和第二影像合成控制信号25。接下来，分别作为第二照度校正信号251、第一照度校正信号291输出，如图15那样施加到增益控制部27、28、31。由此决定校正影像信号13的合成特性。
在以上的结构中，首先，第一影像合成控制信号29依照照度等级信号32，例如，以在照度高的情况下增大尺度尺寸小的Retinex处理部的合成比例的方式进行校正并输出第一照度校正信号291。即，在实施例2中说明的结构例子中，在图6所示的α值变大的方向上附加偏置即可。
接下来，第二影像合成控制信号25依照照度等级信号32的大小，取得与例如图16所示的增益控制信号的积，作为第二照度校正信号251。由此，在周围的照度低的情况下，增益控制值β变小而影像的校正量变小，所以能够再生接近原画的影像，在照度高的情况下，增益控制值变大而影像的校正量变大，所以明亮的环境下的影像的视觉辨认性能够提高。作为校正的方法，不限于此，也可以以对例如第二影像合成校正信号25附加依照照度等级信号32的偏置的方式进行校正。也就是说，以根据照度等级增大明亮的环境下的校正量的方式控制即可。
根据以上说明的本发明的实施例4，通过考虑外部光的影响来控制影像处理，即使在明亮的环境下也能够提高影像的视觉辨认性。
实施例5
在本实施例中，说明在本发明的影像显示装置中，使用者设定校正特性的情况的控制方法的一个例子。图17是示出本实施例的结构的一个例子的图，设置有用户设定部400。用户设定部400构成为能够经由遥控器、装置主体的操作按钮的操作输入来自用户的操作信号401，根据操作信号，将操作命令信号输出到影像校正部100，设定影像显示装置的影像处理中有无校正、校正量等。由此，能够进行将显示部中显示的影像切换为用户期望的状态的设定。
另外，在图17的例子中，是在图1的影像显示装置的结构例子中设置用户设定部400的结构，但不限于此，也可以在具有图13所示的照度传感器的影像显示装置的结构例子中设置用户设定部400。即本实施例可以应用于上述任意的实施例。
在图18中，使用影像显示装置所显示的设定菜单画面1800，来说明能够用本实施例的用户设定部设定的设定项目的例子。
设定菜单画面1800由影像显示装置的菜单画面信号生成部(图示省略)生成，并代替校正影像信号13而被输出。或者，设定菜单画面1800重叠在校正影像信号13上而被输出。
说明设定菜单画面1800的例子的“Retinex方式选择”1810的项目。能够通过“Retinex方式选择”1810的项目，选择是否需要使用在各实施例中说明过的第一Retinex处理部20以及第二Retinex处理部22这两者的Retinex处理。构成为通过经由遥控器、装置主体的操作按钮的操作移动光标1811来进行选择。说明选择项目和该情况的处理。例如，在选择了“仅Retinex1”的选择项目的情况下，仅将第一Retinex处理部20的处理应用于影像校正部的处理，不将第二Retinex处理部22的处理应用于影像校正部的处理。具体而言，既可以使合成控制值α为1，也可以将第二Retinex处理部22的动作自身设为OFF。接下来，在选择了“仅Retinex2”的选择项目的情况下，相反地，仅将第二Retinex处理部22的处理应用于影像校正部的处理，不将第一Retinex处理部20的处理应用于影像校正部的处理。具体而言，既可以使合成控制值α成为0，也可以将第一Retinex处理部20的动作自身设为OFF。在选择了“组合Retinex1和2”的选择项目的情况下，如在上述实施例中说明的那样，合成第一Retinex处理部20的处理和第二Retinex处理部22的处理而输出。在选择了“Retinex OFF”的选择项目的情况下，第一Retinex处理部20的处理和第二Retinex处理部22的处理这两者都不应用于影像校正部的处理。既可以将两者的动作设为OFF，也可以针对输入到影像校正部的影像，使影像校正部旁通而输出。
在上述“Retinex方式选择”1810的项目中，无需一定对用户提示上述4个选择项目，也可以仅提示例如“组合Retinex1和2”的选择项目以及“Retinex OFF”的选择项目这2个项目。另外，也可以提示“组合Retinex1和2”的选择项目、“仅Retinex1”的选择项目、“Retinex OFF”的选择项目这3个。即，提示所例示出的选选项中的至少2个项目即可。
接下来，说明设定菜单画面1800的例子的“Retinex强度设定”1820的项目。能够在“Retinex强度设定”1820的项目中设定各个Retinex处理的强度。具体而言，经由遥控器、装置主体的操作按钮的操作，移动滑动条1821、1822，设定各个Retinex处理的强度。该情况的处理能够通过对例如图4A和图4B所示的各个Retinex处理的增益附加与强度对应的偏置来实现。例如，针对图4A以及图4B的增益，在强度强的情况下附加正方向的偏置，在强度弱的情况下附加负方向的偏置。关于该附加偏置的处理，能够通过针对第一Retinex处理部20以及第二Retinex处理部22的内部、或者校正影像信号21以及校正影像信号23插入附加偏置的处理来实现。
另外，“Retinex强度设定”1820的项目也可以构成为能够根据“Retinex方式选择”1810的项目的选择状态来切换激活、非激活的状态。即，关于“Retinex方式选择”1810的项目中为OFF的处理的滑动条也可以设为非激活状态。
接下来，说明设定菜单画面1800的例子的“合成设定”1830的项目。在“合成设定”1830的项目中，能够设定各个Retinex处理的合成比例。控制在上述各实施例中说明的α的值来实现该处理。具体而言，首先，设为用户能够经由遥控器、装置主体的操作按钮的操作，移动光标1831，选择“可变”或“固定”中的任意项目。在选择了“可变”的情况下，如在上述各实施例中说明的那样，使合成控制值α根据输入影像信号可变。在选择了“固定”的情况下，合成控制值α相对输入影像信号不可变，而以用户所设定的状态固定。具体而言，用户经由遥控器、装置主体的操作按钮的操作来调整滑动条1832，以固定为与该位置对应的合成控制值α的状态设定。在图18的例子中，条越向左行进越增大α，第一Retinex处理部20的处理被优先合成。条越向右行进α变得越小，第二Retinex处理部22的处理被优先合成。
另外，“合成设定”1830的项目也可以构成为根据“Retinex方式选择”1810的项目的选择状态来切换激活、非激活的状态。即，在未选择“Combining Retinex1and 2”的选择项目的情况下，也可以使“合成设定”1830的项目的整体为非激活。
接下来，说明设定菜单画面1800的例子的“视觉辨认性提高处理强度设定”1840的项目。该项目能够设定图3的增益控制部31的处理的效果的大小。具体而言，根据滑动条1840的移动，变更增益控制值β的变化量的振幅的大小。在图5B、图5D、图5F的任意的特性中，只要增益控制值β的变化量的振幅变大，则视觉辨认性提高处理变强。
接下来，说明设定菜单画面1800的例子的“照度传感器自适应处理”1850的项目。该项目是在具有实施例4的图13所示的照度传感器的影像显示装置的结构例子中设置有用户设定部400的情况下所使用的菜单项目。在“照度传感器自适应处理”1850的项目中，用户能够经由遥控器、装置主体的操作按钮的操作移动光标1851，选择“ON”或“OFF”中的任意项目。在选择了“OFF”的情况下，用1来固定在实施例4中说明的图16的增益控制值。
根据搭载有以上说明的本发明的实施例5中说明的用户设定部400的影像显示装置，用户能够与用户的嗜好、影像显示装置的使用目的或者使用环境符合地，调整本发明的各实施例中的影像校正处理。由此，能够提供更便于使用的影像显示装置。
实施例6
在本实施例中，通过投影机的结构，说明针对光反射的每个性质分解影像来进行影像校正的影像显示装置。另外，以下，以投影机的例子进行说明，但其方式也可以是背投电视机。另外，也可以不进行面板的放大投影，而是使用液晶显示器、等离子体显示器、有机EL显示器等直视平面显示器的显示装置。关于该点，在以后的任意的实施例中也是同样的。
图19是本实施例的影像显示装置的结构图的例子。
本影像显示装置包括：输入信号处理部11，将影像输入信号10作为输入，通过例如压缩影像信号的解码、IP变换、缩放等变换为内部影像信号601；影像校正部1000，将内部影像信号601作为输入；定时控制部14，将输出影像信号606作为输入，针对校正影像信号根据显示画面的水平/垂直同步信号生成显示控制信号15；以及光学系装置200，显示影像。另外，影像校正部1000也可以简单地表现为影像处理部。
光学系装置200包括：光源203，照射用于向屏幕投影影像的光线；面板202，将显示控制信号15作为输入，针对每个像素调整来自光源203的光线的灰度，制作投射影像；以及透镜201，用于将投射影像放大投影到屏幕。
另外，在影像显示装置是液晶显示器、等离子体显示器、有机EL显示器等直视平面显示器的情况下，不需要光学系装置200的透镜201。用户直视面板202。
图20示出影像校正部1000的结构的一个例子。颜色变换部602将以RGB形式输入的内部影像信号601变换为例如YUV形式而输出内部影像信号625。此处，内部影像信号625的形式只要能够变换为亮度信号Y和颜色信号即可，不限于YUV形式。第一Retinex处理部20以及第二Retinex处理部22针对内部影像信号625的亮度信号Y，进行基于Retinex理论的影像处理，输出第一校正影像信号21以及第二校正影像信号23。第一Retinex处理部20以及第二Retinex处理部22的动作与实施例1相同，所以详述省略。特征分析部24分析内部影像信号625的特征，向影像合成部26输出第一影像合成控制信号29以及第二影像合成控制信号25。在影像合成部26中，根据第一影像合成控制信号29以及第二影像合成控制信号25，合成校正影像信号21以及校正影像信号23而输出校正影像信号13。该影像合成部26的动作与在实施例1中说明的一个例子相同，详细的说明省略。颜色变换部603使用校正影像信号13的亮度信号Y和内部影像信号625的颜色信号UV，变换为RGB形式的校正影像信号604而输出。此时，有在校正影像信号13与内部影像信号625之间，由于上述各Retinex处理部和影像合成部26的处理结构而产生影像的定时差的情况，但此处校正该定时差而变换为校正影像信号604。
输出影像生成部605根据内部影像信号601和校正影像信号604的影像信号等级的比例，对内部影像信号601附加校正，作为新的输出影像信号606输出。图21示出输出影像生成部605的结构的一个例子。绝对值化部610根据校正影像信号604的RGB分量计算影像等级的绝对值，输出影像等级信号620。绝对值化部611根据内部影像信号601的RGB分量计算影像等级的绝对值，输出影像等级信号621。运算器612求出上述影像等级信号620和影像等级信号621的大小的比例，输出校正比例信号622。影像校正部613根据校正比例信号622校正内部影像信号601而输出输出影像信号606。具体而言，对内部影像信号601的RGB分量分别乘以校正比例信号622来进行校正。
图22示出该具体的校正的一个例子。在图22中，在RGB颜色空间中，在RGB各轴上示出了影像信号的RGB等级。使上述内部影像信号601的RGB等级是(r1、g1、b1)的情况为用V1的箭头(实线)所示的矢量。此处，矢量V1是具有内部影像信号601的多个颜色参数的比例的信息的矢量。同样地，在校正影像信号604的等级是(r2、g2、b2)时，为用V2的箭头(实线)所示的矢量。在上述的各绝对值化部610、611中，根据各RGB分量求出矢量的绝对值即矢量V1、V2的长度，设为影像等级信号620、621。在运算器612中，根据该影像等级的绝对值求出大小的比例，在影像校正部613中进行乘法运算。
[式10]
校正影像信号606＝V1*(影像等级620÷影像等级621)
V1＝(r1、g1、b1)
这样得到的输出影像信号606如图22的V3的虚线所示。即，为与V1相同方向的矢量，维持内部影像信号601的多个颜色参数的比例，所以能够在保持内部影像信号601的色调的基础上，得到视觉辨认性良好的影像。
关于该处理，在以上的说明中，说明为“校正内部影像信号601”，但也能说成根据内部影像信号601的RGB等级的矢量及其绝对值、以及校正影像信号604的RGB等级的矢量及其绝对值，生成新的输出影像信号。
此前说明的输出影像生成部605的影像校正处理，叙述了使用内部影像信号601和校正影像信号604的各RGB等级的绝对值的比例来校正内部影像信号601的一个例子，但还能够使用亮度信号(Y)的比例来校正内部影像信号601。
图26示出该情况的影像校正部1000的结构的一个例子。颜色变换部602根据内部影像信号601的RGB形式的信号输出内部影像信号626。第一Retinex处理部20、第二Retinex处理部22、特征分析部24、影像合成部26的动作与上述动作相同，所以说明省略。输出影像生成部630中的运算器631求出校正后的亮度信号13的等级和内部影像信号626的亮度信号等级的比例，输出校正比例信号632。影像校正部633根据校正比例信号632校正内部影像信号601而输出输出影像信号608。具体而言，对内部影像信号601的RGB分量分别乘以校正比例信号632来进行校正。在该结构例子中，也能够在保持内部影像信号601的色调的基础上，得到视觉辨认性良好的影像。
根据以上说明的本实施例的影像显示装置，能够根据与基于Retinex处理的影像校正前的影像信号的颜色有关的信息(颜色空间上的矢量信息或者多个颜色参数的比例的信息)、和基于Retinex处理的影像校正前后的颜色空间矢量的绝对值或者亮度的比例的信息，生成新的影像信号。由此，能够在得到利用Retinex处理获得的视觉辨认性的提高效果的同时，生成并显示更接近Retinex处理前的颜色平衡的影像信号。
实施例7
在本实施例中，说明对本发明的实施例6的影像显示装置进一步追加考虑了使用环境中的外部光的自适应控制的例子。
图23是本实施例的影像显示装置的结构图的例子。
本影像显示装置包括：输入信号处理部11，将影像输入信号10作为输入，通过例如压缩影像信号的解码、IP变换、缩放等变换为内部影像信号601；照度传感器31，将外部光作为输入，输出例如256级的照度等级信号32；影像校正部3000，将内部影像信号601和照度等级信号32作为输入；定时控制部14，将输出影像信号608作为输入，针对校正影像信号根据显示画面的水平/垂直同步信号生成显示控制信号15；以及光学系装置200，显示影像。另外，影像校正部3000也可以简单地表现为影像处理部。
接下来，图24示出了影像校正部3000的结构例子。输出影像生成部607根据校正影像信号604、内部影像信号601以及照度等级信号32自适应地合成，作为输出影像信号608输出。另外，设为与在实施例6中说明的图20的构成要素相同的符号的部分具有同一功能。图25示出输出影像生成部607的结构的一个例子。影像校正部615使用内部影像信号601、校正比例信号622以及照度等级信号32如以下那样进行校正，输出输出影像信号608。
[式11]
校正比例信号622＝影像等级620÷影像等级621
输出影像信号608＝V1*(校正比例信号622*(最大照度÷照度等级信号32))
V1＝(r1、g1、b1)
在上述中，设为照度等级的值与明亮度成比例地增大，公式11的最大照度是预先设定的最大照度等级，设为照度等级信号32不超过最大照度等级。根据该影像校正部615的处理，在照度等级大的情况下，针对内部影像信号601的校正量能够变大，在照度等级小的情况下校正量能够变小。由此，能够根据进行影像显示的场所的明亮度，改变影像校正量来提高视觉辨认性，例如，通过在明亮的场所增大影像校正量，能够得到更大的视觉辨认性提高效果。
在以上的说明中，说明为“校正内部影像信号601”，但也可以说成根据内部影像信号601的RGB等级的矢量及其绝对值、校正影像信号604的RGB等级的矢量即其绝对值以及照度等级信号32生成新的输出影像信号。
根据以上说明的本实施例的影像显示装置，能够根据与基于Retinex处理的影像校正前的影像信号的颜色有关的信息(颜色空间上的矢量信息或者多个颜色参数的比例的信息)、和基于Retinex处理的影像校正前后的颜色空间矢量的绝对值或者亮度的比例的信息，生成新的影像信号，进而能够根据进行影像显示的场所的明亮度调整视觉辨认性提高效果。由此，能够在更适当地得到基于Retinex处理的视觉辨认性的提高效果的同时，生成并显示更接近Retinex处理前的颜色平衡的影像信号。
实施例8
本实施例的影像显示装置是在图19所示的本发明的实施例6的影像显示装置中，将影像校正部1000的内部构造成为图27所示的结构的装置。
接下来，图27的第一Retinex处理部20进行与在实施例3中说明的第一Retinex处理部20相同的处理。如在实施例3中说明的那样，使用利用3个光的性质来表现物体表面的阴影的Phong反射模型来进行Retinex处理。在本实施例的影像显示装置中，如图27所示，进行基于输出影像生成部605的影像信号生成处理。颜色变换部602将以RGB形式输入的内部影像信号601变换为例如YUV形式而输出内部影像信号625。此处，内部影像信号625的形式只要能够变换为亮度信号Y和颜色信号即可，不限于YUV形式。第一Retinex处理部20对内部影像信号625的亮度信号Y进行基于Retinex理论的影像处理，输出校正影像信号21。颜色变换部603使用校正影像信号21的Y信号和内部影像信号625的颜色信号UV，变换为RGB形式的校正影像信号604而输出。此时，有在校正影像信号21与内部影像信号625之间由于上述各Retinex处理部和影像合成部26的处理结构而产生影像的定时差的情况，但此处校正该定时差而变换为校正影像信号604。
输出影像生成部605根据内部影像信号601和校正影像信号604的影像信号等级的比例，对内部影像信号601施加校正，作为输出影像信号606输出。该处理与实施例6相同，通过基于各影像信号的RGB等级的颜色空间矢量的绝对值或者各影像信号的Y信号求出影像等级的比例。根据本实施例，能够得到在保持所输入的影像中的目标的色调的基础上，考虑了目标的材质的质感高的输出影像信号606。
在本实施例中，也说明为“校正内部影像信号601”，但也能够说成根据内部影像信号601的RGB等级的矢量及其绝对值、校正影像信号604的RGB等级的矢量及其绝对值，生成新的输出影像信号。
通过以上说明的本实施例的影像显示装置，也能够根据与基于Retinex处理的影像校正前的影像信号的颜色有关的信息(颜色空间上的矢量信息或者多个颜色参数的比例的信息)、和基于Retinex处理的影像校正前后的颜色空间矢量的绝对值或者亮度的比例的信息，生成新的影像信号。由此，能够在更适当地获得基于Retinex处理的视觉辨认性的提高效果的同时，生成并显示更接近Retinex处理前的颜色平衡的影像信号。另外，本实施例的影像显示装置能够通过比实施例6更简单的结构实现。
另外，也可以在本实施例的结构中，与实施例7同样地设置照度传感器31，追加基于照度等级信号32的控制。
另外，也可以构成为在实施例6、7、8的各结构中设置与实施例5同样的用户设定部400，根据来自用户的操作信号401，显示图18的设定菜单画面1800而能够进行各项目的用户设定。

Claims (9)

1.一种影像显示装置，其特征在于，具备：
影像输入部，输入影像；
影像处理部，对所述影像输入部输入的输入影像，在由Y值信息和颜色信息构成的第1颜色空间的状态下进行Retinex处理，并进行影像信号生成处理，在该影像信号生成处理中，将实施所述Retinex处理而得到的影像信号从所述第1颜色空间变换为由RGB信息构成的第2颜色空间的影像信号，使用变换后的该影像信号的所述第2颜色空间中的颜色空间矢量的绝对值，以不改变所述输入影像的所述第2颜色空间中的颜色空间矢量的方向的方式进行校正，生成新的影像信号；以及
显示部，根据由所述影像处理部进行影像处理而得到的影像信号显示影像，
其中，所述影像处理部在所述Retinex处理中进行对所述输入影像实施第一Retinex处理的第一Retinex处理，并进行对所述输入影像实施与所述第一Retinex处理不同方式的第二Retinex处理的第二Retinex处理，所述影像处理部包括根据所述输入影像的特征对实施所述第一Retinex处理而得到的影像和实施所述第二Retinex处理而得到的影像进行合成的合成处理。
2.根据权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于，
在所述影像处理部中生成的影像信号具有与所述输入影像在所述第2颜色空间中的颜色空间上的矢量相同的方向的颜色空间上的矢量，所述颜色空间矢量的绝对值与将实施所述Retinex处理而得到的影像的信号变换为所述第2颜色空间的影像信号后的在所述第2颜色空间中的颜色空间矢量的绝对值相同。
3.根据权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于，
能够在所述显示部中显示设定菜单画面，
在所述设定菜单画面中，作为所述显示部中的影像显示状态的切换设定，能够切换以下状态中的至少两个显示状态：
对实施所述第一Retinex处理而得到的影像和实施所述第二Retinex处理而得到的影像进行影像合成而显示的第一状态；
对不实施所述第二Retinex处理而实施所述第一Retinex处理而得到的影像进行显示的第二状态；
对不实施所述第一Retinex处理而实施所述第二Retinex处理而得到的影像进行显示的第三状态；以及
对既未实施所述第一Retinex处理也未实施所述第二Retinex处理的影像进行显示的第四状态。
4.根据权利要求3所述的影像显示装置，其特征在于，
在所述设定菜单画面中，
能够变更对实施所述第一Retinex处理而得到的影像和实施所述第二Retinex处理而得到的影像进行影像合成时的合成比例。
5.根据权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于，
所述第一Retinex处理中的尺度和所述第二Retinex处理中的尺度不同。
6.根据权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于，
在所述合成处理中，根据所述输入影像的亮度信息或者频率信息，变更实施所述第一Retinex处理而得到的影像和实施所述第二Retinex处理而得到的影像的合成比例。
7.根据权利要求5所述的影像显示装置，其特征在于，
所述第一Retinex处理中的尺度小于所述第二Retinex处理中的尺度，
在所述合成处理中，
在所述输入影像的亮度比较高的情况下，使实施所述第一Retinex处理而得到的影像的合成比例大于实施所述第二Retinex处理而得到的影像的合成比例，
在所述输入影像的亮度比较低的情况下，使实施所述第一Retinex处理而得到的影像的合成比例小于实施所述第二Retinex处理而得到的影像的合成比例。
8.根据权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于，
还具备照度传感器，该照度传感器测量外部光的照度，
根据所述照度传感器的测定结果变更所述合成处理。
9.根据权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于，
所述第一Retinex处理是将输入影像分离为多个反射光分量、通过权重值调整分离出的所述多个反射光分量的各个分量并加权平均来控制影像中的反射光的比值的处理，
所述第二Retinex处理是尺度比所述第一Retinex处理大的Retinex处理。
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