CN110402455B - 影像显示装置 - Google Patents

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CN110402455B CN201780088365.6A CN201780088365A CN110402455B CN 110402455 B CN110402455 B CN 110402455B CN 201780088365 A CN201780088365 A CN 201780088365A CN 110402455 B CN110402455 B CN 110402455B
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Abstract

本发明的目的在于，在影像显示装置中，更好地维持显色性并且得到提高了视认性的影像。为了达成上述目的，构成为，包括：影像输入部；对由影像输入部输入的影像进行影像修正的影像修正部；和显示由影像修正部修正后的影像的影像显示部，影像修正部对由影像输入部输入的影像进行局部亮度修正，获取每个局部亮度修正的局部的修正强度，基于该修正强度进行局部饱和度修正。

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。在该公报中记载了：在Multi ScaleRetinex(MSR)(多尺度视网膜皮层)处理中，根据作为处理对象的原图像的像素值水平，按每个像素在由多个尺度不同的边缘函数生成的模糊程度不同的多个模糊图像中选择，生成合成模糊图像。通过对合成模糊图像执行低通滤波，防止产生不自然的边界不连续，进行Retinex处理考摘。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-004506号公报
发明内容
发明要解决的课题
作为表示影像信号中拍摄的被摄物的特性的参数，例如有亮度、颜色、频率成分等各种参数，而影像场景不同时这些值也不同。为了进行视认性良好的影像显示，需要根据影像的特征需要改变影像的对比度修正等特性，进行影像修正。
然而，在类似专利文献1的MSR中，调整多个尺度实现动态量程压缩的高性能化的技术虽然考虑了影像对多个尺度的影响，但并未考虑被摄物的特征。因此，不管影像中的被摄物的特征如何都采用同样的修正。此外，没有考虑影像对反射的性质的不同的影响。
鉴于上述背景技术和技术问题，本发明的目的在于，提供一种更好地提高了影像的精细感和阴影部分的视认性的影像显示装置。
用于解决课题的方法
本发明若举出一例，则构成为，包括：影像输入部；对由影像输入部输入的影像进行影像修正的影像修正部；和显示由影像修正部修正后的影像的影像显示部，影像修正部对由影像输入部输入的影像进行局部亮度修正，获取每个局部亮度修正的局部的修正强度，基于该修正强度进行局部饱和度修正。
发明效果
依照本发明，能够提供一种可获得更好地提高了视认性的影像的影像显示装置。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的影像显示装置的结构例的图。
图2是表示影像修正部的结构例的图。
图3是表示影像合成部的结构例的图。
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是本发明的实施例2的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反射模型的反射光的性质的图。
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是说明基于余弦的幂乘的亮度分布的图。
图12A是说明基于影像亮度值的镜面反射光(specular)修正增益的图。
图12B是说明基于影像亮度值的漫反射光(diffuse)修正增益的图。
图13是本发明的实施例4的影像修正部的结构的一个例子。
图14是饱和度倍率计算部的结构的一个例子。
图15是表示本发明的实施例5的影像显示装置的结构例的图。
图16是设定菜单画面的一个例子。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式基于附图进行说明，但本发明并不一定限定于这些实施方式。此外，在说明实施方式的各图中，对同一部件附以相同记号，并省略其重复说明。
(实施例1)
在本实施例中利用投影仪的结构对按照光的每种反射性质分解影像来进行影像修正的影像显示装置进行说明。此外，以下利用前投式投影仪(front projector)的例子进行说明，但该方式也可为背投电视机(rear projection TV)。此外，也可为不进行面板的放大投影的液晶显示器、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。在这一点上，后面的任一实施例也同样如此。
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：以影像输入信号10为输入，通过例如压缩影像信号的解码、IP转换、缩放等转换成内部影像信号12的输入信号处理部11；以内部影像信号12为输入的影像修正部100；以修正影像信号13为输入，对修正影像信号基于显示画面的水平/垂直同步信号生成显示控制信号15的时序控制部14；和显示影像的光学系统装置200。
光学系统装置200包括：照射用于将影像投影到屏幕的光线的光源203；以显示控制信号15为输入，按每个像素调整来自光源203的光线的灰阶来生成投射影像的面板202；和用于将投射影像放大投影到屏幕上的透镜201。
此外，影像显示装置为液晶显示器、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，不需光学系统装置200的透镜201。用户直视面板202。
图2中表示影像修正部100的结构的一个例子。第一Retinex处理部20和第二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，输出第一修正影像信号21和第二修正影像信号23。
在此，Retinex理论为表示颜色恒常性和明亮度恒常性的人眼视觉特性的理论。根据该理论，能够从影像分离出照明光成分，提取出反射光成分。
因此，基于Retinex理论的影像修正处理对于昏暗的室内或明亮的逆光下的图像也能够通过去除作为该影像中人物等被摄物难以看清的原因的照明光成分的影响并提取反射光成分，来获得视认性高的影像。因此，也能够适宜地利用数字灰阶对人看起来感觉自然的动态量程进行压缩。
Retinex理论中，根据照明光成分或反射光成分的估测方法不同，存在多种模型。例如，下述参考文献1中对McCann99、PSEUDO、Poisson、QP模型进行了比较。
此外，将局部照明光成分假定为服从高斯分布来提取反射光成分的Retinex称为Center/Surround(中心/环绕，以下记为C/S)Retinex。该Retinex代表的模型有SingleScale Retinex模型(单尺度Retinex模型，以下记为SSR)和Multiscale Retinex模型(多尺度Retinex模型，以下记为MSR)等。
SSR为从影像中提取相对于一个尺度的反射光的亮度成分的模型(例如参考下述参考文献2)，对SSR进行扩展、从影像中提取相对于多个尺度的反射光的亮度成分的模型(例如参考下述参考文献3)为MSR。
【参考文献1】野里良裕,等,適応的階調補正のハードウェア実現におけるRetinex理論の比較評価,信学技報,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，第一Retinex处理部20使用照明光估测性能优秀的McCann99模型，第二Retinex处理部22使用对比度修正性能优秀的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和第二影像合成控制信号25。影像合成部26中基于第一影像合成控制信号29和第二影像合成控制信号25，合成第一修正影像信号21和第二修正影像信号23，输出修正影像信号13。
图3表示影像合成部26的结构的一个例子。第一修正影像信号21在增益控制部27中放大α倍，第二修正影像信号23在增益控制部28中放大(1-α)倍，在加法部30中相加处理后，在增益控制部31中放大β倍，获得修正影像信号13。
接着，对图1到图3所示的结构的动作的一个例子利用图4A～C，图5A～F进行说明。
首先对本实施例中基于第一影像合成控制信号29的控制进行说明。
图4A和图4B中，横轴表示亮度水平，纵轴表示增益，分别表示第一Retinex处理部20、第二Retinex处理部22的增益相对于亮度水平的特性的一个例子。在本实施例中展示了第一Retinex处理部20采用McCann99模型，第二Retinex处理部22中采用MSR模型的情况的一个例子。图4A的例子中，基于McCann99模型的第一Retinex处理部20在亮度水平LV1与LV2之间具有增益的峰值g1。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表示第一Retinex处理部20和第二Retinex处理部22的特性为上述图4A和图4B时的、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。结构控制值以如下方式控制：如图4C所示，在第一Retinex处理部20的增益比第二Retinex处理部22的增益高的亮度水平下令合成控制值α小，反之在第一Retinex处理部20的增益比第二Retinex处理部22的增益低的亮度水平下令合成控制值α大。由此，使得从加法部30输出的第一Retinex处理部20与第二Retinex处理部22的合成输出影像的输入输出特性为线性特性。
通过以上的处理，能够获取得到基于照明光估测性能优秀的McCann99模型的Retinex处理和基于对比度修正性能优秀的MSR模型的Retinex处理两者的优点的合成影像。
接着，对本实施例中基于第二影像合成控制信号25的控制进行说明。
图5A和图5B表示从特征分析部24输出的第二影像合成控制信号25的控制的一个例子。
首先图5A中，横轴表示影像的亮度水平，纵轴表示一个画面中像素的个数，将各亮度水平的分布图表化成直方图。在图5A的例子中，直方图h1表示从亮度水平LV1到LV3的范围的分布比LV1以下以及LV3以上的亮度水平的分布多。此外，亮度水平LV1到LV3的范围的分布平坦的情况构成点划线所示的直方图h0。
图5B中，横轴表示输入影像的亮度水平，纵轴表示输出影像的亮度水平，是表示在上述图5A的亮度分布为直方图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所控制的输入输出电平特性。在图5A的亮度分布为直方图h0的情况下为图5B的虚线所示的特性，在图5A的亮度分布为直方图h1的情况下为图5B的实线所示的特性。在此，β以虚线所示的线性特性为基准(β＝1)。由于该β根据输入电平可变，因而获得图5B实线所示的特性。图5B的例子中，β为LV2时为1、LV1时比1小、LV3时比1大的值。这样，在图5A的直方图h1的情况下，通过增益控制值β进行控制，使得亮度分布多的LV1到LV3的范围的输入输出特性曲线的斜率比除此之外的区域的斜率更陡峭。通过利用这种特性获得修正影像信号13，给影像中分布较多的区域分配较多的输出亮度水平，因此能够获得视认性良好的影像。
图5C到图5F是说明亮度分布不同于图5A时情况下的控制的一个例子的图。
首先，图5C表示LV2以下的亮度水平的亮度分布比LV2以上的亮度水平多的情况下的直方图的一个例子。图5D表示这种情况下增益控制值β的一个例子。如图5D所示，通过控制使得亮度分布多的LV2以下的特性曲线的斜率比LV2以上的亮度水平更陡峭，对影像中分布较多的亮度区域分配较多的输出亮度水平。由此，能够获得视认性良好的影像。
接着，图5E表示LV2以上的亮度水平的亮度分布比LV2以下的亮度水平多的情况下的直方图的一个例子。图5F表示这种情况下增益控制值β的一个例子。如图5F所示，通过控制使得亮度分布多的LV2以上的特性曲线的斜率比LV2以下的亮度水平更陡峭，对影像中分布较多的亮度区域分配较多的输出亮度水平，因此能够获得视认性良好的影像。
通过以上说明的影像合成部26的一系列控制，可获取得到基于照明光估测性能优秀的McCann99模型的Retinex处理和基于对比度修正性能优秀的MSR模型的Retinex处理两者的优点的、且视认性良好的修正影像。
此外，在以上的说明中，Retinex模型的组合并不限于上述例子，可为不同方式的Retinex模型的组合。此外，不限于2种方式的模型的组合，也可为3种或以上的模型的组合。这种情况下，图2所示的多个Retinex处理部以并列排列地将各Retinex处理部的修正影像在影像合成部26中合成来获得修正影像信号13的方式构成即可。
(实施例2)
实施例2为图1的影像显示装置中的影像修正部100的动作与实施例1不同的例子。以下对与实施例1的差异进行说明。无特别说明的部分由于与实施例1相同，故省略说明。
对实施例2的影像修正部100利用图2进行说明。第一Retinex处理部20和第二Retinex处理部22分别对内部影像信号12进行基于不同方式Retinex理论的影像处理，输出第一修正影像信号21和第二修正影像信号23。在本实施例中，使第二Retinex处理部22进行比第一Retinex处理部20尺度更大的Retinex处理。在此，Retinex处理的尺度为Retinex处理中参考的像素范围的大小。
特征分析部24分析内部影像信号12的特征，向影像合成部26输出第一影像合成控制信号29和第二影像合成控制信号25。影像合成部26中基于第一影像合成控制信号29和第二影像合成控制信号25，合成第一修正影像信号21和第二修正影像信号23，输出修正影像信号13。
在此，实施例2的第二影像合成控制信号25和增益控制值β与实施例1相同，因此省略说明。
实施例2的基于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是表示实施例2中特征分析部24中的第一影像合成控制信号的输出特性的一个例子。图6中，横轴表示影像的亮度水平，纵轴表示第一影像合成控制信号29的值。如图6所示，例如在亮度水平低的情况下使α小，在高的情况下使α大。通过这样控制α，能够使合成比率根据亮度水平可变。在由影像合成部26获得的修正影像信号13中，亮度水平小的情况下，能够增大第二Retinex处理部22的比例。并且，在亮度水平大的情况下，能够增大第一Retinex处理部20的比例。即，由于Retinex处理的尺度较小的第一Retinex处理部20含有较多的较高频率成分的反射光成分，因此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。此外，由于Retinex处理的尺度较大的第二Retinex处理部22含有较多的较低频率成分的反射光成分，因此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认性。此外，图6所示的特性为一个例子，各亮度水平中的最大值、最小值和特性的斜率等可以根据Retinex处理的特性来决定。
在以上说明的实施例中展示了根据影像的亮度水平来生成影像合成控制信号29的一个例子，但也可以为与频率成分相应的控制。在根据频率成分进行控制的情况下，例如在影像信号的每个区域的频率成分高的情况下，使修正影像信号13中尺度大小较小的Retinex处理部得到的影像信号的比例增大，而在影像信号的每个区域的频率成分低的情况下，使修正影像信号13中尺度大小较大的Retinex处理部得到的影像信号的比例增大。进一步地，可以进行使用影像的亮度水平和频率成分两者的合成控制，这种情况下，例如可以利用与亮度水平相应的上述控制值和与频率成分相应的控制值相加或相乘并正规化后的值进行控制。
通过以上说明的本发明的实施例2，通过根据Retinex处理的尺度合成多个不同的Retinex处理的修正影像，能够兼顾影像的精细感和阴影部分的视认性。
(实施例3)
接着，对图1所示的影像显示装置中的影像修正部100使用不同的Retinex模型时的实施例进行说明。影像修正部100的结构使用图2的结构作为一个例子，但并不限定于此。图7是第一Retinex处理部20的结构例，包括：以内部影像信号12作为输入信号、通过进行基于Retinex理论的影像处理来检测2个反射光成分101和102的反射光检测部150；和以检测出的2个反射光成分为输入、对反射光进行调整后通过再合成来输出修正影像信号13的反射光控制部180。
接着，对反射光检测部150和反射光控制部180进行说明。
根据被摄物的性质，光的反射被分类成例如光滑的表面像镜子一样镜面反射的光(以下称为镜面反射光)、被粗糙表面的细微凹凸扩散反射的光(以下称为漫反射光)、以及作为被周围环境重复反射等而被散射的光的环境光(以下称为环境光(ambient))等。
例如，在三维计算机图形学领域中，利用这三种光的性质来表现物体表面的阴影的反射模型有Phong反射模型。通过Phong反射模型，能够根据光的反射程度表现材质。
例如，在聚光灯(spotlight)照射到塑料球体的情况下，形成亮度高的小的圆形高光。此外，橡胶状球体时高光的半径比塑料时更大，而亮度降低。该高光部分为镜面反射光。并且，漫反射光和环境光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。图由光源、从光源发出延伸的光线、光线到达的球体、放置球体的地板、和观测其状况的观测者构成。观测在视点的位置进行，可以实际地用眼睛观测，也可以使用摄像机等观测设备。
在图10中，镜面反射光为光线被球体表面反射向视线方向的光501。这是光源被映照在球体表面而形成，图中的圆形高光504为镜面反射光的范围。例如，在塑料球体的情况下，形成亮度高的小的圆形高光。此外，橡胶状球体时高光的半径比塑料时更大，而亮度降低。Phong反射模型假定镜面反射光遵循视线与反射光的余弦的幂乘。
在图10中，漫反射光是光线照射到球体表面的光502被扩散反射后的光。漫反射光的亮度由光线与球体表面的方向即光线与法线的余弦决定，因此，球体表面上光直接照射的部分为漫反射光的范围。
在图10中，环境光为被反射到阴影部分的光503。这是周围被多次反射、散射的光被环境整体平均化而留下的光，因此没有光直接照射的阴影部分也有一定的亮度。由于是构成阴影的扩散反射的光，明亮度由光线与球体表面的方向、光线矢量即与法线的余弦决定。
由上，Phong反射模型由下式表示。
[式1]
因此，本实施例的反射光检测部中的反射光由环境光、漫反射光、镜面反射光构成，影像中的环境光服从大尺度的高斯分布，漫反射光服从基于余弦的亮度分布、镜面反射光服从基于余弦的幂乘的亮度分布。令环境光的滤波器为Fa(x,y)，漫反射光的滤波器为Fd(x,y)，镜面反射光的滤波器为Fs(x,y)，则各滤波器有下式。
[式2]
[式3]
[式4]
此外，图11A、图11B、图11C分别是说明纵轴为亮度水平、横轴为一维位置坐标所表示的环境光、漫反射光、镜面反射光的分布的图。这样，可知与环境光的高斯分布相比，漫反射光、镜面反射光的分布的亮度陡峭地下降。
在此，环境光的滤波器产生的影像Ia由于整体被平均化，因此几乎只有环境光成分。漫反射光的滤波器产生的影像Id中，镜面反射光成分被滤波器平均化，几乎只有环境光成分和漫反射光成分。镜面反射光的滤波器产生的影像Is由于几乎没有被平均化，因此环境光成分、漫反射光成分和镜面反射光成分都留下了。将其在式5中表示。
[式5]
Ambient＝Ia，Diffuse＝Id-Ia，Specular＝Is-Id
对其与MSR同样地求取对数空间的反射成分，则得到式6。
[式6]
RPhong，i(x，y)＝WdRDiffuse，i(x，y)+WsRSpecular，i(x，y)
此外，镜或金属等的镜面反射光由于可认为是全反射，余弦的幂乘为无限大。此时，镜面反射光的反射成分也可使用式7。
[式7]
此外，由于环境光是环境整体的平均的光，因此也可使用平均值滤波器或者平均亮度来代替高斯滤波器。例如若使用平均亮度则得到式8。
[式8]
此外，镜面反射光多为显眼的高亮度的高光，漫反射光多为中低亮度的情况。因此，例如对于式6的镜面反射光Rspecular，可以增加图12A所示的高亮度区域的增益，对于漫反射光Rdiffuse，可以增加图12B所示的中低亮度区域的增益。在此，若令图12A的输入输出曲线为g(I)，则输入亮度I在低亮度时增益为0，从中等亮度开始增益逐渐地升高，到达高亮度时增益到1。图12B的输入输出曲线为1-g(I)，在低亮度时增益为1，从中等亮度开始增益逐渐地降低，高亮度时增益达到0。
此外，与MSR的例子同样地，式6在加权平均后加上增益和指数函数后成为同态滤波器。对于该同态滤波器，可以利用例如使用幂乘的函数及其反函数来近似对数函数和指数函数。此时，令函数为f则得到式9。
[式9]
RPhong，i(x，y)＝WdRDiffuse，i(x，y)+WsRSpecular，i(x，y)
由上，利用Phong反射模型进行了考虑到反射性质的修正。
利用图8和图9说明式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：镜面反射光滤波器部151、漫反射光滤波器部153、环境光滤波器部155、函数变换部157、159、161、镜面反射光检测部163、和漫反射光检测部164。此外，函数变换部可为对数函数，也可利用幂乘函数近似。
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可以由基于权重W1和W2的加权平均构成，也可以由基于权重W1和W2的加权平均、增益G和反函数变换部182构成。而反函数变换部是函数变换部所使用的函数的反函数。此外，可以如图9B所示，在图9A中为图12A的高亮度区域增加具有高增益的镜面反射光修正增益183和为图12B的中低亮度区域增加具有高增益的漫反射光修正增益184。
根据以上的结构，在提取反射光成分时，按照光的每种反射性质，即按照镜面反射光、漫反射光、环境光来分解影像，根据各自的性质来改变修正量，从而能够从第一Retinex处理部20获得考虑到影像中物体材质的、质感高的第一修正影像信号21。
接着，第二Retinex处理部22进行利用MSR模型的影像修正。此时，进行尺度大小比所述第一Retinex处理部20更大的处理。
根据以上的结构，第一修正影像信号21为考虑到物体性质的影像信号，第二修正影像信号23为进行影像的较大面积上的对比度修正的影像信号。对这些修正影像信号与实施例2说明的影像合成部26的动作同样地进行合成。由此，由于在影像亮度水平低的区域，第二修正影像信号的比例增大，因此能够使对比度改善效果变大，并且由于在影像亮度水平高的区域，考虑到物体性质的影像修正信号的比例增大，因此能够获得作为修正影像信号13在影像的亮度水平的整个带域上视认性良好的影像。
根据以上说明的本发明的实施例3，能够获得在上述实施例2的效果的基础上质感更高的输出影像。
(实施例4)
实施例1至3中，记载了如下方法，即：对输入影像进行特性不同的2种Retinex处理，根据所输入的影像的特征合成2个Retinex处理结果影像来生成输出影像，由此改善影像的精细感和阴影部分的视认性。即，作为对彩色影像应用Retinex处理来改善影像的精细感和阴影部分的视认性的方法，说明了如下方法，即：将彩色影像分解成亮度成分和2种色差成分，对亮度成分应用了Retinex处理后，再次合成2种色差成分以复原彩色影像。
然而，利用该方法对彩色影像进行了Retinex处理的情况下，在改善影像的精细感和阴影部分的视认性的同时通过Retinex处理强调了亮度成分的部分中，不改变色差成分的值而仅强调亮度成分，因此存在颜色变淡的倾向，认为有影像的显色性降低的可能性。
因此，在本实施例中对以下方面进行了说明，即：为了解决这个问题，利用饱和度强调对Retinex处理中变淡的色进行强调，由此不降低显色性地更好地提高Retinex的效果即影像的精细感和阴影部分的视认性。
本实施例为将实施例1的图1中的影像显示装置的影像修正部100置换成图13所示的影像修正部的结构。即，图13是本实施例中的影像修正部的结构的一例。
在图13中，输入的内部影像信号12是由RGB的3个成分构成的彩色影像，由RGB→YCbCr转换部40转换成亮度信号512和两种色差信号520。此处，假设色差信号520具有Cb和Cr这两种成分的情况，不过本发明不限于此。接着，将亮度信号512输入到亮度修正部500。亮度修正部500具有与实施例1中的图2的影像修正部100同样的功能，因此省略其详细的说明。作为亮度修正部500的修正结果输出的亮度信号513和两种色差信号520由YCbCr→RGB转换部41转换为RGB图像521。此处，RGB→YCbCr转换部40和YCbCr→RGB转换部41能够由3×3的矩阵运算来实现。RGB→YCbCr转换部40和YCbCr→RGB转换部41的计算式的一例在式10和式11中示出。运算的系数有时根据影像格式而变化，不过本发明并不取决于该系数的值。
[式10]
Y＝0.299×R+0.587×G+0.114×B
Cb＝-0.168736×R-0.331264×G+0.5×B
Cr＝0.5×R-0.418688×G-0.081312×B
[式11]
R＝Y+1.402×Cr
G＝Y-0.344136×Cb-0.714136×Cr
B＝Y+1.772×Cb
利用至此为止的构成，RGB图像521成为对输入的内部影像信号12不改变色差成分而仅由亮度修正部500修正了亮度成分的影像。此处，基于亮度修正部500的修正处理为强调亮度的方向的处理的情况下，由于不改变色差成分而仅强调亮度值，因此存在影像的颜色变淡，显色性降低的可能性。
为了改善该问题，在本实施例中，使用以下所述的饱和度强调电路进行显色性的改善。此处，对RGB图像521进行一样的饱和度强调时，无论亮度修正部500的修正的强弱如何，由于强调饱和度而得到图像都成为不自然的图像。
因此，在本实施例中，由亮度修正倍率计算部44计算亮度修正部500的修正的强弱。作为修正的强弱的计算方法可以考虑各种方法，不过在本实施例中，如式12所示，使用亮度修正部500的前后的亮度信号，将亮度信号513的值除以亮度信号512所得的值用作亮度修正倍率525。
[式12]
此处，当亮度信号512为0时，不进行除法计算，而将亮度修正倍率525定义为1。
此外，也可以为除了比较亮度修正部500的前后的亮度信号以外，也在亮度修正部500内对亮度修正倍率进行运算，使得亮度修正倍率计算部44直接获取亮度修正倍率。
另外，将亮度修正倍率525直接作为饱和度修正倍率使用时，在影像的暗部等亮度修正倍率525成为较大的值的区域等，有时过于强调饱和度，因此在本实施例中不直接使用亮度修正倍率525，而由饱和度倍率计算部45计算饱和度修正倍率526。此外，为了使使用者能够改变饱和度修正倍率526的特性，设定寄存器47中，准备了饱和度修正比527和饱和度修正倍率上限值528这2种调整参数。
接着，使用图14和式13，对饱和度倍率计算部45的动作的一例进行说明。此外，该动作只不过是一例，本发明并不限于该动作。
图14是表示饱和度倍率计算部45的输入即亮度修正倍率525与输出即饱和度修正倍率526的关系的图表。在图表中以实线表示的特性是饱和度倍率计算部45的输入输出特性，虚线是为了易于观察该输出输出特性的辅助线。该输入输出特性是使用式13而生成的。
[式13]
中间值A＝亮度修正倍率525－1.0
中间值B＝MAX(中间值A,0.0)
中间值C＝中间值B×饱和度修正比527
中间值D＝MIN(中间值C,饱和度修正倍率上限值528)
饱和度修正倍率526＝中间值D+1.0
以下，对式13进行说明。
亮度修正倍率525是0以上的实数，因此从亮度修正倍率525减去1来计算中间值A。将该中间值A与0相比较大的一者的值作为中间值B。接着，将中间值B乘以饱和度修正比527来计算中间值C，将所得的中间值C与饱和度修正倍率上限值528相比较小的一者的值作为中间值D。将该中间值D加1，来计算饱和度修正倍率526。利用该一连串处理，生成图14的图表的特性。此处，饱和度修正比527是相当于图表的倾斜的部分的斜率的值，为表示亮度修正倍率525反映了何种程度的饱和度修正的比率的参数。饱和度修正倍率上限值528是饱和度修正比527加1而得的值，不过是饱和度修正倍率526的上限值，由此能够进行限制以使得在亮度修正倍率525成为了较大的值的区域不会过度强调饱和度。此外，在该特性中，饱和度修正倍率526通常为1以上的值，不进行减弱饱和度的处理。另外，本发明并不限于此，也可以进行减弱饱和度的处理。
接着，对基于这样计算出的饱和度修正倍率526的饱和度修正的方法进行说明。在图13中，首先，利用RGB→HSV转换部42将亮度修正后的RGB图像521转换为色相H、饱和度S、明度V。该转换式的一例在式14中示出。
[式14]
MAX0＝max(R0，G0，B0)
MIN0＝min(R0，G0，B0)
V0＝MAX0
该式作为RGB→HSV转换式是常见的转换式。以下，对其概要进行说明。首先，关于亮度修正后的RGB图像521的各成分R0、G0、B0，将最大的成分设为MAX0，将最小的成分设为MIN0。接着，根据R0、G0、B0的大小关系来区分情况，依照式14获取色相H0的值。根据式的定义可知，H0采用0至360范围的值。此外，在R0、G0、B0全部相等的情况下，MAX0－MIN0为0，因此不能定义H0。这相当于该像素无颜色的情况。因此，将该情况作为例外处理，在后期不进行饱和度修正。对饱和度S0、明度V0也利用式14进行计算。饱和度S0在MAX0为0时不进行除法计算，不过MAX0为0的情况仅在R0、G0、B0全部为0时成立，因此适用于上述的R0、G0、B0全部相等的情况的例外处理。
对这样计算出的饱和度S0(由图13中的523图示)、色相H0和明度V0(一起由图13中的522图示)，进行饱和度修正处理。在本实施例的饱和度修正处理中，不修正色相H0和明度V0，而将它们作为色相1和明度V1直接输入到HSV→RGB转换部43。对于饱和度S0，由乘法电路46乘以饱和度修正倍率526，将作为其结果的饱和度S1(由图13中的524图示)输入到HSV→RGB转换部43。此外，在乘法电路46的输出没有收敛于0.0～1.0的范围内的情况下，进行剪裁处理以使其收敛于0.0～1.0的范围内，其结果为饱和度S1。这样计算出的饱和度修正后的色相H1、饱和度S1、明度V1由HSV→RGB转换部43转换成RGB，作为影像修正后的修正影像信号13被输送到时间控制部14。HSV→RGB转换部43的处理的一例在式15中示出。
[式15]
MAX1＝V1
MIN1＝MAX1×(1-S1)
R1＝R0，G1＝G0，B1＝B0：R0＝G0＝B0时
该式作为HSV→RGB转换式也是常见的转换式，因此仅说明概要。首先，将明度V1直接作为最大成分MAX1使用。接着，基于式15，根据最大成分MAX1和饱和度S1计算最小成分MIN1。之后，根据色相H1的值，依照式15来获得R1、G1、B1。如前面所述的那样，在R0＝G0＝B0的情况下，色相H1、饱和度S1、明度V1没有被设定有效的值，因此作为例外处理，将R0、G0、B0的值直接作为R1，G1，B1的值。
此外，在本实施例中，为了使说明便于理解，按照将RGB完全转换成HSV后进行饱和度修正，然后从HSV求取RGB的顺序进行了说明，不过不必一定这样来实现。在本处理中，由于不需要最终的色相的值，所以也可以省略最终的色相的值的计算等一部分运算处理来实现。
如上所述，本实施例构成为，包括：影像输入部；对由影像输入部输入的影像进行影像修正的影像修正部；和显示由影像修正部修正的影像的影像显示部，影像修正部对由影像输入部输入的影像进行局部亮度修正，获取每个局部亮度修正的局部的修正强度，基于该修正强度进行局部饱和度修正。
另外，影像修正部中的局部亮度修正是使用Retinex修正的修正，构成为能够通过比较修正前后的影像来获取亮度修正的增益作为修正强度，根据增益来改变局部饱和度修正的强度。
由此，能够不降低显色性，而更好地提高Retinex的效果即影像的精细感和阴影部分的视认性。
(实施例5)
在本实施例中，对本发明的影像显示装置中使用者设定修正特性时的控制方法的一个例子进行说明。
图15表示本实施例中的影像显示装置的结构的一个例子，与图1不同之处在于设有用户设定部400这一处。用户设定部400构成为：通过遥控器或装置主体的操作按钮的操作来输入来自用户的操作信号401，根据操作信号向影像修正部100输出操作命令信号，能够设定影像显示装置中影像处理中的修正的有无和修正量等。由此，能够进行将显示部上显示的影像切换到用户期望的状态的设定。
图16表示对本实施例中的用户设定部400中可设定的设定项目的例子。图16是影像显示装置显示的设定菜单画面1800，示出了设定菜单画面的一个例子。设定菜单画面1800由影像显示装置的菜单画面信号生成部(省略图示)生成，替代修正影像信号13输出。或者，设定菜单画面1800重叠在修正影像信号13上输出。
首先，对设定菜单画面1800的例子的“Retinex方式选择”1810项目进行说明。通过“Retinex方式选择”1810项目，能够选择是否使用各实施例中说明的第一Retinex处理部20和第二Retinex处理部22两者的Retinex处理。构成为通过遥控器或装置主体的操作按钮移动光标1811来进行选择。对选择项目及该情况下的处理进行说明。例如在选择了“仅Retinex1”的选择项目的情况下，在影像修正部的处理中仅采用第一Retinex处理部20的处理，不采用第二Retinex处理部22的处理。具体地，可使合成控制值α为1，或者可使第二Retinex处理部22自身的动作停止。然后，在选择了“仅Retinex2”的选择项目的情况下，反之在影像修正部的处理中仅采用第二Retinex处理部22的处理，不采用第一Retinex处理部20的处理。具体地，可以使合成控制值α为0，或者可以使第一Retinex处理部20自身的动作停止。在选择了“结合Retinex1和2”的情况下，如上述实施例1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的处理并输出。在选择了“Retinex关”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的处理两者都不在影像修正部的处理中采用。可以使两者的动作都停止，或者使输入的影像修正部的影像绕过影像修正部而输出。
上述“Retinex方式选择”1810项目不一定需要向用户显示所述4个选择项目，例如可仅显示“结合Retinex1和2”的选择项目和“Retinex关”的选择项目这两个。此外，也可显示“结合Retinex1和2”的选择项目、“仅Retinex1”的选择项目和“Retinex关”的选择项目这3个。即，只需展示例示的选择项中的至少2个项目即可。
接着，对设定菜单画面1800的例子的“Retinex强度设定”1820项目进行说明。“Retinex强度设定”1820项目中能够设定各Retinex处理的强度。具体地，通过遥控器或装置主体的操作按钮，移动滑动条1821或1822，设定各Retinex处理的强度。这种情况下的处理例如可在图4A和图4B所示的各Retinex处理的增益上附加与强度相应的偏移来实现。例如，在强度大的情况下，对图4A和图4B的增益附加正向偏移，在强度小的情况下，对图4A和图4B的增益附加负向偏移。对该附加偏移的处理，能够在第一Retinex处理部20和第二Retinex处理部22内部实现，或者插入对第一修正影像信号21和第二修正影像信号23附加偏移的处理来实现。
此外，也可以构成为“Retinex强度设定”1820项目根据“Retinex方式选择”1810项目的选择状态来切换激活、不激活的状态。即，可以使“Retinex方式选择”1810项目中关闭的处理的滑动条为不激活的状态。
接着，对设定菜单画面1800的例子的“Retinex饱和度设定”1830项目进行说明。如使用图13所说明的那样，饱和度倍率计算部45利用存储于设定寄存器47的两种参数即饱和度修正比527和饱和度修正倍率上限值528的值，来决定亮度修正倍率525的值如何反映饱和度修正倍率526。此处，使饱和度修正比527与滑动条1831对应，使饱和度修正倍率上限值528与滑动条1832对应，由此使用者能够根据自己的喜好来调整它们的值。另外，在该实施例中，当关闭(OFF)饱和度修正功能时，设为使滑动条1831在最左，使饱和度修正比527的值为0，不过也可以增加显而易见的选择开启/关闭的菜单项目。
如上所述，本实施例中，设定用户能够设定的局部饱和度修正的菜单。由此，用户能够根据用户的偏好或者影像显示装置的使用目的或使用环境对本发明的各实施例中的影像修正处理进行调整，能够提供易用性更好的影像显示装置。
另外，关于这些参数，除用户菜单以外，也能够根据由输入的影像的种类和光传感器等获取的视听环境的状态来改变。例如，可以将影像的种类按照电影、体育、新闻节目、展示资料这样的形式进行分类，手动或者自动地判断输入的影像属于哪个分类，参照预先准备的影像分类与寄存器设定值的对应表，来根据输入影像的种类自动地改变寄存器值。影像的分类中，考虑利用影像所附带的EPG信息等元数据或基于机器学习的影像种类判断等方法。此外，能够通过使用照相机或光传感器来获取影像视听场所的明亮度或照明的色温度，因此能够使用同样的表来根据视听环境自动地改变寄存器设定值。
另外，本发明不限于上述的实施例，可以含有各种变形例。例如，上述的实施例是为了以容易理解的方式说明本发明而详细说明的实施例，并不限于必须具有所说明的全部结构。另外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，也能够在某个实施例的结构上添加其他实施例的结构。此外，对于各实施例的结构的一部分，可以增加、删除、置换其他结构。
附图记号说明
10……影像输入信号
12……内部影像信号
13……修正影像信号
15……显示控制信号
20……第一Retinex处理部
21……第一修正影像信号
22……第二Retinex处理部
23……第二修正影像信号
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……照度水平信号
33……基于自适应控制的修正影像信号
40……RGB→YCbCr转换部
41……YCbCr→RGB转换部
42……RGB→HSV转换部
43……HSV→RGB转换部
44……亮度修正倍率计算部
45……饱和度倍率计算部
46……乘法电路(带剪裁功能)
47……设定寄存器
100……影像修正部
101……基于尺度1的反射光成分
102……基于尺度2的反射光成分
120……基于MSR的反射光检测部
122……基于尺度1滤波器的卷积结果
124……基于尺度2滤波器的卷积结果
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……对各SSR的结果的加权平均结果值(含增益)
152……基于镜面反射光的滤波器的卷积结果
154……基于漫反射光的滤波器的卷积结果
156……基于环境光的滤波器的卷积结果
158……对镜面反射光的滤波器的函数变换的结果
160……对漫反射光的滤波器的函数变换的结果
162……对环境光的滤波器的函数变换的结果
181……对镜面反射光和漫反射光的加权平均结果值(含增益)
302……边沿(edge)信号
500……亮度修正部
525……亮度修正倍率
526……饱和度修正倍率
527……饱和度修正比
528……饱和度修正倍率上限值
1800……设定菜单画面。

Claims (12)

1.一种影像显示装置，其特征在于，包括：
影像输入部；
对由所述影像输入部输入的影像进行影像修正的影像修正部；和
显示由所述影像修正部修正后的影像的影像显示部，
所述影像修正部对由所述影像输入部输入的影像进行局部亮度修正，获取所述局部亮度修正的每个局部的修正强度，基于该修正强度进行局部饱和度修正，
所述影像修正部的所述局部亮度修正是使用Retinex修正的修正，通过比较该修正前后的影像来获取该亮度修正的增益作为所述修正强度，根据所述增益来改变所述局部饱和度修正的强度。
2.如权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于：
设置有用户能够设定所述局部饱和度修正的菜单。
3.如权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于：
在对从所述局部亮度修正的每个局部的修正强度减去1而得的值乘以作为第一调整参数的倍率值后，进行基于作为第二调整参数的上限值的剪裁处理，将其结果加上1而得的值作为饱和度修正倍率进行局部饱和度修正。
4.如权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于：
对所述局部亮度修正的每个局部的修正强度使用饱和度修正倍率来进行局部饱和度修正，其中所述饱和度修正倍率是通过进行使用作为第一调整参数的倍率值的乘法处理和基于作为第二调整参数的上限值的剪裁处理而计算出的。
5.如权利要求3所述的影像显示装置，其特征在于：
用户能够利用菜单来调整所述作为第一调整参数的倍率值和所述作为第二调整参数的上限值。
6.如权利要求4所述的影像显示装置，其特征在于：
用户能够利用菜单来调整所述作为第一调整参数的倍率值和所述作为第二调整参数的上限值。
7.如权利要求3所述的影像显示装置，其特征在于：
装载有根据输入到所述影像输入部的影像的种类和视听环境来调整所述作为第一调整参数的倍率值和所述作为第二调整参数的上限值的机构。
8.如权利要求4所述的影像显示装置，其特征在于：
装载有根据输入到所述影像输入部的影像的种类和视听环境来调整所述作为第一调整参数的倍率值和所述作为第二调整参数的上限值的机构。
9.如权利要求1所述的影像显示装置，其特征在于：
所述局部亮度修正是，对从所述影像输入部输入的影像进行第一Retinex处理，对从所述影像输入部输入的影像进行与所述第一Retinex处理方式的不同的第二Retinex处理，通过根据从所述影像输入部输入的影像的特征，将由所述第一Retinex处理处理后的影像和由所述第二Retinex处理处理后的影像进行合成的影像合成处理来实现的影像修正处理。
10.如权利要求9所述的影像显示装置，其特征在于：
所述第一Retinex处理的尺度和所述第二Retinex处理的尺度不同。
11.如权利要求10所述的影像显示装置，其特征在于：
所述第一Retinex处理的尺度比所述第二Retinex处理的尺度小，
所述影像合成处理在从所述影像输入部输入的影像的亮度比较高的情况下，使实施了所述第一Retinex处理的影像的合成比率比实施了所述第二Retinex处理的影像大，在从所述影像输入部输入的影像的亮度比较低的情况下，使实施了所述第一Retinex处理的影像的合成比率比实施了所述第二Retinex处理的影像小。
12.如权利要求9至11中任一项所述的影像显示装置，其特征在于：
所述第一Retinex处理为如下处理：将输入影像分离成多个反射光成分，利用权重值对分离后的所述多个反射光成分分别进行调整、加权平均，控制影像中的反射光的比例，
所述第二Retinex处理为尺度比所述第一Retinex处理大的Retinex处理。
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