CN1925622B

CN1925622B - 视频信号处理装置、摄像装置以及视频信号处理方法

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Publication number: CN1925622B
Application number: CN2006101151979A
Authority: CN
Inventors: 須藤文彦
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: CN1925622A; US20070046793A1; US7965324B2; JP2007067735A; JP4844052B2

Abstract

本发明的视频信号处理装置在大于等于拐点电平时，一边将色调保持为一定一边进行电平压缩，在白色限幅附近，即使摄像图像明亮也剩余彩度。亮度变换部件(200)在将用三原色信号表示的彩色视频信号的色调和彩度设置为一定的状态下，用同一亮度调整压缩比对上述三原色信号进行电平压缩，生成颜色信号(Ryk、Gyk、Byk)。彩度变换部件(300a)在颜色信号(Ryk、Gyk、Byk)内的至少一个信号的最大电平超过白色限幅电平时，使用彩度压缩比进行颜色信号(Ryk、Gyk、Byk)的电平变换，生成颜色信号(Rck、Gck、Bck)，进行限幅处理，生成输出颜色信号。在设置彩度压缩比时，使用颜色信号(Ryk、Gyk、Byk)的最小电平的信号，即使图像明亮也剩余彩度。

Description

视频信号处理装置、摄像装置以及视频信号处理方法

技术领域

本发明涉及视频信号处理装置、摄像装置以及视频信号处理方法。详细地说，在将用三原色信号表示的彩色视频信号的色调和彩度设置为一定的状态下，通过用同一亮度调整压缩比对三原色信号进行电平(level)压缩，生成被压缩三原色信号。另外，在被压缩三原色信号内的至少一个被压缩三原色信号的最大电平超过了第一电平时，使用彩度压缩比进行被压缩三原色信号的电平变换。在此，通过使用三原色信号的最小电平的信号设置亮度调整压缩比、和/或使用三原色信号的最大电平的信号开始进行电平压缩，或者使用被压缩三原色信号的最小电平的信号设置彩度压缩比，能够在大于等于拐点(kneepoint)电平时一边将色调保持为一定一边进行电平压缩，在白色限幅(white clip)附近，即使明亮也能够剩余彩度。

背景技术

现在，在摄像装置中，针对从摄像元件输出的摄像信号的动态范围(饱和信号量)，进行压缩明亮部分的拐点修正，并作为与播放规格对应的动态范围的视频信号从摄像装置输出。

在该拐点修正中，在输入信号Ein小于拐点电平KP时，如公式(1)所示，不进行压缩而得到输出信号Eout，在输入信号Ein大于等于拐点电平KP时，如公式(2)所示，使用压缩比(拐点斜率：knee slope)KS进行输入信号Ein的压缩处理，生成输出信号Eout。另外，图13表示拐点修正的特性。

Eout＝Ein (Ein＜KP) ......(1)

Eout＝KP+KS(Ein-KP) (Ein≥KP) ......(2)

在此，在对三原色信号Ein、Gin、Bin的每个颜色信号进行拐点修正的情况下，如图14所示，在拐点修正处理部件70中设置电平变换部件71和限幅(clip)部件72r、72g、72b，由电平变换部件71进行三原色信号Rin、Gin、Bin的压缩，生成三原色信号Rkn、Gkn、Bkn，由限幅部件72r、72g、72b将三原色信号Rkn、Gkn、Bkn限幅(clip)为白色限幅电平WC，使得该三原色信号Rkn、Gkn、Bkn成为与播放规格对应的电平范围的信号。

图15表示现有的拐点修正处理部件的特性，是对每个颜色信号进行了拐点修正和限幅处理的情况下的信号处理结果。另外，在图15中，例如用实线表示红色的颜色信号Rout，用虚线表示绿色的颜色信号Gout，用点划线表示蓝色的颜色信号Bout(以下也一样)。

在此，如果被摄体照明度高，例如颜色信号Rin大于等于拐点电平KP，则只进行颜色信号Rin的电平压缩。因此，颜色信号Rout和颜色信号Gout和颜色信号Bout的比例变化，色调发生变化。进而，如果被摄体照明度高，例如颜色信号Gin大于等于拐点电平KP，则对颜色信号Rin和颜色信号Gin进行电平压缩。因此，在颜色信号Gin大于等于拐点电平KP时，色调也变化。进而，如果进行了电平压缩后的颜色信号Rin达到白色限幅电平WC，则进行限幅处理，颜色信号Rout被限制为白色限幅电平WC。因此，这时颜色信号Rout和颜色信号Gout和颜色信号Bout的比例也变化，色调发生变化。同样，如果进行了电平压缩后的颜色信号Gin达到白色限幅电平WC，则也将颜色信号Gout限制为白色限幅电平WC，因此产生色调的变化。

因此，例如在专利文献1中，即使进行三原色信号的拐点修正和限幅处理，也将基于拐点修正和限幅处理后的三原色信号的视频的色调保持一定。

专利文献1：日本专利3509448号公报

但是，在使用专利文献1所示那样的现有的视频信号处理装置，将基于拐点修正和限幅处理后的三原色信号的视频的色调保持一定时，如图15所示，与进行了拐点修正和限幅处理的情况相比，在明亮的地方会导致彩度下降而退色。

图16表示现有的视频信号处理装置的结构。三原色信号Rin、Gin、Bin被提供给亮度变换部件200的亮度信号生成电路201、乘法器204r、204g、204b。亮度信号生成电路201使用三原色信号Rin、Gin、Bin生成亮度信号Yin，并提供给亮度拐点修正电路202和除法器203。亮度拐点修正电路202进行亮度信号Yin的拐点修正，将拐点修正后的亮度信号Yyk提供给除法器203、减法器302、303、321r、321g、321b、加法器323r、323g、323b。

除法器203将亮度信号Yyk除以亮度信号Yin，计算出亮度调整压缩比KY(＝Yyk/Yin)，并提供给乘法器204r、204g、204b。

乘法器204r、204g、204b将亮度调整压缩比KY乘以三原色信号Rin、Gin、Bin，生成三原色信号Ryk、Gyk、Byk。

即，三原色信号Ryk、Gyk、Byk为公式(3)～(5)的计算结果。因此，即使进行电平压缩，也能够将色调保持为一定。

Ryk＝(Yyk/Yin)×Rin ……(3)

Gyk＝(Yyk/Yin)×Gin ……(4)

Byk＝(Yyk/Yin)×Bin ……(5)

三原色信号Ryk、Gyk、Byk被提供给彩度变换部件300的最大值信号设置电路301和减法器321r、321g、321b。最大值信号设置电路301从三原色信号Ryk、Gyk、Byk中选择最高电平的颜色信号，将选择出的颜色信号作为最大值信号DMAX提供给减法器302。减法器302从最大值信号DMAX减去亮度信号Yyk，将减法结果(DMAX-Yyk)提供给除法器304。

减法器303从白色限幅电平WC减去亮度信号Yyk，将减法结果(WC-Yyk)提供给除法器304。

除法器304将减法结果(WC-Yyk)除以减法结果(DMAX-Yyk)，如公式(6)所示那样计算出压缩比KA，并提供给压缩比限制电路315。

KA＝(WC-Yyk)/(DMAX-Yyk) ……(6)

压缩比限制电路315在压缩比KA大于1时，将压缩比KA限制为1，并作为彩度压缩比KC提供给除法器322r、322g、322b。另外，在压缩比KA小于等于1时，将用除法器304计算出的压缩比KA作为彩度压缩比KC提供给乘法器322r、322g、322b。

减法器321r从颜色信号Ryk减去亮度信号Yyk，并将减法结果提供给乘法器322r。同样，减法器321g从颜色信号Gyk减去亮度信号Yyk，并将减法结果提供给乘法器322g，减法器321b从颜色信号Byk减去亮度信号Yyk，并将减法结果提供给乘法器322b。

在乘法器322r中，将彩度压缩比KC乘以由减法器321r得到的减法结果，并将乘法结果提供给加法器323r。加法器323r将亮度信号Yyk加上从乘法器322r提供的乘法结果，将得到的颜色信号Rcj提供给限幅部件401r。

同样，在乘法器322g、322b中，将彩度压缩比KC乘以由减法器321g、321b得到的减法结果，并将乘法结果提供给323g、323b。加法器323g、323b将亮度信号Yyk加上从乘法器322g、322b提供的乘法结果，将所得到的颜色信号Gcj提供给限幅部件401g，将颜色信号Bcj提供给限幅部件401b。

向限幅部件401r、401g、401b提供白色限幅电平WC。在该限幅部件401r、401g、401b中，进行从加法器323r、323g、323b提供的三原色信号Rej、Gcj、Bcj的限幅处理，将限幅处理后的信号作为三原色信号Rout、Gout、Bout输出。

即，通过针对三原色信号Ryk、Gyk、Byk在彩度变换部件300中进行电平变换得到的三原色信号Rcj、Gcj、Bcj是公式(7)～(9)的计算结果。

Rcj＝Yyk+((WC-Yyk)/(DMAX-Yyk))(Ryk-Yyk)

……(7)

Gcj＝Yyk+((WC-Yyk)/(DMAX-Yyk))(Gyk-Yyk)

……(8)

Bcj＝Yyk+((WC-Yyk)/(DMAX-Yyk))(Byk-Yyk)

……(9)

这样，如果在亮度变换部件200中进行电平压缩，在彩度变换部件300中进行电平变换，则如图17A所示，如果亮度变得比水平La还亮，则使用三原色信号Rin、Gin、Bin生成的亮度信号(未图示)大于等于拐点电平KP，在将色调保持为一定的状态下进行三原色信号Rin、Gin、Bin的电平压缩，生成三原色信号Ryk、Gyk、Byk。然后，在三原色信号Ryk、Gyk、Byk的任意一个达到了白色限幅电平WC时，针对各信号的彩度成分使用彩度压缩比KC进行电平变换，调整其他信号的电平使得色调保持一定，生成三原色信号Rout、Gout、Bout。

另外，通过将色调保持为一定，例如在摄影人物时的照明度水平高的情况下，能够防止显示人物时肤色发黄而显得健康不良。另外，如果彩度压缩比KC变大，则能够容易地看出明亮部分的灰度等级。

但是，如果彩度压缩比KC变大，则与不将色调保持为一定的图17B所示的情况相比，在由彩度变换部件调整了彩度那样的明亮的地方，会导致彩度的下降。例如，在图17B中，在亮度为水平Lc时，变得没有彩度。另一方面，在图17A所示的情况下，在亮度比水平Lc暗的水平Lb下变得没有彩度。因此，例如在逆光下摄影的情况下背景变得容易发白，如果用蓝天作为背景在逆光下进行摄影，则蓝天被显示得发白。

因此，理想的是不将色调保持为一定，将彩度变得没有时的亮度作为高水平而能够识别出摄影了什么。或者也有以下的情况，即理想的是即使色调稍微变化，也将彩度变得没有时的亮度设置为高电平。

发明内容

因此，在本发明中，提供一种能够在大于等于拐点电平时一边将色调保持为一定一边进行电平压缩，在白色限幅附近，即使明亮也能够剩余彩度的视频信号处理装置、摄像装置、视频信号处理方法和程序。

本发明的视频信号处理装置、摄像装置、视频信号处理方法和程序在例如将用利用摄像元件生成的三原色信号表示输入三原色信号的彩色视频信号的色调和彩度保持为一定的状态下，针对三原色信号用同一亮度调整压缩比进行电平压缩，生成被压缩三原色信号。另外，在被压缩三原色信号内的至少一个被压缩三原色信号的最大电平超过第一电平时，使用彩度压缩比进行被压缩三原色信号的电平变换。

在此，彩度压缩比例如被设置为：在被压缩三原色信号的最小电平的信号、或将使用被压缩三原色信号生成的亮度信号混合到被压缩三原色信号的最小电平的信号中的信号为第一电平时，用电平变换后的被压缩三原色信号表示的彩色视频信号的彩度变得没有。另外，例如根据三原色信号的最小电平的信号与使用三原色信号生成的亮度信号之间的电平比、或者将使用三原色信号生成的亮度信号混合到三原色信号的最小电平的信号中，根据混合了该亮度信号的信号与亮度信号之间的电平比，设置亮度调整压缩比。进而，例如根据三原色信号的最大电平的信号、或者将使用三原色信号生成的亮度信号混合到三原色信号的最大电平的信号中的信号，开始电平压缩。

根据本发明，在将用三原色信号表示的彩色视频信号的色调和彩度保持为一定的状态下，针对三原色信号用同一亮度调整压缩比进行电平压缩，生成被压缩三原色信号。另外，在被压缩三原色信号内的至少一个被压缩三原色信号的最大电平超过第一电平时，使用彩度压缩比进行被压缩三原色信号的电平变换。进而，使用三原色信号的最小电平的信号设置亮度调整压缩比、和/或使用三原色信号的最大电平的信号开始电平压缩，或者使用被压缩三原色信号的最小电平的信号进行彩度压缩比的设置。

因此，在大于等于拐点电平时，能够一边将色调保持为一定一边进行电平压缩，在白色限幅附近，即使明亮也能够剩余彩度。

附图说明

图1是表示摄像装置的概要结构的图。

图2是表示实施例1的结构的图。

图3是表示实施例1的特性的图。

图4是表示实施例1的动作的流程图。

图5是表示实施例2的结构的图。

图6是表示一般的拐点修正动作的图。

图7是表示亮度拐点修正电路的结构的图。

图8是表示实施例2的特性的图。

图9是表示实施例2的动作的流程图。

图10是表示实施例3的结构的图。

图11是表示实施例3的特性的图。

图12是表示实施例3的动作的流程图。

图13是表示拐点修正的特性的图。

图14是表示现有的拐点修正处理部件的结构的图。

图15是表示现有的拐点修正处理部件的特性的图。

图16是表示现有的视频信号处理装置的结构的图。

图17是表示现有的视频信号处理装置的特性的图。

具体实施方式

以下，一边参考附图一边说明本发明的实施例。图1表示摄像装置10的概要结构。通过了摄像镜头11的被摄体光由颜色分解棱镜12被分光为三原色的各颜色成分，并输入到摄像部件13r、13g、13b。

摄像部件13r、13g、13b具有等同的构造，摄像部件13r生成基于红色成分的摄像信号SRa并提供给模拟处理部件14r。摄像部件13g生成基于绿色成分的摄像信号SGa并提供给模拟处理部件14g。摄像部件13b生成基于蓝色成分的摄像信号SBa并提供给模拟处理部件14b。另外，摄像部件13g为了提高分辨率，针对摄像部件13r和摄像部件13b还进行使像素位置在电平方向移动1/2像素的动作。

模拟处理部件14r进行用于从摄像信号SRa除去噪声的相关二重采样处理、黑白平衡控制和调节色光(shading)修正等。在该模拟处理部件14r中得到的处理后的摄像信号SRb被提供给A/D变换部件15r。另外，模拟处理部件14g、14b也进行与模拟处理部件14r一样的处理，并将处理后的摄像信号SGb、SBb提供给A/D变换部件15g、15b。

A/D变换部件15r将摄像信号SRb变换为数字的颜色信号DRa，提供给预处理部件16。同样，A/D变换部件15g、15b将摄像信号SGb、SBb变换为数字的颜色信号DGa、DBa，提供给预处理部件16。

预处理部件16针对三原色信号DRa、DGa、DBa进行缺陷修正等图像处理，将处理后的三原色信号DRb、DGb、DBb提供给线性矩阵部件17。

线性矩阵部件17使用三原色信号DRb、DGb、DBb，进行修正摄像图像的颜色再现性的处理，并将处理后的三原色信号DRc、DGc、DBc提供给拐点修正处理部件20。

拐点修正处理部件20使用三原色信号DRc、DGc、DBc进行拐点修正处理，将处理后的三原色信号DRd、DGd、DBd提供给伽马修正部件50。伽马修正部件50针对三原色信号DRd、DGd、DBd进行伽马修正，输出修正后的三原色信号DRe、DGe、DBe。

控制部件60与用户接口部件65连接。用户接口部件65根据来自用户操作或与外部连接的控制装置的命令等，生成操作控制信号US并提供给控制部件60。控制部件60根据操作控制信号US，生成控制信号CT并提供给各部件，使得摄像装置10与来自用户操作或与外部连接的控制装置的命令对应地进行动作。另外，控制部件60根据操作控制信号US，设置混合比rc、rs、rp并提供给拐点修正处理部件20，使得能够根据来自用户操作或与外部连接的控制装置的命令等对彩度变得没有时的亮度进行调整。在此，预先将所设置的混合比rc、rs、rp存储在控制部件60中，在动作开始时，将所存储的混合比rc、rs、rp从控制部件60提供给拐点修正处理部件20。然后，在根据操作控制信号US变更混合比rc、rs、rp的情况下，将变更后的混合比rc、rs、rp提供给拐点修正处理部件20，并将变更后的混合比rc、rs、rp存储在控制部件60中。这样，通过处理混合比rc、rs、rp，能够容易地进行混合比的设置和变更。另外，也可以从控制部件60向拐点修正处理部件20提供白色限幅电平WC，还可以预先将白色限幅电平WC存储在拐点修正处理部件20中。

在此，拐点修正处理部件20具有：在将用三原色信号表示的彩色视频信号的色调和彩度保持为一定的状态下，针对三原色信号用同一亮度调整压缩比进行电平压缩，生成被压缩三原色信号的亮度变换部件；在被压缩三原色信号内的至少一个被压缩三原色信号的最大电平超过第一电平，即白色限幅电平时，对被压缩三原色信号的电平进行变换的彩度变换部件。该彩度变换部件在大于等于拐点电平时，一边将色调保持为一定一边进行电平压缩。另外，彩度变换部件进行电平变换使得即使明亮也剩余彩度。另外，通过使用混合比rc、rs、rp的任意一个或多个混合比，能够调整剩余彩度时的亮度。

以下，针对拐点修正处理部件，说明实施例1～3。实施例1是在用彩度变换部件对被压缩三原色信号的电平进行变换时，通过使用被压缩三原色信号的最小电平的信号设置彩度压缩比，而使得即使在摄像图像是明亮时也剩余彩度。另外，与混合比rc对应地，将使用被压缩三原色信号生成的亮度信号混合到被压缩三原色信号的最小电平的信号中，通过使用该混合后的信号设置彩度压缩比，能够调整剩余彩度时的亮度。这样，通过使用被压缩三原色信号的最小电平的信号设置彩度压缩比，而与彩度和色调对应地设置彩度压缩比。

实施例2是在由亮度变换部件对三原色信号进行电平压缩时，通过使用输入的三原色信号的最小电平的信号设置亮度调整压缩比，而即使在摄像图像是明亮时，也剩余彩度。另外，与混合比rs对应地，将使用输入的三原色信号生成的亮度信号混合到输入的三原色信号的最小电平的信号中，通过使用该混合的信号设置亮度调整压缩比，能够调整剩余彩度时的亮度。这样，通过使用输入的三原色信号的最小电平的信号设置亮度调整压缩比，能够与彩度和色调对应地设置亮度调整压缩比。

实施例3是在由亮度变换部件对三原色信号进行电平压缩时，通过根据输入的三原色信号的最大电平的信号开始电平压缩，而即使在摄像图像是明亮时也剩余彩度。另外，与混合比rp对应地，将使用输入的三原色信号生成的亮度信号混合到输入的三原色信号的最大电平的信号中，通过根据该混合的信号开始电平压缩，能够调整剩余彩度时的亮度。这样，通过使用输入的三原色信号的最大电平的信号开始电平压缩，而与彩度和色调对应地开始电平压缩。另外，在以下所示的实施例3中，表示了组合了与彩度和色调对应地设置亮度调整压缩比的方法的情况。

图2表示实施例1的结构，是与彩度和色调对应地设置彩度压缩比的情况。红色的颜色信号Rin(＝DRc)被提供给亮度变换部件200的亮度信号生成电路201和乘法器204r。同样，绿色的颜色信号Gin(＝DGc)被提供给亮度变换部件200的亮度信号生成电路201和乘法器204g，蓝色的颜色信号Bin(＝DBc)被提供给亮度变换部件200的亮度信号生成电路201和乘法器204b。

亮度信号生成电路201使用三原色信号Rin、Gin、Bin，例如进行从ITU(International Telegraph Union)推荐的在ITU-RBT.601中规定的公式(10)、或在ITU-R Bt.709中规定的公式(11)的计算，生成亮度信号Yin，并提供给亮度拐点修正电路202和除法器203。

Yin＝0.299Rin+0.587Gin+0.114Bin ……(10)

Yin＝0.2126Rin+0.7152Gin+0.0722Bin ……(11)

亮度拐点修正电路202进行亮度信号Yin的拐点修正，将生成的亮度信号Yyk提供给除法器203、彩度变换部件300a的混合电路306和减法器321r、321g、321b和加法器323r、323g、323b。在此，如公式(12)所示，通过将压缩比KS乘以亮度信号Yin与拐点电平KP的差分，并将乘法结果加上拐点电平KP，来计算出亮度信号Yyk。

Yyk＝KP+KS×(Yin-KP) ……(12)

除法器203将亮度信号Yyk除以亮度信号Yin，计算出亮度调整压缩比KY(＝Yyk/Yin)，将得到的亮度调整压缩比KY提供给乘法器204r、204g、204b。

乘法器204r将亮度调整压缩比KY乘以颜色信号Rin，生成颜色信号Ryk。同样，乘法器204g、204b将亮度调整压缩比KY乘以颜色信号Gin、Bin，生成颜色信号Gyk、Byk。

即，作为电平压缩后的三原色信号的三原色信号Ryk、Gyk、Byk是公式(13)～(15)的计算结果。因此，即使进行电平压缩，也能够与现有技术一样将色调保持为一定。

Ryk＝(Yyk/Yin)×Rin ……(13)

Gyk＝(Yyk/Yin)×Gin ……(14)

Byk＝(Yyk/Yin)×Bin ……(15)

通过进行电平压缩得到的颜色信号Ryk被提供给彩度变换部件300a的最大值信号设置电路301和最小值信号设置电路305和减法器321r。另外，颜色信号Gyk被提供给彩度变换部件300a的最大值信号设置电路301和最小值信号设置电路305和减法器321g，颜色信号Byk被提供给彩度变换部件300a的最大值信号设置电路301和最小值信号设置电路305和减法器321b。

最大值信号设置电路301从三原色信号Ryk、Gyk、Byk中选择最高电平的颜色信号，将选择出的颜色信号作为最大值信号DMAX提供给减法器307。

最小值信号设置电路305从三原色信号Ryk、Gyk、Byk中选择最低电平的颜色信号，将选择出的颜色信号作为最小值信号DMIN 提供给混合电路306。

混合电路306根据基于操作控制信号US设置的混合比rc，将亮度信号Yyk和最小值信号DMIN混合而生成混合信号YDMINyk，并提供给减法器307、308。例如根据公式(16)生成该混合信号YDMINyk。

YDMINyk＝rc×DMIN+(1-rc)×Yyk ……(16)

减法器307从最大值信号DMAX减去混合信号YDMINyk，将减法结果(DMAX-YDMINyk)提供给除法器309。减法器308从白色限幅电平WC减去混合信号YDMINyk，将减法结果(WC-YDMINyk)提供给除法器309。

除法器309将减法结果(WC-YDMINyk)除以减法结果(DMAX-YDMINyk)，如公式(17)那样计算出压缩比KB，提供给压缩比限制电路315。

KB＝(WC-YDMINyk)/(DMAX-YDMINyk)

……(17)

压缩比限制电路315在压缩比KB大于1时，将压缩比KB限制为1，并作为彩度压缩比KC提供给乘法器322r、322g、322b。另外，在压缩比KB小于1时，将用除法器304计算出的压缩比KB作为彩度压缩比KC提供给乘法器322r、322g、322b。

减法器321r从颜色信号Ryk减去亮度信号Yyk，将减法结果提供给乘法器322r。同样，减法器321g从颜色信号Gyk减去亮度信号Yyk，将减法结果提供给乘法器322g，减法器321b从颜色信号Byk减去亮度信号Yyk，将减法结果提供给乘法器322b。

在乘法器322r中，将彩度压缩比KC乘以用减法器321r得到的减法结果，将乘法结果提供给加法器323r。加法器323r将亮度信号Yyk加上从乘法器322r提供的乘法结果，将得到的颜色信号Rck提供给限幅部件401r。

同样，在乘法器322g、322b中，将彩度压缩比KC乘以用减法器321g、321b得到的减法结果，将乘法结果提供给加法器323g、 323b。加法器323g、323b将亮度信号Yyk加上从乘法器322g、322b提供的乘法结果，将得到的颜色信号Gck提供给限幅部件401g，将得到的颜色信号Bck提供给限幅部件401b。

即，对三原色信号Ryk、Gyk、Byk进行电平变换而得到的三原色信号Rck、Gck、Bck是公式(18)～(20)的计算结果。

Rck＝Yyk+((WC-YDMINyk)/(DMAX-YDMINyk))×(Ryk-Yyk)

......(18)

Gck＝Yyk+((WC-YDMINyk)/(DMAX-YDMINyk))×(Gyk-Yyk)

......(19)

Bck＝Yyk+((WC-YDMINyk)/(DMAX-YDMINyk))×(Byk-Yyk)

......(20)

将白色限幅电平WC提供给限幅部件401r、401g、401b。在该限幅部件401r、401g、401b中，对从加法器323r、323g、323b提供的三原色信号Rck、Gck、Bck进行限幅处理，输出限幅处理后的三原色信号Rout(＝DRd)、Gout(＝DGd)、Bout(＝DBd)。

接着，使用图3说明实施例1的特性。另外，在图3和后述的图8、图11中，假设三原色信号中的最高电平为红色的信号(实线)，电平第二高的信号是绿色的信号(虚线)，最低的电平是蓝色的信号(点划线)，进行说明。

图3A表示在亮度变换部件200中通过进行电平压缩得到的三原色信号Ryk、Gyk、Byk。如果亮度大于等于电平L1，则亮度信号Yin大于等于拐点电平KP，通过亮度拐点修正电路202进行压缩亮度信号Yin的处理。这时，从亮度拐点修正电路202输出的亮度信号Yyk比亮度信号Yin的电平小。因此，从除法器203输出的亮度调整压缩比KY是比1小的值，为与亮度拐点修正电路202的压缩比KS对应的值。因此，通过将亮度调整压缩比KY乘以三原色信号Rin、Gin、Bin，能够在将色调保持为一定的状态下进行电平压缩，得到三原色信号Ryk、Gyk、Byk。

在三原色信号Ryk、Gyk、Byk中的任意一个没有超过白色限幅电平WC时，由于最大值信号DMAX比白色限幅电平WC小，所以压缩比KB大于等于1。因此，由压缩比限制电路315将彩度压缩比KC设置为1，在彩度变换部件300a中不进行电平变换。

然后，如果电平压缩后的三原色信号Ryk、Gyk、Byk的任意一个超过白色限幅电平WC，则压缩比KB是比1小的值，进行电平变换动作。

图3B表示将混合比rc设置为0的情况。在此，由于颜色信号Ryk是最高的电平，所以将颜色信号Ryk设置为最大值信号DMAX。另外，由于颜色信号Byk是最低电平，所以将颜色信号Byk设置为最小值信号DMIN。如果将混合比rc设置为0，则混合信号YDMINyk与亮度信号Yyk相等。即，公式(18)、(19)、(20)与现有的公式(7)、(8)、(9)相等，进行与现有技术一样的动作。因此，如果成为颜色信号Ryk大于等于白色限幅电平WC的亮度的水平L2，则进行电平变换。

由于最大值信号DMAX与颜色信号Ryk相等，所以公式(18)为Rck＝WC，颜色信号Rck在白色限幅电平WC下为一定的。另外，对于颜色信号Gck、Bck，在进行电平变换使得色调为一定，例如亮度为水平L3时，三原色信号Rck、Gck、Bck为白色限幅电平WC。

由于在限幅部件401r、401g、401b中将三原色信号Rck、Gck、Bck限幅为白色限幅电平WC，所以在混合比rc为0时，如果亮度大于等于水平L3，则基于三原色信号Rout、Gout、Bout的图像为没有彩度的图像。

图3C表示将混合比rc设置为1的情况。在此，由于颜色信号Ryk为最高电平，所以将颜色信号Ryk设置为最大值信号DMAX。另外，由于颜色信号Byk为最低电平，所以将颜色信号Byk设置为最小值信号DMIN。如果将混合比rc设置为1，则混合信号YDMINyk与颜色信号Byk相等。

在此，如图3A所示，如果颜色信号Byk为成为白色限幅电平 WC的亮度的电平L5，则混合信号YDMINyk为白色限幅电平WC。因此，从公式(18)、(19)、(20)所知那样，三原色信号Rck、Gck、Bck与颜色信号Byk是白色限幅电平WC时的亮度信号Yyk相等。另外，在颜色信号Ryk成为白色限幅电平WC的亮度的水平L2时，最大值信号DMAX为白色限幅电平WC。因此，从公式(18)、(19)、(20)所知那样，这时的三原色信号Rck、Gck、Bck与三原色信号Ryk、Gyk、Byk相等。

因此，在将混合比rc设置为1时，如图3C所示，由于如果大于等于颜色信号Bck成为白色限幅电平WC的亮度的水平L4，则将三原色信号Rck、Gck、Bck限幅为白色限幅电平WC，所以基于三原色信号Rout、Gout、Bout的图像为没有彩度的图像。

这样，通过调整亮度信号Yin和最小值信号DMIN的混合比rc，能够使三原色信号Rck、Gck、Bck的电平一致时的亮度在水平L3到水平L5的范围内可变。因此，能够在水平L3到水平L4的范围内调整变得没有彩度时的亮度。另外，在将混合比rc设置为比0大的值的情况下，如果三原色信号Ryk、Gyk、Byk的任意一个超过白色限幅电平WC，则只针对超过白色限幅电平WC的颜色信号进行限幅处理，因此色调稳定地变化。

但是，也可以通过在计算机中执行软件，来进行上述拐点修正处理。在该情况下，例如预先将程序存储在存储器中，或者预先将程序存储在存储介质中，将该记录的程序读出到存储器中，或者经由网络发送程序，将发送的程序存储在存储器中，由CPU(中央处理单元)读出并执行存储在存储器中的程序。

图4是表示实施例1的动作的流程图。在步骤ST1中，CPU生成亮度信号。在亮度信号的生成中，使用三原色信号Rin、Gin、Bin进行上述公式(10)或公式(11)所示的计算，生成亮度信号Yin。

在步骤ST2中，CPU判别亮度信号Yin是否大于等于拐点电平KP。在此，在大于等于拐点电平KP时，前进到步骤ST3，在不大于等于拐点电平KP时，前进到步骤ST4。

在步骤ST3中，CPU进行上述公式(12)的计算，计算出亮度信号Yyk，前进到步骤ST5。另外，在步骤ST4中，CPU将亮度信号Yin作为亮度信号Yyk，前进到步骤ST5。

在步骤ST5中，CPU将亮度信号Yyk除以亮度信号Yin，计算出亮度调整压缩比KY。

在步骤ST6中，CPU将亮度调整压缩比KY乘以三原色信号Rin、Gin、Bin，生成电平压缩后的三原色信号Ryk、Gyk、Byk。通过该从步骤ST1到步骤ST6的处理，能够生成用亮度调整压缩比进行了电平压缩后的三原色信号。

在步骤ST7中，CPU根据三原色信号Ryk、Gyk、Byk，进行最大值信号DMAX和最小值信号DMIN的设置，并前进到步骤ST8。

在步骤ST8中，CPU进行上述公式(16)的计算，生成混合信号YDMINyk。

在步骤ST9中，CPU进行上述公式(17)的计算，生成压缩比KB。

在步骤ST10中，CPU判别压缩比KB是否大于1。在此，在判别出压缩比KB大于1时，前进到步骤ST11，在判别出不大于1时，前进到步骤ST12。

在步骤ST11中，CPU将彩度压缩比KC设置为1，前进到步骤ST13。另外，在步骤ST12中，CPU将压缩比KB设置为彩度压缩比KC，前进到步骤ST13。

在步骤ST13中，CPU通过上述公式(18)～(20)的计算，进行电平变换，生成三原色信号Rck、Gck、Bck。另外，在步骤ST13中，使用彩度压缩比KC表示公式(18)～(20)。通过该从步骤ST7到步骤ST13的处理，能够使用彩度压缩比对进行了电平压缩的三原色信号进行电平变换。

在步骤ST14中，CPU判别颜色信号Yyk是否超过白色限幅电平WC。在此，在颜色信号Ryk超过白色限幅电平WC时，前进到步骤ST15，将白色限幅电平WC设置为颜色信号Rout。另外，在颜色信号Ryk没有超过白色限幅电平WC时，前进到步骤ST16，将颜色信号Ryk设置为三原色信号Rout。另外，针对颜色信号Gyk、Byk也进行从步骤ST14到步骤ST16的处理。

这样，在通过彩度变换部件300a对三原色信号Ryk、Gyk、Byk的电平进行变换时，从三原色信号Ryk、Gyk、Byk中选择电平最低的颜色信号作为最小值信号DMIN，设置彩度压缩比KC，使得在该最小值信号DMIN为第一电平，例如白色限幅电平WC时，用电平变换后的三原色信号Rck、Gck、Bck表示的彩色视频信号的彩度变得没有。即，通过与彩度和色调对应地设置彩度压缩比KC，使用该彩度压缩比KC进行电平变换，能够即使在摄像图像是明亮时也剩余彩度。另外，设置彩度压缩比KC，使得在将亮度信号Yyk混合到最小值信号DMIN中，混合了亮度信号Yyk后的混合信号YDMINyk为第一电平时，用电平变换后的三原色信号Rck、Gck、Bck表示的彩色视频信号的彩度变得没有，并与来自用户接口部件65的操作控制信号US对应地，由控制部件60设置最小值信号DMIN与亮度信号Yyk的混合比rc。即，由控制部件60和用户接口部件65进行混合比设置。因此，例如通过由用户进行使混合比rc可变的操作，如图3所示，能够在从水平L3到水平L4的范围内调整变得没有彩度时的亮度。

但是，在实施例1中，如上所述，在将混合比rc设置为大于0的值的情况下，如果三原色信号Ryk、Gyk、Byk的任意一个超过白色限幅电平WC，则针对超过白色限幅电平WC的颜色信号进行限幅处理，因此色调稳定地变化。因此，接着说明能够将色调保持为一定的实施例2。

实施例2是在由亮度变换部件对三原色信号进行电平压缩时，通过与彩度和色调对应地设置亮度调整压缩比，即使摄像图像明亮时也使得在将色调保持为一定的状态下剩余彩度。另外，可以根据混合比rs调整剩余彩度时的亮度。

图5是表示实施例2的结构的图。另外，在图5中，对与图2对应的部分附加相同的符号，并省略详细的说明。

亮度变换部件200a的最小值信号设置电路211根据三原色信号Rin、Gin、Bin判别电平最低的颜色信号，将该判别出的颜色信号作为最小值信号DMINin提供给亮度拐点修正电路212。

亮度拐点修正电路212通过使用亮度信号Yin和最小值信号DMINin，而与彩度和色调对应地使亮度拐点修正的压缩比KS可变，设置压缩比KSu。进而，使用压缩比KSu，进行亮度拐点修正，生成亮度信号Yyk’。

在此，说明一般的拐点修正动作。例如在如图6所示进行拐点修正的情况下，在亮度信号Yin小于拐点电平KP1时，不压缩亮度信号Yin而作为亮度信号Yyk。在亮度信号Yin大于等于拐点电平KP1并小于拐点电平KP2时，将压缩比KS1乘以亮度信号Yin与拐点电平KP1的差分，将拐点电平KP1加上乘法结果，作为亮度信号Yyk。在亮度信号Yin大于等于拐点电平KP2并小于拐点电平KP3时，将压缩比KS2乘以亮度信号Yin与拐点电平KP2的差分，将拐点电平KP2加上乘法结果，作为亮度信号Yyk。以下同样地，在每次亮度信号Yin的信号大于等于拐点电平，都使用对应的压缩比生成亮度信号Yyk，在亮度信号Yin大于等于拐点电平KPn时，将压缩比KSn乘以亮度信号Yin与拐点电平KPn的差分，将拐点电平KPn加上乘法结果，作为亮度信号Yyk。

图7表示亮度拐点修正电路212的结构。亮度信号Yin被提供给亮度拐点修正电路的比较器251-1～251-n、减法器254和压缩比调整电路260的混合电路261、除法器262。向比较器251-1提供拐点电平KP1，对亮度信号Yin和拐点电平KP1进行比较，将比较结果CP1提供给编码器252。同样，向比较器251-2～251-n提供拐点电平KP2～KPn，对亮度信号Yin和拐点电平KP2～KPn进行比较，将比较结果CP2～CPn提供给编码器252。编码器252根据比较结果CP1～CPn，生成表示亮度信号Yin是否达到了任意一个拐点电平的编码信号EC，并提供给选择器253、255、271。

向选择器253提供上述拐点电平KP1～KPn。选择器253根据编码信号EC，选择与亮度信号Yin相等的拐点电平、或亮度信号Yin超过了的最大的拐点电平，作为拐点电平KPs提供给减法器254和加法器274。

减法器254从亮度信号Yin减去拐点电平KPs，从而求出亮度信号Yin与拐点电平的差分，并提供给乘法器273。

向选择器255提供亮度信号Yin大于等于拐点电平KP1时的压缩比KS1、亮度信号Yin大于等于拐点电平KP2时的压缩比KS2、……亮度信号Yin大于等于拐点电平KPn时的压缩比KSn。

选择器255根据编码信号EC，选择与由选择器253选择出的拐点电平KPs对应的压缩比，作为压缩比KSs提供给压缩比调整电路260的乘法器263。

混合比rs和从最小值信号设置电路211提供的最小值信号DMINin被提供给压缩比调整电路260的混合电路261。

混合电路261以混合比rs的比例将亮度信号Yin和最小值信号DMINin混合，将混合信号YDMINin提供给除法器262。例如混合电路261根据公式(21)生成混合信号YDMINin，并提供给除法器262。

YDMINin＝rs×DMINin+(1-rs)×Yin ……(21)

除法器262将混合信号YDMINin除以亮度信号Yin，将除法结果作为混合比调整系数HS(＝YDMINin/Yin)提供给乘法器263。

乘法器263将由选择器255选择出的压缩比KSs乘以混合比调整系数HS，进行压缩比KSs的调整，将调整后的压缩比KSt提供给压缩比限制电路272。即，压缩比KSt如公式(22)所示。

KSt＝KSs×((rs×DMINin+(1-rs)×Yin)/Yin) ……(22)

这样，通过使用最小值信号DMINin生成混合比调整系数HS，压缩比KSt成为与彩度和色调对应地可变的压缩比。另外，混合比 rs是在进行亮度拐点修正时，设置是与亮度信号Yin的电平对应地进行修正还是与彩度和色调对应地进行修正的比例的值。

向选择器271提供与压缩比KS1对应的压缩比下限值LIM1、与压缩比KS2对应的压缩比下限值LIM2、......与压缩比KSn对应的压缩比下限值LIMn。对于该压缩比下限值，由于压缩比过小会损失灰度等级，所以才规定压缩比的下限。例如根据公式(23)，设置压缩比下限值LIMn。

LIMn＝(WC-KPn)/(SAT-KPn) ......(23)

在此，“SAT”表示输入的饱和信号量，即在摄像元件的输出饱和时的亮度信号Yin的电平。

该公式(23)将直到饱和信号量的电平变化变换为直到白色限幅电平WC的电平变化，所以通过用压缩比下限值LIM限制压缩比，能够防止饱和信号量时的电平比白色限幅电平WC还小。

选择器271根据编码信号EC，选择与由选择器255选择出的压缩比KSs对应的压缩比下限值，作为压缩比下限值LIMs提供给压缩比限制电路272。

压缩比限制电路272通过选择从乘法器263提供的压缩比KSt和从选择器271提供的压缩比下限值LIMs的任意一个电平大的一方，来限制压缩比的下限，将选择出的电平作为压缩比KSu提供给乘法器273。

乘法器273将从减法器254提供的差分，即亮度信号Yin与拐点电平KPs的差分，乘以从压缩比限制电路272提供的压缩比KSu，并将乘法结果提供给加法器274。加法器274将拐点电平KPs加上乘法结果，生成亮度信号Yyk’。另外，将生成的亮度信号Yyk’提供给图5所示的除法器203。

除法器203将亮度信号Yyk’除以亮度信号Yin，将得到的除法结果作为亮度调整压缩比KY’提供给乘法器204r、204g、204b。乘法器204r将亮度调整压缩比KY’乘以颜色信号Rin，生成颜色信号Ryk’。同样，乘法器204g、204b将亮度调整压缩比KY’乘以颜色信号Gin、Bin，生成颜色信号Gyk’、Byk’。

在此，由于亮度拐点修正电路212使用与彩度和色调对应地可变的压缩比KSu进行亮度拐点修正，生成亮度信号Yyk’，所以亮度调整压缩比KY’也与彩度和色调对应地可变。

然后，与现有技术同样地，使用三原色信号Ryk’、Gyk’、Byk’，在彩度变换部件300中进行电平变换，生成三原色信号Rout、Gout、Bout。

即，将所生成的三原色信号Ryk’、Gyk’、Byk’提供给彩度变换部件300的最大值信号设置电路301、减法器321r、321g、312b。最大值信号设置电路301从三原色信号Ryk’、Gyk’、Byk’中选择电平最高的颜色信号，将选择出的颜色信号作为最大值信号DMAX提供给减法器302。减法器302从最大值信号DMAX减去亮度信号Yyk’，将减法结果(DMAX-Yyk’)提供给除法器304。

减法器303从白色限幅电平WC减去亮度信号Yyk’，将减法结果(WC-Yyk’)提供给除法器304。

除法器304将减法结果(WC-Yyk’)除以减法结果(DMAX-Yyk’)，计算出压缩比KA并提供给压缩比限制电路315。

压缩比限制电路315在压缩比KA大于1时，将压缩比KA限制为1，并作为彩度压缩比KC提供给除法器322r、322g、322b。另外，在压缩比KA小于1时，将由除法器304计算出的压缩比KA作为彩度压缩比KC提供给乘法器322r、322g、322b。

减法器321r从颜色信号Ryk减去亮度信号Yyk’，将减法结果提供给乘法器322r。同样，减法器321g从颜色信号Gyk减法亮度信号Yyk’，将减法结果提供给乘法器322g，减法器321b从颜色信号Byk减法亮度信号Yyk’，将减法结果提供给乘法器322g，减法器321b从颜色信号Byk减去亮度信号Yyk’，并提供给乘法器322b。

在乘法器322r中，将彩度压缩比KC乘以由减法器321r得到的减法结果，将乘法结果提供给加法器323r。加法器323r将亮度信号Yyk’加上从乘法器322r提供的乘法结果，将所得到的颜色信号 Rck’提供给限幅部件401r。

同样，在乘法器322g、322b中，将彩度压缩比KC乘以由减法器321g、321b得到的减法结果，将乘法结果提供给加法器323g、323b。加法器323g、323b将亮度信号Yyk’加上从乘法器322g、322b提供的乘法结果，将所得到的颜色信号Gck’提供给限幅部件401g，将颜色信号Bck’提供给限幅部件401b。

向限幅部件401r、401g、401b提供白色限幅电平WC。在该限幅部件401r、401g、401b中，对从加法器323r、323g、323b提供的三原色信号Rck’、Gck’、Bck’进行限幅处理，输出限幅处理后的三原色信号Rout、Gout、Bout。

接着，使用图8说明实施例2的特性。另外，在图8中，为了简化说明，设置一个拐点电平KP，将这时的压缩比作为压缩比KS。

图8A表示将混合比rs设置为0的情况。如果将混合比rs设置为0，则从压缩比调整电路260的混合电路261输出的混合信号YDMINin与亮度信号Yin相等。因此，除法器262的除法结果为(Yin/Yin)＝1，压缩比KSu与压缩比KS相等。即，由于亮度信号Yyk’与从现有的亮度拐点修正电路202输出的亮度信号Yyk相等，所以在将混合比rs设置为0时，为与现有技术一样的特性。

因此，在亮度大于等于水平L1，使用三原色信号Rin、Gin、Bin生成的亮度信号Yin大于等于拐点电平KP时，用压缩比KS压缩亮度信号Yin，生成亮度信号Yyk’。进而，通过用亮度调整压缩比KY’(＝Yyk’/Yin)压缩三原色信号Rin、Gin、Bin，而将色调保持为一定地生成三原色信号Ryk’、Gyk’、Byk’。

然后，如果亮度为水平L2，颜色信号Ryk’超过白色限幅电平WC，则使用彩度压缩比KC(＝KA或1)，在将色调保持为一定的状态下，进行电平变换，如果亮度成为水平L3，则成为没有彩度的图像。

图8B表示将混合比rs设置为1的情况。在将混合比rs设置为 1的情况下，从压缩比调整电路260的混合电路261输出的混合信号YDMINin与最小值信号DMINin(＝Bin)相等。因此，从除法器262输出的混合比调整系数HS为HS＝(DMINin/Yin)，压缩比KS通过乘法器263成为(DMINin/Yin)倍。在此，由于最小值信号DMINin是从三原色信号Rin、Gin、Bin选择出电平最低的颜色信号的信号，所以比亮度信号Yin的电平小。因此，压缩比调整后的压缩比KSt比压缩比KS小。另外，在压缩比KSt比压缩比下限值LIM小时，由压缩比限制电路272将压缩比下限值LIM作为压缩比KSu使用。

因此，在亮度大于等于水平L1，使用三原色信号Rin、Gin。Bin生成的亮度信号Yin大于等于拐点电平KP时，使用使压缩比KS成为(DMINin/Yin)倍后的压缩比KSu进行亮度拐点修正，生成亮度信号Yyk’。因此，亮度调整压缩比KY’比将混合比rs设置为0的情况小，将色调保持为一定的三原色信号Ryk’、Gyk’、Byk’比将混合比rs设置为0的情况下的斜率小。另外，由于从混合电路261输出的混合信号YDMINin与最小值信号DMINin相等，所以亮度调整压缩比KY’与彩度和色调对应地可变。

因此，颜色信号Ryk’达到白色限幅电平WC的亮度为比将混合比rs设置为0的情况下的水平L2还亮的水平L11。在亮度大于等于水平L11并且颜色信号Ryk’超过白色限幅电平WC时，将彩度压缩比KC乘以各信号的彩度成分，在将色调保持为一定的状态下进行电平变换，如果亮度为比水平L3还亮的水平L12，则成为没有彩度的图像。

这样，通过使用最小值信号DMINin设置亮度调整压缩比KY’，即使在摄像图像明亮时，也能够在将色调保持为一定的状态下剩余彩度。另外，通过调整混合比rs，能够在水平L3和水平L12的范围内，调整变得没有彩度时的亮度。

图9是表示实施例2的动作的流程图。在步骤ST21中，CPU使用三原色信号Rin、Gin、Bin设置最小值信号DMINin，前进到步骤ST22。

在步骤ST22中，CPU生成亮度信号。在亮度信号的生成中，使用三原色信号Rin、Gin、Bin进行上述公式(10)或公式(11)所示的计算，生成亮度信号Yin。

在步骤ST23中，CPU进行与上述公式(22)一样的计算，计算出压缩比KSt。在步骤ST24中，CPU进行上述公式(23)的计算，计算出压缩比下限值LIM。

在步骤ST25中，CPU判别压缩比KSt是否小于压缩比下限值LIM。在此，在压缩比KSt小于压缩比下限值LIM时，在步骤ST26中将压缩比下限值LIM作为压缩比KSu，前进到步骤ST28。另外，在压缩比KSt不小于压缩比下限值LIMs时，在步骤ST27中，将压缩比KSt作为压缩比KSu，前进到步骤ST28。

在步骤ST28中，CPU判别亮度信号Yin是否大于等于拐点电平KP。在此，在大于等于拐点电平KP时，前进到步骤ST29，在不大于等于拐点电平KP时，前进到步骤ST30。

在步骤ST29中，CPU进行与上述公式(12)一样的计算，计算出亮度信号Yyk’，前进到步骤ST31。在步骤ST30中，CPU将亮度信号Yin作为亮度信号Yyk’，前进到步骤ST31。

在步骤ST31中，CPU将亮度信号Yyk’除以亮度信号Yin，计算出亮度调整压缩比KY’。

在步骤ST32中，CPU将亮度调整压缩比KY’乘以三原色信号Rin、Gin、Bin，生成三原色信号Ryk’、Gyk’、Byk’。通过该从步骤ST21到步骤ST32的处理，能够生成用亮度调整压缩比进行了电平压缩后的三原色信号Ryk’、Gyk’、Byk’。

在步骤ST33中，CPU根据三原色信号Ryk’、Gyk’、Byk’设置最大值信号DMAX，前进到步骤ST34。

在步骤ST34中，CPU进行与上述公式(6)一样的计算，计算出压缩比KA，前进到步骤ST35。

在步骤ST35中，CPU判别压缩比KA是否大于1。在此，在判别出压缩比KA大于1时，前进到步骤ST36，在判别出不大于1时，前进到步骤ST37。

在步骤ST36中，CPU将彩度压缩比KC设置为1，前进到步骤ST38。另外，在步骤ST37中，CPU将压缩比KA设置为彩度压缩比KC，前进到步骤ST38。

在步骤ST38中，CPU通过与上述步骤ST13一样的计算，进行电平变换，生成三原色信号Ryk’、Gyk’、Byk’。另外，步骤ST13中的彩度压缩比KC是压缩比KB或1，但步骤ST38中的彩度压缩比KC为压缩比KA或1。通过该从步骤ST33到步骤ST38的处理，能够对用彩度压缩比进行了电平压缩的三原色信号进行电平变换。

在步骤ST39中，CPU判别颜色信号Ryk’是否超过白色限幅电平WC。在此，在颜色信号Ryk’超过白色限幅电平WC时，前进到步骤ST40，将白色限幅电平WC作为颜色信号Rout。另外，在颜色信号Ryk’没有超过白色限幅电平WC时，前进到步骤ST41，将颜色信号Ryk’作为三原色信号Rout。另外，针对颜色信号Gyk’、Byk’也进行从步骤ST39到步骤ST41的处理。

这样，在由亮度变换部件200a对三原色信号Rin、Gin、Bin进行电平压缩时，在三原色信号Rin、Gin、Bin中选择电平最低的颜色信号作为最小值信号DMINin，与该最小值信号DMINin和亮度信号Yin的电平比对应地，使亮度调整压缩比KY’可变。即，亮度调整压缩比KY’与彩度和色调对应地可变，通过使用该亮度调整压缩比KY’进行电平压缩，即使摄像图像是明亮时，也能够一边将色调保持为一定一边剩余彩度。另外，将亮度信号Yin混合到最小值信号DMINin中，根据所得到的混合信号YDMINin和亮度信号Yin设置混合比调整系数HS，与来自用户接口部件65的操作控制信号US对应地，在控制部件60中设置最小值信号DMIN和亮度信号Yyk的混合比rs。因此，通过例如由用户进行使混合比rs可变的操作，如图8所示，能够在水平L3到水平L12的范围内调整变得没有彩度时的亮度。

进而，能够使亮度和彩度高的颜色达到白色限幅电平WC时的亮度更明亮。例如如图8所示那样，能够使颜色信号Rck’达到白色限幅电平WC的亮度在水平L2到水平11之间移动，因此能够防止亮度和彩度高的颜色马上饱和。

接着，说明实施例3。实施例3是在由亮度变换部件对三原色信号进行电平压缩时，与彩度和色调对应地设置开始进行电平压缩的亮度，因此即使摄像图像是明亮时，也剩余彩度。另外，能够根据混合比rp，调整剩余彩度时的亮度。另外，在实施例3中，表示组合了与彩度和色调对应地设置亮度调整压缩比的方法的情况。

图10表示实施例3的结构。另外，在图10中，对与图2和图5对应的部分附加相同的符号，并省略详细的说明。

亮度变换部件200b的亮度信号生成电路201将根据三原色信号Rin、Gin、Bin生成的亮度信号Yin提供给混合电路222。最小值信号设置电路211将电平最小的颜色信号设置为最小值信号DMINin，将该最小值信号DMINin提供给混合信号拐点修正电路223。

最大值信号设置电路221从三原色信号Rin、Gin、Bin中判别电平最高的颜色信号，将该判别出的颜色信号作为最大值信号DMAXin提供给混合电路222。

向混合电路222提供混合比rp。混合电路222混合比rp的比例将亮度信号Yin和最大值信号DMAXin混合起来，将混合信号YDMAXin提供给混合信号拐点修正电路223和除法器224。例如，混合电路222根据公式(24)生成混合信号YDMAXin。

YDMAXin＝rp×DMAXin+(1-rp)×Yin ……(24)

混合信号拐点修正电路223具有与上述亮度拐点修正电路212一样的结构，代替亮度信号Yin而使用混合信号YDMAXin，进行与亮度拐点修正电路212一样的处理，生成混合信号YDMAXyk。另外，将生成的混合信号YDMAXyk提供给除法器224。另外，在使用混合信号YDMAXin时，如上述公式(22)所示的压缩比KSt为公式(25)所示。

KSt＝KSs×((rs×DMINin+(1-rs)×YDMAXin)/YDMAXin)

……(25)

除法器224将混合信号YDMAXyk除以混合信号YDMAXin，将得到的除法结果作为亮度调整压缩比KY”提供给乘法器204r、204g、204b。乘法器204r将亮度调整压缩比KY”乘以颜色信号Rin而生成颜色信号Ryk”。同样地，乘法器204g、204b将亮度调整压缩比KY”乘以颜色信号Gin、Bin而生成颜色信号Gyk”、Byk”。

混合信号拐点修正电路223与亮度拐点修正电路212一样地，使用与彩度和色调对应地可变的压缩比KSu，进行混合信号YDMAXin的拐点修正，生成混合信号YDMAXyk。因此，亮度调整压缩比KY”成为与彩度和色调对应地可变。另外，由于混合信号YDMAXin是将最大值信号DMAXin和亮度信号Yin混合了的信号，所以电平压缩的开始电平也与彩度和色调对应地可变。

通过进行电平压缩而得到的颜色信号Ryk”被提供给彩度变换部件300b的最大值信号设置电路301、减法器321r、亮度信号生成电路310。同样，通过进行电平压缩而得到的颜色信号Gyk”、Byk”被提供给彩度变换部件300b的最大值信号设置电路301、减法器321g、321b、亮度信号生成电路310。

最大值信号设置电路301从三原色信号Ryk”、Gyk”、Byk”中判别电平最高的颜色信号，将该判别出的颜色信号作为最大值信号DMAX提供给减法器302。

另外，从混合信号拐点修正电路223输出的信号是拐点修正后的混合信号YDMAXyk，在亮度变换处理部件200b中，不生成电平压缩后的亮度信号。因此，亮度信号生成电路310使用三原色信号Ryk”、Gyk”、Byk”，生成在由彩度变换部件300b进行电平变换时所需要的亮度信号。另外，将生成的亮度信号Yyk”提供给减法器302、303、321r、321g、321b和加法器323r、323g、323b。

由该减法器302、303和除法器304计算出压缩比KA，由压缩比限制电路315将压缩比KA限制为小于等于1，并作为彩度压缩比KC提供给乘法器322r、322g、322b。

接着，使用图11说明实施例3的特性。在图11中，也为了简化说明，而设置一个拐点电平KP，将压缩比设置为压缩比KS。

图11A表示分别将混合比rp、rs设置为0的情况。在将混合比rp设置为0时，从混合电路222输出的混合信号YDMAXin与亮度信号Yin相等。另外，在将混合比rs设置为0时，从混合信号拐点修正电路223的压缩比调整电路260的混合电路611输出的混合信号YDMINin与混合信号YDMAXin，即亮度信号Yin相等。

因此，由混合比调整电路260生成的混合比调整系数HS为1，压缩比KSu为与现有技术相等的压缩比KS。

因此，在分别将混合比rp、rs设置为0的情况下，为与现有技术一样的拐点修正动作，如果亮度大于等于水平L1，亮度信号Yin大于等于拐点电平KP，则在亮度变换部件200b中开始进行电平压缩。另外，如果亮度大于等于水平L2，则颜色信号Ryk”达到白色限幅电平WC，由彩度变换部件300b在将色调保持为一定的状态下进行电平变换，在亮度为水平L3时，成为没有彩度的图像。

图11B表示将混合比rp设置为0并且将混合比rs设置为1的情况。由于将混合比rp设置为0，所以从混合电路222向混合信号拐点修正电路223提供的混合信号YDMAXin与亮度信号Yin相等。因此，如果亮度大于等于水平L1，亮度信号Yin大于等于拐点电平KP，则与现有技术一样地，由亮度变换部件200b开始进行电平压缩。

在将混合比rs设置为1时，在混合信号拐点修正电路223的压缩比调整电路260中，由于从混合电路261输出的混合信号YDMINin与最小值信号DMINin相等，所以混合比调整系数HS为(DMINin/Yin)。因此，在使压缩比KS为(DMINin/Yin)倍，比压缩比下限值LIM大时，该(DMINin/Yin)倍的压缩比KS为压缩比KSu，用该压缩比KSu对混合信号YDMAXin，即亮度信号Yin 进行压缩。这样，如果设置混合比rs为1，则混合信号拐点修正电路223的压缩比KSu与将混合比rs设置为0的情况相比，变小而成为(DMINin/Yin)倍。

将作为这时的除法器224的除法结果的亮度调整压缩比KY”乘以三原色信号Rin、Gin、Bin，生成三原色信号Ryk”、Gyk”、Byk”。因此，亮度超过水平L1时的三原色信号Ryk”、Gyk”、Byk”的斜率比将混合比rs设置为0的情况下的斜率平缓。

因此，三原色信号Ryk”、Gyk”、Byk”的任意一个达到白色限幅电平WC的亮度比图11A所示的情况更明亮。例如颜色信号Ryk”达到白色限幅电平WC时的亮度为比将混合比rs设置为0的情况下的水平L2还明亮的水平L21。进而，基于三原色信号Rout、Gout、Bout的图像的彩度变得没有时的亮度也成为比将混合比rs设置为0的情况下的水平L3还明亮的水平L22。

图11C表示分别将混合比rp、rs设置为1的情况。在将混合比rp设置为1时，从混合电路222输出的混合信号YDMAXin与最大值信号DMAXin相等。

由于混合信号YDMAXin与最大值信号DMAXin相等，所以如果亮度大于等于水平L0，最大值信号DMAXin大于等于拐点电平KP，则混合信号拐点修正电路223进行压缩最大值信号DMAXin的处理。

另外，由于将混合比rs设置为1，所以压缩比调整电路260的混合比调整系数HS成为(DMINin/Yin)。因此，在压缩比KS成为(DMINin/Yin)倍，比压缩比下限值LIM大时，该成为(DMINin/Yin)倍的压缩比KS成为压缩比KSu，用该压缩比KSu压缩混合信号YDMAXin，即最大值信号DMAXin。

由于如果这样将混合比rp设置为1，则与最大值信号DMAXin对应地，对三原色信号Rin、Gin、Bin进行电平压缩，所以在将混合比rp设置为0的情况下，即与根据亮度信号Yin进行电平压缩的情况相比，开始电平压缩的亮度变低，与彩度和色调对应地压缩的开始电平可变。

另外，如果将混合比rs设置为1，则与将混合比rs设置为0的情况相比，亮度调整压缩比KY”变小。因此，三原色信号Ryk”、Gyk”、Byk”的任意一个达到白色限幅电平WC的亮度，例如电平最高的颜色信号Ryk”达到白色限幅电平WC的亮度为水平L31，比图11B所示的情况下的水平L21还亮。因此，在三原色信号Ryk”、Gyk”、Byk”的任意一个达到白色限幅电平WC，由彩度变换部件300b进行了电平变换时，在基于三原色信号Rout、Gout、Bout的图像中变得没有彩度时的亮度为水平L32，可以比图11B所示的情况下的水平L22还亮。

通过这样使用最大值信号DMAXin和最小值信号DMINin设置亮度调整压缩比KY”，即使摄像图像是明亮时，也能够在将色调保持为一定的状态下剩余彩度。另外，通过调整混合比rp和混合比rs，能够在水平L3和水平L32的范围内，调整彩度变得没有时的亮度。

图12是表示实施例3的动作的流程图。在步骤ST51中，CPU使用三原色信号Rin、Gin、Bin设置最大值信号DMAXin、最小值信号DMINin，前进到步骤ST52。

在步骤ST52中，CPU输出亮度信号。在亮度信号的生成中，使用三原色信号Rin、Gin、Bin进行上述公式(10)和公式(11)所示的计算，生成亮度信号Yin。

在步骤ST53中，CPU进行上述公式(24)的计算，生成混合信号YDMAXin。

在步骤ST54中，CPU进行与上述公式(25)一样的计算，计算出压缩比KSt。在步骤ST55中，CPU进行上述公式(23)的计算，计算出压缩比下限值LIM。

在步骤ST56中，CPU判别压缩比KSt是否小于压缩比下限值LIM。在此，在压缩比KSt小于压缩比下限值LIM时，在步骤ST57中将压缩比下限值LIM作为压缩比KSu，前进到步骤ST59。另外，在压缩比KSt不小于压缩比下限值LIM时，在步骤ST58中将压缩比KSt作为压缩比KSu，前进到步骤ST59。

在步骤ST59中，CPU判别混合信号YDMAXin是否大于等于拐点电平KP。在此，在大于等于拐点电平KP时，前进到步骤ST60，在不大于等于拐点电平KP时，前进到步骤ST61。

在步骤ST60中，CPU通过与上述公式(12)一样的计算，进行混合信号YDMAXin的电平压缩，计算出混合信号YDMAXyk。在步骤ST61中，CPU将混合信号YDMAXin作为混合信号YDMAXyk，前进到步骤ST62。

在步骤ST62中，CPU将混合信号YDMAXyk除以混合信号YDMAXin，计算出亮度调整压缩比KY”。

在步骤ST63中，CPU将亮度调整压缩比KY”乘以三原色信号Rin、Gin、Bin，计算电平压缩，生成三原色信号Ryk”、Gyk”、Byk”。通过该从步骤ST51到步骤ST63的处理，能够生成用亮度调整压缩比压缩了的三原色信号。

在步骤ST64中，CPU使用三原色信号Ryk”、Gyk”、Byk”生成亮度信号Yyk”，前进到步骤ST65。

从步骤ST66到步骤ST74与上述步骤ST33到步骤ST41对应，CPU进行步骤ST66到步骤ST74的处理，生成三原色信号Rout、Gout、Bout。另外，通过该从步骤ST64到步骤ST70的处理，能够对用彩度压缩比压缩了的三原色信号进行电平变换。

这样，在由亮度变换部件200b进行三原色信号Rin、Gin、Bin的电平压缩时，在三原色信号Rin、Gin、Bin中选择电平最高的颜色信号作为最大值信号DMAXin，与将该最大值信号DMAXin和亮度信号Yin混合后的混合信号YDMAXin对应地，开始亮度变换部件200b的电平压缩。即，电平压缩的开始与彩度和色调对应地可变，与例如根据亮度信号Yin开始电平压缩的情况相比，以亮度低的电平进行电平压缩，因此能够使在电平压缩后的三原色信号Ryk”、Gyk”、Byk”的任意一个达到白色限幅电平WC时的亮度向高水平移动。因此，即使在摄像图像明亮时，也能够一边将色调保持为一定一边剩余彩度。另外，与来自用户接口部件65的操作控制信号US对应地，由控制部件60设置生成混合信号YDMAXin时的最大值信号DMAXin和亮度信号Yin的混合比rp。因此，例如通过由用户进行使混合比rp可变的操作，如图11所示，能够在从水平L0到水平L1的范围内调整电平压缩开始的亮度。

进而，与最小值信号DMINin和亮度信号Yin的电平比对应地，使亮度调整压缩比可变，例如通过由用户使该最小值信号DMIN和亮度信号Yyk的混合比rs可变，如图11所示，能够在从电平L3到电平L31的范围内调整彩度变得没有时的亮度。

另外，由于即使超过拐点电平也将色调保持为一定，所以即使将拐点电平降低为人物的脸等的亮度，也能够得到没有不适感的图像。在降低了拐点电平时，如果压缩比(拐点斜率)变大，则能够充分得到明亮部分的对比度。

另外，在上述实施例中，说明了颜色信号Rin的电平最高而颜色信号Bin的电平最低的情况，但即使在其他颜色信号的信号最高或最低的情况下，通过进行同样的处理，当然也能够与彩度和色调对应地进行电平压缩和电平变换。

Claims

1.一种视频信号处理装置，其特征在于包括：

在将用输入三原色信号表示的彩色视频信号的色调和彩度设置为一定的状态下，用同一亮度调整压缩比对上述输入三原色信号进行电平压缩，生成被压缩三原色信号的亮度变换装置；

在上述被压缩三原色信号内的至少一个被压缩三原色信号的最大电平超过第一电平时，使用彩度压缩比进行上述被压缩三原色信号的电平变换的彩度变换装置，其中

上述彩度变换装置包括最大值信号设置电路、最小值信号设置电路、混合电路、第一减法器、第二减法器、除法器以及压缩比限制电路，

上述最大值信号设置电路从被压缩三原色信号中选择最高电平的信号作为最大值信号，上述最小值信号设置电路从被压缩三原色信号中选择最低电平的信号作为最小值信号，上述混合电路将亮度信号和最小值信号混合而生成混合信号，上述第一减法器和上述第二减法器分别基于最大值信号和混合信号、以及白色限幅电平和混合信号生成两个差值信号，并提供给上述除法器计算出压缩比，上述压缩比限制电路根据该压缩比的值设置彩度压缩比。

2.根据权利要求1所述的视频信号处理装置，其特征在于：

上述彩度变换装置设置上述彩度压缩比，使得在上述被压缩三原色信号的最小电平的信号成为上述第一电平时，用上述电平变换后的被压缩三原色信号表示的彩色视频信号的彩度变得没有。

3.根据权利要求2所述的视频信号处理装置，其特征在于：

上述彩度变换装置将使用上述被压缩三原色信号生成的亮度信号混合到上述被压缩三原色信号的最小电平的信号中，并设置上述彩度压缩比，使得在该混合了亮度信号的信号成为上述第一电平时，用上述电平变换后的被压缩三原色信号表示的彩色视频信号的彩度变得没有。

4.根据权利要求3所述的视频信号处理装置，其特征在于还包括：

设置上述被压缩三原色信号的最小电平的信号与上述亮度信号的混合比的混合比设置装置。

5.一种视频信号处理装置，其特征在于包括：

在上述被压缩三原色信号内的至少一个被压缩三原色信号的最大电平超过第一电平时，在将用上述被压缩三原色信号表示的彩色视频信号的色调和亮度保持为一定的状态下，进行上述被压缩三原色信号的电平变换，使得上述至少一个被压缩三原色信号的最大电平与上述第一电平一致的彩度变换装置，其中

上述亮度变换装置包括亮度信号生成电路、最小值信号设置电路、亮度拐点修正电路、除法器、第一乘法器、第二乘法器和第三乘法器，

上述亮度信号生成电路根据输入三原色信号生成第一亮度信号，上述最小值信号设置电路根据三原色信号判别电平最低的颜色信号作为最小值信号，上述亮度拐点修正电路使用第一亮度信号和最小值信号，与彩度和色调对应地使亮度拐点修正的压缩比可变来设置该亮度拐点修正的压缩比，进行亮度拐点修正，并生成第二亮度信号，上述除法器将第二亮度信号除以第一亮度信号，计算出亮度调整压缩比，上述第一乘法器、上述第二乘法器和上述第三乘法器根据该亮度调整压缩比对输入三原色信号进行电平压缩生成被压缩三原色信号。

6.一种视频信号处理装置，其特征在于包括：

上述亮度变换装置包括亮度信号生成电路、最小值信号设置电路、最大值信号设置电路、混合电路、混合信号拐点修正电路、除法器、第一乘法器、第二乘法器和第三乘法器，

上述亮度信号生成电路根据输入三原色信号生成亮度信号，上述最小值信号设置电路根据三原色信号判别电平最低的颜色信号作为最小值信号，上述最大值信号设置电路从三原色信号中判别电平最高的颜色信号作为最大值信号，上述混合电路将亮度信号和最大值信号混合起来生成第一混合信号，上述混合信号拐点修正电路使用第一混合信号和最小值信号，使用与彩度和色调对应地可变的压缩比，进行混合信号的拐点修正，并生成第二混合信号，上述除法器将第二混合信号除以第一混合信号，计算出亮度调整压缩比，上述第一乘法器、上述第二乘法器和上述第三乘法器根据该亮度调整压缩比对输入三原色信号进行电平压缩生成被压缩三原色信号。

7.根据权利要求5或6所述的视频信号处理装置，其特征在于：

上述亮度变换装置根据上述输入三原色信号的最小电平的信号与使用上述输入三原色信号生成的亮度信号的电平比，设置上述亮度调整压缩比。

8.根据权利要求7所述的视频信号处理装置，其特征在于：

上述亮度变换装置将上述亮度信号混合到上述输入三原色信号的最小电平的信号中，与该混合了亮度信号的信号与上述亮度信号的电平比对应地，设置上述亮度调整压缩比。

9.根据权利要求8所述的视频信号处理装置，其特征在于还包括：

设置上述输入三原色信号的最小电平的信号与上述亮度信号的混合比的混合比设置装置。

10.根据权利要求5或6所述的视频信号处理装置，其特征在于：

上述亮度变换装置将使用上述输入三原色信号生成的亮度信号混合到上述输入三原色信号的最大电平的信号中，根据该混合了亮度信号的信号，开始上述电平压缩。

11.根据权利要求10所述的视频信号处理装置，其特征在于还包括：

设置上述输入三原色信号的最大电平的信号与上述亮度信号的混合比的混合比设置装置。

12.一种摄像装置，其特征在于包括：

生成三原色信号的摄像单元；

在将用上述三原色信号表示的彩色视频信号的色调和彩度设置为一定的状态下，用同一亮度调整压缩比对上述三原色信号进行电平压缩，生成被压缩三原色信号的亮度变换装置；

13.一种摄像装置，其特征在于包括：

生成三原色信号的摄像单元；

14.一种摄像装置，其特征在于包括：

生成三原色信号的摄像单元；

15.一种视频信号处理方法，其特征在于包括：

在将用输入三原色信号表示的彩色视频信号的色调和彩度设置为一定的状态下，用同一亮度调整压缩比对上述输入三原色信号进行电平压缩，生成被压缩三原色信号的亮度变换步骤；

在上述被压缩三原色信号内的至少一个被压缩三原色信号的最大电平超过第一电平时，使用彩度压缩比进行上述被压缩三原色信号的电平变换的彩度变换步骤，其中

上述彩度变换步骤包括最大值信号设置步骤、最小值信号设置步骤、混合步骤、第一减法步骤、第二减法步骤、除法步骤以及压缩比限制步骤，

在上述最大值信号设置步骤中从被压缩三原色信号中选择最高电平的信号作为最大值信号，在上述最小值信号设置步骤中从被压缩三原色信号中选择最低电平的信号作为最小值信号，在上述混合步骤中将亮度信号和最小值信号混合而生成混合信号，在上述第一减法步骤和上述第二减法步骤中分别基于最大值信号和混合信号、以及白色限幅电平和混合信号生成两个差值信号，并提供给上述除法步骤计算出压缩比，在上述压缩比限制步骤中根据该压缩比的值设置彩度压缩比。

16.一种视频信号处理方法，其特征在于包括：

在上述被压缩三原色信号内的至少一个被压缩三原色信号的最大电平超过第一电平时，在将用上述被压缩三原色信号表示的彩色视频信号的色调和亮度保持为一定的状态下，进行上述被压缩三原色信号的电平变换，使得上述至少一个被压缩三原色信号的最大电平与上述第一电平一致的彩度变换步骤，其中

上述亮度变换步骤包括亮度信号生成步骤、最小值信号设置步骤、亮度拐点修正步骤、除法步骤、第一乘法步骤、第二乘法步骤和第三乘法步骤，

在上述亮度信号生成步骤中根据输入三原色信号生成第一亮度信号，在上述最小值信号设置步骤中根据三原色信号判别电平最低的颜色信号作为最小值信号，在上述亮度拐点修正步骤中使用第一亮度信号和最小值信号，与彩度和色调对应地使亮度拐点修正的压缩比可变来设置该亮度拐点修正的压缩比，进行亮度拐点修正，并生成第二亮度信号，在上述除法步骤中将第二亮度信号除以第一亮度信号，计算出亮度调整压缩比，在上述第一乘法步骤、上述第二乘法步骤和上述第三乘法步骤中根据该亮度调整压缩比对输入三原色信号进行电平压缩生成被压缩三原色信号。

17.一种视频信号处理方法，其特征在于包括：

上述亮度变换步骤包括亮度信号生成步骤、最小值信号设置步骤、最大值信号设置步骤、混合步骤、混合信号拐点修正步骤、除法步骤、第一乘法步骤、第二乘法步骤和第三乘法步骤，

在上述亮度信号生成步骤中根据输入三原色信号生成亮度信号，在上述最小值信号设置步骤中根据三原色信号判别电平最低的颜色信号作为最小值信号，在上述最大值信号设置步骤中从三原色信号中判别电平最高的颜色信号作为最大值信号，在上述混合步骤中将亮度信号和最大值信号混合起来生成第一混合信号，在上述混合信号拐点修正步骤中使用第一混合信号和最小值信号，使用与彩度和色调对应地可变的压缩比，进行混合信号的拐点修正，并生成第二混合信号，在上述除法步骤中将第二混合信号除以第一混合信号，计算出亮度调整压缩比，在上述第一乘法步骤、上述第二乘法步骤和上述第三乘法步骤中根据该亮度调整压缩比对输入三原色信号进行电平压缩生成被压缩三原色信号。