DE19735130A1 - Gamma-Korrekturvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gamma-Korrekturvor­ richtung, und insbesondere eine gamma-Korrekturvorrichtung zur Untersuchung einer Leuchtdichteverteilung eines Bildes unter Verwendung eines Histogramms, und zur gamma-Korrektur eines aufgenommenen Bildsignals auf der Grundlage des Unter­ suchungsergebnisses.

Im allgemeinen ist ein optisches Signal, welches in eine Videokamera eingegeben wird, nicht exakt proportional zu einem Signal, welches von einem Empfänger ausgegeben wird. Genauer gesagt weist das Signal eines aufgenommenen Bildes eine Eingangs- und Ausgangscharakteristik in Form einer Ex­ ponentialkurve auf, bei welcher, wenn die Spannung eines op­ tischen Signals groß wird, die Spannungserhöhung des Leucht­ dichtesignals groß wird. Eine gamma-Korrektur wird dadurch erzielt, daß die Eingangs- und Ausgangscharakteristik gemäß Fig. 3 dem Signal des aufgenommenen Bildes hinzuaddiert wird, um eine lineare Beziehung zwischen dem optischen Signal und dem von dem Empfänger ausgegebenen Signal zur Verfügung zu stellen.

Im allgemeinen weist eine Videokamera eine Rücklichtkorrektur­ funktion auf, um die Helligkeit des Bildes eines aufzunehmen­ den Gegenstands durch eine optische Quelle oder Lichtquelle einzustellen. Wenn jedoch eine Szene mit einem hellen Gegen­ stand und einem dunklen Gegenstand aufgenommen wird, werden die Bilder der Gegenstände so dargestellt, daß bei einem der Gegenstände Helligkeit geopfert wird. Anders ausgedrückt wird, wenn eine Blende weit geöffnet wird, oder die Verstärkung für das Signal eines aufgenommenen Bildes erhöht wird, wie in Fig. 2a gezeigt ist, um den Effekt zu korrigieren, daß das Bild des aufzunehmenden Gegenstands dunkel wird, die Helligkeit des Ab­ schnitts mit niedriger Leuchtdichte erhöht, jedoch gehen Daten eines Abschnitts mit hoher Leuchtdichte verloren, was dazu führt, daß das Bild des hellen Gegenstands nicht exakt wieder­ gegeben wird. Wenn im Gegensatz hierzu die Öffnungsfläche ei­ ner Blende verkleinert wird, oder die Verstärkung eines Bild­ signals verringert wird, wie in Fig. 2b gezeigt, um die Hel­ ligkeit eines Abschnitts mit hoher Leuchtdichte zu verbessern, so wird das Bild eines dunklen Gegenstands noch dunkler, so daß dieser nicht identifiziert werden kann.

Zur Lösung der voranstehenden Schwierigkeiten besteht ein Vor­ teil der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer gamma-Korrekturvorrichtung, welche eine abgeänderte Kurve aus einer üblichen gamma-Korrekturkurve erhält, auf der Grundlage einer Leuchtdichteverteilung eines aufgenommenen Bildes, eine gamma-Korrektur des Signals des aufgenommenen Bildes unter Verwendung der abgeänderten gamma-Korrekturkurve durchführt, und korrekt Bilder sowohl eines hellen Gegenstands als auch eines dunklen Gegenstands wiedergibt.

Um die voranstehend geschilderten Vorteile zu erzielen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine gamma-Korrekturvor­ richtung zur gamma-Korrektur eines von einer Videokamera aufgenommenen Bildsignals zur Verfügung gestellt, wobei die gamma-Korrekturvorrichtung aufweist: einen Bildanalysator zur Untersuchung der Verteilung eines Leuchtdichtesignals des Signals des aufgenommenen Bildes in Einheiten eines Bil­ des; einen Korrekturgrößengenerator zur Ausgabe von Korrek­ turgrößen, welche dazu führen, daß das Signal des aufgenom­ menen Bildes gleichmäßig auf eine vorbestimmte Anzahl von Pegeln verteilt wird, auf der Grundlage eines Untersuchungs­ ergebnisses des Bildanalysators; eine Steuerung zur Abände­ rung einer allgemeinen gamma-Korrekturkurve unter Verwendung der Korrekturgrößen, die von dem Korrekturgrößengenerator ausgegeben werden; sowie einen Signalprozessor für die gamma-Korrektur des Signals des aufgenommenen Bildes unter Verwen­ dung der abgeänderten gamma-Korrekturkurve, welche von der Steuerung zugeführt wird, und zur Ausgabe des Ergebnisses.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer zeichnerisch dar­ gestellten bevorzugten Ausführungsform näher erläutert, aus welcher weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 3 eine Darstellung einer allgemeinen gamma-Korrektur­ kurve;

Fig. 2a und 2b Darstellungen zur Erläuterung eines Daten­ verlusts in einem Fall, in welchem die Helligkeit des Bildes eines Gegenstands, der aufgenommen wer­ den soll, unter Verwendung einer allgemeinen Rück­ lichtkorrekturfunktion eingestellt wird;

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer gamma-Korrekturvorrich­ tung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein detailliertes Schaltbild des Bildanalysators von Fig. 1;

Fig. 5 eine Darstellung eines Beispiels für die Untersuchung der Verteilung eines Leuchtdichtesignals unter Ein­ satz eines Histogrammverfahrens gemäß der vorliegen­ den Erfindung; und

Fig. 6 eine Darstellung eines Beispiels für eine abgeänder­ te flexible gamma-Korrekturkurve gemäß der vorlie­ genden Erfindung.

Als nächstes wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Fig. 1, 3 bis 6 beschrieben.

In Fig. 1, welche eine gamma-Korrekturvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, führt ein Vorprozessor 31 eine Korrelations-Doppelabtastoperation in bezug auf ein Bildsig­ nal durch, welches von einem Aufnahmegerät (nicht gezeigt) aufgenommen wird, steuert die Verstärkung des Korrelations­ doppelabtastungsergebnisses, und gibt das verstärkungsgere­ gelte Ergebnis aus. Ein Analog/Digital-Wandler (ADC) 32 wan­ delt ein Analogsignal, welches von dem Vorprozessor 21 aus­ gegeben wird, in ein Digitalsignal um und gibt dieses aus. Das von dem ADC 32 ausgegebene Digitalsignal wird an einen Bildanalysator 33 und an einen Signalprozessor 36 ausgegeben. Der Bildanalysator 33 empfängt ein von dem ADC 32 ausgegebe­ nes Signal und untersucht die Verteilung eines Leuchtdichte­ signals in Einheiten eines Vollbildes oder eines Halbbildes.

Der Betriebsablauf zur Untersuchung der Verteilung eines Leuchtdichtesignals in einem Bild wird im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben, die mit mehr Einzelheiten einen Bildanalysator 33 zeigt.

In Fig. 4 empfängt ein Pegeldiskriminator 331 in dem Bild­ analysator 33 das Signal des aufgenommenen Bildes in Einhei­ ten eines Vollbildes und unterscheidet einzeln, welcher von einer vorbestimmten Anzahl an Pegeln dem Pegel eines Leucht­ dichtesignals jedes Pixels (Bildpunkts) in dem Vollbild ent­ spricht. Ein Sammler 332 weist mehrere Speicherbereiche ent­ sprechend jedem der vorbestimmten Anzahl an Pegeln auf. Die Anzahl der Pixel entsprechend jedem der mehreren Pegel wird in jedem Speicherbereich in dem Sammler 332 gespeichert. Wenn die Pegelunterscheidungsoperation in dem Leuchtdichtesignal in bezug auf jeden Pixel in einem Vollbild fertig ist, gibt der Sammler 332 die Anzahl an Pixeln, die in den mehreren Speicherbereichen angesammelt wurde, an einen Histogrammana­ lysator 333 aus. Der Histogrammanalysator 333 untersucht die Verteilung des Leuchtdichtesignals eines momentanen Bildes unter Verwendung der Ausgangswerte des Sammlers 332 in einem Histogramm, wie in Fig. 5 gezeigt ist.

Wiederum in Fig. 1 empfängt ein Korrekturgrößengenerator 34 ein Untersuchungsergebnis des Histogrammanalysators 333, und gibt eine Korrekturgröße zur Verringerung des Pegels des Leuchtdichtesignals aus, wenn die Anzahl an Pixeln entspre­ chend dem Pegel eines bestimmten Leuchtdichtesignals groß ist, oder zur Verringerung des Pegels des Leuchtdichtesig­ nals, wenn die Pegelanzahl klein ist. Wenn die Pegel des Leuchtdichtesignals in einem Bild gleichmäßig auf zahlrei­ che Pegel verteilt sind, so weist das Bild einen idealen Kontrast auf. Allerdings ist ein Leuchtdichtesignal eines tatsächlich aufgenommenen Bildes in der Natur normalerweise nicht ideal verteilt. Daher werden Korrekturgrößen zur Opti­ mierung des Kontrasts eines Bildes über geeignete Versuche eingestellt. Die eingestellten Korrekturgrößen werden in dem Korrekturgrößengenerator 34 gespeichert. Der Korrektur­ größengenerator 34 bestimmt Korrekturgrößen entsprechend dem Untersuchungsergebnis des Histogrammanalysators 333 unter den gespeicherten Korrekturgrößen. Der Korrekturgrößengene­ rator 34 speichert die ermittelten Korrekturgrößen in Form einer Nachschlagetabelle. Wenn die Korrekturgrößen in bezug auf ein Bild sämtlich gespeichert wurden, werden die in der Nachschlagetabelle gespeicherten Korrekturgrößen einer Steue­ rung 35 zugeführt. Die Steuerung 35 verwendet die von dem Korrekturgrößengenerator 34 ausgegebenen Korrekturgrößen zur Abänderung einer allgemeinen gamma-Korrekturkurve. Hierzu speichert die Steuerung 35 eine Pseudo-gamma-Korrekturkurve, welche die Form der gamma-Korrekturkurve abändern kann. Die Pseudo-gamma-Korrekturkurve weist die Form der gamma-Korrek­ turkurven entsprechend jedem mehrerer Pegel auf, wenn ein Leuchtdichtesignal des Signals des aufgenommenen Bildes als die mehreren Pegel dargestellt wird. Da ein Leuchtdichtesig­ nal als eine größere Anzahl an Pegeln dargestellt werden kann, nähert sich daher ein Abschnitt der gamma-Korrektur­ kurve entsprechend jedem Pegel an eine gerade Linie an. Auf diese Weise kann eine Pseudo-gamma-Korrekturkurve erzeugt werden, welche sich mit einem Fehler im Bereich von 1 bis 3% an eine übliche gamma-Korrekturkurve annähert. Bevor die Vorrichtung von Fig. 1 arbeitet, weist die Pseudo-gamma-Korrekturkurve die Form einer normalen gamma-Korrekturkurve auf. Wenn jedoch die Vorrichtung von Fig. 1 arbeitet und da­ her die Korrekturgrößen von dem Korrekturgrößengenerator 34 angelegt werden, ändert die Steuerung 35 die Pseudo-gamma-Korrekturkurve entsprechend den angelegten Korrekturgrößen ab. Fig. 6 zeigt ein Beispiel für eine gamma-Korrekturkurve, die durch die voranstehend geschilderte Vorgehensweise ab­ geändert wurde. In Fig. 6 sind die Steigungen an durch "a" und "c" bezeichneten Kurvenabschnitten größer als bei einer üblichen gamma-Korrekturkurve, die gestrichelt dargestellt ist, bei welcher der Kontrast eines Bildes zunimmt. Ein durch "b" bezeichneter Kurvenabschnitt, bei welchem die Steigung abgemildert ist, ist jedoch ein Abschnitt, in welchem der Kontrast abgemildert ist.

Die Steuerung 35 führt die abgeänderte gamma-Korrekturkurve einem Signalprozessor 36 zu. Der Signalprozessor 36 führt ei­ ne gamma-Korrektur eines Leuchtsignals (Y) und von Farbsigna­ len durch, beispielsweise eines Rot-Signals (R), eines Grün-Signals (G) und eines Blau-Signals (B), unter Verwendung ei­ ner von der Steuerung 35 gelieferten gamma-Korrekturkurve. Dies führt dazu, daß ein gamma-korrigiertes Bildsignal, des­ sen Helligkeit des Bildes eines aufzunehmenden Gegenstands verbessert ist, unabhängig von der Helligkeit des Gegenstands, von dem Signalprozessor 36 ausgegeben wird.

Wie voranstehend geschildert ist die gamma-Korrekturvorrich­ tung gemäß der vorliegenden Erfindung in der Hinsicht wirk­ sam, ein Bildsignal zu korrigieren, welches eine Rücklicht­ korrektur erfordert, oder ein Bildsignal mit hohem Kontrast, in einer Videokamera.

Zwar wurden hier nur bestimmte Ausführungsformen der Erfin­ dung im einzelnen beschrieben, jedoch wird schon hieraus deut­ lich, daß sich verschiedene Abänderungen vornehmen lassen, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (6)

1. Gamma-Korrekturvorrichtung zur gamma-Korrektur eines von einer Videokamera aufgenommenen Bildsignals, wobei die gamma-Korrekturvorrichtung aufweist:
einen Bildanalysator zur Untersuchung der Verteilung eines Leuchtdichtesignals des Signals des aufgenommenen Bildes in Einheiten eines Bildes;
einen Korrekturgrößengenerator zur Ausgabe von Korrektur­ größen, welche dazu führen, daß das Leuchtdichtesignal des Signals des aufgenommenen Bildes gleichmäßig auf eine vor­ bestimmte Anzahl an Pegeln verteilt wird, entsprechend ei­ nem Untersuchungsergebnis des Bildanalysators;
eine Steuerung zur Abänderung einer allgemeinen gamma-Korrekturkurve unter Verwendung der Korrekturgrößen von dem Korrekturgrößengenerator; und
einen Signalprozessor zur gamma-Korrektur des Signals des aufgenommenen Bildes unter Verwendung der modifizierten gamma-Korrekturkurve, die von der Steuerung geliefert wird, und zur Ausgabe des Ergebnisses.

2. Gamma-Korrekturvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bildanalysator aufweist:
einen Pegeldiskriminator zur einzelnen Unterscheidung der Pegel des Leuchtdichtesignals in bezug auf sämtliche Pixel in dem Bild;
einen Sammler zum Ansammeln der Anzahl der Pixel entspre­ chend jedem der vorbestimmten Anzahl an Pegeln auf der Grundlage des Unterscheidungsergebnisses des Pegeldiskri­ minators; und
einen Leuchtdichteverteilungsanalysator zum Empfangen des Ausgangssignals des Sammlers und zur Untersuchung der Leuchtdichteverteilung in Einheiten eines Bildes.

3. Gamma-Korrekturvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Leuchtdichteverteilungsanalysator ein Histogrammanalysator ist.

4. Gamma-Korrekturvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Korrekturgrößengenerator den Pegel eines entsprechenden Leuchtdichtesignals absenkt, wenn die Anzahl an Pixeln groß ist, die jeweils den Pegel eines bestimmten Leuchtdichtesignals aufweisen, und dagegen den Pegel erhöht, wenn die Pixelanzahl klein ist.

5. Gamma-Korrekturvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Korrekturgrößengenerator die fest­ gestellten Korrekturgrößen in Form einer Nachschlagetabel­ le speichert, und die gespeicherten Korrekturgrößen aus­ gibt.

6. Gamma-Korrekturvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die allgemeine gamma-Korrekturkurve ei­ ne Pseudo-gamma-Korrekturkurve ist, deren Form abgeändert werden kann.