JP2000069327A - ガンマ補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力される画像の輝度分布に関わらず、画像
の輝度の平均値がユーザーの希望する値になるように、
素早くかつ正確に補正することができるようにする。 【解決手段】 入力される輝度信号を複数の信号レベル
に分割して、その分布数をヒストグラム回路１２で求め
る。ガンマ補正関数決定回路１３では、ヒストグラムの
情報から、二次曲線で表されるガンマ補正関数の定数値
を決定する。なお二次曲線は、入力値ｘに対する出力値
をｙ、定数値をａ，ｂとするとｙ＝ａｘ＾２＋ｂｘで表
せられる。ガンマ補正回路１５では、求めたガンマ補正
関数に基づき、入力される輝度データを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビジョン、ス
キャナ、プリンタ、デジタルスチルカメラ等の画像処理
デバイスに好適なガンマ補正装置に関するものであり、
画像の輝度をユーザーの希望する値に、高速でかつ的確
に補正することができるように改善したものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像の輝度を入力信号に応じて補
正するガンマ補正装置として、例えば図６に示すように
入力された輝度信号の平均値を算出し、その平均値がユ
ーザーが希望する目標の輝度値になるように、ガンマ補
正を施す装置がある。

【０００３】図６において、６１は輝度信号入力回路で
あり、画像の各画素毎に輝度の値が入力される。６２は
入力された輝度データの平均値を算出する輝度平均値算
出回路である。

【０００４】６３は算出された輝度平均値に応じて、各
画素の輝度データに対して、どの程度のガンマ補正を施
すかを設定するためのガンマ補正テーブル選択回路であ
る。６５は上記の輝度平均値毎に、ガンマ補正を施す量
に応じた補正係数が予め記憶されたガンマ補正テーブル
であり、ガンマ補正テーブル選択回路６３により、その
うちの一つの係数値が選択される。

【０００５】６６はガンマ補正テーブル６５から選択さ
れた補正係数を基に、入力された各画素の輝度データに
対してガンマ補正処理を行うガンマ補正回路である。６
４は補正処理のタイミングを合わせるためのディレイ回
路である。そして６７はガンマ補正を行った輝度データ
を出力する輝度信号出力回路である。

【０００６】以上のように構成されたガンマ補正装置で
は、入力された輝度データｘに対して、ガンマ補正テー
ブル６５から選択した補正係数γを用いて、ガンマ補正
回路６６にて輝度データｙを出力する。補正処理は以下
の式に従う。

【０００７】ｙ＝ｒ＊（ｘ／ｒ）＾γ （１） なおここでｒは輝度データを量子化するときの量子化最
大値である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の装置では、入力される輝度データの輝度平均値に対応
した補正係数でガンマ補正を行っている。したがって画
像の輝度分布がばらついている場合でも、密集している
場合でも、輝度平均値が同じであれば、同じ補正係数で
ガンマ補正処理を行っている。このため入力される画像
の輝度分布の違いによって、補正後の画像の輝度平均値
が異なってしまっていた。

【０００９】すなわち従来の装置では、ガンマ補正処理
の前に、補正後の輝度平均値を正確に求めることができ
なかったので、輝度信号出力回路６７から出力される画
像の輝度平均値がユーザーの希望する輝度になるまで、
繰り返しこのガンマ補正処理を施す必要があり、補正処
理に時間がかかるという問題があった。

【００１０】このことを図２、図３を用いて説明する。
図２は入力信号の輝度分布が密集している単純な分布の
一例を示している。図３は入力信号の輝度分布がばらつ
いている単純な分布の一例を示している。

【００１１】図２では、入力信号の輝度レベル６４に１
０個のデータがある。図３では輝度レベル３１に７個の
データがあり、輝度レベル１４１に３個のデータがあ
る。図２、図３のどちらの場合も輝度平均値は６４であ
る。

【００１２】ここで目標とする輝度平均値を１２８に設
定して、ガンマ補正処理を行うとする。図２、図３の場
合とも輝度平均値が等しいので、共に補正係数γ＝０．
５を用いて補正する。このとき量子化最大値は２５５で
ある。

【００１３】図２に示した画像では、レベル６４の各画
素の輝度データは、次式 （ガンマ補正後のレベル）＝２５５＊（６４／２５５）
＾０．５ により算出され、その値は１２８となる。したがって補
正後の輝度平均値も１２８となる。

【００１４】次に図３のように分布がばらついている場
合に、同じ係数γ＝０．５を用いてガンマ補正を施す
と、レベル３１の画素の輝度データ及びレベル１４１の
画素の輝度データは、それぞれガンマ補正により、 （ガンマ補正後のレベル）＝２５５＊（３１／２５５）
＾０．５＝８９ （ガンマ補正後のレベル）＝２５５＊（１４１／２５
５）＾０．５＝１９０ となり、その結果、ガンマ補正後の輝度平均値は （ガンマ補正後の輝度平均値）＝（８９＊７＋１９０＊
３）／１０ にて算出でき、その値は１１９にしかならない。そこで
図３の場合には、補正係数を選び直して、再度ガンマ補
正処理を行うこととなる。

【００１５】以上のように、従来の装置では、画像の輝
度データの分布の違いにより、一度でガンマ補正を完了
することができず、何度も補正処理を行う必要があり、
処理に時間がかかるという問題があった。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のガンマ補正装置は、二次曲線で表されるガ
ンマ補正関数を用いて補正するものである。特に二次曲
線は、入力される輝度データの値ｘに対して出力される
輝度データの値をｙとするとき、ｙ＝ａｘ＾２＋ｂｘで
表される。

【００１７】またこの二次曲線の定数値は、入力される
輝度信号を複数の信号レベルに分割し、そのレベル毎に
輝度データの分布数を求めて得られるヒストグラム情報
から算出するようにしている。そして二次曲線の定数値
ａ，ｂは、目標輝度平均値をｍ、全画素数をｎ、量子化
最大値をｒ、分割した信号レベル毎のレベル値の二乗値
とその輝度データ分布数との乗算値の合計をｋ１、分割
した信号レベル毎のレベル値とその輝度データ分布数と
の乗算値の合計をｋ２としたとき、 ａ＝（ｍ＊ｎ−ｋ２）／（ｋ１−ｒ＊ｋ２） ｂ＝１−ｒ＊ａ で表されることを特徴としている。

【００１８】上述の構成によれば、入力される輝度信号
の輝度の分布状態に関わらず、画像の輝度の平均値がユ
ーザーの希望する輝度値になるように、ガンマ補正する
ことができ、従来の装置のように計算を繰り返すことな
く、瞬時にしかも正確に算出できるものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下に本発明の
請求項１から請求項３に記載された発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら説明する。

【００２０】図１は本発明のガンマ補正装置の原理的構
成を示すブロック図である。図１において、１１は輝度
信号入力回路であり、１２は入力される輝度信号からヒ
ストグラムを作成するヒストグラム回路であり、入力画
像の輝度の各レベル毎の画素数をカウントする。１３は
ガンマ補正関数決定回路であり、作成されたヒストグラ
ムを基に、ガンマ補正するための補正曲線の定数を算出
する。

【００２１】１５はガンマ補正回路であり、算出された
ガンマ補正関数を用い、各レベル毎の輝度信号の入力デ
ータに対しガンマ補正を行う。１４はヒストグラム回路
１２、ガンマ補正関数決定回路１３における信号処理の
タイミングだけ、ガンマ補正回路１５への輝度信号の入
力を遅らせるためのディレイ回路である。またガンマ補
正された信号は輝度信号出力回路１６にて出力される。

【００２２】ヒストグラム回路１２では、入力された輝
度信号をレベル毎に分け、各レベル毎の画素の個数をカ
ウントする。例えば入力される輝度信号が８ビットデー
タの場合は、信号は０から２５５までの２５６段階に分
類し、レベル毎の画素の個数をカウントする。

【００２３】ガンマ補正関数決定回路１３では、ヒスト
グラム回路１２にて得られたヒストグラムの情報をもと
にガンマ補正曲線を算出する。入力された輝度信号のガ
ンマ補正を行うためのガンマ曲線として図４に示すよう
な二次曲線を用い、入力される輝度信号の値ｘに対し
て、出力される輝度信号の値ｙを定数ａ，ｂを用いて次
式 ｙ＝ａｘ＾２＋ｂｘ （２） で定義する。

【００２４】この二次曲線の定数ａ，ｂの値は、ヒスト
グラムの情報から算出される。すなわち目標輝度平均値
ｍと、全画素数ｎと、量子化最大値ｒと、分割した信号
レベル毎のレベル値の二乗値とその分布数との乗算値の
合計ｋ１と、分割した信号レベル毎のレベル値とその分
布数との乗算値の合計ｋ２とから、 ａ＝（ｍ＊ｎ−ｋ２）／（ｋ１−ｒ＊ｋ２） （３） ｂ＝１−ｒ＊ａ （４） にて定数を算出する。

【００２５】ここで、例えば入力された輝度データのヒ
ストグラムが図５に示すような場合について具体的に説
明する。図５において、輝度データは２５６段階に信号
レベルを分割しており、それぞれのレベル毎の画素の個
数を示している。

【００２６】このヒストグラムの情報から、二次曲線の
定数ａを算出する方法について述べる。まず分割したレ
ベル毎のレベル値の二乗値とその分布数との乗算値の合
計ｋ１を算出する。すなわち、 ｋ１＝０＾２＊１０＋１＾２＊１３＋２＾２＊１５＋・
・・・＋２５５＾２＊５ となる。

【００２７】次にレベル値と分布数の乗算値の合計ｋ２
を算出する。すなわち、 ｋ２＝０＊１０＋１＊１３＋２＊１５＋・・・・・＋２
５５＊５ となる。

【００２８】ここで量子化最大値ｒは２５５であり、目
標輝度平均値ｍを１２８、全画素数ｎを１００とする
と、係数ａはｋ１，ｋ２から ａ＝（１２８＊１００−ｋ２）／（ｋ１−２５５＊ｋ
２） にて算出できる。

【００２９】また係数ｂは ｂ＝１−２５５＊ａ にて算出できる。

【００３０】次に、この二次曲線を用いて上述の図２、
図３に示した画像データの輝度平均値を、ともに１２８
にする処理について以下に示す。

【００３１】図２の場合ｋ１，ｋ２はそれぞれ、 ｋ１＝６４＾２＊１０＝４０９６０ ｋ２＝６４＊１０＝６４０ となり、目標輝度平均値ｍ＝１２８、全画素数ｎ＝１
０、量子化最大値ｒ＝２５５であるからａ＝−０．００
５２４、ｂ＝２．３３５１となり、ガンマ補正関数は、 ｙ＝−０．００５２４＊ｘ＾２＋２．３３５１＊ｘ となる。このガンマ補正関数を用いてガンマ補正を施す
と入力レベル６４は、 ｙ＝−０．００５２４＊６４＾２＋２．３３５１＊６４
＝１２８ となりガンマ補正後の輝度平均値は１２８となる。

【００３２】次に図３に示すような輝度分布がばらつい
ている画像データの場合では、 ｋ１＝３１＾２＊７＋１４１＾２＊３＝６６３７０ ｋ２＝３１＊７＋１４１＊３＝６４０ となり、ガンマ補正関数は、 ｙ＝−０．００６６１＊ｘ＾２＋２．６８５４＊ｘ となる。このガンマ補正関数によりレベル３１は７７、
レベル１４１は２４７となる。したがってこのガンマ補
正関数を用いてガンマ補正を施すと輝度平均値は、 輝度平均値＝（７７＊７＋１４１＊３）／１０＝１２８ で算出され、１２８となり、輝度分布がばらついている
場合でも、一度の計算で、目標とする輝度平均値にガン
マ補正することができる。

【００３３】

【発明の効果】このように入力される輝度信号のレベル
値とそのレベル値毎の分布数から求められる定数ａ，ｂ
を用いたｙ＝ａｘ＾２＋ｂｘという二次曲線を利用して
ガンマ補正することにより、輝度の分布の状態に関係な
く、目標とする輝度平均値に、素早く、正確に補正する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態におけるガンマ補正装置
を示すブロック図

【図２】ガンマ補正装置に入力される輝度信号の輝度分
布を示すヒストグラムを示す図

【図３】ガンマ補正装置に入力される輝度信号の他の輝
度分布を示すヒストグラムを示す図

【図４】本発明の一実施の形態におけるガンマ補正装置
に用いるガンマ補正曲線を示す説明図

【図５】ガンマ補正装置に入力される輝度信号の他の輝
度分布を示すヒストグラムを示す図

【図６】従来のガンマ補正装置を示すブロック図

【符号の説明】

１１，６１ 輝度信号入力回路 １２ ヒストグラム回路 １３ ガンマ補正関数決定回路 １４，６４ ディレイ回路 １５，６６ ガンマ補正回路 １６，６７ 輝度信号出力回路 ６２ 輝度平均値算出回路 ６３ ガンマ補正テーブル選択回路 ６５ ガンマ補正テーブル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力される輝度信号を複数の信号レベル
   に分割して、各レベル毎に分布数を調べ、これに基づい
   て二次曲線で表されるガンマ補正関数の定数値を決定し
   て、入力された輝度信号のガンマ特性を補正するように
   したことを特徴とするガンマ補正装置。
2. 【請求項２】 二次曲線で表されるガンマ補正関数が、
   入力される輝度データの値ｘに対して出力される輝度デ
   ータの値をｙとするとき、ｙ＝ａｘ＾２＋ｂｘの二次曲
   線で表されるガンマ補正関数を用いることを特徴とする
   請求項１に記載のガンマ補正装置。
3. 【請求項３】 二次曲線の定数値ａ，ｂは、目標輝度平
   均値をｍ、全画素数をｎ、量子化最大値をｒ、分割した
   信号レベル毎のレベル値の二乗値とその輝度データ分布
   数との乗算値の合計をｋ１、分割した信号レベル毎のレ
   ベル値とその輝度データ分布数との乗算値の合計をｋ２
   としたとき、 ａ＝（ｍ＊ｎ−ｋ２）／（ｋ１−ｒ＊ｋ２） ｂ＝１−ｒ＊ａ で表されることを特徴とする請求項１に記載のガンマ補
   正装置。