JP2002016804A - 階調補正装置、媒体及び情報集合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 解像感に影響を与える高周波成分に対し、階
調補正により階調特性が強調された部分は相対的に解像
感が劣化する。 【解決手段】 第1の高周波成分抽出手段２は、入力信
号の高周波成分を抽出し第1の高周波信号を出力し、階
調補正手段５は、入力信号に非線形な階調特性を与え階
調補正信号を出力し、第２の高周波成分抽出手段６は、
階調補正信号の高周波成分を抽出し第2の高周波信号を
出力し、信号合成手段７は、階調補正手段から出力され
る階調補正信号と第1の高周波成分抽出手段から出力さ
れる第1の高周波信号と第２の高周波成分抽出手段から
出力される第２の高周波信号とを合成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えばビデオカメラ
などに用いられる階調補正装置、媒体及び情報集合体に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の階調補正装置としては特開平４−
４５４８６号公報に記載されたものが知られている。

【０００３】図１０に従来の階調補正装置の構成図を示
す。図１０において、１は入力端子、２は高周波成分抽
出回路、４はマイクロコンピュータ、５は階調補正手
段、７は加算器、８は出力端子、９は高周波成分抑圧回
路である。

【０００４】従来の階調補正装置では、入力端子１より
入力した入力信号Sinに対し、マイクロコンピュータ４
で入力信号の１画面分に相当する輝度値のヒストグラム
を算出し、検出したヒストグラムに応じて、傾きが変わ
るような階調補正特性を算出する。階調補正特性はヒス
トグラムの分布が大きいところは傾きが大きく、分布が
小さいところは傾きが小さくなるように設定する。

【０００５】マイクロコンピュータ４でヒストグラムが
算出されている間に入力信号Sinはフレームメモリ１１
に貯えられる。

【０００６】階調補正手段５ではマイクロコンピュータ
４で算出した階調補正特性に従ってフレームメモリ１１
に貯えられていた１画面分の入力信号Sinに対して階調
補正してコントラストが改善された階調補正信号Seqが
出力される。

【０００７】階調補正手段５から出力される階調補正信
号Seqは高周波成分抑圧回路９に入力され、高周波成分
が抑圧され階調補正信号の低周波成分である階調補正低
周波信号Seqloが出力される。

【０００８】また、入力端子１に入力された入力信号は
高周波成分抽出回路２により、高周波信号Shiが抽出さ
れる。

【０００９】加算器７では高周波成分抽出回路から出力
される高周波信号Shiと高周波成分抑圧回路９から出力
される階調補正低周波信号Seqloが加算され、合成信号S
outとして出力端子８より出力される。

【００１０】このように従来の階調補正装置では、高周
波成分に対しては階調補正特性を与えない。従って、階
調特性が抑圧された部分に関しては、高周波成分の階調
特性は抑圧されないので、階調特性が抑圧された部分に
関する解像感の劣化をより少なくすることが出来る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな階調補正装置では、解像感に影響を与える高周波成
分に対し、階調補正特性を与えていないので、階調補正
により階調特性が強調された部分は相対的に解像感が劣
化するという課題がある。

【００１２】本発明は、上記課題を考慮し、階調補正に
より階調特性が強調された部分も相対的に解像間が劣化
することがない階調補正装置、媒体及び情報集合体を提
供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために第１の本発明（請求項１に対応）は、入力信号に
非線形な階調特性を与えて階調補正を行い、階調補正信
号を出力する階調補正手段と、前記出力された階調補正
信号において階調特性が抑圧された部分に関してその高
周波成分の階調特性が抑圧されないように、かつ前記出
力された階調補正信号の階調特性が強調された部分に関
してその高周波成分の階調特性が強調されるように前記
出力された階調補正信号を加工する加工手段とを備えた
ことを特徴とする階調補正装置である。

【００１４】また、第２の本発明（請求項２に対応）
は、前記加工手段は、前記入力信号の高周波成分を抽出
して、第１の高周波信号を出力する第１の高周波成分抽
出手段と、前記出力された階調補正信号の高周波成分を
抽出して、第２の高周波信号を出力する第２の高周波成
分抽出手段と、前記階調補正信号と前記第１の高周波信
号と前記第２の高周波信号とを合成する信号合成手段と
を有することを特徴とする第１の本発明に記載の階調補
正装置である。

【００１５】また、第３の本発明（請求項３に対応）
は、前記加工手段は、前記入力信号の高周波成分を抽出
して、高周波信号を出力する高周波成分抽出手段と、前
記出力された高周波信号に前記入力信号と実質上同等の
階調特性で階調補正を行い、階調補正高周波信号を出力
する高周波信号階調補正手段と、前記階調補正信号と前
記高周波信号と前記階調補正高周波信号とを合成する信
号合成手段とを有することを特徴とする第１の本発明に
記載の階調補正装置である。

【００１６】また、第４の本発明（請求項４に対応）
は、前記加工手段は、前記入力信号の高周波成分を抽出
して、高周波信号を出力する高周波成分抽出手段と、前
記入力信号に与える階調補正特性を入力し、高周波成分
抽出手段から出力される高周波信号に与えるゲインを算
出する高周波信号ゲイン算出手段と、前記高周波信号ゲ
イン算出手段で得られたゲインにより前記高周波信号の
ゲインを調整する高周波信号ゲイン調整手段と、前記階
調補正信号と高周波信号ゲイン調整手段から出力される
ゲイン調整後の高周波信号を合成する信号合成手段とを
有することを特徴とする第１の本発明に記載の階調補正
装置である。

【００１７】また、第５の本発明（請求項５に対応）
は、前記高周波信号ゲイン算出手段は、前記入力した階
調補正特性のゲインに所定の定数を加えたものを前記高
周波信号に与えるゲインとすることを特徴とする第４の
本発明に記載の階調補正装置である。

【００１８】また、第６の本発明（請求項６に対応）
は、前記階調補正特性は、前記入力信号を複数のレベル
に分割した際の分割レベル内の代表点におけるゲインで
表されるものであり、前記階調補正手段は、前記入力信
号に対応したゲインを前記代表点におけるゲインから補
間処理によって得ることを特徴とする第請求項１〜５の
本発明のいずれかに記載の階調補正装置である。

【００１９】また、第７の本発明（請求項７に対応）
は、前記補間処理は、前記出力信号の前記入力信号レベ
ルに関する少なくとも２階微分が連続になるように行わ
れることを特徴とする第６の本発明に記載の階調補正装
置である。

【００２０】また、第８の本発明（請求項８に対応）
は、第１〜７の本発明のいずれかに記載の階調補正装置
の全部または一部の手段の全部または一部の機能をコン
ピュータにより実行させるためのプログラム及び／また
はデータを担持した媒体であって、コンピュータにより
処理可能なことを特徴とする媒体である。

【００２１】また、第９の本発明（請求項９に対応）
は、第１〜７の本発明のいずれかに記載の階調補正装置
の全部または一部の手段の全部または一部の機能をコン
ピュータにより実行させるためのプログラム及び／また
はデータであることを特徴とする情報集合体である。

【００２２】次にこのような本発明の動作を説明する。

【００２３】上記本発明は、第1の高周波成分抽出手
段、階調補正手段、第２の高周波成分抽出手段、信号合
成手段で構成され、第1の高周波成分抽出手段は、入力
信号の高周波成分を抽出し第1の高周波信号を出力し、
階調補正手段は、入力信号に非線形な階調特性を与え階
調補正信号を出力し、第２の高周波成分抽出手段は、階
調補正信号の高周波成分を抽出し第2の高周波信号を出
力し、信号合成手段は、階調補正手段から出力される階
調補正信号と第1の高周波成分抽出手段から出力される
第1の高周波信号と第２の高周波成分抽出手段から出力
される第２の高周波信号とを合成することを特徴とす
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、本発明の
実施の形態１の階調補正装置について、図面を参照しな
がら説明する。

【００２５】実施の形態１では、階調補正されていない
高周波信号と、階調補正された高周波信号を階調補正信
号と合成することにより、階調補正により階調特性が強
調された部分でも解像感が劣化しない階調補正装置につ
いて説明する。

【００２６】図１は本発明の実施の形態１の階調補正装
置の構成を表す構成図である。

【００２７】図１において１は入力端子、２は第１の高
周波成分抽出回路、３はヒストグラム検出手段、４はマ
イクロコンピュータ、５は階調補正手段、６は第２の高
周波成分抽出回路、７は加算器、８は出力端子、１０は
波形調整回路、１１はフレームメモリである。

【００２８】なお、本実施の形態の第１の高周波成分抽
出回路２は本発明の第１の高周波成分抽出手段の例であ
り、本実施の形態の第２の高周波成分抽出回路６は本発
明の第２の高周波成分抽出手段の例であり、本実施の形
態の加算器７は本発明の信号合成手段の例である。

【００２９】次に、このような本実施の形態の動作を説
明する。

【００３０】入力端子１に入力された入力信号Sinはヒ
ストグラム検出手段３に入力され、１画面分の信号のヒ
ストグラムが検出される。ヒストグラムは入力信号のレ
ベルごとの頻度分布であり、どの信号レベルに画像の出
現頻度が集中しているかを表している。信号レベルの分
割数は多いほど細かな階調補正が可能となるがそれに対
して回路規模は大きくなる。本実施の形態では分割レベ
ル数は１６とし、入力信号の分布範囲である入力ダイナ
ミックレンジを１６等分するものとする。

【００３１】ヒストグラム検出手段３では１６個の分割
レベルに対応する輝度値の分布であるヒストグラムデー
タＨ(０)からＨ(１５)が得られる。ここで、Ｈ(０)は０
段目、Ｈ(１５)は１５段目のヒストグラムデータであ
り、０段目から順に低輝度部から高輝度部への分割レベ
ルを表す。

【００３２】図２(ａ)にヒストグラムの例を示す。図２
(ａ)で横軸は１６個の分割レベル、縦軸は各分割レベル
に対応した頻度であるヒストグラムデータである。図２
(ａ)では分割レベル３の低輝度部と分割レベル１２の高
輝度部を中心に頻度が分布しており、逆光、あるいは過
順光のシーンを表している。

【００３３】ヒストグラムデータＨ(n)の大きさは、入
力信号のサンプル数に依存し、サンプル数が多いほど安
定した値が得られるがマイクロコンピュータ内での処理
には負荷がかかる。１画面分のサンプル数は５１２サン
プルもあれば十分であり、ヒストグラム検出手段３では
入力信号に対して１画面で５１２サンプル検出するよう
にサンプル間隔が調整される。

【００３４】以上のようにして求められた１６個のレベ
ルに対応するヒストグラムデータＨ(０)からＨ(１５)は
マイクロコンピュータ４に転送される。

【００３５】マイクロコンピュータ４内では、ヒストグ
ラムデータＨ(０)からＨ(１５)を用いて階調補正特性を
算出する。階調補正特性ＳＨ(ｎ)はヒストグラムデータ
Ｈ(０)からＨ(１５)の累積積分値ＳＨ(０)からＳＨ(１
５)により得る。累積積分値ＳＨ(n)は、Ｈ(n)を用い
て、次に示す数１で表される。

【００３６】

【数１】ＳＨ(n)＝ΣＨ(k) k=0,1,2,・・・,n 図２(ｂ)に階調補正特性を示す。図２(ｂ)で横軸は分割
レベル、縦軸は階調補正特性を表す累積積分値ＳＨであ
る。

【００３７】階調補正特性の各分割レベルごとの差はヒ
ストグラムデータＨ(ｎ)に相当するので、階調補正特性
ＳＨの各分割レベルの傾きは各分割レベルのヒストグラ
ムデータＨ(n)で表されることになる。

【００３８】マイクロコンピュータ４でヒストグラムが
算出されている間に入力信号Sinはフレームメモリ１１
に貯えられる。

【００３９】階調補正手段５ではマイクロコンピュータ
４で算出した階調補正特性に従ってフレームメモリ１１
に貯えられていた１画面分の入力信号Sinに対して階調
補正してコントラストが改善された階調補正信号Seqが
出力される。

【００４０】階調補正処理は、入力信号Sinに対してヒ
ストグラム検出手段３と同じ分割レベルごとに、ゲイン
Ａ(n)とオフセットＢ(n)が与えられ、以下の数２に示す
関係による折れ線近似から出力信号Ｓeqとして出力され
る。

【００４１】

【数２】Ｓeq＝Ａ(n)×(Ｓin−Ｓ(n))＋Ｂ(n) ここで、Ａ(n)＝(ＳＨ(n+1)−ＳＨ(n))／(Ｓ(n+1)−Ｓ
(n))、Ｂ(n)＝ＳＨ(n)であり、Ｓ(n)≦Ｓin＜Ｓ(n+1)で
ある。

【００４２】図２(c)にＳＨ(n)、Ｓ(n)の関係を示す。

【００４３】また、フレームメモリ１１から出力された
入力信号Ｓinは第１の高周波成分抽出回路２に入力され
る。第１の高周波成分抽出回路２としては２次元のハイ
パスフィルタが用いられる。水平ｘ、垂直ｙの２次元の
入力信号をＳ(x,y)とすると、２次元ハイパスフィルタ
の出力信号Ｓhi(x,y)は、次に示す数３で表される。

【００４４】

【数３】Ｓhi(x,y)=Ｓ(x,y-1)+Ｓ(x-1,y)+Ｓ(x+1,y)+Ｓ
(x,y+1)-4・Ｓ(x,y) ここで、Ｓ(x,y)に対しＳ(x,y-1)やＳ(x,y+1)などの垂
直方向のシフトに関しては、一般的にＨメモリ等が用い
られるが、第１の高周波成分抽出回路２の場合には、フ
レームメモリ１１から３ラインの信号Ｓ(x,y)、Ｓ(x,y-
1)、Ｓ(x,y+1)を直接得ることが出来る。

【００４５】このような２次元ハイパスフィルタ処理に
より、第１の高周波成分抽出回路２から２次元の高周波
信号Ｓhi1が出力される。この２次元の高周波信号Ｓhi1
は波形調整回路１０aに入力され、マイクロコンピュー
タ４により設定されたゲインで増幅され、またコアリン
グ処理などの波形調整処理が施され、出力信号Ｓhi1oと
して出力される。

【００４６】次に階調補正手段５から出力された階調補
正信号Ｓeqは第２の高周波成分抽出回路６に入力され、
第１の高周波成分抽出回路２と同様、２次元のハイパス
フィルタ処理により高周波信号Ｓhi2が出力される。こ
の２次元の高周波信号Ｓhi2は波形調整回路１０bに入力
され、マイクロコンピュータ４により設定されたゲイン
で増幅され、またコアリング処理などの波形調整処理が
施され、出力信号Ｓhi2oとして出力される。

【００４７】加算器７では階調補正手段５の出力信号で
あるＳeqと波形調整回路１０ａから出力される第１の高
周波信号Ｓhi1oと波形調整回路１０bから出力される第
２の高周波信号Ｓhi2oが加算され、出力信号Ｓoutとし
て出力端子８から出力される。

【００４８】図３に各部の信号波形を示す。図３におい
て、(ａ)は入力信号Ｓin、(ｂ)は階調補正信号Ｓeq、
(ｃ)は第１の高周波信号Ｓhi1、(ｄ)は第２の高周波信
号Ｓhi2、(ｅ)は出力信号Ｓout、(ｆ)は従来の階調補正
装置の出力信号である。ただし、図３の（ａ）〜（ｆ）
において、横軸は信号が表す画像内の位置であり、縦軸
は指定された位置における階調レベルを表している。ま
た、図３の（ａ）に示す入力信号Ｓｉｎは、前述したよ
うに図２の（ａ）に示すヒストグラムを持つものとす
る。

【００４９】そうすると、図３(ａ)のＳinのような信号
に対し階調補正処理により、図３(ｂ)のように傾きの急
な部分は高周波成分が強調され、傾きの緩やかな部分は
高周波成分が抑圧される。図３(ｂ)の階調補正信号Ｓeq
に図３(ｃ)の階調補正処理されていない信号から得られ
る第１の高周波信号Ｓhi1と図３(ｄ)の階調補正処理後
の信号から得られる第２の高周波信号Ｓhi2を合成して
得られる合成信号Ｓoutは、傾きの急な部分は高周波成
分が強調されるとともに、傾きの緩やかな部分にも高周
波成分が残っている。それに対し、図３(ｆ)に示す従来
の階調補正装置の出力信号は傾きの緩やかな部分は高周
波成分が残っているものの、傾きの急な部分の高周波成
分が不十分である。

【００５０】以上のように、本実施の形態の効果は、階
調補正されていない高周波信号と、階調補正された高周
波信号を階調補正信号と合成することにより、従来の技
術で説明した階調補正装置と同様に階調補正により階調
特性が抑圧された部分でも解像感の劣化が少ない上に、
さらに階調補正により階調特性が強調された部分でも解
像感が劣化しない階調補正装置を得ることが出来るとい
うものである。

【００５１】（実施の形態２）実施の形態１で第2の高
周波成分抽出回路では、２次元の高周波信号を得るため
に、通常Ｈメモリが必要とされる。このようなＨメモリ
はＬＳＩ設計において、チップ面積の増大によるコスト
増の大きな要因となる。

【００５２】以下、本発明の実施の形態２の階調補正装
置について、図面を参照しながら説明する。

【００５３】本実施の形態では、階調補正されていない
高周波信号に対し、階調補正手段における階調補正の特
性を与えることにより、階調補正された高周波信号を
得、階調補正信号と合成することにより、階調補正によ
り階調特性が強調された部分でも解像感が劣化しない階
調補正装置を得ることが出来る階調補正装置について説
明する。

【００５４】図４は本発明の実施の形態２の階調補正装
置の構成を表す構成図である。

【００５５】図４において１２は乗算器である。

【００５６】実施の形態２において、ヒストグラム検出
手段３、フレームメモリ１１、高周波成分抽出手段とし
ての高周波成分抽出回路２の動作は実施の形態１に準じ
るので、ここでは省略する。

【００５７】なお、本実施の形態の高周波成分抽出回路
２は本発明の高周波成分抽出手段の例であり、本実施の
形態の乗算器１２は本発明の高周波信号階調補正手段の
例である。

【００５８】次に、このような本実施の形態の動作を説
明する。

【００５９】階調補正手段５ではマイクロコンピュータ
４で算出した階調補正特性に従ってフレームメモリ１１
に貯えられていた１画面分の入力信号Sinに対して階調
補正してコントラストが改善された階調補正信号Seqが
出力される。

【００６０】階調補正処理は、入力信号Ｓinに対してヒ
ストグラム検出手段３と同じ分割レベルに応じて変化す
るゲインＧが与えられ、以下の数４に示す関係による折
れ線近似から出力信号Ｓeqとして出力される。

【００６１】

【数４】Ｓeq＝Ｇin×Ｓin ここで、Ｇin＝Ｇ(n)+(Ｇ(n+1)-Ｇ(n))・(Ｓin−Ｓ(n))
／(Ｓ(n+1)−Ｓ(n))、Ｇ(n)＝ＳＨ(n)/Ｓ(n)であり、Ｓ
(n)≦Ｓin＜Ｓ(n+1)である。

【００６２】図５(a)にＳＨ(n)、Ｓ(n)の関係を、図5
(b)にＧ(n)、Ｓ(n)とＧin、Ｓinの関係を示す。このよ
うにして入力信号Ｓｉｎから出力信号Ｓｅｑを求めた場
合、出力信号Ｓｅｑを入力信号Ｓｉｎについての２階微
分が連続になる。

【００６３】実施の形態２では入力信号を直線補間する
のではなく、信号に与えるゲインを直線補間しているの
で、得られる階調特性は滑らかなカーブを描く。このた
め、入力信号に対する折れ線近似の影響で発生する偽信
号を抑圧できる。

【００６４】階調補正手段５で各画素の入力信号Ｓinに
与えられるゲインＧinは、高周波信号階調補正手段とし
ての乗算器１２に入力され、同じタイミングの高周波信
号Ｓhi1と掛け合わされて、第2の高周波信号Ｓhi2が出
力される。

【００６５】波形調整回路１０以降の動作は実施の形態
１に準じるのでここでは省略する。

【００６６】各部の信号波形は階調補正特性が曲線で表
されるようになる以外は実施の形態１の各部の信号波形
と同様である。

【００６７】本実施の形態の効果は、階調補正されてい
ない高周波信号に対し、階調補正手段における階調補正
の特性を与えることにより、階調補正された高周波信号
を得、階調補正信号と合成することにより、階調補正に
より階調特性が強調された部分でも解像感が劣化しない
階調補正装置を得ることが出来るというものである。

【００６８】また、本実施の形態の別の効果は、階調補
正後の高周波信号Ｓhi2を乗算器１２により実現してい
るので、回路規模の大きなＨメモリ等の遅延素子を削減
する事ができるというものである。

【００６９】また、本実施の形態の更に別の効果は、入
力信号を直線補間するのではなく、信号に与えるゲイン
を直線補間しているので、得られる階調特性は滑らかな
カーブを描き、入力信号に対する折れ線近似の影響で発
生する偽信号を抑圧することができるというものであ
る。

【００７０】（実施の形態３）実施の形態１および２に
おいて階調補正のかからない第１の高周波信号と階調補
正のかかった第2の高周波信号をそれぞれ加算してい
る。

【００７１】本実施の形態では、高周波信号ゲイン算出
手段で入力信号に与える階調補正特性を入力し、高周波
成分抽出手段から出力される高周波信号に与えるゲイン
を算出することにより、高周波信号を1系統にし、回路
規模の削減と制御の容易さを得ることが出来る階調補正
装置について説明する。

【００７２】以下、本発明の実施の形態３の階調補正装
置について、図面を参照しながら説明する。

【００７３】図６に実施の形態３の階調補正装置の構成
を示す。図６において１３は高周波信号ゲイン算出手段
である。

【００７４】実施の形態３において、ヒストグラム検出
手段３、フレームメモリ１１、高周波成分抽出回路２、
階調補正手段５、マイクロコンピュータ４の動作は実施
の形態２に準じるのでここでは省略する。

【００７５】なお、本実施の形態の乗算器１２は本発明
の高周波信号ゲイン調整手段の例である。

【００７６】次にこのような本実施の形態の動作を説明
する。

【００７７】ここでは、高周波信号ゲイン算出手段１３
の動作について詳しく説明する。高周波信号ゲイン算出
手段１３は階調補正手段５で各画素の入力信号Ｓinに与
えられるゲインＧinを入力し、特定の定数ゲインＧ0と
加算して、Ｇout=Ｇin+Ｇ0として出力される。ここでＧ
inは高周波成分に与える階調補正特性であるが、Ｇ0は
Ｇinに対して、階調補正特性を与えない高周波成分に対
するゲインに相当する。Ｇ0としては、Ｇinの平均値程
度に選ぶのが好ましい。図７にＧin、Ｇ0、Ｇoutの関係
を示す。

【００７８】高周波信号ゲイン算出手段13から出力され
たゲインＧoutは、乗算器１２に入力され、同じタイミ
ングの高周波信号Ｓhi1と掛け合わされて、高周波信号
Ｓhi3が出力される。

【００７９】図８に各部の高周波成分の信号波形を示
す。図８において、(a)は階調補正されない第１の高周
波信号Ｓhi1、(b)は高周波信号階調補正手段としての乗
算器１２の出力信号Ｓhi3である。比較のため、図８(c)
に実施の形態１における階調補正された高周波信号Ｓhi
2を示す。図８(ｂ)のＳhi3はＳhi1とＳhi2を加算したよ
うな波形になる。

【００８０】Ｓhi3は波形調整回路１０に入力され、マ
イクロコンピュータ４により設定されたゲインで増幅さ
れ、またコアリング処理などの波形調整処理が施され、
出力信号Ｓhi3oとして出力される。

【００８１】加算器７では階調補正手段５の出力信号で
あるＳeqと波形調整回路１０から出力される高周波信号
Ｓhi3oが加算され、出力信号Ｓoutとして出力端子８か
ら出力される。

【００８２】本実施の形態の効果は、高周波信号ゲイン
算出手段で入力信号に与える階調補正特性を入力し、高
周波成分抽出手段から出力される高周波信号に与えるゲ
インを算出することにより、高周波信号を1系統にし、
回路規模の削減と制御の容易さを得るというものであ
る。

【００８３】（実施の形態４）図９に実施の形態４の階
調補正装置の構成を示す。図９において１４はレベルデ
ィペンド制御回路、１５はガンマ補正回路である。

【００８４】実施の形態４において、ヒストグラム検出
手段３、フレームメモリ１１、高周波成分抽出回路２、
階調補正手段５、マイクロコンピュータ４、階調補正手
段５、高周波信号ゲイン算出手段１３の動作は実施の形
態３に準じるのでここでは省略する。

【００８５】次にこのような本実施の形態の動作を説明
する。

【００８６】階調補正手段５から出力される階調補正信
号Ｓeqはガンマ補正回路１５に入力され、ガンマ補正信
号Ｓrとして出力される。それとともに階調補正手段５
から出力される階調補正信号Ｓeqはレベルディペンデン
ト制御回路１４に入力され、入力信号レベルに応じたレ
ベルディペンドゲインＧlvが出力される。Ｇlvは入力信
号のレベルに応じて変化するゲインで、ガンマ補正回路
に１５におけるガンマカーブに対応した、低輝度部では
大きく高輝度部では小さくなるような特性や、ノイズ成
分抑圧のための低輝度レベルのゲイン抑圧、ガンマ補正
による高輝度部の解像度劣化に対応する高輝度部のゲイ
ン強調などの特性が与えられている。

【００８７】次に、高周波信号ゲイン算出手段13から出
力されたゲインＧoutは、高周波信号階調補正手段とし
ての乗算器１２aに入力され、同じタイミングのレベル
ディペンドゲインＧlvと掛け合わされて、高周波ゲイン
Ｇout2が出力される。

【００８８】乗算器１２aから出力された高周波ゲイン
Ｇout2は、同じタイミングの高周波信号Ｓhi1と掛け合
わされて、高周波信号Ｓhi3が出力される。

【００８９】Ｓhi3は波形調整回路１０に入力され、マ
イクロコンピュータ４により設定されたゲインで増幅さ
れ、またコアリング処理などの波形調整処理が施され、
出力信号Ｓhi3oとして出力される。

【００９０】加算器７ではガンマ補正回路１５の出力信
号であるＳrと波形調整回路１０から出力される高周波
信号Ｓhi3oが加算され、出力信号Ｓoutとして出力端子
８から出力される。

【００９１】本実施の形態の効果は、高周波信号ゲイン
算出手段で入力信号に与える階調補正特性を入力し、高
周波成分抽出手段から出力される高周波信号に与えるゲ
インを算出することにより、高周波信号を1系統にし、
回路規模の削減と制御の容易さを得るというものであ
る。

【００９２】なお、実施の形態１から４においてヒスト
グラム検出手段３で検出したヒストグラムデータＨ(n)
から階調補正特性ＳＨ(ｎ)を算出する階調補正特性算出
手段としてマイクロコンピュータ４を用いたが、このマ
イクロコンピュータ４の動作の一部または全てをハード
ウェア、その他の手段で実現しても同様の効果が得られ
る。

【００９３】さらに、実施の形態１から４では、ヒスト
グラム検出および階調補正の分割レベルを等間隔に設定
したが、低輝度部を細かく、高輝度部を粗くするように
設定しても良い。分割レベルの幅を細かくした部分の制
御は当然の事ながら細かな制御が可能となる。ガンマ補
正により低輝度部の信号の階調特性を強調するするビデ
オカメラなどでは、低輝度部の分割を細かくすることは
有効である。

【００９４】さらに、実施の形態１から４では信号の分
割レベルを１６分割としたが、それよりも多くても少な
くても良い。分割数が多いほど細かな制御が可能となる
が、階調補正特性算出に必要な処理量が大きくなり、マ
イクロコンピュータやハードウェアに負荷がかかる。

【００９５】さらに、実施の形態１から４ではヒストグ
ラムデータ抽出の間に入力信号をフレームメモリに蓄積
しているが、動画撮影の場合には、現在入力中の信号よ
りも前のフレームの画面から抽出したヒストグラムデー
タで、階調補正を施す事ができるので、フレームメモリ
を削除する事ができる。

【００９６】さらに、実施の形態１から４における、一
部またはすべての動作をソフトウェアで実現しても同様
の効果が得られる。この場合、信号処理に時間がかかる
が、静止画の処理の場合には実現可能である。

【００９７】さらに、実施の形態２から４では、階調補
正前の信号から高周波成分を抽出し、その信号に対して
階調補正特性をかけているが、階調補正後の信号から高
周波成分を抽出し、階調補正の逆特性をかけた信号を用
いても同様の効果を得る事ができる。

【００９８】さらに、本発明の階調補正装置の全部また
は一部の手段の全部または一部の機能をコンピュータに
より実行させるためのプログラム及び／またはデータを
担持した媒体であって、コンピュータにより処理可能な
ことを特徴とする媒体も本発明に属する。

【００９９】さらに、本発明の階調補正装置の全部また
は一部の手段の全部または一部の機能をコンピュータに
より実行させるためのプログラム及び／またはデータで
あることを特徴とする情報集合体も本発明に属する。

【０１００】さらに、本発明のデータとは、データ構
造、データフォーマット、データの種類などを含む。ま
た、本発明の媒体とは、ＲＯＭ等の記録媒体、インター
ネット等の伝送媒体、光・電波・音波等の伝送媒体を含
む。また、本発明の担持した媒体とは、例えば、プログ
ラム及び／またはデータを記録した記録媒体、やプログ
ラム及び／またはデータを伝送する伝送媒体等を含む。
また、本発明のコンピュータにより処理可能とは、例え
ば、ＲＯＭなどの記録媒体の場合であれば、コンピュー
タにより読みとり可能であることであり、伝送媒体の場
合であれば、伝送対象となるプログラム及び／またはデ
ータが伝送の結果として、コンピュータにより取り扱え
ることであることを含む。また、本発明の情報集合体と
は、例えば、プログラム及び／またはデータ等のソフト
ウエアを含むものである。

【０１０１】さらに、上記実施の形態のいずれかに記載
の階調補正装置の全部または一部の手段、回路、ブロッ
クの全部または一部の機能をコンピュータにより実行さ
せるためのプログラム及び／またはデータを記録したプ
ログラム記録媒体は、コンピュータにより読み取り可能
であり、読み取られた前記プログラム及び／またはデー
タが前記コンピュータと協動して前記機能を実行するプ
ログラム記録媒体であっても良い。

【０１０２】このように、本実施の形態によれば、階調
補正されていない高周波信号と、階調補正された高周波
信号を階調補正信号と合成することにより、階調補正に
より階調特性が強調された部分でも解像感が劣化しない
階調補正装置を得ることが出来る。

【０１０３】また、本実施の形態によれば、階調補正さ
れていない高周波信号に対し、階調補正手段における階
調補正の特性を与えることにより、階調補正された高周
波信号を得、階調補正信号と合成することにより、階調
補正により階調特性が強調された部分でも解像感が劣化
しない階調補正装置を得ることが出来る。

【０１０４】また、本実施の形態によれば、階調補正後
の高周波信号Ｓhi2を高周波信号階調補正手段により実
現しているので、回路規模の大きなＨメモリ等の遅延素
子を削減する事ができる。

【０１０５】また、本実施の形態によれば、入力信号を
直線補間するのではなく、信号に与えるゲインを直線補
間しているので、得られる階調特性は滑らかなカーブを
描き、入力信号に対する折れ線近似の影響で発生する偽
信号を抑圧することができる。

【０１０６】また、本実施の形態によれば、高周波信号
ゲイン算出手段で入力信号に与える階調補正特性を入力
し、高周波成分抽出手段から出力される高周波信号に与
えるゲインを算出することにより、高周波信号を1系統
にし、回路規模の削減と制御の容易さを得ることが出来
る。

【０１０７】

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、階調補正により階調特性が強調された部
分も相対的に解像間が劣化することがない階調補正装
置、媒体及び情報集合体を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の階調補正装置の構成を表す構成
図

【図２】実施の形態１の階調補正装置のヒストグラムデ
ータと階調補正特性を示す特性図

【図３】実施の形態１の階調補正装置の各部の信号波形
図

【図４】実施の形態２の階調補正装置の構成を表す構成
図

【図５】実施の形態２の階調補正装置の階調補正特性を
示す特性図

【図６】実施の形態３の階調補正装置の階調補正装置の
構成を表す構成図

【図７】実施の形態３の階調補正装置の階調補正特性を
示す特性図

【図８】実施の形態３の階調補正装置の各部の高周波信
号の信号波形図

【図９】実施の形態４の階調補正装置の階調補正装置の
構成を表す構成図

【図１０】従来の階調補正装置の構成を示す構成図

【符号の説明】

１．．．入力端子、 ２．．．高周波成分抽出回路、 ３．．．ヒストグラム検出手段、 ４．．．マイクロコンピュータ、 ５．．．階調補正手段、 ７．．．加算器、 ８．．．出力端子、 ９．．．高周波成分抑圧回路、 １０．．．波形調整回路、 １１．．．フレームメモリ、 １２．．．レジスタ、 １３．．．高周波信号ゲイン算出手段、 １４．．．レベルディペンド制御回路、 １５．．．ガンマ補正回路

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B057 AA11 BA02 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CC01 CE03 CE08 CE11 CH01 CH11 5C021 PA17 PA33 PA66 PA75 PA77 PA79 XA35 XB07 5C077 PP03 PP10 PP15 PP43 PQ03 PQ12 PQ19 PQ25 RR19

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号に非線形な階調特性を与えて階
   調補正を行い、階調補正信号を出力する階調補正手段
   と、 前記出力された階調補正信号において階調特性が抑圧さ
   れた部分に関してその高周波成分の階調特性が抑圧され
   ないように、かつ前記出力された階調補正信号の階調特
   性が強調された部分に関してその高周波成分の階調特性
   が強調されるように前記出力された階調補正信号を加工
   する加工手段とを備えたことを特徴とする階調補正装
   置。
2. 【請求項２】 前記加工手段は、前記入力信号の高周波
   成分を抽出して、第１の高周波信号を出力する第１の高
   周波成分抽出手段と、 前記出力された階調補正信号の高周波成分を抽出して、
   第２の高周波信号を出力する第２の高周波成分抽出手段
   と、 前記階調補正信号と前記第１の高周波信号と前記第２の
   高周波信号とを合成する信号合成手段とを有することを
   特徴とする請求項１記載の階調補正装置。
3. 【請求項３】 前記加工手段は、前記入力信号の高周波
   成分を抽出して、高周波信号を出力する高周波成分抽出
   手段と、 前記出力された高周波信号に前記入力信号と実質上同等
   の階調特性で階調補正を行い、階調補正高周波信号を出
   力する高周波信号階調補正手段と、 前記階調補正信号と前記高周波信号と前記階調補正高周
   波信号とを合成する信号合成手段とを有することを特徴
   とする請求項１記載の階調補正装置。
4. 【請求項４】 前記加工手段は、前記入力信号の高周波
   成分を抽出して、高周波信号を出力する高周波成分抽出
   手段と、 前記入力信号に与える階調補正特性を入力し、高周波成
   分抽出手段から出力される高周波信号に与えるゲインを
   算出する高周波信号ゲイン算出手段と、 前記高周波信号ゲイン算出手段で得られたゲインにより
   前記高周波信号のゲインを調整する高周波信号ゲイン調
   整手段と、 前記階調補正信号と高周波信号ゲイン調整手段から出力
   されるゲイン調整後の高周波信号を合成する信号合成手
   段とを有することを特徴とする請求項１記載の階調補正
   装置。
5. 【請求項５】 前記高周波信号ゲイン算出手段は、前記
   入力した階調補正特性のゲインに所定の定数を加えたも
   のを前記高周波信号に与えるゲインとすることを特徴と
   する請求項４記載の階調補正装置。
6. 【請求項６】 前記階調補正特性は、前記入力信号を複
   数のレベルに分割した際の分割レベル内の代表点におけ
   るゲインで表されるものであり、 前記階調補正手段は、前記入力信号に対応したゲインを
   前記代表点におけるゲインから補間処理によって得るこ
   とを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の階調補
   正装置。
7. 【請求項７】 前記補間処理は、前記出力信号の前記入
   力信号レベルに関する少なくとも２階微分が連続になる
   ように行われることを特徴とする請求項６記載の階調補
   正装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の階調補
   正装置の全部または一部の手段の全部または一部の機能
   をコンピュータにより実行させるためのプログラム及び
   ／またはデータを担持した媒体であって、コンピュータ
   により処理可能なことを特徴とする媒体。
9. 【請求項９】 請求項１〜７のいずれかに記載の階調補
   正装置の全部または一部の手段の全部または一部の機能
   をコンピュータにより実行させるためのプログラム及び
   ／またはデータであることを特徴とする情報集合体。