JP2002044679A

JP2002044679A - 映像信号処理回路

Info

Publication number: JP2002044679A
Application number: JP2000220295A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Furukawa; 英明古川
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】彩度に応じて輝度と色の調整量を制御し、色
の鮮やかさや解像度を損なわずに、カラー画像の再現が
可能な映像信号処理回路を提供する。【解決手段】入力輝度信号Ｙinを輝度階調補正回路１
で階調補正して輝度補正量調整回路２へ入力し、規格化
回路６において最大値で規格化して得られた規格化彩度
Ｋy を重み係数として、入力輝度信号と階調補正信号の
重み付き加算平均を行って、補正輝度信号を生成する。
また階調補正前後の輝度信号を入力するＬＵＴ３，４と
乗算器９により、階調補正前後の輝度信号における彩度
のとり得る最大値の比により色補正係数Ｋc を求め、色
補正係数調整回路７で規格化彩度Ｋy を重み係数として
色補正係数を調整し、調整された色補正係数で色信号を
補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、輝度階調補正手
段によって輝度信号の階調を補正すると共に、色調整手
段によって色信号のゲインを調整する映像信号処理回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、映像信号の画質を改善する手法と
して、例えば特開平１１−２５２５８４号公報には、補
正回路によって階調補正される前の輝度信号に対する補
正後の輝度信号の補正比率を、補正比率検出回路で検出
し、色補正回路により輝度信号の補正比率に応じて色差
信号の増幅率を制御し、輝度信号の補正による変化を色
差信号にも同じ比率で掛けることにより、色の濃さを損
なうことなく画質を改善させるようにした手法が開示さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報開
示の映像信号処理回路のように、入力される輝度レベル
のみを参照して階調補正した場合、入力映像信号が同じ
輝度であれば彩度（色の鮮やかさ）に関係なく補正後の
輝度は同じ値を出力する。しかし、映像信号は彩度の低
い色は広い輝度のレンジを持つのに対し、彩度の高い色
は彩度が高くなるほど輝度のレンジが狭くなり、狭い中
輝度域に集中するようになる。つまり、低輝度で高彩度
の色や高輝度で高彩度の色というのは存在しない。その
ため、彩度をなるべく維持しながら色の解像感も持たせ
た階調補正を行うには、彩度の大きさによって輝度を考
慮し、輝度補正量を変化させる必要がある。

【０００４】また色補正についても、彩度に関係なく一
定の手法で乗算する方法では、元々高彩度の色が過剰に
補正されるように感じられるため、補正前の彩度に応じ
て適切な補正を行う必要がある。

【０００５】この点に関し、上記公報開示の技術では、
輝度のみをパラメータとして階調補正しているため、彩
度をなるべく維持しながら色の解像感も持たせた階調補
正を行うという上記問題は解消できず、またかかる問題
の対策について何も考慮がなされていない。また上記公
報開示の技術では、色信号を調整するゲイン値は階調補
正前後の輝度からのみ計算され、調整前の色の彩度につ
いては何も考慮がなされていない。

【０００６】本発明は、上記公報開示の従来技術におけ
る上記問題点を解消するためになされたもので、請求項
１及び２に係る発明は、色の鮮やかさや解像度を損なわ
ずにカラー画像の再現が可能な映像信号処理回路を提供
することを目的とする。また、請求項３に係る発明は、
輝度と色の比が補正前後において等しくなるように色補
正を行う構成であっても、簡単な回路構成で、彩度の大
きさによって輝度と色の調整量を制御することが可能で
あり、色の鮮やかさや解像度を損なわずにカラー画像の
再現が可能な映像信号処理回路を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に係る発明は、階調補正手段によって輝度
信号を階調補正すると共に色調整手段によって色信号の
ゲインを調整する映像信号処理回路において、前記階調
補正手段は、色信号の彩度の大きさによって輝度補正量
を調整する輝度補正量調整手段を有し、前記色調整手段
は、前記階調補正手段と前記輝度補正量調整手段によっ
て階調補正された輝度信号と、階調補正される前の輝度
信号と、色信号の彩度の大きさによって、色信号に乗算
する色補正係数を調整する色補正係数調整手段を有する
ことを特徴とするものである。また請求項２に係る発明
は、請求項１に係る映像信号処理回路において、前記色
補正係数調整手段は、色信号の彩度を重み係数として、
前記階調補正手段と前記輝度補正量調整手段によって階
調補正される前後の輝度信号における彩度のとりうる最
大値の比を調整するように構成されていることを特徴と
するものである。

【０００８】これらの請求項に係る発明に関する実施の
形態には、第１の実施の形態が対応する。そして、これ
らの請求項に係る発明における構成要件の「階調補正手
段」には輝度に対し非線形処理を行う輝度階調補正回路
１が対応し、「輝度補正量調整手段」には輝度補正量調
整回路２が対応し、「色補正係数調整手段」には色補正
係数調整回路７が対応する。

【０００９】そして、このような構成の請求項１及び２
に係る発明においては、輝度補正量調整手段により彩度
の大きさに基づいて輝度補正量が調整され、色補正係数
調整手段により、階調補正された輝度信号と階調補正さ
れる前の輝度信号と彩度の大きさに基づいて、色信号に
乗算する色補正係数が調整される。

【００１０】このように、輝度補正量調整手段と色補正
係数調整手段によって、彩度の大きさで輝度補正量と色
補正係数が制御されるので、色の鮮やかさや解像度を損
なわずに、カラー画像を再現することが可能となる。

【００１１】請求項３に係る発明は、請求項１に係る映
像信号処理回路において、前記色補正係数調整手段は、
色信号の彩度を重み係数として、前記階調補正手段と前
記輝度補正量調整手段によって階調補正される前後の輝
度信号の比を調整するように構成されていることを特徴
とするものである。

【００１２】この請求項３に係る発明に関する実施の形
態としては、第２の実施の形態が対応し、この発明の構
成要件の「階調補正手段」には輝度階調補正係数発生回
路11が対応し、「輝度補正量調整手段」には輝度補正量
調整回路12が対応する。そして、このように構成された
映像信号処理回路においては、色補正係数調整手段は、
彩度を重み係数として、階調補正手段と輝度補正量調整
手段によって階調補正される前後の輝度信号の比を調整
して色補正係数を得るようになっているので、補正前後
における輝度の比と色の比が等しくなるように色補正を
行う構成であっても、彩度の大きさによって輝度補正量
と色補正係数を制御することが可能であり、また階調補
正される前後の輝度信号における彩度のとり得る最大値
を求める必要がなく、簡単な回路構成で、色の鮮やかさ
や解像度を損なわずにカラー画像を再現することが可能
となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、実施の形態について説明す
る。図１は、本発明に係る映像信号処理回路の第１の実
施の形態を示すブロック構成図である。図１において、
入力される信号Ｙin，Ｒ−Ｙin，Ｂ−Ｙinは、カラー映
像信号が図示しないＹ／Ｃ分離回路によって輝度信号
（Ｙin）と色差信号（Ｒ−Ｙin，Ｂ−Ｙin）に分離さ
れ、更に図示しないＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号
に変換された信号である。１は、輝度信号Ｙinに対しγ
処理やニークリップ処理のような階調補正処理を行い、
階調補正輝度信号Ｙ１を出力する輝度階調補正回路であ
る。４は、入力された輝度信号Ｙinの輝度における彩度
のとりうる最大値の逆数ＩＣm を出力するルックアップ
テーブルである。３は、入力された輝度信号の階調補正
後の補正輝度信号における彩度のとりうる最大値Ｃm を
出力するルックアップテーブルである。５は、色差信号
（Ｒ−Ｙin，Ｂ−Ｙin）を色相（Ｃhue ）と彩度（Ｃh
r）に変換する色相・彩度分離回路である。

【００１４】また２は、外部より入力される影響度係数
α（０〜1.0 ）と規格化された彩度Ｋy を重み係数とし
て、入力輝度信号Ｙinと階調補正輝度信号Ｙ１の重み付
き加算平均を行う輝度補正量調整回路である。６は、分
離された彩度Ｃhrを、彩度のとりうる最大値で規格化す
る規格化回路である。７は、外部より入力される影響度
係数δ（０〜1.0 ）と規格化された彩度Ｋy を重みとし
て、階調補正前後の彩度のとりうる最大値の比Ｋc と固
定値1.0 との重み付き加算平均を行う色補正係数調整回
路である。８は、色相と彩度から色差信号を作成する色
差変換回路である。

【００１５】次に、上記のように構成された第１の実施
の形態の動作について説明する。入力される輝度信号Ｙ
inは、輝度階調補正回路１によって階調補正されて階調
補正輝度信号Ｙ１となり、両方の輝度信号Ｙin，Ｙ１と
も輝度補正量調整回路２へ入力される。一方、入力され
る色差信号Ｒ−Ｙin，Ｂ−Ｙinは、色相・彩度分離回路
５によって色相Ｃhue と彩度Ｃhrに分離される。彩度Ｃ
hrは、規格化回路６によって彩度のとりうる最大値Ｃhr
ＭＡＸで規格化され、次式（１）で示す規格化彩度（彩
度重み係数）Ｋy として出力される。Ｋy ＝｜Ｃhr／ＣhrＭＡＸ｜・・・・・・・・・・（１）

【００１６】この規格化彩度Ｋy は、彩度が高いほど1.
0 に近づき、彩度が低いほど0.0 に近づく。これが彩度
に関する重み係数として働き、輝度補正量調整回路２に
おいて入力輝度信号Ｙinと階調補正輝度信号Ｙ１の重み
付き加算平均をとる処理を行うのであるが、このとき、
彩度重み係数（規格化彩度）Ｋy の影響度係数αを外部
から設定可能にすることで、より理想的な階調補正を行
うことができる。輝度補正量調整回路２の処理を式で表
すと、その出力である補正輝度信号Ｙout は、次式
（２）のように表される。Ｙout ＝Ｋy ｛α・Ｙ１＋（１−α）・Ｙin｝＋Ｙ１・（１−Ｋy ）・・・・・・・・・・（２）

【００１７】輝度補正量調整回路２の入出力特性は、図
２のように表される。図２において、Ｙα＝α・Ｙ１＋
（１−α）・Ｙin である。今α＝０とした場合を考え
ると、補正輝度信号Ｙout は彩度が低いときには、階調
補正後の輝度Ｙ１に近づき、彩度が高いときは入力輝度
信号Ｙinに近づく。すなわち高彩度ほど輝度の補正量が
小さくなり、重み係数（規格化彩度）Ｋy の影響度も最
も大きい。次にα＝1.0 とした場合を考えると、上記
（２）式は、Ｙout ＝Ｋy ×Ｙ１となり、彩度に関係な
く一様な輝度補正が施され、重み係数（規格化彩度）Ｋ
y の影響は全くなくなる。０＜α＜１の場合は、それら
の特性の中間となる。したがって、中輝度高彩度の色が
入力された場合、輝度補正量調整回路２によって輝度は
あまり変化せずに出力され、彩度のレンジの広い中輝度
にとどまることになる。

【００１８】補正された輝度信号Ｙout は、出力される
と同時にＬＵＴ３に入力される。ＬＵＴ３には輝度補正
後の輝度信号Ｙout において、彩度のとりうる最大値Ｃ
m が格納されている。一方、階調補正前の入力輝度信号
ＹinはＬＵＴ４に入力される。このＬＵＴ４には入力輝
度信号Ｙinにおいて彩度のとりうる最大値の逆数ＩＣm
が格納されており、乗算器９においてＬＵＴ３の出力と
ＬＵＴ４の出力とが乗算されて、彩度のとりうる最大値
の比（色補正係数）Ｋc が出力される。

【００１９】色補正係数調整回路７では、規格化彩度Ｋ
y を重みとして、彩度が高いときに色補正係数Ｋc によ
る補正量を抑える処理を行う。更に、より理想的な色補
正を行えるように、重みの影響度係数δを外部から設定
可能な構成となっており、色補正係数調整回路７の処理
により得られる調整色補正係数Ｋd を式で表すと、次式
（３）のようになる。Ｋd ＝Ｋy ｛δ・Ｋc ＋（１−δ）｝＋Ｋc ・（１−Ｋy ）・・・・・・・・・・（３）

【００２０】色補正係数調整回路７の入出力特性は、図
６のように表される。図６において、Ｋδ＝δ・Ｋc −
（１−δ）である。（３）式について、δ＝０とした場
合を考えると、調整色補正係数Ｋd は飽和度が低いとき
にはＫc に近づき、飽和度が高いときには１に近づく。
すなわち飽和度が高いほど色の補正量が小さくなる。次
にδ＝1.0 の場合を考えると、前記（３）式は、Ｋd ＝
Ｋc となり、重み係数（規格化彩度）Ｋy に関係なく一
様な色補正が行われる。０＜δ＜１の場合はそれらの中
間となる。

【００２１】色補正係数調整回路７により調整出力され
た調整色補正係数Ｋd は、乗算器10において彩度Ｃhrと
乗算され、色差変換回路８によって色差信号Ｒ−Ｙout
，Ｂ−Ｙout に変換されて、次段の回路へ出力され
る。

【００２２】以上のように、この実施の形態では輝度
（階調）補正と色補正の双方において、補正前の彩度が
影響するようになっているため、輝度（階調）補正を行
っても色の鮮やかさを損なわず、過剰な色補正もされず
に適切な色補正を行うことができる。

【００２３】なお、この発明の実施の形態における構成
は、当然、各種の変形、変更が可能である。例えば、こ
の実施の形態では輝度階調補正回路１の出力Ｙ１は、階
調補正された輝度信号を表すが、この輝度階調補正回路
は、階調補正された輝度信号と補正前の輝度信号の差を
出力する構成としてもよい。この場合、前記（２）式
は、次式（４）のように表される。なお、（４）式でＹ
１は補正前後の輝度信号の差信号を表している。Ｙout ＝Ｙin＋Ｙ１−Ｋy ・Ｙ１・（１−α）・・・・・・・・（４）

【００２４】またＬＵＴ３，ＬＵＴ４は、輝度に対する
彩度のとりうる最大値Ｃm 又はその逆数ＩＣm を出力す
るルックアップテーブルであるが、簡単な演算回路で近
似できるのであれば、演算回路によって構成してもよ
い。また、彩度のとりうる最大値は、理想的には色相Ｃ
hue によっても変化するため、これを考慮した構成にし
てもよい。

【００２５】更に、上記（２）式は彩度重み係数（規格
化彩度）Ｋy に対して一次の関数であるため、補正後の
輝度Ｙout は図２に示すように直線的な変化を示すが、
図３に示すように、彩度重み係数（色飽和度）に対して
補正量が非線形となる変化を示すようにしてもよいし、
図４に示すように２本以上の折れ線で、非線形変化を近
似的に表すような特性を示す構成としてもよい。また、
輝度補正量調整回路により輝度補正量が抑圧され、当初
所望した明るさが得られないことを考慮して、図５に示
すように、彩度が小さいときは補正後の変化量を増幅し
てＹ１を超えるようにし、彩度が大きいときには抑圧す
るような補正を施して、補正量が調整されても画像の全
体的な明るさが所望の結果に一致するように構成しても
よい。このとき、図５における面積Ｓ１が面積Ｓ２に等
しくなるような、Ｙout の値Ｎを求めることによって、
画像全体の明るさはほぼ予想通りになる。

【００２６】上記（３）式で表される調整色補正係数Ｋ
d についても、同様に増幅度が非線形となるような変更
を行ってよいし、近似線で表すものであってもよい。ま
た、図１に示した影響度係数αやδを同一の係数にした
り、固定値にすることによって回路規模を縮小すること
が可能である。

【００２７】次に、本発明の映像信号処理回路の第２の
実施の形態を、図７に基づいて説明する。なお、図７に
おいて図１に示した第１の実施の形態と同一又は対応す
る構成要素には、同一符号を付して示している。図７に
おいて、11は入力される輝度信号Ｙinに対しγ処理やニ
ークリップ処理のような非線形処理を行った結果が、入
力輝度信号Ｙinと比較して何倍になったかを示す輝度補
正係数Ｙ２を出力する輝度階調補正係数発生回路であ
る。この輝度階調補正係数発生回路11は、このような機
能をもつため、図１に示した第１の実施の形態における
輝度階調補正回路１の出力Ｙ１に対応する値は、図７に
示した第２の実施の形態においてはＹin×Ｙ２となる。
12は外部より入力される影響度係数α（０〜1.0 ）と規
格化された彩度Ｋy とを重み係数として、1.0 と輝度補
正係数Ｙ２の重み付き加算平均を行い、色補正係数Ｋc
を求める輝度補正量調整回路である。したがって、第１
の実施の形態において設けたＬＵＴ３，ＬＵＴ４と、色
補正係数Ｋc を求める乗算器９は本実施の形態には存在
せず、代わりにＹin×Ｋc を演算する乗算器13が一つ追
加される。その他の構成は、第１の実施の形態の構成と
同様であり、その説明を省略する。

【００２８】次に、この発明の実施の形態の動作につい
て説明する。第２の実施の形態では、色補正係数Ｋc は
輝度階調処理前後の輝度における彩度のとりうる最大値
の比ではなく、影響度係数αと規格化彩度Ｋy を重み係
数とした輝度階調処理前後の輝度の比とするところに特
徴がある。この輝度比（色補正係数）Ｋc を発生する輝
度補正量調整回路９の処理を式で表すと、次式（５）の
ように表される。Ｋc ＝Ｋy ｛α・Ｙ２＋（１−α）｝＋Ｙ２・（１−Ｋy ）・・・・・・・・・・（５）

【００２９】また、この輝度補正量調整回路12の入出力
特性は、図８に示すようになる。図８において、Ｙα＝
α・Ｙ２＋１−αである。上記（５）式において、α＝
０とした場合を考えると、色補正係数Ｋc は彩度が低い
ときには輝度補正係数Ｙ２に近づき、高いときは1.0 に
近づく。すなわち高彩度ほど輝度の補正量が小さくな
り、重み係数Ｋy の影響度も最も大きい。次にα＝1.0
の場合を考えると、上記（５）式は、Ｋc ＝Ｙ２とな
り、彩度に関係なく一様な階調補正が施され、Ｋyの影
響は全くなくなる。０＜α＜１の場合は、それらの特性
の中間となる。したがって中輝度高彩度の色が入力され
た場合、輝度補正量調整回路12によって輝度はあまり変
化せずに出力され、彩度のレンジの広い中輝度にとどま
ることになる。補正後の輝度は、このようにして計算さ
れた色補正係数Ｋc を入力輝度信号Ｙinに、乗算器13に
より乗算することで得られる。

【００３０】以上のように、この実施の形態には、上記
第１の実施の形態における効果のほかに、ルックアップ
テーブルを使用しなくとも色補正係数Ｋc が求まり、回
路規模が小さくなるという効果がある。

【００３１】なお、この第２の実施の形態の各構成は、
当然、各種の変形、変更が可能である。例えば、輝度階
調補正係数発生回路11の出力Ｙ２は、階調補正後の輝度
と補正前の輝度の比を表すが、この比の値から1.0 を減
算して出力するようにした構成としてもよい。この場合
上記（５）式は、次式（６）のようになる。Ｋc ＝１＋Ｙ２−Ｋy ・Ｙ２・（１−α）・・・・・・・・・・（６）

【００３２】また第１の実施の形態において、図２に示
すような補正量を、図３，４，５に示すような補正量に
変更可能であると説明したと同様に、図８で示した係数
Ｋcの変化が、非線形や折れ線になるように変更しても
よいし、画像全体の明るさが予想通りになるように、低
彩度で増幅するような変化にしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、請求項１及び２に係る発明によれば、輝度補正量調
整手段と色補正係数調整手段によって、彩度の大きさで
輝度補正量と色補正係数が制御されるように構成されて
いるので、色の鮮やかさや解像度を損なわずにカラー画
像を再現することができる。また、請求項３に係る発明
によれば、請求項１に係る映像信号処理回路において、
彩度を重み係数として階調補正される前後の輝度信号の
比を調整して色補正係数を算出するようにしているの
で、簡単な回路構成で、色の鮮やかさや解像度を損なわ
ずにカラー画像を再現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る映像信号処理回路の第１の実施の
形態を示すブロック構成図である。

【図２】図１に示した第１の実施の形態における輝度補
正量調整回路の入出力特性を示す図である。

【図３】図２に示した輝度補正量調整回路の入出力特性
の変形例を示す図である。

【図４】図２に示した輝度補正量調整回路の入出力特性
の他の変形例を示す図である。

【図５】図２に示した輝度補正量調整回路の入出力特性
の更に他の変形例を示す図である。

【図６】図２に示した色補正係数調整回路の入出力特性
を示す図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態を示すブロック構成
図である。

【図８】図７に示した第２の実施の形態における輝度補
正量調整回路の入出力特性を示す図である。

【符号の説明】

１輝度階調補正回路２輝度補正量調整回路３，４ルックアップテーブル５色相・彩度分離回路６規格化回路７色補正係数調整回路８色差変換回路９，10 乗算器 11 輝度階調補正係数発生回路 12 輝度補正量調整回路 13 乗算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】階調補正手段によって輝度信号を階調補
正すると共に色調整手段によって色信号のゲインを調整
する映像信号処理回路において、前記階調補正手段は、
色信号の彩度の大きさによって輝度補正量を調整する輝
度補正量調整手段を有し、前記色調整手段は、前記階調
補正手段と前記輝度補正量調整手段によって階調補正さ
れた輝度信号と、階調補正される前の輝度信号と、色信
号の彩度の大きさによって、色信号に乗算する色補正係
数を調整する色補正係数調整手段を有することを特徴と
する映像信号処理回路。
【請求項２】前記色補正係数調整手段は、色信号の彩
度を重み係数として、前記階調補正手段と前記輝度補正
量調整手段によって階調補正される前後の輝度信号にお
ける彩度のとりうる最大値の比を調整するように構成さ
れていることを特徴とする請求項１に係る映像信号処理
回路。
【請求項３】前記色補正係数調整手段は、色信号の彩
度を重み係数として、前記階調補正手段と前記輝度補正
量調整手段によって階調補正される前後の輝度信号の比
を調整するように構成されていることを特徴とする請求
項１に係る映像信号処理回路。