JP2003219205A - 撮像装置、表示装置、画像記録装置および画質補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮影した画像における輝度信号の分布に応じ
て常に高いコントラストを有する画像信号を生成する。 【解決手段】 Ａ／Ｄ変換回路５より出力されたデジタ
ル画像信号は、ＤＳＰ６のＷＢ調整回路６１においてＷ
Ｂ調整が施され、さらにガンマ補正回路６２でガンマ補
正が施されて、輝度信号および色差信号に分離される。
ヒストグラム算出回路６３は、輝度信号レベルを順次検
出して、撮像画面上における輝度信号レベルごとの分布
を示すヒストグラムを算出する。Ｙ−ガンマ補正回路６
４は、算出されたヒストグラムから累積ヒストグラムを
算出し、この累積ヒストグラムを基にして、輝度信号レ
ベルの入出力特性を補正するための補正直線の高輝度領
域における傾きを変化させることにより、特性補正を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像を撮像する撮
像装置、画像を表示する表示装置、画像信号を記録する
画像記録装置、および、画像信号に対する画質補正を行
うための画質補正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、撮影した画像をデジタルデータと
して記憶するデジタルカメラが普及している。このデジ
タルカメラでは、光学レンズによって撮影された画像
を、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の固体撮像素
子を使用して光電変換した後、デジタルデータ化して記
録している。また、撮影した画像を表示するディスプレ
イ装置としては、従来よりＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）
が一般的に使用されている。

【０００３】ところで、ＣＲＴに入力される画像信号
と、ＣＲＴ上で表示される画像との間では、通常、非線
形な入出力特性を有している。このため、ＣＲＴに対す
る画像信号の送信側では、この画像信号をガンマ補正曲
線を用いて補正するガンマ補正が行われることが多い。

【０００４】図１１は、一般的に用いられているガンマ
補正曲線の例を示す図である。図１１では、入力信号の
輝度を変換して補正するための曲線を示している。一般
的に、ＣＲＴにおける輝度の入出力関係は指数関数的と
なる。このため、ガンマ補正曲線は、図１１に示すよう
に入力信号の高輝度部分を寝かせた形状とすることによ
り、非線形な入出力特性を打ち消すとともに、高輝度の
信号を出力に反映させる。

【０００５】上述したデジタルカメラでは、一般に、Ｃ
ＲＴにおける表示を前提として、撮像した画像信号をデ
ジタルデータ化した後、あらかじめガンマ補正を施して
からメモリカード等の記録媒体に記録している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
ガンマ補正では、高輝度信号への階調数の割り当てを残
すように補正されるため、高輝度の信号成分が多い画像
信号が入力された場合にも、いわゆる白飛びを起こさず
に、自然な階調を表現することができる。

【０００７】しかし、出力信号のダイナミックレンジに
限界があることから、このような補正方法では、高輝度
信号への階調数を残す分、逆に低輝度信号に対する階調
数が減少してしまう。このため、入力された画像信号に
高輝度の成分がほとんど存在しなかった場合には、低輝
度信号に集中した信号を少ない階調数で表現する必要が
生じ、その結果、コントラストの低い画像が表示されて
しまう。また、逆に、コントラストを重視したガンマ補
正を行った場合には、高輝度の信号成分が多い画像信号
に対して白飛びが生じてしまう。

【０００８】従来のデジタルカメラでは、どのような輝
度分布を有する画像信号であっても、同一のガンマ補正
曲線を使用して補正を行っていたため、撮像した画像に
ついて、常にコントラストの高い一定の画質の画像信号
として記録することができないことが課題となってい
た。

【０００９】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、撮影した画像における輝度信号の分布に応
じて常に高いコントラストを有する画像信号を生成する
ことが可能な撮像装置を提供することを目的とする。

【００１０】また、本発明の他の目的は、画像における
輝度信号の分布に応じて常に高いコントラストを有する
画像信号を生成することが可能な画質補正方法を提供す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、画像を撮像する撮像装置において、撮影
した画像信号をデジタル信号に変換するデジタル変換手
段と、デジタル変換された前記画像信号に対してガンマ
補正を行うガンマ補正手段と、前記ガンマ補正手段から
の出力画像信号より輝度信号レベルを順次検出する輝度
検出手段と、前記輝度検出手段による検出値を基にし
て、撮像画面上における前記輝度信号レベルごとの分布
を示すヒストグラムを算出するヒストグラム算出手段
と、算出された前記ヒストグラムを基にして、前記ガン
マ補正手段からの出力画像信号における輝度信号レベル
の入出力特性を補正する特性補正手段と、を有すること
を特徴とする撮像装置が提供される。

【００１２】このような撮像装置では、撮像して得たデ
ジタルの画像信号に対してガンマ補正を行った後、輝度
検出手段により輝度信号レベルを順次検出し、この検出
値より撮像画面上における輝度信号レベルごとの分布を
示すヒストグラムをヒストグラム算出手段により算出
し、このヒストグラムを基にして、ガンマ補正が施され
た画像信号に対してその輝度信号レベルの入出力特性を
特性補正手段により補正する。特性補正手段は、例え
ば、算出されたヒストグラムの累積値を示す累積ヒスト
グラムを基にして、輝度信号レベルの入出力特性を補正
するための補正直線の高輝度領域における傾きを変化さ
せることにより補正を行う。これにより、撮像された画
像における輝度信号レベルの分布に応じて階調数の割り
当てを変化させる。

【００１３】また、本発明では、デジタル化された画像
信号に対して画質補正を行う画質補正方法において、前
記画像信号に対してガンマ補正を行い、前記ガンマ補正
が施された画像信号より輝度信号レベルを順次検出し、
前記輝度信号レベルの検出値を基にして、画面上におけ
る前記輝度信号レベルごとの分布を示すヒストグラムを
算出し、算出された前記ヒストグラムを基にして、前記
ガンマ補正が施された画像信号における輝度信号レベル
の入出力特性を補正する、ことを特徴とする画質補正方
法が提供される。

【００１４】このような画質補正方法では、デジタルの
画像信号に対してガンマ補正を行った後、この画像信号
より輝度信号レベルを順次検出し、この検出値より画面
上における輝度信号レベルごとの分布を示すヒストグラ
ムを算出し、このヒストグラムを基にして、ガンマ補正
が施された画像信号に対してその輝度信号レベルの入出
力特性を補正する。この入出力特性の補正は、例えば、
算出されたヒストグラムの累積値を示す累積ヒストグラ
ムを基にして、輝度信号レベルの入出力特性を補正する
ための補正直線の高輝度領域における傾きを変化させる
ことにより補正を行う。これにより、輝度信号レベルの
分布に応じて階調数の割り当てを変化させる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の撮像装置の構成
例を示す機能ブロック図である。

【００１６】図１に示す撮像装置１は、被写体を撮像し
てデジタル方式の静止画像データを記録する、いわゆる
デジタルスチルカメラであり、図１ではその構成要素の
一部（カメラブロック）を示している。この撮像装置１
は、被写体からの光を集光するための光学ブロック２
と、光学ブロック２によって集光された光を光電変換す
るＣＣＤ３（Charge Coupled Device）と、ＣＣＤ３か
らのアナログ画像信号をサンプリングするＳ／Ｈ（Samp
le／Hold）回路４と、サンプリングされたアナログ画像
信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換回路５と、デジタル化
された画像信号に対する色信号処理やガンマ補正処理等
を行うＤＳＰ（Digital Signal Processor）６と、ＣＣ
Ｄ３を駆動するＴＧ（Timing Generator）７と、装置全
体を制御するマイコン８によって構成される。

【００１７】光学ブロック２は、マイコン８による制御
に基づいて、複数のレンズやアイリス、シャッタ等によ
り構成され、被写体からの光をＣＣＤ３に正しく集光す
るとともに、集光された光の透過量、およびＣＣＤ３へ
の露光量を制御する。ＣＣＤ３は、ＴＧ７の制御に基づ
いて、被写体からの光を電気信号に変換して、電流値ま
たは電圧値として出力する。

【００１８】Ｓ／Ｈ回路４は、マイコン８の制御の下
で、ＣＣＤ３から出力されたアナログ画像信号に対し
て、相関２重サンプリング処理等を行う。Ａ／Ｄ変換回
路５は、サンプリングされたアナログ画像信号をＲ／Ｇ
／Ｂ（Red／Green／Blue）のデジタル信号に変換して、
ＤＳＰ６に対して供給する。

【００１９】ＤＳＰ６は、マイコン８の制御の下で、必
要に応じて図示しないメモリとの書き込み、読み出し動
作を行いながら、デジタル化された画像信号に対する各
種の画質補正処理を行う。このＤＳＰ６は、入力された
画像信号に対するホワイトバランス（以下、ＷＢと略称
する）調整回路６１と、ＷＢ調整がなされた画像信号に
対するガンマ補正を行うガンマ（γ）補正回路６２と、
ガンマ補正がなされた画像信号から、輝度信号レベルの
ヒストグラムを算出するヒストグラム算出回路６３と、
算出されたヒストグラムに基づいて、ガンマ補正回路６
２からの輝度信号をさらに補正するＹ−ガンマ（γ）補
正回路６４によって構成される。

【００２０】ＷＢ調整回路６１は、入力されたデジタル
の画像信号に対して、色温度に応じた色補正処理を行
う。ガンマ補正回路６２は、ＷＢ調整回路６１からの出
力画像信号の入出力特性を、ガンマ補正曲線を用いて補
正する。また、ガンマ補正回路６２から出力されたＲ／
Ｇ／Ｂ原色信号は、輝度信号（Ｙ信号）と色差信号（Ｃ
信号）に分離される。

【００２１】ヒストグラム算出回路６３は、分離された
輝度信号の信号レベルを検波し、撮像画像の１フレーム
中における輝度信号レベル別のヒストグラムを算出す
る。Ｙ−ガンマ補正回路６４は、算出されたヒストグラ
ムを基にして各種の演算を行い、輝度信号の入出力特性
をさらに補正する。なお、ＤＳＰ６から出力された画像
信号（Ｙ信号、Ｃ信号）は、図示しないＬＣＤ（Liquid
Crystal Display）等の表示部に送出されて画像が表示
される。また、例えば図示しないシャッタスイッチがユ
ーザにより押されたときには、これらの画像信号は、図
示しない信号処理回路において例えば解像度変換処理や
データ圧縮処理等が施された後、メモリカード等の外部
記録媒体等に転送される。

【００２２】ＴＧ７は、マイコン８による制御に基づい
て、ＣＣＤ３における水平方向、垂直方向の駆動タイミ
ングを制御する。マイコン８は、図示しないシャッタス
イッチや動作モード指定スイッチ等の入力スイッチから
の入力信号に応じて、撮像装置１全体の動作を制御す
る。例えば、光学ブロック２やＳ／Ｈ回路４、ＤＳＰ
６、ＴＧ７の動作制御の他に、図示しないメモリカード
に対する書き込み、読み出し動作制御や、図示しないＬ
ＣＤへの表示制御等を行う。

【００２３】この撮像装置１では、光学ブロック２を通
じて入射した光がＣＣＤ３において光電変換され、Ｓ／
Ｈ回路４およびＡ／Ｄ変換回路５を経てデジタル画像信
号としてＤＳＰ６に入力される。ＤＳＰ６では、入力さ
れた画像信号に対して、ＷＢ調整回路６１およびガンマ
補正回路６２でそれぞれＷＢ調整およびガンマ補正が行
われた後、後述するようにＹ−ガンマ補正回路において
さらに色調補正が施されて、ＬＣＤに送出される。これ
により、撮像された画像が順次ＬＣＤに表示される。

【００２４】また、ユーザによりシャッタスイッチが押
されると、これを検知したマイコン８の制御により、静
止画像信号の記録動作が開始される。すなわち、光学ブ
ロック２におけるシャッタの開閉動作に応じて、このと
き撮像された画像信号がＤＳＰ６から出力され、解像度
変換処理やデータ圧縮処理等により所定のデータフオー
マットに変換されて、メモリカード等に記録される。

【００２５】なお、ヒストグラム算出回路６３およびＹ
−ガンマ補正回路６４は、図示しないシャッタスイッチ
が押されたときにのみ、マイコン８からの指示に応じ
て、入力された画像信号の１フレーム分に対して、ヒス
トグラムの算出および特性補正の各処理を行うようにし
てもよい。また、ＷＢ調整回路６１およびガンマ補正回
路６２も、それぞれシャッタスイッチが押された場合に
のみ動作するようにしてもよい。

【００２６】ところで、上記の撮像装置１では、ＣＲＴ
における表示を前提として、撮像した画像信号に対し
て、ガンマ補正回路６２においてあらかじめガンマ補正
を施してからメモリカード等に記録している。しかし、
通常のガンマ補正では、限られたダイナミックレンジの
中で高輝度部分の階調を残しているため、輝度の成分が
低輝度側に集中している画像信号に対しては、階調数が
限られてコントラストが低くなることが多かった。

【００２７】このために、本発明の撮像装置１では、Ｄ
ＳＰ６の内部にヒストグラム算出回路６３およびＹ−ガ
ンマ補正回路６４を設けている。ヒストグラム算出回路
６３は、ガンマ補正回路６２からの輝度信号レベルを検
波して、この画像における輝度信号レベルの分布を示す
ヒストグラムを算出し、Ｙ−ガンマ補正回路６４に供給
する。Ｙ−ガンマ補正回路６４は、ガンマ補正回路６２
においてガンマ補正が施された画像信号に対して、算出
されたヒストグラムを基にして、入出力特性のさらなる
補正を行う。具体的には、後述するように、入出力特性
を変換するための補正直線を用い、この補正直線の高輝
度領域の傾きを変化させることにより、高輝度領域にお
ける特性を補正し、ダイナミックレンジを広げる。これ
により、入力画像の輝度信号の分布に応じて、常にコン
トラストの高い画像の生成を可能にする。

【００２８】ここで、図２は、ＤＳＰ６における処理の
流れを示すフローチャートである。この図２を用いて、
Ｙ−ガンマ補正回路６４における特性補正処理の概要を
説明する。なお、ここでは、ヒストグラム算出回路６３
およびＹ−ガンマ補正回路６４は、シャッタスイッチが
押された後に動作を開始するものとする。

【００２９】ステップＳ２０１において、画像の撮像が
行われ、ＤＳＰ６にはＡ／Ｄ変換回路５からデジタル化
された画像信号が入力される。ＤＳＰ６では、入力され
た画像信号に対して、ＷＢ調整回路６１およびガンマ補
正回路６２においてそれぞれＷＢ調整およびガンマ補正
が行われた後、画像信号が輝度信号と色差信号とに分離
される。このとき、ヒストグラム算出回路６３およびＹ
−ガンマ補正回路６４はともに動作しておらず、Ｙ−ガ
ンマ補正回路６４に入力された輝度信号は補正を受けず
にそのまま出力される。このようにＤＳＰ６から出力さ
れた輝度信号および色差信号は順次ＬＣＤに供給され、
これにより撮像されている画像が表示される。

【００３０】ステップＳ２０２において、ヒストグラム
算出回路６３およびＹ−ガンマ補正回路６４に対するマ
イコン８からの動作開始の指示を待機し、この指示があ
った場合にはステップＳ２０３に進み、指示がない場合
は待機を続ける。マイコン８は、ユーザによってシャッ
タスイッチが押されたことを検出すると、光学ブロック
２に対してシャッタを動作させるように指示するととも
に、ＤＳＰ６に対して、ヒストグラム算出回路６３およ
びＹ−ガンマ補正回路６４の動作を開始させるよう指示
する制御信号を出力する。

【００３１】ステップＳ２０３において、ヒストグラム
算出回路６３は、入力された１フレーム分の輝度信号よ
りヒストグラムを算出し、Ｙ−ガンマ補正回路６４に対
して出力する。

【００３２】ステップＳ２０４において、Ｙ−ガンマ補
正回路６４は、入力されたヒストグラムより、その値を
低輝度側から累積した累積ヒストグラムを算出する。ス
テップＳ２０５において、Ｙ−ガンマ補正回路６４は、
算出した累積ヒストグラムに基づいて、入力された輝度
信号に対する補正直線の設定を行う。具体的には、補正
直線上における傾きを変化させる始点Ｓおよび終点Ｅの
位置を設定する。ステップＳ２０６において、設定した
補正直線を用い、上記のヒストグラムの算出対象となっ
た入力輝度信号を補正して出力する。

【００３３】ステップＳ２０７において、例えば電源の
切断等により、Ａ／Ｄ変換回路５からの画像信号の入力
が中止された場合は、処理を中止し、入力が継続されて
いる場合はステップＳ２０２に戻り、マイコン８からの
ヒストグラム算出回路６３およびＹ−ガンマ補正回路６
４の動作開始の指示を待機する。

【００３４】なお、上記のステップＳ２０３〜Ｓ２０６
の処理では、ヒストグラムの算出とともに、算出対象と
なった１フレーム分の輝度信号を、ＤＳＰ６に接続され
た図示しないメモリ上に一旦保持し、累積ヒストグラム
の算出および補正直線の設定の各処理が完了した後に、
メモリに保持した輝度信号を順次読み出し、補正処理を
行うようにしてもよい。

【００３５】次に、ヒストグラム算出回路６３およびＹ
−ガンマ補正回路６４における動作を詳述する。図３
は、ヒストグラム算出回路６３において算出されるヒス
トグラムの例を示すグラフである。

【００３６】ヒストグラム算出回路６３は、ガンマ補正
回路６２からの輝度信号より、例えば１画素ごとの輝度
信号レベルを検出する。そして、１フレームの画像の全
面から、輝度信号レベル別のヒストグラムを算出する。
図３に示すグラフでは、例として、８ビットすなわち２
５６階調の輝度信号レベルに対して、４階調ごとの画素
数をヒストグラム値として示している。なお、ヒストグ
ラムを算出するための輝度信号レベルの間隔は、補正直
線の始点Ｓおよび終点Ｅの設定時の誤差として影響する
ため、この間隔は小さい方が好ましい。

【００３７】また、図３では、算出対象となった画像上
に分布する輝度信号レベルの最大値をＹｍａｘ、入力さ
れる輝度信号レベルがとり得る限界値をＹｌｍｔとして
いる。このうち、Ｙｍａｘはこの画像上のダイナミック
レンジを示している。なお、図３では、低輝度側に信号
が集中し、高輝度側の信号が存在しない画像からヒスト
グラムを算出した場合について示している。

【００３８】次に、図４は、上記の図３のヒストグラム
から算出した累積ヒストグラムを示すグラフである。図
４のグラフでは、図３に示したグラフの低輝度側からヒ
ストグラム値を累積した値を示している。このグラフで
は、縦軸の最大値が撮像画像の全画素数となるが、図４
ではこれを全画素数に対する割合（％）で示している。

【００３９】このグラフでは、図３で示した輝度信号レ
ベルの最大値であるＹｍａｘにおいて、累積ヒストグラ
ムの値が１００％に達している。また、この例は低輝度
の信号が集中した画像であるため、Ｙｍａｘの値は比較
的低くなっている。Ｙ−ガンマ補正回路６４では、この
ように算出された累積ヒストグラムに基づいて、補正直
線上の傾きの変化の始点Ｓおよび終点Ｅが決定される。

【００４０】ここで、図５は、Ｙ−ガンマ補正回路６４
において用いられる補正直線の例を示すグラフである。
Ｙ−ガンマ補正回路６４は、図５に示すような補正直線
に基づいて、輝度信号の入力と出力との階調割り当てを
変換する。図５において、直線Ａは補正を行わない初期
状態の補正直線を示している。すなわち、この直線Ａの
場合は、入力と出力のダイナミックレンジが等しけれ
ば、Ｙ−ガンマ補正回路６４の出力信号は入力された輝
度信号と同一となり、メモリカードに記録される画像信
号には、ガンマ補正回路６２による従来と同様のガンマ
補正が施される。

【００４１】また、Ｙ−ガンマ補正回路６４は、算出し
た累積ヒストグラムに応じて、直線Ａの高輝度領域の傾
きを変化させる。例えば、直線Ｂでは、直線Ａ上のＳｂ
を始点として、傾きが増加するように終点のＥｂが設定
されている、また、直線Ｃでは、直線Ａ上のＳｃを始点
として、傾きが減少するように終点のＥｃが設定されて
いる。

【００４２】ここで、直線Ｂのように、高輝度領域の傾
きが大きくされる場合は、画像中に低輝度の信号が集中
している場合にコントラストを高める効果が得られる。
逆に、直線Ｃのように傾きが小さくされた場合は、画像
中に高輝度の信号が集中している場合に、高輝度信号に
対する階調の割り当てを残し、白飛びを防止することが
できる。さらに、Ｙ−ガンマ補正回路６４では、傾きの
変化だけでなく、傾きを変化させる始点ＳｂおよびＳ
ｃ、終点ＥｂおよびＥｃの各位置を制御することによ
り、撮像された画像に応じた最適な補正を行う。

【００４３】ここで、図４に戻って、補正直線上におい
て傾きを変化させる始点Ｓおよび終点Ｅの設定方法につ
いて説明する。まず、図４の累積ヒストグラムに基づい
て、傾きを変化させる始点Ｓを選定する。この始点Ｓの
ｘ座標は、図４の累積ヒストグラムの値が所定の割合す
なわちＸ％に達したときの、入力された輝度信号レベル
とする。このＸの値を大きくすると、特性補正される領
域が高輝度部分に限られるため、補正による効果の現れ
方が小さくなる。しかし、逆にＸの値が小さい場合に
は、画像のコントラストが不自然に高くなる場合があり
得る。例えば、人物が撮影されている場合、画像中の人
物の肌の領域では、コントラストを高めるように輝度を
変化させると不自然になりやすく、好ましくない。人物
の肌は通常、累積ヒストグラムの値が約８０％以下の領
域で現れることが多いことから、Ｘの値は８０％以上と
することが望ましい。

【００４４】また、入力信号が低輝度領域に極端に集中
している場合には、意図的に暗い画像が撮影された場合
が考えられる。このような画像に対して、上記の特性補
正を施してしまうと、意図に反した画像が生成されてし
まう。従って、始点Ｓのｘ座標がとる最低の輝度信号レ
ベルをＳｌｍｔとして設定する。すなわち、累積ヒスト
グラムの値がＸ％となるときの入力（輝度信号レベル）
がＳｌｍｔ未満である場合は、Ｓｌｍｔの値を始点Ｓの
ｘ座標とする。以上のＸおよびＳｌｍｔの値は、ユーザ
により任意に設定可能とされてもよい。

【００４５】次に、図４の累積ヒストグラムより、補正
直線上の傾きが変化した領域の終点Ｅの位置を選定す
る。この終点Ｅの値は、入力信号における輝度信号レベ
ルの分布によって異なる。

【００４６】図４の例のように、低輝度領域に信号が集
中している画像の場合は、終点Ｅのｘ座標を、輝度信号
レベルの最大値Ｙｍａｘとすることにより、出力のダイ
ナミックレンジを最も大きくすることができる。しか
し、これにより補正直線の傾きが極端に大きくなる場合
があり、この場合は高輝度部分の明るさの変化が不自然
になってしまう。このため、終点Ｅのｘ座標の設定範囲
を、輝度信号レベルの最大値Ｙｍａｘと、輝度信号レベ
ルの入力限界値Ｙｌｍｔとの間の領域とする。これによ
り、高輝度部分の傾きを緩やかにして、明るさの変化を
自然に保つことが可能になる。

【００４７】以上により、図３および図４のように、低
輝度領域に信号が集中している画像の場合は、図５の直
線Ｂのように、高輝度領域で傾きが増加した補正直線に
より、特性補正が行われる。

【００４８】図６は、このような特性補正が行われた場
合の、撮像画像に対する総合的な補正曲線を示すグラフ
である。上述したように、ＤＳＰ６に入力され、ＷＢ調
整回路６１を経た画像信号は、ガンマ補正回路６２にお
いて特性補正がなされた後、Ｙ−ガンマ補正回路６４に
おいてさらに特性補正がなされる。図６において、点線
で表したグラフは、ガンマ補正回路６２において使用さ
れるガンマ補正曲線である。これに対して、低輝度領域
に信号が集中している画像信号の場合は、Ｙ−ガンマ補
正回路６４において高輝度領域の傾きが増加するような
補正直線によって特性補正が施されることから、これら
の総合的な補正曲線は、図６の実線で表したような形状
となる。

【００４９】この総合的な補正曲線による補正では、ガ
ンマ補正曲線における高輝度領域の傾きが大きくされる
ことにより、従来では使用されることのなかった、信号
の存在しない高輝度領域に割り当てられていた階調が、
有効に利用される。従って、出力のダイナミックレンジ
が拡大され、コントラストが高く立体感のある画像を生
成することが可能となる。

【００５０】なお、図５では、高輝度領域の傾きを増加
させた直線Ｂとともに、傾きを低下させた直線Ｃも示し
ている。この直線Ｃによる特性補正を行った場合には、
上述したように、画像中に高輝度の信号が集中している
場合に、高輝度信号に対する階調の割り当てを残し、白
飛びを防止することができる。Ｙ−ガンマ補正回路６４
における特性補正は、低輝度領域に信号が集中した画像
に対して特に有効であるが、高輝度信号の多い画像に対
しても有効な場合がある。

【００５１】以上のように、撮像装置１では、撮像した
画像の輝度信号から算出したヒストグラムを基にして、
Ｙ−ガンマ補正回路６４において、高輝度領域の入出力
特性を変化させるので、撮像画像における輝度信号の分
布に応じた特性補正が施された画像信号を生成し、記録
することが可能となる。このように生成された画像信号
は、ＣＲＴにおいて、常にコントラストの高い高品質な
画像を表示させることができる。

【００５２】次に、実際に上記の特性補正が施された画
像の例を挙げ、写真を用いて説明する。まず、図７は、
Ｙ−ガンマ補正回路６４における特性が行われていない
画像例を示す写真（図面代用写真）である。

【００５３】図７に示した画像では、中央部に存在する
雲の領域が最も輝度が高くなっている。この領域は、入
力の輝度信号レベルがとり得る最大値よりは低い輝度を
有し、ガンマ補正回路６２による通常の補正により、コ
ントラストの低い画像となっている。従って、Ｙ−ガン
マ補正回路６４における特性補正では、この雲の領域に
おけるコントラストを補正することが可能である。ま
た、左下側、中央下側および右側に配置された樹木や建
物の画像は、比較的輝度が低いため、Ｙ−ガンマ補正回
路６４による特性補正は反映されない。

【００５４】次に、図７の画像に対して、傾きが変化し
ている始点Ｓおよび終点Ｅの位置の異なる補正直線によ
り、特性補正を行った場合の画像例を図８、図９および
図１０に示す。ここで、Ｓｘは始点Ｓのｘ座標、Ｅｘは
終点Ｅのｘ座標、Ｆ（ｘ）は累積ヒストグラムがＸ％と
なるときの入力の輝度信号レベルをそれぞれ示すものと
する。

【００５５】図８は、比較的輝度信号レベルの低い位置
から傾きが変化され、かつ傾きが緩やかな補正直線を用
いた場合の画像を示す写真（図面代用写真）である。図
８に示した画像では、Ｓｘ＝Ｆ（８０）、Ｅｘ＝Ｆ（１
００）＋（Ｙｌｍｔ−Ｆ（１００））／２として、傾き
を変化させる始点Ｓおよび終点Ｅを設定している。この
ような補正直線では、特性補正を行う範囲が比較的大き
いが、その分、終点Ｅのｘ座標が輝度信号レベルの最大
値Ｙｍａｘよりはるかに大きいため、傾きが緩やかで、
補正の効果が抑制される。従って、図８の画像では、中
央部の雲の領域のコントラストが若干高められているも
のの、変化の度合いが不十分で、図７の画像との差が小
さい。

【００５６】次に、図９は、比較的輝度信号レベルの高
い位置から傾きが変化され、かつ傾きが緩やかな補正直
線を用いた場合の画像を示す写真（図面代用写真）であ
る。図９に示した画像では、補正直線の設定を、Ｓｘ＝
Ｆ（９０）、Ｅｘ＝Ｆ（１００）＋（Ｙｌｍｔ−Ｆ（１
００））／３としている。このような補正直線では、図
８の場合と比較して輝度信号レベルの高い位置から傾き
が変化しているが、図８の場合より傾きが大きいため、
補正の効果が顕著である。従って、図９の画像では、中
央部の雲の領域のコントラストが、図８より高められて
おり、始点Ｓおよび終点Ｅの位置がより適切に選択され
ていると言える。

【００５７】次に、図１０は、比較的輝度信号レベルの
高い位置から傾きが変化され、かつ傾きが急峻な補正直
線を用いた場合の画像を示す写真（図面代用写真）であ
る。図１０に示した画像では、補正直線の設定を、Ｓｘ
＝Ｆ（９０）、Ｅｘ＝Ｆ（８５）＋（Ｙｌｍｔ−Ｆ（８
５））／２としている。このような補正直線では、傾き
を変化させる輝度信号レベルは図９の場合と同じである
が、図９の場合より傾きが大きいため、補正の効果がさ
らに顕著である。従って、図１０の画像では、中央部の
雲の領域のコントラストが図９よりさらに高められ、雲
の細かい形状が鮮明に現れている。

【００５８】ところで、図１０の画像では、他の領域と
比較して中央部の雲の領域のコントラストが極端に高く
なっている。そのため、画像全体におけるバランスが悪
く、不自然に見える。従って、図９の画像の方が、補正
直線の傾きが緩やかな分、自然にコントラストが高めら
れた画像が生成されていると言える。

【００５９】なお、以上の説明では、静止画像を撮像
し、記録するデジタルスチルカメラに適用した場合につ
いて示したが、例えば、動画像を撮像して記録するデジ
タルビデオカメラ等の他の撮像装置に対しても適用する
ことが可能である。

【００６０】また、本発明は、撮像装置に限らず、例え
ば、入力されたデジタル画像信号を記録する画像記録装
置や、デジタル画像信号の入力を受けて画像を表示する
表示装置に対して適用することも可能である。画像記録
装置としては、例えば、デジタル方式の外部入力端子を
有するＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）やＨＤＤ（ハー
ドディスクドライブ）付きのビデオレコーダ等に適用可
能である。また、表示装置としては、例えば、デジタル
画像信号の入力が可能な、ＣＲＴによるディスプレイ装
置等に適用可能である。

【００６１】さらに、上記の説明では、ＣＲＴにおける
表示時に最適となるような特性補正について説明した
が、本発明は、ＣＲＴ以外の非線形な入出力特性を有す
るディスプレイ装置に表示する画像の画質を補正する場
合にも、適用することが可能である。また、これとは逆
に、上記の実施形態例のように、ＣＲＴでの表示に対し
て最適な特性補正を施した画像信号は、補正領域が高輝
度部分に限られていることから、この画像信号をＣＲＴ
以外の例えばＬＣＤやプラズマディスプレイ等に表示し
た場合にも、画質が大きく悪化することはない。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の撮像装置
では、撮像して得たデジタルの画像信号に対してガンマ
補正を行った後、撮像画像上における輝度信号レベルご
との分布を示すヒストグラムを算出し、このヒストグラ
ムを基にして、ガンマ補正が施された画像信号に対して
その輝度信号レベルの入出力特性を特性補正手段により
補正する。特性補正手段は、例えば、算出されたヒスト
グラムの累積値を示す累積ヒストグラムを基にして、輝
度信号レベルの入出力特性を補正するための補正直線の
高輝度領域における傾きを変化させることにより補正を
行う。これにより、撮像された画像における輝度信号レ
ベルの分布に応じて階調数の割り当てが適切に変化さ
れ、画面上の輝度の分布にかかわらず、常に高いコント
ラストを有する画像信号を生成することが可能となる。

【００６３】また、本発明の画質補正方法では、デジタ
ルの画像信号に対してガンマ補正を行った後、この画像
信号より画面上における輝度信号レベルごとの分布を示
すヒストグラムを算出し、このヒストグラムを基にし
て、ガンマ補正が施された画像信号に対してその輝度信
号レベルの入出力特性を補正する。この入出力特性の補
正は、例えば、算出されたヒストグラムの累積値を示す
累積ヒストグラムを基にして、輝度信号レベルの入出力
特性を補正するための補正直線の高輝度領域における傾
きを変化させることにより補正を行う。これにより、輝
度信号レベルの分布に応じて階調数の割り当てが適切に
変化され、画面上の輝度の分布にかかわらず、常に高い
コントラストを有する画像信号を生成することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撮像装置の構成例を示す機能ブロック
図である。

【図２】ＤＳＰにおける処理の流れを示すフローチャー
トである。

【図３】ヒストグラム算出回路において算出されるヒス
トグラムの例を示すグラフである。

【図４】図３のヒストグラムから算出した累積ヒストグ
ラムを示すグラフである。

【図５】Ｙ−ガンマ補正回路において用いられる補正直
線の例を示すグラフである。

【図６】低輝度領域に信号が集中している画像に対して
特性補正が行われた場合の総合的な補正曲線を示すグラ
フである。

【図７】Ｙ−ガンマ補正回路における特性が行われてい
ない画像例を示す写真（図面代用写真）である。

【図８】比較的輝度信号レベルの低い位置から傾きが変
化され、かつ傾きが緩やかな補正直線を用いた場合の画
像を示す写真（図面代用写真）である。

【図９】比較的輝度信号レベルの高い位置から傾きが変
化され、かつ傾きが緩やかな補正直線を用いた場合の画
像を示す写真（図面代用写真）である。

【図１０】比較的輝度信号レベルの高い位置から傾きが
変化され、かつ傾きが急峻な補正直線を用いた場合の画
像を示す写真（図面代用写真）である。

【図１１】一般的に用いられているガンマ補正曲線の例
を示す図である。

【符号の説明】

１……撮像装置、２……光学ブロック、３……ＣＣＤ、
４……Ｓ／Ｈ回路、５……Ａ／Ｄ変換回路、６……ＤＳ
Ｐ、７……ＴＧ、８……マイコン、６１……ＷＢ調整回
路、６２……ガンマ補正回路、６３……ヒストグラム算
出回路、６４……Ｙ−ガンマ補正回路

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を撮像する撮像装置において、 撮影した画像信号をデジタル信号に変換するデジタル変
   換手段と、 デジタル変換された前記画像信号に対してガンマ補正を
   行うガンマ補正手段と、 前記ガンマ補正手段からの出力画像信号より輝度信号レ
   ベルを順次検出する輝度検出手段と、 前記輝度検出手段による検出値を基にして、撮像画面上
   における前記輝度信号レベルごとの分布を示すヒストグ
   ラムを算出するヒストグラム算出手段と、 算出された前記ヒストグラムを基にして、前記ガンマ補
   正手段からの出力画像信号における輝度信号レベルの入
   出力特性を補正する特性補正手段と、 を有することを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 前記特性補正手段は、前記ヒストグラム
   算出手段による前記ヒストグラムの累積値を示す累積ヒ
   ストグラムを算出し、前記累積ヒストグラムを基にし
   て、前記入出力特性を補正するための補正直線の高輝度
   領域における傾きを変化させることを特徴とする請求項
   １記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記特性補正手段は、前記累積ヒストグ
   ラムの値が所定の値に達したときの輝度信号レベルを、
   前記補正直線上の傾きを変化させる始点のｘ座標に設定
   することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 【請求項４】 前記特性補正手段では、前記始点のｘ座
   標がとり得る最低値が設定されることを特徴とする請求
   項３記載の撮像装置。
5. 【請求項５】 前記特性補正手段は、前記累積ヒストグ
   ラムの値が１００％に達したときの輝度信号レベルと、
   前記輝度信号レベルがとり得る最高値との間の値を、前
   記補正直線上で傾きが変化した部分の終点のｘ座標に設
   定することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
6. 【請求項６】 前記特性補正手段によって補正された前
   記画像信号を、所定のデータフォーマットに変換して記
   録媒体に記録する画像記録手段をさらに有することを特
   徴とする請求項１記載の撮像装置。
7. 【請求項７】 画像を表示するための表示装置におい
   て、 デジタル化された画像信号の入力を受ける画像入力手段
   と、 入力された前記画像信号より輝度信号レベルを順次検出
   する輝度検出手段と、 前記輝度検出手段による検出値を基にして、画面上にお
   ける前記輝度信号レベルごとの分布を示すヒストグラム
   を算出するヒストグラム算出手段と、 算出された前記ヒストグラムを基にして、入力された前
   記画像信号における輝度信号レベルの入出力特性を補正
   する特性補正手段と、 前記特性補正手段からの出力画像信号に基づく画像を表
   示する画像表示手段と、 を有することを特徴とする表示装置。
8. 【請求項８】 前記画像表示手段はＣＲＴ（Cathode Ra
   y Tube）により構成されることを特徴とする請求項７記
   載の表示装置。
9. 【請求項９】 入力された画像信号を記録する画像記録
   装置において、 デジタル化された画像信号の入力を受ける画像入力手段
   と、 入力された前記画像信号より輝度信号レベルを順次検出
   する輝度検出手段と、 前記輝度検出手段による検出値を基にして、画面上にお
   ける前記輝度信号レベルごとの分布を示すヒストグラム
   を算出するヒストグラム算出手段と、 算出された前記ヒストグラムを基にして、入力された前
   記画像信号における輝度信号レベルの入出力特性を補正
   する特性補正手段と、 前記特性補正手段からの出力画像信号を記録媒体に記録
   する画像記録手段と、を有することを特徴とする画像記
   録装置。
10. 【請求項１０】 デジタル化された画像信号に対して画
    質補正を行う画質補正方法において、 前記画像信号に対してガンマ補正を行い、 前記ガンマ補正が施された画像信号より輝度信号レベル
    を順次検出し、 前記輝度信号レベルの検出値を基にして、撮像画面上に
    おける前記輝度信号レベルごとの分布を示すヒストグラ
    ムを算出し、 算出された前記ヒストグラムを基にして、前記ガンマ補
    正が施された画像信号における輝度信号レベルの入出力
    特性を補正する、 ことを特徴とする画質補正方法。
11. 【請求項１１】 前記入出力特性の補正では、算出され
    た前記ヒストグラムの累積値を示す累積ヒストグラムを
    基にして、前記入出力特性を補正するための補正直線の
    高輝度領域における傾きを変化させることを特徴とする
    請求項１０記載の画質補正方法。