JP2005341243A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、映像信号の輝度ごとに増幅率を変更する撮像装置に関し、特に低輝度部の増幅率を高めるブラックストレッチ機能の改善を図った撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus that changes an amplification factor for each luminance of a video signal, and more particularly to an imaging apparatus that improves a black stretch function that increases an amplification factor of a low luminance part.
従来の撮像装置において、例えば逆光の場合、背景が完全に飽和しないように絞って撮影するため、主要被写体が暗くなってしまうという不具合があった。また、主要被写体が非常に明るい場合には、逆に周囲の画像が暗くつぶれてしまうという不具合が発生していた。このような不具合の対策として、例えば、特許文献1〜特許文献3に示されるように、低輝度部の階調を補正して低輝度部のコントラストを上げる方法が提案されている。
In a conventional imaging device, for example, in the case of backlight, there is a problem that the main subject becomes dark because the background is captured so that the background is not completely saturated. Also, when the main subject is very bright, there is a problem that the surrounding image is crushed darkly. As a countermeasure against such a problem, for example, as disclosed in
特許文献1には、折れ線を用いた非線形増幅により低輝度部の補正を行う技術が開示されている。特許文献2には、暗部を占める画面比率を算出し、その画面比率に応じて輝度信号の黒伸張を制御する技術が開示されている。特許文献3には、デジタル処理により、低輝度部の階調を補正する方法が開示されている。
上述したように、低輝度部の階調を補正して低輝度部のコントラストを上げる手法が各種提案されている。図18は、従来の階調補正における入力信号のレベルと出力信号のレベルとの関係の一例を示している。図18に示されるような折れ線による階調補正を行うと、折れ点部で急に傾きが変わってしまうため、映像を表示した場合に、その輝度付近で滑らかに変化する物体に擬似輪郭が発生してしまう。図18においては、Xa,Xb,Xcの各輝度の部分で擬似輪郭が発生してしまう。 As described above, various methods for increasing the contrast of the low luminance part by correcting the gradation of the low luminance part have been proposed. FIG. 18 shows an example of the relationship between the level of the input signal and the level of the output signal in the conventional gradation correction. When gradation correction is performed using a polygonal line as shown in FIG. 18, the slope changes suddenly at the crease point, so that when an image is displayed, a pseudo contour is generated in an object that changes smoothly near its brightness. Resulting in. In FIG. 18, a pseudo contour is generated at each luminance portion of Xa, Xb, and Xc.
また、特許文献2に開示されているように、ダイオ−ドのような非線形素子を用いて階調補正を行った場合、黒レベルから増幅率を上げてしまう。黒付近はノイズが目立ちやすいため、黒部分から増幅率を上げてしまうと、ノイズが目立ってしまう。また特許文献3に記載された技術においては、デジタル演算によって非線形特性を実現しているが、同様に黒レベルからゲインを上げてしまっているので、ノイズが目立ってしまう。デジタル処理を行うことにより、この特性を輝度方向にシフトして、途中からゲイン補正を効かせるようにすると、図19に示されるように、補正開始部が不連続な特性になってしまうため、擬似輪郭が発生してしまう。
Also, as disclosed in
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、擬似輪郭を発生させることなく、かつ黒付近のノイズの増幅を押さえつつ、映像信号の低輝度部の補正を行うことができる撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can correct a low-luminance portion of a video signal without generating pseudo contours and suppressing amplification of noise near black. An object is to provide an imaging device.
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、被写体を撮像し、映像信号を生成すると共に、前記映像信号の低輝度領域の輝度を伸張する輝度伸張処理を行う撮像装置において、輝度伸張処理前の前記映像信号である入力信号と、輝度伸張処理後の前記映像信号である出力信号との関係を示すグラフにおいて、前記入力信号の輝度が第1の輝度値以上かつ第2の輝度値未満である前記低輝度領域を設定すると共に、該低輝度領域に対して4つの領域を設定する領域設定手段と、前記低輝度領域の4つの領域の各領域において、前記入力信号と前記出力信号との関係を2次関数により設定する関数設定手段と、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域の4つの領域のいずれかの領域に属するかどうか判別する輝度判別手段と、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記4つの領域のいずれかに属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度が属する領域に応じて、前記関数設定手段によって設定された前記2次関数に基づいて、前記入力信号の輝度を伸張する輝度伸張手段とを具備することを特徴とする撮像装置である。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to claim 1 captures a subject, generates a video signal, and expands the luminance of a low luminance region of the video signal. In an imaging apparatus that performs expansion processing, in a graph showing a relationship between an input signal that is the video signal before luminance expansion processing and an output signal that is the video signal after luminance expansion processing, the luminance of the input signal is first Setting the low luminance area that is greater than or equal to the luminance value and less than the second luminance value, and setting area setting means for setting four areas for the low luminance area, and each of the four areas of the low luminance area In a region, function setting means for setting a relationship between the input signal and the output signal by a quadratic function, and determining whether the luminance of the input signal belongs to any one of the four regions of the low luminance region Luminance When the determination unit and the luminance determination unit determine that the luminance of the input signal belongs to one of the four regions, the function setting unit sets the luminance according to the region to which the luminance of the input signal belongs. An imaging apparatus comprising: a luminance expansion unit that expands the luminance of the input signal based on the quadratic function.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の撮像装置において、前記低輝度領域を低輝度側から順に第1領域、第2領域、第3領域、第4領域とした場合に、前記第1領域および前記第2領域からなる領域の前記入力信号のレベルにおける領域幅と、前記第3領域および前記第4領域からなる領域の前記入力信号のレベルにおける領域幅とが異なることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first aspect, when the low luminance region is a first region, a second region, a third region, and a fourth region in order from the low luminance side, The region width at the level of the input signal in the region composed of the first region and the second region is different from the region width at the level of the input signal in the region composed of the third region and the fourth region, To do.
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の撮像装置において、前記領域設定手段は、第1領域(前記入力信号の輝度をXとした場合に、Xa≦X<Xb)、第2領域(Xb≦X<Xc)、第3領域(Xc≦X<Xd)、および第4領域(Xd≦X<Xe)を前記低輝度領域に設定し、前記関数設定手段は、Aを正の数として、a=A/(Xb−Xa)2、b=A/(Xd−Xc)2とした場合に、前記低輝度領域の各領域の前記入力信号の輝度に対する補正関数fを、前記第1領域に対して、f=a(X−Xa)2+1、前記第2領域に対して、f=−a(Xc−X)2+2A+1、前記第3領域に対して、f=−b(X−Xc)2+2A+1、前記第4領域に対して、f=b(Xe−X)2+1、なる式により設定し、前記輝度伸張手段は、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度における前記補正関数fの値を前記入力信号の輝度に乗ずることにより、前記入力信号の輝度を伸張することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first or second aspect, the region setting means includes a first region (Xa ≦ X <Xb where X represents the luminance of the input signal. ), The second region (Xb ≦ X <Xc), the third region (Xc ≦ X <Xd), and the fourth region (Xd ≦ X <Xe) are set as the low luminance region, and the function setting means includes: When A is a positive number and a = A / (Xb−Xa) 2 and b = A / (Xd−Xc) 2 , the correction function f for the luminance of the input signal in each region of the low luminance region F = a (X−Xa) 2 +1 for the first region, f = −a (Xc−X) 2 + 2A + 1 for the second region, and f for the third region. = -b (X-Xc) 2 + 2A + 1, with respect to the fourth region, f = b (Xe-X ) 2 +1, set by comprising the formula When the luminance determining unit determines that the luminance of the input signal belongs to the low luminance region, the luminance expansion unit calculates the value of the correction function f in the luminance of the input signal. The luminance of the input signal is expanded by multiplying the luminance.
請求項4に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の撮像装置において、前記領域設定手段は、第1領域(前記入力信号の輝度をXとした場合に、Xa≦X<Xb)、第2領域(Xb≦X<Xc)、第3領域(Xc≦X<Xd)、および第4領域(Xd≦X<Xe)を前記低輝度領域に設定し、前記関数設定手段は、Aを正の数として、a=A/(Xb−Xa)2、b=A/(Xd−Xc)2とした場合に、前記低輝度領域の各領域の前記入力信号の輝度に対する補正関数fを、前記第1領域に対して、f=a(X−Xa)2、前記第2領域に対して、f=−a(Xc−X)2+2A、前記第3領域に対して、f=−b(X−Xc)2+2A、前記第4領域に対して、f=b(Xe−X)2、なる式により設定し、前記輝度伸張手段は、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度における前記補正関数fの値を前記入力信号の輝度に加算することにより、前記映像信号の輝度を伸張することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first or second aspect, the region setting means includes a first region (where Xa ≦ X <Xb where the luminance of the input signal is X). ), The second region (Xb ≦ X <Xc), the third region (Xc ≦ X <Xd), and the fourth region (Xd ≦ X <Xe) are set as the low luminance region, and the function setting means includes: When A is a positive number and a = A / (Xb−Xa) 2 and b = A / (Xd−Xc) 2 , the correction function f for the luminance of the input signal in each region of the low luminance region For the first region, f = a (X−Xa) 2 , for the second region, f = −a (Xc−X) 2 + 2A, for the third region, f = -b (X-Xc) 2 + 2A, with respect to the fourth region, f = b (Xe-X ) 2, set by comprising wherein said luminance Shin The means adds the value of the correction function f in the luminance of the input signal to the luminance of the input signal when the luminance determining means determines that the luminance of the input signal belongs to the low luminance region. Thus, the luminance of the video signal is expanded.
請求項5に記載の発明は、被写体を撮像し、映像信号を生成すると共に、前記映像信号の低輝度領域の輝度を伸張する輝度伸張処理を行う撮像装置において、輝度伸張処理前の前記映像信号である入力信号と、輝度伸張処理後の前記映像信号である出力信号との関係を示すグラフにおいて、前記入力信号の輝度が第1の輝度値以上かつ第2の輝度値未満である低輝度領域を設定する領域設定手段と、前記低輝度領域において、前記入力信号と前記出力信号との関係を4次関数により設定する関数設定手段と、前記撮像手段によって生成された前記映像信号の輝度が前記低輝度領域に属するかどうか判別する輝度判別手段と、前記輝度判別手段によって、前記映像信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記関数設定手段によって設定された前記4次関数に基づいて、前記映像信号の輝度を伸張する輝度伸張手段とを具備することを特徴とする撮像装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, in the imaging apparatus that captures an image of a subject, generates a video signal, and performs a luminance expansion process for expanding a luminance of a low luminance area of the video signal, the video signal before the luminance expansion process A low luminance region in which the luminance of the input signal is greater than or equal to the first luminance value and less than the second luminance value in the graph showing the relationship between the input signal that is and the output signal that is the video signal after luminance expansion processing Area setting means for setting the relationship, function setting means for setting the relationship between the input signal and the output signal by a quartic function in the low luminance area, and the luminance of the video signal generated by the imaging means When the luminance determining means for determining whether the luminance signal belongs to the low luminance area and the luminance determining means determines that the luminance of the video signal belongs to the low luminance area, the function setting means And a luminance expansion unit that expands the luminance of the video signal based on the quartic function set in the above.
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の撮像装置において、前記領域設定手段は、前記入力信号の輝度をXとした場合に、Xa≦X<Xcなる領域を前記低輝度領域に設定し、前記関数設定手段は、αを正の数とした場合に、前記低輝度領域の前記入力信号の輝度に対する補正関数fを、 According to a sixth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the fifth aspect, when the luminance of the input signal is X, the region setting means sets a region where Xa ≦ X <Xc as the low luminance region. The function setting means sets a correction function f for the luminance of the input signal in the low luminance region when α is a positive number.
なる式により設定し、前記輝度伸張手段は、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度における前記補正関数fの値を前記入力信号の輝度に乗ずることにより、前記映像信号の輝度を伸張することを特徴とする。 The brightness expansion means sets the value of the correction function f in the brightness of the input signal when the brightness discrimination means determines that the brightness of the input signal belongs to the low brightness area. The luminance of the video signal is expanded by multiplying the luminance of the input signal.
請求項7に記載の発明は、請求項5に記載の撮像装置において、前記領域設定手段は、前記入力信号の輝度をXとした場合に、Xa≦X<Xcなる領域を前記低輝度領域に設定し、前記関数設定手段は、αを正の数とした場合に、前記低輝度領域の前記入力信号の輝度に対する補正関数fを、 According to a seventh aspect of the present invention, in the imaging device according to the fifth aspect, when the luminance of the input signal is X, the region setting means sets a region where Xa ≦ X <Xc as the low luminance region. The function setting means sets a correction function f for the luminance of the input signal in the low luminance region when α is a positive number.
なる式により設定し、前記輝度伸張手段は、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度における前記補正関数fの値を前記入力信号の輝度に加算することにより、前記映像信号の輝度を伸張することを特徴とする。 The brightness expansion means sets the value of the correction function f in the brightness of the input signal when the brightness discrimination means determines that the brightness of the input signal belongs to the low brightness area. The luminance of the video signal is expanded by adding to the luminance of the input signal.
請求項8に記載の発明は、請求項1または請求項5に記載の撮像装置において、前記輝度伸張手段はさらに、前記映像信号の前記低輝度領域における輝度の伸張量に応じて、該映像信号の前記低輝度領域における色差成分を伸張することを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first or fifth aspect, the luminance expansion unit further includes the video signal according to a luminance expansion amount in the low luminance region of the video signal. The color difference component in the low luminance region is expanded.
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の撮像装置において、前記輝度伸張手段によって伸張される、前記映像信号における前記低輝度領域における前記色差成分の伸張量は、前記映像信号の前記低輝度領域における輝度の伸張量よりも大きいことを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the imaging device according to the eighth aspect, the expansion amount of the chrominance component in the low luminance region of the video signal, which is expanded by the luminance expansion unit, is the value of the video signal. It is characterized by being larger than the amount of luminance expansion in the low luminance region.
請求項10に記載の発明は、請求項1〜請求項9のいずれかの項に記載の撮像装置において、前記撮像手段によって生成された前記映像信号のブランキング期間中に、前記輝度伸張手段による輝度伸張を確認するための確認信号を発生し、該確認信号を前記輝度伸張手段へ出力する信号発生手段と、前記輝度伸張手段によって処理された処理後の前記確認信号と、前記信号発生手段によって発生された処理前の前記確認信号とに基づいて、前記輝度伸張手段による前記確認信号の輝度の伸張における不具合の有無を検査する検査手段とをさらに具備することを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to any one of the first to ninth aspects, the luminance expansion unit performs the blanking period of the video signal generated by the imaging unit. A signal generating means for generating a confirmation signal for confirming luminance expansion, outputting the confirmation signal to the luminance expansion means, the confirmation signal after processing processed by the luminance expansion means, and the signal generating means The apparatus further comprises inspection means for inspecting whether or not there is a problem in the expansion of the luminance of the confirmation signal by the luminance expansion means based on the generated confirmation signal before processing.
請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の撮像装置において、前記検査手段によって不具合が検出された場合に、前記関数設定手段は、前記入力信号と前記出力信号との関係を示す関数を再度設定し、前記信号発生手段は、前記映像信号のブランキング期間中に前記確認信号を発生して前記輝度伸張手段へ出力し、前記検査手段は、前記輝度伸張手段による前記確認信号の輝度の伸張における不具合の有無を再度検査することを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the imaging device according to the tenth aspect, the function setting means is a function indicating a relationship between the input signal and the output signal when a defect is detected by the inspection means. The signal generation means generates the confirmation signal during the blanking period of the video signal and outputs the confirmation signal to the luminance expansion means. The inspection means outputs the luminance of the confirmation signal by the luminance expansion means. The present invention is characterized in that the presence or absence of a defect in the extension of the image is checked again.
本発明によれば、擬似輪郭を発生させることなく、かつ黒付近のノイズの増幅を押さえつつ、映像信号の低輝度部の補正を行うことができるという効果が得られる。 According to the present invention, it is possible to correct the low luminance portion of the video signal without generating pseudo contours and suppressing amplification of noise near black.
以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態(第1の実施形態)について説明する。まず、本実施形態による映像信号の低輝度部の補正方法について説明する。本実施形態においては、低輝度部の入出力特性を演算により求める。 The best mode for carrying out the present invention (first embodiment) will be described below with reference to the drawings. First, a method for correcting a low luminance portion of a video signal according to the present embodiment will be described. In the present embodiment, the input / output characteristics of the low luminance part are obtained by calculation.
図3(B)に示されるように、増幅率の補正を行う低輝度領域(入力信号のレベルにおいて、輝度がXa以上Xe以下の領域)を4つのエリアに分割し、それぞれを2次関数(補正関数)で演算して増幅率を非線形に変更する。図中のエリアIIの関数は、入力X=Xaとなる点で傾きが0であり、X=Xbにおける補正ゲインfはA+1(Aは正の数)となる2次関数である。この関数式は次式によって表すことができる。
f=a(X−Xa)2+1 ただし、a=A/(Xb−Xa)2,Xa<X≦Xb ・・・(1)
As shown in FIG. 3B, the low luminance region (region where the luminance is Xa or more and Xe or less at the level of the input signal) for which the amplification factor is corrected is divided into four areas, and each is divided into quadratic functions ( Amplification factor is changed non-linearly by calculation using a correction function. The function of area II in the figure is a quadratic function in which the slope is 0 at the point where the input X = Xa and the correction gain f at X = Xb is A + 1 (A is a positive number). This functional equation can be expressed by the following equation.
f = a (X−Xa) 2 +1 where a = A / (Xb−Xa) 2 , Xa <X ≦ Xb (1)
エリアIIIの関数は、入力の点X=Xbで、エリアIIの関数を180°回転させた関数であり、X=XbではエリアIIの関数と傾きが同じになるので、エリアIIの関数と滑らかに接続する。また、Xc−Xb=Xb−Xaの条件なら、エリアIIIの関数のX=Xcとなる点での傾きは0となり、その補正ゲインfは2A+1となる。この関数式は次式で表される。
f=−a(Xc−X)2+2A+1 ただし、a=A/(Xb−Xa)2,Xb<X≦Xc ・・・(2)
The function of area III is a function obtained by rotating the function of area II by 180 ° at the input point X = Xb. Since the slope of the function of area II is the same as that of area II at X = Xb, the function of area II is smooth. Connect to. If the condition Xc−Xb = Xb−Xa is satisfied, the slope of the area III function at the point where X = Xc is 0, and the correction gain f is 2A + 1. This function formula is expressed by the following formula.
f = −a (Xc−X) 2 + 2A + 1 where a = A / (Xb−Xa) 2 , Xb <X ≦ Xc (2)
エリアIVの関数は、X=Xcにおいて補正ゲインfが2A+1となる点を頂点とする2次関数で、X=Xdで補正ゲインfがA+1となる2次関数である。この関数式は次式によって表すことができる。
f=−b(X−Xc)2+2A+1 ただし、b=A/(Xd−Xc)2,Xc<X≦Xd ・・・(3)
The area IV function is a quadratic function having a vertex at the point where the correction gain f is 2A + 1 at X = Xc, and a quadratic function at which the correction gain f is A + 1 at X = Xd. This functional equation can be expressed by the following equation.
f = −b (X−Xc) 2 + 2A + 1 where b = A / (Xd−Xc) 2 , Xc <X ≦ Xd (3)
エリアVの関数はエリアIVの関数をX=Xd、補正ゲインf=A+1の点で180°回転させた関数であり、X=XdではエリアIVの関数と傾きが同じになるので、エリアIVの関数と滑らかに接続する。また、Xe−Xd=Xd−Xcの条件なら、この関数のX=Xe点での傾きは0となり、その補正ゲインfは1となる。この関数式は次式で表される。
f=b(Xe−X)2+1 ただし、b=A/(Xd−Xc)2,Xd<X≦Xe ・・・(4)
The function of area V is a function obtained by rotating the function of area IV by 180 ° at the point of X = Xd and correction gain f = A + 1. Since the slope is the same as the function of area IV at X = Xd, Connect smoothly with functions. If the condition of Xe−Xd = Xd−Xc is satisfied, the slope of this function at the point X = Xe is 0 and the correction gain f is 1. This function formula is expressed by the following formula.
f = b (Xe−X) 2 +1 where b = A / (Xd−Xc) 2 , Xd <X ≦ Xe (4)
残りのエリアIとVIの関数は、補正しない、すなわちゲインが1となる関数である。以上のように2次関数の組み合わせにより、図3(A)(映像信号の入力信号と出力信号との入出力特性を示すグラフ)に示されるような滑らかな階調補正曲線が得られる。この曲線の制御においては、非線形特性の開始点Xaと終了点Xe、補正のピ−ク位置Xcおよびゲイン補正の強さAとの4つを調整することにより、大きな自由度を持って映像信号の低輝度部における諧調を補正することができる。 The remaining functions of the areas I and VI are functions that are not corrected, that is, the gain is 1. As described above, a smooth gradation correction curve as shown in FIG. 3A (a graph showing input / output characteristics of an input signal and an output signal of a video signal) can be obtained by combining the quadratic functions. In the control of this curve, the video signal has a large degree of freedom by adjusting the start point Xa and end point Xe of the nonlinear characteristic, the correction peak position Xc, and the gain correction strength A. It is possible to correct the gradation in the low luminance part.
次に、上記の思想を実現した撮像装置の構成について説明する。図1は、本実施形態による撮像装置の構成を示すブロック図である。以下、図中の各構成について説明する。レンズ1はセンサ2に像を結像させる。このレンズ1により結像された画像は、センサ2によって電気信号に変換され、ADC3によってデジタルデ−タ(映像信号)に変換される。ゲイン調整回路4は、ADC3から出力された映像信号に対して、シェ−ディング補正や、ホワイトバランス等の処理を行い、ブラックストレッチ回路5へ出力する。
Next, the configuration of the imaging apparatus that realizes the above concept will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the imaging apparatus according to the present embodiment. Hereinafter, each component in the figure will be described. The
ブラックストレッチ回路5は、入力された映像信号の低輝度部の階調を補正し(輝度伸張処理)、補正後の映像信号を信号処理回路6へ出力する。このブラックストレッチ回路5の詳細な構成および機能は後述する。信号処理回路6は、ブラックストレッチ回路5によって階調補正された映像信号に対して、輪郭強調やγ変換、出力フォ−マット変換を行い、DAC7へ出力する。DAC7は、デジタルの映像信号をアナログに変換して出力する。
The
コントロ−ラ8は上記の各部を制御する。特に、コントローラ8は、映像信号の入出力特性において、前述した低輝度領域を設定すると共に、低輝度領域に対する4つの領域と、低輝度領域の低輝度側と高輝度側の領域も含めて6つの領域を設定する。また、コントローラ8は、入出力特性における低輝度領域の4つの領域の各領域において、映像信号の入力信号と出力信号との関係を2次関数により設定する。ユーザI/F9は、ユーザによって操作され、ユーザによる操作結果を示す信号をコントローラ8へ出力する。
The
図2は、ブラックストレッチ回路5の構成を示すブロック図である。以下、図中の各構成について説明する。輝度生成回路10は、入力されたR,G,Bの各信号から輝度成分を算出する。加算器11は、輝度生成回路10の出力とセレクタ19の出力D1とを加算する。2乗回路12は、加算器11から出力された信号の信号値を2乗する。乗算器13は、2乗回路12の出力とセレクタ19の出力D1とを乗算する。加算器14は、乗算器13の出力とセレクタ19の出力D3とを加算する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
乗算器15rは、加算器14の出力とR信号とを乗算し、Rの出力信号として出力する。乗算器15gは、加算器14の出力とG信号とを乗算し、Gの出力信号として出力する。乗算器15bは、加算器14の出力とB信号とを乗算し、Bの出力信号として出力する。比較器18は、コントローラ8によって設定されたXa、Xb、Xc、Xd、およびXeと輝度生成回路10から入力された信号の輝度とを比較して、入力信号の輝度が、前述したエリアI〜エリアVIのどのエリアに属するのかを判定し、判定結果をセレクタ19に通知する。セレクタ19は、比較器18による判定の結果に基づいて、コントローラ8によって設定されたXa、Xc、Xe、A、a、およびbの中から係数を選択して、出力D1〜D3として出力する。
The
次に、上述した構成のブラックストレッチ回路5の動作について説明する。ブラックストレッチ回路5には、映像信号を構成するR,G,Bの信号がゲイン調整回路4から入力される。輝度生成回路10は、入力されたR,G,Bの信号から輝度成分を算出する。例えば、
Y=0.2R+0.7G+0.1B ・・・(5)
として輝度成分を算出すればよい。
Next, the operation of the
Y = 0.2R + 0.7G + 0.1B (5)
The luminance component may be calculated as
比較器18は、輝度生成回路10の出力と、コントロ−ラ8によって設定された設定値Xa、Xb、Xc、Xd、Xeとを比較して、入力された輝度がどのエリアに該当するかを判別し、セレクタ19にその判別結果を示すエリア情報を送る。ここで、Xb、Xdはそれぞれ、Xb=Xa+(Xc−Xa)/2, Xd=Xc+(Xe−Xc)/2として求めることができる。この演算に関しては、加減算器とビットシフトで簡単にハ−ドウェア化できるので、ハ−ド化してもよい。セレクタ19は、コントロ−ラ8によって設定された設定値Xa、Xc、Xe、A、a、およびbの中から必要な設定値を、比較器18の結果に基づいて選択して出力D1〜D3として出力する。
The
この例において、Aはゲイン補正の強度であり、Aが大きいほど低輝度領域のコントラストが高くなる。aおよびbは各関数の計算に必要な数値であり、それぞれ
a=A/(Xb−Xa)2,b=A/(Xd−Xc)2 ・・・(6)
で計算することができる。この計算には除算が必要であり、ハ−ドウェアで構成すると規模が大きくなるので、コントロ−ラ8で計算させ設定する構成にしている。
In this example, A is the intensity of gain correction, and the larger A is, the higher the contrast in the low luminance region. a and b are numerical values necessary for calculation of each function, and a = A / (Xb−Xa) 2 , b = A / (Xd−Xc) 2 (6)
Can be calculated with This calculation requires division, and the scale becomes large if it is configured with hardware. Therefore, the
比較器18の出力に対するセレクタ19の出力は以下のようになる。
入力信号の輝度が属する領域がエリアIの時、D1に0、D2に0、D3に1を出力する。
入力信号の輝度が属する領域がエリアIIの時、D1に−Xa、D2にa、D3に1を出力する。
入力信号の輝度が属する領域がエリアIIIの時、D1に−Xc、D2に−a、D3に2A+1を出力する。
入力信号の輝度が属する領域がエリアIVの時、D1に−Xc、D2に−b、D3に2A+1を出力する。
入力信号の輝度が属する領域がエリアVの時、D1に−Xe、D2にb、D3に1を出力する。
入力信号の輝度が属する領域がエリアVIの時、D1に0、D2に0、D3に1を出力する。
The output of the
When a region where the brightness of the input signal belongs is an area I, and outputs a 1 to D 1 in 0, D 2 to 0, D 3.
When a region where the brightness of the input signal belongs is an area II, -Xa to D 1, and outputs a 1 a, the D 3 to D 2.
When a region where the brightness of the input signal belongs is an area III, -Xc to D 1, and outputs -a, a 2A + 1 to D 3 in D 2.
When a region where the brightness of the input signal belongs area IV, -Xc to D 1, and outputs -b, a 2A + 1 to D 3 in D 2.
When a region where the brightness of the input signal belongs areas V, -Xe to D 1, to D 2 b, and outputs a 1 to D 3.
When a region where the brightness of the input signal belongs areas VI,
例えば、輝度信号XがエリアIIIに属している場合、加算器11によってXとXcとの差が計算され、2乗回路12によって加算結果が2乗され、乗算器13によって−aが乗算され、加算器14によって2A+1が加算される。以上の計算により補正ゲイン
f=−a(Xc−X)2+2A+1 ただしa=A/(Xb−Xa)2
が求まる。他のエリアに関しても同様であり、以上の動作によって、図3(B)のゲイン補正曲線が求まる。この計算結果を乗算器15r、15g、15bがそれぞれR、G、B信号に乗算することにより、図3(A)のように、低輝度部を滑らかに非線形増幅させる特性が得られる。
For example, when the luminance signal X belongs to the area III, the difference between X and Xc is calculated by the
Is obtained. The same applies to other areas, and the gain correction curve shown in FIG. The
図4〜図7はコントロ−ラ8からの各制御値Xa,Xc,Xe,Aを調整した時の階調特性の変化を示している。図4はAを変更した時の階調特性の変化を示しており、補正量を調整することができる。図5は、XcをXeの中点として、Xeを変化させた時の階調特性の変化を示しており、階調補正をかける高輝度側の範囲を調整することができる。図6は、XaとXcとの差(の絶対値)およびXcとXeとの差(の絶対値)を固定とし、Xcの値を左右に変化させた時の階調特性の変化を示しており、階調補正のかかる位置を調整することができる。図7は、Xcの位置を変更した時の階調特性の変化を示しており、図3のエリアIIおよびIIIからなる領域の入力レベルの領域幅と、エリアIVおよびVからなる領域の入力レベルの領域幅とが異なるようにし、Xcの階調特性の盛り上がりの部分を左右にずらすことができる。
4 to 7 show changes in gradation characteristics when the control values Xa, Xc, Xe, and A from the
これらの調整の組み合わせにより、大きな自由度をもって低輝度領域の階調補正を行うことができるが、ユーザが調整する場合には、自由度が大きすぎると分かりにくくなるので、例えばカメラのS/Nに基づいてXaの位置を固定値に定め、補正を加える上限輝度Xeを、例えば50%程度の輝度に固定し、補正をかけたい中心輝度Xcと、補正量Aのみをユーザが調整するようにしてもよい。 The combination of these adjustments can perform gradation correction in a low luminance region with a large degree of freedom. However, when the user makes adjustments, it becomes difficult to understand if the degree of freedom is too large. Based on the above, the position of Xa is set to a fixed value, the upper limit luminance Xe to be corrected is fixed to, for example, about 50%, and the user adjusts only the central luminance Xc to be corrected and the correction amount A. May be.
しかし、例えば補正量Aをあまり大きくすると、図8に示されるように、被写体の輝度が上がっているのに表示上は輝度が下がってしまう逆転現象が発生してしまう。調整項目をある程度限定している場合には、このような破綻が生じないように調整範囲を限定してしまえばよいが、調整項目が多い場合には、色々な場合分けをして調整範囲を設定するのは煩雑であり、漏れも発生しやすい。そこで、図9に示されるように、入力段にテスト信号(確認信号)を発生させる信号発生器20を設け、ブランキング期間(ブランク期間)中にセレクタ19を介して、RGB共にテスト信号が出力されるようにし、その補正結果をチェック回路22が確認する。
However, for example, if the correction amount A is too large, as shown in FIG. 8, a reverse phenomenon occurs in which the luminance of the subject decreases but the luminance decreases on the display. If the adjustment items are limited to some extent, the adjustment range may be limited so that such a failure does not occur, but if there are many adjustment items, the adjustment range is divided into various cases. Setting is complicated and leaks are likely to occur. Therefore, as shown in FIG. 9, a
以下、このブラックストレッチ回路5の具体的な動作について説明する。この場合、ユーザによって、階調補正の開始位置(Xa)、終了位置(Xeあるいは幅Xe−Xa)、ブラックストレッチピーク位置(Xc)、またはゲイン(A)が予め変更されたとする。ブランク期間中にテスト信号発生器20は、0から1ずつ増加する、いわゆるランプ波形を出力する。チェック回路22は、補正前の信号と補正後の信号とを比較し、現画素の輝度が前画素の輝度よりも低下するかどうか確認する。すなわち、チェック回路22は、輝度伸張処理における不具合があるかどうか検査する。
Hereinafter, a specific operation of the
ただし、テスト信号が0の時は前画素のデ−タが不明なのでチェックは行わない。補正の破綻を発見した場合、チェック回路22は、コントローラ8に対して補正の破綻を通知する。この通知を受けたコントロ−ラ8は、ユーザによって変更された補正デ−タ(上記のXa等)を元に戻し、セレクタ19の出力値を再設定する。補正データを元に戻すタイミングは、テスト中の破綻が発見された瞬間でもよいし、テスト終了後でもよい。
However, when the test signal is 0, the check is not performed because the data of the previous pixel is unknown. If a correction failure is found, the
または、補正の破綻が発見された場合、コントローラ8は補正量を徐々に元のデ−タに近づけて、破綻しない値を見つけ出してその値に設定することにより、破綻の無い画像を出力させる。例えば、XaがXa’に変更されたことにより破綻が発生した場合、XaがXa’よりも小さければ、コントローラ8は、Xa’−1,Xa’−2,Xa’−3・・・と設定値を変化させながら2次関数を再度設定し、テスト信号発生器20およびチェック回路22に対してテストを指示する。
Alternatively, when a failure in correction is found, the
テスト信号発生器20は映像信号のブランキング期間中にテスト信号を再度発生し、チェック回路22は、テスト信号の輝度伸張処理に対する検査を再度実行する。チェック回路22によって破綻が発見されなかった場合、コントローラ8はそのときの値をXaの値に設定し、セレクタ19の出力値を再設定する。上記の設定値の変化のさせ方に関しては、例えば、b=(Xa’−Xa)/16として、Xa’−b,Xa’−2b,Xa’−3b・・・のように設定値を変化させてもよい。
The
次に、本実施形態によるブラックストレッチ回路5の他の構成例について説明する。図10は、ブラックストレッチ回路5の他の構成例を示すブロック図である。以下、図中の各構成について説明する。図2と同一の構成には同一の符号を付与し、説明を省略する。この構成においては、図2の乗算器15r,15g,15bに替えて、加算器26r,26g,26bを設けている。加算器26rは加算器14の出力とR信号とを加算し、Rの出力信号として出力する。加算器26gは加算器14の出力とG信号とを加算し、Gの出力信号として出力する。加算器26bは加算器14の出力とB信号とを加算し、Bの出力信号として出力する。以上の構成により、滑らかな補正曲線を得ることができる。
Next, another configuration example of the
以下、補正の方法について説明する。図2での補正係数に関しては、ゲイン1の上に2次関数の曲線を組み合わせて補正関数を作成したが、図10のブラックストレッチ回路5においては、図11に示されるように、加算値0の上に2次関数を組み合わせた補正関数を作成している。各エリアを区分する輝度値の関係は図2の例と同様で、
Xb=Xa+(Xc−Xa)/2 ・・・(7)
Xd=Xc+(Xe−Xc)/2 ・・・(8)
である。
Hereinafter, the correction method will be described. As for the correction coefficient in FIG. 2, a correction function is created by combining a curve of a quadratic function on
Xb = Xa + (Xc−Xa) / 2 (7)
Xd = Xc + (Xe−Xc) / 2 (8)
It is.
各エリアにおける関数式は、エリアI(X≦Xa)においては、
f=0
エリアII(Xa<X≦Xb)においては、
f=a(X−Xa)2 ただし、a=A/(Xb−Xa)2 ・・・(9)
エリアIII(Xb<X≦Xc)においては、
f=−a(Xc−X)2+2A ただし、a=A/(Xb−Xa)2 ・・・(10)
エリアIV(Xc<X≦Xd)においては、
f=−b(X−Xc)2+2A ただし、b=A/(Xd−Xc)2 ・・・(11)
エリアV(Xd<X≦Xe)においては、
f=b(Xe−X)2 ただし、b=A/(Xd−Xc)2 ・・・(12)
エリアVI(Xe<X)においては、
f=0
である。図2の場合とは補正方法が違うので、同じ係数では曲線の形状が異なるが、同様に滑らかな補正特性を得ることができる。
The function formula in each area is as follows in area I (X ≦ Xa):
f = 0
In Area II (Xa <X ≦ Xb)
f = a (X−Xa) 2 where a = A / (Xb−Xa) 2 (9)
In Area III (Xb <X ≦ Xc)
f = −a (Xc−X) 2 + 2A where a = A / (Xb−Xa) 2 (10)
In area IV (Xc <X ≦ Xd)
f = −b (X−Xc) 2 + 2A where b = A / (Xd−Xc) 2 (11)
In area V (Xd <X ≦ Xe)
f = b (Xe−X) 2 where b = A / (Xd−Xc) 2 (12)
In area VI (Xe <X)
f = 0
It is. Since the correction method is different from that in the case of FIG. 2, the shape of the curve is different with the same coefficient, but similarly smooth correction characteristics can be obtained.
なお、本実施形態においては、ブラックストレッチ回路5はゲイン調整回路4の直後に配置されていたが、図12に示されるように信号処理回路6の直後に配置し、強調処理やγ変換処理の後に低輝度部の補正が行われるようにしてもよい。映像出力として、Y,Cb,Crの形式で出力する場合、Y,Cb,Crに変換した後にブラックストレッチ回路5を挿入した場合には、信号がブラックストレッチ回路5に入力された時点で既に輝度信号が計算されているので、回路規模を減らすことができる。
In this embodiment, the
次に、本実施形態によるブラックストレッチ回路5の他の構成例について説明する。図13は、ブラックストレッチ回路5の他の構成例を示すブロック図である。図2と同一の構成には同一の符号を付与し、説明を省略する。このブラックストレッチ回路5は、Y信号(輝度信号)を入力とし、乗算器37が補正値と入力信号とを乗算することにより、Y信号のみに対してブラックストレッチを加える構成となっている。このように、Y信号のみ低輝度部のゲインを上げる構成とすれば、回路規模を小さく押さえることができる。しかし、この場合には輝度のみが上がってしまうため、表示される映像が若干白っぽく見えてしまう。
Next, another configuration example of the
そこで、ブラックストレッチ回路5を図14のように構成することにより、色差信号CbおよびCrに大してもゲイン補正を行うことができる。以下、図中の各構成について説明する。図2と同一の構成には同一の符号を付与し、説明を省略する。加算器33および36は、入力された信号に対して1を加算し、出力する。乗算器34はY信号に対して補正値を乗算し、乗算結果を出力する。乗算器35は、加算器14の出力と係数Cgainとを乗算する。乗算器37cbは、加算器36の出力とCb信号とを乗算し、乗算結果を出力する。乗算器37crは、加算器36の出力とCr信号とを乗算し、乗算結果を出力する。
Therefore, by configuring the
次に、上述した構成のブラックストレッチ回路5の動作について説明する。ここで、セレクタ19の出力D1およびD2は図2と同様であるが、出力D3は図13におけるD3と異なる値である。比較器18の出力に対するセレクタ19の出力は以下のようになる。
入力されたY信号の輝度が属する領域がエリアIである場合には、D1に0、D2に0、D3に0を出力する。
入力されたY信号の輝度が属する領域がエリアIIである場合には、D1に−Xa、D2にa、D3に0を出力する。
入力されたY信号の輝度が属する領域がエリアIIIである場合には、D1に−Xc、D2に−a、D3に2Aを出力する。
入力されたY信号の輝度が属する領域がエリアIVである場合には、D1に−Xc、D2に−b、D3に2Aを出力する。
入力されたY信号の輝度が属する領域がエリアVである場合には、D1に−Xe、D2にb、D3に0を出力する。
入力されたY信号の輝度が属する領域がエリアVIである場合には、D1に0、D2に0、D3に0を出力する。
Next, the operation of the
If the region where the luminance belongs inputted Y signal is an area I outputs 0 to D 1 to 0, D 2 to 0, D 3.
If the region where the luminance of the input Y signal belongs an area II outputs 0 a, a D 3 to D 1 -Xa, the D 2.
If the region where the luminance belongs inputted Y signal is an area III is, -Xc to D 1, and outputs the 2A -a, a D 3 to D 2.
If the region where the luminance belongs inputted Y signal is an area IV is, -Xc to D 1, and outputs the 2A -b, the D 3 to D 2.
If the region where the luminance belongs inputted Y signal is an area V outputs 0 b, the D 3 to D 1 -Xe, the D 2.
If the region where the luminance belongs inputted Y signal is area VI
加算器11および14、2乗回路12、乗算器13の動作は図2の場合と同じであるが、セレクタ19から加算器14へ出力される係数D3の値が1少ない。この結果、加算器14の出力は、図15の実線fyで示されるような特性となる。加算器33が加算器14の出力結果に+1することにより、加算器33の出力は、図15の実線Fyで示されるような特性となり、補正ゲインが得られる。乗算器34はY信号にこの補正値を乗算し、輝度成分を補正する。
The operations of the
乗算器35は、加算器14から出力された補正ゲインの差分に対して、色差信号用にコントロ−ラ8によって設定された係数Cgainを乗ずる。乗算器35の出力は、図15の破線fcで示されるような特性となり、このように補正量を大きくすることができる。加算器36は、乗算器35の出力に+1する。加算器36の出力は、図15の破線Fcで示されるような特性となる。これにより、輝度の補正値Fyよりも大きな補正特性Fcで表される色差成分への補正係数が得られ、乗算器37cb、37crがそれぞれ色差信号Cb、Crに補正係数を乗ずることにより、彩度を上げることができる。
The
乗算器35に入力される係数Cgainを1より大きくすると、色差成分に対して、輝度成分の補正よりも強めに補正を加えることができる。人間の目は暗い部分では、色を検知する錐状体よりも明暗のみを検知する桿状体が支配的になり、色に対する感度が落ちるので、色があせて見える。そこで、この図14におけるブラックストレッチ回路5は、低輝度領域において、色差成分の増幅率(伸張率)を輝度成分の増幅率よりも高くすることができる構成となっている。この構成により、補正を加える輝度での彩度をさらに強め、視認性を良くすることができる。
When the coefficient Cgain input to the
上述したように、本実施形態においては、映像信号の入力信号と出力信号との関係を示す入出力特性において、コントローラ8は、入力信号の輝度がXa以上かつXe以下である低輝度領域を設定すると共に、低輝度領域に対して4つの領域(エリアII、エリアIII、エリアIV、およびエリアV)を設定し、低輝度領域の低輝度側および高輝度側のそれぞれの領域(エリアIおよびエリアVI)を含めた6つの領域を設定する。また、コントローラ8は低輝度領域の4つの領域の各領域において、入力信号と出力信号との関係を2次関数により設定し、その2次関数の係数を設定する。
As described above, in the present embodiment, in the input / output characteristics indicating the relationship between the input signal and the output signal of the video signal, the
比較器18は、入力された映像信号の輝度が、低輝度領域の4つの領域を含めた6つの領域のいずれに属するか判別し、この判別の結果に基づいて、セレクタ19は係数を選択して出力する。図2において、乗算器15r、15g、および15bは、入力信号に対して補正値を乗算することにより、入力信号の輝度を伸張し、乗算結果を出力信号として出力する。以上により、入出力特性において低輝度領域の左右で補正を行わない領域の直線と滑らかに接続する補正曲線を得ることができるので、擬似輪郭を発生させることなく、映像信号の低輝度領域の補正を行うことができる。また、低輝度領域を適切に設定することにより、黒付近のノイズの増幅を押さえることができる。
The
また、図13に示されるように、輝度信号に対して低輝度領域の補正を行う構成とすることもできる。この場合には、回路規模を小さく抑えることができる。また、図14に示されるように、輝度成分と色差成分とに対して別々に低輝度領域の補正を行う構成とすることもできる。さらに、図14に示されるブラックストレッチ回路5においては、低輝度領域における色差成分に対する補正を、輝度成分に対する補正よりも強くすることにより、低輝度での視認性を良くすることができる。
Further, as shown in FIG. 13, the luminance signal may be corrected in the low luminance region. In this case, the circuit scale can be kept small. Further, as shown in FIG. 14, the low luminance region can be corrected separately for the luminance component and the color difference component. Furthermore, in the
また、入力信号に補正係数を乗算することに替えて、図10で示されるように、入力信号に対して補正係数を加算する構成とすることもできる。 Further, instead of multiplying the input signal by the correction coefficient, a configuration in which the correction coefficient is added to the input signal as shown in FIG.
また、映像信号のブランキング期間中にテスト信号発生器20がテスト信号を発生し、チェック回路22が、テスト信号の輝度の伸張における不具合の有無を検査することにより、被写体の輝度が上がっているのに表示上は輝度が下がってしまう逆転現象の発生を発見することができる。さらに、チェック回路22によって不具合が発見された場合に、コントローラ8が設定値を変化させて2次関数を再度設定し、チェック回路22が不具合の有無を再度検査し、逆転現象が発生しなくなるまでこの動作を繰り返すことにより、逆転現象の発生を防止することができる。
In addition, the
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態においては、4次以上の関数を用いて補正曲線を作成する。まず、本実施形態による映像信号の低輝度部の補正方法について説明する。補正を加える部分の曲線の特性を考える。図17(A)は補正特性(補正前の入力信号と補正後の出力信号との関係)を示しており、同図(B)は補正量を決定する補正係数f(ゲイン、補正関数、補正値)を示している。また、同図(C)は、この補正係数fの微分特性を示している。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a correction curve is created using a function of fourth order or higher. First, a method for correcting a low luminance portion of a video signal according to the present embodiment will be described. Consider the characteristics of the curve to which correction is applied. FIG. 17A shows correction characteristics (relationship between an input signal before correction and an output signal after correction), and FIG. 17B shows a correction coefficient f (gain, correction function, correction) for determining a correction amount. Value). FIG. 3C shows the differential characteristic of the correction coefficient f.
図17(B)のグラフに示されるように、補正係数fの傾きはX=Xaで0であり、Xの増加と共にfは増加するが、X=Xbで再び傾きが0となり、Xの増加と共にfは減少し、X=Xcでfの傾きは再び0になる。よって、この補正係数fを微分したグラフは同図(C)に示されるような形となる。ここで、同図(C)のグラフのX=Xa〜X=Xcまでの範囲におけるfの微分係数f’を数式で表すと次式となる。
f’=α(X−Xa)(X−Xb)(X−Xc) ・・・(13)
ここで、αは0でない任意の式である。また、補正係数fのX=Xaでの値と、X=Xcでの値は1で等しくなるので、f’のX=XaとX=Xcとの間の積分値は0となる。すなわち、
As shown in the graph of FIG. 17B, the slope of the correction coefficient f is 0 when X = Xa, and f increases as X increases. However, when X = Xb, the slope becomes 0 again and X increases. As f decreases, the slope of f becomes 0 again when X = Xc. Therefore, a graph obtained by differentiating the correction coefficient f has a form as shown in FIG. Here, when the differential coefficient f ′ of f in the range from X = Xa to X = Xc in the graph of FIG.
f ′ = α (X−Xa) (X−Xb) (X−Xc) (13)
Here, α is an arbitrary expression other than 0. Further, since the value of the correction coefficient f at X = Xa and the value at X = Xc are equal to 1, the integral value of f ′ between X = Xa and X = Xc is 0. That is,
ここで、αを定数としてこの積分を解くと Here, when this integral is solved with α as a constant,
となり、XbをXaおよびXcの中点(平均値)にすればよいことがわかる。よって、ブラックストレッチを行う範囲を決定するXaおよびXcを決め、(13)式を積分し、X=Xaの時にfが1となるように補正の強さαを決めれば、入力輝度Xの4次式で補正係数fを求めることができる。補正係数fは以下の式で表される。ただし、αは正の数であるとする。 Thus, it can be seen that Xb should be the midpoint (average value) of Xa and Xc. Therefore, if Xa and Xc for determining the black stretch range are determined, the equation (13) is integrated, and the correction intensity α is determined so that f becomes 1 when X = Xa, the input luminance X of 4 The correction coefficient f can be obtained by the following equation. The correction coefficient f is expressed by the following equation. Here, α is a positive number.
次に、上記の思想を実現したブラックストレッチ回路5の構成について説明する。図16は、本実施形態によるブラックストレッチ回路5の構成を示すブロック図である。以下、図中の各構成について説明する。テスト信号発生器20およびチェック回路22の機能は第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。乗算器51はセレクタ62の出力D4とセレクタ63の出力とを乗算する。加算器52はセレクタ62の出力D3と乗算器51の出力とを加算する。
Next, the configuration of the
乗算器53は加算器52の出力とセレクタ63の出力とを乗算する。加算器54はセレクタ62の出力D2と乗算器53の出力とを加算する。乗算器55は加算器54の出力とセレクタ63の出力とを乗算する。加算器56はセレクタ62の出力D1と乗算器55の出力とを加算する。乗算器57は加算器56の出力とセレクタ63の出力とを乗算する。加算器58はセレクタ62の出力D0と乗算器57の出力とを乗算する。乗算器59はセレクタ62の出力D5と加算器58の出力とを乗算する。乗算器60は乗算器59の出力とセレクタ63の出力とを乗算し、乗算結果を出力信号として出力する。
The
比較器61は、コントローラ8によって設定されたXaおよびXcと、セレクタ63から出力された信号の輝度とを比較して、信号の輝度が、補正を行う範囲である低輝度領域(輝度がXa以上Xc以下の領域)に属するかどうか判別し、判別結果をセレクタ62に通知する。セレクタ62は、比較器61による判定の結果に基づいて、コントローラ8によって設定された設定値A0〜A4およびαを出力D0〜D5として出力する。セレクタ63は、映像信号のブランキング期間中はテスト信号発生器20から入力された信号を出力し、それ以外は輝度信号(Y信号)を出力する。コントローラ8は、ユーザI/F9を介したユーザによる入力の結果や予め内部に設定されている初期値等により、設定値A0〜A4の値を以下の[数6]〜[数10]ように設定する。
The
次に、上述した構成のブラックストレッチ回路5の動作について説明する。以下の説明においては、ブランキング期間でない場合の動作について説明する。ブランキング期間中の動作は第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。コントローラ8はXa、Xcおよびαの値を予め設定すると共に、A0〜A4の値を設定する。セレクタ63は入力された輝度信号を出力する。比較器61は、コントローラ8によって設定された補正範囲(低輝度領域)を示す値であるXaおよびXcと信号の輝度とを比較し、信号の輝度が低輝度領域に属するかどうか判別し、判別結果をセレクタ62へ出力する。比較器61による判別の結果、輝度信号の輝度が低輝度領域に属する場合には、セレクタ62は、コントローラ8によって設定された設定値A0〜A4をそれぞれ出力D0〜D4として出力し、αを出力D5として出力する。また、比較器61による判別の結果、輝度信号の輝度が低輝度領域に属さない場合には、セレクタ62は出力D0とD5を1とし、その他の出力D1〜D4を全て0とする。
Next, the operation of the
乗算器51、53、55、57、59、60および加算器52、54、56、58は、前述した動作を行う。図16においては、補正強度αを変更しても極力、係数の計算が少なくなるように、最後に補正強度αを乗算する構成としている。このような構成とすれば、[数5]からわかるように、定数項のみを計算し直すだけでよい。
The
以上の構成により、補正範囲を複数に分割せずに任意の範囲の階調特性を滑らかに補正することができる撮像装置が得られる。本実施形態においては、輝度成分にのみ補正を行っているが、第1の実施形態と同様に、色差成分に対しても同様に補正を行ってもよい。また、補正係数を入力信号に乗算することによりブラックストレッチ機能を実現しているが、第1の実施形態と同様に、補正係数を入力信号に加算してもよい。この場合の補正係数fは以下の[数11]とし、A1〜A4の設定に関しては、上記の[数6]〜[数9]とし、A0の設定に関しては以下の[数12]とする。また、乗算器60を加算器に変更すればよい。
With the above configuration, an imaging apparatus that can smoothly correct the gradation characteristics of an arbitrary range without dividing the correction range into a plurality of areas can be obtained. In the present embodiment, only the luminance component is corrected. However, similarly to the first embodiment, the color difference component may be corrected in the same manner. Further, although the black stretch function is realized by multiplying the input coefficient by the correction coefficient, the correction coefficient may be added to the input signal as in the first embodiment. In this case, the correction coefficient f is the following [Equation 11], the settings of A 1 to A 4 are the above [Equation 6] to [Equation 9], and the setting of A 0 is the following [Equation 12]. And Further, the
上述したように、本実施形態においては、映像信号の入力信号と出力信号との関係を示す入出力特性において、コントローラ8は、入力信号の輝度がXa以上かつXc以下である低輝度領域を設定する。また、コントローラ8は低輝度領域において、入力信号と出力信号との関係を4次関数により設定し、その4次関数の係数を設定する。
As described above, in the present embodiment, in the input / output characteristics indicating the relationship between the input signal and the output signal of the video signal, the
比較器61は、入力された映像信号の輝度が、低輝度領域に属するかどうか判別し、この判別の結果に基づいて、セレクタ62は係数を選択して出力する。図16において、乗算器60は、入力信号に対して補正値を乗算することにより、入力信号の輝度を伸張し、乗算結果を出力信号として出力する。以上により、入出力特性において低輝度領域の左右で補正を行わない領域の直線と滑らかに接続する補正曲線を得ることができるので、擬似輪郭を発生させることなく、かつ黒付近のノイズの増幅を押さえつつ、映像信号の低輝度領域の補正を行うことができる。
The
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to these embodiments, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention. It is.
1・・・レンズ、2・・・センサ、3・・・ADC、4・・・ゲイン調整回路、5・・・ブラックストレッチ回路(輝度伸張手段)、6・・・信号処理回路、7・・・DAC、8・・・コントローラ(領域設定手段、関数設定手段)、9・・・ユーザI/F、10・・・輝度生成回路、11,14,26r,26g,26b,33,36,52,54,56,58・・・加算器、12・・・2乗回路、13,15r,15g,15b,26r,26g,26b,34,35,37,37cb,37cr、51,53,55,57,59,60・・・乗算器、18,61・・・比較器(輝度判別手段)、19,62,63・・・セレクタ、20・・・テスト信号発生器(信号発生手段)、22・・・チェック回路(検査手段)。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
輝度伸張処理前の前記映像信号である入力信号と、輝度伸張処理後の前記映像信号である出力信号との関係を示すグラフにおいて、前記入力信号の輝度が第1の輝度値以上かつ第2の輝度値未満である前記低輝度領域を設定すると共に、該低輝度領域に対して4つの領域を設定する領域設定手段と、
前記低輝度領域の4つの領域の各領域において、前記入力信号と前記出力信号との関係を2次関数により設定する関数設定手段と、
前記入力信号の輝度が前記低輝度領域の4つの領域のいずれかの領域に属するかどうか判別する輝度判別手段と、
前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記4つの領域のいずれかに属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度が属する領域に応じて、前記関数設定手段によって設定された前記2次関数に基づいて、前記入力信号の輝度を伸張する輝度伸張手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。 In an imaging apparatus that captures an image of a subject, generates a video signal, and performs a luminance expansion process that expands the luminance of a low-luminance region of the video signal.
In the graph showing the relationship between the input signal that is the video signal before the luminance expansion processing and the output signal that is the video signal after the luminance expansion processing, the luminance of the input signal is equal to or higher than the first luminance value and the second An area setting means for setting the low luminance area that is less than the luminance value and setting four areas for the low luminance area;
Function setting means for setting a relationship between the input signal and the output signal by a quadratic function in each of the four regions of the low luminance region;
Luminance determining means for determining whether the luminance of the input signal belongs to any one of the four regions of the low luminance region;
When the luminance determining unit determines that the luminance of the input signal belongs to one of the four regions, the 2 set by the function setting unit according to the region to which the luminance of the input signal belongs A luminance expansion means for expanding the luminance of the input signal based on a next function;
An imaging apparatus comprising:
前記関数設定手段は、Aを正の数として、a=A/(Xb−Xa)2、b=A/(Xd−Xc)2とした場合に、前記低輝度領域の各領域の前記入力信号の輝度に対する補正関数fを、
前記第1領域に対して、f=a(X−Xa)2+1、
前記第2領域に対して、f=−a(Xc−X)2+2A+1、
前記第3領域に対して、f=−b(X−Xc)2+2A+1、
前記第4領域に対して、f=b(Xe−X)2+1、
なる式により設定し、
前記輝度伸張手段は、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度における前記補正関数fの値を前記入力信号の輝度に乗ずることにより、前記入力信号の輝度を伸張する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。 The region setting means includes a first region (Xa ≦ X <Xb when the luminance of the input signal is X), a second region (Xb ≦ X <Xc), and a third region (Xc ≦ X <Xd). , And the fourth region (Xd ≦ X <Xe) are set as the low luminance region,
The function setting means, when A is a positive number and a = A / (Xb−Xa) 2 and b = A / (Xd−Xc) 2 , the input signal of each region of the low luminance region The correction function f for the brightness of
For the first region, f = a (X−Xa) 2 +1,
For the second region, f = −a (Xc−X) 2 + 2A + 1,
For the third region, f = −b (X−Xc) 2 + 2A + 1,
For the fourth region, f = b (Xe−X) 2 +1,
Set by the formula
The luminance expansion unit converts the value of the correction function f in the luminance of the input signal to the luminance of the input signal when the luminance determining unit determines that the luminance of the input signal belongs to the low luminance region. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the luminance of the input signal is expanded by multiplication.
前記関数設定手段は、Aを正の数として、a=A/(Xb−Xa)2、b=A/(Xd−Xc)2とした場合に、前記低輝度領域の各領域の前記入力信号の輝度に対する補正関数fを、
前記第1領域に対して、f=a(X−Xa)2、
前記第2領域に対して、f=−a(Xc−X)2+2A、
前記第3領域に対して、f=−b(X−Xc)2+2A、
前記第4領域に対して、f=b(Xe−X)2、
なる式により設定し、
前記輝度伸張手段は、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度における前記補正関数fの値を前記入力信号の輝度に加算することにより、前記映像信号の輝度を伸張する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。 The region setting means includes a first region (Xa ≦ X <Xb when the luminance of the input signal is X), a second region (Xb ≦ X <Xc), and a third region (Xc ≦ X <Xd). , And the fourth region (Xd ≦ X <Xe) are set as the low luminance region,
The function setting means, when A is a positive number and a = A / (Xb−Xa) 2 and b = A / (Xd−Xc) 2 , the input signal of each region of the low luminance region The correction function f for the brightness of
For the first region, f = a (X−Xa) 2 ,
For the second region, f = −a (Xc−X) 2 + 2A,
For the third region, f = −b (X−Xc) 2 + 2A,
For the fourth region, f = b (Xe−X) 2 ,
Set by the formula
The luminance expansion unit converts the value of the correction function f in the luminance of the input signal to the luminance of the input signal when the luminance determining unit determines that the luminance of the input signal belongs to the low luminance region. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the luminance of the video signal is expanded by adding.
輝度伸張処理前の前記映像信号である入力信号と、輝度伸張処理後の前記映像信号である出力信号との関係を示すグラフにおいて、前記入力信号の輝度が第1の輝度値以上かつ第2の輝度値未満である低輝度領域を設定する領域設定手段と、
前記低輝度領域において、前記入力信号と前記出力信号との関係を4次関数により設定する関数設定手段と、
前記撮像手段によって生成された前記映像信号の輝度が前記低輝度領域に属するかどうか判別する輝度判別手段と、
前記輝度判別手段によって、前記映像信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記関数設定手段によって設定された前記4次関数に基づいて、前記映像信号の輝度を伸張する輝度伸張手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。 In an imaging apparatus that captures an image of a subject, generates a video signal, and performs a luminance expansion process that expands the luminance of a low-luminance region of the video signal.
In the graph showing the relationship between the input signal that is the video signal before the luminance expansion processing and the output signal that is the video signal after the luminance expansion processing, the luminance of the input signal is equal to or higher than the first luminance value and the second Area setting means for setting a low luminance area that is less than the luminance value;
Function setting means for setting a relationship between the input signal and the output signal by a quartic function in the low luminance region;
Luminance determining means for determining whether the luminance of the video signal generated by the imaging means belongs to the low luminance region;
A luminance that expands the luminance of the video signal based on the quartic function set by the function setting unit when the luminance determination unit determines that the luminance of the video signal belongs to the low luminance region Stretching means;
An imaging apparatus comprising:
前記関数設定手段は、αを正の数とした場合に、前記低輝度領域の前記入力信号の輝度に対する補正関数fを、
前記輝度伸張手段は、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度における前記補正関数fの値を前記入力信号の輝度に乗ずることにより、前記映像信号の輝度を伸張する
ことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 The region setting means sets a region where Xa ≦ X <Xc as the low luminance region when the luminance of the input signal is X,
The function setting means sets a correction function f for the luminance of the input signal in the low luminance region when α is a positive number,
The luminance expansion unit converts the value of the correction function f in the luminance of the input signal to the luminance of the input signal when the luminance determining unit determines that the luminance of the input signal belongs to the low luminance region. The image pickup apparatus according to claim 5, wherein the luminance of the video signal is expanded by multiplication.
前記関数設定手段は、αを正の数とした場合に、前記低輝度領域の前記入力信号の輝度に対する補正関数fを、
前記輝度伸張手段は、前記輝度判別手段によって、前記入力信号の輝度が前記低輝度領域に属すると判別された場合に、前記入力信号の輝度における前記補正関数fの値を前記入力信号の輝度に加算することにより、前記映像信号の輝度を伸張する
ことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 The region setting means sets a region where Xa ≦ X <Xc as the low luminance region when the luminance of the input signal is X,
The function setting means sets a correction function f for the luminance of the input signal in the low luminance region when α is a positive number,
The luminance expansion unit converts the value of the correction function f in the luminance of the input signal to the luminance of the input signal when the luminance determining unit determines that the luminance of the input signal belongs to the low luminance region. The imaging apparatus according to claim 5, wherein the luminance of the video signal is expanded by adding.
前記輝度伸張手段によって処理された処理後の前記確認信号と、前記信号発生手段によって発生された処理前の前記確認信号とに基づいて、前記輝度伸張手段による前記確認信号の輝度の伸張における不具合の有無を検査する検査手段と、
をさらに具備することを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかの項に記載の撮像装置。 A signal generation means for generating a confirmation signal for confirming the luminance expansion by the luminance expansion means during the blanking period of the video signal generated by the imaging means, and outputting the confirmation signal to the luminance expansion means; ,
Based on the confirmation signal after processing performed by the luminance expansion unit and the confirmation signal before processing generated by the signal generation unit, a problem in the expansion of the luminance of the confirmation signal by the luminance expansion unit occurs. An inspection means for inspecting presence or absence;
The image pickup apparatus according to claim 1, further comprising:
前記信号発生手段は、前記映像信号のブランキング期間中に前記確認信号を発生して前記輝度伸張手段へ出力し、
前記検査手段は、前記輝度伸張手段による前記確認信号の輝度の伸張における不具合の有無を再度検査する
ことを特徴とする請求項10に記載の撮像装置。
When a malfunction is detected by the inspection unit, the function setting unit sets again a function indicating a relationship between the input signal and the output signal,
The signal generating means generates the confirmation signal during a blanking period of the video signal and outputs the confirmation signal to the luminance expansion means,
The imaging apparatus according to claim 10, wherein the inspecting unit inspects again whether there is a defect in the luminance expansion of the confirmation signal by the luminance expansion unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004157597A JP2005341243A (en) | 2004-05-27 | 2004-05-27 | Imaging apparatus |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006345578A (en) * | 2006-09-18 | 2006-12-21 | Seido Kawanaka | Digital image backlight correction apparatus |
WO2017169024A1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Vehicle-mounted display device |
-
2004
- 2004-05-27 JP JP2004157597A patent/JP2005341243A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006345578A (en) * | 2006-09-18 | 2006-12-21 | Seido Kawanaka | Digital image backlight correction apparatus |
WO2017169024A1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Vehicle-mounted display device |
JP2017184152A (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | On-vehicle display device |
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