JP2006093753A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
検出した輝度ヒストグラムの度数頻度が多い特徴領域が複数ある場合に対応したガンマ補正処理を行いコントラスト感を改善する。
【解決手段】
入力映像信号のＡＰＬと輝度ヒストグラム算出結果を用いて、入力映像信号の明るさに対応したガンマ補正処理を行い、検出した輝度ヒストグラムの度数頻度が多く複数ある特徴領域に対して階調伸張処理を行うことで、入力映像信号に応じた最適な処理を施しコントラスト感を改善する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばテレビジョン受像機等の映像表示装置に係り、特に、入力映像信号の特徴を検出して階調補正を行う映像処理回路を備えた映像表示装置に関する。

映像の表示を行う表示装置などに用いられるコントラスト感の改善を図る技術に関しては、例えば特許文献１及び２に記載されたものが知られている。特許文献１は、入力映像信号から輝度ヒストグラム及び平均輝度レベル（以下、「ＡＰＬ」と記す）を算出し、該輝度ヒストグラムとＡＰＬとを用いて、ガンマ補正のためのガンマカーブを設定することを開示する。

特許文献２は、入力映像信号から輝度ヒストグラムの度数頻度が多く固まっている領域を算出し、その領域の度数頻度に応じて輝度値補正パラメータ演算しガンマカーブを設定することを開示する。

特開平８−３１７２５０号公報 特開２０００−３０７８９６号公報

上記特許文献１及び２には、輝度ヒストグラムの度数頻度の高い部分（以下、特徴領域と呼ぶ）が、複数に分散している場合については考慮されていない。この特徴領域が複数に分散している場合、特定範囲が増大し、ガンマカーブの傾きを急峻に上げることが難しくなり、コントラスト感の改善効果がわずかしか得られない。さらに、入力振幅レベルが高いところ、もしくは低いところに、輝度ヒストグラムの度数頻度が多い部分があるとき、この領域が特定範囲内に含まれない場合は、補正処理を行わないため、つぶれや飛びが発生してしまう場合が生じる。

つまり、上記特許文献１及び２に記載に技術は、特徴領域が１つである場合はコントラスト感の改善のための最適な処理が為されるかもしれないが、複数箇所に特徴領域がある場合は、最適な処理を行うことが困難である。更に、特許文献１及び２に記載に技術は、検出されたヒストグラムを用いて色補正を行うことについても考慮されていない。

本発明は上記した事情に鑑みてなされたもので、その目的は、コントラストを良好に向上して高画質な映像を表示可能な技術を提供することにある。また、色補正を良好にして高画質な映像を表示可能な技術を提供することも、本発明の目的の一つである。

上記目的を達成するために、本発明による映像表示装置では以下の構成を特徴とする。すなわち、１フィールドまたは１フレームの映像期間内おいて輝度信号におけるＡＰＬと輝度ヒストグラムを検出する。検出された輝度ヒストグラムを基に、輝度ヒストグラムの度数頻度を解析し、輝度ヒストグラム低領域、中領域、高領域の３つに分割することで入力映像信号がどの領域に含まれるかを判定する。この判定結果から、選択された領域に対応するガンマカーブ切替特性により、ＡＰＬを用いて入力映像信号の明るさに対応したガンマカーブを選択及び算出し適応する。さらに、得られたガンマカーブに対して、輝度ヒストグラムを用いて度数頻度が多く強調したい部分である特徴領域を解析し階調を伸張する。この処理は、特徴領域が複数あっても可能であり、連続的に処理されるため、入力映像信号ごとに最適なガンマカーブを得ることが可能となる。

ガンマカーブにおいて、出力振幅レベルが入力振幅レベルより低いと色が濃くなり、色潰れ等が起きる場合がある。そのために、ガンマカーブの補正した割合に応じた彩度の振幅調整を行う。これにより、補正されたガンマカーブに適した色の濃度を設定でき、色潰れ等を防ぐことが可能となる。

上記本発明の本発明によれば、例えば、全体が高輝度映像の一部に低輝度が含まれている映像、もしくは全体が低輝度映像の一部に高輝度が含まれている映像が入力されても、入力映像信号に対して複数のガンマカーブから最適なガンマカーブを算出し、コントラスト感を改善したい全ての領域の階調を伸張できる。このことより、従来技術で問題になっていた複数領域への最適なガンマ補正処理が可能となる。

本発明によれば、高画質な映像を表示可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面により説明する。

図１は、本発明による映像処理装置の第１の実施例を示すブロック図である。図１において、１は映像処理装置、２は映像信号の入力端子、３はＰＣ（パーソナルコンピュータ）信号等のＲＧＢ信号や映像信号（Ｙ，Ｐｂ，Ｐｒ／Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）等の信号フォーマットを輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ，Ｃｒに変換する入力マトリクス変換部、４は輝度信号ＹによりＡＰＬと輝度ヒストグラムを検出する特徴検出部、５は前記輝度特徴検出部４にて検出した情報を基に各種制御信号を生成する演算制御手段（以下、「マイコン」と記す）、６は入力映像信号の明るさに応じたガンマ補正処理を行うガンマ補正部、７は輝度ヒストグラムにより解析された特徴領域に対して階調を伸張する特徴強調部、８はガンマ補正処理の補正量に応じて彩度の振幅調整を行う色補正部、９は映像信号（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）をパネルに適した信号フォーマットに変換する出力マトリクス変換部、１０は映像信号の出力端子、１１は映像表示部である。

入力映像信号は、映像処理装置１の入力端子２に入力される。入力端子２に入力される入力映像信号は、入力マトリクス変換部３により輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ，Ｃｒに変換される。なお、入力される映像信号は、ＰＣ信号等のＲＧＢ信号や映像信号（Ｙ，Ｐｂ，Ｐｒ／Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）等のどの信号フォーマットでもよい。輝度特徴検出部４は、輝度信号Ｙより１フィールドまたは１フレームの映像期間内におけるＡＰＬと輝度ヒストグラムを検出する。検出したＡＰＬと輝度ヒストグラムの情報はマイコン５に入力される。マイコン５では、入力されるＡＰＬと輝度ヒストグラムの情報から、輝度ヒストグラムの分布特性の特徴領域を解析し、その解析結果を基に輝度制御信号を形成し、ガンマ補正部６と特徴強調部７にそれぞれ輝度制御信号を出力する。ガンマ補正部６では、マイコン５で形成された輝度制御信号により、輝度信号Ｙに対してその明るさに最適なガンマカーブを算出し適応する制御を行う。また、特徴強調部７では、輝度制御信号により前段のガンマ補正部６にて算出し適応したガンマカーブを用いて、輝度ヒストグラムによって解析された特徴領域に対して階調を伸張する制御を行って、出力マトリクス変換部９に出力する。また、色補正部８では、ガンマ補正処理によるガンマカーブの補正量に対応した彩度の振幅調整を行って、出力マトリクス変換部９に出力する。出力マトリクス変換部９では、前記特徴強調部７で処理を行った輝度信号Ｙと前記色補正部８で処理を行った色差信号Ｃｂ，Ｃｒを映像表示部１１に合わせた信号フォーマットに変換して出力端子１０に出力する。この結果、出力端子１０より出力された出力映像信号は、映像表示部１１により入力映像信号に対してコントラスト感が改善された映像が表示される。

以下、本実施例の特徴である、輝度特徴検出部４、マイコン５、ガンマ補正部６と特徴強調部７において成される、検出したＡＰＬと輝度ヒストグラムを基に行うガンマ補正処理の詳細な説明を図２〜図６を用いて行う。

図２は、輝度特徴検出部４において検出したＡＰＬと輝度ヒストグラムの検出結果を用いたマイコン５における計算方法とガンマ補正部６におけるガンマ補正処理による画質改善方法についての説明図である。

図２(ａ)は、ある入力映像信号に対する輝度ヒストグラムの検出結果を示す。本実施例では、輝度特徴検出部４にて検出した輝度ヒストグラムの度数頻度を解析し、図２(ａ)の入力振幅レベル点ａ以下にある輝度ヒストグラム低領域、点ａと点ｂで囲まれた輝度ヒストグラム中領域、点ｂ以上にある輝度ヒストグラム高領域の３つの領域に分割し、入力映像信号がどの領域に含まれるかの領域選択を行う。領域選択方法は、上記３つの領域に対して、それぞれ任意に境界値を設けて、各領域の度数頻度の合計が設定した境界値を越えているか否かをマイコン５によって判定し領域選択を行う方法である。他には、マイコン５にて上記３つの領域それぞれについて、入力振幅レベルによる領域の幅に対する度数頻度の合計の割合を算出し、その割合算出結果が最も大きい領域を選択する方法もある。例えば、図２(ａ)の輝度ヒストグラム検出結果では、輝度ヒストグラム高領域に度数頻度が多く存在するため、輝度ヒストグラム高領域にて任意に設定した境界値を越えると判定され、輝度ヒストグラム高領域が選択される。

図２(ｂ)は、ガンマ補正部６で適応される複数のガンマカーブ特性を示した説明図である。同図において、「γ１」は入出力特性のレベル(入力に対する出力のレベル)が特定領域で増大または減少しない直線的なガンマカーブ、「γ０」は、いずれの領域においても入出力特性のレベルが「γ１」より高く、特に低輝度領域において入出力特性のレベルが増大するガンマカーブ、「γ２」は、いずれの領域においても入出力特性のレベルが「γ１」より低く、高輝度領域において入出力特性のレベルが増大するガンマカーブ、「γ３」は、いずれの領域においても入出力特性のレベルが「γ２」より低く、高輝度領域において入出力特性のレベルが最も増大するガンマカーブである。「γ１」に関しても直線的で線形なガンマカーブ特性ではなく、非線形のガンマカーブ特性でも設定が可能である。

図２(ｃ)、(ｄ)、(ｅ)は、図２(ａ)で示した輝度ヒストグラムによって判定した領域選択を基にして、入力映像信号のＡＰＬに対応して図２(ｂ)で示したガンマカーブに自動的に切り替える特性を示した説明図であり、図２(ａ)において説明した３つの輝度ヒストグラム領域に対して、それぞれにガンマカーブ切替特性を用意する。すなわち、図２(ａ)において輝度ヒストグラム高領域を選択した場合は、図２(ｃ)のガンマカーブ特性切替を行う。図２(ｃ)において、ＡＰＬ０〜ＡＰＬ５は、それぞれ設定した平均輝度レベル（ＡＰＬ）の切替点である。ＡＰＬが０以上ＡＰＬ０以下では「γ１」のガンマカーブを選択し、ＡＰＬ１以上ＡＰＬ２以下では「γ０」のガンマカーブを、ＡＰＬ３では「γ２」のガンマカーブを、ＡＰＬ４から１０２３までは「γ３」のガンマカーブを選択する。ここで、ＡＰＬ０とＡＰＬ１の間では、「γ１」と「γ０」との間で線形的に遷移するような特性となるようにガンマカーブをマイコン５での演算により求める（ガンマカーブの遷移の状態は、次の図３で詳細に説明する）。ＡＰＬ２とＡＰＬ３の間と、ＡＰＬ３とＡＰＬ４の間に関しても同様に「γ０」と「γ２」との間及び「γ２」と「γ３」の間を線形に遷移するような特性となるようにマイコン５での演算により求める。図２(ａ)において、輝度ヒストグラム中領域を選択した場合は図２(ｄ)のガンマカーブ特性切替を行い、輝度ヒストグラム低領域を選択した場合は図２(ｅ)のガンマカーブ特性切替を行い、輝度ヒストグラム高領域を選択した場合と同様の演算処理を行う。なお、領域選択では、通常、３つの領域の内の一つが選択されるが、選択されない場合には、例えば「γ１」のガンマカーブが設定される。

以上のように、輝度ヒストグラムによって入力映像信号の特徴を明らかにし、それに合う複数の領域選択を行い、さらにＡＰＬによって入力映像全体の明るさを解析することにより、「γ０」〜「γ３」の範囲内において、入力映像信号の明るさ（ＡＰＬ）に対して最も適した非線形のガンマカーブ特性を自動的に選択し適応することが可能となり、入力映像信号の明るさに相応したコントラスト感の改善を行うことができる。

次に、図３を用いて、図２(ｃ)にて前述したＡＰＬ切替点の間にあるＡＰＬの場合におけるマイコン５の演算によって求めるガンマカーブ特性の演算方法について説明を行う。

図３(ａ)は、図２(ｃ)におけるＡＰＬ０とＡＰＬ１の間のガンマカーブ切替特性を示したものである。例えば、入力映像信号のＡＰＬがＡＰＬ０１のとき、ＡＰＬ０で選択される「γ１」とＡＰＬ１で選択される「γ０」の間に存在する「γ０１」のＡＰＬ０１用のガンマカーブ特性をマイコン５の演算によって求める。ＡＰＬ０１は、ＡＰＬ０からｐ、ＡＰＬ１からｑの距離だけ離れた点である。つまり、ＡＰＬ０１は、ＡＰＬ０とＡＰＬ１までの距離がｐ：ｑになるので、「γ１」と「γ０」のそれぞれのガンマカーブ特性からｐ：ｑの距離だけ離れたガンマカーブ「γ０１」を計算によって求める。

「γ０１」のガンマカーブ特性を図３(ｂ)に示す。入出力振幅レベルがそれぞれ１０２３のガンマカーブ特性において、「γ０１」は、「γ１」と「γ０」の間にｐ：ｑの距離の比でマイコン５の演算により求める。つまり、このガンマカーブが、入力映像信号のＡＰＬがＡＰＬ０１の場合に最適なガンマカーブ特性となる。これにより、ＡＰＬ０からＡＰＬ１の範囲では入力映像信号のＡＰＬに比例したガンマカーブ特性演算が可能となり、ＡＰＬに連動したガンマ補正処理となる。これは、その他のＡＰＬ切替点においても同様の演算によって求めることができ、「γ１」と「γ２」の間、「γ２」と「γ３」の間でも演算方法は同様であり、その区間の傾きが右上がりだとしても、右下がりだとしても同様となる。ここでは、図２(ｃ)について説明を行ったが、図２(ｄ)または図２(ｅ)についても同様の演算方法によるガンマ補正処理を行う。

図４と図５を用いて、図１による輝度特徴検出部４において検出した輝度ヒストグラムの検出結果を基に、ガンマ補正部６で適応したガンマカーブに対して特徴強調部７で複数特徴領域の階調をさらに伸張する階調伸張処理に対して説明する。

図４(ａ)は、入力映像信号において全体的に高輝度の映像だが、一部に低輝度の映像が含まれている映像信号の例である。同図の映像では、ガンマ補正部６において高輝度領域の階調を伸張するために、「γ２」や「γ３」のような高輝度領域のガンマカーブの傾きを立て、低輝度領域のガンマカーブの傾きを寝かせるガンマカーブ特性が選択される。この場合、高輝度領域にある映像についてはコントラスト感が改善されるが、低輝度領域にある映像に関してはコントラスト感が損なわれてしまい、つぶれが生じる可能性が考えられる。そこで、特徴強調部７にて高輝度領域と低輝度領域にある映像に関してコントラスト感を改善するとともに、つぶれを防ぐ階調伸張処理を適応する。

図４(ｂ)は、図４(ａ)の映像信号に対する輝度ヒストグラムの算出結果である。同図は、図４(ａ)の映像信号において、全体的には高輝度領域の映像が多いので、輝度ヒストグラム算出結果も高輝度領域の度数が多く分布しており、中輝度領域には映像がないため度数も無く、低輝度領域には一部の映像が含まれているため、低輝度領域の度数も多少分布している特性を示す。この場合、マイコン５は、先ず、入力映像信号の領域が輝度ヒストグラム高領域であると判定する。そして、図２(ｃ)に示すような輝度ヒストグラム高領域用ガンマカーブ特性切替に従って、入力映像信号のＡＰＬに対応したガンマカーブ（例えば「γ２」や「γ３」）をガンマ補正部６に設定する。また、図４(ｂ)にてｘ_０とｙ_０付近のような度数頻度が多い領域が、マイコン５によって予め設定されている特徴領域判定境界値を越えると特徴領域と解析し選定する。選定された特徴領域では、その領域に対してさらに階調を伸張する処理が特徴強調部７で行われる。階調を伸張する割合は度数の頻度によるものとする。（階調伸張処理の詳細は後述の図６を用いて説明する。）
図４(ｃ)は、ガンマ補正部６で適応したガンマカーブに対して、図４(ｂ)で選定された特徴領域ｘ_０とｙ_０についての階調を伸張したガンマカーブの出力結果である。同図上の点線で示されているガンマカーブがガンマ補正部６で適応したガンマカーブとなる。この点線で示すガンマカーブに対して、特徴領域ｘ_０とｙ_０についての階調を伸張させると、実線の非線形のガンマカーブが作られる。前者に比べて後者のガンマカーブの方が、特徴領域ｘ_０とｙ_０においてその傾きが急峻に上がり、右上がりに立っていることが分かる。これにより、特徴領域ｘ_０とｙ_０の階調が伸張され、この領域に対するコントラスト感を改善した映像を表現することが可能となる。つまり、ガンマカーブの傾きが寝ていたために考えられた低輝度領域でのつぶれに関しても、この手法を用いることで改善することができる。

図５(ａ)は、図４(ａ)とは逆に、入力映像信号において全体的に低輝度の映像だが、一部に高輝度の映像が含まれている映像信号の例である。同図の映像では、ガンマ補正部６において低輝度領域の階調を伸張するために、「γ０」のような低輝度領域のガンマカーブの傾きを立て、高輝度領域のガンマカーブの傾きを寝かせるガンマカーブ特性が選択される。この場合、低輝度領域にある映像についてはコントラスト感が改善されるが、高輝度領域にある映像に関してはコントラスト感が損なわれてしまい、つぶれが生じる可能性が考えられる。そこで、特徴強調部７にて高輝度領域と低輝度領域にある映像に関してコントラスト感を改善するとともに、つぶれを防ぐ階調伸張処理を適応する。

図５(ｂ)は、図５(ａ)の映像信号に対する輝度ヒストグラムの算出結果である。同図は、図５(ａ)の映像信号において、全体的には低輝度領域の映像が多いので、輝度ヒストグラム算出結果も低輝度領域の度数が多く分布しており、中輝度領域には映像がないため度数も無く、高輝度領域には一部の映像が含まれているため、高輝度領域の度数も多少分布している特性を示す。この場合、マイコン５は、先ず、入力映像信号の領域が輝度ヒストグラム低領域であると判定する。そして、図２(ｅ)に示すような輝度ヒストグラム低領域用ガンマカーブ特性切替に従って、入力映像信号のＡＰＬに対応したガンマカーブ（例えば「γ０」）をガンマ補正部６に設定する。また、図５(ｂ)にてｘ_１とｙ_１付近のような度数の頻度が多い領域が、マイコン５によって予め設定されている特徴領域判定境界値を越えると特徴領域と解析し選定する。選定された特徴領域では、その領域に対してさらに階調を伸張する処理が特徴強調部７で行われる。階調を伸張する割合は度数の頻度によるものとする。

図５(ｃ)は、ガンマ補正部６で適応したガンマカーブに対して、図５(ｂ)で選定された特徴領域ｘ_１とｙ_１についての階調を伸張したガンマカーブの出力結果である。同図上の点線で示されているガンマカーブがガンマ補正部６で適応したガンマカーブとなる。この点線で示すガンマカーブに対して特徴領域ｘ_１とｙ_１についての階調を伸張させると実線の非線形のガンマカーブが作られる。前者に比べて後者のガンマカーブの方が、特徴領域ｘ_１とｙ_１においてその傾きが急峻に上がり、右上がりに立っていることが分かる。これにより、特徴領域ｘ_１とｙ_１の階調が伸張され、この領域に対するコントラスト感を改善した映像を表現することが可能となる。つまり、ガンマカーブの傾きが寝ていたために考えられた高輝度領域でのつぶれに関しても、この手法を用いることで改善することができる。

図６を用いて、特徴強調部７にて特徴領域に対する階調伸張処理方法について説明する。同図において、特徴領域が点ｉとｊの範囲の場合、ｉとｊの間のガンマカーブを立てることによって階調を伸張する。ガンマカーブを立てる方法としては、同図中のガンマ補正部６によって生成された点線のガンマカーブ上の元々設定されている点ｉとｊに対して、点ｉを下げ点ｉ”にし、点ｊを上げ点ｊ”にする方法である。この下げる割合ｄｒと上げる割合ｕｒの最大値はそれぞれ任意に設定しておき、輝度特徴検出部４によって算出された輝度ヒストグラムを基に、特徴領域における度数がある境界値を越えた割合ｆｒをマイコン５にて算出した制御信号により、特徴強調部７にてｄｒとｕｒのそれぞれをｆｒと乗算することで点ｉ”と点ｊ”の出力振幅レベルを決定する。同図上では、ｉを下げ、ｊを上げる制御にて点ｉ”と点ｊ”作り出している様子を示しているが、ｄｒとｕｒのどちらかの割合を０とすることで、特徴領域の点ｉはそのままで、点ｊだけを上げて点ｊ”のみを作る制御、特徴領域の点ｊはそのままで、点ｉを下げて点ｉ”のみを作る制御も可能である。しかし、点ｉを上げ、点ｊを下げる制御にすることで、特徴領域におけるガンマカーブの傾きが最も急峻に上がるため、コントラスト感を改善することができる。同図では、階調を伸張する領域を１つだけとしているが、特徴領域が複数領域ある場合も同じ処理によって対応でき、連続的に処理することができる。この場合、今計算の対象となっている点が左隣の点より小さくならないために、常にｉ'＜ｉ”、ｉ”＜ｊ”、ｊ”＜ｊ'の関係が成り立つような補正処理をかける必要がある。これは、左隣の点が計算の対象となる点より大きいと映像破綻が生じるためである。

ガンマ補正部６と特徴強調部７によって処理され出力されたガンマカーブに対して、基準となるリニアな入出力特性の「γ１」より、出力振幅レベルが入力振幅レベルより低い場合のガンマカーブ、例えば「γ２」や「γ３」では、色補正部８にて彩度の振幅を下げる処理を行う。ガンマカーブ特性において、出力振幅レベルが入力振幅レベルより低いと色が濃くなり、色潰れ等が起きる場合がある。そこで、図３(ｂ)にて説明したガンマ補正部６にて用いた距離の比により、それに応じた彩度の振幅調整を行う。これにより、補正処理されたガンマカーブに適した色の濃度を設定でき、色潰れ等を防ぐことが可能となる。

以上説明したように、本発明によるガンマカーブ特性は、ガンマ補正部６と特徴強調部７の両方にて処理された後の非線形で複数の特徴領域に対してガンマ補正処理が行われているガンマカーブ特性となる。例えば、全体的に明るい映像では、ガンマ補正部６によってＡＰＬと輝度ヒストグラムを用いたガンマ補正処理を行い高輝度領域の階調を伸張し、特徴強調部７によって輝度ヒストグラムを解析した結果による特徴領域に対して階調を伸張し、入力映像信号に最適なガンマカーブを生成する。全体的に暗い映像では、ガンマ補正部６によってＡＰＬと輝度ヒストグラムを用いたガンマ補正処理を行い低輝度領域の階調を伸張し、特徴強調部７によって輝度ヒストグラムを解析した結果による特徴領域に対して階調を伸張し、入力映像信号に最適なガンマカーブを生成する。このように、ガンマ補正部６と特徴強調部７の両方にてガンマ補正処理を行うことで、どのような入力映像信号がきても、例えば、全体が高輝度映像の一部に低輝度が含まれている映像、もしくは全体が低輝度映像の一部に高輝度が含まれている映像において、入力映像信号に対して複数のガンマカーブから最適なガンマカーブを算出し、コントラスト感を改善したい全ての領域の階調を伸張できる。

図７は、本発明による映像処理装置の第２の実施例を示すブロック図である。本実施例では、図１で構成されていた輝度特徴検出部４の代わりに輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ，ＣｒとによりＡＰＬと輝度ヒストグラムと色相／彩度ヒストグラムを検出する輝度／色特徴検出部１２を備える。なお、図１と同一部分には同一符号を付して示し、その重複する説明を省略する。

図７において、輝度／色特徴検出部１２は、入力映像信号から入力マトリクス変換部３によって変換された輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ，Ｃｒより、１フィールドまたは１フレームの映像期間内におけるＡＰＬと輝度ヒストグラムと色相／彩度ヒストグラムを検出する。輝度信号Ｙに関しては、前記第１の実施例と同じ制御のためこれ以降の説明を省略する。輝度／色特徴検出部１２にて検出された色相／彩度ヒストグラムの情報はマイコン５に入力される。マイコン５では、入力される色相／彩度ヒストグラムの情報から、色相ヒストグラムと各色相に関する彩度ヒストグラムの分布特性を解析し、その解析結果を基に色制御信号を作成し、色補正部８に色制御信号を出力する。色補正部８では、マイコン５で作成された色制御信号により、各色相に関する彩度の振幅調整を行って、出力マトリクス変換部９に出力する。以降は前記第１の実施例と同じ制御となる。

以下、本実施例の特徴である、輝度／色特徴検出部１２、マイコン５と色補正部８において成される、検出した色相／彩度ヒストグラムを基に行う彩度の振幅調整の詳細な説明を行う。

まず、輝度／色特徴検出部１２において検出した色相／彩度ヒストグラムの検出結果の例を図８に示す。同図に示すように、色相ヒストグラムは、入力映像信号に対する各色相の度数頻度を表す。これにより、入力映像信号による色の傾向や頻度を解析することができる。

次に、輝度／色特徴検出部１２において検出した色相／彩度ヒストグラムの検出結果の例を図９に示す。同図に示すように、彩度ヒストグラムは、各色相に関して無彩色、彩度低、彩度中、彩度高の４つの領域に分かれる。無彩色の場合は、色が無い状態なので白または黒のときを表す。有彩色の場合は、彩度が高い場合はより濃く鮮やかになり、彩度が低い場合は薄い色となる。つまり、本発明における彩度ヒストグラムでは、彩度高のときが最も鮮やかな色の度数を表し、彩度低のときが濁った色の度数を表し、彩度中のときが彩度高と彩度低の中間色の度数を表す。図９では、各色相において青色と黄色に関する彩度ヒストグラムを例として挙げているが、本発明では色相の数を自由に選択することが可能であるため、入力映像信号に含まれる多くの彩度ヒストグラムを算出することも可能である。

本実施例における彩度の振幅調整には、前記色相ヒストグラムと彩度ヒストグラムを用いて制御を行う。即ち、マイコン５は、色相ヒストグラムでは、度数頻度が多いと判断する予め定められた所定の境界値Ｈｈと度数頻度が少ないと判断する予め定められた所定の境界値Ｈｌに基づき、検出結果においてどの色が多いのか、または少ないのかを解析する。例えば、図８の色相ヒストグラムにおいて境界値Ｈｈを越える色は青色であり、境界値Ｈｌを下回る色は黄色であると判定する。判定された青色と黄色について、つまり図９の彩度ヒストグラム（図１０の振幅調整前彩度ヒストグラム）について、彩度の振幅調整を行った結果（振幅調整後彩度ヒストグラム）を図１０に示す。図１０(ａ)に示す青色については、境界値Ｈｈを越えているため彩度の振幅を増大する処理を行う。これにより、調整前に比べ、調整後では彩度高の度数が増えることから、より色を鮮やかに表現する。しかし、彩度高の度数が増えすぎると、色が濃くなり過ぎて色つぶれを起こす可能性があるため、振幅増大にともなう彩度高領域における度数の上限値（「振幅増大境界値」と称する）を設け、その境界値を越えないようにすることで色つぶれを防止する。図１０(ｂ)に示す黄色については、境界値Ｈｌを下回っているため彩度の振幅を減少する処理を行う。これにより、調整前に比べ、調整後では彩度高の度数が減ることから、色の鮮やかさを減らし表現する。しかし、彩度高の度数が減りすぎると、色が薄くなりすぎて全く目立たなくなってしまう可能性があるため、振幅減少にともなう彩度高領域における度数の下限値（「振幅減少境界値」と称する）を設け、その境界値を下回らないようにすることで前記可能性を防止する。彩度の振幅調整の度合いについては、色相ヒストグラムにおいて、境界値Ｈｈを越えた場合は、境界値Ｈｈからヒストグラム結果の頂点までの差分を用い、境界値Ｈｌを下回った場合は、境界値Ｈｌからヒストグラム結果の頂点までの差分を用いることで、振幅をどれだけ増大するのか、または減少するのかを決める。彩度の振幅調整における他の方法としては、色相ヒストグラムにおいて、境界値Ｈｈと境界値Ｈｌ内に収まっている色に関して、境界値Ｈｈと境界値Ｈｌまでの距離の比を用いることで振幅の増減を決める方法もある。

以上説明したように、本実施例において、マイコン５にて算出した図８に示す色相ヒストグラムと図９に示す彩度ヒストグラムを基に、例えば、色相ヒストグラムの度数頻度が多く強調したい色に関して彩度の振幅を増大し、色相ヒストグラムの度数頻度が少なく強調させたくない色に関して彩度の振幅を減少する彩度の振幅調整を行うことができる。このことより、第１の実施例にて述べた輝度ヒストグラムによる輝度信号Ｙのガンマ補正による階調伸張でのコントラスト改善に付け加え、色相／彩度ヒストグラムによる色差信号Ｃｂ，Ｃｒの色補正により、それぞれの色における最適な彩度に設定することで、色が薄く映像がぼやけてしまう場合や色が濃くなり過ぎて見づらくなってしまう場合を防ぐことが可能となり、色のメリハリを強調した色鮮やかな映像を実現することができる。

本発明の第１の実施例としての映像処理回路の基本構成図。 本発明におけるＡＰＬと輝度輝度ヒストグラムを用いたガンマ補正の説明図。 本発明におけるガンマカーブ切替特性とＡＰＬの関係の説明図。 本発明における入力映像信号の全体が高輝度時の特徴領域の判定方法と階調伸張後の結果の説明図。 本発明における入力映像信号の全体が低輝度時の特徴領域の判定方法と階調伸張後の結果の説明図。 本発明における階調の伸張方法の説明図。 本発明の第２の実施例としての映像処理回路の基本構成図。 本発明における色相ヒストグラムの検出結果例の説明図。 本発明における彩度ヒストグラムの検出結果例の説明図。 本発明における彩度の振幅調整の説明図。

符号の説明

１ 映像信号処理回路、２ 映像信号の入力端子、３ 入力マトリクス変換部、４ 輝度特徴検出部、５ マイコン、６ ガンマ補正部、７ 特徴強調部、８ 色補正部、９ 出力マトリクス変換部、１０ 映像信号の出力端子、１１ 映像表示部、１２ 輝度／色特徴検出部。

Claims (15)

1. 映像表示装置において、
   入力された映像信号から、該映像信号の特徴として、所定期間における平均輝度レベルと輝度ヒストグラムを検出する特徴検出部と、
   前記検出された平均輝度レベルと輝度ヒストグラムの組み合わせにより前記映像信号の階調を補正する第１の階調補正部と、
   前記特徴検出部で検出された輝度ヒストグラムから、所定値よりも高い輝度分布を示す特徴領域が判別され、該特徴領域に対応する前記階調補正部からの信号の階調を補正する第２の階調補正部、
   を備えることを特徴とする映像表示装置。
2. 前記特徴検出部は、１フィールドまたは１フレーム期間における平均輝度レベルと輝度ヒストグラムを検出することを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
3. 前記特徴検出部によって検出された平均輝度レベルと輝度ヒストグラムに基づいて前記前記第１及び第２の階調補正部を制御する制御部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
4. 前記第１の階調補正部は、前記映像信号に対しガンマ補正を行うことによって階調補正を行うガンマ補正回路であり、
   前記制御部は、予め設定された複数のガンマカーブのうち前記検出された平均輝度レベルの対応するガンマカーブを選択し、該選択されたガンマカーブを前記ガンマ補正回路に与えて、
   前記ガンマ補正回路は、前記制御部から与えられたガンマカーブに基づいて前記映像信号の階調補正を行うことを特徴とする請求項３に記載の映像表示装置。
5. 前記制御部は、複数の輝度ヒストグラム領域の各々に対応する前記ガンマカーブの切換特性を有し、前記特徴検出部で検出された輝度ヒストグラムから前記映像信号が前記複数の輝度ヒストグラム領域のどれに属するかを判定し、該判定された輝度ヒストグラム領域に対応する前記切換特性を用いて、前記複数のガンマカーブを前記検出された平均輝度レベルに応じて切り換ることを特徴とする請求項４に記載の映像表示装置。
6. 前記第２の階調補正部は、前記特徴領域に対応する前記階調補正部からの信号の階調を伸長する特徴強調部であることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
7. 映像表示装置において、
   入力された映像信号から、該映像信号の特徴として、所定期間における平均輝度レベルと輝度ヒストグラムを検出する特徴検出部と、
   前記検出された平均輝度レベルと輝度ヒストグラムの組み合わせにより前記映像信号の階調を補正する階調補正部と、
   前記階調補正部で階調補正された映像信号のうち、前記検出輝度ヒストグラムを用いて判定された特徴領域に対応する信号に対して、更に階調補正を行う特徴強調部と、
   前記特徴検出部によって検出された平均輝度レベルと輝度ヒストグラムに基づいて前記前記階調補正部及び前記特徴強調部を制御する制御部、
   を備えることを特徴とする映像表示装置。
8. 前記制御部は、前記検出輝度ヒストグラムから所定度数を越える領域を前記特徴領域と判定し、
   前記特徴強調部は、前記制御部で判定された特徴領域に対応する前記階調補正部からの信号に対し、その階調を伸長することを特徴とする請求項７に記載の映像表示装置。
9. 前記制御部によって、前記特徴領域が所定期間において複数存在すると判定された場合、前記特徴強調部は、該複数の特徴領域に対応する前記階調補正部からの信号について、個別にその階調伸長することを特徴とする請求項８に記載の映像表示装置。
10. 映像表示装置において、
    入力された映像信号から、該映像信号の特徴として、色に関するヒストグラムを検出する特徴検出部と、
    前記特徴検出部で検出した色ヒストグラムに基づいて、前記映像信号を補正する補正部を設けたことを特徴とする映像表示装置。
11. 前記特徴検出部は、前記色ヒストグラムとして、前記映像信号の所定期間における複数色相毎の度数分布を示す色相ヒストグラムを検出し、
    前記補正部は、前記特徴検出部で検出された色相ヒストグラムを用いて前記映像信号の彩度を補正することを特徴とする請求項１０に記載の映像表示装置。
12. 前記特徴検出部によって検出された色相ヒストグラムから、所定度数を超える色相を判別する制御部を更に備え、
    前記補正部は、前記制御部で判別された所定度数を超える色相について、その彩度を大きくするように前記映像信号の補正を行うことを特徴とする請求項１１に記載の映像表示装置。
13. 前記特徴検出部は、前記色ヒストグラムとして、前記映像信号の所定期間における特定色相の彩度の出現度数を示す彩度ヒストグラムを検出し、
    前記補正部は、前記特徴検出部で検出された色相ヒストグラムを用いて前記映像信号の彩度を補正することを特徴とする請求項１０に記載の映像表示装置。
14. 映像表示装置において、
    入力された映像信号から、平均輝度レベルと輝度ヒストグラムを検出する特徴検出部と、
    該特徴検出手段からの検出結果に基づいて映像信号の階調を補正するガンマ補正部と、
    該特徴検出部で検出された輝度ヒストグラムから、所定度数よりも高い輝度分布を示す特徴領域を解析し、該特徴領域に対応する前記ガンマ補正部からの映像信号に対して、その階調を伸張する階調伸張処理を行う特徴強調部と、
    該ガンマ補正処理に基づいて彩度の振幅調整を行う色補正部、
    を備えたことを特徴とする映像表示装置。
15. 映像表示装置において、
    入力された映像信号から平均輝度レベル、輝度ヒストグラムを検出する輝度特徴検出部、及び色ヒストグラムを検出する色特徴検出部を含む特徴検出部と、
    該輝度特徴検出部からの検出結果に基づいて映像信号の階調を補正するガンマ補正部と、
    該特徴検出部で検出された輝度ヒストグラムから、所定度数よりも高い輝度分布を示す特徴領域を解析し、該特徴領域に対応する前記ガンマ補正部からの映像信号に対して、その階調を伸張する階調伸張処理を行う特徴強調部と、
    該色特徴検出部からの検出結果に基づいて前記映像信号の色相と彩度を解析し、映像信号に対して彩度補正を行う色補正部、
    を備えたことを特徴とする映像表示装置。
    

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