JP2006228184A - 動的画像コントラスト処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 異なる複数の画像信号のコントラストを動的に調整するための動的画像調整装置を提供すること。
【解決手段】 本発明は、複数の画素を含む第１画像信号のコントラストを動的に調整するための動的画像調整装置を提供する。本調製装置は、第１変換モジュールと演算モジュールと第２変換モジュールとを備える。第１変換モジュールは、前記第１画像信号を入力して複数の調製信号を生成する。前記第１画像信号の各画素は、前記複数の調整信号のうちの一つに対応する。演算モジュールは第１変換モジュールに接続され、前記複数の調整信号のうちの第１セットの調製信号を入力して第１利得曲線を生成する。第２変換モジュールは、演算モジュールおよび第１変換モジュールに接続され、前記第１利得曲線および前記複数の調整信号に従って第２画像信号を生成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像処理装置に関する。更に詳しくは、本発明は、画像信号のコントラストを動的に調整するための画像調整装置に関する。

一般に、加工しない画像のコントラストは、画像における明部と暗部との間の輝度(brightness)比に関連している。コントラストの増加は軽度の歪曲をもたらすが、コントラストの適切な増加は、多くの人々に対しては心地よい視覚的感覚を提供する。従って、画像のコントラストを処理する方法は、画像処理の重要な課題である。

従来技術においては、画像のコントラストは、モニタのガンマパラメータを調整することにより高められ、即ち、コントラストは、モニタの輝度とグレイスケールレベル(gray scale level)との間の関係を変えることにより調製される。ほとんどのモニタは、ユーザがコントラストを調製するために、表示画面（ＯＳＤ: on screen display）の機能または多数のガンマパラメータを提供する。しかし、一定のコントラスト設定は、全ての画像に適合するとは限らない。例えば、高い輝度を有する画像のコントラストは、より大きなガンマ値を設定することにより増加され得る。しかし、低い輝度を有する画像に大きなガンマ値を適用することは、低輝度の領域を暗くし過ぎて細部を損なうことにより、画像の品質を悪化させる。従って、より良好なコントラスト調製は、異なる画像に従って動的でなければならず、即ち、調製は、個々の画像の輝度に応じて行われるべきである。

コントラストを高めることの考え方は、画像の明るい部分をより明るくすると共に暗い部分をより暗くすることである。同時に、画像の色彩(color)は影響されるべきではない。伝統的なＲＧＢ色空間よりもＹ／Ｃ色空間でコントラストを調製することのこれら二つの成分が分離されなければ、コントラストに関連する輝度成分は個別に調製され得ないからである。一方、輝度および色彩は、いくつかの高品質の画像信号においてＹＰｂＰｒ信号またはＹＣｂＣｒ信号として分離される。従来技術では、いくつかのモニタは、画像のコントラストが調製されるようにＹＰｂＰｒまたはＹＣｂＣｒのＹベクトルを変えるためにスケーラーチップ(scaler chip)またはビデオデコーダ(video decoder)を使用している。従来技術では、コントラストを調製するためのほとんどの方法は、ＹＣｂＣｒ信号またはＹＰｂＰｒ信号を使用している。しかしながら、輝度と色彩を分離する品質に関しては、ＹＣｂＣｒおよびＹＰｂＰｒ信号はＣＩＥ Ｌａｂ信号よりも悪い。

従って、本発明は、上述の問題を克服するための動的画像調整装置を提供する。更に、本発明で使用される色空間は、ＣＩＥ(Commission Internationale de L’Eclairage)によって提案されるＣＩＥ Ｌａｂ色空間である。

本発明の主要な目的は、異なる複数の画像信号のコントラストを動的に調整するための動的画像調整装置を提供することである。

本発明による好ましい一実施形態では、前記動的画像調整装置は、複数の画素を含む第１画像信号のコントラストを調整するために使用される。前記調整装置は、第１変換モジュール(first transformation module)と、演算モジュール(operation module)と、第２変換モジュール(second transformation module)とを備える。前記第１変換モジュールは、複数の調製信号を生成するために前記第１画像信号を入力し、そして前記第１画像信号の各画素は、それぞれ、前記調整信号の一つに対応する。前記演算モジュールは、前記第１変換モジュールに接続され、前記複数の調整信号のうちの第１セットの調整信号を入力して第１利得曲線を生成する。前記第２変換モジュールは、前記演算モジュールおよび前記第１変換モジュールに接続され、前記第１利得曲線および前記複数の調整信号に従って第２画像信号を生成する。

本発明による動的調整装置は、前記演算モジュールを使用して各画像の特性を分析し、利得モジュールは、前記分析結果に従って前記画像信号を調整する。このようにして、前記調整装置は、異なる複数の画像のコントラストを動的に調製することができ、従って，前記調製された画像信号は、従来技術におけるものよりも良好なコントラストを有する。

本発明の利点および精神は、添付の図面と共に以下の説明により理解されるであろう。

図１を参照すると、図１は、本発明による動的画像調整装置(dynamic image adjusting apparatus)２０のブロック図を示す。動的画像調整装置２０は、複数の画素(pixel)を含む第１画像信号２１のコントラスト(contrast)を動的に調製(adjusting)するために使用される。調製装置２０は、第１変換モジュール(first transformation module)２２と、演算モジュール(operation module)２４と、第２変換モジュール(second transformation module)２６とを備える。

第１変換モジュール２２は、第１画像信号２１を入力して、複数の調製信号(adjusting signals)を生成する。ここで、第１画像信号２１の各画素は、前記複数の調製信号の一つに対応する。前記複数の調整信号のそれぞれは、輝度信号(brightness signal)２３と、第１色信号(first color signal)２５と、第２色信号(second color signal)２７とを含んでいる。

演算モジュール２４は、第１変換モジュール２２に接続され、前記複数の調製信号のうちの第１セットの調整信号(a first set of adjusting signals)を入力して第１利得曲線を生成する。

この好ましい実施形態では、演算モジュール２４は、輝度計算モジュール３０と選択モジュール３２を備える。輝度計算モジュール３０は、前記第１セットの調整信号のそれぞれの輝度信号２３に従って平均輝度信号(average grightness signal)３１を生成する。選択モジュール３２は、上記輝度計算モジュール３０に接続される。選択モジュール３２は、前記平均輝度信号３１に従って、前記選択モジュールに予め格納された複数の利得曲線(gain curve)３４から第１利得曲線３５を選択する。

第２変換モジュール２６は、演算モジュール２４および第１変換モジュール２２に接続されている。第２変換モジュール２６は、第１利得曲線３５および前記複数の調製信号に従って第２画像信号４５を生成する。

第２変換モジュール２６は、正規化モジュール(normalization module)４０と、利得モジュール(gain module)４２と、逆変換モジュール(inverse transformation module)４４とを備える。正規化モジュール４０は、前記複数の調整信号に従って複数の正規化された調製信号４１を生成する。利得モジュール４２は、前記正規化モジュール４０に接続され、前記複数の正規化された調整信号４１および前記第１利得曲線３５に従って複数の利得信号４３を生成する。逆変換モジュール４４は、利得モジュール４２に接続され、前記複数の利得信号４３に従って前記第２画像信号４５を生成する。

利得モジュール４２は、複数の利得テーブル(gain tables)５０を備え、各利得テーブル５０は、複数の利得曲線３４のうちの一つに対応する。利得モジュール４２は、前記第１利得曲線３５に対応する第１利得テーブルと前記複数の正規化された調整信号４１に従って複数の利得信号４３を生成する。

この好ましい実施形態では、調製装置２０は、さらに、演算モジュール２４に接続された記憶装置２８を備える。記憶装置２８は、前記第１セットの調整信号のそれぞれの輝度信号および前記平均輝度信号３１を格納するために使用される。

本発明による他の好ましい実施形態では、本調製装置は、前記記憶装置から前記平均輝度信号を選択し、平均値を計算するために前記平均輝度信号を使用することができる。時折、デジタル回路の動作速度における制限のために、本調製装置は、画像が表示される前に全体の計算を完了することができないこともある。ビデオファイルにおける隣接画像は、通常、類似しているので、本調整装置が、次画像のコントラストを調製するために前画像の前記計算された平均輝度信号を使用することは道理にかなっているし、実際的である。しかしながら、この方法を用いると、互いに大きな違いを有する隣接画像は、ディスプレイされるとフリッカーを生じる。従って、この好ましい実施形態では、平均値を計算する演算(operation)が付け加えられる。例えば、本調製装置は、最初の３１個の画像の輝度信号の前記計算された平均値を使用して、３２番目の画像を調整する。従って、画像間の大きな違いに起因するフリッカーの影響が低減される。

図２を参照すると、図２は、本発明における調製装置が使用する利得曲線を示す。図２に示されるように、横軸は入力輝度を表し、縦軸は、調製された出力輝度を表す。曲線６０は傾きが１の直線を示し、輝度は、この状態下では調製を必要としない。曲線６２は、高い輝度を有する画像に使用されるガンマ曲線に似ている。曲線６４は、明部をより明るくすると共に暗部をより暗くする逆曲線(reverse curve)である。曲線６４の振幅は、中間輝度または低輝度の画像に適合するように調整可能である。本発明による動的コントラスト調整は、全体画像の輝度特性に従って図２の利得曲線を動的に選択することである。

図３を参照すると、図３は、本発明による動的画像調整方法のフローチャートを示す。本発明は、第１画像信号のコントラストを動的に調整するための動的画像調整方法を提供し、ここで、前記第１画像信号は複数の画素を含み、本調製方法は次のステップを含む。
Ｓ７０：前記第１画像信号を入力して複数の調製信号を生成する。ここで、前記第１画像信号の各画素は、前記複数の調整信号のうちの一つの調整信号に対応し、前記複数の調整信号のそれぞれは、輝度信号と、第１色信号と、第２色信号とを含む。
Ｓ７２：前記複数の調整信号のうちの第１セットの調整信号を入力して第１利得曲線を生成する。
Ｓ７４：前記第１利得曲線と前記複数の調製信号に従って第２画像信号を生成する。
Ｓ７６：前記第１セットの調製信号のそれぞれの輝度信号および平均輝度信号を格納する。

図４を参照すると、図４は、本発明による動的画像調整方法が第１利得曲線を選択する方法を示し、ここで、本方法は複数の利得曲線を予め格納し、図４に示すように、ステップＳ７２は次のサブステップを含んでいる。
Ｓ８０：前記第１セットの調整信号のそれぞれの輝度信号に従って平均輝度信号を生成する。
Ｓ８２：前記平均輝度信号に従って前記複数の利得曲線から前記第１利得曲線を選択する。

図５を参照すると、図５は、本発明による画像調製方法が前記第２画像信号を生成する方法を示す。図５に示すように、ステップＳ７４は、次のサブステップを更に含む。
Ｓ９０：前記複数の調整信号に従って複数の正規化された調整信号を生成する。
Ｓ９２：前記複数の正規化された調整信号および前記第１利得曲線に従って複数の利得信号を生成する。ここで、前記複数の利得曲線のそれぞれは、前記複数の利得テーブルの一つに対応する。そして、このステップは、前記第１利得曲線に対応する第１利得テーブルおよび前記複数の正規化された調整信号に従って前記複数の利得信号を生成する。
Ｓ９４：前記複数の利得信号に従って前記第２画像信号を生成する。

前記輝度計算装置は、最初に、前記第１セットの調整信号の平均輝度を生成し、そして、前記選択モジュールは、前記平均輝度に従って利得曲線を選択する。それから、前記正規化モジュールは、前記調整信号を正規化して、前記正規化された調整信号を生成し、そして、前記利得曲線に対応する利得テーブルにおける利得値で調製信号を正規化して、調製された利得信号を得る。前記逆変換モジュールは、ディスプレイ用の前記第２画像信号を生成するために前記利得信号を変換するのに使用され、これにより、本調製方法が完了される。

本発明による動的画像調整装置は、画像の内容に応じて各画像のコントラストを動的に調製することができる。さらに、本発明で使用される色空間は、ＣＩＥ(Commission Internationale de L’Eclairege)によって提案されるＣＩＥ Ｌａｂ色空間、即ちＬａｂ色空間である。Ｌａｂ色空間を使用する理由は二つある。一つは、Ｌａｂ色空間は知覚作用均一の色空間であるからであり、もう一つは、Ｌａｂ色空間では輝度および色彩が分離され、この分離は他の色空間よりも明白だからである。従って、本発明による動的画像調整装置は、画像の品質を高め、画像をより視覚的に飽和(saturate)させ、且つ、一層良好な表示品質を提供することができる。

上述の例および説明を用いて、本発明の特徴および思想が願わくは十分に説明された。本技術分野の当業者であれば、本発明の教示の範囲内で、上記装置の多くの変形および代替物がなされることが容易に理解できるであろう。従って、上記開示は、添付の請求項の境界(metes)および範囲(bounds)によってのみ制限されるものとして解釈されるべきである。

本発明による動的画像調整装置のブロック図である。 本発明による前記調整装置が使用する利得曲線を示す図である。 本発明による動的画像調製方法のフローチャートである。 前記動的画像調整方法が第１利得曲線を選択する方法を示すフローチャートである。 前記動的画像調製方法が第２画像信号を生成する方法を示すフローチャートである。

符号の説明

２０ 動的画像調整装置
２２ 第１変換モジュール
２４ 演算モジュール
２６ 第２変換モジュール
２８ 記憶装置

Claims (12)

1. 複数の画素を含む第１画像信号のコントラストを動的に調整するための動的画像調製装置であって、
   前記第１画像信号を入力し、前記第１画像信号に基づき複数の調製信号を生成するための第１変換モジュールと、
   前記第１変換モジュールに接続され、前記複数の調整信号のうちの第１セットの調整信号を入力して第１利得曲線を生成する演算モジュールと、
   前記演算モジュールおよび前記第１変換モジュールに接続され、前記第１利得曲線および前記複数の調整信号に従って第２画像信号を生成する第２変換モジュールと
   を備え、前記第１画像信号が前記複数の調製信号のうちの一つに対応している動的画像調整装置。
2. 前記複数の調整信号のそれぞれは、輝度信号と第１色信号と第２色信号とを含む請求項１記載の調整装置。
3. 前記演算モジュールは、
   前記第１セットの調整信号のそれぞれの輝度信号に従って平均輝度信号を生成するための輝度計算モジュールと、
   前記輝度計算モジュールに接続され、複数の利得曲線を予め格納し、前記平均輝度信号に従って前記複数の利得曲線から前記第１利得曲線を選択する選択モジュールと、
   を備えた請求項２記載の調整装置。
4. 前記第１セットの調整信号のそれぞれの前記輝度信号および前記平均輝度信号を格納するための記憶装置を更に備えた請求項３記載の調整装置。
5. 前記第２変換モジュールは、
   前記複数の調整信号に従って複数の正規化された調製信号を生成するための正規化モジュールと、
   前記正規化モジュールに接続され、前記複数の正規化された調整信号と前記第１利得曲線とに従って複数の利得信号を生成する利得モジュールと、
   前記利得モジュールに接続され、前記複数の利得信号に従って前記第２画像信号を生成する逆変換モジュールと、
   を備えた請求項１記載の調整装置。
6. 前記利得モジュールは、複数の利得テーブルを備え、前記複数の利得テーブルのそれぞれは、前記複数の利得曲線の一つに対応し、該利得モジュールは、前記第１利得曲線に対応する第１利得テーブルと前記複数の正規化された調整信号とに従って前記複数の利得信号を生成する請求項５記載の調整装置。
7. 複数の画素を含む第１画像信号のコントラストを動的に調整するための動的画像調製方法であって、
   （ａ）前記第１画像信号を入力して複数の調製信号を生成するステップと、
   （ｂ）前記複数の調整信号のうちの第１セットの調整信号を入力して第１利得曲線を生成するステップと、
   （ｃ）前記第１利得曲線と前記複数の調整信号とに従って第２画像信号を生成するステップと、を含み、
   前記第１画像信号のそれぞれは、前記複数の調整信号のうちの一つの調整信号に対応する動的画像調整方法。
8. 前記複数の調整信号のそれぞれは、輝度信号と第１色信号と第２色信号とを含む請求項７記載の方法。
9. 複数の利得曲線は予め格納されており、前記ステップ（ｂ）は、サブステップとして、
   （ｂ１）前記第１セットの調整信号のそれぞれの前記輝度信号に従って平均輝度信号を生成するステップと、
   （ｂ２）前記平均輝度信号に従って前記複数の利得曲線から前記第１利得曲線を選択するステップと、
   を含む請求項８記載の方法。
10. （ｄ）前記第１セットの調整信号のそれぞれの前記輝度信号と前記平均輝度信号とを格納するステップ
    を更に含む請求項９記載の方法。
11. 前記ステップ（ｃ）は、
    （ｃ１）前記複数の調整信号に従って複数の正規化された調整信号を生成するステップと、
    （ｃ２）前記複数の正規化された調整信号と前記第１利得曲線とに従って複数の利得信号を生成するステップと、
    （ｃ３）前記複数の利得信号に従って前記第２画像信号を生成するステップと、
    を更に含む請求項７記載の方法。
12. 前記複数の利得曲線のそれぞれは、前記複数の利得テーブルの一つに対応し、前記ステップ（ｃ２）は、前記第１利得曲線に対応する第１利得テーブルと前記複数の正規化された調製信号とに従って前記複数の利得信号を生成する請求項１１記載の方法。
    

Images