JP2006270417A - Video signal processing method and video signal processing apparatus - Google Patents

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晋吾 木田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a video signal processing method and a video signal processing apparatus for optimally correcting the image quality, according to the state of the video signal. <P>SOLUTION: The video signal processing method is configured, such that when correcting gradation of a video signal and its color signal component, a parameter used for at least correction of the gradation or the color signal component is supplied at a changed response speed, by changing the feedback coefficient value of a leak type integrating circuit 31, a characteristics extracting means 20 extracts the characteristics of the video signal by each field or each frame, a coefficient changing means 32 obtains variations that are the index of a scene change, on the basis of the extracted feature, and the feedback coefficient value of the leak integrating circuit is set by each field or each frame according to the variation; and when setting the feedback coefficient value, the feedback coefficient value is changed in the direction of increasing the response speed as the variation is greater within a prescribed range, wherein the variation is subject to change. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、映像信号の階調や色信号成分を補正して、視覚上の画質を向上させる映像信号処理に係り、特に、入力された映像信号の画像の特徴に応じて画質を自動的に調整することができる映像信号処理方法及び映像信号処理装置に関する。   The present invention relates to video signal processing for improving visual image quality by correcting gradation and color signal components of a video signal, and in particular, automatically improves the image quality according to the characteristics of the image of the input video signal. The present invention relates to a video signal processing method and a video signal processing apparatus that can be adjusted.

映像信号を表示する表示装置を陰極線管(CRT)と想定しているテレビジョン放送などでは、送信側で映像信号にあらかじめガンマ特性を施している。陰極線管を用いた表示装置においては送信側で施されたガンマ特性と陰極線管が有する逆ガンマ特性とが合わされて、映像信号はリニアな階調で表示されることになる。これに対して、プラズマディスプレイパネル表示装置(PDP)や液晶表示装置(LCD)はリニアな階調特性を有しているので、ガンマ特性が施された映像信号をリニアな階調で表示するには、映像信号に逆ガンマ特性を施すガンマ補正が必要となる。   In television broadcasting and the like in which a display device that displays a video signal is assumed to be a cathode ray tube (CRT), a gamma characteristic is applied to the video signal in advance on the transmission side. In a display device using a cathode ray tube, the video signal is displayed in a linear gradation by combining the gamma characteristic provided on the transmission side with the inverse gamma characteristic of the cathode ray tube. On the other hand, the plasma display panel display device (PDP) and the liquid crystal display device (LCD) have a linear gradation characteristic, so that a video signal subjected to the gamma characteristic is displayed with a linear gradation. Requires gamma correction for applying an inverse gamma characteristic to the video signal.

ガンマ補正は、階調をリニアにするという目的だけでなく、入力輝度信号Yと出力輝度信号Y'とがなすガンマ曲線を適宜に変更して画質を補正する目的でも用いられている。画質を補正するガンマ曲線としてS字特性とするものや直流分を加えたり引いたりするものがある。さらに、S字特性に直流分を加えたり引いたりするものもある。このような画質補正を行うものとして、ダイナミックレンジの大小にかかわらず、ゲイン及びガンマ特性が抑圧されない階調補正処理装置が提案されている(例えば、下記の特許文献1参照)。   The gamma correction is used not only for the purpose of making the gradation linear, but also for the purpose of correcting the image quality by appropriately changing the gamma curve formed by the input luminance signal Y and the output luminance signal Y ′. Some gamma curves for correcting image quality have S-characteristics, and others add or subtract DC. Furthermore, there are some that add or subtract a direct current component to the S-shaped characteristic. As a device for performing such image quality correction, a gradation correction processing device is proposed in which the gain and gamma characteristics are not suppressed regardless of the dynamic range (for example, see Patent Document 1 below).

一方、プラズマディスプレイパネル表示装置や液晶表示装置を用いたテレビジョン受像機には種々の機種があり、また、同じ機種であっても3原色の色度点がばらついている。そこで、特定の色及びその近傍の色のみを対象に色相、彩度、輝度などを補正する色補正回路が用いられる。この色補正回路として、色差信号R−Y、B−Y、輝度信号Yを入力として、まず、色差信号R−Y、B−Yの角度Tを算出し、次に、角度Tをパラメータとして補正対象の色の数に応じて色ごとに彩度の補正係数、色相の補正係数、Y(輝度)ガンマの補正係数、C(彩度)ガンマの補正係数を算出し、次に、各色の彩度の補正係数どうし、色相の補正係数どうし、Yガンマの補正係数どうし、Cガンマの補正係数どうしをそれぞれ加算して、彩度の補正係数の合計値、色相の補正係数の合計値、Yガンマの補正係数の合計値、Cガンマの補正係数の合計値を求め、次に、彩度の補正係数の合計値及び色相の補正係数の合計値に基づいて色差信号R−Y、B−Yの彩度、色相を補正するものが開示されている(例えば、下記の特許文献2参照)。
特開2002−27285号公報 特開2003−348614号公報
On the other hand, there are various types of television receivers using a plasma display panel display device or a liquid crystal display device, and the chromaticity points of the three primary colors vary even with the same model. Therefore, a color correction circuit that corrects hue, saturation, luminance, etc. for only a specific color and its neighboring colors is used. As the color correction circuit, the color difference signals RY and BY and the luminance signal Y are input, and the angle T of the color difference signals RY and BY is calculated first, and then the angle T is corrected using the angle T as a parameter. A saturation correction coefficient, a hue correction coefficient, a Y (luminance) gamma correction coefficient, and a C (saturation) gamma correction coefficient are calculated for each color according to the number of target colors, and then the saturation of each color is calculated. The degree correction coefficient, the hue correction coefficient, the Y gamma correction coefficient, the C gamma correction coefficient are added to each other, and the total saturation correction coefficient, the hue correction coefficient, Y gamma, The correction coefficient total value and the C gamma correction coefficient total value are obtained, and then the color difference signals RY and BY are calculated based on the saturation correction coefficient total value and the hue correction coefficient total value. A device for correcting saturation and hue is disclosed (for example, see Patent Document 2 below). ).
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-27285 JP 2003-348614 A

しかしながら、上述した従来の階調補正処理装置におけるガンマ曲線は、あらかじめ定めた固定のものであったため、刻々と変化する画像の画質を最適なものにすることができないという問題があった。また、上述した従来の色補正回路においては、色相の補正係数を補正する色相の係数p1、p2、Yガンマの補正係数を補正するYガンマ係数gy、Cガンマの補正係数を補正するCガンマ係数gcなどが映像に関係なく一義的に定義されるので、S/N比が悪い全体的に暗いシーンの場合、ノイズにも補正が加えられて逆にノイズが目立つという問題があった。   However, since the gamma curve in the above-described conventional gradation correction processing apparatus is a predetermined fixed one, there is a problem that the image quality of the image that changes momentarily cannot be optimized. In the above-described conventional color correction circuit, hue coefficients p1 and p2 for correcting the hue correction coefficient, Y gamma coefficient gy for correcting the Y gamma correction coefficient, and C gamma coefficient for correcting the C gamma correction coefficient. Since gc and the like are uniquely defined regardless of the video, there is a problem that in the case of an entirely dark scene with a poor S / N ratio, the noise is also corrected and the noise is conspicuous.

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、映像信号の状態に応じて画質を最適に補正することができる映像信号処理方法及び映像信号処理装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、補正対象の色を鮮やかに補正することができるとともに、暗いシーンであってもノイズが目立つことを防止することができる映像信号処理方法及び映像信号処理装置を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a video signal processing method and a video signal processing apparatus capable of optimally correcting the image quality according to the state of the video signal. It is to provide.
Another object of the present invention is to provide a video signal processing method and a video signal processing apparatus capable of correcting a color to be corrected vividly and preventing noise from standing out even in a dark scene. There is.

上記の目的を達成するために、本発明は、映像信号の階調及び色信号成分を補正する映像信号処理方法において、
前記階調及び前記色信号成分の少なくとも一方の補正のために用いられるパラメータを、リーク型積分回路の帰還係数値を変えることにより、応答速度を変えて供給するステップと、
前記映像信号の特徴としてヒストグラム、平均輝度値、最小輝度値、最大輝度値及び動き変化量の少なくとも1つをフィールドごと又はフレームごとに抽出するステップと、
抽出された前記特徴に基づき、シーンチェンジの指標である変動値を求め、この変動値に応じて前記リーク型積分回路の帰還係数値を、フィールドごと又はフレームごとに設定するステップとを備え、
前記帰還係数値を設定するステップは、前記変動値が変化する所定の範囲内で、前記変動値が大きくなるほど前記応答速度を速める方向に前記帰還係数値を変更設定することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a video signal processing method for correcting gradation and color signal components of a video signal.
Supplying a parameter used for correcting at least one of the gradation and the color signal component by changing a response speed by changing a feedback coefficient value of a leaky integration circuit;
Extracting at least one of a histogram, an average luminance value, a minimum luminance value, a maximum luminance value, and a motion change amount as a feature of the video signal for each field or each frame;
Obtaining a variation value that is an index of a scene change based on the extracted feature, and setting a feedback coefficient value of the leaky integration circuit according to the variation value for each field or each frame,
The step of setting the feedback coefficient value is characterized by changing and setting the feedback coefficient value in a direction in which the response speed is increased as the fluctuation value increases within a predetermined range in which the fluctuation value changes.

また、本発明は、映像信号の階調を補正する階調補正回路及び色信号成分を補正する色補正回路を備えた映像信号処理装置において、
前記階調及び前記色信号成分の少なくとも一方の補正のために用いられるパラメータを入力し、応答速度を変えて供給するリーク型積分回路と、
前記映像信号の特徴としてヒストグラム、平均輝度値、最小輝度値、最大輝度値及び動き変化量の少なくとも1つをフィールドごと又はフレームごとに抽出する特徴抽出手段と、
前記特徴抽出手段で抽出された特徴に基づき、シーンチェンジの指標である変動値を求め、この変動値に応じて前記リーク型積分回路の帰還係数値を、フィールドごと又はフレームごとに設定する係数変更手段とを備え、
前記係数変更手段は、前記変動値が変化する所定の範囲内で、前記変動値が大きくなるほど前記応答速度を速める方向に前記帰還係数値を変更設定することを特徴とする。
The present invention also relates to a video signal processing apparatus comprising a gradation correction circuit for correcting the gradation of a video signal and a color correction circuit for correcting a color signal component.
A leak type integration circuit that inputs parameters used for correcting at least one of the gradation and the color signal component, and supplies the parameters while changing the response speed;
Feature extraction means for extracting at least one of a histogram, an average luminance value, a minimum luminance value, a maximum luminance value, and a motion change amount as a feature of the video signal for each field or each frame;
Based on the features extracted by the feature extraction means, a variation value that is an index of scene change is obtained, and a coefficient change that sets the feedback coefficient value of the leaky integration circuit for each field or frame according to the variation value Means and
The coefficient changing means changes and sets the feedback coefficient value in a direction in which the response speed increases as the fluctuation value increases within a predetermined range in which the fluctuation value changes.

本発明によれば、急激に場面が変化するシーンチェンジにおいても、リーク型積分回路の帰還係数値を導くパラメータの値を適応的に小さくすることで、応答速度を速めることができ、これによって映像信号の状態に応じて画質を最適に補正することができる。また、色信号成分の補正のために用いられるパラメータに対して同様な処理を施すことによって、補正対象の色を鮮やかに補正することができるとともに、暗いシーンであってもノイズが目立つことを防止することができる。   According to the present invention, even in a scene change in which a scene changes suddenly, the response speed can be increased by adaptively reducing the value of a parameter for deriving the feedback coefficient value of the leaky integration circuit. The image quality can be optimally corrected according to the signal state. In addition, by applying the same processing to the parameters used to correct the color signal components, the color to be corrected can be corrected vividly, and noise is not noticeable even in dark scenes. can do.

以下、本発明を図面に示す好適な実施の形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る映像信号処理方法を実施する映像信号処理装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。同図において、映像信号である輝度信号Y、色差信号B−Y、R−Yが映像処理部10に入力される。この映像処理部10は、映像信号に対してガンマ補正を行う階調補正回路11と、色補正を行う色補正回路12とを備え、これらの回路でそれぞれ補正された輝度信号Y’、色差信号(B−Y)’、(R−Y)’が出力される。また、映像処理部10に入力される映像信号の特徴をフィールドごと又はフレームごとに検出する特徴抽出部20と、映像処理部10の階調補正回路11及び色補正回路12でそれぞれ演算するための係数を設定してフィルタ処理をするとともに、特徴抽出部20で抽出された特徴に応じてフィルタの応答速度を変えて出力するデータ処理部30とを備えている。データ処理部30はCPUで構成され、映像処理を行うためのさまざまなデータを入力し、適応制御されたデータを生成して階調補正回路11及び色補正回路12に加えるリーク型積分回路(以下、IIRフィルタと略称する)31と、特徴抽出部20によって検出された特徴に基づいて、シーンチェンジなどの場面変化の解析を行い、シーンチェンジの指標である変動値を求め、この変動値に対応する帰還係数値を導くパラメータを決定してIIRフィルタ31の応答速度を変える係数変更部32とを備えている。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a video signal processing apparatus for implementing a video signal processing method according to the present invention. In the figure, a luminance signal Y and color difference signals BY and RY, which are video signals, are input to the video processing unit 10. The video processing unit 10 includes a gradation correction circuit 11 that performs gamma correction on a video signal and a color correction circuit 12 that performs color correction. The luminance signal Y ′ and the color difference signal corrected by these circuits, respectively. (B−Y) ′ and (R−Y) ′ are output. In addition, the feature extraction unit 20 that detects the feature of the video signal input to the video processing unit 10 for each field or frame, and the gradation correction circuit 11 and the color correction circuit 12 of the video processing unit 10 respectively perform computations. A filter processing is performed by setting a coefficient, and a data processing section 30 is provided that outputs a filter with a response speed changed according to the feature extracted by the feature extraction section 20. The data processing unit 30 is composed of a CPU, inputs various data for video processing, generates adaptively controlled data, and applies it to the gradation correction circuit 11 and the color correction circuit 12 (hereinafter referred to as a leaky integration circuit). (Abbreviated as IIR filter) 31 and scene change analysis such as a scene change based on the features detected by the feature extraction unit 20 to obtain a fluctuation value as an index of the scene change and correspond to this fluctuation value And a coefficient changing unit 32 that determines a parameter for deriving the feedback coefficient value to change the response speed of the IIR filter 31.

図2は階調補正回路11の詳細な構成を示すブロック図であり、入力輝度信号Yを入力し、その輝度レベルに基づいてヒストグラムデータを生成し、平均輝度及び広がり係数を求める画像特徴検出部111と、画像特徴検出部111で求められたヒストグラムデータ、平均輝度及び広がり係数に基づいて複数のゲインを生成し、さらに、ヒストグラムの積分を行う演算部112と、積分して得られた値を入力して入力輝度信号の階調を補正して出力輝度信号Y’として出力する階調補正部113とを備えている。   FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the gradation correction circuit 11, and an image feature detection unit that receives an input luminance signal Y, generates histogram data based on the luminance level, and obtains average luminance and spread coefficient. 111, a plurality of gains are generated based on the histogram data, average luminance, and spread coefficient obtained by the image feature detection unit 111, and a calculation unit 112 that integrates the histogram and a value obtained by the integration are obtained. And a gradation correction unit 113 that inputs and corrects the gradation of the input luminance signal and outputs it as an output luminance signal Y ′.

次に、階調補正回路11の動作について説明する。画像特徴検出部111では、図3に示すように、1フィールド又は1フレームである画面f内に所定の判定領域faを設けており、判定領域fa内の輝度レベルに基づいてヒストグラムデータを生成する。また、画像特徴検出部111は判定領域fa内の平均輝度(APL)を求める。ここでは、入力輝度信号を256階調(8ビット)とし、その上位4ビットを使用して、16レベル(16段階、分布数16)のヒストグラムデータH[i]を生成する。   Next, the operation of the gradation correction circuit 11 will be described. As shown in FIG. 3, the image feature detection unit 111 provides a predetermined determination area fa in the screen f that is one field or one frame, and generates histogram data based on the luminance level in the determination area fa. . Further, the image feature detection unit 111 obtains an average luminance (APL) in the determination area fa. Here, the input luminance signal has 256 gradations (8 bits), and the upper 4 bits are used to generate histogram data H [i] of 16 levels (16 steps, distribution number 16).

ヒストグラムデータH[i]は、入力された画像の種類によって図4に示すように分布の広がりが異なっている。図4(a)は、パソコンなどの画像のヒストグラムの例であり、特定の輝度レベルに分布が集中している。図4(b)は、通常の画像(自然画像)のヒストグラムの例であり、16個のヒストグラムデータが完全一様に分布している。
ヒストグラムデータH[i]の分布の広がり方の違いを、広がり係数expCoefとして、この広がり係数(expCoef)を次式により算出する。
The histogram data H [i] has different distribution spreads as shown in FIG. 4 depending on the type of input image. FIG. 4A is an example of a histogram of an image of a personal computer or the like, and the distribution is concentrated on a specific luminance level. FIG. 4B is an example of a histogram of a normal image (natural image), and 16 pieces of histogram data are completely uniformly distributed.
The difference in the distribution of the histogram data H [i] is defined as a spread coefficient expCoef, and this spread coefficient (expCoef) is calculated by the following equation.

Figure 2006270417
Figure 2006270417

ただし、Hmax はH[i](i=0〜15)の最大値である。   However, Hmax is the maximum value of H [i] (i = 0-15).

図4(a)のような分布の画像のとき、広がり係数expCoefは(1式)より0となり、図4(b)のような完全一様の分布の画像のとき広がり係数expCoefは(1)式より600となる。広がり係数expCoefは0〜600の間のいずれかの値となる。
図2の画像特徴検出部111で求めたヒストグラムデータH[i]、平均輝度及び広がり係数は演算部112に入力される。演算部112は、各画面fにおいて入力されたヒストグラムデータH[i]、平均輝度及び広がり係数に基づいて後述する複数のゲインを生成する。
In the case of an image having a distribution as shown in FIG. 4A, the spread coefficient expCoef is 0 from (Expression 1), and in the case of an image having a completely uniform distribution as shown in FIG. 4B, the spread coefficient expCoef is (1). It becomes 600 from the formula. The spread coefficient expCoef takes a value between 0 and 600.
The histogram data H [i], average luminance, and spread coefficient obtained by the image feature detection unit 111 in FIG. The calculation unit 112 generates a plurality of gains to be described later based on the histogram data H [i], the average luminance, and the spread coefficient input in each screen f.

ところで、図4(a)に示すように、輝度が特定のレベルに偏って分布するパソコン画像に対しては映像補正(画質補正)を行わないほうが望ましく、図4(b)に示すように、輝度が平均的に分布する自然画像に対しては、映像補正を行うほうが望ましい。そこで演算部112は、まず広がり係数expCoefに基づいて広がりゲインGexpを生成する。
図5は広がり係数expCoefに基づく広がりゲインGexpの一例である。横軸は広がり係数expCoef、縦軸はゲインGexpを表す。図5に示すように、広がり係数expCoefが極めて小さい値である例えば12から300のときはゲインGexpを最大の1とする。そして広がり係数expCoefが大きい値である300から600まではゲインを減少させる特性とする。
By the way, as shown in FIG. 4A, it is preferable not to perform video correction (image quality correction) on a personal computer image in which the luminance is unevenly distributed to a specific level. As shown in FIG. It is more desirable to perform video correction on a natural image with average brightness distribution. Therefore, the calculation unit 112 first generates a spread gain Gexp based on the spread coefficient expCoef.
FIG. 5 is an example of the spread gain Gexp based on the spread coefficient expCoef. The horizontal axis represents the spread coefficient expCoef, and the vertical axis represents the gain Gexp. As shown in FIG. 5, when the spread coefficient expCoef is an extremely small value, for example, 12 to 300, the gain Gexp is set to 1 at the maximum. The spread coefficient expCoef has a large value from 300 to 600, and the gain is reduced.

図5に示す例では、4、12、300をゲインGexpの変化点としているがこれに限定されることはなく、ゲイン変化点は任意に設定することができる。なお、本実施の形態では広がり係数expCoefが0から4のときにゲイン0としているが、0にしなくてもよい。
次に、演算部112は平均輝度に基づいて平均輝度ゲインGaplを生成する。図6は平均輝度ゲインGaplの一例である。横軸は平均輝度APL、縦軸は平均輝度ゲインGaplを表す。図6に示すように平均輝度が低輝度である例えば0から64までは平均輝度ゲインGaplを最大の1とし、中輝度から高輝度、例えば64から255にかけては平均輝度ゲインGaplを減少させる。平均輝度ゲインGaplの減少開始点及び平均輝度ゲインGapl減少の割合は任意に設定することができる。
In the example shown in FIG. 5, 4, 12, and 300 are the changing points of the gain Gexp, but the present invention is not limited to this, and the gain changing point can be set arbitrarily. In this embodiment, the gain is set to 0 when the spread coefficient expCoef is from 0 to 4, but it may not be set to 0.
Next, the calculation unit 112 generates an average luminance gain Gapl based on the average luminance. FIG. 6 shows an example of the average luminance gain Gapl. The horizontal axis represents average luminance APL, and the vertical axis represents average luminance gain Gapl. As shown in FIG. 6, the average luminance gain Gapl is set to 1 at the maximum when the average luminance is low, for example, from 0 to 64, and the average luminance gain Gapl is decreased from medium luminance to high luminance, for example, from 64 to 255. The reduction start point of the average luminance gain Gapl and the ratio of the average luminance gain Gapl reduction can be arbitrarily set.

一般的に、平均輝度が高い場合、ガンマ曲線の傾斜が高輝度で大になり、相対的に低輝度で小になり、低輝度信号はより暗くなる現象が生じる。この現象はあまり好ましくないので平均輝度ゲインGaplを図6のような特性としている。
さらに、演算部112は生成したヒストグラムデータH[0]〜[15]に対して重み付けを行うための重み付けゲインGwを生成する。図7は重み付けゲインGwの一例である。横軸はヒストグラムデータのインデックスi、縦軸は重み付けゲインGwを表す。図7に示すように、例えば、i=0から4までである低輝度のヒストグラムデータH[i]は重み付けゲインGwを最大の1とし、例えばiが5以上である中輝度から高輝度にかけてのヒストグラムデータH[i]は重み付けゲインGwを減少させる。このような特性とする理由は上述の平均輝度に基づいた平均輝度ゲインGaplと同様である。平均輝度ゲインGapl、重み付けゲインGwは所定の輝度以上で逓減する特性とすればよい。なお、重み付けゲインGwについても減少の開始点及び減少の割合は任意に設定することができる。
In general, when the average luminance is high, a phenomenon occurs in which the slope of the gamma curve becomes large at high luminance, becomes small at relatively low luminance, and the low luminance signal becomes darker. Since this phenomenon is not preferable, the average luminance gain Gapl has a characteristic as shown in FIG.
Further, the calculation unit 112 generates a weighting gain Gw for performing weighting on the generated histogram data H [0] to [15]. FIG. 7 shows an example of the weighting gain Gw. The horizontal axis represents the index i of the histogram data, and the vertical axis represents the weighting gain Gw. As shown in FIG. 7, for example, low luminance histogram data H [i] from i = 0 to 4 has a maximum weighting gain Gw of 1, for example, from medium luminance to high luminance where i is 5 or more. The histogram data H [i] decreases the weighting gain Gw. The reason for this characteristic is the same as the average luminance gain Gapl based on the above average luminance. The average luminance gain Gapl and the weighting gain Gw may have characteristics that gradually decrease above a predetermined luminance. Note that the reduction start point and the reduction rate can be arbitrarily set for the weighting gain Gw.

さらにまた、演算部112はヒストグラムデータH[i]と上述した広がりゲインGexp、平均輝度ゲインGapl、重み付けゲインGwとを用いて図8に示すようにヒストグラムの積分を行う。図8に示す積分処理のフローチャートは、入力輝度信号の階調を補正する階調補正曲線(ガンマ曲線)を構成するポイントP[i](i=1〜15)を生成するためのものである。   Furthermore, the calculation unit 112 performs histogram integration as shown in FIG. 8 using the histogram data H [i] and the above-described spread gain Gexp, average luminance gain Gapl, and weighting gain Gw. The flowchart of the integration process shown in FIG. 8 is for generating points P [i] (i = 1 to 15) constituting a gradation correction curve (gamma curve) for correcting the gradation of the input luminance signal. .

図8において、始めにステップS1にて演算部112内のi及びポイントP[i]の積分値sumを0に設定する。次のステップS2にてiが16未満であるか否かを判定する。ここで、iが16以上であれば、ステップS9へ進む。ステップS3ではヒストグラムデータH[i]を入力する。ここではi=0よりH[0]である。続いてステップS4にて、ステップS3で入力したヒストグラムデータH[i]を下記の(2)式で示す計算式よりH[i](i=1〜15)の平均値Havを用いてオフセットする。ステップS4での計算値integはオフセット値である。ここで、平均値Havは平均輝度や広がり係数で適応的に補正したものを用いてもよい。
integ=(H[i]−Hav)×16/Hav …(2)
In FIG. 8, first, in step S1, the integral value sum of i and point P [i] in the calculation unit 112 is set to zero. In the next step S2, it is determined whether i is less than 16. If i is 16 or more, the process proceeds to step S9. In step S3, histogram data H [i] is input. Here, since i = 0, H [0]. Subsequently, in step S4, the histogram data H [i] input in step S3 is offset using the average value Hav of H [i] (i = 1 to 15) from the calculation formula shown by the following formula (2). . The calculated value integ in step S4 is an offset value. Here, the average value Hav may be adaptively corrected with average luminance or spread coefficient.
integ = (H [i] −Hav) × 16 / Hav (2)

次に、ステップS5にて下記の(3)式に示すように、ステップS4より求めたオフセット値integに、所定の固定ゲインGと、既に図5、6、7より求めた広がりゲインGexp、平均輝度ゲインGapl、重み付けゲインGwを乗算する。固定ゲインGは演算部112にあらかじめ設定されている。
integ=integ×G×Gexp×Gapl×Gw …(3)
Next, as shown in the following equation (3) in step S5, the offset value integ obtained in step S4 is added to a predetermined fixed gain G, the spread gain Gexp already obtained from FIGS. Multiply the luminance gain Gapl and the weighting gain Gw. The fixed gain G is preset in the calculation unit 112.
integ = integ × G × Gexp × Gapl × Gw (3)

ステップS6ではステップS5で求めたデータに、上限と下限のリミッタをかける。ステップS7では、ポイントP[i]の積分値sumにステップS6で求めたデータを加算する。ここではi=0より、sum=0であるから、新たに得られるsumはステップS6で求めたデータとなる。そして、ステップS8では、ステップS7で求められた積分値sumを用いて下記の(4)式によりヒストグラムデータH[i]のポイントP[i]を求める。
P[i]=sum/16 …(4)
In step S6, upper limit and lower limiters are applied to the data obtained in step S5. In step S7, the data obtained in step S6 is added to the integral value sum of the point P [i]. Here, since i = 0 and sum = 0, the newly obtained sum is the data obtained in step S6. In step S8, the point P [i] of the histogram data H [i] is obtained by the following equation (4) using the integral value sum obtained in step S7.
P [i] = sum / 16 (4)

ここで求められたP[i]は一時的に演算部112内の図示しないメモリに保存される。ステップS8が終了するとiは1インクリメントされ、ステップS2に戻る。そして、i=15まで上述したステップS2からステップS8までの処理が繰り返される。
以上の処理によって、図9に示す階調補正曲線を構成するP[0]からP[15]までの各ポイントが生成される。図9の横軸は入力輝度信号Yを表し、縦軸は出力輝度信号Y’を表す。
P [i] obtained here is temporarily stored in a memory (not shown) in the calculation unit 112. When step S8 ends, i is incremented by 1, and the process returns to step S2. Then, the processes from step S2 to step S8 described above are repeated until i = 15.
Through the above processing, each point from P [0] to P [15] constituting the gradation correction curve shown in FIG. 9 is generated. The horizontal axis in FIG. 9 represents the input luminance signal Y, and the vertical axis represents the output luminance signal Y ′.

P[15]が図8に示すステップS8において求められると、iは16となる。ステップS2にてiは16未満でないと判定されるとステップS9の処理に進む。ステップS9では、所定の白レベルから、現在の白レベル(P[15])の差分Dを下記の(5)式を用いて求める。これは、現在の白レベルを所定の白レベルに補正する必要があるからである。ここで、所定の白レベルをLw、所定の黒レベルをLbとする。本実施の形態ではLb=0とした。
D=Lw−Lb−P[15] …(5)
If P [15] is obtained in step S8 shown in FIG. If it is determined in step S2 that i is not less than 16, the process proceeds to step S9. In step S9, a difference D between the current white level (P [15]) is obtained from a predetermined white level using the following equation (5). This is because it is necessary to correct the current white level to a predetermined white level. Here, the predetermined white level is Lw, and the predetermined black level is Lb. In this embodiment, Lb = 0.
D = Lw−Lb−P [15] (5)

ステップS10にて再びi=0とし、ステップS11にて、iが16未満であるか否かを判定する。ここで、iが16よりも小さければステップS12へ進み、iが16以上であればステップS13へ進む。ステップS12ではステップS9にて現在の白レベルP[15]を所定の白レベルLwに一致させたことによって生じた差分Dに伴って、各ポイントP[i]の白レベルを変更する補正を下記の(6)式を用いて行う。白レベルが補正された各ポイントP[i]は、一時的に演算部112内の図示せぬメモリで保存される。
P[i]=D×(i+1)/16+Lb …(6)
In step S10, i = 0 is set again, and in step S11, it is determined whether i is less than 16. If i is smaller than 16, the process proceeds to step S12. If i is 16 or more, the process proceeds to step S13. In step S12, correction for changing the white level of each point P [i] in accordance with the difference D caused by matching the current white level P [15] with the predetermined white level Lw in step S9 is described below. (6) is used. Each point P [i] whose white level has been corrected is temporarily stored in a memory (not shown) in the calculation unit 112.
P [i] = D × (i + 1) / 16 + Lb (6)

ステップS12の処理が終了するとiは1インクリメントされ、ステップS11に戻る。そして、i=15までステップS12の処理が繰り返される。P[15]がステップS12において補正されるとiは16となり、ステップS11にてiは16未満ではないと判定されステップS13に進む。ステップS13にて演算部112は、白レベルが補正された新たなP[0]からP[15]を階調補正部113に加える。なお、ステップS12を経てステップS13にて出力されるP[0]からP[15]は、ステップS8にて求めた図9に示すP[0]からP[15]とは異なるが、便宜上同じ符号を付している。   When the process of step S12 ends, i is incremented by 1, and the process returns to step S11. Then, the process of step S12 is repeated until i = 15. When P [15] is corrected in step S12, i becomes 16. In step S11, it is determined that i is not less than 16, and the process proceeds to step S13. In step S13, the calculation unit 112 adds new P [0] to P [15] in which the white level is corrected to the gradation correction unit 113. Note that P [0] to P [15] output in step S13 via step S12 are different from P [0] to P [15] shown in FIG. 9 obtained in step S8, but the same for convenience. The code | symbol is attached | subjected.

次に、階調補正部113はこれに加えられたP[i](i=1〜15)を図9のように直線補間し、生成された階調補正曲線にしたがって入力輝度信号Yの階調を補正して、出力輝度信号Y’として出力する。出力輝度信号Y’は図示せぬ表示装置に供給されて映像として表示される。
このように階調補正曲線(ガンマ曲線)を画面fごとに自動的に生成し、この階調補正曲線にしたがって入力映像信号を補正することによって、常に最適な画質が得られる。この結果、従来の固定された階調補正曲線を用いた補正よりも高画質とすることができる。
Next, the gradation correction unit 113 linearly interpolates P [i] (i = 1 to 15) added thereto as shown in FIG. 9, and the level of the input luminance signal Y according to the generated gradation correction curve. The tone is corrected and output as an output luminance signal Y ′. The output luminance signal Y ′ is supplied to a display device (not shown) and displayed as an image.
In this way, a gradation correction curve (gamma curve) is automatically generated for each screen f, and the input video signal is corrected according to the gradation correction curve, so that an optimum image quality can always be obtained. As a result, higher image quality can be achieved than in the conventional correction using a fixed gradation correction curve.

ところで、本実施の形態では入力映像信号の輝度信号成分について上述した映像補正処理を行ったが、輝度信号成分についてのみ映像補正を行うと色の濃さが変化してしまい好ましくないため、入力映像信号の色信号成分に対しても補正処理を行う必要がある。そこで、色補正回路12が設けられる。   By the way, in the present embodiment, the above-described video correction processing is performed on the luminance signal component of the input video signal. However, if the video correction is performed only on the luminance signal component, the color density changes, which is not preferable. It is also necessary to perform correction processing on the color signal component of the signal. Therefore, a color correction circuit 12 is provided.

次に、色補正回路12について説明する。図10は色補正回路12の詳細な構成を示すブロック図であり、色差信号R−Y、B−Yからノイズを除去するLPF(低域フィルタ)121と、色差信号R−Y、B−Yの角度Tを算出する角度T算出部122と、角度Tをパラメータとして補正対象の色ごとに補正係数を算出する補正係数算出部1231、1232〜123nと、色ごとに算出された係数のうち、同種の係数をそれぞれ加算する加算器124〜127と、加算器124、125の出力によって色差信号R−Y、B−Yを補正する色相/彩度補正処理部128と、加算器126、127の出力及び入力輝度信号Yを入力して輝度のガンマ及び彩度のガンマを補正する輝度ガンマ処理・彩度ガンマ処理部129と、補正された入力輝度信号Y、色差信号R−Y、B−Yの彩度、色相を補正係数SatCorrectに基づいて補正する彩度補正部130とを備えている。   Next, the color correction circuit 12 will be described. FIG. 10 is a block diagram showing a detailed configuration of the color correction circuit 12, and an LPF (low-pass filter) 121 for removing noise from the color difference signals RY and BY and the color difference signals RY and BY. Among the coefficients calculated for each color, an angle T calculation unit 122 for calculating the angle T, correction coefficient calculation units 1231, 1232 to 123n for calculating correction coefficients for each color to be corrected using the angle T as a parameter, Adders 124 to 127 that add the same type of coefficients, hue / saturation correction processing unit 128 that corrects the color difference signals RY and BY based on the outputs of the adders 124 and 125, and adders 126 and 127 A luminance gamma processing / saturation gamma processing unit 129 that corrects luminance gamma and saturation gamma by inputting the output and input luminance signal Y, and corrected input luminance signal Y, color difference signals RY, BY Saturation And a saturation correction unit 130 that corrects based hue correction coefficient SatCorrect.

次に、図10に示した色補正回路12の動作について説明する。色差信号R−Y、B−Yはノイズ除去用のLPF121を介して角度T算出部122に加えられ、角度T算出部122は色差信号R−Y、B−Yの角度Tを演算する。ここで、色差信号R−Y、B−Yは、例えば図11に示すように、B−YをX軸(横軸)、R−YをY軸(縦軸)とする色差平面で表すことができ、この色差平面では回転方向が色相を表し、径方向が彩度を表している。また、図11(a)に示すように、角度θ0、θ1、θ2(θ1<θ0<θ2)におけるL0、L1、L2は等色相線を表している。等色相線L0が補正の中心線であって補正中心角θ0により設定され、角度θ1〜θ2が補正領域である。
補正係数算出部1231、1232〜123n(以下、任意の補正係数算出部を123iとする:i=1、2〜n)は補正対象の色の数に応じて設けられ、角度Tをパラメータとして補正対象の色の数に応じて彩度の補正係数Si、Y(輝度)ガンマの補正係数GYi、C(彩度)ガンマの補正係数Gγiを算出する。このとき、補正係数算出部123iに対して、補正対象の色に応じた所定の補正中心角θ0’、θ1〜θ2を決める補正範囲R、補正の度合いをディスプレイごとに変化させるために色相の補正係数Piを補正する色相1の係数p1’、色相2の係数p2’、彩度の補正係数Siを補正する彩度係数s’、Yガンマの補正係数GYiを補正するYガンマ係数gy’、Cガンマの補正係数GCiを補正するCガンマ係数gc’が設定され、補正係数算出部123iはこれらの係数を用いて補正係数Si、Pi、GYi、GCiを算出する。この算出処理については特許文献2に示されているので、その詳細な説明を省略する。
Next, the operation of the color correction circuit 12 shown in FIG. 10 will be described. The color difference signals RY and BY are added to the angle T calculation unit 122 via the LPF 121 for noise removal, and the angle T calculation unit 122 calculates the angle T of the color difference signals RY and BY. Here, for example, as shown in FIG. 11, the color difference signals RY and BY are represented by a color difference plane in which BY is an X axis (horizontal axis) and RY is a Y axis (vertical axis). In this color difference plane, the rotation direction represents hue, and the radial direction represents saturation. Further, as shown in FIG. 11A, L0, L1, and L2 at angles θ 0 , θ 1 , and θ 2102 ) represent equal hue lines. The equi-hue line L0 is a correction center line and is set by the correction center angle θ 0 , and the angles θ 1 to θ 2 are correction regions.
Correction coefficient calculation units 1231, 1232 to 123n (hereinafter, arbitrary correction coefficient calculation units are 123i: i = 1, 2 to n) are provided according to the number of colors to be corrected, and are corrected using the angle T as a parameter. A saturation correction coefficient Si, a Y (luminance) gamma correction coefficient GYi, and a C (saturation) gamma correction coefficient Gγi are calculated according to the number of target colors. At this time, in order to change the correction coefficient R for determining the predetermined correction center angles θ 0 ′, θ 1 to θ 2 corresponding to the color to be corrected, and the degree of correction, for each display, with respect to the correction coefficient calculation unit 123 i Hue 1 coefficient p1 ′ for correcting the hue correction coefficient Pi, Hue 2 coefficient p2 ′, a saturation coefficient s ′ for correcting the saturation correction coefficient Si, and a Y gamma coefficient gy for correcting the Y gamma correction coefficient GYi. ', C gamma coefficient gc' for correcting C gamma correction coefficient GCi is set, and correction coefficient calculation unit 123i calculates correction coefficients Si, Pi, GYi, GCi using these coefficients. Since this calculation process is shown in Patent Document 2, detailed description thereof is omitted.

(1)「色相1補正」では、図11(a)に示すように等色相線L0を中心としてL1〜L2内の色相をその中心の色相L0(又はL1、L2)に補正する。これにより、例えば肌色の近傍の色を肌色に近づける。
(2)「色相2補正」では図11(b)に示すようにL1〜L2内の色相を同一方向に回転して補正する。
(3)「彩度補正」では、図11(c)に示すようにL1〜L2内の色における半径方向を補正する。
(4)「Yガンマ補正」では、図11(c)と同様にL1〜L2内の色におけるY信号のガンマを補正する。
(5)「Cガンマ補正」では、「Yガンマ補正」に連動して彩度のガンマを補正する。
(6)「高彩度時の飽和補正」では、高彩度の色に対して、彩度増加時の飽和による色相変動を抑制する。補正(1)〜(5)は図10に示す補正係数算出部1231、1232〜123nで行う。
(1) In “hue 1 correction”, as shown in FIG. 11A, the hue in L1 to L2 is corrected to the center hue L0 (or L1, L2) centered on the equihue line L0. Thereby, for example, the color near the skin color is brought close to the skin color.
(2) In “hue 2 correction”, as shown in FIG. 11B, the hues in L1 to L2 are rotated and corrected in the same direction.
(3) In “saturation correction”, the radial direction of the colors in L1 to L2 is corrected as shown in FIG.
(4) In “Y gamma correction”, the gamma of the Y signal in the colors within L1 to L2 is corrected as in FIG.
(5) In “C gamma correction”, saturation gamma is corrected in conjunction with “Y gamma correction”.
(6) “Saturation correction at high saturation” suppresses hue fluctuation due to saturation at the time of increase in saturation for a high saturation color. Corrections (1) to (5) are performed by correction coefficient calculation units 1231 and 1232 to 123n shown in FIG.

図10に戻り、加算器124は補正係数算出部123iにより算出された彩度の補正係数Siを加算してその合計ΣSiを求め、加算器125〜127はそれぞれ色相の補正係数Piの合計ΣPi、Yガンマの補正係数GYiの合計ΣGYi、Cガンマの補正係数GCiの合計ΣGCiを求める。色相/彩度補正処理部128は色差信号R−Y、B−Yの彩度、色相をそれぞれ彩度の補正係数合計値ΣSiに基づいて積和演算して補正する。このとき、色差信号R−Y、B−Yをそれぞれiry、ibyとする補正演算色を図10に示す。輝度ガンマ処理・彩度ガンマ処理部129はY信号の輝度ガンマと、色相/彩度補正処理部128により補正された色差信号R−Y、B−Yの彩度ガンマをそれぞれYガンマの補正係数合計値ΣGYi、Cガンマの補正係数合計値ΣGCiに基づいて補正する。また、彩度ガンマを補正すると彩度が見かけ上変化するので、これを防止するために彩度補正部130が輝度ガンマ処理・彩度ガンマ処理部129により補正された輝度信号Y、色差信号R−Y、B−Yの彩度を補正係数SatCorrectに基づいて補正する。   Returning to FIG. 10, the adder 124 adds the saturation correction coefficients Si calculated by the correction coefficient calculation unit 123 i to obtain the sum ΣSi, and the adders 125 to 127 respectively add the sum ΣPi of the hue correction coefficients Pi, respectively. A total ΣGYi of Y gamma correction coefficients GYi and a total ΣGCi of C gamma correction coefficients GCi are obtained. The hue / saturation correction processing unit 128 corrects the saturation and hue of the color difference signals RY and BY by performing a product-sum operation based on the saturation correction coefficient total value ΣSi. FIG. 10 shows correction calculation colors in which the color difference signals RY and BY are iri and iby, respectively. The luminance gamma processing / saturation gamma processing unit 129 converts the luminance gamma of the Y signal and the saturation gammas of the color difference signals RY and BY corrected by the hue / saturation correction processing unit 128 into Y gamma correction coefficients. Correction is performed based on the total value ΣGYi and the C-gamma correction coefficient total value ΣGCi. Further, since the saturation is apparently changed when the saturation gamma is corrected, the luminance correction unit 130 corrects the luminance signal Y and the color difference signal R corrected by the luminance gamma processing / saturation gamma processing unit 129 in order to prevent this. The saturation of −Y and BY is corrected based on the correction coefficient SatCorrect.

この図10に示した色補正回路12は、補正係数演算部123iには、補正の度合いをディスプレイごとに変化させるために色相の補正係数Piを補正する色相1’の係数pi’色相2’の係数p2’、彩度の補正係数Siを補正するs’、Yガンマの補正係数GYiを補正するYガンマ係数gy’、Cガンマの補正係数GCiを補正するCガンマ係数gc’が映像に関係なく一義的に設定されるので、S/N比が悪い全体的に暗いシーンの場合、ノイズにも補正が加えられて逆にノイズが目立つことになる。このような問題点を解決するために、特徴抽出部20及びデータ処理部30が設けられる。   In the color correction circuit 12 shown in FIG. 10, the correction coefficient calculation unit 123i has a hue pi 'hue 2' coefficient pi 'hue 2' for correcting the hue correction coefficient Pi in order to change the degree of correction for each display. The coefficient p2 ′, the s ′ for correcting the saturation correction coefficient Si, the Y gamma coefficient gy ′ for correcting the Y gamma correction coefficient GYi, and the C gamma coefficient gc ′ for correcting the C gamma correction coefficient GCi are irrespective of the image. Since it is uniquely set, in the case of an overall dark scene with a poor S / N ratio, the noise is also corrected and the noise becomes conspicuous. In order to solve such problems, a feature extraction unit 20 and a data processing unit 30 are provided.

特徴抽出部20は、映像信号の画素単位での情報を処理するため、高速処理が可能なハードウェアで構成されている。この特徴抽出部20において、入力信号から画像の特徴としてヒストグラムの値histBlock、平均輝度値APL、最小輝度値MNI、最大輝度値MAX、動き変化量Moveを検出してデータ処理部30に供給する。   The feature extraction unit 20 is configured by hardware capable of high-speed processing in order to process information in pixel units of the video signal. The feature extraction unit 20 detects a histogram value histBlock, an average luminance value APL, a minimum luminance value MNI, a maximum luminance value MAX, and a motion change amount Move as image features from the input signal and supplies them to the data processing unit 30.

データ処理部30は、フレームごとの解析や複雑な演算処理が必要であり、CPUを用いてソフトウェアでIIRフィルタ31及び係数変更部32の機能を実現している。このうち、IIRフィルタ31はリークを伴う積分器であり、図12に示すように構成される。すなわち、入力Xとフィードバック値を加算する加算器311と、この加算器311の出力に定数kを乗算する乗算器312と、この乗算器312の出力を遅延させて加算器311にフィードバック信号として加える遅延素子313と、nをフィルタの外部から変更することが可能な正数として、加算器311の出力に1/2nの係数を乗算して出力Yとする乗算器314とで構成される。このIIRフィルタ31は、入力Xとしてデータ処理部30の内部又は外部で設定された色相1の係数p1、色相2の係数p2、彩度係数s、Yガンマ係数gy、Cガンマ係数gcを加え、出力Yとして色補正回路12に加える色相1の係数p1’、色相2の係数p2’、彩度係数s’、Yガンマ係数gy’、Cガンマ係数gc’を得るものである。 The data processing unit 30 requires analysis for each frame and complicated arithmetic processing, and the functions of the IIR filter 31 and the coefficient changing unit 32 are realized by software using a CPU. Among these, the IIR filter 31 is an integrator with a leak, and is configured as shown in FIG. That is, an adder 311 that adds the input X and the feedback value, a multiplier 312 that multiplies the output of the adder 311 by a constant k, and an output of the multiplier 312 is delayed and added to the adder 311 as a feedback signal. The delay element 313 includes a multiplier 314 that multiplies the output of the adder 311 by a coefficient of 1/2 n and outputs Y as a positive number that can be changed from the outside of the filter. This IIR filter 31 adds, as an input X, a hue 1 coefficient p1, a hue 2 coefficient p2, a saturation coefficient s, a Y gamma coefficient gy, and a C gamma coefficient gc set inside or outside the data processing unit 30. As an output Y, a hue 1 coefficient p1 ′, a hue 2 coefficient p2 ′, a saturation coefficient s ′, a Y gamma coefficient gy ′, and a C gamma coefficient gc ′ to be applied to the color correction circuit 12 are obtained.

このIIRフィルタ31は帰還係数値を導くパラメータnの値を変更することによって応答速度を可変するもので、次の特徴を有している。
(a)少ない部品点数で抑制効果が大きい
(b)応答特性の変更が容易である
(c)ハンチングのない応答が得られ、伝達特性は下記の(7)式で一次遅れ特性として表される
The IIR filter 31 varies the response speed by changing the value of the parameter n for deriving the feedback coefficient value, and has the following characteristics.
(A) Large suppression effect with a small number of parts (b) Easy response characteristic change (c) A response without hunting is obtained, and the transfer characteristic is expressed as a first-order lag characteristic by the following equation (7)

Figure 2006270417
Figure 2006270417

ただし、kは帰還係数値(リーク係数)(k<1)である。 However, k is a feedback coefficient value (leak coefficient) (k <1).

図13は上述したIIRフィルタ31の特性図であり、横軸はフィールド数で、縦軸は伝達特性である。ここで、帰還係数値(リーク係数)を導くパラメータnの値により、応答速度を容易に可変することができる。
係数変更部32は、上記のパラメータnを決定するもので、特徴抽出部20から供給された画像の特徴を入力して、シーンチェンジなどの場面の変化の解析を行い、シーンチェンジの指標である変動値を求める。この変動値の算出例を下記に示す。
FIG. 13 is a characteristic diagram of the IIR filter 31 described above. The horizontal axis represents the number of fields, and the vertical axis represents the transfer characteristics. Here, the response speed can be easily varied by the value of the parameter n for deriving the feedback coefficient value (leak coefficient).
The coefficient changing unit 32 determines the parameter n, inputs the image features supplied from the feature extracting unit 20, analyzes scene changes such as scene changes, and is an index of scene changes. Find the variation. An example of calculating the fluctuation value is shown below.

Figure 2006270417
Figure 2006270417

ただし、
histBlock new:現在のヒストグラムの値
histBlock :1処理(フレーム)前のヒストグラムの値
APL new :現在の平均輝度値
APL :1処理(フレーム)前の平均輝度値
MIN new :現在の最小輝度値
MIN :1処理(フレーム)前の最小輝度値
MAX new :現在の最大輝度値
MAX :1処理(フレーム)前の最大輝度値
Move :現在と1処理(フレーム)前の動き変化量
である。これにより、様々な画像情報に基づいて、現在と1処理(フレーム)前との変化量が求められる。なお、この例では、抽出した画像情報をすべて用いているが、これに限らず、抽出した画像情報の1つであっても、いくつかの画像情報の組み合わせにより変動値を算出してもよい。
However,
histBlock new: Current histogram value
histBlock: Histogram value before 1 process (frame)
APL new: Current average luminance value
APL: Average luminance value before 1 process (frame)
MIN new: Current minimum luminance value
MIN: Minimum luminance value before processing (frame)
MAX new: Current maximum brightness value
MAX: Maximum brightness value before processing (frame)
Move: The amount of change in motion before the current process and one process (frame). Thereby, based on various image information, the amount of change between the present and one process (frame) before is obtained. In this example, all the extracted image information is used. However, the present invention is not limited to this, and the variation value may be calculated by combining several pieces of image information, even if it is one of the extracted image information. .

係数変更部32は、1フィールド又は1フレームごとに、(8)式で求めた変動値によりIIRフィルタ31の帰還係数値を導くパラメータnを変化させる。この場合、変動値が大きい場合は、大きく場面展開するシーチェンジと判断し、パラメータnの値を小さくすることによって応答速度を速める。逆に変動値が小さい場合は、場面に大きな変化がないと判断し、パラメータnの値を大きくすることによって、微少な変動に対する抑圧効果を持たせる。以下に、パラメータnの値を変化させる具体例を説明する。   The coefficient changing unit 32 changes the parameter n for deriving the feedback coefficient value of the IIR filter 31 by the fluctuation value obtained by the equation (8) for each field or frame. In this case, when the variation value is large, it is determined that the scene change is a scene change, and the response speed is increased by decreasing the value of the parameter n. On the other hand, when the variation value is small, it is determined that there is no significant change in the scene, and the parameter n is increased to provide a suppression effect against minute variations. Hereinafter, a specific example in which the value of the parameter n is changed will be described.

図14(a)、(b)は暗い映像から明るい映像へと場面が急激に変化するシーチェンジなどの、ヒストグラムの変化例であり、横軸は階調を、縦軸はその頻度を表している。このような場合、変動値は大きな値となることから、場面が大きく変化したものと判断してIIRフィルタ31のパラメータnの値を小さくして応答速度を速める。   FIGS. 14A and 14B are examples of changes in the histogram, such as a scene change in which the scene suddenly changes from a dark image to a bright image. The horizontal axis represents the gradation and the vertical axis represents the frequency. Yes. In such a case, since the fluctuation value becomes a large value, it is determined that the scene has changed greatly, and the value of the parameter n of the IIR filter 31 is decreased to increase the response speed.

図15はパラメータnの値を決定するために、様々な画像情報より求めた変動値とIIRフィルタ31の帰還係数値を導くパラメータnとの関係を示した線図であり、横軸は変動値を、縦軸はパラメータの値を表している。ここでは、変動値が常態的に変化する範囲の下限部にs0を設定するとともに、上限部にs1を設定し、変動値が設定値s0より小さい範囲ではパラメータnの値を「8」に定め、変動値が設定値s1より大きい範囲ではパラメータnの値を「4」に定め、変動値がs0より大きくs1より小さい範囲では変動値が大きくなるほどパラメータnの値が小さくなるようにnの値を「8」から「4」まで直線的に変化させている。この場合、設定値s0、s1は適宜に変更可能であり、さらに、設定値がs0より大きくs1より小さい範囲の変化の状態は直線に限らずnの値を大きな値から小さな値まで単調に変化するようにすることもできる。   FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the fluctuation value obtained from various image information and the parameter n for deriving the feedback coefficient value of the IIR filter 31 in order to determine the value of the parameter n. The vertical axis represents the parameter value. Here, s0 is set to the lower limit of the range in which the fluctuation value normally changes, s1 is set to the upper limit, and the value of parameter n is set to “8” in the range where the fluctuation value is smaller than the set value s0. In the range where the fluctuation value is larger than the set value s1, the value of the parameter n is set to "4", and in the range where the fluctuation value is larger than s0 and smaller than s1, the value of the parameter n becomes smaller as the fluctuation value becomes larger. Is linearly changed from “8” to “4”. In this case, the set values s0 and s1 can be appropriately changed, and the state of change in the range where the set value is larger than s0 and smaller than s1 is not limited to a straight line, and the value of n changes monotonously from a large value to a small value. You can also do it.

データ処理部30では、映像処理を行うためのさまざまなデータ、すなわち、上述したように、色相1の係数p1、色相2の係数p2、彩度係数s、Yガンマ係数gy、Cガンマ係数gcが設定され、これらのデータがIIRフィルタ31を通して色相1’の係数p1’、色相2’の係数p2’、彩度係数s’、Yガンマ係数gy’、Cガンマ係数gc’が階調補正回路11に加えられる。   In the data processing unit 30, various data for image processing, that is, as described above, the hue 1 coefficient p1, the hue 2 coefficient p2, the saturation coefficient s, the Y gamma coefficient gy, and the C gamma coefficient gc are stored. These data are passed through the IIR filter 31, and the tone correction circuit 11 converts the hue 1 ′ coefficient p1 ′, the hue 2 ′ coefficient p2 ′, the saturation coefficient s ′, the Y gamma coefficient gy ′, and the C gamma coefficient gc ′. Added to.

このようにして、入力された映像信号の特徴をフィールドごと又はフレームごとに検出し、この特徴に基づいてシーンチェンジなどの場面変化の解析を行い、シーンチェンジの変動値を求め、変動値が大きい場合にはIIRフィルタ31の帰還係数値を導くパラメータnを小さくし応答速度を速め、逆に、変動値が小さい場合にはIIRフィルタ31の帰還係数値を導くパラメータnを大きくして抑圧効果を持たせることにより、色補正回路12で処理する係数値が最適に制御されるため、補正対象の色を鮮やかに補正することができるとともに、暗いシーンであってもノイズが目立つことを防止することができる。   In this way, the characteristics of the input video signal are detected for each field or each frame, and scene changes such as scene changes are analyzed based on these characteristics to obtain the fluctuation values of the scene changes, and the fluctuation values are large. In this case, the parameter n for deriving the feedback coefficient value of the IIR filter 31 is decreased to increase the response speed. Conversely, when the fluctuation value is small, the parameter n for deriving the feedback coefficient value of the IIR filter 31 is increased to increase the suppression effect. Since the coefficient value processed by the color correction circuit 12 is optimally controlled, the correction target color can be corrected vividly and noise can be prevented from being noticeable even in a dark scene. Can do.

なお、上記の実施の形態では補正係数算出部1231、1232〜123nに加えられる色相1’の係数p1’、色相2’の係数p2’、彩度の補正係数Siを補正するs’、Yガンマの補正係数GYiを補正するYガンマ係数gy’、Cガンマの補正係数GCiを補正するCガンマ係数gc’についてのみ、IIRフィルタ31の応答速度を変えて供給したが、階調補正回路11で処理が行われているヒストグラムデータH[i]についてもIIRフィルタ31を介在させるとともに、その応答速度を変えることによってヒストグラムデータが大きく変化するようなシーンチェンジにおいても画質を最適に補正することができる。   In the above embodiment, the hue 1 ′ coefficient p1 ′, the hue 2 ′ coefficient p2 ′, and the saturation correction coefficient Si that are added to the correction coefficient calculators 1231, 1232-123n are corrected by s ′, Y gamma. Only the Y gamma coefficient gy ′ for correcting the correction coefficient GYi and the C gamma coefficient gc ′ for correcting the C gamma correction coefficient GCi were supplied with the response speed of the IIR filter 31 changed. For the histogram data H [i] for which the image data is being processed, the IIR filter 31 is interposed, and the image quality can be optimally corrected even in a scene change in which the histogram data changes greatly by changing the response speed.

なおまた、IIRフィルタ31の応答速度を変えて供給する係数は、上述したものの一部であっても、あるいは、上述した以外の係数を含めて供給してもよく、また、供給する回路は階調補正回路11及び色補正回路12のいずれか一方又は両方であってもよい。   In addition, the coefficient supplied by changing the response speed of the IIR filter 31 may be a part of the above-mentioned coefficient, or may be supplied including a coefficient other than the above-described coefficient. Either one or both of the tone correction circuit 11 and the color correction circuit 12 may be used.

本発明に係る映像信号処理方法を実施する映像信号処理装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of one Embodiment of the video signal processing apparatus which implements the video signal processing method which concerns on this invention. 一実施の形態を構成する階調補正回路の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the gradation correction circuit which comprises one Embodiment. 一実施の形態の動作を説明するために、1画面内の判定領域を示す図である。It is a figure which shows the determination area | region in 1 screen, in order to demonstrate the operation | movement of one Embodiment. 一実施の形態の動作を説明するために、ヒストグラムデータの分布例を示した図である。It is the figure which showed the example of distribution of histogram data in order to demonstrate operation | movement of one Embodiment. 一実施の形態の動作を説明するために、ヒストグラムデータの広がり係数に基づく広がりゲインの一例を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a spread gain based on a spread coefficient of histogram data in order to explain the operation of an embodiment. 一実施の形態の動作を説明するために、平均輝度に基づいた平均輝度ゲインの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the average luminance gain based on average luminance, in order to demonstrate operation | movement of one Embodiment. 一実施の形態の動作を説明するために、ヒストグラムデータの重み付けに基づいた重み付けゲインの一例を示した図である。In order to demonstrate operation | movement of one Embodiment, it is the figure which showed an example of the weighting gain based on the weight of histogram data. 一実施の形態の動作を説明するために、階調補正曲線を構成する値を生成するためのフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart for generating values constituting a gradation correction curve in order to explain the operation of an embodiment. 一実施の形態の動作を説明するために、階調補正曲線の生成方法を示した図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a method for generating a gradation correction curve in order to explain the operation of an embodiment. 一実施の形態を構成する色補正回路の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the color correction circuit which comprises one Embodiment. 一実施の形態の動作を説明するために、色補正回路の処理を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing processing of a color correction circuit in order to explain the operation of an embodiment. 一実施の形態を構成するIIRフィルタの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the IIR filter which comprises one Embodiment. 一実施の形態を構成するIIRフィルタの特性図である。It is a characteristic view of the IIR filter which comprises one Embodiment. 一実施の形態の動作を説明するために、場面が急激に変化するシーチェンジなどの、ヒストグラムの変化例を示した図である。It is a figure showing the example of change of a histogram, such as a sea change where a scene changes suddenly, in order to explain operation of one embodiment. 一実施の形態の動作を説明するために、変動値とIIRフィルタの帰還係数値を導くパラメータnとの関係を示した線図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between a fluctuation value and a parameter n for deriving a feedback coefficient value of an IIR filter in order to explain the operation of an embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 映像処理部
11 階調補正回路
12 色補正回路
20 特徴抽出部
30 データ処理部
31 リーク型積分回路(IIRフィルタ)
32 係数変更部
111 画像特徴検出部
112 演算部
113 階調補正部
121 LPF(低域フィルタ)
122 角度T算出部
124〜127 加算器
128 色相/彩度補正処理部
129 輝度ガンマ処理・彩度ガンマ処理部
130 彩度補正部
1231〜123n 補正係数算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image processing part 11 Gradation correction circuit 12 Color correction circuit 20 Feature extraction part 30 Data processing part 31 Leak type integration circuit (IIR filter)
32 coefficient changing unit 111 image feature detecting unit 112 calculating unit 113 gradation correcting unit 121 LPF (low-pass filter)
122 Angle T Calculation Unit 124 to 127 Adder 128 Hue / Saturation Correction Processing Unit 129 Luminance Gamma Processing / Saturation Gamma Processing Unit 130 Saturation Correction Unit 1231 to 123n Correction Coefficient Calculation Unit

Claims (2)

映像信号の階調及び色信号成分を補正する映像信号処理方法において、
前記階調及び前記色信号成分の少なくとも一方の補正のために用いられるパラメータを、リーク型積分回路の帰還係数値を変えることにより、応答速度を変えて供給するステップと、
前記映像信号の特徴としてヒストグラム、平均輝度値、最小輝度値、最大輝度値及び動き変化量の少なくとも1つをフィールドごと又はフレームごとに抽出するステップと、
抽出された前記特徴に基づき、シーンチェンジの指標である変動値を求め、この変動値に応じて前記リーク型積分回路の帰還係数値を、フィールドごと又はフレームごとに設定するステップとを備え、
前記帰還係数値を設定するステップは、前記変動値が変化する所定の範囲内で、前記変動値が大きくなるほど前記応答速度を速める方向に前記帰還係数値を変更設定することを特徴とする映像信号処理方法。
In a video signal processing method for correcting gradation and color signal components of a video signal,
Supplying a parameter used for correcting at least one of the gradation and the color signal component by changing a response speed by changing a feedback coefficient value of a leaky integration circuit;
Extracting at least one of a histogram, an average luminance value, a minimum luminance value, a maximum luminance value, and a motion change amount as a feature of the video signal for each field or each frame;
Obtaining a variation value that is an index of a scene change based on the extracted feature, and setting a feedback coefficient value of the leaky integration circuit according to the variation value for each field or each frame,
The step of setting the feedback coefficient value changes and sets the feedback coefficient value in a direction in which the response speed increases as the fluctuation value increases within a predetermined range in which the fluctuation value changes. Processing method.
映像信号の階調を補正する階調補正回路及び色信号成分を補正する色補正回路を備えた映像信号処理装置において、
前記階調及び前記色信号成分の少なくとも一方の補正のために用いられるパラメータを入力し、応答速度を変えて供給するリーク型積分回路と、
前記映像信号の特徴としてヒストグラム、平均輝度値、最小輝度値、最大輝度値及び動き変化量の少なくとも1つをフィールドごと又はフレームごとに抽出する特徴抽出手段と、
前記特徴抽出手段で抽出された特徴に基づき、シーンチェンジの指標である変動値を求め、この変動値に応じて前記リーク型積分回路の帰還係数値を、フィールドごと又はフレームごとに設定する係数変更手段とを備え、
前記係数変更手段は、前記変動値が変化する所定の範囲内で、前記変動値が大きくなるほど前記応答速度を速める方向に前記帰還係数値を変更設定することを特徴とする映像信号処理装置。
In a video signal processing apparatus comprising a gradation correction circuit for correcting the gradation of a video signal and a color correction circuit for correcting a color signal component,
A leak type integration circuit that inputs parameters used for correcting at least one of the gradation and the color signal component, and supplies the parameters while changing the response speed;
Feature extraction means for extracting at least one of a histogram, an average luminance value, a minimum luminance value, a maximum luminance value, and a motion change amount as a feature of the video signal for each field or each frame;
Based on the features extracted by the feature extraction means, a variation value that is an index of scene change is obtained, and a coefficient change that sets the feedback coefficient value of the leaky integration circuit for each field or frame according to the variation value Means and
The video signal processing apparatus, wherein the coefficient changing means changes and sets the feedback coefficient value in a direction in which the response speed increases as the fluctuation value increases within a predetermined range in which the fluctuation value changes.
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