JP2006311162A - 映像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
より好適に黒伸張処理をして高画質な映像を表示することが可能な映像処理装置を提供する。
【解決手段】
映像処理装置において、入力された映像信号を用いて、少なくとも所定輝度以下における複数の輝度領域毎の度数を検出する輝度特徴検出部(4)と、映像信号の所定輝度レベル以下の輝度信号について黒伸張処理を行う黒伸張処理部(6)と、前記検出部によって検出された複数の輝度領域毎の度数を用いて黒伸張処理部の黒伸張量を制御するマイコン(5)とを備える。
【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、またはＤＶＤプレーやもしくはデジタルチューナを含むセットトップボックス等の映像処理装置に係り、特に、入力映像信号の輝度分布を検出して画質補正を行う構成を備えた映像処理装置に関する。

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従来技術に関しては、例えば特許文献１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を検出し、この輝度ヒストグラムにおける最小の区分範囲の分布量に応じて映像信号の最小値を補正して、黒近辺の階調を調整することを開示している。

特開２００２−３５９７５４号公報

上記特許文献１は、１つの輝度領域の度数情報のみ（すなわち最小輝度領域の度数情報のみ）を用いて黒近辺の階調補正を行っており、この最小輝度領域よりも高い他の輝度領域の度数情報は考慮されていない。従って、特許文献１では、例えば検出された輝度ヒストグラムにおける最小輝度領域の度数が多く、かつその１つ上の輝度領域の度数が無い場合は、階調の補正量が少なくなるため、低輝度側における黒の引き締め効果が弱くなる可能性がある。すなわち、特許文献１に記載のものは、より細かな階調補正を行うことが困難となる。

階調補正、特に黒伸張処理（所定輝度以下の映像信号の輝度レベルを低下させて黒を引き伸ばすための階調補正処理）を行う場合は、複数の輝度領域の度数情報を用いることによって、補正したい階調領域における映像の特徴を詳細に解析することが好ましい。そし、そのような解析によって映像信号の特徴をより詳細に把握し、それに応じた適切な処理を行うことが好ましい。

本発明は、上記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、より好適に黒伸張処理をして高画質な映像を表示することが可能な映像処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するための、本発明に係る映像処理装置は、少なくとも所定輝度以下における複数の輝度領域毎の度数を検出し、この複数の輝度領域毎の度数に応じて黒伸張処理における黒伸張範囲を制御することを特徴とするものである。ここで、黒伸張範囲とは、例えば映像信号の輝度レベルを制御、例えば低下する（ほぼ０にする）範囲とする。具体的には、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輝度ヒストグラムを検出する。そして検出された輝度ヒストグラムを基に、最も低輝度側の輝度領域の度数に応じて上記黒伸張範囲を定めるための補正量を算出し、次に１つ上の輝度領域の度数に応じて補正量をそれぞれ算出する。この処理を輝度領域毎に連続的に行うことにより、各領域で算出された補正量の合計値を実際に設定する補正量し、この合計補正量で上記黒伸張範囲を決定する。更に具体的には、所定輝度以下の第１輝度領域において検出された第１度数と予め設定された第１閾値とを比較して第１黒伸張量を求め、該第１輝度領域よりも高い第２輝度領域において検出された第２度数と前記第１度数との積算値と、予め設定された第２閾値とを比較して第２黒伸張量を求め、該第１黒伸張量と該第２黒伸張量を合計して前記合計黒伸張量を求める。また、上記積算を行わずに、輝度領域毎の度数とその輝度領域毎に定められた閾値とをそれぞれ比較して上記第１、第２の黒伸張量を求めてもよい。このとき、各度数または積算度数が各閾値を超えた場合は、上記第１、第２の黒伸張量を０としてもよい。これにより、入力映像信号の低輝度側の輝度分布情報に応じた黒の引き締め効果を得ることが可能となり、最適なコントラスト改善を行うことができる。

本発明による黒伸張処理の一例は次の通りである。すなわち、所定輝度以下における第１輝度領域が第１度数を持ち、かつ該第１輝度領域よりも高い第２輝度領域が第２度数を持つ場合の前記黒伸張範囲を、前記第１輝度領域が前記第１度数を持ち、かつ前記第２輝度領域が前記第２度数よりも高い第３度数を持つ場合の前記黒伸張範囲よりも大きくする。また別の例では、前記所定輝度以下における第１輝度領域が第１閾値よりも小さい第１度数を持ち、かつ該第１輝度領域よりも高い第２輝度領域が第２閾値よりも小さい第２度数を持つ場合の前記黒伸張範囲を、前記第１輝度領域が前記第１度数を持ち、かつ前記第２輝度領域が前記第２閾値よりも小さくかつ前記第２度数よりも高い第３度数を持つ場合の前記黒伸張範囲よりも大きくする。

本発明によれば、より好適に黒伸張処理を行うことが可能となり、高画質な映像を表示可能となるという効果を奏する。

以下、本発明の実施形態を図面により説明する。

図１は、本発明に係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。本実施例では、映像処理装置として、液晶パネルまたはプラズマディスプレイパネル等の映像表示部９を備えた、例えばテレビジョン受像機等の映像表示装置を例にして説明する。図１に示される映像表示装置は、映像処理装置１と上述した映像表示部９とを含む。そして映像処理装置１は、映像信号の入力端子２、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３、輝度信号Ｙにより輝度ヒストグラムを検出する輝度特徴検出部４、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部（以下、「マイコン」と記す）５、入力映像信号の輝度ヒストグラムの度数分布に応じて低輝度の階調補正制御を行う黒伸張部６、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７、及び映像信号の出力端子８を備えている。出力端子８は映像表示部９に接続されており、出力端子８からの出力信号は映像表示部９に供給される。次に上述した各要素の動作などの詳細について説明する。

テレビジョン信号やＤＶＤプレーヤで再生された映像信号は、入力映像信号として映像処理装置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から１フィールドまたは１フレームの映像期間内における輝度ヒストグラムを検出する。検出した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、入力される輝度ヒストグラムの情報から、輝度ヒストグラムの度数分布特性を解析し、その解析結果である度数分布を基に輝度制御信号を形成し、黒伸張部６に出力する。黒伸張部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に対して低輝度側の階調補正制御を行って、出力マトリクス変換部７に出力する。出力マトリクス変換部７では、前記黒伸張部６で処理を行った輝度信号Ｙと、入力マトリクス変換部３で変換された色差信号Ｃｂ，Ｃｒとから、例えばＲＧＢの３原色信号を生成して出力端子８に出力する。このとき、出力マトリクス変換部７は、映像表示部９の画面フォーマット（例えばアスペクト比や垂直、水平画素数）に略一致する信号フォーマットを持つ３原色信号に変換する。映像表示部９は、この出力端子８から出力された出力映像信号を用いて映像の表示を行う。このような処理の結果、映像表示部９には、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。尚、入力マトリクス変換部３で変換された色差信号Ｃｂ，Ｃｒは、図示しない色補正回路により所望の色相、彩度が適宜補正され、出力マトリクス変換部７に供給される。

以下、本実施例の特徴である、検出された輝度ヒストグラムを用いた黒伸張制御の詳細について、図２〜図７を用いて説明する。本実施例においては、黒伸張制御は、輝度特徴検出部４、マイコン５と黒伸張部６において実行される。

図２は、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の一例と黒伸張制御を行うために使用される各種設定値の一例を示すものである。

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、検出した輝度ヒストグラムの度数分布を解析し、その頻度に応じて黒伸張制御を行う。入力映像信号を１０２４階調とした場合（映像信号を１０ビットのデジタル信号で表した場合）、６４階調を１輝度領域とし、上記１０２４階調をＨＳＴ０〜ＨＳＴ１５までの１６領域に分割する。そして分割された１６個の輝度領域毎に、その輝度領域に属する度数を検出することで輝度ヒストグラムの検出を行う。図２(ａ)では１６領域としているが、４領域、８領域など分割領域数を減らしてもよい。また、１６領域より多い領域数にて検出してもよい。尚、図２(ａ)、(ｂ)において、縦軸の度数はピクセル数を示している。すなわち、図２(ａ)、(ｂ)に示される各輝度領域の棒グラフは、その輝度領域に属するピクセル数を表している。

図２(ｂ)は、図２(ａ)の入力振幅レベルが低い領域における輝度ヒストグラムの検出結果である。本実施例では、ＨＳＴ０〜ＨＳＴ４を所定輝度以下の低輝度領域とし、その各輝度領域における度数をそれぞれｆ０〜ｆ４とする。図２(ｂ)に示していないＨＳＴ５〜ＨＳＴ１５における度数もそれぞれｆ５〜ｆ１５とする。つまり、本実施例では、このｆ０〜ｆ１５までの度数頻度を用いて黒伸張制御を行う。以下では、特にｆ０〜ｆ４を用いた場合について説明する。

図２(ｃ)は、各輝度領域における黒伸張のゲイン量Ｇａｉｎによる説明図である。ここで、黒伸張のゲイン量とは、黒を潰す（ここでは略０にする）範囲を定めるためのものであり、以下、この範囲を黒伸張範囲と称する。従って、上記ゲイン量が多いと黒伸張範囲も広くなり、少ないと狭くなる。上記黒伸張範囲を黒伸張量と言い換えることもできるだろう。本実施例では、検出する輝度領域毎にゲイン量を設定し、その度数に応じて実際に適用するゲイン量を算出する。例えば、ＨＳＴ０の領域にはＧａｉｎ０、ＨＳＴ１の領域にはＧａｉｎ１、ＨＳＴ２の領域にはＧａｉｎ２、ＨＳＴ３の領域にはＧａｉｎ３、ＨＳＴ４の領域にはＧａｉｎ４が、各輝度領域の下人量として予め設定されている。図２(ｃ)には図示されていないが、ＨＳＴ５〜ＨＳＴ１５に関しても同様にＧａｉｎ５〜Ｇａｉｎ１５が設定できるものとする。図２(ｃ)に示されたＧａｉｎの値は、あくまで一例であり、各ゲイン量はどのような値にも設定可能であるものとする。

図２(ｄ)は、各輝度領域における度数の閾値Ｔｈの説明するための図である。閾値とは、上記ゲイン量を算出するときに用いられる、各輝度領域毎に定められた度数の限界値である。本実施例では、各輝度領域における度数がこの閾値を越えるとゲイン算出処理を行わないようにしている。この閾値は、輝度領域毎に設定され、ＨＳＴ０ではＴｈ０、ＨＳＴ１ではＴｈ１、ＨＳＴ２ではＴｈ２、ＨＳＴ３ではＴｈ３、ＨＳＴ４ではＴｈ４とされている。図２(ｄ)に示された閾値は、あくまで一例であり、各閾値はどのような値にも設定可能であるものとする。

図３は、ゲイン設定値Ｇの算出方法の一例を示す図である。かかるゲイン設定値は、輝度特徴検出部４において検出された輝度ヒストグラムの度数分布を基に、図２(ｃ)でのゲイン量と図２(ｄ)での閾値を用いてマイコン５により計算される。本実施例に係る黒伸張のゲイン設定値の算出方法は、次の通りである。すなわち、輝度特徴検出部４で検出した輝度ヒストグラムにおいて最も低輝度領域であるＨＳＴ０から順に、ＨＳＴ１、ＨＳＴ２と徐々に高輝度領域に向かってその度数頻度を参照する方法である。まず、ＨＳＴ０の度数頻度であるｆ０を参照する。参照したｆ０をヒストグラム度数合計値ＨＳＴｓｕｍ0とし、ＨＳＴｓｕｍ0と、このＨＳＴ０において予め定められた閾値Ｔｈ０とを比較する。ＨＳＴｓｕｍ0がＴｈ０を越えていなければ、ゲイン量Ｇａｉｎ０を用いて、ＨＳＴｓｕｍ0とＴｈ０の割合に応じてゲイン設定値Ｇ０を算出する。このゲイン設定値Ｇ０は、本実施例では例えば次の数１を用いて算出するものとする。

上記数１から明らかなように、Ｇ０は、ＨＳＴｓｕｍ0が大きいほど小さくなり、ＨＳＴｓｕｍ0が小さいほど大きくなる。尚、ＨＳＴｓｕｍ0が０の場合は、Ｇ０＝Ｇａｉｎ０となる。

次に、輝度領域ＨＳＴ１の度数ｆ１を参照する。参照したｆ１と以前参照したｆ０の合計値をＨＳＴｓｕｍ1とし、このＨＳＴｓｕｍ1と、このＨＳＴ１において予め定められた閾値Ｔｈ１とを比較する。ＨＳＴｓｕｍ1がＴｈ１を越えていなければ、ゲイン量Ｇａｉｎ１を用いて、ＨＳＴｓｕｍ1とＴｈ１の割合に応じてゲイン設定値Ｇ１を算出する。このゲイン設定値Ｇ１は、本実施例では例えば次の数２を用いて算出するものとする。

上記数２から明らかなように、Ｇ１は、ＨＳＴｓｕｍが大きいほど小さくなり、ＨＳＴｓｕｍが小さいほど大きくなる。ここでも、ＨＳＴｓｕｍ1が０の場合は、Ｇ１＝Ｇａｉｎ１となる。次に、輝度領域ＨＳＴ２の度数ｆ２を参照する。この参照したｆ２と以前参照されｆ０及びｆ１との合計値をＨＳＴｓｕｍ2とし、このＨＳＴｓｕｍ2と、このＨＳＴ２において予め定められた閾値Ｔｈ２とを比較する。ＨＳＴｓｕｍ2がＴｈ２を越えていなければ、ゲイン量Ｇａｉｎ２を用いて、ＨＳＴｓｕｍ2とＴｈ２の割合に応じてゲイン設定値Ｇ２を算出する。このゲイン設定値Ｇ２は、本実施例では例えば次の数３を用いて算出するものとする。

ここでも同様に、Ｇ２は、ＨＳＴｓｕｍが大きいほど小さくなり、ＨＳＴｓｕｍが小さいほど大きくなる。ここでも、ＨＳＴｓｕｍ2が０の場合は、Ｇ２＝Ｇａｉｎ２となる。最後に、輝度領域ＨＳＴ３の度数ｆ３を参照する。参照したｆ３と以前参照されたｆ０〜ｆ２との合計値をＨＳＴｓｕｍ3とすると、ＨＳＴｓｕｍ3はＴｈ３を越えているのでゲイン算出を止める。これにより、実際に適用される黒伸張範囲を定めるための設定値は、Ｇ０とＧ１とＧ２を合計したＢＳＧとなる。図３ではｆ３を参照したときにＨＳＴｓｕｍ3がしきい値を越えているが、越えない場合はＨＳＴｓｕｍ4に度数ｆ４、ｆ５と度数を順次合計していきＧ４、Ｇ５を求める。このように、本実施例においては、各輝度領域のゲイン量Ｇｎは次の数４により求められる。

上記ｎは、０からｋまでの自然数であり、ｋは、黒伸張処理が行われる輝度領域の数から１を引いた値である。本実施例では、ＨＳＴ０からＨＳＴ４の５つの輝度領域を、黒伸張処理を行う輝度領域としているので、ｋ＝４となる。

一方、上記とは逆に、ＨＳＴｓｕｍ0（＝ｆ０）がＴｈ０を越えている場合は、ゲイン設定値の算出は行わずＧ０は０となり、実際に適用するゲイン設定値ＢＳＧも０となる。同様に、ＨＳＴｓｕｍ0がＴｈ０以下で、かつＨＳＴｓｕｍ1がＴｈ１を越えている場合は、Ｇ０のみ算出する。その結果、ＢＳＧ＝Ｇ０となる。またＨＳＴｓｕｍ0がＴｈ０以下、及びＨＳＴｓｕｍ1がＴｈ１以下で、かつＨＳＴｓｕｍ2がＴｈ２を越えている場合は、Ｇ０とＧ１のみを算出する。その結果、ＢＳＧ＝Ｇ０＋Ｇ１とする。

すなわち、本実施例では、最終的に求められるゲイン設定値ＢＳＧは、各輝度領域において算出されたゲイン設定値Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２…Ｇｎの積算で求められる。つまり、ＢＳＧ＝Ｇ０＋Ｇ１＋Ｇ２…Ｇｎとの式が成り立つ。そしてこの積算は、各輝度領域の度数の累積値であるＨＳＴｓｕｍｎが閾値ＴＨｎを超えるまで継続される。例えば輝度領域ＨＳＴ３における度数の累積値ＨＳＴｓｕｍ3がその輝度領域に設定された閾値ＴＨ３を超えると、当該ＨＳＴ３におけるゲイン設定値を求めずに、その時点でゲイン設定値の積算が終了する。従って、このときの最終的なゲイン設定値ＢＳＧは、ＢＳＧ＝Ｇ０＋Ｇ１＋Ｇ２となる。

尚、この実施例では、輝度ヒストグラムを低い方から順番に参照する場合に、各輝度領域の度数の合計値（累積値）ＨＳＴｓｕｍｎに応じてゲインを算出している。しかしながら、このような累積を行わずに、例えばＨＳＴ０については度数ｆ０のみを参照してＧ０を算出し、ＨＳＴ１については度数ｆ１のみを参照してＧ１を算出し、ＨＳＴ２については度数ｆ２のみを参照しＧ２を算出するようにしてもよい。すなわち、各輝度領域の度数とその輝度領域毎に定められた閾値とを個別に比較して各々のゲイン量を算出してもよい。

図４は、上記算出されたＢＳＧと黒伸張部６における黒伸張処理との関係を示す図である。すなわち本実施例における黒伸張処理は、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分布に応じてマイコン５にて求めた黒伸張のゲイン量ＢＳＧを、黒伸張部６に供給し、このゲイン量ＢＳＧに応じて、黒伸張部は輝度信号の入力振幅レベルを図示された出力振幅レベルに変換して出力する。

図４(ａ)は、入力振幅レベルに対して出力振幅レベルの変化がないリニアな特性を示した入出力振幅レベル特性図である。図４(ａ)に示すように、１０ｂｉｔによる処理の場合は入力振幅レベル及び出力振幅レベルは１０２４階調で表現される。ここでは、黒伸張処理は、折れ点ＳＰ以下、すなわちＳＰで表される階調以下の入力輝度信号に対して施されるものとする。図４(ｂ)は、上記のようにして算出されたＢＳＧを黒伸張部６に適用した場合の、この黒伸張部６の入出力振幅特性図である。黒伸張部６は、黒伸張制御として、上記マイコン５で算出されたＢＳＧから折れ点ＥＰを求め、ＳＰとＥＰとを例えば直線で結合する。これにより、折れ点ＳＰ以下の低入力振幅レベル付近の階調が低下し、黒レベル付近の会長が引き締められる。これにより、視感的なコントラスト感、特に低い輝度領域におけるコントラスト感が向上する。ＥＰはＢＳＧの大きさによって変わる。つまり、ＢＳＧが小さければ引き締め効果は弱くなり、ＢＳＧが大きければ引き締め効果は強くなる。そして、ＢＳＧで定まる黒伸張範囲内の輝度レベルは、図４(ｂ)から明らかなようにほぼ０となるように低下される。本実施例では、この黒伸張範囲を黒伸張量としているが、上記ＳＰとＥＰを繋ぐ直線の傾きを黒伸張量としてもよい。この場合、ＢＳＧが大きいほどその傾きは急になるため、黒伸張量は大きくなる。

図５は、図４に示したものとは別の輝度ヒストグラム検出結果による黒伸張のゲイン量の算出結果と、それを黒伸張処理に適用した結果の例を示す図である。図５(ａ)では、輝度領域ＨＳＴ０の度数ｆ０が非常に多く、その他の領域の度数はあまり高くない場合の輝度ヒストグラム検出結果を示している。この場合、検出される輝度ヒストグラムの総度数に対してｆ０は非常に高い割合となる。

図５(ｂ)は、図５(ａ)の度数分布を基に算出した黒伸張のゲイン量の算出結果を示している。図５(ｂ)では、ｆ０以外が非常に少なく、ｆ０が非常に大きいためＴｈ０を越えている。この場合、参照している度数がｆ０のみであるため、ＨＳＴｓｕｍｎはｆ０と同等になる。つまり、ＨＳＴｓｕｍｎがＴｈ０を越えておりゲイン算出処理を行わないためＢＳＧは０となる。

図５(ｃ)は、実際にＢＳＧ（＝０）を黒伸張部６に適用した場合の、当該黒伸張部６の入出力特性を示す図である。図５(ｂ)より算出したＢＳＧは０であったためＥＰは０となる。つまり、ＳＰとＥＰを結んだ線は元々あるリニアな直線のまま変化しない入出力振幅レベル特性となる。すなわちこの例は、画面全体における低輝度領域の分布が大きい例を示している。このときに黒伸張を行うと、いわゆる黒つぶれが生じて低輝度領域のコントラストが低下する。従って本実施例では、このような輝度ヒストグラムを持つ映像信号に対しては、黒伸張を行わないようにして上記黒つぶれを防止する。

図６は、更に別の輝度ヒストグラム検出結果による黒伸張のゲイン量の算出結果と、それを黒伸張処理に適用した結果の例を示す図である。図６(ａ)は、輝度領域ＨＳＴ１の度数ｆ１が非常に多く、その他の領域の度数はあまり高くない場合の輝度ヒストグラムの検出結果を示している。この場合、検出される輝度ヒストグラムの総度数に対してｆ１は非常に高い割合となる。

図６(ｂ)は、図６(ａ)の度数分布を基に算出した黒伸張のゲイン量の算出結果を示している。図６(ｂ)では、ｆ１以外が非常に少なく、ｆ１が非常に大きいためＴｈ１を越えている。この場合、参照している度数がｆ０とｆ１であるため、始めにＨＳＴｓｕｍ0をｆ０として上記のようにＧ０を算出する。次にＨＳＴｓｕｍ1として、度数ｆ０と度数ｆ１との合計値を求める。ここで、ＨＳＴｓｕｍ1がＴｈ１を越えているためにゲイン算出処理が中止され、ＢＳＧはＧ０と同等となる。

図６(ｃ)は、実際にＢＳＧ（＝Ｇ０）を黒伸張部６に適用した場合の、当該黒伸張部６の入出力特性を示す図である。図６(ｂ)より算出したＢＳＧよりＥＰはＧ０の位置となる。つまり、ＳＰとＥＰを直線で結ぶことにより図６(ｃ)に示す入出力振幅レベル特性となり、低振幅レベル付近の階調が引き締められる。このため、視感的なコントラスト感が向上する。この例の場合、図５の例に比べ黒伸張量は大きく、また図4に示した例に比べて黒伸張量は小さくなっている。

図７は、更に別の輝度ヒストグラム検出結果による黒伸張のゲイン量の算出結果と、それを黒伸張処理に適用した結果の例を示す図である。図７(ａ)は、輝度領域ＨＳＴ２の度数ｆ２が非常に多く、その他の領域の度数頻度はあまり高くない場合の輝度ヒストグラムの検出結果を示している。この場合、検出される輝度ヒストグラムの総度数に対してｆ２は非常に高い割合となる。

図７(ｂ)は、図７(ａ)の度数分布を基に算出した黒伸張のゲイン量の算出結果を示している。図７(ｂ)では、ｆ２以外が非常に少なく、ｆ２が非常に大きいためＴｈ２を越えている。この場合、参照している度数がｆ０とｆ１とｆ２である。よって、始めにＨＳＴｓｕｍ0をｆ０としてＧ０を算出し、次にＨＳＴｓｕｍ1をｆ０＋ｆ１としてＧ１を算出する。そしてＨＳＴｓｕｍ2をｆ０、ｆ１、ｆ２の合計値として求める。ここで、ＨＳＴｓｕｍ2がＴｈ２を越えているためにゲイン算出処理が中止される。この結果、ＢＳＧはＧ０とＧ１の合計値となる。

図７(ｃ)は、実際にＢＳＧ（＝Ｇ０＋Ｇ１）を黒伸張部６に適用した場合の、当該黒伸張部６の入出力特性を示す図である。図７(ｂ)より算出したＢＳＧよりＥＰはＧ０とＧ１との合計値に対応する位置となる。つまり、ＳＰとＥＰを直線で結ぶことにより、図７(ｃ)に示す入出力振幅レベル特性となり、図６(ｃ)に比べてより低振幅レベル付近の階調が引き締められる。この結果、視感的なコントラスト感がさらに向上する。

上記図４〜図７から明らかなように、所定輝度以下における複数の輝度領域において、この複数輝度領域のうち高輝度領域の度数分布が高いほど黒伸張量は大きくなり、逆に複数輝度領域のうち低輝度領域の度数分布が高いほど黒伸張量は小さくなる。よって本実施例によれば、黒つぶれを低減しつつより好適に黒伸張処理を行うことができる。また、本実施例かかる黒伸張処理は、次のような特性が得られる。すなわち、所定輝度以下における第１輝度領域（例えばＨＳＴ０）が第１度数（ｆ０）を持ち、かつ該第１輝度領域よりも高い第２輝度領域（ＨＳＴ１）が第２度数（ｆ１）を持つ場合の黒伸張範囲（黒伸張量）を、第１輝度領域が前記第１度数を持ち、かつ前記第２輝度領域が前記第２度数よりも高い第３度数を持つ場合の黒伸張範囲よりも大きくされる。また、所定輝度以下における第１輝度領域（ＨＳＴ０）が第１閾値（ＴＨ０）よりも小さい第１度数（ｆ０）を持ち、かつ該第１輝度領域よりも高い第２輝度領域（ＨＳＴ１）が第２閾値（ＴＨ１）よりも小さい第２度数（ｆ２）を持つ場合の黒伸張範囲（黒伸張量）を、第１輝度領域が前記第１度数を持ち、かつ前記第２輝度領域が前記第２閾値よりも小さくかつ前記第２度数よりも高い第３度数を持つ場合の前記黒伸張範囲よりも大きくする。

すなわち、それぞれ異なるヒストグラムのパターンを持つ２種類の映像信号が入力された場合を考える。第1ヒストグラムパターン及び第２ヒストグラムパターンともに、輝度領域ＨＳＴ０が閾値ＴＨ０以下の同じ度数ｆ０を持つものとする。このときに、第1ヒストグラムパターンのＨＳＴ１の度数ｆ１１がＴＨ１以下で、かつ第２ヒストグラムパターンのＨＳＴ１の度数ｆ１２よりもが小さい場合は、ｆ１１とＴＨ１との差のほうがｆ１２とＴＨ１との差よりも大きいため、第1ヒストグラムパターンの黒伸張量は、第２ヒストグラムパターンの黒伸張量よりも大きくされる。つまり、この場合において、第２ヒストグラムパターンの方が低輝度領域の分布が高いために、黒伸張量が抑えられる。すなわち、本実施例は、黒伸張処理が施される所定輝度以下の輝度領域について、複数の輝度領域における度数分布を検出して黒伸張量を定めている。このため、よりきめ細かい黒伸張処理が可能となる。

このように、本実施例に係る黒伸張制御は、輝度特徴検出部４にて検出した輝度ヒストグラムについて、低輝度側の輝度領域の度数から順番に参照して、当該輝度領域毎にマイコン５でそれぞれ黒伸張のゲイン量を算出する。そしてマイコン５により輝度領域毎のゲイン量を合計して合計黒伸張量を求め、これを黒伸張部６に適用する。これにより、映像表示部９に表示された映像は、低輝度側の黒の階調が引き締まり、視感的にコントラスト感が向上した出力映像が表示される。

図８は、本発明に係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で構成されていた黒伸張部６の代わりに入力映像信号の直流レベル（ＤＣレベル）をシフトするブライトネス補正部１０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８において、ブライトネス補正部１０は、マイコン５で形成された輝度制御信号によってＤＣレベルのシフト量が制御され、このシフト量に従い輝度信号ＹのＤＣレベルをシフトする。それにより生じたダイナミックレンジのマージンを限界まで使用するようにコントラスト向上処理を行い、出力マトリクス変換部７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、本実施例について、上記図８のほかに、図９及び図１０を用いて説明する。本実施例に係るコントラスト向上処理は、輝度特徴検出部４、マイコン５及びブライトネス補正部６において実行される。そしてブライトネス補正部６は、輝度特徴検出部４で検出した輝度ヒストグラムの度数分布を基づきブライトネス補正制御を行う。

図９は、ＤＣレベルのシフト量設定値の算出方法を説明するための図である。本実施例では、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度数分布を基に、輝度ヒストグラムの領域ごとに設定されているシフト量を用いて、ＤＣレベルのシフト量設定値がマイコン５により計算される。

図９(ａ)は、各輝度ヒストグラム領域におけるブライトネス補正のシフト量を示している。ブライトネス補正のシフト量とは、輝度信号ＹのＤＣレベルを下げるシフト量のことであり、この量が多いとＤＣレベルの下げ量も大きくなり、少ないとＤＣレベルの下げ量も小さくなる。本実施例では、輝度領域毎にそれぞれシフト量が設定され、各輝度領域の度数に応じて実際に適用されるシフト量を算出する。ＨＳＴ０の領域にはＳｈｉｆｔ０、ＨＳＴ１の領域にはＳｈｉｆｔ１、ＨＳＴ２の領域にはＳｈｉｆｔ２、ＨＳＴ３の領域にはＳｈｉｆｔ３、ＨＳＴ４の領域にはＳｈｉｆｔ４が、それぞれブライトネス補正のシフト量として予め設定される。図９(ａ)には図示していないが、ＨＳＴ５〜ＨＳＴ１５に関しても同様にＳｈｉｆｔ５〜Ｓｈｉｆｔ１５と設定できるものとする。図９(ａ)は、あくまで一例であり、各シフト量はどのような値にも設定可能であるものとする。

図９(ｂ)は、本実施例に係るＤＣレベルのシフト量設定値の算出方法を説明するための図である。本実施例によるブライトネス補正のシフト量設定値の算出方法は、前記第一の実施例における図３にて説明した黒伸張のゲイン量の算出方法と次の点で異なっている。すなわち、ゲイン量Ｇａｉｎがシフト量Ｓｈｉｆｔに変更された点、各輝度領域において算出されるゲイン設定値Ｇがシフト量設定値Ｓに変更された点、実際に黒伸張部６にて適用されるゲイン量ＢＳＧがブライトネス補正部１０にて適用されるシフト量ＢＣＧに変更された点が第１実施例と異なっている。これのほかは、第１実施例と同じであり、輝度ヒストグラムの度数の参照方法や設定値の算出手順ともに同様の算出方法となる。そのため、ここでは算出方法は省略するものとする。

図１０は、ブライトネス補正のシフト量ＢＣＧが適用されたブライトネス補正部１０の入出力特性を示す図である。図１０(ａ)は、入力振幅レベルに対して出力振幅レベルの変化がないリニアな特性を示した入出力特性図であり、シフト量ＢＣＧをブライトネス補正部１０に適用する前の特性図を示している。図１０(ａ)に示すように、１０ｂｉｔによる処理の場合は入力振幅レベル及び出力振幅レベルは１０２４階調で表現される。本実施例に係るブライトネス補正制御では、始点ＳＬと終点ＥＬを結んだ直線を、算出されたシフト量ＢＣＧに応じて下方にシフトさせる。つまり、最も高い出力振幅レベルを表す点ＳＬが１０２３から下方にシフトし、それに伴って最も低い出力振幅レベルを表す点ＥＬの入力振幅レベルが０から上方（すなわち右側）へシフトする。

図１０(ｂ)に、ブライトネス補正のシフト量ＢＣＧが適用されたブライトネス補正部１０の入出力特性の一例が示される。図１０(ｂ)から明らかなように、適用されるＢＣＧのレベル分だけ点ＥＬが右側へシフトする。これに伴い、点ＳＬも図１０(ａ)に比べ下方にシフトし変化する。この制御によって、入力振幅レベルに対する出力振幅レベルが下がるため、映像全体の明るさが暗くなってしまい、ダイナミックレンジのマージンであるＤＬが生じてしまう。そこで、本実施例では、映像全体の明るさを上げ、ダイナミックレンジを全て有効に使う制御を用いている。

図１０(ｃ)は、図１０(ｂ)により生じたダイナミックレンジのマージンＤＬを有効に使用するための制御を説明する図である。図１０(ｃ)より、ＤＬを有効に使うために点ＳＬを出力振幅レベルの最大値である１０２３にシフトさせる制御を行う。これにより、図１０(ｃ)の点ＳＬと点ＥＬを結んだ直線は、図１０(ｂ)の点ＳＬと点ＥＬを結んだ直線に比べ、その傾きが上がる。よって、入力振幅レベルに対して割り当てられる出力振幅レベルの階調数が増えるために階調感が向上し、更に映像の明るさも上がるため、視感的なコントラスト感が向上する。この制御により、ダイナミックレンジを無駄にすることなく全てを有効に使った入出力振幅レベル特性となる。

このように、本実施例に係る黒伸張制御は、輝度特徴検出部４にて検出した輝度ヒストグラムについて、低輝度側の輝度領域の度数から順番に参照して、当該輝度領域毎にマイコン５でそれぞれ無頼とネス補正のシフト量を算出する。そしてマイコン５により輝度領域毎のシフト量を合計して合計シフト量を求め、これをブライトネス補正部１０に適用する。これにより、映像表示部９に表示された映像は、低輝度側の黒の階調が引き締まり、さらに視感的に映像全体のコントラスト感が向上した出力映像が表示される。

尚、上記説明においては、映像処理装置として、テレビジョン所臓器などの映像処理装置を例にして説明したが、ＤＶＤプレーヤまたはデジタルチューナを備えたセットトップボックス、またはハードディスクレコードにも適用できる。また、映像表示部も、液晶パネル、ＰＤＰに限らず、ＦＥＤや背面投射型表示装置にも適用可能であることは言うまでもない。

本発明の第１実施例に係る映像表示装置の概略図。 本発明における輝度ヒストグラムの検出方法と各種設定値の説明図。 本発明における黒伸張制御に用いるゲイン量の算出方法の説明図。 本発明における黒伸張制御の動作説明図。 第１実施例に係る黒伸張制御に用いるゲイン量算出方法の一例を示す図。 第１実施例に係る黒伸張制御に用いるゲイン量算出方法の他の例を示す図。 第１実施例に係る黒伸張制御に用いるゲイン量算出方法の更に他の例を示す図。 本発明の第２実施例に係る映像表示装置の概略図。 第２実施例に係るブライトネス補正制御に用いるシフト量算出方法の一例を示す図。 第２実施例に係るブライトネス補正制御の動作説明図。

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…黒伸張部、７…出力マトリクス変換部、８…映像信号の出力端子、９…映像表示部、１０…ブライトネス補正部。

Claims (17)

1. 映像処理装置において、
   入力された映像信号を用いて、少なくとも所定輝度以下における複数の輝度領域毎の度数を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された前記複数の輝度領域毎の度数を用いて黒伸張処理を行う黒伸張処理部とを備えることを特徴とする映像処理装置。
2. 請求項１記載の映像処理装置において、前記検出部は、前記映像信号の１フレームまたは１フィールド期間の前記度数を検出することを特徴とする映像処理装置。
3. 請求項１記載の映像処理装置において、前記黒伸張処理部は、前記検出された前記複数の輝度領域毎の度数に応じて変化される黒伸張範囲内の輝度信号のレベルを制御するものであり、
   前記所定輝度以下における第１輝度領域が第１度数を持ち、かつ該第１輝度領域よりも高い第２輝度領域が第２度数を持つ場合の前記黒伸張範囲を、
   前記第１輝度領域が前記第１度数を持ち、かつ前記第２輝度領域が前記第２度数よりも高い第３度数を持つ場合の前記黒伸張範囲よりも大きくしたことを特徴とする映像処理装置。
4. 請求項１記載の映像処理装置において、前記黒伸張処理部は、前記検出された前記複数の輝度領域毎の度数に応じて変化される黒伸張範囲内の輝度信号のレベルを低下するものであり、
   前記所定輝度以下における第１輝度領域が第１閾値よりも小さい第１度数を持ち、かつ該第１輝度領域よりも高い第２輝度領域が第２閾値よりも小さい第２度数を持つ場合の前記黒伸張範囲を、
   前記第１輝度領域が前記第１度数を持ち、かつ前記第２輝度領域が前記第２閾値よりも小さくかつ前記第２度数よりも高い第３度数を持つ場合の前記輝度レベルの前記黒伸張範囲よりも大きくしたことを特徴とする映像処理装置。
5. 請求項１記載の映像処理装置が、前記黒伸張処理部からの信号を用いて映像を表示する表示部を備えた映像標示装置であることを特徴とする映像処理装置。
6. 映像処理装置において、
   入力された映像信号を用いて該映像信号の輝度分布を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された輝度分布に応じて変化される黒伸張範囲に従って、該黒伸張範囲内にある映像信号の輝度レベルを低下させるための黒伸張処理を行う黒伸張処理部とを備え、
   前記黒伸張処理部は、前記検出部が第１輝度分布を検出したときの前記黒伸張範囲を、第２輝度分布を検出したときの前記輝度レベルの黒伸張範囲よりも大きくするように制御されるものであり、
   前記第１輝度分布は、所定輝度以下における第１輝度領域が第１度数をもち、かつ該第１輝度領域よりも高い第２輝度領域が第２度数を持つものであり、
   前記第２輝度分布は、前記第１輝度領域が前記第１度数を持ち、かつ前記第２輝度領域が前記第２度数よりも高い第３度数を持つことを特徴とする映像処理装置。
7. 請求項６記載の映像処理装置において、前記黒伸張処理部は、前記黒伸張範囲内にある前記映像信号の輝度レベルを０とするものであることを特徴とする映像処理装置。
8. 映像処理装置において、
   入力された映像信号から、該映像信号の輝度分布を表す輝度ヒストグラムを検出する検出部と、
   前記映像信号に対し黒伸張処理を行う黒伸張処理部と、
   前記検出部によって検出された輝度ヒストグラムに基づいて、前記黒伸張処理部における黒伸張量を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記検出部が第１輝度ヒストグラムを検出したときの前記黒伸張範囲を、第２輝度ヒストグラムを検出したときの前記黒伸張量よりも大きくするように制御するものであり、
   前記第１輝度ヒストグラムは、所定輝度以下における第１輝度領域が第１度数をもち、かつ該第１輝度領域よりも高い第２輝度領域が第２度数を持つものであり、
   前記第２輝度ヒストグラムは、前記第１輝度領域が前記第１度数を持ち、かつ前記第２輝度領域が前記第２度数よりも高い第３度数を持つことを特徴とする映像処理装置。
9. 請求項８記載の映像処理装置において、前記第１度数は、予め定められた第１閾値よりも小さく、前記第２度数及び第３度数が予め定められた第１閾値よりも小さいことを特徴とする映像処理装置。
10. 映像処理装置において、
    入力された映像信号から、複数の輝度領域毎にその度数を検出する検出部と、
    前記映像信号に対し黒伸張処理を行う黒伸張処理部と、
    前記検出部によって検出された前記度数に基づいて前記黒伸張処理部を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、少なくとも所定輝度以下における複数の輝度領域毎に検出された度数を用いて、該輝度領域毎に黒伸張量を求め、該求められた各黒伸張量を合計して得られた合計黒伸張量を用いて、前記黒伸張処理部を制御することを特徴とする映像処理装置。
11. 請求項１０記載の映像処理装置において、前記制御部は、所定輝度以下の第１輝度領域において検出された第１度数と予め設定された第１閾値とを比較して第１黒伸張量を求め、該第１輝度領域よりも高い第２輝度領域において検出された第２度数と前記第１度数との積算値と、予め設定された第２閾値とを比較して第２黒伸張量を求め、該第１黒伸張量と該第２黒伸張量を合計して前記合計黒伸張量を求めることを特徴とする映像処理装置。
12. 請求項１１記載の映像処理装置において、前記第１度数が前記第１閾値を超えた場合は前記第１黒伸張量を０とし、前記第１度数と第２度数の合計が前記第２閾値を超えた場合は前記第２黒伸張量を０とすることを特徴とする映像処理装置。
13. 請求項１０記載の映像処理装置において、前記制御部は、所定輝度以下の第１輝度領域において検出された第１度数と予め設定された第１閾値とを比較して第１黒伸張量を求め、該第１輝度領域よりも高い第２輝度領域において検出された第２度数と予め設定された第２閾値とを比較して第２黒伸張量を求め、該第１黒伸張量と該第２黒伸張量を合計して前記合計黒伸張量を求めることを特徴とする映像処理装置。
14. 請求項１３記載の映像処理装置において、前記第１度数が前記第１閾値を超えた場合は前記第１黒伸張量を０とし、前記第２度数が前記第２閾値を超えた場合は前記第２黒伸張量を０とすることを特徴とする映像処理装置。
15. 映像処理装置において、
    入力された映像信号を用いて、少なくとも所定輝度以下における複数の輝度領域毎の度数を検出する検出部と、
    前記検出部によって検出された前記複数の輝度領域毎の度数を用いて、輝度信号の直流レベルをシフトするブライトネス補正部とを備えることを特徴とする映像処理装置。
16. 映像処理装置において、
    入力された映像信号から、複数の輝度領域毎にその度数を検出する検出部と、
    前記映像信号の直流レベルをシフトするブライトネス補正部と、
    前記検出部によって検出された前記度数に基づいて前記ブライトネス補正部を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、少なくとも所定輝度以下における複数の輝度領域毎に検出された度数を用いて、該輝度領域毎にシフト量を求め、該求められた各シフト量を合計して得られた合計シフト量を用いて、前記ブライトネス補正部を制御することを特徴とする映像処理装置。
17. 請求項１６記載の映像処理装置において、前記ブライトネス補正部による直流レベルシフト制御によって生じたダイナミックレンジのマージンに従って、前記映像信号の振幅レベルを制御するようにしたことを特徴とする映像処理装置。
    

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