JP2007115057A - 画像処理方法及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像の鮮やかさを失わずにコントラストを向上させる事ができる画像処理方法及び画像表示装置を提供する。
【解決手段】 輝度信号の統計量を計算するステップ１と、計算して得た統計量に基づいて輝度信号に輝度変換処理を行うステップ２と、入力輝度信号と輝度変換を施された輝度信号との比を計算するステップ３と、計算して得た輝度比に応じて色度信号に対して色度変換処理を行うステップ４とを含む画像処理方法及び画像処理装置を備えた画像表示装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像信号処理方法及び画像表示装置に関する。

コントラストの向上を目的とする画像・信号処理技術としては、ヒストグラム平滑化や入力画像の特徴に応じて輝度値を変換する方法（特願２００５−１１４７５７）などがある。

ヒストグラム平滑化は表示画像の輝度分布を均一化させる事によって画質を向上させる方法である。輝度分布が暗い方に偏っている画像や、逆に明るい方に偏っている画像に対してこの処理を行うと、輝度が明暗の全体に分布するようになり、コントラストを向上させる事ができる。

特願２００５−１１４７５７号は、平均値入力画像の特徴に応じて輝度変換を行う事により、画像の平均輝度を変化させる事なくコントラストを向上させ、画質を向上させる事ができる。また、例えば、特許文献１には、夜間における駐車状況等の検出を高精度に達成し得る駐車車両検出方法が記載され、画像の輝度値をヒストグラム均等化処理による特性曲線で変換して輝度変換画像を作成し、輝度変換画像を画像処理することが開示されている。
特開平１０−１１５８１号公報

しかし、これら従来の方法によると、画像中で暗い画素はより暗く、明るい画素はより明るくなるように輝度変換が行われ、その結果画像の彩度が薄くなり、鮮やかさが失われたように見えてしまうという問題があった。

本発明は以上のような問題点を改善すべくなされたものであり、輝度変換の前後で画像の見た目の彩度を保つ事を目的とする。

本発明は、輝度および色度を含む複数の色成分から成る入力画像信号に対し、輝度信号値の統計量を計算するステップと、前記統計量に応じて輝度変換を行うステップと、入力輝度信号と前記輝度変換を施された輝度信号との比を計算するステップと、前記輝度比に応じて色度信号に対して色度変換を行うステップとを含む画像処理方法である。

また本発明は、前記統計量は、輝度信号値の最小値、最大値および平均値、またはそれらの一部である画像処理方法である。

また本発明は、前記最小値、最大値は、ノイズの影響を考慮して計算される画像処理方法である。
また本発明は、前記色度変換は非線形変換である画像処理方法である。
また本発明は、前記色度変換は非線形変換である画像処理方法である。
また本発明は、前記色度変換は彩度に対して変換を行う画像処理方法である。

また、本発明は、輝度および色度を含む複数の色成分から成る入力画像信号に対し、輝度信号値の統計量を計算するステップと、前記統計量に応じて輝度変換を行う手段と、入力輝度信号と前記輝度変換を施された輝度信号との比を計算する手段と、前記輝度比に応じて色度信号に対して色度変換を行う手段とを含む画像処理装置を備えた画像表示装置である。

また、本発明は、前記統計量は、輝度信号値の最小値、最大値および平均値、またはそれらの一部である画像処理装置を備えた画像表示装置である。
また本発明は、前記最小値、最大値は、ノイズの影響を考慮して計算される画像処理装置を備えた画像表示装置である。
また本発明は、前記色度変換は非線形変換である画像処理装置を備えた画像表示装置である。
また本発明は、前記色度変換は非線形変換である画像処理装置を備えた画像表示装置である。
また本発明は、前記色度変換は彩度に対して変換を行う画像処理装置を備えた画像表示装置である。

本発明における画像処理方法または画像表示装置を用いる事により、輝度変換前後で、画像の鮮やかさを失わずに、鮮やかさを保ったままコントラストを向上させる事が可能となる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態である画像処理方法及び画像表示装置を詳しく説明する。

実施例１を説明する。まず、本発明における画像処理方法を行う画像処理装置について、図に基づいて説明する。図２は、本実施例における画像処理装置２の構成を示したブロック図である。画像処理装置２は、統計量計算部２１、輝度変換部２２、輝度比計算部２３、および色度変換部２４とを備える。

統計量計算部２１は、入力された各画素の輝度信号Ｙ１に基づき、入力画像の輝度信号の最大値、最小値および平均値などの統計量を計算する。輝度変換部２２は、統計量計算部２１により計算された統計量に基づいて、入力輝度信号Ｙ１に対して輝度変換処理を行い、変換された輝度信号Ｙ２および色度信号Ｃｂ１、Ｃｒ１を出力する。輝度比計算部２３は、入力輝度信号Ｙ１および輝度変換部２２より入力された輝度信号Ｙ２との比を計算する。色度変換部２４は、輝度比計算部２３より入力された輝度比に応じて、輝度変換部２２より入力された色度信号Ｃｂ１、Ｃｒ１に対して色度変換処理を行い、輝度信号Ｙ２および変換された色度信号Ｃｂ２、Ｃｒ２を出力する。

次に、本実施例における画像処理方法のアルゴリズムについて、図に基づいて説明する。図１は、本実施例における画像処理方法の処理の流れを示したフローチャートである。ステップ１において、輝度信号Ｙ１の最大値、最小値や平均値などの統計量を計算する。次にステップ２において、計算して得た輝度信号Ｙ１の最大値、最小値や平均値などの統計量に基づいて輝度信号Ｙ１に輝度変換処理を行い、Ｙ２とする。次にステップ３において、入力輝度信号Ｙ１と輝度変換を施された輝度信号Ｙ２との比を計算する。次にステップ４において、計算して得た輝度比に基づいて、色度信号Ｃｂ１、Ｃｒ１に対して色度変換処理を行い、Ｃｂ２、Ｃｒ２とする。以上により、入力画像信号Ｙ１、Ｃｂ１、Ｃｒ１より、出力画像信号Ｙ２、Ｃｂ２、Ｃｒ２を得る。

さらに、画像信号Ｙ１、Ｃｂ１、Ｃｒ１に対する信号変換処理について、詳しく説明する。以下、入力画像の総画素数をＮ、入力輝度信号Ｙ１の階調数をＫとする。このとき入力輝度信号Ｙ１は０からＫ−１の間の整数値をとる。

まず、ステップ１における統計量計算について説明する。輝度信号値の最小値Ｍｉｎ、最大値Ｍａｘおよび平均値Ｍは、以下の数式により計算する。

ここで、Ｔはタップ数（設定値）であり、ＭｉｎおよびＭａｘはそれぞれＴドット分の輝度信号の平均値における最小値および最大値としている。これにより、ノイズの輝度値が最小値や最大値として計算されてしまう事を防ぎ、ノイズに影響されない画像の特徴量としての最小値および最大値が計算される。

次に、ステップ２における輝度変換について説明する。まず以下の式により、制御点Ｐ０〜Ｐ３を生成する。
ｒ０＝Ｍｉｎ×Ｋｂ
ｒ１＝Ｍ×Ｗｂ＋Ｍｉｎ×（１−Ｗｂ）
ｒ２＝Ｋ−（Ｍ×Ｗｗ＋Ｍａｘ×（１−Ｗｗ））
ｒ３＝（Ｋ−Ｍａｘ）×Ｋｗ
ｘ０＝ｒ０×ｃｏｓ（Ｔｈｅｔａ０）
ｙ０＝ｒ０×ｓｉｎ（Ｔｈｅｔａ０）
ｘ１＝ｒ１×ｃｏｓ（Ｔｈｅｔａ１）
ｙ１＝ｒ１×ｓｉｎ（Ｔｈｅｔａ１）
ｘ２＝Ｋ−ｒ２×ｃｏｓ（Ｔｈｅｔａ２）
ｙ２＝Ｋ−ｒ２×ｓｉｎ（Ｔｈｅｔａ２）
ｘ３＝Ｋ−ｒ３×ｃｏｓ（Ｔｈｅｔａ３）
ｙ３＝Ｋ−ｒ３×ｓｉｎ（Ｔｈｅｔａ３）
Ｐ０＝（ｘ０、ｙ０）
Ｐ１＝（ｘ１、ｙ１）
Ｐ２＝（ｘ２、ｙ２）
Ｐ３＝（ｘ３、ｙ３）
但し、Ｋｂ、Ｋｗ、Ｗｂ、Ｗｗは０から１までの値とし、Ｔｈｅｔａ０〜Ｔｈｅｔａ３は０〜ＰＩ／２（ｒａｄ）の値とする。（設定値）
これら制御点を元に、以下の数式によりＢｅｚｉｅｒ曲線を作成する。ｂ＝１−ａとし、
とする。ａが［０，１］を動くときにＰ（ｘ，ｙ）が動く曲線（軌跡）はＢｅｚｉｅｒ曲線となる。このＢｅｚｉｅｒ曲線に基づいて輝度変換ＬＵＴを作成する。このように作成したＬＵＴに基づいて入力輝度値Ｙ１＝ｘから出力輝度値Ｙ２＝ｙへ変換を行う。これにより、Ｙ２を得る事ができる。

次に、ステップ３における輝度比計算について説明する。輝度比Ｋは、入力輝度値Ｙ１およびステップ２において計算された輝度値Ｙ２を用いて、以下の数式により計算される。

次に、ステップ４における色度変換について説明する。ステップ３において計算された輝度比Ｋに応じて、以下のように色度変換を行う。
Ｃｂ２＝Ｃｂ１，Ｃｒ２＝Ｃｒ１ （ｉｆ Ｋ＜１）
Ｃｂ２＝４×Ｃｂ１，Ｃｒ２＝４×Ｃｒ１ （ｉｆ Ｋ＞４）
Ｃｂ２＝Ｋ×Ｃｂ１，Ｃｒ２＝Ｋ×Ｃｒ１ （ｏｔｈｅｒ）
ここで，Ｋ＜１の場合の処理は，変換後に輝度が低くなった場合に彩度が低くなり，色あせてしまう事を防ぎ，更にＫ＞４の場合の処理は，彩度が高くなり過ぎて画像が不自然になる事を防ぐ効果がある。このように，色度変換を非線形とする事により，自然に彩度を向上させる効果を得る事ができる。

以上により、Ｃｂ２、Ｃｒ２を得る事ができる。
このようにして、入力画像信号Ｙ１、Ｃｂ１、Ｃｒ１を、変換された画像信号Ｙ２、Ｃｂ２、Ｃｒ２とする事ができる。

また、本発明の画像表示装置は、本発明の画像処理方法を実行する画像処理装置を備えた画像表示装置として構成される。

図１は、本発明における画像処理方法の処理の流れを示したフローチャートの説明図である。 図２は、本発明における画像処理装置の構成を示したブロック図である。

符号の説明

２ 画像処理装置
２１ 統計量計算部
２２ 輝度変換部
２３ 輝度比計算部
２４ 色度変換部

Claims (10)

1. 輝度および色度を含む複数の色成分から成る入力画像信号に対し、輝度信号値の統計量を計算するステップと、前記統計量に応じて輝度変換を行うステップと、入力輝度信号と前記輝度変換を施された輝度信号との輝度比を計算するステップと、前記輝度比に応じて色度信号に対して色度変換を行うステップとを含むことを特徴とする画像処理方法。
2. 前記統計量は、前記輝度信号値の最小値、最大値および平均値、またはそれらの一部である、請求項１に記載の画像処理方法。
3. 前記最小値、最大値は、ノイズの影響を考慮して計算される、請求項２に記載の画像処理方法。
4. 前記色度変換は、非線形変換である、請求項１に記載の画像処理方法。
5. 前記色度変換は、彩度に対して変換を行うことを特徴とする、請求項１に記載の画像処理方法。
6. 輝度および色度を含む複数の色成分から成る入力画像信号に対し、輝度信号値の統計量を計算する手段と、前記統計量に応じて輝度変換を行う手段と、入力輝度信号と前記輝度変換を施された輝度信号との輝度比を計算する手段と、前記輝度比に応じて色度信号に対して色度変換を行う手段とを含む画像処理装置を備えたことを特徴とする画像表示装置。
7. 前記統計量は、前記輝度信号値の最小値、最大値および平均値、またはそれらの一部である、請求項６に記載の画像表示装置。
8. 前記最小値、最大値は、ノイズの影響を考慮して計算される、請求項７に記載の画像表示装置。
9. 前記色度変換は、非線形変換である、請求項６に記載の画像表示装置。
10. 前記色度変換は、彩度に対して変換を行うことを特徴とする、請求項６に記載の画像表示装置。