JP2007288484A - 階調補正処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ある特定の輝度または色領域に対しての階調補正によって生じる偽輪郭の抑制を可能にする装置を提供する。
【解決手段】入力画像データ１を偽輪郭領域検出部３で着目画素に対して上下左右の画素との輝度または色度の差分を検出し、階調が単調増加または単調減少している場合、その差分値の絶対値の小さい側の値を偽輪郭の強さの重みとし、階調補正量検出部２で求められた補正ゲインをその重みに応じて弱め、補正量を小さくし、偽輪郭を抑制する。
また、階調が単調増加または単調減少していない場合は、階調補正による偽輪郭は発生しないことから補正ゲインは調整しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマディスプレイなどのテレビ受信機や、カラー画像表示装置に関するものであり、カラー画像において特定の領域に分布する輝度または色度に対して階調補正した場合に発生する偽輪郭の領域を検出し、その領域内では階調補正の効果を抑制させる階調補正処理装置に関するものである。

受信された映像信号や撮影された画像などに対して、ある特定の色領域に分布する輝度値や色度値を他の輝度や色に移動し輝度、色度を調整する技術が従来から一般的に用いられている。

また、特許文献１記載の技術などがあり、これは人肌や芝生、また青空など人間の記憶色に当てはまる色領域部分を色相、彩度、明度の３軸空間で検出し、色相、彩度、明度を人間の理想とする色に移動するものである。
特開平２−９６４７７号公報

しかし図２の（ａ）、（ｂ）において、輝度や色度が滑らかなグラデーションを持つ場合、（ａ）に示すようにある特定の領域のみに補正を施すことで、その部分の色のみが変化してしまい、グラデーションが損なわれ偽輪郭として認識される。また（ｂ）に示すように補正量がある領域だけ極端に大きい場合、その部分も同じく偽輪郭が発生する。

本発明は上述のようなある一部の領域のみへの階調補正によって発生する偽輪郭を抑制しつつ、偽輪郭の発生しない場合では階調補正の効果を保つことを目的とする。

上述したを解決するために本発明では、輝度または色度がグラデーションのように単調に値が変化している画素に着目し、その輝度または色度の変化量によって、階調補正量を抑制する重み係数を計算し、偽輪郭が発生しやすい、すなわち輝度または色度の変化量が大きい箇所では階調補正の抑制量を大きく、逆に偽輪郭が発生しにくい、すなわち輝度または色度の変化量が小さい箇所では階調補正の抑制量を小さくして効果を保ち、偽輪郭抑制と階調補正効果の両立を実現することをその特徴とする。

以上のように本発明によれば、グラデーションなどの輝度値または色度値が単調増加あるいは単調減少する領域に対して階調補正することで発生する偽輪郭を抑制し、かつ偽輪郭が発生しない領域では階調補正の効果を保つ事が可能となる。

本発明の第１の観点は、入力画像データの輝度または色度値の変化量を検出し、階調補正した場合に偽輪郭を生じる画像領域においては、階調の補正ゲインを抑制させて偽輪郭の発生を抑える階調補正装置である。本発明の第２の観点は、入力画像データの着目画素の輝度または色度値において上下左右の画素に対する変化量を検出し、その変化量によって偽輪郭の強度を示す重みを計算する装置である。

本発明の第３の観点は、入力画像データの輝度または色度値の変化が単調に増加または減少している場合のみ偽輪郭が発生すると判断し、階調補正ゲインを抑え、それ以外の場合は階調補正ゲインを調整せず出力する階調補正装置である。以下にこれらの内容について詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の階調補正装置の構成図である。図１において１は入力映像信号などの入力画像データで、２はある輝度または色度領域の階調をその値に応じて階調を補正する量（ゲイン）を検出する階調補正量検出手段で、３は着目画素における偽輪郭の強さを検出する偽輪郭領域検出手段で、４は補正量検出手段２で検出された階調補正量に対して領域検出手段３で検出された偽輪郭領域のゲインを合成させることで偽輪郭が発生しないよう階調補正量を抑える補正ゲイン調整手段で、５は入力画像データに階調補正ゲインを加える補正ゲイン合成手段で、６は階調補正後の出力画像データである。

次に、この階調補正装置における具体的な動作を説明する。入力画像データは階調補正量検出手段２と偽輪郭領域検出手段３と補正成分合成手段５に入力される。偽輪郭領域検出手段３は図３に示すような縦横３画素ずつの３×３の領域において、着目画素を（ｉ，ｊ）とすると、着目画素と隣接する左右の画素（ｉ−１，ｊ）、（ｉ，ｊ）、（ｉ＋１，ｊ）と、着目画素と隣接する上下の画素（ｉ，ｊ−１）、（ｉ，ｊ）、（ｉ，ｊ＋１）と、水平方向と垂直方向に分割して検出する。

このとき水平方向、垂直方向の偽輪郭ゲインＧ＿ｈ、Ｇ＿ｖは以下の検出式（１）で表される。

Ｇ＿ｈ＝ｍｉｎ｛｜（ｉ，ｊ）−（ｉ−１，ｊ）｜，｜（ｉ，ｊ）−（ｉ＋１，ｊ）｜｝
Ｇ＿ｖ＝ｍｉｎ｛｜（ｉ，ｊ）−（ｉ，ｊ−１）｜，｜（ｉ，ｊ）−（ｉ，ｊ＋１）｜｝ （１）
ここで、図４は隣接する画素間での信号レベルの遷移を示したものである。図４の（ａ）、（ｂ）は階調が単調に遷移したグラデーションのような画像で、図４の（ｃ）又は図４の（ｄ）は空間周波数の高い画像と特徴付けられる。このような画素間での信号レベルの遷移において、図４の（ａ）又は図４の（ｂ）では図５に示す（ｉ，ｊ）’に示すようにグラデーションとなっている画像空間のある領域にのみ階調補正が施された場合、その領域のみ信号レベルが変化してしまい偽輪郭が発生する。

一方画素間での信号レベルの遷移において、図４の（ｃ）又は図４の（ｄ）では元々、輝度や色度が単純な変化をしておらず、ある領域に階調補正が施されても偽輪郭は発生しにくい。よって図４の（ｃ）又は図４の（ｄ）のように輝度値や色度値が単純に増加、減少しない場合は水平方向、垂直方向の偽輪郭ゲインＧ＿ｈ、Ｇ＿ｖは以下の式（２）で表される。

Ｇ＿ｈ＝０ Ｇ＿ｖ＝０ （２）
これら水平、垂直方向の偽輪郭ゲインを以下のように加算し着目画素における偽輪郭領域での偽輪郭ゲインＧとする。この場合偽輪郭ゲインＧは以下の式（３）で表される。

Ｇ＝Ｇ＿ｈ＋Ｇ＿ｖ （３）
次に、補正ゲイン調整手段４では、偽輪郭領域検出手段３で求められたＧの値を用いて階調補正量検出手段２で検出された階調補正量Ｃに以下の式でゲイン調整後の階調補正量Ｃ’が求められる。この階調補正量Ｃ’は以下の式（４）で表される。

Ｃ’＝Ｃ×（１−Ｇ／Ｎ） （Ｎ：定数） （４）
ここで、図４の（ｃ）又は図４の（ｄ）のような信号レベルの変化が単調でない場合は前述の通り偽輪郭ゲインの値が０となるため階調補正量は調整されず、階調補正量検出手段２で検出されたままの値が出力となる。

次に、補正成分合成手段５では入力画像データ１に対して補正ゲイン調整部４から出力された補正ゲインを以下のように加算して出力データとする。

例えば水平方向について、図５に示される画素の色相値が（ｉ−２，ｊ）＝１５、（ｉ−１，ｊ）＝３７、（ｉ，ｊ）＝５０、（ｉ＋１，ｊ）＝７２、（ｉ＋１，ｊ）＝８５、階調補正の対象領域が（ｉ−１，ｊ）、（ｉ，ｊ）、（ｉ＋１，ｊ）となる場合、階調補正ゲインがそれぞれＣ＿（ｉ−１，ｊ）＝１８、Ｃ＿（ｉ，ｊ）＝２０、Ｃ＿（ｉ＋１，ｊ）＝１４であったならば、階調補正後の色相値は（ｉ−１，ｊ）’＝５５、（ｉ，ｊ）’＝７０、（ｉ＋１，ｊ）’＝８６となり（ｉ−２，ｊ）、（ｉ−１，ｊ）間の色相値の差が２２から４０となり他の領域と比べて差が大きくなることから偽輪郭となりやすい。そこで上記の検出式を用いて、
Ｇ＿ｈ（ｉ−１）＝ｍｉｎ｛｜５０−３７｜，｜５０−７２｜｝ （５）
この検出式（５）により、Ｇ＿ｈ（ｉ−１）＝１３となり、この値から補正ゲインを以下の検出式を用いて、
Ｃ’（ｉ−１）＝１８×（１−１３／３２） （Ｎ＝３２とした場合）
この検出式（６）により、Ｃ’（ｉ−１）＝１０となる。同様にして（ｉ）、（ｉ＋１）の補正ゲインも調整し、それぞれの色相値は（ｉ−１，ｊ）”＝４７、（ｉ，ｊ）”＝６１、（ｉ＋１，ｊ）”＝８０となり階調補正されていない領域との色相値の差が小さくなり偽輪郭が抑制される。

以上のように、本願発明においては、グラデーションなどの輝度値または色度値が単調増加あるいは単調減少する領域に対して階調補正することで発生する偽輪郭を抑制し、かつ偽輪郭が発生しない領域では階調補正の効果を保つ事が可能となる。

なお、調整後の補正ゲインＣ’の検出式中の定数Ｎを変化させることで、任意の抑制率の設定が可能である。

このように本発明の階調補正装置は、グラデーションなどの輝度または色度値が単調増加あるいは単調減少する領域に対して階調補正量を施す場合、階調補正量を調整する事で偽輪郭を抑制し、偽輪郭が発生しない領域では階調補正の効果をそのまま保つ機能を有し、プラズマディスプレイなどのテレビ受信機や、カラー画像表示装置において、特定の領域に分布する輝度または色度に対して階調補正した場合に発生する偽輪郭を抑制させる階調補正処理装置等に有用である。

本発明の一実施の形態例である階調補正装置のブロック図を示した図 ある領域に対して階調補正した場合に発生する偽輪郭の様子を示した図 同装置における輝度値や色度値から偽輪郭検出するための領域を示した図 カラー画像空間上における信号レベルの遷移の状態を示した図 同装置における階調補正による偽輪郭発生と補正ゲインを調整した場合の効果を示した図

符号の説明

１ 入力画像データ
２ 階調補正量検出部
３ 偽輪郭領域検出部
４ 補正ゲイン調整部
５ 補正成分合成部
６ 出力画像データ

Claims (3)

1. プラズマディスプレイなどのテレビ受信機や画像表示装置において、カラー画像の輝度または色度の階調を補正する装置であって、
   入力画像データ１の輝度または色度の値によって階調補正量を検出する階調補正量検出部２と、
   ある特定部分の輝度値または色度値の階調を補正することによって生じる偽輪郭において、偽輪郭が発生しやすい領域と偽輪郭の強さを表す重みを検出する偽輪郭検出部３と、
   偽輪郭が発生する領域ではあらかじめ３で求められた重みの値から階調補正量を調整し、階調補正による偽輪郭の発生を抑制する補正ゲイン調整部４と、
   入力画像データと階調補正量を合成し出力画像データ６とする補正成分合成部５を有することを特徴とする階調補正装置。
2. 上記偽輪郭領域検出部において、着目画素に対して隣接する左右の画素との差分を求め、その差分が小さい側の差分値を水平方向における偽輪郭の強さの重みとし、着目画素に対して隣接する上下の画素との差分を求め、その差分が小さい側の差分値を垂直方向における偽輪郭の強さの重みとする機能を有することを特徴とする請求項１記載の階調補正装置。
3. 上記偽輪郭領域検出部において、着目画素に対して隣接する上下左右の画素の輝度値や色度値が単調増加または単調減少している場合のみ補正ゲイン量を調整する機能を有することを特徴とする階調補正装置。

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