JP2007318256A - 画像補正回路、画像補正方法および画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度補正量を考慮した適応的色補正を容易に実現することが可能な画像補正回路を提供する。
【解決手段】γ補正回路２１が、入力輝度信号Ｙinに対して輝度補正（コントラスト改善処理）を行う。輝度補正量ΔＹ色補正部３が、所定の式に基づく色補正を行うようにする。γ補正回路２１における輝度補正量ΔＹに連動した、適応的な色補正が実現される。また、輝度補正量ΔＹの分母を固定値Ｌとする。これにより、回路構成が複雑化することはない。さらに、例えば輝度補正量ΔＹやユーザ色ゲイン係数Ｋが必要以上に大きいような場合であっても、ΔＹの分母である固定値Ｌおよび０＜Ｍ≦３を満たす適応的色補正度Ｍによって、色補正後の色差信号Ｕout，Ｖoutが過大となるのが回避される。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像信号に対して補正処理を行う機能を有する画像補正回路、画像補正方法および画像表示装置に関する。

通常、テレビジョン受像機（ＴＶ装置）、ＶＴＲ（Video Tape Recorder）、デジタルカメラ、テレビジョンカメラあるいはプリンタ等の機器は、入力画像データに画質補正を施してから出力する画像処理機能（例えば明暗やコントラストの調整、輪郭補正などの輝度補正機能）を有している。このような入力画像データに対する輝度補正は、主に全体に暗くコントラストが低い画像や、細部がぼやけた画像に対して効果的に適用される。

一方、例えば表示画像を鮮やかにするため、上記したような入力画像データに対する輝度補正の他に、入力画像データに対する色補正も一般に行われている。具体的には、例えば家電量販店の店頭などに置かれるＴＶ装置では、表示画像を簡単に鮮やかにするため、色ゲイン（カラーゲイン）を１よりも大きくする手法が採られており、色ゲインが十分に高い値に設定されるようになっている。

また、このような輝度補正および色補正に関する技術として、例えば特許文献１では、入力画像データの輝度補正（コントラストの改善処理）量に応じて、入力画像データの色補正を行うという画像処理方法が提案されている。

特開２０００−１５６８７１号公報

しかしながら上記特許文献１には、画像処理方法の具体的な構成が示されていないため、そのような輝度補正量を考慮した適応的な色補正を適切に実現させる手法は明らかでなかった。

ところで、コントラスト改善処理では、通常、入出力特性を上げる方向にγ曲線が立てられよう補正されるため、その分色が薄くなってしまう傾向がある。したがって、輝度補正量を考慮して適応的色補正を行うが、上記のように店頭用のＴＶ装置の鮮やかな色を目指すあまり、色が薄くなるのを抑えるため、色ゲインがより大きい方向、すなわち、より強く色補正がなされるようになる。この傾向があまりにも強まると、例えば白人の顔の色が非常に濃い赤色となってしまうなど、暗いシーンで必要以上に色がつき、不自然な表示画像になってしまうという弊害も予想される。

さらに、適応的色補正を行うには相応の追加回路が必要になることから、回路構成の複雑化や回路規模の増大といったことも懸念される。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、輝度補正量を考慮した適応的色補正を容易に実現することが可能な画像補正回路、画像補正方法および画像表示装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、自然な表示画像を得ることが可能な画像補正回路、画像補正方法および画像表示装置を提供することにある。

本発明の画像補正回路は、入力画像データに対して輝度補正を行う輝度補正手段と、入力画像データに対して以下の式に基づく適応的色補正を行う色補正手段とを備えたものである。
Ｃout∝Ｃin×［１＋Ｍ×（ΔＹ／Ｌ）］
但し、Ｃoutは色補正後の色信号を、Ｃinは色補正前の色信号を、Ｍは正の固定値である適応的色補正度を、ΔＹは輝度補正手段による輝度補正の総量を、ＬはＬ＜（Ｙmax／２）を満たす正の固定値を、Ｙmaxは入力画像データの最高輝度を、それぞれ表すものである。

本発明の画像補正方法は、入力画像データに対して輝度補正を行うと共に、入力画像データに対して上記式に基づく適応的色補正を行うようにしたものである。

本発明の画像表示装置は、入力画像データに対して輝度補正を行う輝度補正手段と、入力画像データに対して上記式に基づく適応的色補正を行う色補正手段と、輝度補正および適応的色補正がなされた後の入力画像データに基づいて画像表示を行う表示手段とを備えたものである。

本発明の画像補正回路、画像補正方法および画像表示装置では、上記式に基づいて色補正がなされるため、入力画像データに対する輝度補正の総量ΔＹに連動した、適応的な色補正が実現される。また、例えばΔＹが必要以上に大きいような場合であっても、固定値Ｌおよび適応的色補正係数Ｍによって、色補正後の色信号Ｃoutが過大となるのが回避され得る。さらに、ΔＹの分母が固定値Ｌであることから、回路構成が複雑化することはない。

本発明の画像補正回路では、上記色補正手段が、上記式に基づく適応的色補正を行う際に、上記値（ΔＹ／Ｌ）に対して、入力画像データの輝度Ｙの逆数で表される関数（１／Ｙ）のグラフに基づく点（Ｙmax，Ａ）と点（Ｌ＋β，Ｂ）とを通るリミット直線によって制限を加えるようにするのが好ましい。但し、Ａは、最高輝度Ｙmaxにおける関数値（１／Ｙmax）を上回ると共に輝度Ｌにおける関数値（１／Ｌ）を下回る値［（１／Ｙmax）＜Ａ＜（１／Ｌ）］を、βは正、負または０の固定値を、Ｂは輝度（Ｌ＋β）における関数値［１／（Ｌ＋β）］を上回る値［Ｂ＞１／（Ｌ＋β）］を、それぞれ表すものである。このように構成した場合、上記リミット直線によって（ΔＹ／Ｌ）の値が制限されるため、入力画像データの輝度値Ｙに応じて色補正がなされるようになる。よって、高輝度側の領域において（ΔＹ／Ｌ）が適切な値に設定され、色補正後の色信号Ｃoutの過大がより効果的に抑えられる。

本発明の画像補正回路、画像補正方法または画像表示装置によれば、上記式に基づいて色補正を行うようにしたので、入力画像データに対する輝度補正の総量ΔＹに連動した適応的色補正を行うことができると共に、色補正後の色信号Ｃoutが過大となるのを回避し得る。また、ΔＹの分母を固定値Ｌとしたので、回路構成を複雑化することなく、簡易な回路構成で実現することができる。よって、輝度補正量を考慮した適応的色補正を容易に実現し、自然な表示画像を得ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置の全体構成を表すものである。この画像表示装置は、チューナ１１、Ｙ／Ｃ分離回路１２、クロマデコーダ１３、スイッチ１４、輝度補正部２および色補正部３からなる画像処理機能部と、マトリクス回路４１、ドライバ４２およびディスプレイ５からなる画像表示機能部とを備えている。なお、本発明の第１の実施の形態に係る画像補正回路および画像補正方法は、本実施の形態に係る画像表示装置によって具現化されるので、以下、併せて説明する。

この画像表示装置へ入力される画像信号は、ＴＶ（TeleVision）からのテレビ信号のほか、ＶＣＲ（Video Cassette Recorder）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の出力であってよい。このように複数種の媒体から画像情報を取り込み、各自について画面表示を行うことは、近年のテレビジョンやパーソナルコンピュータ（ＰＣ）においては一般的になってきている。

チューナ１１は、ＴＶからのテレビ信号を受信すると共に復調し、コンポジット信号（ＣＶＢＳ；Composite Video Burst Signal）として出力するものである。

Ｙ／Ｃ分離回路１２は、チューナ１１からのコンポジット信号、またはＶＣＲやＤＶＤ１からのコンポジット信号をそれぞれ、輝度信号Ｙ１と色信号Ｃ１とに分離して出力するものである。

クロマデコーダ１３は、Ｙ／Ｃ分離回路１２によって分離された輝度信号Ｙ１および色信号Ｃ１を、輝度信号Ｙ１および色差信号Ｕ１，Ｖ１からなるＹＵＶ信号（Ｙ１，Ｕ１，Ｖ１）として出力するものである。

なお、このＹＵＶ信号は、２次元ディジタル画像の画像データであり、画像上の位置に対応する画素値の集合である。そのうち、輝度信号Ｙは輝度レベルを表現し、白１００％である白レベルと、輝度０％である黒レベルとの間の振幅値をとるようになっている。また、画像信号の白１００％は、ＩＲＥ（Institute of Radio Engineers）という画像信号の相対的な比を表す単位において、１００（ＩＲＥ）と定められている。日本のＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）信号の規格では、白レベルが１００ＩＲＥ，黒レベルが０ＩＲＥである。一方、色差信号Ｕ，Ｖはそれぞれ、青（Ｂ；Blue）から輝度信号Ｙを引いた信号Ｂ−Ｙ、赤（Ｒ；Red）から輝度信号Ｙを引いた信号Ｒ−Ｙに対応しており、これらＵ信号，Ｖ信号を輝度信号Ｙと組み合わせることによって、色（色相，彩度，輝度）が表現されるようになっている。

スイッチ１４は、複数種の媒体からのＹＵＶ信号（ここではＹＵＶ信号（Ｙ１，Ｕ１，Ｖ１）、およびＤＶＤ２からのＹＵＶ信号（Ｙ２，Ｕ２，Ｖ２））を切り換えることにより、選択した信号をＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）として出力するものである。

輝度補正部２は、スイッチ１４から出力されたＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）のうちの輝度信号Ｙinに対して所定の輝度補正処理を施すものであり、本実施の形態の画像表示装置では、この輝度信号Ｙinに対して所定のコントラスト改善処理を施すγ補正回路２１によって構成されている。

γ補正回路２１は、画像フレームごとに適応的に生成される入出力特性曲線（γ曲線）を利用して、上記のように輝度信号Ｙinに対してコントラスト改善処理を施すものである。具体的には、例えばまず画像フレームごとに輝度信号Ｙinの輝度ヒストグラム分布（図示せず）を取得すると共に、この取得された輝度ヒストグラム分布に基づいて、γ曲線の輝度ゲインを画像フレームごとに適応的に決定する。そして、例えば図２に示したように、各輝度レベルに応じて決定された輝度ゲイン（例えば、図中の輝度補正量ΔＹ１，ΔＹ２）を、入力輝度信号Ｙin＝出力輝度信号Ｙoutを示す基準入出力特性線γ０に加えることにより適応的なγ曲線γ１を作成し、このγ曲線γ１によって、入力輝度信号Ｙinの明暗調整を行う。このγ曲線γ１では、輝度ヒストグラム分布の度数に応じて分布が集中している輝度レベル付近で明暗差が大きくなるように設定され、これにより、効果的にコントラスト改善処理がなされるようになっている。このようにして輝度補正処理（コントラスト改善処理）後の輝度信号（出力輝度信号Ｙout）は、後述するマトリクス回路４１へ出力される。また、輝度補正処理の際の輝度補正量ΔＹが、後述する色補正部３内の適応的色ゲイン係数生成部３２１へ出力されるようになっている。

色補正部３は、スイッチ１４から出力されたＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）のうちの色差信号Ｕin，Ｖinに対して所定の色補正処理を施すものであり、ＣＴＩ（カラー・トランジェント・インプルーブメント）回路３１と、以下説明するような適応的な色補正を行う部分である適応的色補正部３２と、画質モードごと（例えば、店頭用の画質モードや、リビング用の画質モードなど）またはユーザの好みにより一様に設定されるカラーゲインであるユーザ色ゲイン係数Ｋを用いて色補正を行う部分である一対の乗算器３３Ａ，３３Ｂとを有している。

ＣＴＩ回路３１は、例えばカラーバーの表示画像などの色差信号Ｕin，Ｖinの振幅が大きいときの色トランジェントを改善する場合に有効な回路である。

適応的色補正部３２は、輝度補正部２（γ補正回路２１）から供給される輝度補正量ΔＹを考慮した適応的な色補正を行うものであり、そのような適応的色補正のゲイン係数Gain１（ΔＹ）を生成する適応的色ゲイン係数生成部３２１と、生成された適応的色補正ゲイン係数Gain１（ΔＹ）に基づいて適応的色補正を実行する部分である一対の乗算器３２２Ａ，３２２Ｂとを有している。

図３は、適応的色ゲイン係数生成部３２１の詳細な回路ブロック構成を表したものである。この適応的色ゲイン係数生成部３２１は、ビットシフト回路３２１Ａと、乗算器３２１Ｂと、加算器３２１Ｃとを有している。

ビットシフト回路３２１Ａは、輝度補正部２（γ補正回路２１）から供給される輝度補正量ΔＹをｎビット分（ｎ：正の整数の固定値）シフトさせ、（ΔＹ／Ｌ）という値（すなわち、この場合はＬ＝２^ｎで表される）で出力する回路である。具体的には、このビットシフト回路３２１Ａは、例えば輝度信号Ｙinが２５６階調変化の信号である場合（最高輝度Ｙmax＝２５６である場合）、０＜２^ｎ＜１２８（＝Ｙmax／２）となるように構成される。

乗算器３２１Ｂは、ビットシフト回路３２１Ａからの出力値（ΔＹ／Ｌ）に対して０＜Ｍ≦３を満たす適応的色補正度Ｍを乗算し、値［Ｍ×（ΔＹ／Ｌ）］として出力するものである。また、加算器３２１Ｃはこれに対してさらに「１」を加算し、値［１＋Ｍ×（ΔＹ／Ｌ）として出力するものである。

このような構成により適応的色ゲイン係数生成部３２１では、供給される輝度補正量ΔＹに基づいて、この輝度補正量ΔＹを考慮した（輝度補正量ΔＹの関数である）適応的色補正ゲイン係数Gain１（ΔＹ）＝［１＋Ｍ×（ΔＹ／Ｌ）］が、適応的に生成されるようになっている。

図１の説明に戻り、乗算器３２２Ａ，３２２Ｂは、適応的色ゲイン係数生成部３２１で生成された適応的色補正ゲイン係数Gain１（ΔＹ）を、ＣＴＩ回路３１から出力された色差信号Ｕout11，Ｖout11に対してそれぞれ乗算することにより、輝度補正量ΔＹを考慮した適応的色補正を実行する部分である。

また、乗算器３３Ａ，３３Ｂは、予め設定された固定のユーザ色ゲイン係数Ｋを、乗算器３２２Ａ，３２２Ｂから出力されたに色差信号Ｕout12，Ｖout12に対してそれぞれ乗算することにより、画一的な色補正を実行する部分である。なお、乗算器３３Ａ，３３Ｂによって色補正後の色差信号Ｕout，Ｖoutは、それぞれ後述するマトリクス回路４１へ出力される。

このような構成により色補正部３全体では、ＣＴＩ回路３１からの入力色差信号Ｕout11，Ｖout11に対してそれぞれ、以下の（１１）式および（１２）式によって表される色補正がなされ、出力色差信号Ｕout，Ｖoutとして出力されるようになっている。すなわち、輝度補正量ΔＹを考慮した適応的色補正（Gain１（ΔＹ）＝［１＋Ｍ×（ΔＹ／Ｌ）］の乗算によって表される）が、適応的色補正度Ｍの度合いでなされると共に、ユーザの設定による画一的な色補正（ユーザ色ゲイン係数Ｋの乗算によって表される）がなされる。なお、場合によっては（１１），（１２）式において、Ｋ×Ｕout11×Gain１（ΔＹ）やＫ×Ｖout11×Gain１（ΔＹ）に対してさらに他の係数を乗ずるようにしてもよい。
Ｕout＝Ｋ×Ｕout11×Gain１（ΔＹ）
＝Ｋ×Ｕout11×［１＋Ｍ×（ΔＹ／Ｌ）］ …（１１）
Ｖout＝Ｋ×Ｖout11×Gain１（ΔＹ）
＝Ｋ×Ｖout11×［１＋Ｍ×（ΔＹ／Ｌ）］ …（１２）

次に、マトリクス回路４１は、輝度補正部２によって輝度補正（コントラスト改善処理）がなされた輝度信号（出力輝度信号Ｙout）、および色補正部３２によって色補正がなされた色差信号Ｕout，Ｖoutを、ＲＧＢ信号に再生すると共に、再生されたＲＧＢ信号（Ｒout，Ｇout，Ｂout）をドライバ４２へ出力するものである。

ドライバ４２は、マトリクス回路４１から出力されるＲＧＢ信号（Ｒout，Ｇout，Ｂout）に基づいてディスプレイ５に対する駆動信号を生成し、この駆動信号をディスプレイ５へ出力するものである。

ディスプレイ５は、ドライバ４２から出力される駆動信号に応じて、輝度補正および色補正後のＹＵＶ信号（Ｙout，Ｕout，Ｖout）に基づく画像表示を行うものである。このディスプレイ５は、どのような種類のディスプレイデバイスであってもよく、例えばＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）５１や、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）５２、図示しないＰＤＰ（Plasma Display Panel）等が用いられる。

ここで、γ補正回路２１および適応的色補正部３２が、本発明における「画像補正回路」の一具体例に対応し、このうちのγ補正回路２１が本発明における「輝度補正手段」の一具体例に対応し、適応的色補正部３２が本発明における「色補正手段」の一具体例に対応する。また、色差信号Ｕout11，Ｖout11が、それぞれ本発明における「色補正前の色信号Ｃin」の一具体例に対応し、色差信号Ｕout12，Ｖout12が、それぞれ本発明における「色補正後の色信号Ｃout」の一具体例に対応する。

次に、図１〜図３を参照して、本実施の形態の画像表示装置の動作について説明する。

まず、この画像表示装置へ入力される画像信号が、ＹＵＶ信号に復調される。具体的には、ＴＶからのテレビ信号は、チューナ１１で復調されてコンポジット信号となり、ＶＣＲやＤＶＤ１からは、コンポジット信号が直接、画像表示装置へ入力される。そしてこれらコンポジット信号は、Ｙ／Ｃ分離回路１２において、輝度信号Ｙ１と色信号Ｃ１とに分離され、クロマデコーダ１３において、ＹＵＶ信号（Ｙ１，Ｕ１，Ｖ１）にデコードされる。一方、ＤＶＤ２からは、ＹＵＶ信号（Ｙ２，Ｕ２，Ｖ２）が直接、画像表示装置へ入力される。

次いで、スイッチ１４において、これらＹＵＶ信号（Ｙ１，Ｕ１，Ｖ１）とＹＵＶ信号（Ｙ２，Ｕ２，Ｖ２）とのうち、一方のＹＵＶ信号が選択され、ＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）として出力される。そして、このＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）のうち、輝度信号Ｙinは、輝度補正部２内のγ補正回路２１へ出力される一方、色差信号Ｕin，Ｖinは、それぞれ色補正部３内のＣＴＩ回路３１力される。

ここで、γ補正部２１では、スイッチ１４から出力される輝度信号Ｙinに基づいて、ヒストグラム分布からなる輝度分布が画像フレームごとに取得され、この輝度ヒストグラム分布に基づいて、γ曲線の輝度ゲインが画像フレームごとに適応的に決定される。そしてこの各輝度レベルに応じた輝度ゲイン（例えば、図２中の輝度補正量ΔＹ１，ΔＹ２）によって適応的なγ曲線γ１が作成され、このγ曲線γ１を用いて入力輝度信号Ｙinの明暗調整が行われ、コントラスト改善処理がなされる。なお、このようにしてγ補正部２１によって輝度補正処理（コントラスト改善処理）後の出力輝度信号Ｙoutは、マトリクス回路４１へ出力される。

一方、色補正部３では、以下のような色補正処理がなされる。

まず、ＣＴＩ回路３１では、スイッチ１４から出力される色差信号Ｕin，Ｖinに対し、例えばカラーバーの表示画像などの色差信号の大振幅時に、色トランジェントを改善するような色補正がなされる。

次いで、適応的色補正部３２では、まず、適応的色ゲイン係数生成部３２１において、γ補正回路２１から供給される輝度補正量ΔＹに基づいて、この輝度補正量ΔＹを考慮した適応的色補正ゲイン係数Gain１（ΔＹ）＝［１＋Ｍ×（ΔＹ／Ｌ）］が、適応的に生成される。

次いで、乗算器３２２Ａ，３２２Ｂでは、生成された適応的色補正ゲイン係数Gain１（ΔＹ）が、ＣＴＩ回路３１からの色差信号Ｕout11，Ｖout11に対してそれぞれ乗算され、これにより輝度補正量ΔＹを考慮した適応的色補正がなされる。また、乗算器３３Ａ，３３Ｂでは、予め設定された固定のユーザ色ゲイン係数Ｋが、乗算器３２２Ａ，３２２Ｂにおいて適応的色補正後の色差信号Ｕout12，Ｖout12に対してそれぞれ乗算され、これにより画一的な色補正がなされる。このようにして、前述の（１１）式および（１２）式で表される適応的色補正および画一的色補正が色補正部３２においてなされ、色補正後の色差信号Ｕout，Ｖoutがマトリクス回路４１へ出力される。

次いで、マトリクス回路４１では、輝度補正部２によって輝度補正（コントラスト改善処理）後の輝度信号（出力輝度信号Ｙout）および色補正部３２によって色補正（適応的色補正および画一的色補正）後の色差信号Ｕout，Ｖoutが、ＲＧＢ信号（Ｒout，Ｇout，Ｂout）に再生され、ドライバ４２では、このＲＧＢ信号（Ｒout，Ｇout，Ｂout）に基づいて駆動信号が生成され、この駆動信号に基づいて、ディスプレイ５に、画像が表示される。

ここで、本実施の形態の画像表示装置では、前述の（１１）式および（１２）式に基づいて色補正がなされるため、入力輝度信号Ｙinに対する輝度補正量ΔＹに連動した、適応的な色補正が実現される。

また、例えば輝度補正量ΔＹが必要以上に大きいような場合であっても、ΔＹの分母である固定値Ｌ、および０＜Ｍ≦３を満たす適応的色補正度Ｍによって、色補正後の色差信号Ｕout，Ｖoutが過大となるのが回避される。また、例えばユーザ色ゲイン係数Ｋが必要以上に大きいような場合であっても、例えばＭ≧０．５などとＭを大きい値に設定することで、ユーザ色ゲイン係数Ｋによる画一的な色補正の度合いが弱まると共に、適応的色補正ゲイン係数Gain１（ΔＹ）＝［１＋Ｍ×（ΔＹ／Ｌ）］による適応的な色補正の度合いが強まる。よって、この場合も色補正後の色差信号Ｕout，Ｖoutが過大となるのが回避される。

また、上記のようにユーザ色ゲイン係数Ｋ（画一的色補正度）の値と適応的色補正度Ｍの値との大小により、画一的色補正の度合いと適応的色補正の度合いとが任意に設定され得ることから、これらの値によって色補正の自由度が向上する。

さらに、輝度補正量ΔＹの分母Ｌが固定値であることから、このような適応的色補正による追加回路（適応的色補正部３２内のビットシフト回路３２１Ａ、乗算器３２１Ｂ，３２２Ａ，３２２Ｂおよび加算器３２１Ｃ）によって、回路構成が複雑化することはない。

以上のように、本実施の形態では、色補正部３において、上記（１１）式および（１２）式に基づく色補正を行うようにしたので、入力輝度信号Ｙinに対する輝度補正量ΔＹに連動した適応的な色補正を行うことができる。また、輝度補正量ΔＹの分母を固定値Ｌとしたので、回路構成を複雑化することなく、簡易な回路構成で実現することができる。よって、輝度補正量ΔＹを考慮した適応的色補正を容易に実現することが可能となる。

また、ΔＹの分母である固定値Ｌおよび０＜Ｍ≦３を満たす適応的色補正度Ｍによって、ユーザ色ゲイン係数Ｋを１近くの値にすることができるため、色補正後の色差信号Ｕout，Ｖoutが過大となるのを回避することができる。よって、ユーザ色ゲイン係数Ｋが１近くの値になることで、例えば白人の顔の色が非常に濃い赤色となってしまうことや、暗いシーンで必要以上に色がついて不自然な表示画像になってしまうという弊害を防止し、自然かつ鮮やかで濃い色の表示画像を得ることが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態の画像表示装置は、第１の実施の形態の画像表示装置における色補正部３において、適応的色ゲイン係数［１＋Ｍ×（ΔＹ／Ｌ）］のうちの（ΔＹ／Ｌ）に対して、所定の直線（後述するリミット直線６１，６２）によって制限を加えるようにしたものである。具体的には、適応的色補正部３２において、適応的色ゲイン係数生成部３２１の代わりに適応的色ゲイン係数生成部３２４を設けるようにしたものである。なお、第１の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図４は、本実施の形態に係る適応的色ゲイン係数生成部３２４の回路ブロック構成を表したものである。この適応的色ゲイン係数生成部３２４は、適応的色ゲイン係数生成部３２１におけるビットシフト回路３２１Ａ、乗算器３２１Ｂおよび加算器３２１Ｃに加え、ビットシフト回路３２１Ａと乗算器３２１Ｂとの間に減算器３２１Ｅおよび選択器３２１Ｆを有すると共に、これら減算器３２１Ｅおよび選択器３２１Ｆへ供給する所定のリミット直線を生成するリミット直線生成回路３２１Ｄを有している。

リミット直線生成回路３２１Ｄは、ビットシフト回路３２１Ａから出力される値（ΔＹ／Ｌ）に対して制限を加えるためのリミット直線を生成するものである。また、減算器３２１Ｅは、ビットシフト回路３２１Ａからの出力値（ΔＹ／Ｌ）に対して生成されたリミット直線による値を減算するものであり、選択器３２１Ｆは、減算器３２１Ｅによる減算出力値に応じて、具体的には出力値が正か負かにより、スイッチＳＷによってビットシフト回路３２１Ａからの出力値（ΔＹ／Ｌ）およびリミット直線による値のうちの一方を選択して出力するものである。このような構成により減算器３２１Ｅおよび選択器３２１Ｆでは、ビットシフト回路３２１Ａからの出力値（ΔＹ／Ｌ）とリミット直線による値との大小が比較され、出力値（ΔＹ／Ｌ）がリミット直線による値よりも小さいときには、出力値（ΔＹ／Ｌ）がそのまま出力される一方、逆に出力値（ΔＹ／Ｌ）がリミット直線による値よりも大きいときにはリミット直線による値が出力され、これによりビットシフト回路３２１Ａからの出力値（ΔＹ／Ｌ）がリミット直線による値以下に制限されるようになっている。なお、この選択器３２１Ｆからの制限された出力値（以下、Ｌｉｍ（ΔＹ／Ｌ）と表す。）は、第１の実施の形態と同様に乗算器３２１Ｂおよび加算器３２１Ｃによって、適応的色補正度Ｍの乗算および「１」の加算がなされ、適応的色補正ゲイン係数Gain２（ΔＹ）＝［１＋Ｍ×Ｌｉｍ（ΔＹ／Ｌ）］として乗算器３２２Ａ，３２２Ｂへ出力されるようになっている。

ここで、図５〜図８を参照して、本実施の形態におけるリミット直線の生成方法、およびこのリミット直線による制限動作について詳細に説明する。図５および図７は、それぞれリミット直線生成回路３２１Ｄによるリミット直線の生成方法ついて表したものである。また、図６および図８は、図５および図７においてそれぞれ生成されたリミット直線による、ビットシフト回路３２１Ａからの出力値（ΔＹ／Ｌ）の制限動作について表したものである。なお、これらの図において、横軸は入力輝度信号Ｙinを、縦軸はこの入力輝度信号Ｙinの関数値ｆ（Ｙin）を、それぞれ表している。また、図５および図７において、輝度補正量ΔＹ３，ΔＹ４は、γ補正回路２１における特定の輝度補正量（γ変化分）を表している。

まず、γ補正回路２１による輝度補正（コントラスト改善処理）では、低輝度領域（Ｙの値が小さい領域）において、コントラストの改善効果が大きくなっている（図２に示したように、輝度補正量ΔＹ１が負の値で絶対値が大きい）。したがって、この場合の輝度補正量ΔＹ１を、図５に示したような関数ｆ（Ｙin）＝（１／Ｙin）によって正規化し、値（ΔＹ１／Ｙin）に基づいて適応的色補正ゲイン係数を生成するようにした場合、値（ΔＹ１／Ｙin）が著しく大きくなることから、適応的色補正ゲイン係数も過大となってしまい、自然な表示画像が得られなくなってしまうことがある。このため、入力輝度信号Ｙinの低輝度領域においては、適応的色補正ゲイン係数を生成する際に一定の固定輝度Ｌ（図５に示したような関数ｆ（Ｙin）＝（１／Ｌ））で正規化し、第１の実施の形態で説明した適応的色補正ゲイン係数Gain１（ΔＹ）のように、値（ΔＹ／Ｌ）を用いるようにするのが望ましい方向である。このことは、画質主観評価からも実証された。

一方、高輝度領域においては、画質主観評価から、上記した関数ｆ（Ｙin）＝（１／Ｙin）のように入力輝度信号Ｙinに連動させて正規化し、値（ΔＹ／Ｙin）に基づいて適応的色補正ゲイン係数を生成するようにするのが望ましい。

したがって輝度領域全体では、特定の輝度補正量が例えばΔＹ３の場合、図５中の符号Ｐ１で示したような直線および曲線によって正規化し、適応的色補正ゲイン係数を生成するようにするのが望ましいといえるが、そのように構成した場合、適応的色ゲイン係数生成部の回路構成が複雑化し、回路規模が増大してしまう。ここで、上記第１の実施の形態では、入力輝度信号Ｙinにはよらず輝度領域全体で、固定値の関数ｆ（Ｙin）＝（１／Ｌ））で正規化し、これに基づいて適応的色補正ゲイン係数Gain１（ΔＹ）＝［１＋Ｍ×（ΔＹ／Ｌ）］を生成するようにしている。よって、適応的色ゲイン係数生成部３２１の構成が簡易になると共に、図５に示したように低輝度領域では、値（ΔＹ３／Ｌ）の直線が符号Ｐ１の直線と重なり望ましいといえるが、高輝度領域では符号Ｐ２１で示したように、値（ΔＹ３／Ｌ）の直線が符号Ｐ１の曲線と比べて大きくなり、過大な適応的色補正ゲイン係数となってしまう。

そこで本実施の形態の適応的色ゲイン係数生成部３２４では、例えば図５に示したように入力輝度信号Ｙinに対して負の傾きを有するリミッタ直線６１をリミッタ直線生成部３２１Ｄによって生成すると共に、減算器３２１Ｅおよび選択器３２１Ｆによって、ビットシフト回路３２１Ａからの出力値（ΔＹ／Ｌ）（例えば、（ΔＹ３／Ｌ））をこのリミット直線６１による値以下に制限するようにしている。よって高輝度領域において、第１の実施の形態では例えば符号Ｐ１の曲線と比べて符号Ｐ２１で示したように、符号Ｐ１の曲線に対して適応的色補正ゲイン係数の過大が生じていたのに対し、本実施の形態では例えば符号Ｐ６１で示したように、値（ΔＹ３／Ｌ）の直線と符号Ｐ１の曲線との間の適応的色補正ゲイン係数の差が小さくなる。

このリミット直線６１は、具体的には例えば図５に示したように、関数ｆ（Ｙin）＝（１／Ｙin）のグラフにおける２点Ｐ３１，Ｐ４１に基づく２点Ｐ３２，Ｐ４２を通る直線であり、２点Ｐ３２，Ｐ４２の座標はそれぞれ、以下の（１３）式および（１４）式のように表される。但し、Ａは最高輝度Ｙmaxにおける関数値（１／Ｙmax）を上回り、かつ固定値Ｌを下回る値［（１／Ｙmax）＜Ａ＜Ｌ］を、Ｂ１は輝度Ｌにおける関数値（１／Ｌ）を上回る値［Ｂ１＞（１／Ｌ）］を、αは正、負または０の固定値を、ΔＸは正の固定値を、それぞれ意味するものであり、αを正にした場合、リミット直線６１の傾きが負に大きくなる（直線が立ちやすくなる）ため、αは正の値であるのが望ましい。
Ｐ３２の座標：（Ｙmax，Ａ）＝（Ｙmax，（１／Ｙmax）＋ΔＸ） …（１３）
Ｐ４２の座標：（Ｌ，Ｂ１）＝（Ｌ，（１／Ｌ）＋（ΔＸ＋α）） …（１４）

また、このリミット直線は、より一般的には例えば図７に示したリミット直線６２のように、リミット直線６１における点Ｐ４２の代わりに、輝度Ｌに自由度βを持たせた輝度（Ｌ＋β）における点Ｐ４３に基づく点Ｐ４４を通る直線としてもよい。すなわち、点Ｐ４４の座標は以下の（１５）式のように表され、Ｂ２は輝度（Ｌ＋β）における関数値［１／（Ｌ＋β）］を上回る値［Ｂ２＞１／（Ｌ＋β）］を意味するものである。この場合も、第１の実施の形態では例えば符号Ｐ１の曲線と比べて符号Ｐ２２で示したように、符号Ｐ１の曲線に対して適応的色補正ゲイン係数の過大が生じていたのに対し、リミット直線６２では例えば符号Ｐ６２で示したように、値（ΔＹ４／Ｌ）の直線と符号Ｐ１の曲線との間の適応的色補正ゲイン係数の差が小さくなる。
Ｐ４４の座標：（Ｌ，Ｂ２）＝（（Ｌ＋β），［１／（Ｌ＋β）］＋（ΔＸ＋α））
…（１５）

ここで、リミット直線６２自体は、直線の傾きをｋ１とすると、２点Ｐ３２，Ｐ４４を通る直線であることから、以下の（１６）式および（１７）式のように表すことができると共に、これら（１６）式および（１７）式から（１８）式のようにして傾きｋ１が求められ、最終的には（１９）式のようにして表される。
ｆ（Ｙin）−［１／（Ｌ＋β）＋（ΔＸ＋α）］＝ｋ１×［Ｙin−（Ｌ＋β）］
…（１６）
ｆ（Ｙin）−［（１／Ｙmax）＋ΔＸ］＝ｋ１×（Ｙin−Ｙmax） …（１７）
ｋ１＝［ｆ（Ｙin）−（（１／Ｙmax）＋ΔＸ）］／（Ｙin−Ｙmax） …（１８）
［（Ｌ＋β）−Ｙmax］×ｆ（Ｙin）＝
［（１／（Ｌ＋β）＋（ΔＸ＋α））−（（１／Ｙmax）＋ΔＸ）］×Ｙin
−Ｙmax×［１／（Ｌ＋β）＋（ΔＸ＋α）］
＋［（１／Ｙmax）＋ΔＸ］×（Ｌ＋β）…（１９）

このようにして適応的色ゲイン係数生成部３２４において生成されたリミット直線６１，６２における値は、減算器３２１Ｅおよび選択器３２１Ｆにおいて、ビットシフト回路３２１Ａからの出力値（ΔＹ／Ｌ）と比較され、最終的に適応的色補正ゲイン係数Gain２（ΔＹ）＝［１＋Ｍ×Ｌｉｍ（ΔＹ／Ｌ）］として乗算器３２２Ａ，３２２Ｂへ出力される。具体的には、出力値（ΔＹ／Ｌ）がリミット直線６１，６２による値よりも小さいときには、出力値（ΔＹ／Ｌ）がそのまま出力される一方、逆に出力値（ΔＹ／Ｌ）がリミット直線６１，６２による値よりも大きいときにはリミット直線６１，６２による値が出力され、これによりビットシフト回路３２１Ａからの出力値（ΔＹ／Ｌ）がリミット直線による値以下に制限されるようになっている。

図６および図８はそれぞれ、図５および図７に示したリミット直線６１，６２に基づく、ビットシフト回路３２１Ａからの出力値（ΔＹ３／Ｌ），（ΔＹ４／Ｌ）の制限値ｆ（Ｙin）＝Ｌｉｍ（ΔＹ３／Ｌ），Ｌｉｍ（ΔＹ４／Ｌ）を表したものである。図６において、ｆ（Ｙin）＝Ｌｉｍ（ΔＹ３／Ｌ）上の点Ｐ５１に対応する輝度Ｙｔ１よりも低輝度側の領域ＹＬ１では、出力値（ΔＹ３／Ｌ）がリミット直線６１よりも下回っているためにＬｉｍ（ΔＹ３／Ｌ）＝（ΔＹ３／Ｌ）となっているのに対し、輝度Ｙｔ１よりも高輝度側の領域ＹＨ１では、出力値（ΔＹ３／Ｌ）がリミット直線６１を下回っているため、Ｌｉｍ（ΔＹ３／Ｌ）＝（リミット直線６１による値）となっている。また、同様に図８においては、ｆ（Ｙin）＝Ｌｉｍ（ΔＹ４／Ｌ）上の点Ｐ５２に対応する輝度Ｙｔ２よりも低輝度側の領域ＹＬ２では、出力値（ΔＹ４／Ｌ）がリミット直線６２よりも下回っているためにＬｉｍ（ΔＹ４／Ｌ）＝（ΔＹ４／Ｌ）となっているのに対し、輝度Ｙｔ２よりも高輝度側の領域ＹＨ２では、出力値（ΔＹ４／Ｌ）がリミット直線６２を下回っているため、Ｌｉｍ（ΔＹ４／Ｌ）＝（リミット直線６２による値）となっている。

このようにして本実施の形態では、上記リミット直線６１，６２によって、ビットシフト回路３２１Ａからの出力値（ΔＹ／Ｌ）が制限されるため、入力輝度信号Ｙinに応じて色補正がなされるようになる。よって、例えば輝度Ｙｔ１，Ｙｔ２よりも高輝度側の領域ＹＨ１，ＹＨ２において、出力値（ΔＹ／Ｌ）が適切な値（リミット直線６１，６２による値）に設定され、図中の線Ｐ１に近い変化をすることから、色補正後の色差信号Ｕout，Ｖoutの過大がより効果的に抑えられる。

以上のように、本実施の形態では、リミット直線生成回路３２１Ｄにおいてリミット直線６１，６２を生成すると共に、減算器３２１Ｅおよび選択器３２１Ｆにおいて、ビットシフト回路３２１Ａからの出力値（ΔＹ／Ｌ）に対して制限を加えるようにしたので、リミット直線６１，６２によって、出力値（ΔＹ／Ｌ）を高輝度領域で適切な値に設定することができ、色補正後の色差信号Ｕout，Ｖoutの過大をより効果的に抑えることができる。よって、上記第１の実施の形態と比べ、より自然なカラー強調を維持でき、表示画像をより向上させることが可能となる。

また、乗算器や除算器などを用いず、２点を通るリミッタ直線６１，６２、減算器３２１Ｅおよび選択器６２１Ｆによって制限を加えるようにしたので、簡易にリミッタ直線を生成すると共に、簡易に制限を加えることができる。よって、適応的色ゲイン係数生成部３２４の回路構成を複雑化することなく簡易な回路構成で実現することができることから、本実施の形態においても、輝度補正量ΔＹを考慮した適応的色補正を容易に実現することが可能である。

なお、本実施の形態では、図５および図７に示したように、関数ｆ（Ｙin）＝（１／Ｙin）のグラフにおける２点に対してΔＸや（ΔＸ＋α）を加算した２点に基づいてリミット直線６１，６２を生成する場合について説明したが、以下に説明するように、例えばグラフ上の２点に対してΔＺ（正の固定値）を乗算した２点に基づいて、リミット直線を生成するようにしてもよい。すなわち、この場合の２点をＰ３５，Ｐ４５とすると、これらの点の座標は、例えば以下の（２０）式および（２１）式のように表される。
Ｐ３５の座標：（Ｙmax，Ａ５）＝（Ｙmax，（１／Ｙmax）×ΔＺ） …（２０）
Ｐ４５の座標：（Ｌ＋β，Ｂ５）＝（（Ｌ＋β），１／（Ｌ＋β）×ΔＺ） …（２１）

また、リミット直線自体の式は、この場合のリミット直線の傾きをｋ２とすると、ΔＺを乗算してなる２点は以下の（２２）式および（２３）式のように表すことができると共に、これら（２２）式および（２３）式から（２４）式のようにして傾きｋ２が求められ、最終的には（２５）式のようにして表される。このように構成した場合も、本実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。
ｆ（Ｙin）−［ΔＺ／（Ｌ＋β）］＝ｋ２×［Ｙin−（Ｌ＋β）］ …（２２）
ｆ（Ｙin）−（ΔＺ／Ｙmax）＝ｋ２×（Ｙin−Ｙmax） …（２３）
ｋ２＝［ｆ（Ｙin）−（ΔＺ／Ｙmax）］／（Ｙin−Ｙmax） …（２４）
［Ｙmax−（Ｌ＋β）］×ｆ（Ｙin）＝
［（１／Ｙmax）−１／（Ｌ＋β）］×ΔＺ×Ｙin
＋Ｙmax×ΔＺ×［１／（Ｌ＋β）］−ΔＺ×（Ｌ＋β）×（１／Ｙmax）…（２５）

以上、第１および第２の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、輝度補正部２がγ補正回路２１によって構成された場合について説明したが、輝度補正部２の構成はこれには限られず、例えばＤＣＴ（直流伝送率転送）回路やシャープネス回路などの他の輝度補正処理用の回路を含むようにし、これら複数の輝度補正処理用の回路それぞれにおける輝度補正量の総和ΔＹtotalに基づいて、上記実施の形態で説明したような適応的色補正を行うようにしてもよい。このように構成した場合も、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。

また、上記実施の形態では、色補正部３がＣＴＩ回路３１を含んで構成された場合について説明したが、色補正部３の構成はこれには限られず、場合によってはＣＴＩ回路３１を含まないように構成してもよい。

さらに、上記実施の形態では、ビットシフト回路３２１Ａによって値（ΔＹ／Ｌ）を生成する場合（Ｌ＝２^ｎとなる場合）で説明したが、例えば、Ｌ＝２^ｎ＋２^ｎ−１＋２^ｎ−２＋２^ｎ−３＋…といった式で表される複数のビットシフト回路の組み合わせ回路などによって生成するようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置の全体構成を表す回路ブロック図である。 γ補正回路によるコントラスト改善処理を説明するための特性図である。 図１に示した適応的色ゲイン係数生成部の詳細構成を表す回路ブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る適応的色ゲイン係数生成回路の構成を表す回路ブロック図である。 リミット直線の作成方法の一例について説明するための特性図である。 図５に示したリミット直線による制限動作を説明するための特性図である。 リミット直線の作成方法の変形例について説明するための特性図である。 図７に示したリミット直線による制限動作を説明するための特性図である。

符号の説明

１１…チューナ、１２…Ｙ／Ｃ分離回路、１３…クロマデコーダ、１４…スイッチ、２…輝度補正部、２１…γ補正部、３…色補正部、３１…ＣＴＩ回路、３２…適応的色補正部、３２１，３２４…適応的色ゲイン係数生成部、３２１Ａ…ビットシフト回路、３２１Ｂ…乗算器、３２１Ｃ…加算器、３２１Ｄ…リミット直線生成回路、３２１Ｅ…減算器、３２１Ｆ…選択器、３２２Ａ，３２２Ｂ，３３Ａ，３３Ｂ…乗算器、４１…マトリクス回路、４２…ドライバ、５…ディスプレイ、５１…ＣＲＴ、５２…ＬＣＤ、６１，６２…リミット曲線、Ｙ１，Ｙ２，Ｙin，Ｙout…輝度信号、Ｙmax…最高輝度、Ｃ１…色信号、Ｕ１，Ｕ２，Ｕin，Ｕout11，Ｕout12，Ｕout，Ｖ１，Ｖ２，Ｖin，Ｖout11，Ｖout12，Ｖout…色差信号、Ｒout，Ｇout，Ｂout…ＲＧＢ信号、Ｋ…ユーザ色ゲイン係数（画一的色補正度）、ΔＹ，ΔＹ１〜ΔＹ２…輝度補正量（輝度補正総量）、Gain１（ΔＹ），Gain２（ΔＹ）…適応的色ゲイン係数、γ０…基準入出力特性線、γ１…入出力特性曲線（γ曲線）、Ｌ…正の固定値、Ｍ…適応的色補正度、ＳＷ…スイッチ、Ｙｔ１，Ｙｔ２…境界輝度、ＹＬ１，ＹＬ２…低輝度領域、ＹＨ１，ＹＨ２…高輝度領域。

Claims (7)

1. 入力画像データに対して輝度補正を行う輝度補正手段と、
   入力画像データに対して、以下の（１）式に基づく適応的色補正を行う色補正手段と
   を備えたことを特徴とする画像補正回路。
   Ｃout∝Ｃin×［１＋Ｍ×（ΔＹ／Ｌ）］ …（１）
   但し、
   Ｃout：色補正後の色信号
   Ｃin ：色補正前の色信号
   Ｍ ：正の固定値である適応的色補正度
   ΔＹ ：輝度補正手段による輝度補正の総量
   Ｌ ：Ｌ＜（Ｙmax／２）を満たす正の固定値
   Ｙmax：入力画像データの最高輝度
2. 前記色補正手段は、前記（１）式に基づく適応的色補正を行う際に、前記値（ΔＹ／Ｌ）に対して、入力画像データの輝度Ｙの逆数で表される関数（１／Ｙ）のグラフに基づく点（Ｙmax，Ａ）と点（Ｌ＋β，Ｂ）とを通るリミット直線によって制限を加える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像補正回路。
   但し、
   Ａ：最高輝度Ｙmaxにおける関数値（１／Ｙmax）を上回り、かつ輝度Ｌにおける関数値（１／Ｌ）を下回る値［（１／Ｙmax）＜Ａ＜（１／Ｌ）］
   β：正、負または０の固定値
   Ｂ：輝度（Ｌ＋β）における関数値［１／（Ｌ＋β）］を上回る値［Ｂ＞１／（Ｌ＋β）］
3. 以下の（２）式および（３）式を満たす
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像補正回路。
   Ａ＝（１／Ｙmax）＋ΔＸ …（２）
   Ｂ＝［１／（Ｌ＋β）］＋（ΔＸ＋α） …（３）
   但し、
   α ：正、負または０の固定値
   ΔＸ：正の固定値
4. 以下の（４）式および（５）式を満たす
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像補正回路。
   Ａ＝（１／Ｙmax）×ΔＺ …（４）
   Ｂ＝［１／（Ｌ＋β）］×ΔＺ …（５）
   但し、
   ΔＺ：正の固定値
5. 以下の（６）式および（７）式を満たす
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像補正回路。
   Ｃout∝Ｋ×Ｃin×［１＋Ｍ×（ΔＹ／Ｌ）］ …（６）
   ０＜Ｍ≦３ …（７）
   但し、
   Ｋ：正の固定値であるユーザ色ゲイン係数
6. 入力画像データに対して輝度補正を行い、
   入力画像データに対して、以下の式に基づく適応的色補正を行う
   ことを特徴とする画像補正方法。
   Ｃout∝Ｃin×［１＋Ｍ×（ΔＹ／Ｌ）］
   但し、
   Ｃout：色補正後の色信号
   Ｃin ：色補正前の色信号
   Ｍ ：正の固定値である適応的色補正度
   ΔＹ ：輝度補正の総量
   Ｌ ：Ｌ＜（Ｙmax／２）を満たす正の固定値
   Ｙmax：入力画像データの最高輝度
7. 入力画像データに対して輝度補正を行う輝度補正手段と、
   入力画像データに対して、以下の式に基づく適応的色補正を行う色補正手段と、
   輝度補正および適応的色補正がなされた後の入力画像データに基づいて画像表示を行う表示手段と
   を備えたことを特徴とする画像表示装置。
   Ｃout∝Ｃin×［１＋Ｍ×（ΔＹ／Ｌ）］
   但し、
   Ｃout：色補正後の色信号
   Ｃin ：色補正前の色信号
   Ｍ ：正の固定値である適応的色補正度
   ΔＹ ：輝度補正手段による輝度補正の総量
   Ｌ ：Ｌ＜（Ｙmax／２）を満たす正の固定値
   Ｙmax：入力画像データの最高輝度

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