JP2008301341A - Image signal processing apparatus - Google Patents

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Kenji Tabei
憲治 田部井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image signal processing apparatus capable of reducing memory capacitance and computational complexity and performing gradation correction processing while preventing color saturation and hue change. <P>SOLUTION: An image signal processing apparatus comprises a maximum signal value selecting section 2 for selecting a maximum signal value from among signal values of a plurality of color signals constituting an image signal; a conversion magnification determining section which determines a conversion magnification for converting a gradation level of a color signal having the maximum signal value based on a conversion property specifying the conversion magnification in gradation correction processing for the image signal; and a correction section 5 which performs gradation correction processing on the plurality of color signals on the basis of the conversion magnification operated by the conversion magnification determining section. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、階調補正処理を行う画像信号処理装置に関するものである。   The present invention relates to an image signal processing apparatus that performs gradation correction processing.

従来の画像信号処理装置は、図8に示すように、補正値演算回路60と階調補正回路61から構成されている(例えば、特許文献1参照)。   As shown in FIG. 8, the conventional image signal processing apparatus includes a correction value calculation circuit 60 and a gradation correction circuit 61 (see, for example, Patent Document 1).

補正値演算回路60は、入力輝度信号Yと入力色差信号Cr,Cbに基づき、補正値kを演算して階調補正回路61に出力する。階調補正回路61は、次式(1)に示すように、補正値演算回路60から出力される補正値kを、入力輝度信号Y及び入力色差信号Cr,Cbにそれぞれ乗算して、得られた値を補正後の輝度信号Yo及び色差信号CrO,CbOとして出力する。
Yo =k・Y
CrO=k・Cr
CbO=k・Cb ・・・・・(1)
The correction value calculation circuit 60 calculates a correction value k based on the input luminance signal Y and the input color difference signals Cr and Cb, and outputs the correction value k to the gradation correction circuit 61. The gradation correction circuit 61 is obtained by multiplying the input luminance signal Y and the input color difference signals Cr and Cb by the correction value k output from the correction value calculation circuit 60, as shown in the following equation (1). The corrected values are output as corrected luminance signal Yo and color difference signals CrO, CbO.
Yo = k · Y
CrO = k · Cr
CbO = k · Cb (1)

このように、同一の補正値kを輝度信号Y及び色差信号Cr,Cbに乗算することにより、色信号間の比率が変化することが抑止され、色差信号Cr,Cbの信号レベルが大きい場合、輝度信号Yの補正誤差を減少させることができる。   Thus, by multiplying the luminance signal Y and the color difference signals Cr and Cb by the same correction value k, the ratio between the color signals is prevented from changing, and when the signal levels of the color difference signals Cr and Cb are large, The correction error of the luminance signal Y can be reduced.

図9は、従来の画像信号処理装置の補正値演算回路60の詳細な構成例を示している。補正値演算回路60のヒストグラム生成回路71は、入力輝度信号Yのヒストグラム(輝度信号Yの各信号レベルに対する頻度分布)を画像単位で生成して、補正値LUT生成回路72に出力する。   FIG. 9 shows a detailed configuration example of the correction value calculation circuit 60 of the conventional image signal processing apparatus. The histogram generation circuit 71 of the correction value calculation circuit 60 generates a histogram of the input luminance signal Y (frequency distribution with respect to each signal level of the luminance signal Y) for each image and outputs it to the correction value LUT generation circuit 72.

補正値演算回路60の補正値LUT生成回路72は、ヒストグラム生成回路71から入力される輝度信号Yのヒストグラムに基づき、輝度信号Y及び色差信号C(色差信号Crと色差信号Cbの信号レベルの大きい方の色差信号)の組み合わせに対する補正値kを示す補正値LUTを生成して、補正値LUTを補正値LUTメモリ74に記憶させる。   The correction value LUT generation circuit 72 of the correction value calculation circuit 60 is based on the histogram of the luminance signal Y input from the histogram generation circuit 71, and the signal levels of the luminance signal Y and the color difference signal C (the color difference signal Cr and the color difference signal Cb are large). The correction value LUT indicating the correction value k for the combination of the two color difference signals) is generated, and the correction value LUT is stored in the correction value LUT memory 74.

具体的には、補正値LUT生成回路72は、ヒストグラム生成回路71から入力される輝度信号Yのヒストグラムを累積し、ヒストグラムの各信号レベルに対する頻度を累積して、図10に示す曲線Aのような累積ヒストグラムを生成する。さらに、人間の視覚特性に関するウェーバ・フェヒナの法則(人間の感覚量は刺激強度の対数に比例するという法則)を考慮して、補正値LUT生成回路72は、曲線Aを所定の対数曲線に近似させた曲線Bを得る。なお、図10において、横軸は、入力輝度レベルYを表し、縦軸は、累積頻度に補正後の輝度信号のダイナミックレンジを適合させた輝度信号レベルYeを示す。そして、対数曲線Bは、次式(2)によって与えられる。ここで、a及びbは所定の係数である。
Ye=a・log(Y)+b ・・・・・(2)
Specifically, the correction value LUT generation circuit 72 accumulates the histogram of the luminance signal Y input from the histogram generation circuit 71, accumulates the frequency for each signal level of the histogram, and represents the curve A shown in FIG. Generate a cumulative histogram. Further, in consideration of Weber-Fechina's law regarding human visual characteristics (the law that the amount of human sense is proportional to the logarithm of the stimulus intensity), the correction value LUT generation circuit 72 approximates the curve A to a predetermined logarithmic curve. A curved curve B is obtained. In FIG. 10, the horizontal axis represents the input luminance level Y, and the vertical axis represents the luminance signal level Ye in which the dynamic range of the corrected luminance signal is adapted to the cumulative frequency. The logarithmic curve B is given by the following equation (2). Here, a and b are predetermined coefficients.
Ye = a · log (Y) + b (2)

次に、補正値LUT生成回路72は、式(2)により算出されたYeに基づいて、次式(3)によって表現される輝度信号Y及び色差信号Cの組み合わせに対応する補正値kを示す補正値LUTを生成し、補正値LUTメモリ74に記憶させる。
k=f(Y,C)=(Ye/Y)^ {(Cmax−C)/Cmax} ・・・(3)
ここで、Cmaxは、色差信号Cが取り得る信号レベルの最大値であり、x ^ y は、xのy乗を表す。
Next, the correction value LUT generation circuit 72 indicates a correction value k corresponding to the combination of the luminance signal Y and the color difference signal C expressed by the following equation (3) based on Ye calculated by the equation (2). A correction value LUT is generated and stored in the correction value LUT memory 74.
k = f (Y, C) = (Ye / Y) ^ {(Cmax−C) / Cmax} (3)
Here, Cmax is the maximum value of the signal level that can be taken by the color difference signal C, and x ^ y represents x to the power of y.

補正値演算回路60の比較器73は、入力色差信号Cr,Cbの信号レベルを比較し、信号レベルが大きい方を色差信号Cとして補正値LUTメモリ74に出力する。補正値LUTメモリ74は、補正値LUT生成回路72からの補正値LUTを記憶する。また、補正値LUTメモリ74は、入力輝度信号Y及び色差信号Cの組み合わせを補正値LUTに照らし合わせ、対応する補正値kを取得して階調補正回路61に出力する。   The comparator 73 of the correction value calculation circuit 60 compares the signal levels of the input color difference signals Cr and Cb and outputs the higher signal level to the correction value LUT memory 74 as the color difference signal C. The correction value LUT memory 74 stores the correction value LUT from the correction value LUT generation circuit 72. Further, the correction value LUT memory 74 compares the combination of the input luminance signal Y and the color difference signal C with the correction value LUT, acquires the corresponding correction value k, and outputs it to the gradation correction circuit 61.

輝度信号Y及び色差信号Cの組み合わせと補正値kは、上述の式(3)に示した関係を有するので、例えば、色差信号Cの信号レベルが最大値Cmaxである場合、補正値k=1となるので、入力された輝度信号Y及び色差信号Cr,Cbにはk=1が乗算されて、入力された輝度信号Y及び色差信号Cr,Cbが、そのまま輝度信号Yo及び色差信号CrO,CbOとして出力される。よって、補正された色差信号CrO,CbOにオーバフローが発生して色相が変化することが抑止できる。   Since the combination of the luminance signal Y and the color difference signal C and the correction value k have the relationship shown in the above equation (3), for example, when the signal level of the color difference signal C is the maximum value Cmax, the correction value k = 1. Therefore, the input luminance signal Y and the color difference signals Cr and Cb are multiplied by k = 1, and the input luminance signal Y and the color difference signals Cr and Cb are directly used as the luminance signal Yo and the color difference signals CrO and CbO. Is output as Therefore, it is possible to prevent the hue from changing due to an overflow in the corrected color difference signals CrO and CbO.

また、例えば、色差信号Cr,Cbの信号レベルが何れも0であって、色差信号Cが最小値(=0)である場合(画素が無彩色である場合)、式(3)は、次式(4)となり、補正された輝度信号Yo=Yeとなる。
k=Ye/Y ・・・・・(4)
即ち、無彩色の画素については、人の視覚特性を考慮した階調補正(図10の曲線B)がそのまま施されることになる。
特開2002−135584号公報
For example, when the signal levels of the color difference signals Cr and Cb are both 0 and the color difference signal C is the minimum value (= 0) (when the pixel is an achromatic color), the expression (3) is Equation (4) is obtained, and the corrected luminance signal Yo = Ye.
k = Ye / Y (4)
In other words, the gradation correction (curve B in FIG. 10) in consideration of human visual characteristics is applied to the achromatic pixel as it is.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-135584

しかしながら、従来の画像信号処理装置において、補正値LUTを用いる構成によって色相変化と色飽和を防止してはいるが、この補正値LUTメモリ74は、入力輝度信号Y及び色差信号Cの組み合わせによる2次元の補正値LUTを格納する。この2次元の補正値LUTは非常に多くのメモリ容量を必要とするという問題があった。   However, in the conventional image signal processing apparatus, although the hue change and the color saturation are prevented by the configuration using the correction value LUT, the correction value LUT memory 74 is a combination of the input luminance signal Y and the color difference signal C. The dimension correction value LUT is stored. This two-dimensional correction value LUT has a problem that a very large memory capacity is required.

また、従来の画像信号処理装置では、補正値LUTを生成するために輝度信号Y及び色差信号Cの組み合わせに対応する補正値kを求める必要があることから、補正値LUT生成回路72が輝度信号Yと色差信号Cとの組み合わせの数の演算を行うことにより、演算量が非常に大きくなるという問題があった。   Further, in the conventional image signal processing apparatus, since it is necessary to obtain the correction value k corresponding to the combination of the luminance signal Y and the color difference signal C in order to generate the correction value LUT, the correction value LUT generation circuit 72 generates the luminance signal. By calculating the number of combinations of Y and the color difference signal C, there is a problem that the amount of calculation becomes very large.

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、メモリ容量及び演算量を小さくすることができる構成であって、色相変化を抑え、色飽和を生じない階調補正処理を行うことができる画像信号処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the conventional problems, and has a configuration capable of reducing the memory capacity and the calculation amount, and performs gradation correction processing that suppresses hue change and does not cause color saturation. An object of the present invention is to provide an image signal processing apparatus capable of

本発明の画像信号処理装置は、画像信号を構成する複数の色信号の信号値から最大信号値を選択する最大信号値選択部と、画像信号に対する階調補正処理における変換倍率を規定する変換特性に基づいて、最大信号値を有する色信号の階調レベルを変換するための変換場率を決定する変換倍率決定部と、変換倍率決定部により決定された変換倍率に基づいて、複数の色信号の階調補正処理を行う補正部とを備える。   An image signal processing apparatus according to the present invention includes a maximum signal value selection unit that selects a maximum signal value from signal values of a plurality of color signals constituting an image signal, and a conversion characteristic that defines a conversion magnification in gradation correction processing for the image signal. A conversion magnification determining unit that determines a conversion field rate for converting the gradation level of the color signal having the maximum signal value, and a plurality of color signals based on the conversion magnification determined by the conversion magnification determining unit And a correction unit that performs the tone correction process.

この構成によれば、最大信号値を有する色信号の階調レベルの変換倍率を決定し、決定された変換倍率に基づいて、複数の色信号の階調レベルを補正するので、色飽和及び色相変化を防止しつつ階調補正処理を行うことができる。そして、色信号に対して階調レベルを調整するので、輝度信号及び色差信号の組み合わせによる2次元の補正値LUTが不要となり、メモリ容量及び演算量を小さくすることができる。   According to this configuration, the gradation level conversion magnification of the color signal having the maximum signal value is determined, and the gradation levels of the plurality of color signals are corrected based on the determined conversion magnification. The gradation correction process can be performed while preventing the change. Since the gradation level is adjusted with respect to the color signal, a two-dimensional correction value LUT based on a combination of the luminance signal and the color difference signal becomes unnecessary, and the memory capacity and the calculation amount can be reduced.

本発明の画像信号処理装置は、最大信号値選択部により画素毎に選択された最大信号値のヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、ヒストグラムに基づいて、変換特性を生成する変換特性生成部とを備え、変換倍率決定部は、変換特性生成部により生成された変換特性に基づいて、変換倍率を決定する。   An image signal processing apparatus of the present invention includes a histogram generation unit that generates a histogram of maximum signal values selected for each pixel by a maximum signal value selection unit, and a conversion characteristic generation unit that generates conversion characteristics based on the histogram. The conversion magnification determination unit determines the conversion magnification based on the conversion characteristic generated by the conversion characteristic generation unit.

この構成によれば、画素毎に選択された最大信号値を用いてヒストグラムを生成し、このヒストグラムに基づいて階調レベルを調整することにより、単色の色信号の被写体であっても、ヒストグラムが低輝度側に偏重することを抑制して、低輝度側の階調レベルを過大に強調する変換特性が生成されることを防止することで、適切な階調補正処理を行うことができる。   According to this configuration, a histogram is generated using the maximum signal value selected for each pixel, and the gradation level is adjusted based on the histogram. Appropriate gradation correction processing can be performed by suppressing the bias toward the low luminance side and preventing generation of conversion characteristics that excessively emphasize the gradation level on the low luminance side.

本発明の画像信号処理装置では、変換倍率決定部は、最大信号値を有する色信号の階調レベルを非線形変換する。この構成によれば、画像のコントラストまたは画像の明るさを調整するために適した変換特性を用いた階調変換を行うことができる。   In the image signal processing apparatus of the present invention, the conversion magnification determining unit performs nonlinear conversion on the gradation level of the color signal having the maximum signal value. According to this configuration, it is possible to perform gradation conversion using conversion characteristics suitable for adjusting image contrast or image brightness.

本発明の画像信号処理装置では、複数の色信号は、RGB形式の3つの色信号である。この構成によれば、RGB形式の色信号に対する階調レベル補正において、本発明の適用により、輝度信号及び色差信号の組み合わせによる2次元の補正値LUTが不要となり、メモリ容量及び演算量を小さくすることができる。そして、RGB信号のうちの最大信号値を有する色信号の階調レベルの変換倍率に基づいて、RGB形式の3つの色信号の階調レベルを補正することにより、色信号の飽和及び色相変化を防止しつつ階調補正処理を行うことができる。   In the image signal processing apparatus of the present invention, the plurality of color signals are three color signals in the RGB format. According to this configuration, in the gradation level correction for RGB color signals, the application of the present invention eliminates the need for a two-dimensional correction value LUT based on a combination of a luminance signal and a color difference signal, thereby reducing the memory capacity and calculation amount. be able to. Then, the saturation of the color signal and the hue change are corrected by correcting the gradation level of the three color signals in the RGB format based on the conversion magnification of the gradation level of the color signal having the maximum signal value among the RGB signals. It is possible to perform gradation correction processing while preventing it.

本発明の画像信号処理方法は、画像信号を構成する複数の色信号の信号値から最大信号値を選択し、画像信号に対する階調補正処理における変換倍率を規定する変換特性に基づいて、最大信号値を有する色信号の階調レベルを変換するための変換倍率を決定し、決定された変換倍率に基づいて、複数の色信号の階調補正処理を行う。   The image signal processing method of the present invention selects the maximum signal value from the signal values of a plurality of color signals constituting the image signal, and determines the maximum signal based on the conversion characteristic that defines the conversion magnification in the gradation correction processing for the image signal. A conversion magnification for converting a gradation level of a color signal having a value is determined, and gradation correction processing of a plurality of color signals is performed based on the determined conversion magnification.

この構成によれば、最大信号値を有する色信号の階調レベルの変換倍率を決定し、決定された変換倍率に基づいて、複数の色信号の階調レベルを補正するので、色飽和及び色相変化を防止しつつ階調補正処理を行うことができる。そして、色信号に対して階調レベルを調整するので、輝度信号及び色差信号の組み合わせによる2次元の補正値LUTが不要となり、メモリ容量及び演算量を小さくすることができる。   According to this configuration, the gradation level conversion magnification of the color signal having the maximum signal value is determined, and the gradation levels of the plurality of color signals are corrected based on the determined conversion magnification. The gradation correction process can be performed while preventing the change. Since the gradation level is adjusted with respect to the color signal, the two-dimensional correction value LUT based on the combination of the luminance signal and the color difference signal becomes unnecessary, and the memory capacity and the calculation amount can be reduced.

本発明は、メモリ容量及び演算量を小さくすることができる構成であって、色相変化を抑え、色飽和を生じない階調補正処理を行うことができる画像信号処理装置を提供するものである。   The present invention provides an image signal processing device that can reduce the memory capacity and the amount of calculation, and that can perform tone correction processing that suppresses hue change and does not cause color saturation.

(第1の実施の形態)
以下、本発明の実施の形態の画像信号処理装置について、図面を用いて説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, an image signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の第1の実施の形態の画像信号処理装置1を図1に示す。画像信号処理装置1は、最大値選択部2、階調レベル変換部3、変換倍率演算部4、及び補正部5を備える。画像処理装置1は、例えば、デジタルカメラ等の撮像装置に備えられ、撮像部で生成された画像信号が入力される。   An image signal processing apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention is shown in FIG. The image signal processing apparatus 1 includes a maximum value selection unit 2, a gradation level conversion unit 3, a conversion magnification calculation unit 4, and a correction unit 5. The image processing device 1 is provided in an imaging device such as a digital camera, for example, and receives an image signal generated by the imaging unit.

最大値選択部2は、画像信号を構成する複数の色信号の信号値から最大信号値を選択する。複数の色信号は、具体的には、図1に示すように、RGB形式の信号である。最大値選択部2は、画素毎にRGB形式の色信号をそれぞれ入力し、R信号、G信号、及びB信号のうち最大の信号値を有する信号を選択する。   The maximum value selection unit 2 selects the maximum signal value from the signal values of a plurality of color signals constituting the image signal. Specifically, the plurality of color signals are RGB format signals as shown in FIG. The maximum value selection unit 2 inputs RGB color signals for each pixel, and selects a signal having the maximum signal value among the R signal, the G signal, and the B signal.

階調レベル変換部3及び変換倍率演算部4は、図1に示すように、本発明の変換倍率決定部を構成している。変換倍率決定部は、最大値選択部2により選択された最大値信号を有する色信号の階調レベルを変換するための変換倍率を演算する構成であり、これによりRGB信号の階調補正に適用されるべき変換倍率を決定する。   As shown in FIG. 1, the gradation level conversion unit 3 and the conversion magnification calculation unit 4 constitute a conversion magnification determination unit of the present invention. The conversion magnification determination unit is configured to calculate a conversion magnification for converting the gradation level of the color signal having the maximum value signal selected by the maximum value selection unit 2, and is thus applied to the gradation correction of the RGB signal. Determine the conversion magnification to be done.

階調レベル変換部3は、最大値選択部2から入力された色信号に対して、所定の変換特性に基づいて階調レベルを変換する。変換特性は、図示されないメモリで構成される変換特性記憶部に記憶されている。例えば、階調レベル変換部3は、画像のコントラストまたは画像の明るさを調整するために、LUTを参照して最大値選択部2から入力された色信号に対して非線形変換を行う。このLUTは、色信号値を対象とした1次元のテーブルでよい。   The gradation level conversion unit 3 converts the gradation level of the color signal input from the maximum value selection unit 2 based on predetermined conversion characteristics. The conversion characteristics are stored in a conversion characteristic storage unit configured by a memory (not shown). For example, the gradation level conversion unit 3 performs nonlinear conversion on the color signal input from the maximum value selection unit 2 with reference to the LUT in order to adjust the contrast of the image or the brightness of the image. This LUT may be a one-dimensional table for color signal values.

変換倍率演算部4は、最大値選択部2から階調レベル変換前の信号値を入力し、階調レベル変換部3から階調レベル変換後の信号値を入力する。そして、変換倍率演算部4は、階調レベル変換後の信号値を階調レベル変換前の信号値で除算することにより、階調レベル変換における変換倍率を演算する。   The conversion magnification calculation unit 4 inputs a signal value before gradation level conversion from the maximum value selection unit 2 and inputs a signal value after gradation level conversion from the gradation level conversion unit 3. Then, the conversion magnification calculator 4 calculates the conversion magnification in gradation level conversion by dividing the signal value after gradation level conversion by the signal value before gradation level conversion.

補正部5は、階調レベル変換における変換倍率に基づいて、複数の色信号の階調補正処理を行う。具体的には、図1に示すように、補正部5は、乗算器11,12,13を含み、乗算器11,12,13は、R信号、G信号、及びB信号をそれぞれ入力し、変換倍率演算部4から変換倍率を入力する。そして、乗算器11,12,13は、R信号、G信号、及びB信号に変換倍率をそれぞれ乗算して階調補正処理を行い、出力信号Rout,Gout,Boutをそれぞれ出力する。   The correction unit 5 performs gradation correction processing for a plurality of color signals based on the conversion magnification in gradation level conversion. Specifically, as illustrated in FIG. 1, the correction unit 5 includes multipliers 11, 12, and 13, and the multipliers 11, 12, and 13 respectively receive R signal, G signal, and B signal, A conversion magnification is input from the conversion magnification calculator 4. The multipliers 11, 12, and 13 multiply the R signal, the G signal, and the B signal by the conversion magnification, respectively, perform gradation correction processing, and output the output signals Rout, Gout, and Bout, respectively.

次に、図1に示す本実施の形態にかかる画像信号処理装置1の動作について、具体例を用いながら説明する。   Next, the operation of the image signal processing apparatus 1 according to the present embodiment shown in FIG. 1 will be described using a specific example.

まず、図1に示すように、画像信号処理装置1にRGB形式の画像信号が入力される。このRGB形式の画像信号は、画素毎にR信号、G信号、B信号によって構成され、例えば、R信号、G信号、B信号は、それぞれ8bitのデジタル信号である。   First, as shown in FIG. 1, an image signal in RGB format is input to the image signal processing apparatus 1. This RGB format image signal is composed of an R signal, a G signal, and a B signal for each pixel. For example, each of the R signal, the G signal, and the B signal is an 8-bit digital signal.

最大値選択部2は、入力されるRGB信号の中で画素毎に最大信号値を選択する。例えば、図2に示すように、ある画素において、R信号の信号値が180(R=180)、G信号の信号値が150(R=150)、B信号の信号値が30(B=30)である場合、R信号の信号値が最大であるため、この画素において、最大値選択部2は最大信号値R=180を選択する。   The maximum value selection unit 2 selects the maximum signal value for each pixel from the input RGB signals. For example, as shown in FIG. 2, in a certain pixel, the signal value of the R signal is 180 (R = 180), the signal value of the G signal is 150 (R = 150), and the signal value of the B signal is 30 (B = 30). ), Since the signal value of the R signal is the maximum, in this pixel, the maximum value selection unit 2 selects the maximum signal value R = 180.

階調レベル変換部3は、最大値選択部2で選択された最大信号値を非線形変換する。この場合、階調レベル変換部3は、LUT等の変換テーブル、折れ線近似、或いは非線形関数の演算回路等により非線形変換を行ってよい。また、非線形変換の変換特性は、予め規定されてもよく、入力される画像信号に応じたヒストグラム等の特性に基づいて規定されてもよい。例えば、図3に示すような変換特性を変換テーブルとして用いた場合、最大値選択部2から階調レベル変換部3へ入力される最大信号値R=180が、階調レベル変換部3により非線形変換され、階調レベル変換部3は、階調レベル変換後の信号値220を変換倍率演算部4へ出力する。   The gradation level conversion unit 3 performs nonlinear conversion on the maximum signal value selected by the maximum value selection unit 2. In this case, the gradation level conversion unit 3 may perform nonlinear conversion using a conversion table such as an LUT, a broken line approximation, or an arithmetic circuit for a nonlinear function. Further, the conversion characteristics of the non-linear conversion may be defined in advance, or may be defined based on characteristics such as a histogram corresponding to the input image signal. For example, when the conversion characteristics as shown in FIG. 3 are used as the conversion table, the maximum signal value R = 180 input from the maximum value selection unit 2 to the gradation level conversion unit 3 is nonlinear by the gradation level conversion unit 3. After the conversion, the gradation level conversion unit 3 outputs the signal value 220 after the gradation level conversion to the conversion magnification calculation unit 4.

変換倍率演算部4は、階調レベル変換後の信号値を階調レベル変換前の信号値で除算することにより、階調レベル変換における変換倍率を演算する。例えば、図2に示すように、階調レベル変換後の信号値が220で、階調レベル変換前の信号値が180である場合、変換倍率は220/180=1.22倍と算出される。   The conversion magnification calculator 4 calculates the conversion magnification in gradation level conversion by dividing the signal value after gradation level conversion by the signal value before gradation level conversion. For example, as shown in FIG. 2, when the signal value after gradation level conversion is 220 and the signal value before gradation level conversion is 180, the conversion magnification is calculated as 220/180 = 1.22 times. .

補正部5は、乗算器11,12,13において、変換倍率演算部4で算出された変換倍率を入力し、R信号、G信号、及びB信号に変換倍率をそれぞれ乗じる。例えば、図2に示すように、変換倍率が1.22倍である場合、補正部5は、R=180,G=150,B=30に変換倍率1.22をそれぞれ乗じて、次式(5)に示す出力信号Rout,Gout,Boutをそれぞれ出力する。
Rout=R×変換倍率=180×1.22=220
Gout=G×変換倍率=150×1.22=183
Bout=B×変換倍率=30×1.22=37 ・・・・・(5)
In the multipliers 11, 12, and 13, the correction unit 5 receives the conversion magnification calculated by the conversion magnification calculation unit 4 and multiplies the R signal, the G signal, and the B signal by the conversion magnification. For example, as shown in FIG. 2, when the conversion magnification is 1.22, the correction unit 5 multiplies R = 180, G = 150, and B = 30 by the conversion magnification 1.22, respectively, Output signals Rout, Gout, and Bout shown in 5) are output.
Rout = R × conversion magnification = 180 × 1.22 = 220
Gout = G × conversion magnification = 150 × 1.22 = 183
Bout = B × conversion magnification = 30 × 1.22 = 37 (5)

以上説明したように、本実施の形態にかかる画像信号処理装置1はRGB形式の色信号を入力し、最大値選択部2により最大信号値が選択され、選択された最大値信号に対して、階調レベル変換部3により非線形変換が行われ、変換倍率演算部4により変換倍率が算出される。そして、算出された変換倍率をR信号、G信号、及びB信号にそれぞれ乗算することにより、補正部5で階調補正処理が行われる。   As described above, the image signal processing apparatus 1 according to the present embodiment inputs a color signal in RGB format, the maximum signal value is selected by the maximum value selecting unit 2, and the selected maximum value signal is The gradation level conversion unit 3 performs nonlinear conversion, and the conversion magnification calculation unit 4 calculates the conversion magnification. Then, the correction unit 5 performs gradation correction processing by multiplying the calculated conversion magnification by the R signal, G signal, and B signal, respectively.

本実施の形態によれば、色信号に対して階調レベルを調整するので、輝度信号及び色差信号の組み合わせによる2次元の補正値LUTが不要となり、メモリ容量及び演算量を小さくすることができる。   According to the present embodiment, since the gradation level is adjusted with respect to the color signal, the two-dimensional correction value LUT based on the combination of the luminance signal and the color difference signal becomes unnecessary, and the memory capacity and the calculation amount can be reduced. .

また、本実施の形態によれば、最大信号値を有する色信号の階調レベルの変換倍率に基づいて、複数の色信号の階調レベルを補正するので、色飽和及び色相変化を防止しつつ階調補正処理を行うことができる。即ち、RGB信号の中で最も飽和し易い最大信号値を選択し、最大信号値が飽和しないように非線形変換を行って、最大信号値の変換倍率を総ての色信号に乗算することで、変換後の総ての色信号を飽和させることなく、所定のダイナミックレンジ内に収めることができる。また、算出された変換比率を総ての色信号に乗じることにより、R:G:Bの比率を保つことができ、画像信号の色相変化を防止しつつ、階調補正処理を行うことができる。   Further, according to the present embodiment, the gradation levels of a plurality of color signals are corrected based on the conversion magnification of the gradation level of the color signal having the maximum signal value, thereby preventing color saturation and hue change. A gradation correction process can be performed. That is, by selecting the maximum signal value that is most likely to be saturated among RGB signals, performing nonlinear conversion so that the maximum signal value is not saturated, and multiplying all color signals by the conversion magnification of the maximum signal value, All color signals after conversion can be kept within a predetermined dynamic range without being saturated. Further, by multiplying all the color signals by the calculated conversion ratio, the ratio of R: G: B can be maintained, and gradation correction processing can be performed while preventing the hue change of the image signal. .

また、本実施の形態によれば、階調レベル変換部3が最大信号値を有する色信号の階調レベルを非線形変換することで、画像のコントラストまたは画像の明るさを調整するために適した変換特性を得ることができる。   Further, according to the present embodiment, the gradation level conversion unit 3 performs nonlinear conversion on the gradation level of the color signal having the maximum signal value, which is suitable for adjusting the contrast of the image or the brightness of the image. Conversion characteristics can be obtained.

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態の画像信号処理装置10を図4に示す。なお、第1の実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付し、同様の機能及び動作を担うため、説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows an image signal processing apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, since it attaches | subjects the same code | symbol and bears the same function and operation | movement, description is abbreviate | omitted.

画像信号処理装置10は、ヒストグラム生成部6及び変換特性生成部7を備える点で、第1の実施の形態にかかる画像信号処理装置1と異なる。ヒストグラム生成部6は、最大信号値選択部2により画素毎に選択された最大信号値のヒストグラムを生成する。具体的には、図4に示すように、各画素の最大信号値が、最大信号値選択部2からヒストグラム生成部6へ入力され、ヒストグラム生成部6は、入力された各画素の最大信号値の頻度を階調レベル毎に計測して、最大値信号のヒストグラムを生成する。   The image signal processing device 10 is different from the image signal processing device 1 according to the first embodiment in that it includes a histogram generation unit 6 and a conversion characteristic generation unit 7. The histogram generation unit 6 generates a histogram of the maximum signal value selected for each pixel by the maximum signal value selection unit 2. Specifically, as shown in FIG. 4, the maximum signal value of each pixel is input from the maximum signal value selection unit 2 to the histogram generation unit 6, and the histogram generation unit 6 inputs the maximum signal value of each pixel. Is measured for each gradation level, and a histogram of the maximum value signal is generated.

変換特性生成部7は、ヒストグラム生成部6により生成されたヒストグラムに基づいて、変換特性を生成する。具体的には、図4に示すように、ヒストグラム生成部6により生成された最大値信号のヒストグラムが変換特性生成部7へ入力され、変換特性生成部7は、入力されたヒストグラムを、階調レベル毎に累積して累積ヒストグラムを生成し、累積ヒストグラムから変換特性を生成して、生成された変換特性を変換倍率決定部の階調レベル変換部3へ出力する。この変換特性は、図示されないメモリからなる変換特性記憶部に記憶され、変換倍率の決定、より具体的には階調レベル変換部3での処理に用いられる。   The conversion characteristic generation unit 7 generates a conversion characteristic based on the histogram generated by the histogram generation unit 6. Specifically, as shown in FIG. 4, the histogram of the maximum value signal generated by the histogram generation unit 6 is input to the conversion characteristic generation unit 7, and the conversion characteristic generation unit 7 converts the input histogram into gradations. A cumulative histogram is generated for each level, a conversion characteristic is generated from the cumulative histogram, and the generated conversion characteristic is output to the gradation level conversion unit 3 of the conversion magnification determination unit. This conversion characteristic is stored in a conversion characteristic storage unit including a memory (not shown), and used for determination of conversion magnification, more specifically, processing in the gradation level conversion unit 3.

次に、図4に示す本実施の形態にかかる画像信号処理装置10の動作について、具体例を用いながら説明する。まず、ヒストグラム生成部6は、最大値選択部2により画素毎に選択された最大信号値の頻度を集計して、最大信号値のヒストグラムを生成する。例えば、図5に示すように、ヒストグラム生成部6は、1画像分の画素に対して、区間1から区間16の最大信号値の頻度を集計し、ヒストグラムを作成する。なお、1画像分の画素は、1画像中の全画素でもよいし、1画像中の間引いた画素でもよい。図5のヒストグラムでは、入力信号が8bit(256階調)であって、ヒストグラムの区間として、信号レベルが区間1〜区間16の16区間に分割されており、区間1は0〜15の信号レベル、区間2は16〜31の信号レベル、及び区間16は240〜255の信号レベルとなっている。また、図5のヒストグラムでは、区間1,2,3・・・・・16の頻度NがそれぞれN1,N2,N3・・・・・N16となっている。   Next, the operation of the image signal processing apparatus 10 according to the present embodiment shown in FIG. 4 will be described using a specific example. First, the histogram generation unit 6 aggregates the frequency of the maximum signal value selected for each pixel by the maximum value selection unit 2 to generate a histogram of the maximum signal value. For example, as illustrated in FIG. 5, the histogram generation unit 6 aggregates the frequencies of the maximum signal values in the sections 1 to 16 for the pixels for one image and creates a histogram. Note that the pixels for one image may be all pixels in one image, or pixels thinned out in one image. In the histogram of FIG. 5, the input signal is 8 bits (256 gradations), and the signal level is divided into 16 sections of sections 1 to 16 as sections of the histogram, and section 1 is a signal level of 0 to 15 The section 2 has a signal level of 16 to 31 and the section 16 has a signal level of 240 to 255. Further, in the histogram of FIG. 5, the frequencies N in the sections 1, 2, 3,... 16 are N1, N2, N3,.

次に、変換特性生成部7は、ヒストグラム生成部6により生成されたヒストグラムから累積ヒストグラムを生成する。例えば、変換特性生成部7は、図5に示すヒストグラムから、図6に示すような累積ヒストグラムを生成する。この場合、図6の累積ヒストグラムでは、区間1,2,3・・・・・16の累積頻度SがそれぞれS1,S2,S3・・・・・S16となっている。図6の累積ヒストグラムの累積頻度Sは、図5のヒストグラムの頻度Nを区間毎に累積させたものであるため、累積頻度Sは次式(6)のように表される。
S1=N1
S2=S1+N2=N1+N2
S3=S2+N3=N1+N2+N3
・・・・・
S16=S15+N16=N1+N2+N3・・・・・+N16 ・・・(6)
Next, the conversion characteristic generation unit 7 generates a cumulative histogram from the histogram generated by the histogram generation unit 6. For example, the conversion characteristic generation unit 7 generates a cumulative histogram as shown in FIG. 6 from the histogram shown in FIG. In this case, in the cumulative histogram of FIG. 6, the cumulative frequencies S of sections 1, 2, 3... 16 are S1, S2, S3. Since the cumulative frequency S of the cumulative histogram of FIG. 6 is obtained by accumulating the frequency N of the histogram of FIG. 5 for each section, the cumulative frequency S is expressed by the following equation (6).
S1 = N1
S2 = S1 + N2 = N1 + N2
S3 = S2 + N3 = N1 + N2 + N3
...
S16 = S15 + N16 = N1 + N2 + N3... + N16 (6)

変換特性生成部7は、図6に示すような16区間の累積ヒストグラムをヒストグラムの総数(区間16の累積ヒストグラムに等しい)で除して規格化することにより、図7に示すP1,P2,P3・・・・・P16で構成される16点の変換特性が得られる。そして、変換特性生成部7は、これらの16点を代表点として、代表点と代表点の間を線形補間することで、全信号レベルの変換特性を生成する。   The conversion characteristic generation unit 7 divides the cumulative histogram of 16 sections as shown in FIG. 6 by the total number of histograms (equal to the cumulative histogram of section 16) and normalizes them, so that P1, P2, P3 shown in FIG. ... 16 conversion characteristics composed of P16 are obtained. Then, the conversion characteristic generation unit 7 generates conversion characteristics of all signal levels by linearly interpolating between the representative points with these 16 points as representative points.

このように、図5に示すヒストグラムから図6に示す累積ヒストグラムが生成され、この累積ヒストグラムに基づいて、図7に示す変換特性が生成される。なお、図5のヒストグラムにおいて、各区間の頻度が極端に小さい場合または極端に大きい場合には、得られる変換特性の傾きが過小または過大となる。したがって、変換特性の傾きの過小または過大を抑制するために、変換特性生成部7は、図5に示すような各区間のヒストグラムに上限または下限を設けることにより、適切な累積ヒストグラムを生成してよい。   As described above, the cumulative histogram shown in FIG. 6 is generated from the histogram shown in FIG. 5, and the conversion characteristics shown in FIG. 7 are generated based on the cumulative histogram. In the histogram of FIG. 5, when the frequency of each section is extremely small or extremely large, the slope of the obtained conversion characteristic is too small or too large. Therefore, in order to suppress an excessive or excessive slope of the conversion characteristic, the conversion characteristic generation unit 7 generates an appropriate cumulative histogram by setting an upper limit or a lower limit on the histogram of each section as shown in FIG. Good.

そして、図4に示すように、変換特性生成部7は、生成された変換特性を階調レベル変換部3へ出力し、階調レベル変換部3は、変換特性生成部7により生成された変換特性に基づいて、最大値選択部2で選択された最大信号値を非線形変換する。変換倍率演算部4は、変換特性生成部7により生成された変換特性に基づく非線形変換前後の信号値から、階調レベル変換部3における変換倍率を演算する。補正部5は、変換特性生成部7により生成された変換特性に基づいて算出された変換倍率を用いて、R信号、G信号、及びB信号に対してそれぞれ非線形変換を行う。   Then, as shown in FIG. 4, the conversion characteristic generation unit 7 outputs the generated conversion characteristic to the gradation level conversion unit 3, and the gradation level conversion unit 3 converts the conversion generated by the conversion characteristic generation unit 7. Based on the characteristics, the maximum signal value selected by the maximum value selector 2 is nonlinearly transformed. The conversion magnification calculation unit 4 calculates the conversion magnification in the gradation level conversion unit 3 from the signal values before and after nonlinear conversion based on the conversion characteristics generated by the conversion characteristic generation unit 7. The correction unit 5 performs nonlinear conversion on the R signal, the G signal, and the B signal, respectively, using the conversion magnification calculated based on the conversion characteristic generated by the conversion characteristic generation unit 7.

以上説明したように、本実施の形態にかかる画像信号処理装置10はRGB形式の色信号を入力し、最大値選択部2により最大信号値が選択され、ヒストグラム生成部6により最大値信号のヒストグラムから変換特性が生成され、この変換特性に基づいて、階調レベル変換部3により非線形変換が行われ、変換倍率演算部4により変換倍率が算出される。そして、算出された変換倍率をR信号、G信号、及びB信号にそれぞれ乗算することにより、補正部5で階調補正処理が行われる。   As described above, the image signal processing apparatus 10 according to the present embodiment inputs a color signal in RGB format, the maximum signal value is selected by the maximum value selector 2, and the histogram of the maximum value signal is selected by the histogram generator 6. A conversion characteristic is generated from the image data, a non-linear conversion is performed by the gradation level conversion unit 3 based on the conversion characteristic, and a conversion magnification is calculated by the conversion magnification calculation unit 4. Then, the correction unit 5 performs gradation correction processing by multiplying the calculated conversion magnification by the R signal, G signal, and B signal, respectively.

なお、本実施の形態では、図5に示すように、ヒストグラム生成部6がヒストグラムを16区間に分割した例について説明したが、その他の分割数を適用しても同様に実施可能である。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the example in which the histogram generation unit 6 divides the histogram into 16 sections has been described. However, the present invention can be similarly implemented by applying other division numbers.

また、本実施の形態では、図7に示すように、変換特性生成部7が16点の代表点と代表点の間を線形補間する例について説明したが、複数の代表点を高次の曲線で補間してもよく、複数の代表点に近似する関数を変換特性としてもよい。また、変換特性は、変換テーブルによって生成されてよい。   Further, in the present embodiment, as illustrated in FIG. 7, the example in which the conversion characteristic generation unit 7 performs linear interpolation between the 16 representative points and the representative points is described. Or a function approximating a plurality of representative points may be used as the conversion characteristic. Further, the conversion characteristics may be generated by a conversion table.

本実施の形態によれば、画素毎に選択された最大信号値を用いてヒストグラムを生成し、このヒストグラムに基づいて階調レベルを調整することにより、単色の色信号の被写体であっても、ヒストグラムが低輝度側に偏重することを抑制して、低輝度側の階調レベルを過大に強調する変換特性が生成されることを防止することで、適切な階調補正処理を行うことができる。例えば、赤や青の単色の被写体であっても、ヒストグラムが低輝度側に偏ることがなくなるため、低輝度側の信号レベルを強調し過ぎることが抑制される。   According to the present embodiment, a histogram is generated using the maximum signal value selected for each pixel, and the gradation level is adjusted based on the histogram, so that even if the subject is a monochrome color signal, Appropriate gradation correction processing can be performed by preventing the histogram from being biased toward the low luminance side and preventing generation of conversion characteristics that excessively emphasize the gradation level on the low luminance side. . For example, even if the subject is a single object of red or blue, since the histogram is not biased toward the low luminance side, it is suppressed that the signal level on the low luminance side is excessively emphasized.

本発明にかかる画像信号処理装置は、メモリ容量及び演算量を小さくすることができ、且つ色飽和及び色相変化を防止しつつ階調補正処理を行うことができるという効果を有し、階調補正処理を行う画像信号処理装置等として有用である。   The image signal processing apparatus according to the present invention has the effects that the memory capacity and the calculation amount can be reduced, and the gradation correction processing can be performed while preventing color saturation and hue change. It is useful as an image signal processing apparatus that performs processing.

本発明の第1の実施の形態にかかる画像信号処理装置の構成例を示すブロック図1 is a block diagram showing a configuration example of an image signal processing device according to a first embodiment of the present invention; 本発明の第1の実施の形態にかかる画像信号処理装置の信号処理を説明する図The figure explaining the signal processing of the image signal processing apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施の形態にかかる画像信号処理装置における変換特性の例を示す図The figure which shows the example of the conversion characteristic in the image signal processing apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention 本発明の第2の実施の形態にかかる画像信号処理装置の構成例を示すブロック図The block diagram which shows the structural example of the image signal processing apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態にかかる画像信号処理装置における最大信号値のヒストグラムの例を示す図The figure which shows the example of the histogram of the maximum signal value in the image signal processing apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態にかかる画像信号処理装置における最大値の累積ヒストグラムの例を示す図The figure which shows the example of the cumulative histogram of the maximum value in the image signal processing apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態にかかる画像信号処理装置における変換特性の例を示す図The figure which shows the example of the conversion characteristic in the image signal processing apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention. 従来の画像信号処理装置の構成例を示すブロック図The block diagram which shows the structural example of the conventional image signal processing apparatus. 従来の画像信号処理装置の補正値演算回路の詳細を示すブロック図The block diagram which shows the detail of the correction value calculating circuit of the conventional image signal processing apparatus 従来の画像信号処理装置における変換特性の例を示す図The figure which shows the example of the conversion characteristic in the conventional image signal processing apparatus

符号の説明Explanation of symbols

1,10 画像信号処理装置
2 最大値選択部
3 階調レベル変換部
4 変換倍率演算部
5 補正部
6 ヒストグラム生成部
7 変換特性生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,10 Image signal processing apparatus 2 Maximum value selection part 3 Gradation level conversion part 4 Conversion magnification calculation part 5 Correction part 6 Histogram generation part 7 Conversion characteristic generation part

Claims (5)

画像信号を構成する複数の色信号の信号値から最大信号値を選択する最大信号値選択部と、
前記画像信号に対する階調補正処理における変換倍率を規定する変換特性に基づいて、前記最大信号値を有する前記色信号の階調レベルを変換するための変換倍率を決定する変換倍率決定部と、
前記変換倍率決定部により決定された前記変換倍率に基づいて、前記複数の色信号の前記階調補正処理を行う補正部と
を備えることを特徴とする画像信号処理装置。
A maximum signal value selection unit that selects a maximum signal value from signal values of a plurality of color signals constituting the image signal;
A conversion magnification determining unit for determining a conversion magnification for converting a gradation level of the color signal having the maximum signal value, based on a conversion characteristic defining a conversion magnification in gradation correction processing for the image signal;
An image signal processing apparatus comprising: a correction unit that performs the gradation correction processing of the plurality of color signals based on the conversion magnification determined by the conversion magnification determination unit.
前記最大信号値選択部により画素毎に選択された前記最大信号値のヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
前記ヒストグラムに基づいて、前記変換特性を生成する変換特性生成部とを備え、
前記変換倍率決定部は、前記変換特性生成部により生成された前記変換特性に基づいて、前記変換倍率を決定することを特徴とする請求項1に記載の画像信号処理装置。
A histogram generator that generates a histogram of the maximum signal value selected for each pixel by the maximum signal value selector;
A conversion characteristic generation unit that generates the conversion characteristic based on the histogram;
The image signal processing apparatus according to claim 1, wherein the conversion magnification determination unit determines the conversion magnification based on the conversion characteristic generated by the conversion characteristic generation unit.
前記変換倍率決定部は、前記最大信号値を有する前記色信号の階調レベルを非線形変換することを特徴とする請求項1または2に記載の画像信号処理装置。   The image signal processing apparatus according to claim 1, wherein the conversion magnification determination unit performs non-linear conversion on a gradation level of the color signal having the maximum signal value. 前記複数の色信号は、RGB形式の3つの色信号であることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の画像信号処理装置。   The image signal processing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of color signals are three color signals in RGB format. 画像信号を構成する複数の色信号の信号値から最大信号値を選択し、
前記画像信号に対する階調補正処理における変換倍率を規定する変換特性に基づいて、前記最大信号値を有する前記色信号の階調レベルを変換するための変換倍率を決定し、
決定された前記変換倍率に基づいて、前記複数の色信号の前記階調補正処理を行うことを特徴とする画像信号処理方法。
Select the maximum signal value from the signal values of multiple color signals that make up the image signal,
Determining a conversion magnification for converting a gradation level of the color signal having the maximum signal value based on a conversion characteristic defining a conversion magnification in a gradation correction process for the image signal;
An image signal processing method, wherein the gradation correction processing of the plurality of color signals is performed based on the determined conversion magnification.
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