JP2011014958A - 画像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
低輝度、高輝度部分のノイズを抑えつつ該輝度部分の高コントラストを実現し、且つ、画像の特徴部分の高コントラストを実現する。
【解決手段】
入力輝度信号の値に連動し任意の領域毎に入出力特性の変化を制御する第１領域入出力特性制御手段と、該第１領域入出力特性制御手段の出力に応じ輝度信号の入出力特性を変化させる第１領域輝度信号補正手段と、該第１領域輝度信号補正手段の出力に連動し任意の領域毎に入出力特性の変化を制御する第２領域入出力特性制御手段と、該第２領域入出力特性制御手段の出力に応じ輝度信号の入出力特性を変化させる第２領域輝度信号補正手段と、該第１領域入出力特性制御手段の出力と該第２領域入出力特性制御手段の出力を利用し入力色信号の入出力特性の変化を制御する色信号入出力特性制御手段と、該色信号入出力特性制御手段の出力に応じ色信号の入出力特性を変化させる色信号補正手段とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像信号処理装置および画像信号処理方法に関する。

本技術分野の背景技術として、例えば、特開２００７−３１８２５６号公報（特許文献１）がある。該公報には、「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を提供する。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。」（要約）と記載されている。

また、本技術分野の背景技術として、例えば、特開２０００−１５６８７１号公報（特許文献２）がある。該公報には、「本発明は、画像処理装置及び画像処理方法に関し、例えばテレビジョン受像機、ビデオテープレコーダー、テレビジョンカメラ、プリンタ等の画像処理装置に適用して、動画においても、部分的なコントラストの低下を有効に回避して階調を補正することができるようにする。画像データｘ（ｉ，ｊ）より輝度データｙ（ｉ，ｊ）を分離した後、この輝度データｙ（ｉ，ｊ）の属する領域の判定結果ｒ（ｉ，ｊ）に基づいて、補正係数ｇ（ｉ，ｊ）を生成して画素値を補正する。」（要約）と記載されている。

また、本技術分野の背景技術として、例えば、特開２００８−２６３４７５号公報（特許文献３）がある。該公報には、「各画像に応じて、適切にコントラスト補正を行う。入出力特性設定部は、入力コントラスト成分に対して出力コントラスト成分が単調増加し、入力コントラスト成分の値が０付近において傾きが最大のcontrastGain/γ_compとなるＳ字状の入出力特性カーブＣＬ２１を生成する。ゲイン特性算出部は、入出力特性カーブＣＬ２１に基づいて、入力コントラスト成分に対するゲイン値の特性を表すコントラストゲインカーブを生成する。コントラスト補正部は、コントラストゲインカーブと、入力コントラスト成分または輝度値のいずれかに基づいて求めたゲイン値に基づいて、各画素のコントラスト成分を補正する。本発明は、例えば、デジタルビデオカメラに適用できる。」（要約）と記載されている。

また、本技術分野の背景技術として、例えば、特開２００４−２３５２２号公報（特許文献４）がある。該公報には、「この発明は、映像内容にかかわらず、コントラストが高い映像を再現できるようになるコントラスト補正回路を提供することを目的とする。入力映像信号の階調を補正するための階調補正手段、入力映像信号から輝度信号を生成する手段、１画面を複数のエリアに分割し、各エリア毎に輝度信号の平均値を算出する手段、各エリア毎の輝度平均値に基づいて、輝度の度数分布情報を生成する手段、および輝度の度数分布情報に基づいて、階調補正手段の入出力特性を制御する制御手段を備えている。」（要約）と記載されている。

特開２００７−３１８２５６号公報 特開２０００−１５６８７１号公報 特開２００８−２６３４７５号公報 特開２００４−２３５２２号公報

特開２００７−３１８２５６号公報の方法では「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」とあるが、このように従来手法による階調の補正処理においては、γ曲線から見ても分かる通り、両端部分のコントラストを犠牲にし全体の階調を補正する処理である。従って従来手法では、結局、処理された画像において部分的にコントラストが低下する問題があった。特開２００８−２６３４７５号公報、特開２００４−２３５２２号公報においても同様の課題と言える。

また、特開２０００−１５６８７１号公報の方法では、「通常露光による撮像結果ＶＮ」と「短時間露光による撮像結果ＶＳ」という２フレーム分の画像をメモリに保存する必要があり、回路規模が大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、高画質な画像信号処理装置の提供を目的とする。例えば、低輝度、高輝度部分のノイズを抑えつつ該輝度部分の高コントラストを実現し、且つ、画像の特徴部分の高コントラストを実現することを目的とする。また、例えば、輝度、色信号の比率が変化したことによる色合いが不自然となる現象を抑制することを目的とする。

上記課題の全部または一部は、特許請求の範囲に記載の発明により解決または改善される。

本発明によれば、高画質な画像信号処理装置の提供ができる。例えば、第１領域輝度信号補正手段と第１領域入出力特性制御手段において（以後、第１領域手段と定義）、低輝度、高輝度部分のノイズを抑えつつ該輝度部分の高コントラストを実現し、第２領域輝度信号補正手段と第２領域入出力特性制御手段においては（以後、第２領域手段と定義）、信号分布が少ない部分を有効利用し、画像の特徴部分の高コントラストを実現する。また、例えば、必要に応じて、第１領域手段により画面全体のダイナミックレンジが狭くなる点を、第２領域手段で改善出来、第２領域手段により部分的にコントラストが低下する点を第１領域手段で改善出来る。さらに、例えば、必要に応じて、第１領域手段および第２領域手段により輝度と色信号の比率が変化する点を、入力輝度信号と第１領域手段の出力との比率に応じて色差信号を補正する色差補正手段により改善することが出来る。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明における実施例１の概念 本発明における実施例２の概念 本発明における第１領域処理概念 本発明における輝度補正用ブレンディング率算出方法の一例 本発明における輝度補正用ブレンディングデータ生成方法の一例 本発明における第２領域処理概念 本発明における傾き算出方法を示した一例 本発明における丸め補正データ算出方法を示した一例 本発明における補正データ算出方法を示した一例 本発明における実施例３の構成図 代表輝度検出を行う動作を示した模式図 代表輝度を検出する際の平均をとる場合の重み付けを示す図 輝度補正回路１００２（図１０）の詳細を示した構成図 入力輝度信号のヒストグラムを示した図

以下、本発明の実施形態を図面により説明する。

図１は、本発明における実施例１の概念図である。

第１領域入出力特性制御手段００３は、画像内の任意の小領域において、その領域の周辺画素を含むような局所領域の情報を利用して入出力特性を変化させるための制御を行うものである。

第１領域輝度信号補正手段００１は、該第１領域入出力特性制御手段００３の出力に応じて小領域毎に入力輝度信号の入出力特性を補正させるものである。

図３は第１領域手段の概念を表す一例であり、左側に示すのは、黒潰れしている様な暗い領域と白とびしている様な明るい領域と始めから階調がはっきりしている様な普通の領域とを併せ持つ入力画像である。また右側に示すのはそれぞれの領域のコントラストを改善するための入出力特性を示している。

前記第１領域入出力特性制御手段００３（図１）は、局所領域の情報から小領域の明るさを、例えば図３の左側に示すように暗い領域と普通の領域と明るい領域のような３つの領域に判定し、図３の右側に示すようにコントラストを改善するような個別の入出力特性を選択する。この様に、局所領域の情報を明るさの判定に利用することで、ノイズの影響による入出力特性の急激な変化を抑えることが可能となる。また、単純にトーンカーブの出力を利用すると明るさの違う領域の境界上で入出力特性が不連続になり、画像に破綻が生じてしまう。そのため、小領域の明るさに応じてブレンディング率を算出し、図３の入出力特性のグラフに示すような入力と出力を混合した信号を出力する。局所領域の情報は小領域とその周辺画素に対し所定の重み付けを行い算出した指標値とする。また、所定の重み付けは平均値を算出する重み付けとしても良い。ブレンディング率は、低輝度領域の場合は、指標値の値が小さいほど、ブレンディング率を上げ、大きいほど、ブレンディング率を下げる。また、高輝度領域の場合は、指標値の値が大きいほど、ブレンディング率を上げ、小さいほど、ブレンディング率を下げる。高輝度、低輝度部分でない場合は、ブレンディングを行わない。このように、低輝度、高輝度部分について、ノイズを抑えつつ該輝度部分の高コントラストを実現する手段である。

第２領域入出力特性制御手段００４（図１）は、前記第１領域輝度信号補正手段００１（図１）の出力から任意の画像領域毎に一律に入出力特性の変化をさせるための制御を行う。

第２領域輝度信号補正手段００２（図１）は、該第２領域入出力特性制御手段００４（図１）の出力に応じ輝度信号の入出力特性の補正を行う。

図６は、第２領域手段の概念を表す一例となる。任意の画像領域から、輝度ヒストグラムなどを用いて画像の特徴を捉え、特徴部分の階調を持たせるように、画面一律に入出力特性を変化させる手段である。画像の特徴としては、輝度が中心に多く分布している場合は、中間輝度レベルに特徴が分布し、低輝度、高輝度には特徴の分布が少ないと判断する。入出力特性は、低輝度、高輝度の階調を抑え、中輝度の階調を広げるS字の特性などを持たせる。また、輝度が低輝度に分布している場合は、低輝度部分に特徴が分布し、高輝度部分には分布が少ないと判断する。入出力特性は、低輝度部分の階調を広げ、元々、分布が少ない高輝度部分の階調を押さえるよう変化を与える。このように、入力の輝度分布から、分布が少ない部分と多い部分を判断し、その分布の特徴に合わせ、トーンカーブの形や傾きを調整することにより、信号分布が少ない部分を有効利用し画像の特徴部分の高コントラストを実現する。

色信号入出力特性制御手段００５（図１）は、前記第１領域輝度信号補正手段００１（図１）の出力と該第２領域輝度信号補正手段００２（図１）の出力から輝度信号の変化を算出し色信号の入出力特性の変化を制御するものである。

色信号補正手段００６（図１）は、該色信号入出力特性制御手段００５（図１）の出力に応じ、色信号の入出力特性を変化させるものである。

例として、輝度信号と色信号の比から色合いは決まるが、輝度信号の入出力特性を変化させたことにより比率が変わり、色合いが不自然になることがある。例えば、低輝度領域などで輝度信号が色信号に対し高くなった場合は、色が薄くなる。その点を考慮し、輝度の変化に対し、色の入出力特性を変化させる。ここで単純に輝度の変化比と同等に色信号の入出力特性を変化させた場合はＹ，ＣとＲ，Ｇ，Ｂでは表現出来る色の範囲が異なるため、入力Ｙ，Ｃの色合いを出力Ｙ，Ｃで再現することが出来ない場合がある。この点を踏まえ、Ｙ，ＣとＲ，Ｇ，Ｂの関係も考慮し、色信号の入出力特性を変化させ、色信号の補正を実現する手段である。

以上の形態により、第１領域手段において、低輝度、高輝度部分のノイズを抑えつつ該輝度部分の高コントラストを実現し、第２領域手段においては、信号分布が少ない部分を有効利用し、画像の特徴部分の高コントラストを実現する。また、第１領域手段により画面全体のダイナミックレンジが狭くなる点を、第２領域手段で改善出来、第２領域手段により部分的にコントラストが低下する点を第１領域手段で改善出来、さらに、第１領域手段、第２領域手段により輝度、色信号の比率が変化した点を、入力輝度信号と第１領域手段の出力との比率に応じて色差信号を補正する色差補正手段により改善することが出来る。

図２は、本発明における実施例２の概念図である。

指標値算出部１０１は、入力輝度の中心画素とその周辺画素に対し所定の重み付けを行い算出した指標値を出力する。また、所定の重み付けは平均値を算出する重み付けとしても良い。

輝度補正用ブレンディング率算出部１０２は、メモリ部１０３の出力と入力輝度をブレンディングする混合比を算出し出力する。

図４は、輝度補正用ブレンディング率算出方法の一例となる。同図において、ｘは、前記指標値算出部１０１（図２）の出力となる指標値を示す。ｘ１は、低輝度領域を示す閾値を示す。ｘ２は、高輝度領域を示す閾値を示す。ｙ１は低輝度領域の切片を示す。ｙ２は高輝度領域の切片を示す。ａ１は低輝度領域の傾きを示す。ａ２は高輝度領域の傾きを示す。bitFullは入力輝度信号のとりえる最大値を表すbit長を示す。Ｙ＿αは混合率を示す。ここで混合率Ｙ＿αを求める式は、指標値がｘ１未満の場合、
Ｙ＿α＝ａ１×（ｘ／bitFull）＋ｙ１
となる。指標値がｘ２以上の場合、
Ｙ＿α＝ａ２×（（bitFull−ｘ）／bitFull）＋ｙ２
となる。それ以外の条件では、
Ｙ＿α＝１
となる。なお、ｘ以外の設定値は、予め実画像を用いた定量評価を行い最適な値を算出しておき、その予め用意した設定値を利用することで演算量の削減を図れる。

メモリ部１０３（図２）は、入力輝度を読み出しアドレスとし、予め設定しておいたメモリデータを出力する。

図５は補正画素を算出する方法を示した一例となり、ここでメモリデータは、入力輝度に対し階調を持たせる特性となるものを出力する。また、メモリデータの値は予め実画像を用いた定量評価を行い最適な値を算出し、その予め用意した設定値を利用することで演算量の削減を図れる。αは、前記輝度補正用ブレンディング率算出部１０２（図２）の出力となる。メモリデータ、符号係数は、前記メモリ部１０３（図２）の出力となる。ここで補正画素となる出力Ｙを求める式は、
出力Ｙ＝α×入力輝度＋（１−α）×メモリデータ
となる。

このように、輝度補正用ブレンディングデータ生成部１０４（図２）は、入力輝度信号と前記輝度補正用ブレンディング率算出部１０２（図２）の出力と前記メモリ部１０３（図２）の出力から低輝度、高輝度部分について、ノイズを抑えつつ該輝度部分の高コントラストを実現する手段である。

閾値算出部１０５（図２）は、任意の領域から、輝度ヒストグラムなどを用いて、画像の特徴を捉え、特徴部分の階調を持たせるように、画面一律に入出力特性を変化させるための制御信号を出力する。

図６は、第２領域処理の概念を表す一例となる。閾値算出部１０５（図２）の出力は、図６に示したようにコントラスト補正閾値（暗）、コントラスト補正閾値（明）、その丸め補正幅（暗）、（明）の度合いを調整する制御信号となるのが丸め補正ゲイン（暗）、（明）によって補正される。輝度が中心に多く分布している場合の輝度ヒストグラム一例を説明すると、図６に示すようにコントラスト補正閾値（暗）は、閾値算出部１０５（図２）にて検出される入力輝度のヒストグラムから低輝度部分において分布が増える境目の輝度レベルを、コントラスト補正閾値（明）は、入力輝度のヒストグラムから高輝度部分において分布が減る境目の輝度レベルを設定する。また、コントラスト補正閾値（暗）、（明）付近の信号に対し、段差などが目立たぬ様なだらかな特性を与える処理を丸め補正算出部１０７（図２）で行うが、その丸め補正幅（暗）、（明）の度合いを調整する制御信号となるのが丸め補正ゲイン（暗）、（明）となる。なお、これらの設定値は、予め実画像を用いた定量評価を行い、ヒストグラムのパターン毎に最適な値を算出しておき、入力輝度ヒストグラムのパターン毎に予め用意した設定値の選択を行う構成とすることで演算量の削減を図れる。

ゲイン算出部１０６（図２)は、該閾値算出部１０５（図２）の出力から入力輝度に乗算する傾きを算出し出力するものである。

図７は該ゲイン算出部１０６（図２）における傾きを算出する方法を示した一例である。ここで傾きを求める式は、
傾き＝bit_Full／（コントラスト補正値（明）−コントラスト補正値（暗））
となる。

丸め補正算出部１０７（図２）は、入力輝度信号と前記閾値算出部１０５（図２）の出力からコントラスト補正閾値（暗）、（明）付近の信号に対し、段差などが目立たぬ様なだらかな特性を与えるための丸め補正データを出力するものである。

図８は該丸め補正算出部１０７（図２）における丸め補正データ算出方法を示した一例である。ここで丸め補正データを求める式は、
（コントラスト補正閾値（暗）−（（メモリアドレスサイズ−１）／２））＜＝補正対象画素＜＝（コントラスト補正閾値（暗）＋（（メモリアドレスサイズ−１）／２））の場合、
丸め補正メモリアドレス＝補正対象画素−コントラスト補正閾値（暗）−（（メモリアドレスサイズ−１）／２）、
丸め補正データ＝メモリデータ[丸め補正メモリアドレス]×丸め補正ゲイン（暗）
となる。

また、
（コントラスト補正閾値（明）−（（メモリアドレスサイズ−１）／２））＜＝補正対象画素＜＝（コントラスト補正閾値（明）＋（（メモリアドレスサイズ−１）／２））
の場合、
丸め補正メモリアドレス＝補正対象画素−コントラスト補正閾値（明）−（（メモリアドレスサイズ−１）／２）、
丸め補正データ＝−１×メモリデータ[丸め補正メモリアドレス]×丸め補正ゲイン（明）
となる。

それ以外の条件では、丸め補正データ＝０となる。なお、ここでのメモリデータとは、閾値近辺における段差をなだらかにする特性のものとし、予め実画像を用いた定量評価を行い、最適な値を算出しておき、その予め用意した設定値を利用することで演算量の削減を図れる。

補正部１０８（図２）は、前記閾値算出部１０５（図２）の出力と前記ゲイン算出部１０６（図２）の出力と該丸め補正算出部１０７（図２)の出力から補正データを算出し出力するものである。

図９は、該補正部１０８（図２）における補正データ算出方法を示した一例である。ここで補正データを求める式は、
補正データ＝（入力輝度信号−コントラスト補正（暗））×傾き＋丸め補正データ
となる。
ただし、（入力輝度信号−コントラスト補正（暗））＜０の場合は、
補正データ＝０
とする。

色補正用指標値算出部１０９（図２）は、入力輝度と該補正部１０８（図２）の出力から輝度信号の変化を算出し色信号の入出力特性の変化させる輝度変化率と色補正データを出力する。

一例として、輝度変化率を求める式は、入力輝度／該補正部１０８（図２）の出力輝度で求める。また、色補正データは、出力色信号＝色信号×輝度変化率とした場合に色合いが不自然になる現象に対し、補正するデータとなる。概念としては、輝度の変化比と同等に色信号の入出力特性を変化させた場合はＹ，ＣとＲ，Ｇ，Ｂでは表現出来る色の範囲が異なるため、入力Ｙ，Ｃの色合いを出力Ｙ，Ｃで再現することが出来ない場合がある。この点を踏まえ、Ｙ，ＣとＲ，Ｇ，Ｂの関係も考慮し、色信号の入出力特性を変化させる補正データである。補正データは輝度と色信号の成分Cr、Cbの関係により変化させる。
色補正部１１０（図２）は、入力色信号と該色補正用指標値算出部１０９（図２）の出力から補正後の色データを算出し出力するものである。一例として、補正後の色データは、輝度変化率×入力色信号＋色補正データで求めることが出来る。

以上の形態により、演算量の削減を図りつつ、第１領域手段において、低輝度、高輝度部分のノイズを抑えつつ該輝度部分の高コントラストを実現し、第２領域手段においては、信号分布が少ない部分を有効利用し、画像の特徴部分の高コントラストを実現する。また、第１領域手段により画面全体のダイナミックレンジが狭くなる点を、第２領域手段で改善出来、第２領域手段により部分的にコントラストが低下する点を第１領域手段で改善出来、さらに、第１領域手段、第２領域手段により輝度、色信号の比率が変化した点を、入力輝度信号と第１領域手段の出力との比率に応じて色差信号を補正する色差補正手段により改善することが出来る。

図１０は、本発明にかかる画像信号処理装置に係る第３の実施例を示したものである。

図１０において、１０１４は第一のコントラスト補正回路であり、１０１５は第二のコントラスト補正回路である。以下図１０における信号フローを説明する。まず代表輝度算出回路１００１によって入力輝度信号における所定領域の代表輝度レベルが算出されるとともに、輝度信号補正回路１００２により入力輝度信号は所定の特性に補正が行われる。輝度補正信号補正回路１００２の入出力特性については後述する。

代表輝度算出回路１００１の出力に応じて、ブレンディング率生成回路１００３は所定ブレンディング率α（０≦α≦１）を生成する。輝度信号補正回路１００２の出力は乗算回路１００５によって１−α倍され、また入力輝度信号は乗算回路１００４によってα倍される。乗算器１００４の出力と乗算器１００５の出力は加算回路１００６にて加算され、第一のコントラスト補正処理回路１０１４の出力となる。よって、αの値が大きいほど入力輝度信号の比率が高く、αの値が小さいほど輝度信号補正回路１００２によって補正された輝度信号の比率が高い第一のコントラスト補正処理出力となる。

さらに第一のコントラスト補正処理出力は、中間輝度補正回路１００７にて中間輝度成分が補正されるとともに丸め補正回路１００８によって高輝度部分の信号と低輝度部分の信号の丸め処理が行われ、中間輝度補正回路１００７の出力と丸め補正回路１００８の出力は加算回路１００９にて加算されて最終的なコントラスト補正処理が行われた第二のコントラスト補正回路１０１５の出力輝度信号を得る。

また除算回路１０１０にて、入力輝度信号と加算回路１００６の出力との比が算出され、その比に応じて色差信号の補正が色差補正回路１０１１で行われる。よって輝度信号の補正量に応じた色差信号の補正を行うことができる。この処理は、特に入力輝度信号が低い輝度の部分を明るくする補正が第一のコントラスト補正処理にて行われたときに、その明るく補正された画素の色差信号も強調して補正を行うことで、得られる最終の出力輝度信号及び出力色差信号において良好なコントラストと色再現を得ることができる。また色差信号補正率は、ＣｒあるいはＰｒ、ＣｂあるいはＰｂ（国際電気通信連合、ITU-R BT.601 またはITU-R BT.709-3 PartIIにて規定）個別に設定する。このようにしておけば、色合いを色差補正回路１０１１にて制御部から制御できる。

また入力輝度信号の輝度信号分布は、ヒストグラム検出回路１０１２にて検出され、その検出結果は制御部１０１３取り込まれる。この検出結果に基づいて制御部１０１３は、後述する各制御パラメータをブレンディング率検出回路１００３、中間輝度補正回路１００７、丸め補正回路１００８、色差補正部１０１１に設定する。

次に代表輝度検出回路１００１の代表輝度の検出動作を図１１を用いて説明する。図１１において、１１０１は代表輝度検出回路１００１（図１０）の入力輝度信号の１画像フレームを示したものである。この１画像フレームを水平方向をx軸、垂直方向をｙ軸とし、任意の画素を（ｘｉ、ｙｉ）とした場合、（ｘｉ、ｙｉ）の画素の代表輝度は、（ｘｉ、ｙｉ）を中心とする水平方向幅ｍ、垂直方向幅ｎで囲まれるエリア１１０２の例えば平均値を算出し、これを代表輝度とする。このエリアを１画素ごとに移動しつつ入力画像フレームの全画素のそれぞれの代表画素が得られる。

エリア１１０１の代表輝度算出手段は、平均値のほかエリア１１０２の中心（ｘｉ、ｙｉ）近傍における画素の重みを大きくし、（ｘｉ、ｙｉ）から離れた画素を徐々に重みを小さくして、算出してもよい。

図１２は、図１１のエリア１１０２の水平画素ｍ＝５、垂直画素ｎ=５の場合で、このエリアの中心画素（斜線部）の代表輝度算出する場合の、エリアを構成する各画素の値に駆け込む重み付け係数を示したものである。これら係数をおのおのエリアを構成する各画素のデータに掛けこみ、総和をとって６４で除算することで、代表輝度を算出することができる。この例の場合は、全て２のべき乗の演算なので、各画素の乗算処理はデジタル回路のシフト操作で行え、またさらに平均値をだす６４の除算もシフト操作で行えるため、回路実装が容易であるとともに、エリアの入力輝度信号の高周波成分の影響を除去し代表輝度を算出できるという利点がある。

次に図１０の輝度信号補正回路１００２の入出力特性及び構成を、図１３を用いて説明する。図１３において１００２は図１０の輝度信号補正回路と同じものである。入力輝度信号は低輝度補正用変換テーブル１３０１（補正特性はグラフＡの低輝度補正特性で低輝度の画素を高輝度側に持ち上げてコントラストを上げる）及び高輝度補正用変換テーブル１３０２（補正特性はグラフＢの高輝度補正特性で高輝度の画素を低輝度側に下げてコントラストをあげる）にて補正される。これら補正されたそれぞれの出力はスイッチ１３０４に供給されている、一方代表輝度算出回路１００１得られた代表輝度と、制御１０１３から設定される低輝度と高輝度の閾値は比較回路１３０３にて比較され、その比較された出力によって低輝度補正用変換テーブル１３０１か高輝度補正用変換テーブル１３０２の出力が選択され、スイッチ１３０４より出力されることによって、輝度信号補正回路１００２の出力を得る。

次に図１０のブレンディング率生成回路１００３の動作と、制御部回路１０１３の動作を、図４を用いて説明する。図４は縦軸を、輝度信号補正回路１００２（図１）の出力と、入力輝度信号（図１）の加算比を表すブレンディング率α（０≦α≦１）、横軸が代表輝度算出手段１００１（図１）の出力である代表輝度のレベルを示している。

図４のように代表輝度レベルを低輝度領域、中期度量域、高輝度領域（ｂｉｔｚＦｕｌｌは代表輝度がとりうる最大値）にわけ、低輝度領域では傾き始点ｙ１から傾きａ１でブレンディング率αが決まる。中輝度領域ではブレンディング率α＝１であり、高輝度領域においては傾きａ２でブレンディング率αが決まる。

また図２の傾きａ１、ａ２、低輝度領域、中輝度領域、高輝度領域を分ける閾値ｘ１、ｘ２、低輝度領域のブレンディング率αの最小値ｙ１、高輝度領域のブレンディング率αの最小値ｙ２は、図１０に示した制御部１０１３からブレンディング率生成回路へ任意の値を設定する構成にすることによって、第一のコントラスト補正効果の強弱を調整したり、コントラスト補正をオン、オフ（ｙ１＝ｙ２＝１にすればコントラスト補正オフ）することが可能である。

例えばヒストグラム検出回路１１０２（図１０）の検出した入力輝度信号のヒストグラムが図１４に示したヒストグラムＡのような低輝度及び高輝度側に分布している場合、ブレンディング率αの最小値ｙ１、及び高輝度領域のブレンディング率αの最小値ｙ２の値を小さくして第一のコントラスト補正効果を強くかけたり、逆に入力輝度信号のヒストグラムが図１４に示したヒストグラムＢの場合のような、低輝度や高輝度部分の輝度信号分布が無い場合にはブレンディング率αの最小値ｙ１、及び高輝度領域のブレンディング率αの最小値ｙ２の値を１にして第一のコントラスト補正効果をなくす制御が可能である
次に図１０の中間補正輝度回路１００７及び丸め補正回路１００８の動作と、制御部回路１０１３の動作を、図９を用いて説明する。第一のコントラスト補正回路１０１４から入力された信号は、図９の破線に示されたように、中間輝度のコントラストをさらに強調するように補正されると同時に、丸め補正回路１００８にて破線部の輝度が０の部分と輝度最大値の部分で信号補正が不連続にならないように丸め補正処理がなされ、中間補正輝度回路１００７と丸め補正回路１００８の出力が加算回路１００９にて加算されて、図９の実線で描かれた入出力特性を得る。

以上のように、実施例３によれば、特に高輝度や低輝度などで構成された画像フレームでも、代表輝度を逐次エリアごとに１画素ずつ算出し、それによって高輝度部分と低輝度部分を中間輝度へ補正する第一のコントラスト補正に加えて、中間輝度部分をさらに強調する第二のコントラスト補正を行うことによって、高輝度部分も低輝度部分も階調度が増し、さらに特に低輝度部分を中間輝度部分に補正した度合いに伴って色差信号も補正を行えるため、入力画像のコントラストを改善すると共に色合いもコントラスト補正の度合いにあわせて改善が可能である。

以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

００１ 第１領域輝度信号補正手段
００２ 第２領域輝度信号補正手段
００３ 第１領域入出力特性制御手段
００４ 第２領域入出力特性制御手段
００５ 色信号入出力特性制御手段
００６ 色信号補正手段
１０１ 指標値算出部
１０２ 輝度補正用ブレンディング率算出部
１０３ メモリ部
１０４ 輝度補正用ブレンディングデータ生成部
１０５ 閾値算出部
１０６ ゲイン算出部
１０７ 丸め補正算出部
１０８ 補正部
１０９ 色補正用指標値算出部
１１０ 色補正部

Claims (5)

1. 入力輝度信号の輝度分布を検出するヒストグラム検出手段と、
   前記入力輝度信号における所定領域の代表輝度を検出する代表輝度算出手段と、
   前記代表輝度算出手段の出力に応じて前記入力輝度信号における入出力特性を変化させる第一の輝度補正手段と、
   前記第一の輝度補正手段の出力を補正する第二の輝度補正手段と、
   前記入力輝度信号と前記第一の輝度補正手段の出力との比率に応じて色差信号を補正する色差補正手段と、
   前記ヒストグラム検出手段の出力により前記第一の輝度補正手段及び前記第二の輝度補正手段の補正率を制御すると共に、前記色差補正手段の補正比率を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像信号処理装置。
2. 前記代表輝度算出手段は、任意の画素の所定の周辺画素から算出することを特徴とする請求項１記載の画像信号処理装置。
3. 前記制御手段は、前記ヒストグラム検出手段の出力が、高輝度と低輝度に分布している場合に所定の補正率で前記第一の輝度補正手段及び前記第二の輝度補正手段の補正率を制御すると共に、前記色差補正手段の補正比率を制御し、
   前記ヒストグラム検出手段が低輝度及び高輝度の分布が少ない場合には、前記第一の輝度補正手段及び前記第二の輝度補正手段の補正率の制御を行わないように制御することを特徴とする請求項１記載の画像信号処理装置。
4. 輝度信号が入力される輝度信号入力手段と、
   該輝度信号入力手段から入力された輝度信号における所定領域の代表輝度を検出する代表輝度算出手段と、
   該輝度信号入力手段から入力された輝度信号に対し、該代表輝度算出手段の出力に応じて、少なくとも低輝度部分と高輝度部分とで異なる複数の入出力特性で補正する第１の補正手段と、
   該輝度信号入力手段から入力された輝度信号の輝度分布を検出するヒストグラム検出手段と、
   該第１の補正手段で補正された輝度信号に対し、該ヒストグラム検出手段で検出された輝度分布に応じて、画面内で一律な１つの入出力特性で補正する第２の補正手段と、
   該第１および第２の補正手段で補正された輝度信号を出力する輝度信号出力手段と、
   色信号が入力される色信号入力手段と、
   該色信号入力手段から入力された色信号に対し、該第１の補正手段における入出力特性と該第２の補正手段における入出力特性とに対応する入出力特性で補正する第３の補正手段と、
   該第３の補正手段で補正された色信号を出力する色信号出力手段と、
   を有する画像信号処理装置。
5. 前記代表輝度算出手段は、任意の画素の所定の周辺画素から算出することを特徴とする画像信号処理装置。

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