JP2017156721A - Image processing device and image processing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve both suppression of image quality deterioration in a low gradation part when executing linear processing and suppression of an increase in circuit scale.SOLUTION: An image processing device comprises: conversion means for converting a first gradation range, a second gradation range and a third gradation range of an image signal corrected with regard to response characteristics of a display according to first conversion characteristics, second conversion characteristics and third conversion characteristics respectively; and processing means for processing a conversion signal obtained as a result of conversion by the conversion means. The first gradation range is lower than the third gradation range in gradation, and the second gradation range is between the first gradation range and the third gradation range. The third conversion characteristics correspond to the response characteristics, the first conversion characteristics are linear, and the second conversion characteristics are determined so as to smoothly join the first conversion characteristics and the third conversion characteristics in the second gradation range.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、画像処理装置および画像処理方法に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method.

近年、TVの受像機やPCのモニタをはじめとして、液晶表示デバイスなどの様々な表示デバイスを備えた画像表示装置が実用化されている。画像表示装置は、入力画像信号に対して様々な画像処理を施した後、表示デバイスへと出力して表示する。画像処理とは、例えば、解像度変換や色補正処理、投射型の画像表示装置における、投影面の形状補正処理などである。   In recent years, image display apparatuses including various display devices such as a liquid crystal display device such as a TV receiver and a PC monitor have been put into practical use. The image display device performs various image processing on the input image signal, and then outputs and displays the image on the display device. The image processing includes, for example, resolution conversion, color correction processing, and projection surface shape correction processing in a projection-type image display device.

これらの画像処理の中には、画像表示装置から発する光の強度(輝度レベルと称す)と信号レベルとが比例することを前提とする画像信号に対して行われることが望ましい処理(以下、リニア処理と称す)がある。特許文献1には、1つのフレームを2つのサブフレームに分割することでフレーム周波数を2倍にして表示する際に、動画の視認性を向上するための技術が開示されている。具体的には、1フレームの高周波成分を第1のサブフレームに集中させ、低周波成分を第1および第2のサブフレームに配分して表示することで、動きぼやけが低減され、且つフリッカが抑制される。この時、周波数成分の算出や各サブフレームへの配分度合は輝度レベルに対して定義される。   Among these image processes, a process (hereinafter referred to as linear) that is desirably performed on an image signal on the assumption that the intensity of light emitted from the image display device (referred to as a luminance level) and the signal level are proportional to each other is assumed. Called processing). Patent Document 1 discloses a technique for improving the visibility of a moving image when dividing a frame into two subframes to display the frame frequency twice. Specifically, the high-frequency component of one frame is concentrated in the first subframe and the low-frequency component is distributed and displayed in the first and second subframes, thereby reducing motion blur and reducing flicker. It is suppressed. At this time, the calculation of the frequency component and the distribution degree to each subframe are defined with respect to the luminance level.

特開2010−160440号公報JP 2010-160440 A

リニア処理を施す場合、入力画像信号レベルが一旦輝度レベルに変換される。入力画像信号レベルと輝度レベルとは非線形な関係を有するため、輝度レベルへの変換後においても入力画像信号レベルのステップを維持するために必要な変換後のビット精度は、入力画像信号レベルより大きくなる。つまり、リニア処理する際に必要となるビット精度は、入力画像信号レベルに対して処理する場合と比べて大きくなり、画像処理に必要な回路規模が増大しうる。   When linear processing is performed, the input image signal level is once converted into a luminance level. Since the input image signal level and the luminance level have a non-linear relationship, the bit accuracy after conversion necessary to maintain the step of the input image signal level even after conversion to the luminance level is larger than the input image signal level. Become. That is, the bit accuracy required for the linear processing is larger than that for processing on the input image signal level, and the circuit scale required for the image processing can be increased.

また、TV映像といった一般的な入力画像信号と輝度レベルとは、CRTの特性より、2.2乗の特性を持つことが知られている。2.2乗の特性は、0レベル(原点)に近いほど小さくなる傾きを持つ。したがって、2.2乗の特性を有する画像信号レベルを輝度レベルに変換する場合、変換後のビット精度が十分でないと、画像信号レベルの低階調部の階調性が低下する。これにより、低階調部が黒く潰れて視認されるといった画質劣化が生じうる。   Further, it is known that a general input image signal such as a TV image and a luminance level have a characteristic of a power of 2.2 from the characteristic of a CRT. The characteristic of the power of 2.2 has a slope that becomes smaller as it is closer to the 0 level (origin). Therefore, when converting the image signal level having the power of 2.2 to the luminance level, the gradation of the low gradation part of the image signal level is deteriorated if the bit accuracy after the conversion is not sufficient. As a result, the image quality may be deteriorated such that the low gradation portion is crushed in black and visually recognized.

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、リニア処理を行う際の低階調部における画質劣化の抑制と回路規模の増大の抑制と、を両立できる画像処理技術を提供するものである。   The present invention has been made in view of these problems, and provides an image processing technique capable of achieving both suppression of image quality deterioration in a low gradation portion and suppression of increase in circuit scale when performing linear processing. .

本発明のある態様は画像処理装置に関する。この画像処理装置は、ディスプレイの応答特性に関して補正された画像信号の第1階調域、第2階調域、第3階調域をそれぞれ第1変換特性、第2変換特性、第3変換特性にしたがい変換する変換手段と、変換手段による変換の結果得られる変換信号を処理する処理手段と、を備える。第1階調域は第3階調域より低階調であり、かつ第2階調域は第1階調域と第3階調域との間にあり、第3変換特性は応答特性に対応し、第1変換特性は線形であり、第2変換特性は第2階調域において第1変換特性と第3変換特性とを滑らかにつなぐよう決定される。   One embodiment of the present invention relates to an image processing apparatus. In this image processing apparatus, the first gradation region, the second gradation region, and the third gradation region of the image signal corrected with respect to the response characteristic of the display are respectively converted into the first conversion characteristic, the second conversion characteristic, and the third conversion characteristic. Accordingly, conversion means for performing conversion according to the above and processing means for processing a conversion signal obtained as a result of conversion by the conversion means are provided. The first gradation region is lower than the third gradation region, and the second gradation region is between the first gradation region and the third gradation region, and the third conversion characteristic is a response characteristic. Correspondingly, the first conversion characteristic is linear, and the second conversion characteristic is determined so as to smoothly connect the first conversion characteristic and the third conversion characteristic in the second gradation range.

本発明によれば、リニア処理を行う際の低階調部における画質劣化の抑制と回路規模の増大の抑制と、を両立できる。   According to the present invention, it is possible to achieve both suppression of image quality deterioration in a low gradation part and suppression of increase in circuit scale when performing linear processing.

図1(a)は第1の実施の形態に係る画像処理方法における、画像信号に対する処理の流れを示す模式図、図1(b)は、ディスプレイの応答特性の一例を示す図。FIG. 1A is a schematic diagram showing a flow of processing for an image signal in the image processing method according to the first embodiment, and FIG. 1B is a diagram showing an example of response characteristics of a display. 図2(a)、(b)はそれぞれ、第1、第2の実施の形態に係る画像処理装置の機能および構成を示すブロック図。FIGS. 2A and 2B are block diagrams illustrating functions and configurations of the image processing apparatuses according to the first and second embodiments, respectively. 図3(a)はガンマ変換部における変換特性を説明するための図、図3(b)はガンマ変換部における変換特性を示す図、図3(c)はデガンマ変換部における変換特性を説明するための図、図3(d)はデガンマ変換部における変換特性を示す図。3A is a diagram for explaining conversion characteristics in the gamma conversion unit, FIG. 3B is a diagram showing conversion characteristics in the gamma conversion unit, and FIG. 3C is a diagram explaining conversion characteristics in the degamma conversion unit. FIG. 3D is a diagram illustrating conversion characteristics in the degamma conversion unit. 図2(a)の画像処理装置のハードウエア構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the hardware constitutions of the image processing apparatus of Fig.2 (a). 図2(a)の画像処理装置における一連の処理の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of a series of processes in the image processing apparatus of Fig.2 (a).

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明の実施の形態は以下の実施の形態に限定されるものではない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理、信号には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面において説明上重要ではない部材の一部は省略して表示する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, embodiments of the present invention are not limited to the following embodiments. The same or equivalent components, members, processes, and signals shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. In addition, in the drawings, some of the members that are not important for explanation are omitted.

(第1の実施の形態)
図1(a)は、第1の実施の形態に係る画像処理方法における、画像信号に対する処理の流れを示す模式図である。画像信号は、デジタルカメラやビデオカメラやスキャナなどの撮像装置10により生成され、画像処理12を経て、CRTモニタや液晶モニタやTV受像機などのディスプレイ14に入力される。
(First embodiment)
FIG. 1A is a schematic diagram showing a flow of processing on an image signal in the image processing method according to the first embodiment. The image signal is generated by an imaging apparatus 10 such as a digital camera, a video camera, or a scanner, and is input to a display 14 such as a CRT monitor, a liquid crystal monitor, or a TV receiver through an image processing 12.

図1(b)は、ディスプレイ14の応答特性18の一例を示す図である。図1(b)には、横軸を画像信号のレベル、縦軸をディスプレイ14が発する光の強度(明るさ、輝度レベル)とした時の応答特性18が模式的に示される。なお、各軸の最小レベルを0.0、最大レベルを1.0とする正規化が行われている。一般的に、輝度レベルは画像信号レベルのγ=約2.2乗に比例することが知られており、この応答特性はガンマ特性と呼ばれる。特に、TV等の受像機で使われているCRTはγ=約2.2乗のガンマ特性を有する。   FIG. 1B is a diagram illustrating an example of the response characteristic 18 of the display 14. FIG. 1B schematically shows a response characteristic 18 in which the horizontal axis is the level of the image signal and the vertical axis is the intensity of light emitted from the display 14 (brightness and luminance level). Normalization is performed with the minimum level of each axis being 0.0 and the maximum level being 1.0. Generally, it is known that the luminance level is proportional to γ = about 2.2 to the image signal level, and this response characteristic is called a gamma characteristic. In particular, a CRT used in a television receiver or the like has a gamma characteristic of γ = about 2.2.

輝度レベルが画像信号レベルに比例することを前提とする画像信号(以下、輝度リニア空間の画像信号と称す)をそのままディスプレイ14に入力すると、ディスプレイ14のガンマ特性により画面が暗めになる。そこで、TV放送をはじめとする多くの映像信号、画像信号について、ディスプレイ14のガンマ特性を打ち消すように輝度リニア空間の画像信号のレベルを予め大きくする補正が行われることが一般的である。特に、輝度リニア空間の画像信号のレベルを(1/γ)乗するガンマ補正がよく行われる。   When an image signal (hereinafter referred to as an image signal in a luminance linear space) on the assumption that the luminance level is proportional to the image signal level is input to the display 14 as it is, the screen becomes dark due to the gamma characteristic of the display 14. Therefore, for many video signals and image signals including TV broadcasts, correction is generally performed to increase the level of the image signal in the luminance linear space in advance so as to cancel the gamma characteristic of the display 14. In particular, gamma correction for raising the level of the image signal in the luminance linear space to the power of (1 / γ) is often performed.

撮像装置10により生成される画像信号には、標準的なディスプレイで自然に表示可能なようにガンマ補正16が施されている。また、液晶表示デバイスはCRTとは異なる応答特性を有しうるが、ガンマ補正された画像信号の表示に適合するため、γ=約2.2乗のガンマ特性を有するよう設計されることが一般的である。   The image signal generated by the imaging device 10 is subjected to gamma correction 16 so that it can be displayed naturally on a standard display. A liquid crystal display device may have a response characteristic different from that of a CRT, but is generally designed to have a gamma characteristic of γ = about 2.2 to suit display of a gamma-corrected image signal. Is.

画像処理12は、ユーザによる色調整や明るさ調整と、むら補正処理などのディスプレイ14の特性を補正する処理と、ディスプレイ14が投射型の映像表示装置である場合には投影面の形状を補正するキーストン補正処理と、を含む。これらの画像処理のなかには、輝度リニア空間で行われることが望ましい画像処理がある。例えば、60Hzで入力される1つのフレームの輝度を120Hzの2つのサブフレームに分配することで、フレーム周波数を2倍にして表示する場合がある。1つのフレームの画像信号レベルが0.5であるとし、これを0.2と0.8とに分配して表示したとする。画像信号レベルにおいては、2サブフレーム期間分のレベルはトータルで1.0(=0.2+0.8)となり、分配しない場合(0.5+0.5)と等しい。一方、輝度レベルで捉えると、図1(b)に示される通り輝度レベルは画像信号レベルと線形ではないため、両者で2サブフレーム期間分の輝度レベルにずれが生じる。したがって、このような画像処理は輝度リニア空間で行われることが望ましい。   The image processing 12 corrects the characteristics of the display 14 such as color adjustment and brightness adjustment by the user and unevenness correction processing, and corrects the shape of the projection surface when the display 14 is a projection-type video display device. And a keystone correction process. Among these image processes, there is an image process that is desirably performed in a luminance linear space. For example, there is a case where the frame frequency is doubled and displayed by distributing the luminance of one frame input at 60 Hz to two sub-frames of 120 Hz. Assume that the image signal level of one frame is 0.5, and this is distributed and displayed in 0.2 and 0.8. In the image signal level, the level for two subframe periods is 1.0 (= 0.2 + 0.8) in total, which is equal to the case of no distribution (0.5 + 0.5). On the other hand, in terms of the luminance level, the luminance level is not linear with the image signal level as shown in FIG. 1B, and therefore, there is a deviation in the luminance level for two subframe periods. Therefore, it is desirable that such image processing is performed in a luminance linear space.

そこで、本実施の形態に係る画像処理12では、撮像装置10から入力されるガンマ補正された画像信号をガンマ処理し、輝度レベルが画像信号レベルに近似的に比例する画像信号(以下、輝度近似リニア空間の画像信号と称す)に変換する。変換後の画像信号に対して画像処理が行われ、上記ガンマ処理の逆処理であるデガンマ処理が行われる。デガンマ処理後の画像信号はディスプレイ14に出力される。これにより、輝度リニア空間で行われることが望ましい画像処理を、輝度近似リニア空間で行うことができる。   Therefore, in the image processing 12 according to the present embodiment, the gamma-corrected image signal input from the imaging device 10 is subjected to gamma processing, and an image signal whose luminance level is approximately proportional to the image signal level (hereinafter referred to as luminance approximation). (Referred to as linear space image signal). Image processing is performed on the converted image signal, and degamma processing, which is the reverse processing of the gamma processing, is performed. The image signal after the degamma processing is output to the display 14. Accordingly, image processing that is desirably performed in the luminance linear space can be performed in the luminance approximate linear space.

理想的な状況、例えば画像処理において常に十分に大きなビット精度が利用可能であるような状況では、ガンマ処理はガンマ特性と同等の変換特性にしたがって画像信号を変換すればよい。すなわち、図1(b)に示される横軸をガンマ処理に入力される画像信号レベル(正規化後)、縦軸をガンマ処理からの出力レベル(正規化後)とするような変換が行われる。この変換は、例えばルックアップテーブル等を使用して実現される。その結果得られる変換後の画像信号は輝度リニア空間に属する。   In an ideal situation, for example, in a situation where a sufficiently large bit accuracy is always available in image processing, gamma processing may be performed by converting an image signal according to conversion characteristics equivalent to gamma characteristics. That is, conversion is performed such that the horizontal axis shown in FIG. 1B is the image signal level input to the gamma processing (after normalization) and the vertical axis is the output level from the gamma processing (after normalization). . This conversion is realized using, for example, a lookup table. The converted image signal obtained as a result belongs to the luminance linear space.

一方、ガンマ処理においてガンマ特性γ=約2.2をそのまま用いると、図1(b)に示されるように原点付近の傾きは小さくなる。つまり、ガンマ特性γ=約2.2を十分に表現するためには、ガンマ処理の出力ビット数が増大する。このため、画像処理に必要なビット数が増大し、回路規模が増大するという課題がある。この場合、ガンマ処理、デガンマ処理で扱うビット数も増える。これらの課題に対して、ガンマ処理の出力ビット数を単純に減らすと、低階調部が潰れ、階調性が低下し、画質が劣化する。   On the other hand, when the gamma characteristic γ = about 2.2 is used as it is in the gamma processing, the inclination near the origin becomes small as shown in FIG. That is, in order to sufficiently express the gamma characteristic γ = about 2.2, the number of output bits of gamma processing increases. For this reason, there are problems that the number of bits required for image processing increases and the circuit scale increases. In this case, the number of bits handled in gamma processing and degamma processing also increases. In response to these problems, if the number of output bits of the gamma processing is simply reduced, the low gradation part is crushed, the gradation is deteriorated, and the image quality is deteriorated.

そこで本実施の形態に係るガンマ処理では、画像信号の低階調域、中階調域、高階調域のそれぞれに対して異なる変換特性を適用する。低階調域の変換特性(低域変換特性と称す)は線形であり、入力レベルに比例する出力レベルが生成される。高階調域の変換特性(高域変換特性と称す)はガンマ特性に対応する。低階調域と高階調域との間にある中階調域の変換特性(中域変換特性と称す)は、中階調域において低域変換特性と高域変換特性とを滑らかにつなぐよう決定される。これにより、高階調域の画像信号は変換されて輝度リニア空間の画像信号となり、かつ、低階調域ではガンマ処理による階調性の低下が抑制または除去される。したがって、ガンマ処理後の画像処理におけるビット数を増やさなくても、輝度近似リニア空間への変換と低階調部の画質劣化の抑制とを両立できる。その結果、回路規模の増大を抑制できる。   Therefore, in the gamma processing according to the present embodiment, different conversion characteristics are applied to each of the low gradation region, middle gradation region, and high gradation region of the image signal. The conversion characteristics of the low gradation range (referred to as low-frequency conversion characteristics) are linear, and an output level that is proportional to the input level is generated. High gradation range conversion characteristics (referred to as high-frequency conversion characteristics) correspond to gamma characteristics. The conversion characteristics of the medium gradation range between the low gradation range and the high gradation range (referred to as the mid-range conversion characteristic) is to smoothly connect the low-frequency conversion characteristic and the high-frequency conversion characteristic in the middle gradation range. It is determined. As a result, the image signal in the high gradation region is converted into an image signal in the luminance linear space, and the decrease in gradation due to gamma processing is suppressed or eliminated in the low gradation region. Therefore, both the conversion to the luminance approximate linear space and the suppression of the image quality deterioration of the low gradation part can be achieved without increasing the number of bits in the image processing after the gamma processing. As a result, an increase in circuit scale can be suppressed.

図2(a)は、第1の実施の形態に係る画像処理装置100の機能および構成を示すブロック図である。画像処理装置100は、R、G、Bの3つの色成分から成るガンマ補正された画像信号を取得し、取得された画像信号に対して各種色調整や画像処理を行った後、表示デバイス104において表示する。画像処理装置100は、ガンマ変換部101と、画像処理部102と、デガンマ変換部103と、CRTモニタや液晶モニタなどの表示デバイス104と、決定部105と、を備える。   FIG. 2A is a block diagram illustrating the function and configuration of the image processing apparatus 100 according to the first embodiment. The image processing apparatus 100 acquires a gamma-corrected image signal composed of three color components of R, G, and B, performs various color adjustments and image processing on the acquired image signal, and then displays the display device 104. Is displayed. The image processing apparatus 100 includes a gamma conversion unit 101, an image processing unit 102, a degamma conversion unit 103, a display device 104 such as a CRT monitor or a liquid crystal monitor, and a determination unit 105.

ガンマ変換部101は、ガンマ補正された画像信号を取得する。ガンマ変換部101は、取得された画像信号の低階調域、中階調域、高階調域をそれぞれ低域変換特性、中域変換特性、高域変換特性にしたがい変換する。低域変換特性は、低階調域の画像信号レベルの階調性を重視した変換特性であり、低域変換特性の傾きは画像処理部102におけるビット精度に基づき決定される。簡単な例では、ガンマ変換部101に入力された画像信号が有するビット精度をIN、ガンマ変換部101が出力する変換信号が有するビット精度をOTとすると、低域変換特性はy=uxの一次式で表される。ここで、傾きuは以下の式(1)で表される。なお、IN≦OTであるとし、IN>OTの場合はu=1とする。
u=1/2OT−IN ・・・式(1)
式(1)に基づくと、変換後の信号の低階調部は潰れることなく、階調性が保持される。
The gamma conversion unit 101 acquires a gamma-corrected image signal. The gamma conversion unit 101 converts the low gradation region, middle gradation region, and high gradation region of the acquired image signal according to the low region conversion characteristic, middle region conversion characteristic, and high region conversion characteristic, respectively. The low frequency conversion characteristic is a conversion characteristic that places importance on the gradation of the image signal level in the low gradation region, and the slope of the low frequency conversion characteristic is determined based on the bit accuracy in the image processing unit 102. In a simple example, assuming that the bit accuracy of the image signal input to the gamma conversion unit 101 is IN, and the bit accuracy of the conversion signal output from the gamma conversion unit 101 is OT, the low-frequency conversion characteristic is the first order of y = ux. It is expressed by a formula. Here, the inclination u is expressed by the following equation (1). It is assumed that IN ≦ OT, and u = 1 if IN> OT.
u = 1/2 OT-IN Formula (1)
Based on equation (1), the low gradation part of the converted signal is not crushed and the gradation is maintained.

決定部105は、画像処理部102における処理に応じて低域変換特性の傾きuを決定する。決定部105は画像処理部102から、画像処理部102における画像処理で使用されるビット精度(=ガンマ変換部101が出力する変換信号のビット精度OT)を取得する。決定部105は、取得されたビット精度OTと、予め与えられた情報である画像信号のビット精度INとに基づいて、上記の式(1)により傾きuを計算する。   The determining unit 105 determines the slope u of the low-frequency conversion characteristics according to the processing in the image processing unit 102. The determination unit 105 acquires the bit accuracy (= bit accuracy OT of the converted signal output from the gamma conversion unit 101) used in the image processing in the image processing unit 102 from the image processing unit 102. The determination unit 105 calculates the slope u by the above equation (1) based on the acquired bit accuracy OT and the bit accuracy IN of the image signal that is given in advance.

図3(a)は、ガンマ変換部101における変換特性を説明するための図である。図3(a)において、横軸を入力される画像信号のレベル、縦軸を変換後の変換信号のレベルとする。符号301で示される曲線は図1(b)に示されるガンマ特性に準じるものであり、y=xγを表す。符号302で示される直線は上記の式(1)で表されるuを用いたy=uxを表す。ここで、入力された画像信号が有するビット精度IN=10(ビット)、ガンマ変換部101が出力する変換信号が有するビット精度OT=12(ビット)としている。符号303で示される黒塗りの点は曲線301と直線302との原点以外の交点である。 FIG. 3A is a diagram for explaining the conversion characteristics in the gamma conversion unit 101. In FIG. 3A, the horizontal axis represents the level of the input image signal, and the vertical axis represents the level of the converted signal after conversion. A curve indicated by reference numeral 301 conforms to the gamma characteristic shown in FIG. 1B, and represents y = . A straight line denoted by reference numeral 302 represents y = ux using u represented by the above formula (1). Here, the bit accuracy IN = 10 (bits) of the input image signal and the bit accuracy OT = 12 (bits) of the conversion signal output from the gamma conversion unit 101 are set. A black point indicated by reference numeral 303 is an intersection of the curve 301 and the straight line 302 other than the origin.

交点303の低階調側に直線302を適用し、交点303の高階調側に曲線301を適用すると、交点303が変曲点となる。すなわち、変換特性の一次微分が交点303において不連続となる。この場合、画像の画質が劣化する虞がある。そこで、決定部105は、交点303の低階調側における直線302上の点である第1特性変更点304と、交点303の高階調側における曲線301上の点である第2特性変更点305とを選択する。決定部105は、原点から第1特性変更点304までの画像信号レベルの範囲を画像信号の低階調域307として決定する。決定部105は、第1特性変更点304から第2特性変更点305までの画像信号レベルの範囲を画像信号の中階調域308として決定する。決定部105は、第2特性変更点305から最大値までの画像信号レベルの範囲を画像信号の高階調域309として決定する。決定部105は、低階調域307に対して直線302で表される特性を低域変換特性として決定する。決定部105は、高階調域309に対して曲線301で表される特性を高域変換特性として決定する。   When the straight line 302 is applied to the low gradation side of the intersection 303 and the curve 301 is applied to the high gradation side of the intersection 303, the intersection 303 becomes an inflection point. That is, the first derivative of the conversion characteristic becomes discontinuous at the intersection 303. In this case, the image quality may be deteriorated. Therefore, the determination unit 105 includes a first characteristic change point 304 that is a point on the straight line 302 on the low gradation side of the intersection 303 and a second characteristic change point 305 that is a point on the curve 301 on the high gradation side of the intersection 303. And select. The determination unit 105 determines the image signal level range from the origin to the first characteristic change point 304 as the low gradation region 307 of the image signal. The determination unit 105 determines the range of the image signal level from the first characteristic change point 304 to the second characteristic change point 305 as the intermediate gradation region 308 of the image signal. The determination unit 105 determines the range of the image signal level from the second characteristic change point 305 to the maximum value as the high gradation region 309 of the image signal. The determination unit 105 determines the characteristic represented by the straight line 302 with respect to the low gradation area 307 as the low-frequency conversion characteristic. The determination unit 105 determines the characteristic represented by the curve 301 for the high gradation region 309 as the high-frequency conversion characteristic.

決定部105は、交点303と第1特性変更点304と第2特性変更点305との3点を用いてベジエ補間し、中階調域308に対してベジエ曲線310を取得する。図3(b)は、ガンマ変換部101における変換特性306を示す図である。ガンマ変換部101の変換特性306は低階調域307、中階調域308、高階調域309の3つの区間でそれぞれ異なるが、区間の境界を含めて変曲点は存在しない。なお、ベジエ補間に限られず、スプライン補間等の他の補間方法が使用されてもよい。また、変曲点付近では任意の割合で低域と高域との2つの変換特性を合成すればよいが、低域変換特性と局所的な傾きは同じ、あるいは大きい方が望ましい。   The determining unit 105 performs Bezier interpolation using the three points of the intersection point 303, the first characteristic change point 304, and the second characteristic change point 305, and obtains a Bezier curve 310 for the intermediate gradation region 308. FIG. 3B is a diagram illustrating the conversion characteristics 306 in the gamma conversion unit 101. The conversion characteristic 306 of the gamma conversion unit 101 is different in each of the three sections of the low gradation area 307, the medium gradation area 308, and the high gradation area 309, but there is no inflection point including the boundary of the section. The interpolation is not limited to Bezier interpolation, and other interpolation methods such as spline interpolation may be used. Further, in the vicinity of the inflection point, two conversion characteristics of a low frequency band and a high frequency band may be synthesized at an arbitrary ratio, but it is desirable that the low frequency conversion characteristics and the local inclination are the same or larger.

例えば、交点303と第1特性変更点304との横方向距離R1と、交点303と第2特性変更点305との横方向距離R2と、の比が予め定めた比となるように、決定部105は第1特性変更点304と第2特性変更点305とを決定してもよい。ベジエ補間において、交点303と第1特性変更点304との横方向距離R1は中域変換特性に対する低域変換特性からの寄与の程度に対応する。交点303と第2特性変更点305との横方向距離R2は中域変換特性に対する高域変換特性からの寄与の程度に対応する。したがってこの場合、決定部105は、低域変換特性と高域変換特性とを予め定めた割合で合成することにより中域変換特性を決定することとなる。また、この割合は、中階調域の低階調側において低域変換特性からの寄与が高域変換特性からの寄与よりも大きくなるよう重み付け等により実現されてもよい。   For example, the determination unit is configured so that the ratio between the lateral distance R1 between the intersection 303 and the first characteristic change point 304 and the lateral distance R2 between the intersection 303 and the second characteristic change point 305 becomes a predetermined ratio. 105 may determine a first characteristic change point 304 and a second characteristic change point 305. In Bezier interpolation, the lateral distance R1 between the intersection 303 and the first characteristic change point 304 corresponds to the degree of contribution from the low-frequency conversion characteristics to the mid-frequency conversion characteristics. The lateral distance R2 between the intersection 303 and the second characteristic change point 305 corresponds to the degree of contribution from the high-frequency conversion characteristics to the mid-range conversion characteristics. Therefore, in this case, the determination unit 105 determines the mid-range conversion characteristics by combining the low-frequency conversion characteristics and the high-frequency conversion characteristics at a predetermined ratio. In addition, this ratio may be realized by weighting or the like so that the contribution from the low-frequency conversion characteristics is greater than the contribution from the high-frequency conversion characteristics on the low gradation side of the middle gradation area.

以上、図3(b)に示される変換特性306によれば、低階調域は潰れることなく、階調性が保持される。また、低階調域以外、特に第2特性変更点305に対応する画像信号レベルよりも大きな画像信号レベルは、γ=約2.2で変換されるため、後段の画像処理部102において輝度リニア空間で処理される。これにより、低階調域が潰れ、階調性が低下し、画質が劣化する現象を抑制しながら、ガンマ変換部101において輝度近似リニア空間への変換を実現することができる。   As described above, according to the conversion characteristic 306 shown in FIG. 3B, the gradation is maintained without collapsing the low gradation region. In addition, the image signal level that is larger than the image signal level corresponding to the second characteristic change point 305, except for the low gradation range, is converted by γ = about 2.2. Processed in space. Thereby, the gamma conversion unit 101 can realize conversion to the luminance approximate linear space while suppressing the phenomenon that the low gradation region is crushed, the gradation property is deteriorated, and the image quality is deteriorated.

図2(a)に戻り、画像処理部102は、ガンマ変換部101による変換の結果得られる変換信号に対して、図1に示される画像処理12に関連して説明された画像処理を行う。ガンマ変換部101から出力される信号は輝度近似リニア空間の画像信号であるから、画像処理部102は輝度リニア空間で行われることが望ましい画像処理にも対応可能となる。画像処理部102は、画像処理後の信号をデガンマ変換部103に出力する。   Returning to FIG. 2A, the image processing unit 102 performs the image processing described in relation to the image processing 12 shown in FIG. 1 on the conversion signal obtained as a result of the conversion by the gamma conversion unit 101. Since the signal output from the gamma conversion unit 101 is an image signal in a luminance approximate linear space, the image processing unit 102 can cope with image processing that is desirably performed in the luminance linear space. The image processing unit 102 outputs the signal after image processing to the degamma conversion unit 103.

デガンマ変換部103は、画像処理部102による処理の結果得られる出力信号を、ガンマ変換部101における変換特性の逆特性にしたがい変換する逆変換部である。図3(c)は、デガンマ変換部103における変換特性を説明するための図である。図3(c)において、横軸を画像処理後の信号のレベル、縦軸をデガンマ変換部103が出力する信号のレベルとする。ここで、画像処理後の信号のビット精度=ガンマ変換部101が出力する変換信号が有するビット精度OT=12(ビット)、デガンマ変換部103が出力する信号のレベル=ガンマ変換部101に入力された画像信号のビット精度IN=10(ビット)である。   The degamma conversion unit 103 is an inverse conversion unit that converts an output signal obtained as a result of processing by the image processing unit 102 according to the inverse characteristic of the conversion characteristic in the gamma conversion unit 101. FIG. 3C is a diagram for explaining the conversion characteristics in the degamma conversion unit 103. In FIG. 3C, the horizontal axis represents the signal level after image processing, and the vertical axis represents the signal level output from the degamma conversion unit 103. Here, the bit accuracy of the signal after image processing = bit accuracy OT = 12 (bits) of the conversion signal output from the gamma conversion unit 101, the level of the signal output from the degamma conversion unit 103 = input to the gamma conversion unit 101 The bit accuracy of the image signal is IN = 10 (bits).

符号321で示される曲線は図3(a)に示される曲線301の逆関数であり、y=x1/γを表す。符号322で示される直線は図3(a)に示される直線302の逆関数であり、y=(1/u)xを表す。符号323で示される黒塗りの点は曲線321と直線322との原点以外の交点である。符号324で示される白抜きの点は第1特性変更点304に、符号325で示される白抜きの点は第2特性変更点305に、それぞれ対応する。図3(d)は、デガンマ変換部103における変換特性326を示す図である。この変換特性326は、図3(b)に示されるガンマ変換部101の変換特性306の逆特性である。 A curve indicated by reference numeral 321 is an inverse function of the curve 301 shown in FIG. 3A and represents y = x 1 / γ . A straight line indicated by reference numeral 322 is an inverse function of the straight line 302 shown in FIG. 3A and represents y = (1 / u) x. A black point indicated by reference numeral 323 is an intersection point of the curve 321 and the straight line 322 other than the origin. A white point indicated by reference numeral 324 corresponds to the first characteristic change point 304, and a white point indicated by reference numeral 325 corresponds to the second characteristic change point 305. FIG. 3D is a diagram illustrating the conversion characteristics 326 in the degamma conversion unit 103. This conversion characteristic 326 is a reverse characteristic of the conversion characteristic 306 of the gamma conversion unit 101 shown in FIG.

デガンマ変換部103によるデガンマ処理により、輝度近似リニア空間において画像処理された後の信号はガンマ補正された画像信号に戻る。デガンマ変換部103のさらに後段において、各種画像処理が行われてもよい。デガンマ変換部103から出力された信号は、不図示のVT変換部や表示デバイス駆動部等を経て表示デバイス104に入力される。   By the degamma processing by the degamma conversion unit 103, the signal after image processing in the luminance approximate linear space returns to the gamma-corrected image signal. Various image processing may be performed in a further stage of the degamma conversion unit 103. The signal output from the degamma conversion unit 103 is input to the display device 104 via a VT conversion unit, a display device driving unit, and the like (not shown).

図2(a)に示した画像処理装置100の各機能部の少なくとも一部は独立した装置として実現されてもよい。また、それぞれの機能を実現するソフトウエアとして実現されてもよい。本実施の形態では表示デバイス104を除く各部はソフトウエアにより実現されているものとする。以下、ソフトウエアにより上述した画像処理装置100の各機能部を実現するためのハードウエアの一例について説明する。   At least a part of each functional unit of the image processing apparatus 100 illustrated in FIG. 2A may be realized as an independent apparatus. Moreover, you may implement | achieve as software which implement | achieves each function. In the present embodiment, it is assumed that each unit excluding the display device 104 is realized by software. Hereinafter, an example of hardware for realizing each functional unit of the image processing apparatus 100 described above by software will be described.

図4は、図2(a)の画像処理装置100のハードウエア構成の一例を示す図である。CPU201は、主として各構成要素の動作を制御する。主メモリ202は、CPU201が実行する制御プログラムを格納したり、CPU201によるプログラム実行時の作業領域を提供したりする。磁気ディスク203は、オペレーティングシステム(OS)、周辺機器のデバイスドライバ、本実施の形態に係る画像処理方法を実現するためのプログラムなどのコンピュータプログラムを格納する外部記憶装置の一例である。CPU201が主メモリ202、磁気ディスク203に格納されているプログラムを実行することにより、図2(a)に示した画像処理装置100の機能(ソフトウエア)及び後述するフローチャートにおける処理が実現される。なお、磁気ディスク203に記憶されたプログラムは必要に応じて主メモリ202に展開され、CPU201により実行される。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the image processing apparatus 100 in FIG. The CPU 201 mainly controls the operation of each component. The main memory 202 stores a control program executed by the CPU 201 and provides a work area when the CPU 201 executes the program. The magnetic disk 203 is an example of an external storage device that stores an operating system (OS), a device driver for peripheral devices, and a computer program such as a program for realizing the image processing method according to the present embodiment. When the CPU 201 executes a program stored in the main memory 202 and the magnetic disk 203, the functions (software) of the image processing apparatus 100 shown in FIG. Note that the program stored in the magnetic disk 203 is expanded in the main memory 202 as necessary, and is executed by the CPU 201.

表示メモリ204は、表示用データを一時記憶する。表示デバイス104は、表示メモリ204からのデータに基づいて画像やテキスト等の表示を行う。マウス206及びキーボード207は、ユーザによるポインティング入力及び文字等の入力をそれぞれ行う。上記各構成要素は、共通バス208により互いに通信可能に接続されている。   The display memory 204 temporarily stores display data. The display device 104 displays an image, text, or the like based on data from the display memory 204. A mouse 206 and a keyboard 207 perform pointing input and character input by the user, respectively. The above components are connected to each other via a common bus 208 so that they can communicate with each other.

図5は、画像処理装置100における一連の処理の一例を示すフローチャートである。S501では、ガンマ特性に応じて高域変換特性を決定し、式(1)に基づいて低域変換特性を決定する。S502では、低域変換特性と高域変換特性との原点以外の交点を取得する。S503では、交点に対応する画像信号レベルより低く、かつ低域変換特性上の点である第1特性変更点304と、交点に対応する画像信号レベルより高く、かつ高域変換特性上の点である第2特性変更点305の2点を決定する。それら2点を用いて、交点を中心としたベジエ補間にて2点間の変換特性を中域変換特性として算出する。S504では、原点から低域変換特性、ベジエ補間にて算出した中域変換特性、高域変換特性を順に適用し、ガンマ変換の変換特性を決定する。   FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a series of processes in the image processing apparatus 100. In S501, the high frequency conversion characteristic is determined according to the gamma characteristic, and the low frequency conversion characteristic is determined based on the equation (1). In S502, the intersection other than the origin of the low-frequency conversion characteristic and the high-frequency conversion characteristic is acquired. In S503, the first characteristic change point 304, which is lower than the image signal level corresponding to the intersection and on the low-frequency conversion characteristics, and the point higher than the image signal level corresponding to the intersection and on the high-frequency conversion characteristics. Two points of a certain second characteristic change point 305 are determined. Using these two points, a conversion characteristic between the two points is calculated as a mid-range conversion characteristic by Bezier interpolation centering on the intersection. In step S504, the conversion characteristics of the gamma conversion are determined by sequentially applying the low-frequency conversion characteristics from the origin, the mid-range conversion characteristics calculated by Bezier interpolation, and the high-frequency conversion characteristics.

本実施の形態に係る画像処理装置100によると、高階調域の画像信号は変換されて輝度リニア空間の画像信号となり、かつ、低階調域ではガンマ変換による階調性の低下が抑制または除去される。したがって、ガンマ変換後の画像処理におけるビット数を増やさなくても、輝度近似リニア空間への変換と低階調部の画質劣化の抑制とを両立できる。その結果、回路規模の増大を抑制できる。   According to the image processing apparatus 100 according to the present embodiment, an image signal in a high gradation region is converted into an image signal in a luminance linear space, and a decrease in gradation due to gamma conversion is suppressed or removed in a low gradation region. Is done. Therefore, both the conversion to the luminance approximate linear space and the suppression of the image quality deterioration of the low gradation part can be achieved without increasing the number of bits in the image processing after the gamma conversion. As a result, an increase in circuit scale can be suppressed.

なお、上述の式(1)において、INは、入力される画像信号が有するビット精度としたがこれに限らない。例えば、輝度レベルを測定した結果、対象の表示デバイス104が表現可能な低階調部の輝度レベルが、画像信号が有するビット精度よりも小さい場合は、表現可能なビット精度をINに適用してもよい。これにより、ガンマ変換部101による低階調部の階調性の低下を抑制でき、また高域変換特性で変換される画像信号レベルの範囲(すなわち、高階調域)が広がるため、画像処理による画質のさらなる向上が可能となる。なお、上記では、表現可能な低階調部の輝度レベルを測定することとしたが、ユーザや評価者が視認可能なレベルを採用してもよいし、許容可能なレベルを採用してもよい。   In the above formula (1), IN is bit precision of the input image signal, but is not limited thereto. For example, as a result of measuring the luminance level, if the luminance level of the low gradation portion that can be expressed by the target display device 104 is smaller than the bit accuracy of the image signal, the expressible bit accuracy is applied to IN. Also good. Thereby, it is possible to suppress a decrease in gradation of the low gradation part by the gamma conversion unit 101, and an image signal level range (that is, a high gradation area) converted by the high frequency conversion characteristic is widened. The image quality can be further improved. In the above description, the luminance level of the low gradation part that can be expressed is measured. However, a level that can be visually recognized by the user or the evaluator may be used, or an acceptable level may be used. .

また、低消費電力化やDRAMアクセス時の帯域低減等のために、画像処理部102における画像処理で使用されるビット精度が可変となる場合、それに応じてOTを可変としてもよい。これにより、低階調部の階調性の低下を適応的に抑制することができる。   Further, when the bit precision used in the image processing in the image processing unit 102 is variable in order to reduce the power consumption, reduce the bandwidth during DRAM access, or the like, the OT may be changed accordingly. Thereby, it is possible to adaptively suppress a decrease in gradation in the low gradation part.

また、画像信号はR、G、Bの3つの色成分から成り画素毎に入力されるものとし、ガンマ変換部101はそれぞれの色成分を独立に変換処理してもよい。画像信号レベルと輝度レベルとの関係を表す特性は各色成分ともに約2.2乗(γ=約2.2)としてもよい。この特性が経時で変動する場合は、図2(a)に示されるデガンマ変換部103で補正して2.2乗に合わせるようにしてもよい。   Further, the image signal is composed of three color components of R, G, and B, and is input for each pixel, and the gamma conversion unit 101 may independently convert each color component. The characteristic representing the relationship between the image signal level and the luminance level may be about 2.2 (γ = about 2.2) for each color component. When this characteristic fluctuates with time, it may be corrected by the degamma conversion unit 103 shown in FIG.

なお、「輝度リニア空間」は、画像信号レベルと輝度レベルとが比例することが望ましいが、約5%内の誤差があってもよい。また、階調性を重視した低域変換特性として式(1)で示される傾きuに基づく1次式を採用したが、これに限らず、低階調域の階調性の低下を抑制するよう適宜変換特性を算出してもよい。   In the “luminance linear space”, it is desirable that the image signal level and the luminance level are proportional, but there may be an error within about 5%. In addition, a linear expression based on the slope u shown in Expression (1) is adopted as the low-frequency conversion characteristic with an emphasis on gradation, but the present invention is not limited to this and suppresses a decrease in gradation in the low gradation area. The conversion characteristics may be calculated as appropriate.

(第2の実施の形態)
第2の実施の形態では、画像信号を解析し、その解析結果に応じて適した変換特性を決定するための解析部602を画像処理装置に設ける。図2(b)は、第2の実施の形態に係る画像処理装置600の機能および構成を示すブロック図である。画像処理装置600は、ガンマ変換部101と、画像処理部102と、デガンマ変換部103と、表示デバイス104と、決定部601と、解析部602と、を備える。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, the image processing apparatus is provided with an analysis unit 602 for analyzing an image signal and determining a conversion characteristic suitable for the analysis result. FIG. 2B is a block diagram illustrating the function and configuration of the image processing apparatus 600 according to the second embodiment. The image processing apparatus 600 includes a gamma conversion unit 101, an image processing unit 102, a degamma conversion unit 103, a display device 104, a determination unit 601 and an analysis unit 602.

解析部602は、入力されるガンマ補正された画像信号を解析して特徴量を算出する。決定部601は、解析部602によって算出された特徴量に応じて低域変換特性の傾きを決定する。また、決定部601は、解析部602によって算出された特徴量に基づいて低域変換特性と高域変換特性との合成の割合を設定する。   The analysis unit 602 analyzes the input gamma-corrected image signal and calculates a feature amount. The determination unit 601 determines the slope of the low-frequency conversion characteristic according to the feature amount calculated by the analysis unit 602. Further, the determination unit 601 sets the ratio of the combination of the low-frequency conversion characteristic and the high-frequency conversion characteristic based on the feature amount calculated by the analysis unit 602.

例えば、解析部602は、ヒストグラムを求める。ここでいうヒストグラムとは、1フレーム画像における、画像信号レベル毎の出現頻度(画素数)のことである。決定部601は、解析部602によって色成分毎に求められたヒストグラムに応じて、低域変換特性と高域変換特性との合成割合、または式(1)に示される傾きを可変とする。決定部601は、解析部602によって求められたヒストグラムにおいて、低階調レベルの頻度が少ないほど、式(1)の傾きがより小さくなるよう(0に近づくよう)にガンマ変換部101の低域変換特性を制御する。これにより、高域変換特性で処理される画像信号レベルの範囲を広げることができ、したがって輝度リニア空間で処理可能な画像信号の範囲を広げることができる。   For example, the analysis unit 602 obtains a histogram. The histogram here is the appearance frequency (number of pixels) for each image signal level in one frame image. The determination unit 601 changes the composition ratio of the low-frequency conversion characteristics and the high-frequency conversion characteristics, or the slope shown in Expression (1), according to the histogram obtained for each color component by the analysis unit 602. In the histogram obtained by the analysis unit 602, the determination unit 601 reduces the low frequency of the gamma conversion unit 101 so that the lower the frequency of the low gradation level, the smaller the slope of Equation (1) becomes (closer to 0). Control conversion characteristics. Thereby, the range of the image signal level processed with the high frequency conversion characteristic can be expanded, and therefore the range of the image signal that can be processed in the luminance linear space can be expanded.

例えば、決定部601は、ヒストグラムがとる最小レベル、または最小レベルから母数の5%内の画素が存在する最大レベルが、低域変換特性と高域変換特性との交点(図3(a)の交点303)となるよう低域変換特性の傾きvを算出する。決定部601は、算出された傾きvと、式(1)で算出した傾きuとのうち、小さい方の値を選択してもよい。   For example, the determination unit 601 determines that the minimum level taken by the histogram, or the maximum level at which a pixel within 5% of the parameter exists from the minimum level is the intersection of the low-frequency conversion characteristics and the high-frequency conversion characteristics (FIG. 3A). The slope v of the low-frequency conversion characteristic is calculated so as to be the intersection 303). The determination unit 601 may select the smaller value of the calculated slope v and the slope u calculated by Expression (1).

前述のヒストグラムからの判定方法は一例である。ヒストグラムの重心が所定の閾値より大きいか否かによって、低階調レベルの頻度を概判定してもよいし、その他任意の方法が使用されてもよい。色成分毎にヒストグラムを求めなくとも、RGBのいずれか1つ(例えばG)を用いてもよいし、色成分から輝度成分(Y)を算出して輝度成分のヒストグラムを求めてもよい。1フレーム画像ではなく、画像内の領域毎にヒストグラムを算出して適用してもよい。また、動画像に対して連続性をもたせることを目的として複数フレーム画像のヒストグラムを加重平均して適用してもよい。全画素の出現頻度をカウントすることが望ましいが、ヒストグラム取得、及び解析に必要な回路規模を低減するために一部の画素のみを用いてもよい。   The above-described determination method from the histogram is an example. Depending on whether or not the center of gravity of the histogram is larger than a predetermined threshold, the frequency of the low gradation level may be roughly determined, or any other method may be used. Instead of obtaining a histogram for each color component, any one of RGB (for example, G) may be used, or a luminance component (Y) may be calculated from the color component to obtain a luminance component histogram. A histogram may be calculated and applied to each region in the image instead of one frame image. In addition, a histogram of a plurality of frame images may be applied by weighted averaging for the purpose of giving continuity to the moving image. Although it is desirable to count the appearance frequency of all pixels, only a part of the pixels may be used in order to reduce the circuit scale necessary for histogram acquisition and analysis.

解析部602において画像信号を解析することで算出される特徴量の例は、上記のヒストグラム以外にも、以下のようなものがある。
解析部602は、入力される画像信号の下位ビットの変動有無を解析することで、画像信号のビット深度を判定する。決定部601は、解析部602における判定結果であるビット深度を式(1)におけるINに設定する。これにより、例えば画像の伝送が10ビットまで可能なインタフェースやフォーマットであるが、入力される画像信号自体は8ビットの場合に、IN=8と設定される。その結果、輝度リニア空間で処理可能な画像信号レベルの範囲を広げることができる。
In addition to the above histogram, examples of feature amounts calculated by analyzing the image signal in the analysis unit 602 include the following.
The analysis unit 602 determines the bit depth of the image signal by analyzing whether or not the lower bits of the input image signal vary. The determination unit 601 sets the bit depth, which is the determination result in the analysis unit 602, to IN in Expression (1). Thereby, for example, an interface or a format that can transmit an image up to 10 bits, but when an input image signal itself is 8 bits, IN = 8 is set. As a result, the range of image signal levels that can be processed in the luminance linear space can be expanded.

以上、決定部601および解析部602の機能例について説明したが、映像処理部102の後段に設けられたデガンマ変換部103では、ガンマ変換部101における変換特性の逆特性で変換処理が行われる。   The function examples of the determination unit 601 and the analysis unit 602 have been described above. However, in the degamma conversion unit 103 provided at the subsequent stage of the video processing unit 102, the conversion process is performed with the reverse characteristic of the conversion characteristic in the gamma conversion unit 101.

以上、本実施の形態に係る画像処理装置600によれば、第1の実施の形態で得られる効果に加えて、画像信号を解析することで、輝度リニア空間で処理可能な画像信号レベルの範囲をさらに広げることができ、画質をより改善することができる。   As described above, according to the image processing apparatus 600 according to the present embodiment, in addition to the effects obtained in the first embodiment, the range of the image signal level that can be processed in the luminance linear space by analyzing the image signal. Can be further expanded, and the image quality can be further improved.

以上、実施の形態に係る画像処理装置の構成と動作について説明した。これらの実施の形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   The configuration and operation of the image processing apparatus according to the embodiment have been described above. These embodiments are exemplifications, and it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each component and combination of processes, and such modifications are within the scope of the present invention. .

(その他の実施例)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
(Other examples)
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed.

100 画像処理装置、 101 ガンマ変換部、 102 画像処理部、 103 デガンマ変換部、 104 表示デバイス。   100 image processing apparatus, 101 gamma conversion unit, 102 image processing unit, 103 degamma conversion unit, 104 display device

Claims (13)

ディスプレイの応答特性に関して補正された画像信号の第1階調域、第2階調域、第3階調域をそれぞれ第1変換特性、第2変換特性、第3変換特性にしたがい変換する変換手段と、
前記変換手段による変換の結果得られる変換信号を処理する処理手段と、を備え、
前記第1階調域は前記第3階調域より低階調であり、かつ前記第2階調域は前記第1階調域と前記第3階調域との間にあり、
前記第3変換特性は前記応答特性に対応し、前記第1変換特性は線形であり、前記第2変換特性は前記第2階調域において前記第1変換特性と前記第3変換特性とを滑らかにつなぐよう決定されることを特徴とする画像処理装置。
Conversion means for converting the first gradation region, the second gradation region, and the third gradation region of the image signal corrected with respect to the response characteristic of the display according to the first conversion characteristic, the second conversion characteristic, and the third conversion characteristic, respectively. When,
Processing means for processing a conversion signal obtained as a result of conversion by the conversion means,
The first gradation region is lower in gradation than the third gradation region, and the second gradation region is between the first gradation region and the third gradation region;
The third conversion characteristic corresponds to the response characteristic, the first conversion characteristic is linear, and the second conversion characteristic smoothly smoothes the first conversion characteristic and the third conversion characteristic in the second gradation range. An image processing apparatus that is determined to connect to
前記第1変換特性の傾きは前記処理手段におけるビット精度に基づき決定されることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 1, wherein the slope of the first conversion characteristic is determined based on bit accuracy in the processing unit. 前記処理手段における処理または前記画像信号に応じて前記第1変換特性の傾きを決定する決定手段をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。   The image processing apparatus according to claim 1, further comprising a determination unit that determines a slope of the first conversion characteristic in accordance with processing in the processing unit or the image signal. 前記第2変換特性は、前記第1変換特性と前記第3変換特性とを予め定めた割合で合成することにより決定されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像処理装置。   The said 2nd conversion characteristic is determined by synthesize | combining a said 1st conversion characteristic and a said 3rd conversion characteristic in a predetermined ratio, The one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. Image processing device. 前記割合は、前記第2階調域の低階調側において前記第1変換特性からの寄与が前記第3変換特性からの寄与よりも大きくなるよう設定されることを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。   The ratio is set so that a contribution from the first conversion characteristic is larger than a contribution from the third conversion characteristic on a low gradation side of the second gradation range. The image processing apparatus described. 前記応答特性はディスプレイのガンマ特性であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の画像処理装置。   6. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the response characteristic is a gamma characteristic of a display. 前記画像信号を解析して特徴量を算出する解析手段をさらに備え、
前記決定手段は、前記解析手段によって算出された前記特徴量に応じて前記第1変換特性の傾きを決定することを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。
Analyzing means for analyzing the image signal and calculating a feature quantity,
The image processing apparatus according to claim 3, wherein the determining unit determines an inclination of the first conversion characteristic according to the feature amount calculated by the analyzing unit.
前記画像信号を解析して特徴量を算出する解析手段をさらに備え、
前記割合は、前記解析手段によって算出された前記特徴量に基づいて設定されることを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
Analyzing means for analyzing the image signal and calculating a feature quantity,
The image processing apparatus according to claim 4, wherein the ratio is set based on the feature amount calculated by the analysis unit.
前記処理手段による処理の結果得られる出力信号を、前記変換手段における変換特性の逆特性にしたがい変換する逆変換手段をさらに備えることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の画像処理装置。   9. The apparatus according to claim 1, further comprising an inverse conversion unit configured to convert an output signal obtained as a result of the processing by the processing unit in accordance with an inverse characteristic of the conversion characteristic of the conversion unit. Image processing device. ディスプレイの応答特性に関して補正された画像信号の第1階調域、第2階調域、第3階調域をそれぞれ第1変換特性、第2変換特性、第3変換特性にしたがい変換することと、
変換の結果得られる変換信号を処理することと、を含み、
前記第1階調域は前記第3階調域より低階調であり、かつ前記第2階調域は前記第1階調域と前記第3階調域との間にあり、
前記第3変換特性は前記応答特性に対応し、前記第1変換特性は線形であり、前記第2変換特性は前記第2階調域において前記第1変換特性と前記第3変換特性とを滑らかにつなぐよう決定されることを特徴とする画像処理方法。
Converting the first gradation region, the second gradation region, and the third gradation region of the image signal corrected with respect to the response characteristic of the display according to the first conversion characteristic, the second conversion characteristic, and the third conversion characteristic, respectively; ,
Processing a converted signal obtained as a result of the conversion,
The first gradation region is lower in gradation than the third gradation region, and the second gradation region is between the first gradation region and the third gradation region;
The third conversion characteristic corresponds to the response characteristic, the first conversion characteristic is linear, and the second conversion characteristic smoothly smoothes the first conversion characteristic and the third conversion characteristic in the second gradation range. An image processing method characterized by being determined to connect to
前記画像信号を解析して特徴量を算出することと、
算出された前記特徴量に応じて前記第1変換特性の傾きを決定することと、をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の画像処理方法。
Analyzing the image signal to calculate a feature amount;
The image processing method according to claim 10, further comprising: determining an inclination of the first conversion characteristic in accordance with the calculated feature amount.
前記画像信号を解析して特徴量を算出することと、
前記第1変換特性と前記第3変換特性とを予め定めた割合で合成することにより前記第2変換特性を決定することと、をさらに含み、
前記割合は、算出された前記特徴量に基づいて設定されることを特徴とする請求項10または11に記載の画像処理方法。
Analyzing the image signal to calculate a feature amount;
Further determining the second conversion characteristic by combining the first conversion characteristic and the third conversion characteristic at a predetermined ratio;
The image processing method according to claim 10, wherein the ratio is set based on the calculated feature amount.
コンピュータを請求項1乃至9のいずれか1項に記載の装置の各手段として機能させるためのプログラム。   The program for functioning a computer as each means of the apparatus of any one of Claims 1 thru | or 9.
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