JP3033309B2 - 階調補正装置 - Google Patents

階調補正装置

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JP3033309B2 JP3342745A JP34274591A JP3033309B2 JP 3033309 B2 JP3033309 B2 JP 3033309B2 JP 3342745 A JP3342745 A JP 3342745A JP 34274591 A JP34274591 A JP 34274591A JP 3033309 B2 JP3033309 B2 JP 3033309B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ハイビジョン用テレビ
ジョン受像機,ビデオテープレコーダ,ビデオカメラ,
ビデオディスクなどの、映像信号の階調を補正する場合
に用いる階調補正装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、階調補正装置は、カラーテレビジ
ョン受像機の大型化,高画質化にともない、画像をより
鮮明にするため映像信号を非線形増幅器に通すことによ
って、映像信号の階調を補正し陰極線管画面上の映像の
ダイナミックレンジを拡大するために重要視されてきて
いる。
【0003】以下に従来の階調補正装置について図面を
参照しながら説明する。図2に示すように従来の階調補
正装置は、入力輝度信号をA/D変換器1でディジタル
化した輝度信号の輝度ヒストグラムをヒストグラムメモ
リ2で抽出する。一般にはメモリのアドレスに入力信号
の輝度レベルを、そのデータに度数が入るようにする。
つぎに、ヒストグラム演算回路3で、ヒストグラムメモ
リ2のデータから入力輝度信号の平均値,モード値,最
小値,最大値,偏差係数,白面積,黒面積などを算出
し、その結果によりリミッタレベル,一定加算値,累積
スタート輝度レベル,累積ストップ輝度レベル,最大輝
度レベルなどの各制御値を計算し、リミッタ・加算回路
4,累積コントロールレジスタ回路5,正規化コントロ
ールレジスタ回路6に出力する。リミッタ・加算回路4
は、ヒストグラムメモリ2のデータを処理するものであ
り、ヒストグラム演算回路3から転送されるデータによ
り、輝度ヒストグラムの度数があるレベル以上にならな
いように制限を加えたり、一定値の加算演算を行う。一
般に、輝度ヒストグラムを抽出している期間(サンプル
している期間)はアドレスが一度アクセスされる間にデ
ータ処理を終える。累積コントロールレジスタ回路5
は、累積ヒストグラムを求める際に、その累積を始める
輝度レベルと、累積を止める輝度レベルをヒストグラム
演算回路3より与えられ、ヒストグラム累積加算回路7
を制御する。
【0004】ヒストグラム累積加算回路7は、累積コン
トロールレジスタ回路5の制御信号によりヒストグラム
メモリ2の処理データの累積を行う。累積ヒストグラム
メモリ8では、ヒストグラム累積加算回路7の累積演算
結果を記憶する。一般には、メモリのアドレスに輝度レ
ベルを、そのデータに度数が入るようにする。正規化コ
ントロールレジスタ回路6は、累積ヒストグラムのデー
タを正規化してルックアップテーブルを作成する際に、
その正規化後の出力輝度信号の最大輝度レベルをヒスト
グラム演算回路3より与えられ、その値に応じてルック
アップテーブル演算回路9で用いる正規化係数を制御す
る。ルックアップテーブル演算回路9は、累積ヒストグ
ラムメモリ8の各データを正規化コントロールレジスタ
回路6の出力信号に基づいて正規化を行う。ルックアッ
プテーブルメモリ10では、ルックアップテーブル演算
回路9で正規化されたデータを記憶する。一般には、メ
モリのアドレスに輝度レベルを、そのデータに度数が入
るようにする。タイミング制御回路11では、各演算の
順序や、各メモリの制御などを行う。補正演算回路13
では、各画素の輝度レベルをアドレスとしてルックアッ
プテーブルより読み出された補正信号と映像信号を入力
して階調補正演算を行う。D/A変換器14では、補正
演算回路13からのディジタル信号をアナログ信号に変
換して出力する。
【0005】以上のように構成された従来の階調補正回
路について、以下その動作を図3に示す各部の特性図を
用いて説明する。まず、入力輝度信号aをA/D変換器
1に入力し、ディジタル信号に変換し、変換入力輝度信
号bとして出力する。ヒストグラムメモリ2は、この変
換入力輝度信号bをアドレスとし、そのアドレスのデー
タをリミッタ・加算回路4で処理する。この動作を一垂
直走査期間行うことによって入力輝度信号aの輝度ヒス
トグラムを抽出することができる。この様子を図3
(a)に示す。
【0006】つぎに、この輝度ヒストグラムの入ったヒ
ストグラムメモリ2のデータをヒストグラム演算回路3
が読みだし、入力輝度信号aの平均値,モード値,最小
値,最大値,偏差係数,白面積,黒面積などを計算す
る。これらの計算結果からリミッタレベル,一定加算
値,累積計算のスタート輝度レベルおよびストップ輝度
レベル,正規化後の最大輝度レベルなどの各制御値を求
め、これらの制御信号eをリミッタ・加算回路4,累積
コントロールレジスタ回路5,正規化コントロールレジ
スタ回路6に転送する。
【0007】つぎに、リミッタ・加算回路4はヒストグ
ラムメモリ2からデータを読みだし、各データに対しヒ
ストグラム演算回路3から転送された各制御信号をもと
にリミッタ(図3(b)参照)や一定値の加算(図3
(c)参照)などの演算を行い、その結果を補正ヒスト
グラムデータcとしてヒストグラム累積加算回路7に出
力する。ここで、加算する一定値が大きいほど累積加算
した曲線は直線に近くなり、またその値が小さいほどヒ
ストグラム平坦化処理に近くなる(図3(d)参照)。
【0008】そして、ヒストグラム累積加算回路7は、
累積コントロールレジスタ回路5より与えられる累積ス
タート輝度レベルと累積ストップ輝度レベルにより、そ
の範囲内について補正ヒストグラムデータcの累積ヒス
トグラムデータfを計算し、この結果を累積ヒストグラ
ムメモリ8に記憶する。この様子を図3(c)および
(d)に示す。
【0009】つぎに、ルックアップテーブル演算回路9
は、累積ヒストグラムメモリ8からデータを読みだし、
その累積ヒストグラムデータの最大値が正規化コントロ
ールレジスタ回路6より与えられる最大出力輝度レベル
hとなるような正規化係数を求め、この係数をもとに累
積ヒストグラムの各データgに対して演算を行い、その
結果iをルックアップテーブルメモリ10に記憶する。
このとき、最大出力輝度レベルhを制御することにより
自動コントラストコントロール(ACL)や、自動ブラ
イトコントロール(ABL)のような動作ができる。こ
の動作を図3(e)に示す。
【0010】つぎに、ルックアップテーブルメモリ10
は、変換入力輝度信号bをアドレスとしてそのデータj
を読みだし、そのデータjと変換入力輝度信号bを入力
して補正演算回路13により階調補正演算を行い、補正
出力輝度信号kを得る。図3(f)は、補正後の輝度信
号のヒストグラムを示す。そして、D/A変換器14
は、この補正出力輝度信号kをアナログ信号1に変換し
て出力する。
【0011】タイミング制御回路11は、以上述べたよ
うな順序で各部の動作が行われるように各回路の動作を
制御する(たとえば、特願平1−265393号公報
「階調補正装置」参照)。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、NTSC方式映像信号に対しては動作周
波数として動作可能であるがハイビジョン方式(以下H
D方式と略す)の映像信号のような動作周波数の高い映
像信号に対しては対応できないという問題点を有してい
た。
【0013】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、民生用ハイビジョン機器の出力信号としてハイビジ
ョン映像信号と同時に同信号がNTSC方式に変換され
た信号も出力されている場合が多いことを利用し、ハイ
ビジョン映像信号のような動作周波数の高い映像信号に
対しても、従来と同方式の階調補正を可能とする階調補
正装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の階調補正装置は、NTSC方式映像輝度信号
の輝度ヒストグラムを記憶するヒストグラムメモリと、
このヒストグラムメモリの出力信号のデータから輝度ヒ
ストグラムの特徴を抽出するヒストグラム演算回路と、
このヒストグラム演算回路の出力端に接続されヒストグ
ラムメモリのデータを処理するリミッタ・加算回路と、
ヒストグラム演算回路の出力端にそれぞれ接続された累
積コントロールレジスタ回路および正規化コントロール
レジスタ回路と、ヒストグラムメモリの出力信号と累積
コントロールレジスタ回路の出力信号を入力しヒストグ
ラムメモリの処理データを累積加算するヒストグラム累
積加算回路と、この累積加算した結果を記憶する累積ヒ
ストグラムメモリと、この累積ヒストグラムメモリの出
力信号と正規化コントロールレジスタ回路の出力信号を
入力し累積ヒストグラムメモリのデータを正規化するル
ックアップテーブル演算回路と、この演算結果を記憶す
るルックアップテーブルメモリと、NTSC方式映像輝
度信号と同内容のHD方式映像輝度信号をアドレスとし
てルックアップテーブルメモリから得られた出力補正信
号およびHD方式映像輝度信号から補正演算を行う補正
演算回路から構成されている。
【0015】
【作用】本発明は上記した構成において、ハイビジョン
映像信号のような高い動作周波数をもった映像信号に階
調補正処理を行う場合にも、階調補正データを抽出する
処理までは、NTSC方式の映像信号を用いて、従来と
同様の処理系により行い、以降のルックアップテーブル
メモリ、補正演算の処理に対してのみハイビジョン映像
信号のような高い動作周波数に対応することにより、回
路全体として低い周波数での動作を可能とすることによ
りHD信号に対する階調補正処理を可能にすると同時
に、処理システムとしてもNTSC系との共用化を図る
ことが可能となる。
【0016】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【0017】図1に示すように本発明の階調補正装置
は、まずNTSC方式およびHD方式の入力輝度信号を
ディジタル値に変換するA/D変換器1および12をそ
れぞれの入力端に設ける。NTSC方式入力輝度信号の
輝度ヒストグラムを抽出するヒストグラムメモリ2にお
いてメモリのアドレスに入力信号の輝度レベルをそのデ
ータに度数が入るようにする。ヒストグラム演算回路3
では、ヒストグラムメモリ2のデータから入力輝度信号
の平均値,モード値,最小値,最大値,偏差係数,白面
積,黒面積などを算出し、その結果によりリミッタレベ
ル,一定加算値,累積スタート輝度レベル,累積ストッ
プ輝度レベル,最大輝度レベルなどの各制御値を計算
し、リミッタ・加算回路4,累積コントロールレジスタ
回路5,正規化コントロールレジスタ回路6に出力す
る。リミッタ・加算回路4は、ヒストグラムメモリ2の
データを処理するものであり、ヒストグラム演算回路3
から転送されるデータにより、輝度ヒストグラムの度数
があるレベル以上にならないように制限を加えたり、一
定値の加算演算を行う。輝度ヒストグラムを抽出してい
る期間(サンプルしている期間)はアドレスが一度アク
セスされる間にデータ処理を終える。累積コントロール
レジスタ回路5は、累積ヒストグラムを求める際に、そ
の累積を始める輝度レベルと、累積を止める輝度レベル
をヒストグラム演算回路3より与えられ、ヒストグラム
累積加算回路7を制御する。ヒストグラム累積加算回路
7は、累積コントロールレジスタ回路5の制御信号によ
りヒストグラムメモリ2の処理データの累積を行う。累
積ヒストグラムメモリ8では、ヒストグラム累積加算回
路7の累積演算の結果を記憶する。メモリのアドレスに
輝度レベルを、そのデータに度数が入るようにする。正
規化コントロールレジスタ回路6は、累積ヒストグラム
のデータを正規化してルックアップテーブルを作成する
際に、その正規化後の出力輝度信号の最大輝度レベルを
ヒストグラム演算回路3より与えられ、その値に応じて
ルックアップテーブル演算回路9で用いる正規化係数を
制御する。ルックアップテーブル演算回路9は、累積ヒ
ストグラムメモリ8の各データを正規化コントロールレ
ジスタ回路6の出力信号に基づいて正規化を行う。ルッ
クアップテーブルメモリ10では、ルックアップテーブ
ル演算回路9で正規化されたデータを記憶し、メモリの
アドレスに輝度レベルを、そのデータに度数が入るよう
にする。また、メモリへの補正データ書き込みタイミン
グはHD信号の垂直帰線期間内に行い、HD信号の階調
補正期間に補正データの更新が行われないようにする。
タイミング制御回路11では、各演算の順序や各メモリ
の制御などを行う。補正演算回路13では、HD信号の
輝度レベルをアドレスとしてルックアップテーブルメモ
リ10から得られた補正データおよびHD信号を入力し
HD信号の階調補正演算を行う。D/A変換器14で
は、補正演算回路13で補正されたディジタル出力信号
をアナログ信号に変換してHD信号を出力する。
【0018】以上のように構成された階調補正装置につ
いて、従来のNTSC方式の補正処理と共通の部分は従
来例の項で説明したので省略して、その動作を説明す
る。
【0019】まず、補正データ抽出処理として、NTS
C方式の輝度信号をA/D変換器1によりディジタル化
し、その信号からある1フレームの輝度分布を認識する
に十分なサンプリングレートでサブサンプリングし、そ
の結果をヒストグラムメモリ2に格納し、ヒストグラム
演算回路3〜ルックアップテーブル演算回路9の補正デ
ータ抽出回路により各フレームの輝度分布に応じた補正
データを計算し、HD信号の1フレームごとの垂直帰線
期間内にルックアップテーブルメモリ10にそのデータ
を書き込む。
【0020】つぎに、補正演算処理として、HD方式の
輝度信号をA/D変換器12によりディジタル化し、そ
の出力信号をアドレスとしてルックアップテーブルメモ
リ10より得られた各画素の輝度レベルに応じた補正デ
ータおよびA/D変換器12の出力信号を入力して補正
演算回路13より階調補正処理を行い、その後D/A変
換器14を通すことにより階調補正されたアナログのH
D信号を得ることができる。
【0021】以上のように本実施例によれば、民生用ハ
イビジョン機器の出力信号としてハイビジョン信号と同
時に同信号がNTSC方式に変換された信号も出力され
ている場合が多いことを利用し、階調補正データを抽出
する処理までは、NTSC方式の映像信号を用いて従来
と同様の処理を行い、以降のルックアップテーブルメモ
リ、補正演算の処理に対してのみHD信号のような高い
動作周波数に対応することにより、回路全体として低い
動作周波数でHD信号の階調補正処理を行うことができ
る。
【0022】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
は、NTSC方式輝度信号の輝度ヒストグラムを記憶す
るヒストグラムメモリと、このヒストグラムメモリの出
力信号を入力しこのデータから輝度ヒストグラムの特徴
を抽出するヒストグラム演算回路と、このヒストグラム
演算回路の出力端に接続された上記ヒストグラムメモリ
のデータを処理するリミッタ・加算回路と、ヒストグラ
ム演算回路の出力端にそれぞれ接続された累積コントロ
ールレジスタ回路および正規化コントロールレジスタ回
路と、ヒストグラムメモリの出力信号と累積コントロー
ルレジスタ回路の出力信号を入力しヒストグラムメモリ
の処理データを累積加算するヒストグラム累積加算回路
と、この累積加算した結果を記憶する累積ヒストグラム
メモリと、この累積ヒストグラムメモリの出力信号と正
規化コントロールレジスタ回路の出力信号を入力し累積
ヒストグラムメモリのデータを正規化するルックアップ
テーブル演算回路と、この演算結果を記憶するルックア
ップテーブルメモリと、NTSC方式輝度信号と同内容
のHD方式輝度信号をアドレスとしてルックアップテー
ブルメモリから得られた出力補正信号およびHD方式輝
度信号から補正演算を行う補正演算回路を設けることに
より、民生用ハイビジョン機器の出力信号としてハイビ
ジョン映像信号と同時に同信号がNTSC方式に変換さ
れた映像信号も出力されている場合が多いことを利用
し、ハイビジョン映像信号のような動作周波数の高い映
像信号に対しても、従来と同方式の階調補正を可能とす
る優れた階調補正装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の階調補正装置のブロック図
【図2】従来の階調補正装置のブロック図
【図3】従来の階調補正装置の特性図
【符号の説明】
2 ヒストグラムメモリ 3 ヒストグラム演算回路 4 リミッタ・加算回路 5 累積コントロールレジスタ回路 6 正規化コントロールレジスタ回路 7 ヒストグラム累積加算回路 8 累積ヒストグラムメモリ 9 ルックアップテーブル演算回路 10 ルックアップテーブルメモリ 13 補正演算回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−233068(JP,A) 特開 昭62−13180(JP,A) 特開 平3−106180(JP,A) 特開 平2−254871(JP,A) 特開 平3−126377(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/20 - 5/208

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 NTSC方式輝度信号の輝度ヒストグラ
    ムを記憶するヒストグラムメモリと、上記ヒストグラム
    メモリの出力信号のデータから輝度ヒストグラムの特徴
    を抽出するヒストグラム演算回路と、上記ヒストグラム
    演算回路の出力端に接続され上記ヒストグラムメモリの
    データを処理するリミッタ・加算回路と、上記ヒストグ
    ラム演算回路の出力端にそれぞれ接続された累積コント
    ロールレジスタ回路および正規化コントロールレジスタ
    回路と、上記ヒストグラムメモリの出力信号と累積コン
    トロールレジスタ回路の出力信号を入力し上記ヒストグ
    ラムメモリの処理データを累積加算するヒストグラム累
    積加算回路と、この累積加算した結果を記憶する累積ヒ
    ストグラムメモリと、上記累積ヒストグラムメモリの出
    力信号と上記正規化コントロールレジスタ回路の出力信
    号を入力し上記累積ヒストグラムメモリのデータを正規
    化するルックアップテーブル演算回路と、この演算結果
    を記憶するルックアップテーブルメモリと、NTSC方
    式映像輝度信号と同内容のハイビジョン方式映像輝度信
    号をアドレスとして上記ルックアップテーブルメモリか
    ら得られた出力補正信号および上記ハイビジョン方式輝
    度信号からの補正演算を行う補正演算回路を有する階調
    補正装置。
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