JP3156993B2 - ビデオ信号のローカルコントラスト改善のための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオ信号処理シ
ステムにおいて、コントラスト改善方法及び装置に関す
るもので、特に、ビデオ信号のローカルコントラストの
大きさにより異なって加重値を付与して元信号に加える
ことにより、適応的にコントラストを向上させる方法及
び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ビデオ信号は多様な要因により
画質の劣化が発生することがある。この画質劣化の代表
的な要因中の１つとして、ロウコントラストが挙げられ
る。ロウコントラストの補正方法では、明るさの変化に
よるガンマ補償や、ヒストグラム等化等がある。しか
し、これらの方法は、ビデオ信号の全体的なコントラス
トを向上させる効果はあるが、視覚的に重要な細かい部
分でコントラストを向上させることはできなかった。

【０００３】従来のローカルコントラストの改善方法で
は、図１に示すように入力ビデオ信号を低域通過フィル
タリングし、前記フィルタリングされた値に改善したコ
ントラスト値を加算する方法がある。これは、１９８９
年４月２５日付けでＦｕｃｈｓｂｅｒｇｅｒに許された
米合衆国特許第4、825、297 号に詳細に開示されている。
図１で、出力（ｇ）は下記の式（１）のとおりである。

【０００４】 ｇ＝Ｋ１（ｍ）＋Ｋ２（ｆ−ｍ）……………………………（１） ここで、Ｋ１、Ｋ２は特性曲線、ｍは低域通過フィルタ
ーの出力、ｆはフィルター入力、ｇはフィルター出力で
ある。上記の式（１）のＫ２（ｆ−ｍ）は、図２のよう
な特性を有する。上記の特許を図２を参照して説明する
と、ローカルコントラスト（ｆ−ｍ）をその程度に従っ
て適応的に加重して（Ｋ２）、低域フィルタリング信号
（ｍ）をＫ１だけ加重した信号に加算して出力信号を出
力する。ここで、ローカルコントラスト（ｆ−ｍ）をそ
の程度に応じて適応的に加重する理由は、ノイズの向上
による画質の劣化を防ぐと共に過度な向上を防ぐためで
ある。すなわち、Ｔ２＜ｆ−ｍ＜Ｔ１であれば（このと
き、Ａ１、Ａ２は予め設定された定数）、ノイズによる
コントラストである可能性があるので、これの増加を防
ぐためにＫ２（ｆ−ｍ）＝０に設定し、｜ｆ−ｍ｜の値
が大きいと利得を小さくして過度なコントラストの増加
を防止する。

【０００５】この特許の出力信号ｇは、上述したように
低域フィルタリング信号と適応的に加重されたローカル
コントラストの和なので、実際に応用において制約を受
けるようになる。例えば、次のような機能が遂行できな
い。 （ａ）ローカルコントラストの値が小さいときはノイズ
によるコントラストなので、コントラストの増加なしに
入力ビデオ信号をそのまま出力、すなわち、ｇ＝ｆ （ｂ）ローカルコントラストの値が大きいときは入力信
号それ自体のコントラストだけでも十分なので、コント
ラストの向上なしに入力ビデオ信号をそのまま出力、す
なわち、ｇ＝ｆ 上記特許がこのような器能を遂行できない根本的な理由
は、低域フィルタリング信号が出力信号を構成している
からである。上記（ａ）の場合は出力信号がｇ＝ｍにな
り、（ｂ）の場合は上記の特許の旨によると

【０００６】

【外１】

【０００７】になる。したがって、これらの場合共にに
じみを招来する可能性があり、望ましくない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、ローカルコントラストの大きさにより、異なって
加重値(Weighting）をローカルコントラストにかけた
後、元信号に加えて適応的にコントラストを改善する方
法及び装置を提供することにある。それにより、本発明
は元信号に改善したローカルコントラストを加える方式
であるので、従来では機能上可能でなかったローカルコ
ントラストの値の大小にかかわらず元信号をそのまま出
力する機能が可能になる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を遂行す
るために本発明は、ビデオ信号処理装置のコントラスト
処理方法において、前記ビデオ信号のローカルコントラ
ストを低域通過信号と入力信号との差から検出し、前記
検出されたローカルコントラストをその大きさに従って
適応的に増幅して元信号に加えることにより、コントラ
ストを向上させるように構成されることを特徴とするビ
デオ信号のコントラスト改善方法を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を添
付の図面を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の
器能的ブロック図を示すものである。本発明によるロー
カルコントラストの改善方法及び装置は、ビデオ入力端
Ｖｉｎを通じて入力ビデオ信号が入力されるとき、Ｍ×
Ｎウインドー処理部３００は次の式（２）のように表現
できるＭ×ＮウインドーＷを発生してＭ×Ｎ低域通過フ
ィルタ３０２に入力する。

【００１１】

【数２】

【００１２】ここで、Ｗの形態には制限がないが、説明
の便宜のために本発明ではＭ×Ｎの長方形のウインドー
を例とした。また、Ｍ×ＮウインドーＷの中心サンプル
ｘを２つ加算器、すなわち第１及び第２加算器３０４、
３１２に入力する。ここで、前記中心サンプルｘは，コ
ントラストを向上しようとする入力サンプルである。

【００１３】Ｍ＝Ｎ＝３の場合のＭ×Ｎウインドー処理
部３００の具体的な回路は、図４に示す通りである。図
４のＤはサンプル遅延器を示し、Ｈは水平遅延ラインを
それぞれ示している。図３で、Ｍ×Ｎ低域通過フィルタ
ー３０２の出力信号ｍは、

【００１４】

【数３】

【００１５】に与えられ、この値を中心サンプル値ｘか
ら引く。ここで、ａ_ijは予め設定された係数である。こ
のとき、Ｍ×Ｎウインドー処理部３００の中心サンプル
ｘと、Ｍ×Ｎ低域通過フィルター３０２の出力信号ｍの
差（ｘ−ｍ）は人が視覚的に感ずるコントラストで、加
算器３０４で求められる。すなわち、これがローカルコ
ントラストと定義される。このローカルコントラストの
ハイまたはロウ領域を検出するために、前記値（ｘ−
ｍ）の大きさは絶対値化回路３０６で絶対値で出力す
る。｜ｘ−ｍ｜が大きい箇所はハイコントラスト、｜ｘ
−ｍ｜が小さい箇所はロウコントラストを有する区域と
言える。本発明では、このように定義されるローカルコ
ントラストにより加重値器３０８で下記の方法によりロ
ーカルコントラストを向上させる。図３に示すように、
｜ｘ−ｍ｜を加重値器３０８でｆ（｜ｘ−ｍ｜）だけ増
幅して、乗算器３１０で乗算し｛（ｘ−ｍ）ｆ（｜ｘ−
ｍ｜）｝、加算器３１２で元信号ｘに加算することによ
り、出力ビデオ信号ｙは、下記式（３）のように与えら
れる。

【００１６】 ｙ＝ｘ＋ｆ（｜ｘ−ｍ｜）（ｘ−ｍ）…………………（３） ここで、関数ｆ（．）は加重関数で、｜ｘ−ｍ｜の関数
である。本発明では、上記の加重関数を適切に選択する
ことにより、多様な形態のローカルコントラスト改善特
性を実現することができる。例えば、もしｆ（｜ｘ−ｍ
｜）＝０であればｙ＝ｘ、すなわちコントラスト改善効
果がなくなる。もし、｜ｘ−ｍ｜＜Ｔのときにｆ（｜ｘ
−ｍ｜）＝Ｋであり、｜ｘ−ｍ｜＞Ｔのときにｆ（｜ｘ
−ｍ｜）＝０に与えられると（ここで、Ｔ、Ｋは定
数）。式（３）で表現されるコントラストの改善方法
は、ローカルコントラストが小さい領域ではそのローカ
ルコントラストを増幅し、前記ローカルコントラストが
既に大きいと判断される領域では、入力サンプルをバイ
パスさせる適応的なコントラストの改善を行うようにな
る。

【００１７】もし、ｆ（｜ｘ−ｍ｜）＝Nonzero, if Ｔ
１＜｜ｘ−ｍ｜＜Ｔ２で、ｆ（｜ｘ−ｍ｜）＝０, othe
rwise で与えられると（ここで、Ｔ１、Ｔ２はしきい
値）、本発明のローカルコントラストを改善させる装置
はローカルコントラストが所定値（Ｔ１）より小さいと
きはノイズによるコントラストと判断して入力サンプル
をそのままバイパスさせる一方、ローカルコントラスト
が所定値（Ｔ２) より大きいと、上記の説明のようにロ
ーカルコントラストが十分だと判断して入力サンプルを
そのままバイパスさせる器能を遂行することが可能にな
る。

【００１８】このような加重関数の例を図５に示す。従
って、一層多様な形態の加重関数を使用することによ
り、多様なコントラストの改善特性を実現できることが
分かる。

【００１９】

【発明の効果】以上述べてきたように本発明は、ビデオ
信号のロウローカルコントラストによる画質の低下を防
止するために、ビデオ信号のローカルコントラストを周
辺サンプル等の平均値と現サンプルの差に定義し、ロー
カルコントラスト値によりコントラストを適応的に向上
させる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の映像信号の改善されたローカルコントラ
ストを得るに低域通過フィルターを使用した例示回路図
である。

【図２】従来の高域通過チャンネルで、非線形増幅特性
の曲線（ｋ２）特性図である。

【図３】本発明の実施例による回路図である。

【図４】図３のＭｘＮウインドー処理部３００の具体回
路図である。

【図５】本発明によるウェイト器能(Weight Function)
の関数特性図である。

【符号の説明】 ３００ ＭｘＮウインドー発生部 ３０２ ＭｘＮ低域通過フィルター ３０４、３１２ 加算器 ３０６ 絶対化回路 ３０８ 加重値器 ３１０ 掛算器 ４０１、４０２ 第１、２水平ライン遅延器 ４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４ 第
１−６サンプルリング遅延器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−217234（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−59266（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−245072（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−4680（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−170428（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−46293（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−321379（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−169571（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/14 - 5/217

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビデオ信号入力端からビデオ信号が入力
   される下記式（１）、 【数１】 のように計算されたＭ×Ｎウインドー信号(Ｗ)を発生す
   るＭ×Ｎウインドー処理部と、 前記Ｍ×Ｎウインドー処理部で発生されたＭ×Ｎウイン
   ドー信号（Ｗ) を低域通過フィルタリングするＭ×Ｎ低
   域通過フィルターと、 前記Ｍ×Ｎ低域通過フィルターの出力ｍと、前記Ｍ×Ｎ
   ウインドー処理部の中心出力Ｘとの差（ｘ−ｍ）を計算
   して、人が視覚的に感じられるコントラストに対応する
   信号を発生する第１加算器と、 前記第１加算器の出力を絶対値｜ｘ−ｍ｜に変換させ
   て、ハイコントラスト、ロウコントラストを有する区域
   を求める絶対値化回路と、 前記絶対値化回路の出力により前記ロウコントラストを
   有する区域を適応的に増幅するための加重値ｆ（｜ｘ−
   ｍ｜）を出力する加重値器と、 前記第１加算器の出力（ｘ−ｍ）と前記加重値器の出力
   ｆ（｜ｘ−ｍ｜）とを乗算してｆ（｜ｘ−ｍ｜）（ｘ−
   ｍ）を出力する乗算器と、 前記乗算器の出力ｆ（｜ｘ−ｍ｜）（ｘ−ｍ）と、前記
   Ｍ×Ｎウインドー処理部の中心出力ｘを加算する第２加
   算器とから構成され、ハイコントラストを有する区域は
   中心出力Ｘをそのままバイパスさせることを特徴とする
   ビデオ信号のローカルコントラスト改善のための装置。
2. 【請求項２】 Ｍ×Ｎウインドー処理部が、 前記ビデオ信号入力端からライン間を区分するために遅
   延する第１及び第２水平ライン遅延器と、 前記第１及び第２水平ライン遅延器によって区分される
   各ライン上のピクセル間遅延するサンプリング遅延器と
   から構成される請求項１記載のビデオ信号のローカルコ
   ントラスト改善のための装置。