JP3494848B2

JP3494848B2 - 画像処理回路およびその回路を使用したカラーテレビジョンカメラ

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Publication number: JP3494848B2
Application number: JP13858697A
Authority: JP
Inventors: 貴大山
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 2004-02-09
Anticipated expiration: 2017-05-28
Also published as: JPH10336688A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｒ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）各画像信号の信号処理、特に、高輝度
部分の信号処理において色差信号の欠落が起こらないよ
うにした画像処理回路およびその回路を使用したカラー
テレビジョンカメラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、例えばカラーテレビジョ
ンカメラでは、被写体を撮像レンズにより撮像し、入射
光を色分解プリズムでＲ、Ｇ、Ｂの３原色に色分解し
て、Ｒ、Ｇ、Ｂ各撮像素子へ入射している。Ｒ、Ｇ、Ｂ
各撮像素子は、Ｒ、Ｇ、Ｂ３原色の入射光をそれぞれ光
電変換して、それぞれの入射光量に応じた信号レベルの
Ｒ画像信号、Ｇ画像信号、Ｂ画像信号を発生し、それぞ
れの増幅器へ出力している。各増幅器は、Ｒ、Ｇ、Ｂ画
像信号をそれぞれ所定レベルまで増幅し、所定レベルの
Ｒ、Ｇ、Ｂ画像信号を画像信号処理回路へ出力してお
り、画像信号処理回路は、カラーテレビジョンカメラと
して所要の画像信号処理を行ない、カラー画像信号をビ
デオモニタ、ＶＴＲ等の他の機器へ出力している。

【０００３】従来の一般的なカラーテレビジョンカメラ
等の画像処理回路のブロック図を図５（説明に必要な部
分のみ記載）に示し、説明をする。カラーテレビジョン
カメラにおいて、前述のように、Ｒ、Ｇ、Ｂ各撮像素子
で光電変換し、各増幅器で所定レベルまで増幅して得ら
れた所定レベルのＲ、Ｇ、Ｂ画像信号は、それぞれガン
マ補正回路２０、２１、２２に入力され、ガンマ補正曲
線に合わせ所要のガンマ補正が行なわれ、ガンマ補正を
されたＲ、Ｇ、Ｂ画像信号となり、それぞれニー回路
１、２、３へ出力される。ニー回路１、２、３は、入力
したガンマ補正をされたＲ、Ｇ、Ｂ画像信号に高輝度部
分があった場合、高輝度部分の圧縮を行ない、圧縮を行
なったＲ、Ｇ、Ｂ画像信号をそれぞれホワイトクリップ
回路４、５、６へ出力する。ホワイトクリップ回路４、
５、６は、例えば画像信号の定格レベルの１１０％以上
をクリップするように設定しており、入力した圧縮を行
なったＲ、Ｇ、Ｂ画像信号の定格レベルの１１０％以上
となる画像信号をそれぞれクリップし、クリップした
Ｒ、Ｇ、Ｂ画像信号を輝度信号マトリクス回路２３と色
差信号マトリクス回路２４とへ出力する。クリップした
Ｒ、Ｇ、Ｂ画像信号は、一方の輝度信号マトリクス回路
２３でマトリクスされて輝度信号となり、他方の色差信
号マトリクス回路２４でマトリクスされて色差信号とな
り、必要に応じ輝度信号と色差信号として、また、輝度
信号と色差信号とが合成されてカラー画像信号となり他
の機器へ出力される。

【０００４】この図５に示すカラーテレビジョンカメラ
の回路構成では、ニー回路１、２、３から出力される圧
縮を行なったＲ、Ｇ、Ｂ画像信号の各出力レベルが、各
信号出力ともホワイトクリップ回路４、５、６に設定し
た、例えば定格レベルの１１０％のクリップレベルより
大きかった場合、ホワイトクリップ回路４、５、６から
出力されるＲ、Ｇ、Ｂ画像信号は、出力信号レベルが定
格レベルの１１０％となり等しくなる。この定格レベル
の１１０％で出力信号レベルの等しいＲ、Ｇ、Ｂ画像信
号が、色差信号マトリクス回路２４に入力すると、色差
信号マトリクス回路２４から出力される色差信号は０と
なり、本来存在すべき色差信号が欠落した状態となり、
色のある画像であったものが、白い画像となってしまう
ことになる。

【０００５】ホワイトクリップ回路においてＲ、Ｇ、Ｂ
画像信号がクリップされることにより色差信号が欠落す
るのを防ぐように改善した従来のカラーテレビジョンカ
メラのブロック図を、図６（説明に必要な部分のみ記
載）に示し、説明をする。カラーテレビジョンカメラに
おいて、上述のように、Ｒ、Ｇ、Ｂ各撮像素子で光電変
換し、各増幅器で所定レベルまで増幅して得られた所定
レベルのＲ、Ｇ、Ｂ画像信号は、それぞれガンマ補正回
路２０、２１、２２に入力され、ガンマ補正曲線に合わ
せ所要のガンマ補正が行なわれ、ガンマ補正をされた
Ｒ、Ｇ、Ｂ画像信号となり、それぞれニー回路１、２、
３と色差信号マトリクス回路２４とへ出力される。Ｒ、
Ｇ、Ｂ画像信号にガンマ補正を行なうガンマ補正回路２
０、２１、２２、高輝度部分に圧縮を行なうニー回路
１、２、３、所定レベル以上の画像信号をクリップする
ホワイトクリップ回路４、５、６、マトリクスされた輝
度信号を出力する輝度信号マトリクス回路２３と、輝度
信号を形成する各回路は、図５に示した各回路と同一で
あり、同一の動作を行ない、同一の画像信号が入出力さ
れる。しかし、色差信号マトリクス回路２４は、ガンマ
補正回路２０、２１、２２でガンマ補正をされただけの
Ｒ、Ｇ、Ｂ画像信号が入力されており、ニー回路での高
輝度部分の圧縮、ホワイトクリップ回路でのクリップを
行なっていないので、色差信号マトリクス回路２４から
出力される色差信号は欠落がなく、図５に示したカラー
テレビジョンカメラより改善されており、本来の色の画
像が表示される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来技術による改善さ
れたカラーテレビジョンカメラは、コンポジット方式の
カラー画像信号を出力する場合には色差信号の欠落を防
ぐことができるが、ＲＧＢ方式のカラー画像信号を出力
するときに、画像信号の高輝度部分の圧縮、ホワイトク
リップが行なわれて出力される場合は色差信号が欠落し
てしまうという問題がある。本発明は、画像信号の高輝
度部分の圧縮、ホワイトクリップを行なっても、コンポ
ジット方式のカラー画像信号あるいはＲＧＢ方式のカラ
ー画像信号のいずれを出力しても色差信号の欠落を起こ
さない画像処理回路およびその回路を使用したカラーテ
レビジョンカメラを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の画像処理回路は、赤画像信号、緑画像信
号、青画像信号からなる画像信号を画像処理する回路に
おいて、該画像処理回路は、赤、緑、青各画像信号を第
１の画像信号と第２の画像信号とに分岐する手段と、少
なくとも、前記分岐された第２の赤、緑、青各画像信号
の高輝度部分のクリップをそれぞれ行なうクリップ回路
と、該クリップ回路により、少なくとも高輝度部分のク
リップされた赤、緑、青各画像信号と、前記分岐された
第１の赤、緑、青各画像信号とから補正信号を生成する
手段と、前記分岐された第１の画像信号の赤、緑、青各
画像信号と前記補正信号とから第３の赤、緑、青各画像
信号を生成する手段と、前記赤、緑、青各画像信号から
輝度信号を演算する手段および前記赤、緑、青各画像信
号から色差信号を演算する手段とを有するものである。

【０００８】また、本発明のカラーテレビジョンカメラ
は、撮像レンズからの入射光を色分解した赤、緑、青３
原色をそれぞれ光電変換して赤画像信号、緑画像信号、
青画像信号を出力する赤、緑、青各撮像素子を有するカ
ラーテレビジョンカメラであって、赤、緑、青各画像信
号に所要のガンマ補正を行なう複数のガンマ補正回路
と、該複数のガンマ補正回路から入力した赤、緑、青各
画像信号の高輝度部をそれぞれ圧縮する複数のニー回路
と、該複数のニー回路から入力した圧縮された赤、緑、
青各画像信号の高輝度部をそれぞれクリップする複数の
ホワイトクリップ回路と、前記複数のガンマ補正回路か
ら入力したガンマ補正をされた赤、緑、青各画像信号と
前記複数のホワイトクリップ回路から入力したクリップ
された赤、緑、青各画像信号との差分を演算する第１の
減算回路と、該第１の減算回路から入力された赤、緑、
青各差分信号から、輝度信号を演算する輝度信号マトリ
クス回路と、前記複数のガンマ補正回路から入力したガ
ンマ補正をされた赤、緑、青各画像信号と前記輝度信号
マトリクス回路から入力した輝度信号との差分を演算す
る第２の減算回路と、該第２の減算回路から入力した
赤、緑、青各差分信号から、輝度信号を演算する輝度信
号マトリクス回路と、前記第２の減算回路から入力した
赤、緑、青各差分信号から、色差信号を演算する色差信
号マトリクス回路と、前記第２の減算回路から出力され
た赤、緑、青各差分信号を出力する赤、緑、青各画像信
号出力端子とを具備するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明による画像処理回路および
その回路を使用したカラーテレビジョンカメラの実施の
形態を説明する前に、本発明にかかる基本的な解決手段
を説明する。解決手段として、輝度マトリクス回路と色
差マトリクス回路に同じＲ、Ｇ、Ｂ画像信号を入力して
も、その出力信号は、お互いに違うＲ、Ｇ、Ｂ画像信号
を入力したことと同様の結果となるように、マトリクス
回路に入力するＲ、Ｇ、Ｂ画像信号を下記（１）式の構
成となるようにした。ただし、図１に示すカラーテレビ
ジョンカメラ（説明に必要な部分のみ記載）において、
ガンマ補正回路から出力されるＲ、Ｇ、Ｂ画像信号をそ
れぞれＲ１、Ｇ１、Ｂ１、ホワイトクリップ回路から出
力されるＲ、Ｇ、Ｂ画像信号をそれぞれＲ２、Ｇ２、Ｂ
２、第２の減算回路から出力されるＲ、Ｇ、Ｂ画像信号
をそれぞれＲ３、Ｇ３、Ｂ３とする。このＲ３、Ｇ３、
Ｂ３のＲ、Ｇ、Ｂ画像信号をそのまま出力すれば、高輝
度部分の色の欠落の無い画像信号を出力することができ
る。 R3=a1R1+b1R2+c1G1+d1G2+e1B1+f1B2 G3=a2R1+b2R2+c2G1+d2G2+e2B1+f2B2 ・・・（１） B3=a3R1+b3R2+c3G1+d3G2+e3B1+f3B2 このＲ３、Ｇ３、Ｂ３画像信号を輝度マトリクス回路お
よび色差マトリクス回路に入力したとき、マトリクス回
路の出力が下記（２）式のようになるように式の係数ａ
１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３、ｃ１〜ｃ３、ｄ１〜ｄ３、ｅ１
〜ｅ３、ｆ１〜ｆ３を求める。 Y= 0.3R3+0.59G3+0.11B3= 0.3R2+0.59G2+0.11B2 R3-Y= 0.7R3-0.59G3-0.11B3= 0.7R1-0.59G1-0.11B1 ・・・（２） B3-Y=-0.3R3-0.59G3+0.89B3=-0.3R1-0.59G1+0.89B1

【００１０】（１）式のＲ３、Ｇ３、Ｂ３を、（２）式
のＹ、Ｒ３−Ｙ、Ｂ３−Ｙの式に代入して整理すると以
下のようになる。 0.3a1+0.59a2+0.11a3=0 0.7a1-0.59a2-0.11a3=0.7 ・・・（３） -0.3a1-0.59a2+0.89a3=-0.3 0.3b1+0.59b2+0.11b3=0.3 0.7b1-0.59b2-0.11b3=0 ・・・（４） -0.3b1-0.59b2+0.89b3=0 0.3c1+0.59c2+0.11c3=0 0.7c1-0.59c2-0.11c3=-0.59 ・・・（５） -0.3c1-0.59c2+0.89c3=-0.59 0.3d1+0.59d2+0.11d3=0.59 0.7d1-0.59d2-0.11d3=0 ・・・（６） -0.3d1-0.59d2+0.89d3=0 0.3e1+0.59e2+0.11e3=0 0.7e1-0.59e2-0.11e3=-0.11 ・・・（７） -0.3e1-0.59e2+0.89e3=0.89 0.3f1+0.59f2+0.11f3=0.11 0.7f1-0.59f2-0.11f3=0 ・・・（８） -0.3f1-0.59f2+0.89f3=0 これらの（３）〜（８）式を解くと各係数の値は下記と
なる。 a1= 0.7 a2=-0.3 a3=-0.3 b1=0.3 b2=0.3 b3=0.3 c1=-0.59 c2= 0.41 c3= 0.89 d1=0.59 d2=0.59 d3=0.59 e1=-0.11 e2=-0.11 e3= 0.89 f1=0.11 f2=0.11 f3=0.11

【００１１】前記各係数を（１）式に代入して整理する
とＲ３、Ｇ３、Ｂ３は下記（９）式となる。 R3= 0.7R1+0.3R2-0.59G1+0.59G2-0.11B1-0.11B2 R3= 0.7R1+(0.3R1-0.3R1)+0.3R2-0.59(G1-G2)-0.11(B1-B2) R3=R1-{0.3(R1-R2)+0.59(G1-G2)+0.11(B1-B2)} G3=-0.3R1+0.3R2+0.41G1+0.59G2-0.11B1+0.11B2 G3=-0.3(R1-R2)+0.41G1+(0.59G1-0.59G1)+0.59G2-0.11(B1-B2)・・・（９） G3=G1-{0.3(R1-R2)+0.59(G1-G2)+0.11(B1-B2)} B3=-0.3R1+0.3R2-0.59G1+0.59G2+0.89B1+0.11B2 B3=-0.3(R1-R2)-0.59(G1-G2)+0.89B1+(0.11B1-0.11B1)+0.11B2 B3=B1-{0.3(R1-R2)+0.59(G1-G2)+0.11(B1-B2)}

【００１２】以下に、実施の形態で説明するが、前述の
ようにして導いた画像信号Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３を輝度信号
マトリクス回路に入力すると、その出力は画像信号Ｒ
２、Ｇ２、Ｂ２を入力したものと同じになり、画像信号
Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３を色差信号マトリクス回路に入力する
と、重畳された補正信号成分はキャンセルしあって無く
なってしまうため、その出力は画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ
１を入力したものと同じになる。本発明のカラーテレビ
ジョンカメラは、前述の基本の解決手段を具体的に実現
したものである。

【００１３】〔実施の形態１〕本発明による画像処理
回路およびその回路を使用したカラーテレビジョンカメ
ラ（説明に必要な部分のみ記載）の第１の実施の形態
を、図１を使用して説明する。図１において、２０、２
１、２２はＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号にガンマ補正をするガ
ンマ補正回路、１、２、３はガンマ補正をしたＲ、Ｇ、
Ｂ各画像信号の高輝度部分の圧縮処理をするニー回路、
４、５、６は圧縮処理をしたＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号の高
輝度部分のクリップ処理をするホワイトクリップ回路、
７、８、９はＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号の減算処理をする第
１の減算回路、１１、１２、１３はＲ、Ｇ、Ｂ各画像信
号の減算処理をする第２の減算回路、１０は、第１の減
算回路７、８、９からのＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号をマトリ
クス処理し輝度信号を出力する輝度マトリクス回路、２
３は、第２の減算回路１１、１２、１３からのＲ、Ｇ、
Ｂ各画像信号をマトリクス処理し輝度信号を出力する輝
度マトリクス回路、２４は、第２の減算回路１１、１
２、１３からのＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号をマトリクス処理
し色差信号を出力する色差マトリクス回路を示す。

【００１４】つぎに、動作を説明する。カラーテレビジ
ョンカメラにおいて、上述のように、Ｒ、Ｇ、Ｂ各撮像
素子で光電変換し、各増幅器で所定レベルまで増幅して
得られた所定レベルのＲ画像信号、Ｇ画像信号、Ｂ画像
信号は、それぞれガンマ補正回路２０、２１、２２に入
力され、ガンマ補正曲線に合わせ所要のガンマ補正が行
なわれ、ガンマ補正をされたＲ画像信号（Ｒ１とす
る）、Ｇ画像信号（Ｇ１とする）、Ｂ画像信号（Ｂ１と
する）となり、それぞれニー回路１、２、３と第１の減
算回路７、８、９と第２の減算回路１１、１２、１３と
へ出力される。ニー回路１、２、３は、入力したガンマ
補正をされたＲ、Ｇ、Ｂ画像信号に高輝度部分があった
場合、高輝度部分の圧縮を行ない、圧縮を行なったＲ、
Ｇ、Ｂ画像信号をそれぞれホワイトクリップ回路４、
５、６へ出力する。

【００１５】ホワイトクリップ回路４、５、６は、例え
ば画像信号の定格レベルの１１０％以上をクリップする
ように設定しており、入力した圧縮を行なったＲ、Ｇ、
Ｂ画像信号の定格レベルの１１０％以上となる画像信号
をクリップし、クリップしたＲ画像信号（Ｒ２とす
る）、Ｇ画像信号（Ｇ２とする）、Ｂ画像信号（Ｂ２と
する）をそれぞれ第１の減算回路７、８、９へ出力す
る。第１の減算回路７、８、９は、入力したガンマ補正
をされた画像信号Ｒ１、画像信号Ｇ１、画像信号Ｂ１か
ら別途入力したクリップした画像信号Ｒ２、画像信号Ｇ
２、画像信号Ｂ２を減算するＲ１−Ｒ２、Ｇ１−Ｇ２、
Ｂ１−Ｂ２をそれぞれ演算し、演算結果を輝度マトリク
ス回路１０へ出力する。輝度マトリクス回路１０は、入
力したＲ１−Ｒ２、Ｇ１−Ｇ２、Ｂ１−Ｂ２の演算結果
をマトリクス処理をし、輝度信号を第２の減算回路１
１、１２、１３へ出力する。第２の減算回路１１、１
２、１３は、入力したガンマ補正をされた画像信号Ｒ
１、画像信号Ｇ１、画像信号Ｂ１から別途入力したマト
リクス処理をした輝度信号を減算し、画像信号Ｒ３、画
像信号Ｇ３、画像信号Ｂ３を輝度マトリクス回路２３と
色差マトリクス回路２４とＲ、Ｇ、Ｂカラー画像信号出
力端子とへ出力する。

【００１６】輝度マトリクス回路２３と色差マトリクス
回路２４とでは下記のマトリクス式（１０）、（１
１）、（１２）により輝度信号Ｙと色差信号Ｒ３−Ｙ、
Ｂ３−Ｙとが出力される。 Y= 0.3R3+0.59G3+0.11B3= 0.3R2+0.59G2+0.11B2・・・（１０） R3-Y= 0.7R3-0.59G3-0.11B3= 0.7R1-0.59G1-0.11B1・・・（１１） B3-Y=-0.3R3-0.59G3+0.89B3=-0.3R1-0.59G1+0.89B1・・・（１２）輝度信号Ｙは、（１０）式から画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ
２で、色差信号Ｒ３−Ｙ、Ｂ３−Ｙは、（１１）、（１
２）式からＲ１、Ｇ１、Ｂ１で生成されていることが理
解できる。結果として、輝度信号Ｙは、ニー処理、クリ
ップ処理をした画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２の成分でもっ
て生成され、従来の回路で生成した輝度信号と同じであ
り、色差信号Ｒ３−Ｙ、Ｂ３−Ｙは、ニー処理、クリッ
プ処理をしていない画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の成分で
もって生成され、従来の回路で生成した色差信号のよう
に欠落がなく、本来の色の画像を得ることができる。

【００１７】〔実施の形態２〕本発明による画像処理
回路およびその回路を使用したカラーテレビジョンカメ
ラ（説明に必要な部分のみ記載）の第２の実施の形態
を、図２を使用して説明する。このカラーテレビジョン
カメラでは、色差信号はニー処理した直後の画像信号で
生成されるため、従来ホワイトクリップ処理で欠落して
いた色差信号を生成することができる。図２において、
２０、２１、２２はＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号にガンマ補正
をするガンマ補正回路、１、２、３はガンマ補正をした
Ｒ、Ｇ、Ｂ各画像信号の高輝度部分の圧縮処理をするニ
ー回路、４、５、６は圧縮処理をしたＲ、Ｇ、Ｂ各画像
信号の高輝度部分のクリップ処理をするホワイトクリッ
プ回路、７、８、９はＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号の減算処理
をする第１の減算回路、１１、１２、１３はＲ、Ｇ、Ｂ
各画像信号の減算処理をする第２の減算回路、１０は、
第１の減算回路７、８、９からのＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号
をマトリクス処理し輝度信号を出力する輝度マトリクス
回路、２３は、第２の減算回路１１、１２、１３からの
Ｒ、Ｇ、Ｂ各画像信号をマトリクス処理し輝度信号を出
力する輝度マトリクス回路、２４は、第２の減算回路１
１、１２、１３からのＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号をマトリク
ス処理し色差信号を出力する色差マトリクス回路を示
す。

【００１８】つぎに、動作を説明する。カラーテレビジ
ョンカメラにおいて、上述のように、Ｒ、Ｇ、Ｂ各撮像
素子で光電変換し、各増幅器で所定レベルまで増幅して
得られた所定レベルのＲ画像信号、Ｇ画像信号、Ｂ画像
信号は、それぞれガンマ補正回路２０、２１、２２に入
力され、ガンマ補正曲線に合わせ所要のガンマ補正が行
なわれ、ガンマ補正をされたＲ画像信号、Ｇ画像信号、
Ｂ画像信号となり、それぞれニー回路１、２、３へ出力
される。ニー回路１、２、３は、入力したガンマ補正を
されたＲ、Ｇ、Ｂ画像信号に高輝度部分があった場合、
高輝度部分の圧縮を行ない、圧縮を行なったＲ画像信号
（Ｒ１とする）、Ｇ画像信号（Ｇ１とする）、Ｂ画像信
号（Ｂ１とする）をそれぞれホワイトクリップ回路４、
５、６と第１の減算回路７、８、９と第２の減算回路１
１、１２、１３とへ出力する。

【００１９】ホワイトクリップ回路４、５、６は、例え
ば画像信号の定格レベルの１１０％以上をクリップする
ように設定しており、入力した圧縮を行なった画像信号
Ｒ１、画像信号Ｇ１、画像信号Ｂ１の定格レベルの１１
０％以上となる画像信号をそれぞれクリップし、クリッ
プしたＲ画像信号（Ｒ２とする）、Ｇ画像信号（Ｇ２と
する）、Ｂ画像信号（Ｂ２とする）をそれぞれ第１の減
算回路７、８、９へ出力する。第１の減算回路７、８、
９は、入力した圧縮を行なった画像信号Ｒ１、画像信号
Ｇ１、画像信号Ｂ１から別途入力したクリップした画像
信号Ｒ２、画像信号Ｇ２、画像信号Ｂ２を減算するＲ１
−Ｒ２、Ｇ１−Ｇ２、Ｂ１−Ｂ２をそれぞれ演算し、演
算結果を輝度マトリクス回路１０へ出力する。輝度マト
リクス回路１０は、入力したＲ１−Ｒ２、Ｇ１−Ｇ２、
Ｂ１−Ｂ２の演算結果をマトリクス処理をし、輝度信号
を第２の減算回路１１、１２、１３へ出力する。第２の
減算回路１１、１２、１３は、入力した圧縮を行なった
画像信号Ｒ１、画像信号Ｇ１、画像信号Ｂ１から別途入
力したマトリクス処理をした輝度信号を減算し、画像信
号Ｒ３、画像信号Ｇ３、画像信号Ｂ３を輝度マトリクス
回路２３と色差マトリクス回路２４とＲ、Ｇ、Ｂカラー
画像信号出力端子とへ出力する。

【００２０】輝度マトリクス回路２３と色差マトリクス
回路２４とでは上記のマトリクス式（１０）、（１
１）、（１２）（実施の形態１に記載）により輝度信号
Ｙと色差信号Ｒ３−Ｙ、Ｂ３−Ｙとが出力される。輝度
信号Ｙは、（１０）式から画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２
で、色差信号Ｒ３−Ｙ、Ｂ３−Ｙは、（１１）、（１
２）式からＲ１、Ｇ１、Ｂ１で生成されていることが理
解できる。結果として、輝度信号Ｙは、ニー処理、クリ
ップ処理をした画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２の成分でもっ
て生成され、従来の回路で生成した輝度信号と同じであ
り、色差信号Ｒ３−Ｙ、Ｂ３−Ｙは、クリップ処理をし
ていない画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の成分でもって生成
され、従来の回路で生成した色差信号のように欠落がな
く、ほぼ本来の色の画像を得ることができる。

【００２１】〔実施の形態３〕本発明による画像処理
回路およびその回路を使用したカラーテレビジョンカメ
ラ（説明に必要な部分のみ記載）の第３の実施の形態
を、図３を使用して説明する。このカラーテレビジョン
カメラでは、色差信号は輝度信号と独立なニー処理をし
て生成されるため、従来欠落していた高輝度信号の色を
再現することができ、かつ色再現性を改善することがで
きる。図３において、２０、２１、２２はＲ、Ｇ、Ｂ各
画像信号にガンマ補正をするガンマ補正回路、１、２、
３はガンマ補正をしたＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号の高輝度部
分を第１の圧縮率で圧縮処理をする第１のニー回路、１
４、１５、１６はガンマ補正をしたＲ、Ｇ、Ｂ各画像信
号の高輝度部分を第２の圧縮率で圧縮処理をする第２の
ニー回路、４、５、６は、第１のニー回路１、２、３か
らの圧縮処理をしたＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号の高輝度部分
のクリップ処理をするホワイトクリップ回路、７、８、
９はＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号の減算処理をする第１の減算
回路、１１、１２、１３はＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号の減算
処理をする第２の減算回路、１０は、第１の減算回路
７、８、９からのＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号をマトリクス処
理し輝度信号を出力する輝度マトリクス回路、２３は、
第２の減算回路１１、１２、１３からのＲ、Ｇ、Ｂ各画
像信号をマトリクス処理し輝度信号を出力する輝度マト
リクス回路、２４は、第２の減算回路１１、１２、１３
からのＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号をマトリクス処理し色差信
号を出力する色差マトリクス回路を示す。

【００２２】つぎに、動作を説明する。カラーテレビジ
ョンカメラにおいて、上述のように、Ｒ、Ｇ、Ｂ各撮像
素子で光電変換し、各増幅器で所定レベルまで増幅して
得られた所定レベルのＲ画像信号、Ｇ画像信号、Ｂ画像
信号は、それぞれガンマ補正回路２０、２１、２２に入
力され、ガンマ補正曲線に合わせ所要のガンマ補正が行
なわれ、ガンマ補正をされたＲ画像信号、Ｇ画像信号、
Ｂ画像信号となり、それぞれ第１のニー回路１、２、３
と第２のニー回路１４、１５、１６とへ出力される。第
２のニー回路１４、１５、１６は、入力したガンマ補正
をされたＲ、Ｇ、Ｂ画像信号に高輝度部分があった場
合、第２の圧縮率で高輝度部分の圧縮を行ない、圧縮を
行なったＲ画像信号（Ｒ１とする）、Ｇ画像信号（Ｇ１
とする）、Ｂ画像信号（Ｂ１とする）をそれぞれ第１の
減算回路７、８、９と第２の減算回路１１、１２、１３
とへ出力する。第１のニー回路１、２、３は、入力した
ガンマ補正をされたＲ、Ｇ、Ｂ画像信号に高輝度部分が
あった場合、第１の圧縮率で高輝度部分の圧縮を行な
い、圧縮を行なったＲ、Ｇ、Ｂ画像信号をそれぞれホワ
イトクリップ回路４、５、６へ出力する。

【００２３】ホワイトクリップ回路４、５、６は、例え
ば画像信号の定格レベルの１１０％以上をクリップする
ように設定しており、入力した圧縮を行なったＲ、Ｇ、
Ｂ画像信号の定格レベルの１１０％以上となる画像信号
をクリップし、クリップしたＲ画像信号（Ｒ２とす
る）、Ｇ画像信号（Ｇ２とする）、Ｂ画像信号（Ｂ２と
する）をそれぞれ第１の減算回路７、８、９へ出力す
る。第１の減算回路７、８、９は、入力した圧縮を行な
った画像信号Ｒ１、画像信号Ｇ１、画像信号Ｂ１から別
途入力したクリップした画像信号Ｒ２、画像信号Ｇ２、
画像信号Ｂ２を減算するＲ１−Ｒ２、Ｇ１−Ｇ２、Ｂ１
−Ｂ２をそれぞれ演算し、演算結果を輝度マトリクス回
路１０へ出力する。輝度マトリクス回路１０は、入力し
たＲ１−Ｒ２、Ｇ１−Ｇ２、Ｂ１−Ｂ２の演算結果をマ
トリクス処理をし、輝度信号を第２の減算回路１１、１
２、１３へ出力する。第２の減算回路１１、１２、１３
は、入力した圧縮を行なった画像信号Ｒ１、画像信号Ｇ
１、画像信号Ｂ１から別途入力したマトリクス処理をし
た輝度信号を減算し、画像信号Ｒ３、画像信号Ｇ３、画
像信号Ｂ３を輝度マトリクス回路２３と色差マトリクス
回路２４とＲ、Ｇ、Ｂカラー画像信号出力端子とへ出力
する。

【００２４】輝度マトリクス回路２３と色差マトリクス
回路２４とでは上記のマトリクス式（１０）、（１
１）、（１２）（実施の形態１に記載）により輝度信号
Ｙと色差信号Ｒ３−Ｙ、Ｂ３−Ｙとが出力される。輝度
信号Ｙは、（１０）式から画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２
で、色差信号Ｒ３−Ｙ、Ｂ３−Ｙは、（１１）、（１
２）式からＲ１、Ｇ１、Ｂ１で生成されていることが理
解できる。結果として、輝度信号Ｙは、ニー処理、クリ
ップ処理をした画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２の成分でもっ
て生成され、従来の回路で生成した輝度信号と同じであ
り、色差信号Ｒ３−Ｙ、Ｂ３−Ｙは、クリップ処理をし
ていない画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の成分でもって生成
され、従来の回路で生成した色差信号のように欠落がな
く、本来の色の画像を得ることができる。

【００２５】〔実施の形態４〕本発明による画像処理
回路およびその回路を使用したカラーテレビジョンカメ
ラ（説明に必要な部分のみ記載）の第４の実施の形態
を、図４を使用して説明する。このカラーテレビジョン
カメラでは、色差信号は輝度信号と独立して所要の設定
でニー処理、ホワイトクリップ処理をして生成されるた
め、従来欠落していた高輝度部分の色を再現することが
でき、かつ色再現性を改善することができる。図４にお
いて、２０、２１、２２はＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号にガン
マ補正をするガンマ補正回路、１、２、３はガンマ補正
をしたＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号の高輝度部分を第１の圧縮
率で圧縮処理をする第１のニー回路、１４、１５、１６
はガンマ補正をしたＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号の高輝度部分
を第２の圧縮率で圧縮処理をする第２のニー回路、４、
５、６は、第１のニー回路１、２、３からの圧縮処理を
したＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号の高輝度部分を第１のクリッ
プレベルでクリップ処理をする第１のホワイトクリップ
回路、１７、１８、１９は、第２のニー回路１４、１
５、１６からの圧縮処理をしたＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号の
高輝度部分を第２のクリップレベルでクリップ処理をす
る第２のホワイトクリップ回路、７、８、９はＲ、Ｇ、
Ｂ各画像信号の減算処理をする第１の減算回路、１１、
１２、１３はＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号の減算処理をする第
２の減算回路、１０は、第１の減算回路７、８、９から
のＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号をマトリクス処理し輝度信号を
出力する輝度マトリクス回路、２３は、第２の減算回路
１１、１２、１３からのＲ、Ｇ、Ｂ各画像信号をマトリ
クス処理し輝度信号を出力する輝度マトリクス回路、２
４は、第２の減算回路１１、１２、１３からのＲ、Ｇ、
Ｂ各画像信号をマトリクス処理し色差信号を出力する色
差マトリクス回路を示す。

【００２６】つぎに、動作を説明する。カラーテレビジ
ョンカメラにおいて、上述のように、Ｒ、Ｇ、Ｂ各撮像
素子で光電変換し、各増幅器で所定レベルまで増幅して
得られた所定レベルのＲ画像信号、Ｇ画像信号、Ｂ画像
信号は、それぞれガンマ補正回路２０、２１、２２に入
力され、ガンマ補正曲線に合わせ所要のガンマ補正が行
なわれ、ガンマ補正をされたＲ画像信号、Ｇ画像信号、
Ｂ画像信号となり、それぞれ第１のニー回路１、２、３
と第２のニー回路１４、１５、１６とへ出力される。第
２のニー回路１４、１５、１６は、入力したガンマ補正
をされたＲ、Ｇ、Ｂ画像信号に高輝度部分があった場
合、第２の圧縮率で高輝度部分の圧縮を行ない、圧縮を
行なったＲ、Ｇ、Ｂ画像信号をそれぞれ第２のホワイト
クリップ回路１７、１８、１９へ出力する。ホワイトク
リップ回路１７、１８、１９は、第２のクリップレベ
ル、例えば画像信号の定格レベルの１１０％以上をクリ
ップするように設定しており、入力した圧縮を行なった
Ｒ、Ｇ、Ｂ画像信号の定格レベルの１１０％以上となる
画像信号をクリップし、クリップしたＲ画像信号（Ｒ１
とする）、Ｇ画像信号（Ｇ１とする）、Ｂ画像信号（Ｂ
１とする）をそれぞれ第１の減算回路７、８、９と第２
の減算回路１１、１２、１３とへ出力する。

【００２７】第１のニー回路１、２、３は、入力したガ
ンマ補正をされたＲ、Ｇ、Ｂ画像信号に高輝度部分があ
った場合、第１の圧縮率で高輝度部分の圧縮を行ない、
圧縮を行なったＲ、Ｇ、Ｂ画像信号をそれぞれ第１のホ
ワイトクリップ回路４、５、６へ出力する。第１のホワ
イトクリップ回路４、５、６は、第１のクリップレベ
ル、例えば画像信号の定格レベルの１３０％以上をクリ
ップするように設定しており、入力した圧縮を行なった
Ｒ、Ｇ、Ｂ画像信号の定格レベルの１３０％以上となる
画像信号をクリップし、クリップしたＲ画像信号（Ｒ２
とする）、Ｇ画像信号（Ｇ２とする）、Ｂ画像信号（Ｂ
２とする）をそれぞれ第１の減算回路７、８、９へ出力
する。第１の減算回路７、８、９は、入力したクリップ
された画像信号Ｒ１、画像信号Ｇ１、画像信号Ｂ１から
別途入力したクリップされた画像信号Ｒ２、画像信号Ｇ
２、画像信号Ｂ２を減算するＲ１−Ｒ２、Ｇ１−Ｇ２、
Ｂ１−Ｂ２をそれぞれ演算し、演算結果を輝度マトリク
ス回路１０へ出力する。輝度マトリクス回路１０は、入
力したＲ１−Ｒ２、Ｇ１−Ｇ２、Ｂ１−Ｂ２の演算結果
をマトリクス処理をし、輝度信号を第２の減算回路１
１、１２、１３へ出力する。第２の減算回路１１、１
２、１３は、入力したクリップされた画像信号Ｒ１、画
像信号Ｇ１、画像信号Ｂ１から別途入力したマトリクス
処理をした輝度信号を減算し、画像信号Ｒ３、画像信号
Ｇ３、画像信号Ｂ３を輝度マトリクス回路２３と色差マ
トリクス回路２４とＲ、Ｇ、Ｂカラー画像信号出力端子
とへ出力する。

【００２８】輝度マトリクス回路２３と色差マトリクス
回路２４とでは上記のマトリクス式（１０）、（１
１）、（１２）（実施の形態１に記載）により輝度信号
Ｙと色差信号Ｒ３−Ｙ、Ｂ３−Ｙとが出力される。輝度
信号Ｙは、（１０）式から画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２
で、色差信号Ｒ３−Ｙ、Ｂ３−Ｙは、（１１）、（１
２）式からＲ１、Ｇ１、Ｂ１で生成されていることが理
解できる。結果として、輝度信号Ｙは、ニー処理、クリ
ップ処理をした画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２の成分でもっ
て生成され、従来の回路で生成した輝度信号と同じであ
り、色差信号Ｒ３−Ｙ、Ｂ３−Ｙは、独立した所要の設
定によるニー処理、ホワイトクリップ処理をした画像信
号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の成分でもって生成され、従来の回
路で生成した色差信号のように欠落がなく、ほぼ本来の
色の画像を得ることができる。なお、上述の説明は、Ｎ
ＴＳＣ方式の輝度信号のマトリクス演算を例に説明をし
たが、他の輝度信号のマトリクス演算、例えばハイビジ
ョン方式の輝度信号のマトリクス演算について本発明を
使用することも可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、画像信号の高輝度部分
の圧縮、ホワイトクリップを行なっても、コンポジット
方式のカラー画像信号あるいはＲＧＢ方式のカラー画像
信号のいずれを出力しても色差信号の欠落を起こさない
画像処理回路およびその回路を使用したカラーテレビジ
ョンカメラを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像処理回路を使用するカラーテレビ
ジョンカメラ（実施の形態１）のブロック図。

【図２】本発明の画像処理回路を使用するカラーテレビ
ジョンカメラ（実施の形態２）のブロック図。

【図３】本発明の画像処理回路を使用するカラーテレビ
ジョンカメラ（実施の形態３）のブロック図。

【図４】本発明の画像処理回路を使用するカラーテレビ
ジョンカメラ（実施の形態４）のブロック図。

【図５】従来のカラーテレビジョンカメラ等の画像処理
回路のブロック図。

【図６】従来の改善されたカラーテレビジョンカメラ等
の画像処理回路のブロック図。

【符号の説明】

１、２、３、１４、１５、１６ニー回路４、５、６、１７、１８、１９ホワイトクリップ回路７、８、９、１１、１２、１３減算回路１０、２３輝度信号マトリクス回路２０、２１、２２ガンマ補正回路２４色差信号マトリクス回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】赤画像信号、緑画像信号、青画像信号から
なる画像信号を画像処理する回路において、該画像処理
回路は、赤、緑、青各画像信号を第１の画像信号と第２
の画像信号とに分岐する手段と、少なくとも、前記分岐
された第２の赤、緑、青各画像信号の高輝度部分のクリ
ップをそれぞれ行なうクリップ回路と、該クリップ回路
により、少なくとも高輝度部分のクリップされた赤、
緑、青各画像信号と、前記分岐された第１の赤、緑、青
各画像信号とから補正信号を生成する手段と、前記分岐
された第１の画像信号の赤、緑、青各画像信号と前記補
正信号とから第３の赤、緑、青各画像信号を生成する手
段と、前記赤、緑、青各画像信号から輝度信号を演算す
る手段および前記赤、緑、青各画像信号から色差信号を
演算する手段とを有することを特徴とする画像処理回
路。
【請求項２】請求項１に記載の画像処理回路において、
前記補正信号を生成する手段は、前記第１の赤、緑、青
各画像信号から前記少なくとも高輝度部分のクリップさ
れた赤、緑、青各画像信号をそれぞれ減算して、減算さ
れた赤、緑、青各画像信号を生成する手段と、前記輝度
信号を生成する手段におけるマトリクス演算の赤、緑、
青各画像信号ごとの比と同じマトリクス演算の赤、緑、
青各画像信号ごとの比とにより、前記減算手段により減
算された赤、緑、青各画像信号から前記補正信号を生成
する手段とを有することを特徴とする画像処理回路。
【請求項３】撮像レンズからの入射光を色分解した赤、
緑、青３原色をそれぞれ光電変換して赤画像信号、緑画
像信号、青画像信号を出力する赤、緑、青各撮像素子を
有するカラーテレビジョンカメラであって、赤、緑、青
各画像信号に所要のガンマ補正を行なう複数のガンマ補
正回路と、該複数のガンマ補正回路から入力した赤、
緑、青各画像信号の高輝度部分をそれぞれ圧縮する複数
のニー回路と、該複数のニー回路から入力した圧縮され
た赤、緑、青各画像信号の高輝度部分をそれぞれクリッ
プする複数のホワイトクリップ回路と、前記複数のガン
マ補正回路から入力したガンマ補正をされた赤、緑、青
各画像信号と前記複数のホワイトクリップ回路から入力
したクリップされた赤、緑、青各画像信号との差分を演
算する第１の減算回路と、該第１の減算回路から入力さ
れた赤、緑、青各差分信号から、輝度信号を演算する輝
度信号マトリクス回路と、前記複数のガンマ補正回路か
ら入力したガンマ補正をされた赤、緑、青各画像信号と
前記輝度信号マトリクス回路から入力した輝度信号との
差分を演算する第２の減算回路と、該第２の減算回路か
ら入力した赤、緑、青各差分信号から、輝度信号を演算
する輝度信号マトリクス回路と、前記第２の減算回路か
ら入力した赤、緑、青各差分信号から、色差信号を演算
する色差信号マトリクス回路と、前記第２の減算回路か
ら出力された赤、緑、青各差分信号を出力する赤、緑、
青各画像信号出力端子とを具備することを特徴とするカ
ラーテレビジョンカメラ。
【請求項４】撮像レンズからの入射光を色分解した赤、
緑、青３原色をそれぞれ光電変換して赤画像信号、緑画
像信号、青画像信号を出力する赤、緑、青各撮像素子を
有するカラーテレビジョンカメラであって、赤、緑、青
各画像信号に所要のガンマ補正を行なう複数のガンマ補
正回路と、該複数のガンマ補正回路から入力した赤、
緑、青各画像信号の高輝度部分をそれぞれ圧縮する複数
のニー回路と、該複数のニー回路から入力した圧縮され
た赤、緑、青各画像信号の高輝度部分をそれぞれクリッ
プする複数のホワイトクリップ回路と、前記複数のニー
回路から入力した圧縮された赤、緑、青各画像信号と前
記複数のホワイトクリップ回路から入力したクリップさ
れた赤、緑、青各画像信号との差分を演算する第１の減
算回路と、該第１の減算回路から入力された赤、緑、青
各差分信号から、輝度信号を演算する輝度信号マトリク
ス回路と、前記複数のニー回路から入力した圧縮された
赤、緑、青各画像信号と前記輝度信号マトリクス回路か
ら入力した輝度信号との差分を演算する第２の減算回路
と、該第２の減算回路から入力した赤、緑、青各差分信
号から、輝度信号を演算する輝度信号マトリクス回路
と、前記第２の減算回路から入力した赤、緑、青各差分
信号から、色差信号を演算する色差信号マトリクス回路
と、前記第２の減算回路から出力された赤、緑、青各差
分信号を出力する赤、緑、青各画像信号出力端子とを具
備することを特徴とするカラーテレビジョンカメラ。
【請求項５】撮像レンズからの入射光を色分解した赤、
緑、青３原色をそれぞれ光電変換して赤画像信号、緑画
像信号、青画像信号を出力する赤、緑、青各撮像素子を
有するカラーテレビジョンカメラであって、赤、緑、青
各画像信号に所要のガンマ補正を行なう複数のガンマ補
正回路と、該複数のガンマ補正回路から入力した赤、
緑、青各画像信号の高輝度部分をそれぞれ第１の圧縮率
で圧縮する複数の第１のニー回路と、前記複数のガンマ
補正回路から入力した赤、緑、青各画像信号の高輝度部
分をそれぞれ第２の圧縮率で圧縮する複数の第２のニー
回路と、前記複数の第１のニー回路から入力した圧縮さ
れた赤、緑、青各画像信号の高輝度部分をそれぞれクリ
ップする複数のホワイトクリップ回路と、前記複数の第
２のニー回路から入力した圧縮された赤、緑、青各画像
信号と前記複数のホワイトクリップ回路から入力したク
リップされた赤、緑、青各画像信号との差分を演算する
第１の減算回路と、該第１の減算回路から入力された
赤、緑、青各差分信号から、輝度信号を演算する輝度信
号マトリクス回路と、前記複数の第２のニー回路から入
力した圧縮された赤、緑、青各画像信号と前記輝度信号
マトリクス回路から入力した輝度信号との差分を演算す
る第２の減算回路と、該第２の減算回路から入力した
赤、緑、青各差分信号から、輝度信号を演算する輝度信
号マトリクス回路と、前記第２の減算回路から入力した
赤、緑、青各差分信号から、色差信号を演算する色差信
号マトリクス回路と、前記第２の減算回路から出力され
た赤、緑、青各差分信号を出力する赤、緑、青各画像信
号出力端子とを具備することを特徴とするカラーテレビ
ジョンカメラ。
【請求項６】撮像レンズからの入射光を色分解した赤、
緑、青３原色をそれぞれ光電変換して赤画像信号、緑画
像信号、青画像信号を出力する赤、緑、青各撮像素子を
有するカラーテレビジョンカメラであって、赤、緑、青
各画像信号に所要のガンマ補正を行なう複数のガンマ補
正回路と、該複数のガンマ補正回路から入力した赤、
緑、青各画像信号の高輝度部分をそれぞれ第１の圧縮率
で圧縮する複数の第１のニー回路と、前記複数のガンマ
補正回路から入力した赤、緑、青各画像信号の高輝度部
分をそれぞれ第２の圧縮率で圧縮する複数の第２のニー
回路と、前記複数の第１のニー回路から入力した赤、
緑、青各画像信号の高輝度部分をそれぞれ第１のクリッ
プレベルでクリップする複数の第１のホワイトクリップ
回路と、前記複数の第２のニー回路から入力した赤、
緑、青各画像信号の高輝度部分をそれぞれ第２のクリッ
プレベルでクリップする複数の第２のホワイトクリップ
回路と、該複数の第２のホワイトクリップ回路から入力
した赤、緑、青各画像信号と前記複数の第１のホワイト
クリップ回路から入力した赤、緑、青各画像信号との差
分を演算する第１の減算回路と、該第１の減算回路から
入力された赤、緑、青各差分信号から、輝度信号を演算
する輝度信号マトリクス回路と、前記複数の第２のホワ
イトクリップ回路から入力した赤、緑、青各画像信号と
前記輝度信号マトリクス回路から入力した輝度信号との
差分を演算する第２の減算回路と、該第２の減算回路か
ら入力した赤、緑、青各差分信号から、輝度信号を演算
する輝度信号マトリクス回路と、前記第２の減算回路か
ら入力した赤、緑、青各差分信号から、色差信号を演算
する色差信号マトリクス回路と、前記第２の減算回路か
ら出力された赤、緑、青各差分信号を出力する赤、緑、
青各画像信号出力端子とを具備することを特徴とするカ
ラーテレビジョンカメラ。