JP3500793B2 - 高輝度圧縮処理方法及び高輝度圧縮処理装置 - Google Patents

高輝度圧縮処理方法及び高輝度圧縮処理装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、テレビジョンカメ
ラなどにおいて撮像素子で得られ画像の高輝度部分の画
質改善を図る高輝度圧縮処理方法及び高輝度圧縮処理装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、NTSC(National Telrevi
sion Systems Committee )方式やPAL(Phase Alter
nation by Line)方式などの標準テレビジョン方式に準
拠した映像信号の伝送系では、伝送する映像信号の最大
振幅が規定されており、撮像素子から得られる信号のダ
イナミックレンジは600%程度であるが、この信号を
全て伝送することはできない(輝度信号で110%ま
で)ので、送像側で、ニー、ガンマ補正、ホワイトクリ
ップなど非線形処理によって信号を圧縮している。
【0003】すなわち、撮像素子により得られた信号野
信号レベルをホワイトクリップにより規定値内に制限す
るにあたり、撮像素子により得られた信号の所定レベル
以上の部分を規定値内に圧縮するニー処理を施すととも
に、受像側の陰極線管にガンマ特性に対応したガンマ補
正処理を施すことにより、高輝度部分の階調を確保し
て、画質改善を図るようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来、広い範囲に亘っ
て高輝度部分の階調を確保することはできず、また、ニ
ー処理による画質劣化などの弊害があった。
【0005】そこで、本発明の目的は、広い範囲に亘っ
て高輝度部分の階調を確保するとともに、また、ニー処
理による画質劣化を少なくすることができる高輝度圧縮
処理方法及び高輝度圧縮処理装置を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、撮像信号に所
定の高輝度圧縮特性に従った高輝度圧縮処理を施す高輝
度圧縮処理方法であって、ニーポイントを変更すべき輝
度レベルを示す第1の高輝度設定レベルと、この第1の
高輝度設定レベルよりも高い第2の高輝度設定レベルを
設定し、上記第1の高輝度設定レベル以上の輝度レベル
を有する画素数と上記第2の高輝度設定レベル以上の輝
度レベルを有する画素数を検出し、検出された各画素数
に基づいて、上記第1の高輝度設定レベル以上の被写体
に対してニーポイントを下げるように制御し、上記第2
の高輝度設定レベル以上の被写体に対してニーポイント
を上げるように制御しながら、撮像信号に高輝度圧縮処
理を施すことを特徴とする。
【0007】また、本発明は、撮像信号に所定の高輝度
圧縮特性に従った高輝度圧縮処理を施す高輝度圧縮処理
装置であって、ニーポイントの可変制御可能な高輝度圧
縮処理手段と、上記高輝度圧縮処理手段のニーポイント
を変更すべき輝度レベルを示す第1の高輝度設定レベル
以上の輝度レベルを有する画素数と、上記第1の高輝度
設定レベルよりも高い第2の高輝度設定レベル以上の輝
度レベルを有する画素数を検出する検出手段と、上記検
出手段により、検出された各画素数に基づいて、上記第
1の高輝度設定レベル以上の被写体に対して上記高輝度
圧縮処理手段のニーポイントを下げるように制御し、上
記第2の高輝度設定レベル以上の被写体に対して上記高
輝度圧縮処理手段のニーポイントを上げるように制御す
る制御手段とを備えることを特徴とする。
【0008】さらに、本発明に係る高輝度圧縮処理装置
は、上記制御手段により所定の制御範囲内でニーポイン
トを可変制御することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。
【0010】本発明に係る高輝度圧縮処理方法及び高輝
度圧縮処理装置は、例えば図1のブロック図に示すよう
な構成のビデオカメラにおける撮像信号処理部20で実
施される。
【0011】この図1のブロック図に示したビデオカメ
ラは、撮像部10と、この撮像部10により得られた撮
像信号が供給される撮像信号処理部20からなる。
【0012】上記撮像部10は、CCDイメージセンサ
11と、このCCDイメージセンサ11から撮像信号を
取り出すサンプルホールド(S/H)回路やレベル調整
用の自動利得制御AGC回路などのアナログ信号処理回
路12とからなり、上記CCDイメージセンサ11によ
り得られた撮像信号を上記アナログ信号処理回路12を
介して、上記撮像信号処理部20に供給するようになっ
ている。
【0013】また、上記撮像信号処理部20は、上記撮
像部10により得られた撮像信号にデジタル信号処理に
より所定の信号処理を施すもので、上記撮像部10によ
り得られた撮像信号が供給されるA/D変換器21と、
このA/D変換器21によりデジタル化された撮像信号
が供給されるクリップ処理回路22と、このクリップ処
理回路22によりクリップ処理が施された撮像信号が供
給されるホワイトバランス調整回路23と、このホワイ
トバランス調整回路23によりホワイトバランス調整処
理が施された撮像信号が供給されるディテクタ24及び
高輝度圧縮処理回路25と、上記ディテクタ24による
検出結果に基づいて上記高輝度圧縮処理回路25を制御
する制御回路26とからなる。
【0014】この撮像信号処理部20において、上記デ
ィテクタ24は、上記ホワイトバランス調整回路23か
ら供給される撮像信号について、例えば図2に示すよう
に2種類の高輝度設定レベルL1,L2((L1<L
2)、ここではL1=108IRE,L2=120IR
Eとする。)でレベル検出を行い、上記高輝度設定レベ
ルL1以上のサンプル数H1と上記高輝度設定レベルL
2以上のサンプル数H2を求める。そして、上記高輝度
設定レベルL1,L2以上の各サンプル数H1,H2を
上記制御部26に与える。
【0015】また、上記高輝度圧縮処理回路25は、上
記ホワイトバランス調整回路23から供給される撮像信
号に所定の高輝度圧縮特性に従った高輝度圧縮処理を施
すもので、上記制御部26によってニーポイントPが可
変制御されるようになっている。
【0016】さらに、上記制御部26は、マイクロコン
ピュータにより構成されており、上記ディテクタ24に
より検出された上記高輝度設定レベルL1,L2以上の
各サンプル数H1,H2に基づいて、図3に示すように
上記高輝度圧縮処理回路25のガンマ特性(高輝度圧縮
特性)の折り曲げ点(ニーポイント)をP、最大折り曲
げ点をPMAX 、最小折り曲げ点をPMIN として、上記高
輝度圧縮処理回路25を次のように制御する。
【0017】被写体が108IRE以下で有れば、折り
曲げ点Pを最小折り曲げ点PMIN に固定する。
【0018】108IRE以上の被写体であれば、折り
曲げ点Pを徐々に下げる。これにより、108IRE以
上の被写体に対して高輝度部分の階調を広い範囲に亘っ
て確保することができる。
【0019】120IRE以上のさらに高輝度な被写体
が入ってきたときには、折り曲げ点Pを徐々に上げて、
本来のガンマ特性に徐々に戻す。これにより、120I
RE以上の高輝度な被写体に対して、ガンマ特性を折り
曲げることによる悪影響を回避することができる。
【0020】すなわち、上記制御部26では、少しでも
108IREを越える被写体が入ってきたら、折り曲げ
点Pを下げ、また、被写体が120IREを越えてくる
と徐々に折り曲げ点Pを徐々に戻すような関数Fを次の
ように定義して、式5に示す制御式Pに従って上記高輝
度圧縮処理回路25を制御する。
【0021】F=1−H2/H1 ・・・式1 (ただし、サンプル数H1,H2はそれぞれ以下の条件
を満たすものとする、255≧H1≧0,255≧H2
≧0,H1≧H2,また1≧F≧0,1でMAX点,H
1=0ならF=0とする。)
【0022】 F=k1・(1−H2/H1) ・・・式2 (ただし、1≧F≧0,k1は自然数) さらに、この式2で定義される関数Fは、図5に示すよ
うにH2/H1が微小であるニーのかかり始めで急にM
AX値になってしまうので、図6に示すように立ち上が
りを連続させるための立ち上がり度係数K2を持った G=K2・H1/255 ・・・式3 (ただし、1≧G≧0,k2は自然数) なる関数Gを採用する。この図6では、H1/255が
微小であるニーのかかり始めにおいて、立ち上がり係数
K2に比例させて関数Gを設定することができるため、
図5に示すようにニーのかかり始めで急にMAX値にな
ることを防ぐことができる。
【0023】そして、ニーの効き始めの連続した折り曲
げ点Pの制御式Pとして、上記式2の関数Fと式3の関
数Gを掛け、 P=F・G =k1・(1−H2/H1)・K2・H1/255 =k1・K2・(H1−H2)/255 ・・・式4 さらに、ニーを効かせる幅を制限した P=(PMAX−PMIN )F・G+PMIN ・・・式5 なる式5を採用している。
【0024】
【発明の効果】本発明では、第1の高輝度設定レベル以
上の輝度レベルを有する画素数とこの第1の高輝度設定
レベルよりも高い第2の高輝度設定レベル以上の輝度レ
ベルを有する画素数を検出し、検出された各画素数に基
づいて、第1の高輝度設定レベル以上の被写体に対して
ニーポイントを下げるように制御し、第2の高輝度設定
レベル以上の被写体に対してニーポイントを上げるよう
に制御しながら、撮像信号に高輝度圧縮処理を施すの
で、第1の高輝度設定レベル以上の被写体に対して高輝
度部分の階調を広い範囲に亘って確保することができ、
しかも、第2の高輝度設定レベル以上のさらに高輝度な
被写体に対して、高輝度圧縮特性を折り曲げることによ
る悪影響を回避することができる。
【0025】また、本発明は、撮像信号に所定の高輝度
圧縮特性に従った高輝度圧縮処理を施す高輝度圧縮処理
装置であって、ニーポイントの可変制御可能な高輝度圧
縮処理手段と、上記高輝度圧縮処理手段のニーポイント
を変更すべき輝度レベルを示す第1の高輝度設定レベル
以上の輝度レベルを有する画素数と、上記第1の高輝度
設定レベルよりも高い第2の高輝度設定レベル以上の輝
度レベルを有する画素数を検出する検出手段と、上記検
出手段により、検出された各画素数に基づいて、上記第
1の高輝度設定レベル以上の被写体に対して上記高輝度
圧縮処理手段のニーポイントを下げるように制御し、上
記第2の高輝度設定レベル以上の被写体に対して上記高
輝度圧縮処理手段のニーポイントを上げるように制御す
る制御手段とを備えるので、第1の高輝度設定レベル以
上の被写体に対して高輝度部分の階調を広い範囲に亘っ
て確保することができ、しかも、第2の高輝度設定レベ
ル以上のさらに高輝度な被写体に対して、高輝度圧縮特
性を折り曲げることによる悪影響を回避することができ
る。
【0026】さらに、本発明に係る高輝度圧縮処理装置
は、上記制御手段により所定の制御範囲内でニーポイン
トを可変制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したビデオカメラの構成を示すブ
ロック図である。
【図2】上記ビデオカメラの撮像信号処理部におけるデ
ィテクタの機能説明に供する図である。
【図3】上記ビデオカメラの撮像信号処理部における制
御部による高輝度圧縮処理回路のニーポイントの制御状
態を示す図である。
【図4】上記ビデオカメラの撮像信号処理部における制
御部の関数Fを示す図である。
【図5】上記ビデオカメラの撮像信号処理部における制
御部の関数Fを示す図である。
【図6】上記ビデオカメラの撮像信号処理部における制
御部の関数Gを示す図である。
【符号の説明】
10 撮像部 20 撮像信号処理部 21 A/D変換器 24 ディテクタ 25 高輝度圧縮処理回路 26 制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/14 - 5/217

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像信号に所定の高輝度圧縮特性に従っ
    た高輝度圧縮処理を施す高輝度圧縮処理方法であって、 ニーポイントを変更すべき輝度レベルを示す第1の高輝
    度設定レベルと、この第1の高輝度設定レベルよりも高
    い第2の高輝度設定レベルを設定し、 上記第1の高輝度設定レベル以上の輝度レベルを有する
    画素数と上記第2の高輝度設定レベル以上の輝度レベル
    を有する画素数を検出し、検出された各画素数に基づいて、上記第1の高輝度設定
    レベル以上の被写体に対してニーポイントを下げるよう
    に制御し、上記第2の高輝度設定レベル以上の被写体に
    対してニーポイントを上げるように制御しながら、 撮像
    信号に高輝度圧縮処理を施すことを特徴とする高輝度圧
    縮処理方法。
  2. 【請求項2】 撮像信号に所定の高輝度圧縮特性に従っ
    た高輝度圧縮処理を施す高輝度圧縮処理装置であって、 ニーポイントの可変制御可能な高輝度圧縮処理手段と、 上記高輝度圧縮処理手段のニーポイントを変更すべき輝
    度レベルを示す第1の高輝度設定レベル以上の輝度レベ
    ルを有する画素数と、上記第1の高輝度設定レベルより
    も高い第2の高輝度設定レベル以上の輝度レベルを有す
    る画素数を検出する検出手段と、 上記検出手段により、検出された各画素数に基づいて、
    上記第1の高輝度設定レベル以上の被写体に対して上記
    高輝度圧縮処理手段のニーポイントを下げるように制御
    し、上記第2の高輝度設定レベル以上の被写体に対して
    上記高輝度圧縮処理手段のニーポイントを上げるように
    制御する制御手段とを備えることを特徴とする高輝度圧
    縮処理装置。
  3. 【請求項3】 上記制御手段は、所定の制御範囲内でニ
    ーポイントを可変制御することを特徴とする請求項2記
    載の高輝度圧縮処理装置。
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