JP3596387B2 - 高輝度圧縮回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオ信号を扱う機器、特にビデオカメラやカメラ装置における高輝度圧縮回路に関し、特に、RGBの各映像信号のうち、いずれかが高輝度圧縮処理を行うレベルであるニーポイントを越えた場合の色再現性の向上を図った高輝度圧縮回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
3板式のビデオカメラでは、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色用にCCD(Charge Coupled Device)等の固体撮像素子を備えており、そのダイナミックレンジは通常600%程度までリニアな特性を有している。しかし、ビデオカメラの出力信号においては、その最大レベルは例えば110%程度に制限されており、この最大レベル以上の撮像信号については、後続の機器に伝送することができない。
【0003】
ここで、撮像信号を上記最大レベルで単純にクリップして出力すると、この最大レベル以上の階調は表現できない。すなわち、被写体の明るい部分では、いわゆる「つぶれた」画像になってしまう。そこで、このような高輝度部の階調を表現するために、通常ビデオカメラにはニー圧縮回路と呼ばれる高輝度圧縮回路が設けられている。
【0004】
この高輝度圧縮回路の入出力特性は、図10に示すように所定のレベル以上の撮像信号に対して、その特性の傾きを小さくするような圧縮処理を行うものである。なお、この所定のレベルkpはニーポイントと呼び、そのレベルは上記最大出力以下であり、通常は各色用の撮像信号に対して共通レベルとする。また、上記傾きをニースロープと呼び、やはり通常は、各色用の撮像信号に対して共通の傾きとする。
【0005】
この高輝度圧縮回路により、ニーポイント以上の撮像信号は圧縮されながらも、階調を表現することができ、画面中の明るい部分も最大レベルで飽和して「つぶれる」ことなく、その画像を表現することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の高輝度圧縮回路では、RGBの各色用の撮像信号に対して、それぞれ別個にニー圧縮処理を行っているため、ニー圧縮処理の前後でRGB各撮像信号の比率に変化を生じる。すなわち、有色の被写体においては、まずレベルの大きい色信号から順番にニー圧縮が始まり、十分明るい部分では、RGB各色信号の全てに圧縮が行われ、RGB各撮像信号の差が縮小し、白色に近づく。
【0007】
画像の十分明るい部分において、有色の画像が白色に近づく、すなわち彩度を落としていく処理は、視覚的にも自然である。しかし、上記ニー処理では、信号レベルの高い色信号からニー圧縮がかかるため、彩度が圧縮される過程で色相が変化してしまう。例えば、肌色の部分では、明るくなるに従って黄色くなりながら白色に変化していく。
【0008】
上記課題を解決する手段として、例えば特開平7−288838号公報や特開平8−88863号公報に記載された技術がある。これらの技術では、最大レベルの色信号にニー圧縮を行った際に、他の色信号も等しい圧縮率を乗算し、RGB各色信号の比率を維持するものである。
【0009】
ところが、このような技術では、色相の変化はないものの、たとえ入力信号のレベルが増大しても彩度が圧縮されず、視覚的に不自然な画像となってしまう。また、彩度が高い画像においては、輝度レベルが低い状態で飽和してしまう。
【0010】
本発明は、上述の従来の課題を解決するもので、高輝度圧縮処理の前後における各色用撮像信号の圧縮処理に一定の関係を持たせ、色相の変化を防止しつつ、彩度を圧縮することを目的とする。
【0011】
また、色相の変化を防ぎながら、彩度の圧縮の度合いを調整できる高輝度圧縮回路を実現することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の高輝度圧縮回路は、R,G,Bの3原色信号を入力し、各信号レベルの大小判定を行い、最大色信号、中間色信号、最小色信号とし、入力された3原色信号が各々所定レベル以上のとき圧縮処理を行い、中間色信号または最小色信号に対応する出力信号を演算処理によりもとめ、圧縮処理後の出力信号とともに、出力の3原色信号とするものである。
【0013】
これにより、少なくとも最大色信号以外の信号を演算処理により得るので、色相を保存しつつ、彩度を圧縮することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の発明は、入力される3原色信号の各信号レベルを比較し、その大小関係を出力するレベル判定回路と、前記各色信号にニー圧縮処理を行うニー圧縮回路と、前記レベル判定回路の出力に応じて前記各色信号から第1の最大色信号、第1の中間色信号、第1の最小色信号をそれぞれ選択する第1のセレクタと、前記レベル判定回路の出力に応じて、前記ニー圧縮回路の出力信号から第2の最大色信号、第2の最小色信号を選択する第2のセレクタと、前記第1および第2のセレクタの出力信号から圧縮係数を演算する圧縮係数演算回路と、前記圧縮係数に基づき第2の中間色信号を演算する中間色信号演算回路と、第2の最大色信号、第2の中間色信号、第2の最小色信号から3原色信号を選択する第3のセレクタとを備え、
前記圧縮係数演算回路は、第1の最大色信号と第1の最小色信号の差を演算する第1の減算器と、第2の最大色信号と第2の最小色信号の差を演算する第2の減算器と、前記第2の減算器の出力を前記第1の減算器の出力で除算する除算器とからなり、前記除算器の出力を圧縮係数とし、
前記中間色信号演算回路は、第1の中間色信号から第1の最小色信号を減算する第3の減算器と、前記第3の減算器の出力に前記圧縮係数を乗算する乗算器と、前記乗算器の出力に第2の最小色信号を加算する加算器とからなり、前記加算器の出力を第2の中間色信号とすることを特徴とする高輝度圧縮回路である。
【0015】
また、本発明の第2の発明は、入力3原色信号の各信号レベルを比較し、その大小関係を出力するレベル判定回路と、各色信号にニー圧縮処理を行うニー圧縮回路と、前記レベル判定回路の出力に応じて前記各色信号から第1の最大色信号、第1の中間色信号、第1の最小色信号をそれぞれ選択する第1のセレクタと、前記レベル判定回路の出力に応じて、前記ニー圧縮回路の出力信号から第2の最大色信号、第2の中間色信号を選択する第2のセレクタと、前記第1および第2のセレクタの出力信号から圧縮係数を演算する圧縮係数演算回路と、前記圧縮係数に基づき第2の最小色信号を演算する最小色信号演算回路と、第2の最大色信号、第2の中間色信号、第2の最小色信号から3原色信号を選択する第3のセレクタとを備え、
前記圧縮係数演算回路は、第1の最大色信号と第1の中間色信号の差を演算する第1の減算器と、第2の最大色信号と第2の中間色信号の差を演算する第2の減算器と、前記第2の減算器の出力を前記第1の減算器の出力で除算する除算器とからなり、前記除算器の出力を圧縮係数とし、
前記最小色信号演算回路は、第1の最小色信号から第1の中間色信号を減算する第3の減算器と、前記第3の減算器の出力に前記圧縮係数を乗算する乗算器と、前記乗算器の出力に第2の中間色信号を加算する加算器とからなり、前記加算器の出力を第2の最小色信号とすることを特徴とする高輝度圧縮回路である。
【0016】
また、本発明の第3の発明は、入力3原色信号の各信号レベルを比較し、その大小関係を出力するレベル判定回路と、前記各色信号にニー圧縮処理を行うニー圧縮回路と、前記レベル判定回路の出力に応じて前記各色信号から第1の最大色信号、第1の中間色信号、第1の最小色信号をそれぞれ選択する第1のセレクタと、前記レベル判定回路の出力に応じて、前記ニー圧縮回路の出力信号から第2の最大色信号、第2の中間色信号、第2の最小色信号を選択する第2のセレクタと、前記第1および第2のセレクタの出力から圧縮係数を演算する圧縮係数演算回路と、前記圧縮係数に基づき第3の中間色信号を演算する中間色信号演算回路と、前記圧縮係数に基づき第3の最小色信号を演算する最小色信号演算回路と、第2の最大色信号、第3の中間色信号、第3の最小色信号から3原色信号を選択する第3のセレクタとを備え、
前記圧縮係数演算回路は、第1の係数演算回路と、その出力に第1の圧縮強度係数を掛け算する第1の乗算器と、第2の係数演算回路と、その出力に第2の圧縮強度係数を掛け算する第2の乗算器と、前記第1の乗算器と第2の乗算器の出力を加算する第1の加算器とからなり、前記第1の加算器の出力を圧縮係数とし、
前記第1の係数演算回路は、第1の最大色信号と第1の最小色信号の差を演算する第1の減算器と、第2の最大色信号と第2の最小色信号の差を演算する第2の減算器と、第2の減算器の出力を第1の減算器の出力で除算する第1の除算器とからなり、
前記第2の係数演算回路は、第1の最大色信号と第1の中間色信号の差を演算する第3の減算器と、第2の最大色信号と第2の中間色信号の差を演算する第4の減算器と、第4の減算器の出力を第3の減算器の出力で除算する第2の除算器とからなり、
中間色信号演算回路は、第1の中間色信号から第1の最大色信号を減算する第5の減算器と、前記第5の減算器の出力に前記圧縮係数を乗算する第3の乗算器と、前記第3の乗算器の出力に第2の最大色信号を加算する第2の加算器とからなり、前記第2の加算器の出力を第3の中間色信号とし、
最小色信号演算回路は、第1の最大色信号から第1の最小色信号を減算する第6の減算器と、前記第6の減算器の出力に前記圧縮係数を乗算する第4の乗算器と、前記第4の乗算器の出力に第2の最大色信号を加算する第3の加算器とからなり、前記第3の加算器の出力を第3の最小色信号とすることを特徴する高輝度圧縮回路である。
【0017】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。以下の実施の形態では、最大色信号x0、中間色信号y0、最小色信号z0がそれぞれMAX0、MID0、MIN0に対応し、これらに対応する圧縮処理後の信号x1、y1、z1がをそれぞれMAX1、MID1、MIN1に対応する。
【0018】
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1における高輝度圧縮回路は、例えば図1のように構成される。図1の構成において、1R、1G、1Bは各色用の映像信号入力端子、2はレベル判定回路、3はニー(knee)圧縮回路、4,5はセレクタ、11は圧縮係数演算回路、6は中間色信号演算回路、9はセレクタ、10R、10G、10Bは映像信号出力端子である。また、中間色信号演算回路6は、減算器21、乗算器22、加算器23からなる。
【0019】
以上のように構成された高輝度圧縮回路の動作について、以下に説明する。
【0020】
図1において映像信号入力端子1R、1G、1Bには、CCDなどの固体撮像素子からの出力信号に相関二重サンプリング処理や白バランス、黒バランス等のレベル制御がされた映像信号R0、G0、B0が入力される。レベル判定回路2は、映像信号R0、G0、B0の信号レベルの大小を判断し、その結果を出力する。
【0021】
また、入力映像信号R0、G0、B0は、セレクタ4において、レベル判定回路2の出力に応じて、その信号レベルの大きい順にMAX0、MID0、MIN0として出力される。
【0022】
さらに、映像信号R0、G0、B0は、ニー圧縮回路3にも入力され、従来と同様のニー圧縮処理が施され、Rn、Gn、Bnとなり、セレクタ5へと供給される。セレクタ5では、レベル判定回路2の出力に応じて、最大色信号MAX1と最小色信号MIN1を、ニー処理後の映像信号Rn、Gn、Bnから選択して出力する。なお、ニー処理後の中間色信号MID1については、中間色信号演算回路6で生成するためセレクタ5からは出力しない。
【0023】
ニー処理前の信号MAX0、MIN0と、ニー処理後の信号MAX1、MIN1は、圧縮係数演算回路11へと入力され、後述の演算により圧縮係数kcが出力される。この圧縮係数kcは、ニー処理前の信号MID0、MIN0と、ニー処理後の信号MIN1と共に、中間色信号演算回路6へと入力され、後述の動作により、ニー処理後の中間色信号MID1が演算される。セレクタ9では、ニー処理後の最大色信号MAX1、最小色信号MIN1に加え、中間色信号演算回路6の出力である中間色信号MID1を入力とし、レベル判定回路2の出力に応じて、各色の映像信号R1、G1、B1に戻して出力する。
【0024】
次に、圧縮係数演算回路11の動作について説明する。ニー処理前の信号MAX0、MIN0と、ニー処理後の信号MAX1、MIN1は、圧縮係数演算回路11へと入力されるが、その構成は図2のようになっている。すなわち、信号MAX0、MIN0、信号MAX1、MIN1は、それぞれ減算器42、41に入力され、差分が算出された結果は除算器43へと入力される。除算器43では、減算器41の出力を減算器42の出力により除算を行い、圧縮係数kcを求める。すなわち、圧縮係数kcは、(数1)で求められる。
【0025】
【数1】
【0026】
次に、中間色信号演算回路6の動作について説明する。ニー処理前の中間色信号MID0と最小色信号MIN0は、減算器21の入力となり、その差分出力と前記圧縮係数kcとの乗算が乗算器22において行われる。乗算器22の出力は加算器23において、ニー処理後の最小色信号MIN1と加算され、中間色信号MID1として出力される。すなわち、中間色信号MID1は(数2)により求められている。
【0027】
【数2】
【0028】
なお、(数1)、(数2)は以下の(数3)のように表現することができ、さらに(数4)を導出できる。
【0029】
【数3】
【0030】
【数4】
【0031】
(数3)、(数4)が意味する事は、RGB各色信号の任意の2つの信号の差分は、本発明の高輝度圧縮回路において、すべて圧縮係数kcで圧縮されているという事である。このような関係を有して算出されたMID1を中間色信号として扱うことにより、色相の変化を伴わない高輝度圧縮処理を実現できる。
【0032】
次に、上述の高輝度圧縮回路において色相が変化しない理由を詳細に説明する。
【0033】
まず、色相の変化を伴わずに、彩度を圧縮する際の関係式を導出する。色相および彩度に着目して考えるのあれば、RGBの原色信号から、輝度信号および色差信号に変換した方が考えやすい。輝度信号および色差信号は、いわゆるNTSC規格では以下の(数5)で定義される。
【0034】
【数5】
【0035】
ここで色差信号は、以下の(数6)のように変形できる。
【0036】
【数6】
【0037】
色相が変化しないためには、高輝度圧縮処理の前後において、R−YとB−Yの比が変わらなければよい。
【0038】
ここで、高輝度圧縮処理前の色差信号は、以下の(数7)のようになる。
【0039】
【数7】
【0040】
また、高輝度圧縮処理後の色差信号は、以下の(数8)のようになる。
【0041】
【数8】
【0042】
ここで一例として、入力映像信号R0、G0、B0のレベルがR0>G0>B0、すなわち、MAX0=R0、MID0=G0、MIN0=B0、MAX1=R1、MID1=G1、MIN1=B1の場合を考える。
【0043】
このとき、(数3)、(数4)に代入すると、(数9)であるので、(数8)に代入すると、(数10)となる。
【0044】
【数9】
【0045】
【数10】
【0046】
すなわち、色差信号は双方とも係数kcにより等しい割合で圧縮されているので、色相は変化せずに彩度のみ圧縮したことになる。
【0047】
ここで、本実施の形態における高輝度圧縮回路の入出力特性を図3に示す。図3において、横軸は高輝度圧縮回路への入力信号の信号レベルを表し、レンズの絞りや照明の光量により、被写体の明るさが増していく事に相当する。
【0048】
ここで被写体の明るさが増していくと、R信号が最も信号レベルが大きいので、一番早くニーポイント(kp)に達し、ニー圧縮回路3によりニー圧縮が開始される。それに伴い、圧縮係数演算回路11により圧縮係数kcが計算され、中間色信号演算回路6より中間色信号であるG信号が演算され、図3に示すG1のようになる。すなわち、最大色信号であるR信号の圧縮に連動してG信号も圧縮され、色相の変化のないように、RGB各色信号のレベル差が一定の関係に保たれる。なお、最小色信号であるB信号は通常通りの処理しか受けない。
【0049】
つまり、本実施の形態によれば、ニー処理後のRGB各色信号に対して、最大色信号と最小色信号をそのままに、中間色信号のみ処理することにより、色相の変化を伴わずに高輝度圧縮を実現している。ここで、通常のニー処理(図10)に比較してRGB各色信号の差が大きい範囲が広がるため、被写体の明るさが増しても白色に飽和しにくく、高輝度でも色が残る効果がある。
【0050】
なお、以上の説明では、中間色信号演算回路6において、最小色信号MIN0、MIN1を用いて中間色信号MID1を演算したが、最大色信号MAX0、MAX1を代わりに使用してもよい。
【0051】
また、レベル判定回路2の出力は、3原色信号の大小関係を表現できれば、そのビット数や定義は特に制限されるものではない。なお、入力信号がレベル判定回路2とセレクタ4、5、9にそれぞれ入力する時間にずれがある場合、レベル判定回路2の出力に、この時間ずれを補う遅延回路を追加してもよい。
【0052】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2における高輝度圧縮回路は、例えば図4のように構成される。図4の構成において、1R、1G、1Bは各色用の映像信号入力端子、2はレベル判定回路、3はニー圧縮回路、4,5はセレクタ、12は圧縮係数演算回路、7は最小色信号演算回路、9はセレクタ、10R、10G、10Bは映像信号出力端子である。また、最小色信号演算回路7は、減算器31、乗算器32、加算器33からなる。
【0053】
以上のように構成された高輝度圧縮回路の動作について、以下に説明する。ただし、前述した実施の形態1と同一の構成の部分については、説明を一部省略する。
【0054】
図4において映像信号入力端子1R、1G、1Bには、CCDなどの固体撮像素子からの出力信号に相関二重サンプリング処理や白バランス、黒バランス等のレベル制御がされた映像信号R0、G0、B0が入力される。レベル判定回路2は、映像信号R0、G0、B0の信号レベルの大小を判断し、その結果を出力する。
【0055】
また、入力映像信号R0、G0、B0は、セレクタ4において、レベル判定回路2の出力に応じてその信号レベルの大きい順にMAX0、MID0、MIN0として出力される。
【0056】
さらに、映像信号R0、G0、B0は、ニー圧縮回路3にも入力され、従来と同様のニー圧縮処理が施され、Rn、Gn、Bnとなり、セレクタ5へと供給される。セレクタ5では、レベル判定回路2の出力に応じて、最大色信号MAX1と中間色信号MID1を、ニー処理後の映像信号Rn、Gn、Bnから選択して出力する。なお、ニー処理後の最小色信号MIN1については、最小色信号演算回路7で生成するためセレクタ5からは出力しない。
【0057】
ニー処理前の信号MAX0、MID0と、ニー処理後の信号MAX1、MID1は、圧縮係数演算回路12へと入力され、後述の演算により圧縮係数kcが出力される。この圧縮係数kcは、ニー処理前の信号MID0、MIN0と、ニー処理後の信号MID1と共に、最小色信号演算回路7へと入力され、後述の動作により、ニー処理後の最小色信号MIN1が演算される。セレクタ9では、ニー処理後の最大色信号MAX1、中間色信号MID1に加え、最小色信号演算回路7の出力である最小色信号MIN1を入力とし、レベル判定回路2の出力に応じて、各色の映像信号R1、G1、B1に戻して出力する。
【0058】
次に、圧縮係数演算回路12の動作について説明する。ニー処理前の信号MAX0、MID0と、ニー処理後の信号MAX1、MID1は、圧縮係数演算回路12へと入力されるが、その構成は図5のようになっている。すなわち、信号MAX0、MID0、信号MAX1、MID1は、それぞれ減算器45、44に入力され、差分が算出された結果は除算器46へと入力される。除算器46では、減算器44の出力を減算器45の出力により除算を行い、圧縮係数kcを求める。すなわち、圧縮係数kcは(数11)で求められている。
【0059】
【数11】
【0060】
次に、最小色信号演算回路7の動作について説明する。ニー処理前の中間色信号MID0と最小色信号MIN0は、減算器31の入力となり、その差分出力と前記圧縮係数kcとの乗算が乗算器32において行われる。乗算器32の出力は加算器33において、ニー処理後の中間色信号MID1と加算され、最小色信号MIN1として出力される。すなわち、最小色信号MIN1は(数12)により求められている。
【0061】
【数12】
【0062】
なお、(数11)、(数12)を変形すれば、前述の(数3)、(数4)を導出することができる。そこで、実施の形態1において詳述した同様の理由で、色相の変化を伴わない高輝度圧縮処理を実現できている。
【0063】
ここで、本実施の形態における高輝度圧縮回路の入出力特性を図6に示す。図6において、横軸は図3と同様に高輝度圧縮回路への入力信号の信号レベルを表す。
【0064】
ここで被写体の明るさが増していくと、R信号が最も信号レベルが大きいので、一番早くニーポイントに達し、ニー圧縮回路3によりニー圧縮が開始される。それに伴い、圧縮係数演算回路12により圧縮係数kcが計算され、最小色信号演算回路7より最小色信号であるB信号が演算され、図6に示すB1のようになる。すなわち、最大色信号であるR信号の圧縮に連動してB信号は伸張され、色相の変化のないように、RGB各色信号のレベル差が一定の関係に保たれる。なお、中間色信号であるG信号は通常通りの処理しか受けない。
【0065】
つまり、本実施の形態によれば、ニー処理後のRGB各色信号に対して、最大色信号と中間色信号をそのままに、最小色信号のみ処理することにより、色相の変化を伴わずに高輝度圧縮を実現している。ここで、通常のニー処理に比較してRGB各色信号の差が小さくなる傾向のため、被写体の明るさが増したときに、より早く白色に飽和させる効果がある。
【0066】
なお、以上の説明では、最小色信号生成回路7において、中間色信号MID0、MID1を用いて最小色信号MIN1を演算したが、最大色信号MAX0、MAX1を代わりに使用してもよい。
【0067】
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3に高輝度圧縮回路は、例えば図7のように構成される。図7の構成において、1R、1G、1Bは各色用の映像信号入力端子、2はレベル判定回路、3はニー圧縮回路、4,5はセレクタ、13は圧縮係数演算回路、6は中間色信号演算回路、7は最小色信号演算回路、9はセレクタ、10R、10G、10Bは映像信号出力端子である。また、中間色信号演算回路6は、減算器21、乗算器22、加算器23からなり、最小色信号演算回路7は、減算器31、乗算器32、加算器33からなる。
【0068】
以上のように構成された高輝度圧縮回路の動作について、以下に説明する。ただし、前述した実施の形態1および実施の形態2と同一の構成の部分については、説明を一部省略する。
【0069】
図7において映像信号入力端子1R、1G、1Bには、CCDなどの固体撮像素子からの出力信号に相関二重サンプリング処理や白バランス、黒バランス等のレベル制御がされた映像信号R0、G0、B0が入力される。レベル判定回路2は、映像信号R0、G0、B0の信号レベルの大小を判断し、その結果を出力する。
【0070】
また、入力映像信号R0、G0、B0は、セレクタ4において、レベル判定回路2の出力に応じてその信号レベルの大きい順にMAX0、MID0、MIN0として出力される。
【0071】
さらに、映像信号R0、G0、B0は、ニー圧縮回路3にも入力され、従来と同様のニー圧縮処理が施され、Rn、Gn、Bnとなり、セレクタ5へと供給される。セレクタ5では、レベル判定回路2の出力に応じて、その信号レベルの大きい順にMAX1、MID1、MIN1として出力される。
【0072】
ニー処理前の信号MAX0、MID0、MIN0と、ニー処理後の信号MAX1、MID1、MIN1は、圧縮係数演算回路13へと入力され、後述の演算により圧縮係数kcが出力される。中間色信号演算回路6には、ニー処理前の信号MAX0、MID0と、ニー処理後の信号MAX1と共に、前記圧縮係数kcが入力され、ニー処理後の中間色信号MID1が演算される。また、最小色信号演算回路7には、ニー処理前の信号MAX0、MIN0と、ニー処理後の信号MAX1と共に、前記圧縮係数kcが入力され、ニー処理後の中間色信号MIN1が演算される。セレクタ9では、ニー処理後の最大色信号MAX1に加え、中間色信号演算回路6の出力である中間色信号MID1、および最小色信号演算回路7の出力である最小色信号MIN1を入力とし、レベル判定回路2の出力に応じて、各色の映像信号R1、G1、B1に戻して出力する。
【0073】
次に、圧縮係数演算回路13の動作について説明する。ニー処理前の信号MAX0、MID0、MIN0と、ニー処理後の信号MAX1、MID1、MIN1は、圧縮係数演算回路13へと入力されるが、その構成は図8のようになっている。ここで、圧縮係数演算回路11は図2に示した構成であり、圧縮係数演算回路12は図5に示した構成である。すなわち、圧縮係数演算回路11では、ニー処理前の信号MAX0、MID0と、ニー処理後の信号MAX1、MID1から、実施の形態1と同様の動作により、第1の圧縮係数kc1を算出する。また、圧縮係数演算回路12では、ニー処理前の信号MAX0、MIN0と、ニー処理後の信号MAX1、MIN1から、実施の形態2と同様の動作により、第2の圧縮係数kc2を算出する。すなわち、圧縮係数kc1、kc2は以下の(数13)のようになる。
【0074】
【数13】
【0075】
なお、圧縮係数演算回路13には、圧縮強度係数rcが制御手段(図示せず)から入力され、乗算器47と減算器49へと入力される。減算器49では、「1」からこの圧縮強度係数rcが減算され、乗算器48へと入力される。乗算器47では、第2の圧縮係数kc2に圧縮強度係数rcが乗算され、また乗算器48では、第1の圧縮係数kc1に減算器49の出力「1−rc」が乗算される。乗算器47、48の出力は加算器50で加算され、第3の圧縮係数kcとして出力される。このとき、第3の圧縮係数kcは(数14)のようになる。
【0076】
【数14】
【0077】
この第3の圧縮係数kcが、中間色信号演算回路6と最小色信号演算回路7に入力されるため、中間色信号MID1と最小色信号MIN1は、以下の(数15)で表される。
【0078】
【数15】
【0079】
なお、(数15)を変形すれば、前述の(数3)、(数4)を導出することができる。そこで、実施の形態1において詳述した同様の理由で、色相の変化を伴わない高輝度圧縮処理を実現できている。
【0080】
ここで、圧縮係数演算回路13においては、第1の圧縮係数kc1、第2の圧縮係数kc2、圧縮強度係数rcから圧縮係数kcが算出されており、圧縮強度係数rc=0のときには、kc=kc1となり、圧縮強度係数rc=1のときには、kc=kc2となる。すなわち、外部より入力する圧縮強度係数rcにより、実施の形態1と実施の形態2で示した結果を選択することができる。また、圧縮強度係数rcとして、0から1までの値を入力することにより、実施の形態1と実施の形態2の中間的な圧縮効果を得ることができる。
【0081】
ここで本実施の形態における高輝度圧縮回路の入出力特性の一例として、rc=0.5の場合を図9に示す。図9において、横軸は図3と同様に高輝度圧縮回路への入力信号の信号レベルを表す。
【0082】
ここで被写体の明るさが増していくと、R信号が最も信号レベルが大きいので、一番早くニーポイントに達し、ニー圧縮回路3によりニー圧縮が開始される。それに伴い、圧縮係数演算回路13により圧縮係数kcが計算され、中間色信号演算回路6より中間色信号であるG信号が、また最小色信号演算回路7より最小色信号であるB信号が演算され、図6に示すG1、B1のようになる。すなわち、最大色信号であるR信号の圧縮に連動して、G信号は圧縮され、B信号は伸張され、色相の変化のないように、RGB各色信号のレベル差が一定の関係に保たれる。なお、図9を図3、図6と比較すると明らかなように、本実施の形態においては、実施の形態1と実施の形態2の中間的な圧縮効果を得ている。
【0083】
すなわち、本実施の形態3では、圧縮強度係数rcを与えることにより、高輝度部における彩度の圧縮度合いを調整できるようにしたものである。外部より入力する圧縮強度係数rcを大きな値にすれば、彩度の圧縮が強くなり早く白色へと収束する。また、圧縮強度係数rcを小さな値にすれば、彩度の圧縮が弱くなり、色の着いた部分が多くなり、白色へと収束する限界が遠くなる。
【0084】
このように、本実施の形態によれば、色相の変化を防ぎつつ、彩度の圧縮度合いを被写体の状況に応じて調整することが可能となる。
【0085】
なお、以上の説明では、rc=0.5の場合を例に説明したが、rcは0.5以外の場合でも同様であり、またrc>1、あるいはrc<0であっても構わない。
【0086】
【発明の効果】
以上のように本発明における高輝度圧縮回路によれば、従来のニー処理に対して、色相を変化させずに彩度を圧縮するという顕著な効果が得られる。また、色相の保存を維持しつつ、より彩度の圧縮を強め、早く白色に飽和する高輝度圧縮回路を提供することができる。さらに、処理前後における色相の保存を保ちつつ、彩度の圧縮度合いを画像に応じて調整できる高輝度圧縮回路を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1による高輝度圧縮回路の構成を示すブロック図
【図2】同高輝度圧縮回路における圧縮係数演算回路の構成を示すブロック図
【図3】同高輝度圧縮回路による被写体の明るさと各色信号の出力レベルの関係を示す図
【図4】本発明の実施の形態2による高輝度圧縮回路の構成を示すブロック図
【図5】同高輝度圧縮回路における圧縮係数演算回路の構成を示すブロック図
【図6】同高輝度圧縮回路による被写体の明るさと各色信号の出力レベルの関係を示す図
【図7】本発明の実施の形態3による高輝度圧縮回路の構成を示すブロック図
【図8】同高輝度圧縮回路における圧縮係数演算回路の構成を示すブロック図
【図9】同高輝度圧縮回路による被写体の明るさと各色信号の出力レベルの関係を示す図
【図10】従来の高輝度圧縮回路における被写体の明るさと各色信号の出力レベルの関係を示す図
【符号の説明】
1R、1G、1B 映像信号入力端子
2 レベル判定回路
3 ニー圧縮処理回路
4、5 セレクタ
6 中間色信号演算回路
7 最小色信号演算回路
9 セレクタ
10R、10G、10B 映像信号出力端子
21、31 減算器
22、32 乗算器
23、33 加算器
41、42、44、45 減算器
43、46 除算器
47、48 乗算器
49 減算器
50 加算器
Claims (12)
- 入力3原色信号における各信号レベルの大小を判定し、信号レベルに応じて、最大色信号x0、中間色信号y0、最小色信号z0とし、
前記入力3原色信号がそれぞれ所定レベル以上となるとき圧縮処理を行い、
前記最大色信号x0、最小色信号z0の圧縮処理後の信号をそれぞれx1、z1とし、
y1=z1+(y0−z0)(x1−z1)/(x0−z0)
を満足する中間色信号y1を得ることを特徴とする高輝度圧縮回路。 - 入力される3原色信号の各信号レベルを比較し、その大小関係を出力するレベル判定回路と、
前記各色信号にニー圧縮処理を行うニー圧縮回路と、
前記レベル判定回路の出力に応じて前記各色信号から第1の最大色信号、第1の中間色信号、第1の最小色信号をそれぞれ選択する第1のセレクタと、
前記レベル判定回路の出力に応じて、前記ニー圧縮回路の出力信号から第2の最大色信号、第2の最小色信号を選択する第2のセレクタと、
前記第1および第2のセレクタの出力信号から圧縮係数を演算する圧縮係数演算回路と、
前記圧縮係数に基づき第2の中間色信号を演算する中間色信号演算回路と、
第2の最大色信号、第2の中間色信号、第2の最小色信号から3原色信号を選択する第3のセレクタとを備え、
前記圧縮係数演算回路は、第1の最大色信号と第1の最小色信号の差を演算する第1の減算器と、第2の最大色信号と第2の最小色信号の差を演算する第2の減算器と、前記第2の減算器の出力を前記第1の減算器の出力で除算する除算器とからなり、前記除算器の出力を圧縮係数とし、
前記中間色信号演算回路は、第1の中間色信号から第1の最小色信号を減算する第3の減算器と、前記第3の減算器の出力に前記圧縮係数を乗算する乗算器と、前記乗算器の出力に第2の最小色信号を加算する加算器とからなり、前記加算器の出力を第2の中間色信号とすることを特徴とする高輝度圧縮回路。 - 入力3原色信号における各信号レベルの大小を判定し、信号レベルに応じて、最大色信号x0、中間色信号y0、最小色信号z0とし、
前記入力3原色信号がそれぞれ所定レベル以上となるとき圧縮処理を行い、
前記最大色信号x0、最小色信号z0の圧縮処理後の信号をそれぞれx1、z1とし、
y1=x1+(y0−x0)(x1−z1)/(x0−z0)
を満足する中間色信号y1を得ることを特徴とする高輝度圧縮回路。 - 入力される3原色信号の各信号レベルを比較し、その大小関係を出力するレベル判定回路と、
前記各色信号にニー圧縮処理を行うニー圧縮回路と、
前記レベル判定回路の出力に応じて前記各色信号から第1の最大色信号、第1の中間色信号、第1の最小色信号をそれぞれ選択する第1のセレクタと、
前記レベル判定回路の出力に応じて、前記ニー圧縮回路の出力信号から第2の最大色信号、第2の最小色信号を選択する第2のセレクタと、
前記第1および第2のセレクタの出力信号から圧縮係数を演算する圧縮係数演算回路と、
前記圧縮係数に基づき第2の中間色信号を演算する中間色信号演算回路と、
第2の最大色信号、第2の中間色信号、第2の最小色信号から3原色信号を選択する第3のセレクタとを備え、
前記圧縮係数演算回路は、第1の最大色信号と第1の最小色信号の差を演算する第1の減算器と、第2の最大色信号と第2の最小色信号の差を演算する第2の減算器と、前記第2の減算器の出力を前記第1の減算器の出力で除算する除算器とからなり、前記除算器の出力を圧縮係数とし、
前記中間色信号演算回路は、第1の中間色信号から第1の最大色信号を減算する第1の減算器と、前記第1の減算器の出力に圧縮係数を乗算する乗算器と、前記乗算器の出力に第2の最大色信号を加算する加算器とからなり、前記加算器の出力を第2の中間色信号とすることを特徴とする高輝度圧縮回路。 - 入力3原色信号における信号レベルの大小を判定し、信号レベルに応じて、最大色信号x0、中間色信号y0、最小色信号z0とし、
前記入力3原色信号がそれぞれ所定レベル以上となるとき圧縮処理を行い、
前記最大色信号x0、中間色信号y0の圧縮処理後の信号をそれぞれx1、y1とし、
z1=y1+(z0−y0)(x1−y1)/(x0−y0)
を満足する最小色信号z1を得ることを特徴とする高輝度圧縮回路。 - 入力3原色信号の各信号レベルを比較し、その大小関係を出力するレベル判定回路と、
各色信号にニー圧縮処理を行うニー圧縮回路と、
前記レベル判定回路の出力に応じて前記各色信号から第1の最大色信号、第1の中間色信号、第1の最小色信号をそれぞれ選択する第1のセレクタと、
前記レベル判定回路の出力に応じて、前記ニー圧縮回路の出力信号から第2の最大色信号、第2の中間色信号を選択する第2のセレクタと、
前記第1および第2のセレクタの出力信号から圧縮係数を演算する圧縮係数演算回路と、
前記圧縮係数に基づき第2の最小色信号を演算する最小色信号演算回路と、
第2の最大色信号、第2の中間色信号、第2の最小色信号から3原色信号を選択する第3のセレクタとを備え、
前記圧縮係数演算回路は、第1の最大色信号と第1の中間色信号の差を演算する第1の減算器と、第2の最大色信号と第2の中間色信号の差を演算する第2の減算器と、前記第2の減算器の出力を前記第1の減算器の出力で除算する除算器とからなり、前記除算器の出力を圧縮係数とし、
前記最小色信号演算回路は、第1の最小色信号から第1の中間色信号を減算する第3の減算器と、前記第3の減算器の出力に前記圧縮係数を乗算する乗算器と、前記乗算器の出力に第2の中間色信号を加算する加算器とからなり、前記加算器の出力を第2の最小色信号とすることを特徴とする高輝度圧縮回路。 - 入力3原色信号における信号レベルの大小を判定し、信号レベルに応じて、最大色信号x0、中間色信号y0、最小色信号z0とし、
前記入力3原色信号がそれぞれ所定レベル以上となるとき圧縮処理を行い、
前記最大色信号x0、中間色信号y0の圧縮処理後の信号をそれぞれx1、y1とし、
z1=x1+(z0−x0)(x1−y1)/(x0−y0)
を満足する最小色信号z1を得ることを特徴とする高輝度圧縮回路。 - 入力3原色信号の各信号レベルを比較し、その大小関係を出力するレベル判定回路と、
各色信号にニー圧縮処理を行うニー圧縮回路と、
前記レベル判定回路の出力に応じて前記各色信号から第1の最大色信号、第1の中間色信号、第1の最小色信号をそれぞれ選択する第1のセレクタと、
前記レベル判定回路の出力に応じて、前記ニー圧縮回路の出力信号から第2の最大色信号、第2の中間色信号を選択する第2のセレクタと、
前記第1および第2のセレクタの出力信号から圧縮係数を演算する圧縮係数演算回路と、
前記圧縮係数に基づき第2の最小色信号を演算する最小色信号演算回路と、
第2の最大色信号、第2の中間色信号、第2の最小色信号から3原色信号を選択する第3のセレクタとを備え、
前記圧縮係数演算回路は、第1の最大色信号と第1の中間色信号の差を演算する第1の減算器と、第2の最大色信号と第2の中間色信号の差を演算する第2の減算器と、前記第2の減算器の出力を前記第1の減算器の出力で除算する除算器とからなり、前記除算器の 出力を圧縮係数とし、
前記最小色信号演算回路は、第1の最小色信号から第1の最大色信号を減算する第3の減算器と、前記第3の減算器の出力に圧縮係数を乗算する乗算器と、前記乗算器の出力に第2の最大色信号を加算する加算器とからなり、前記減算器の出力を第2の最小色信号とすることを特徴とする高輝度圧縮回路。 - 入力3原色信号における信号レベルの大小を判定し、信号レベルに応じて、最大色信号x0、中間色信号y0、最小色信号z0とし、
前記入力3原色信号がそれぞれ所定レベル以上となるとき圧縮処理を行い、 前記最大信号x0、中間色信号y0、最小色信号z0の圧縮処理後の信号をそれぞれx1、y1、z1とし、
第1の圧縮係数kc1を、kc1=(x1−z1)/(x0−z0)とし、
第2の圧縮係数kc2を、kc2=(x1−y1)/(x0−y0)とし、
第1の圧縮強度係数rc1、第2の圧縮強度係数rc2に対して第3の圧縮係数kcを、kc=rc1×kc1+rc2×kc2とするときに、
y1=x1+(y0−x0)kcを満足する中間色信号y1および、
z1=x1+(z0−x0)kcを満足する最小色信号z1を得ることを特徴とする高輝度圧縮回路。 - 第1の圧縮強度係数rc1と第2の圧縮強度係数rc2とが、rc1+rc2=1の関係を有することを特徴とする請求項9記載の高輝度圧縮回路。
- 入力3原色信号の信号レベルを比較し、その大小関係を出力するレベル判定回路と、
前記各色信号にニー圧縮処理を行うニー圧縮回路と、
前記レベル判定回路の出力に応じて前記各色信号から第1の最大色信号、第1の中間色信号、第1の最小色信号をそれぞれ選択する第1のセレクタと、
前記レベル判定回路の出力に応じて、前記ニー圧縮回路の出力信号から第2の最大色信号、第2の中間色信号、第2の最小色信号を選択する第2のセレクタと、
前記第1および第2のセレクタの出力から圧縮係数を演算する圧縮係数演算回路と、
前記圧縮係数に基づき第3の中間色信号を演算する中間色信号演算回路と、
前記圧縮係数に基づき第3の最小色信号を演算する最小色信号演算回路と、
第2の最大色信号、第3の中間色信号、第3の最小色信号から3原色信号を選択する第3のセレクタとを備え、
前記圧縮係数演算回路は、第1の係数演算回路と、その出力に第1の圧縮強度係数を掛け算する第1の乗算器と、第2の係数演算回路と、その出力に第2の圧縮強度係数を掛け算する第2の乗算器と、前記第1の乗算器と第2の乗算器の出力を加算する第1の加算器とからなり、前記第1の加算器の出力を圧縮係数とし、
前記第1の係数演算回路は、第1の最大色信号と第1の最小色信号の差を演算する第1の減算器と、第2の最大色信号と第2の最小色信号の差を演算する第2の減算器と、第2の減算器の出力を第1の減算器の出力で除算する第1の除算器とからなり、
前記第2の係数演算回路は、第1の最大色信号と第1の中間色信号の差を演算する第3の減算器と、第2の最大色信号と第2の中間色信号の差を演算する第4の減算器と、第4の減算器の出力を第3の減算器の出力で除算する第2の除算器とからなり、
中間色信号演算回路は、第1の中間色信号から第1の最大色信号を減算する第5の減算器と、前記第5の減算器の出力に前記圧縮係数を乗算する第3の乗算器と、前記第3の乗算器の出力に第2の最大色信号を加算する第2の加算器とからなり、前記第2の加算器の出力を第3の中間色信号とし、
最小色信号演算回路は、第1の最大色信号から第1の最小色信号を減算する第6の減算器と、前記第6の減算器の出力に前記圧縮係数を乗算する第4の乗算器と、前記第4の乗算器の出力に第2の最大色信号を加算する第3の加算器とからなり、前記第3の加算器の出力を第3の最小色信号とすることを特徴する高輝度圧縮回路。 - 第1の圧縮強度係数rc1と第2の圧縮強度係数rc2が、rc1+rc2=1の関係を有することを特徴とする請求項11記載の高輝度圧縮回路。
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