JP3941546B2

JP3941546B2 - コントラスト強調方式

Info

Publication number: JP3941546B2
Application number: JP2002060052A
Authority: JP
Inventors: 務西河
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-03-06
Filing date: 2002-03-06
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2022-03-06
Also published as: JP2003256833A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮像機等で取得した画像を鮮明化してディスプレイに表示する映像処理装置において、装置の小型化、低価格化を実現し、かつ入力画像に応じ、最適に画像のコントラストを強調する方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コントラスト強調方式の一つとして、ヒストグラム平滑化処理が用いられている。ヒストグラムとは、入力画像中における各輝度値の発生頻度を求めたものをいう。ヒストグラム平滑化を行うことで、入力輝度値がある特定の値域に集中する場合（例えば、通常、平均輝度値周辺では頻度が高い）、画像のコントラストが強調される。
【０００３】
図６は、従来のコントラスト強調方式による構成例を示した図である。図６において、１は画像入力部、６ｄは第４のマイクロコンピュータ、１１はヒストグラム平滑化処理部、１２は輝度変換用ＬＵＴ（ルックアップテーブル）、１３は画像出力部、１９はヒストグラム計測部、２０はヒストグラム積算回路、２１はヒストグラム格納用メモリである。画像入力部１から入力された画像データはヒストグラム計測部１９に入力され、ヒストグラム計測部１９では画面のヒストグラムが計測される。マイクロコンピュータ６ｄ内のヒストグラム平滑化処理部１１では、計測されたヒストグラムをもとに、ヒストグラム平滑化処理を行い、輝度変換用ＬＵＴ１２を書き換える。その結果、入力された画像データの輝度は、出力画像データの輝度に変換して出力される。
【０００４】
従来方式の構成例では、時系列で入力される画像に対して、処理の高速化が要求される部分であるヒストグラム計測部１９、輝度変換用ＬＵＴ１２はＨ／Ｗで実現され、一方演算等複雑な処理を要求される部分であるヒストグラム平滑化処理部１１はＳ／Ｗで実現されているのが一般的である。
【０００５】
ヒストグラム計測部１９は、ヒストグラム積算回路２０とヒストグラム格納用メモリ２１から構成される。ヒストグラム格納用メモリ２１は、入力輝度値をメモリのアドレスに、発生頻度をメモリのデータとするものであり、アドレスの範囲は、入力輝度値の取りうる最小値から最大値まで、データの範囲は０から最大の発生頻度、すなわち、入力画像全体が同じ輝度の場合は、入力画像のサイズ分となる。
一方、ヒストグラム積算回路２０は、上記ヒストグラム格納用メモリ２１のデータに＋１加算する回路であり、入力輝度値に対応する上記ヒストグラム格納用メモリ２１のアドレスのデータを読込み、＋１加算し、再度同一のアドレスに書込む。これを、入力画像の全画面分の入力輝度値に関して、繰り返すことでヒストグラムを計測することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
撮像機の用途として、大部分を占めるのは、防犯を役割とする監視用途である。監視用撮像機は、設置に関し、省スペースが要求されることが多いこと、また、店舗等の建物等の監視システムにおいては、複数台の撮像機が必要とされることが多いことから、高機能、高性能に加え、小型、低価格化が重要な要素となる。
従来方式の構成例では、ヒストグラムを計測するためのヒストグラム積算回路と、ヒストグラム格納用メモリが必要となり、Ｈ／Ｗ規模、コストが共に極めて大きくなってしまうという課題があった。
本発明は、上記の様な課題を解決するためになされたものであり、画面内を領域毎に分割し、各領域の平均輝度値等の情報を用いて、ヒストグラムを簡易的に作成し、その新たに作成したヒストグラムを用い、ヒストグラム平滑化処理を施すことで、Ｈ／Ｗ規模の削減、及び低コストを実現した上で、従来と同等のコントラスト強調効果を得ることを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明によるコントラスト強調方式は、撮像機などの入力画像のヒストグラムを計測し、この入力画像のコントラストを強調する方式において、画面を複数の領域に分割して、入力画像の任意の対象領域の平均輝度値を算出し、平均輝度値の近傍の範囲で一様な輝度分布を有するものとし、対象領域でのヒストグラムを生成し、同様に画面内の全対象領域に渡って実施し、対象領域でのヒストグラムを統合し、全画面のヒストグラムを生成し、全画面のヒストグラムを用いてヒストグラム平滑化処理を行う様にしたものである。
【０００８】
また、第２の発明によるコントラスト強調方式は、撮像機などの入力画像のヒストグラムを計測し、この入力画像のコントラストを強調する方式において、
画面を複数の領域に分割して、入力画像の任意の対象領域の中央輝度値を算出し、中央輝度値の近傍の範囲で一様な輝度分布を有するものとし、対象領域でのヒストグラムを生成し、同様に画面内の全対象領域に渡って実施し、対象領域でのヒストグラムを統合し、全画面のヒストグラムを生成し、全画面のヒストグラムを用いてヒストグラム平滑化処理を行う様にしたものである。
【０００９】
また、第３の発明によるコントラスト強調方式は、第１の発明において、一様な輝度分布を有するとした平均輝度値の近傍の範囲を、全画面の平均輝度値と夫々の各領域の平均輝度値に基づいて領域毎に可変としたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、第４の発明によるコントラスト強調方式は、第１の発明において、一様な輝度分布を有するとした平均輝度値の近傍の範囲を、夫々の各領域の平均輝度値と各領域の平均輝度値の分散値に基づいて可変としたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるコントラスト強調方式を示すブロック図である。図において、１は画像入力部、２は画像入力部１から入力された画像データを画面内の領域毎に分割する領域分割部、３は領域（１）の平均輝度値を算出する領域（１）平均輝度値算出部、４は領域（２）の平均輝度値を算出する領域（２）平均輝度値算出部、５は領域（Ｎ）の平均輝度値を算出する領域（Ｎ）平均輝度値算出部、６ａは第１のマイクロコンピュータ、７ａは領域（１）のヒストグラムを生成する第１の領域（１）ヒストグラム生成部、８ａは領域（２）のヒストグラムを生成する第１の領域（２）ヒストグラム生成部、９ａは領域（Ｎ）のヒストグラムを生成する第１の領域（Ｎ）ヒストグラム生成部、１０は上記第１の領域（１）ヒストグラム生成部７ａ、上記第１の領域（２）ヒストグラム生成部８ａ、上記第１の領域（Ｎ）ヒストグラム生成部９ａから出力されるの各領域のヒストグラムを受け、全画面のヒストグラムを生成する全画面ヒストグラム生成部、１１はヒストグラム平滑化処理部、１２は輝度変換用ＬＵＴ、１３は画像出力部である。
【００１２】
図２は、この発明の実施の形態１における領域分割の画面イメージとヒストグラムを算出する手段を示す図である。図２では説明の便宜上、分割した領域の中の３領域のみのヒストグラムを生成する過程を図示した場合で、実際には同様な方式で画面内の全領域を考慮する必要がある。
【００１３】
画像入力部１から入力された画像データは、領域分割部２で領域毎に分割される。領域（１）平均輝度値算出部３、領域（２）平均輝度値算出部４、領域（Ｎ）平均輝度値算出部５では分割された各領域での平均輝度値を算出する。
ここで、Ｎは領域分割部２で画面を領域毎に分割した数であり、縦６分割、横８分割にした場合は、６×８＝４８となる。第１の領域（１）ヒストグラム生成部７ａ、第１の領域（２）ヒストグラム生成部８ａ、第１の領域（Ｎ）ヒストグラム生成部９ａでは、前記領域（１）平均輝度値算出部３、領域（２）平均輝度値算出部４、領域（Ｎ）平均輝度値算出部５から得られた各領域での平均輝度値に対して、その近傍の範囲（平均輝度値−ｋ、平均輝度値＋ｋ）で一様なヒストグラムを有するものとし、各領域のヒストグラムを生成する。なお、ｋは、範囲を示す輝度値である。
【００１４】
全画面ヒストグラム生成部１０では、前記第１の領域（１）ヒストグラム生成部７ａ、第１の領域（２）ヒストグラム生成部８ａ、第１の領域（Ｎ）ヒストグラム生成部９ａで生成した各領域のヒストグラムを統合し、全画面のヒストグラムを生成する。ヒストグラム平滑化処理部１１では、前記全画面ヒストグラム生成部１０で生成した全画面のヒストグラムを用い、ヒストグラム平滑化処理を行う。変換後の輝度値は、輝度変換用ＬＵＴ１２に書込まれる。その結果、入力された画像データの輝度は、出力画像データの輝度に変換して出力される。
【００１５】
この実施の形態１では、画面を分割し、各領域の平均値に基づき全画面のヒストグラムを所定の近傍範囲の平均輝度も一様と見なして生成することにより、実際のヒストグラムに合致したヒストグラムを容易に生成することができ、ヒストグラム平滑化によるコントラスト強調が可能となる。
さらには、全画面のヒストグラムを計測するためのヒストグラム積算回路と、ヒストグラム格納用メモリが不要となり、相対的に、Ｈ／Ｗ規模の削減、低コスト化が実現できる。
【００１６】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２によるコントラスト強調方式を示すブロック図である。図において、実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付してあるので、説明は省略する。１４は領域（１）の中央輝度値を算出する領域（１）中央輝度値算出部、１５は領域（２）の中央輝度値を算出する領域（２）中央輝度値算出部、１６は領域（Ｎ）の中央輝度値を算出する領域（Ｎ）中央輝度値算出部である。
【００１７】
領域毎に分割された画像は、領域（１）中央輝度値算出部１４、領域（２）中央輝度値算出部１５、領域（Ｎ）中央輝度値算出部１６に入力され、分割された各領域での中央輝度値を算出する。第１の領域（１）ヒストグラム生成部７ａ、第１の領域（２）ヒストグラム生成部８ａ、第１の領域（Ｎ）ヒストグラム生成部９ａでは、前記領域（１）中央輝度値算出部１４、領域（２）中央輝度値算出部１５、領域（Ｎ）中央輝度値算出部１６から得られた各領域での中央輝度値に対して、その近傍の範囲（中央輝度値−ｋ、中央輝度値＋ｋ）で一様なヒストグラムを有するものとし、各領域のヒストグラムを生成する。
【００１８】
この実施の形態２では、実施の形態１でヒストグラム生成に用いた各領域の平均輝度値を各領域の中央輝度値にしたものである。
ここで、平均輝度値を用いた場合、極端に突出した輝度値がその領域で存在すると、平均輝度値がその突出した輝度値に引きずられる。よって、この平均輝度値に基づき、作成したヒストグラムは、実際のヒストグラムとはかけ離れたものとなってしまう。このため、平均輝度値ではなく、その領域の輝度値を大小順に並べた中央の輝度値を用いることとしたものである。
【００１９】
その結果、極端に突出した輝度値がその領域で存在する場合でも、より実際のヒストグラムに合致したヒストグラムを容易に生成することができ、ヒストグラム平滑化による過度な強調、または強調不足が回避でき、適度なコントラスト強調が可能となる。
さらには、全画面のヒストグラムを計測するためのヒストグラム積算回路と、ヒストグラム格納用メモリが不要となり、相対的に、Ｈ／Ｗ規模の削減、低コスト化が実現できる。
【００２０】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３によるコントラスト強調方式を示すブロック図である。図において、実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付してあるので、説明は省略する。６ｂは第２のマイクロコンピュータ、７ｂは領域（１）のヒストグラムを生成する第２の領域（１）ヒストグラム生成部、８ｂは領域（２）のヒストグラムを生成する第２の領域（２）ヒストグラム生成部、９ｂは領域（Ｎ）のヒストグラムを生成する第２の領域（Ｎ）ヒストグラム生成部、１７は全画面平均輝度値算出部である。
【００２１】
この実施の形態３では、各領域において平均輝度値からヒストグラムを生成する実施の形態１において、ヒストグラムを生成する手段として用いる、一様な輝度分布を有するとした平均輝度値の近傍の範囲を、全画面の平均輝度値と各領域の平均輝度値に基づいて、領域毎に可変としたものである。
【００２２】
第２の領域（１）ヒストグラム生成部７ｂ、第２の領域（２）ヒストグラム生成部８ｂ、第２の領域（Ｎ）ヒストグラム生成部９ｂでは、全画面平均輝度値算出部１７から全画面の平均輝度値と、領域（１）平均輝度値算出部３、領域（２）平均輝度値算出部４、領域（Ｎ）平均輝度値算出部５からはそれぞれ各領域の平均輝度値を受け、この二つの平均輝度値から一様なヒストグラムを有するものとした近傍の範囲（平均輝度値−ｋ、平均輝度値＋ｋ）を示す近傍の範囲ｋの値を決定する。
【００２３】
各領域の平均輝度値と全画面平均輝度値を比較し、この差が大きい場合は、その領域に必要な情報、すなわち被写体物体が存在すると判断し、近傍の範囲ｋの値を大きくする。また、その差が小さい場合は、その領域は背景等が多く存在し、あまり必要な情報が含まれていないと判断し、近傍の範囲ｋの値を小さくする。
【００２４】
結果的に、ｋの値を大きくすれば、その部分のコントラストは増大し、逆にｋの値を小さくすれば、その部分のコントラストは減少し、被写体に適応したコントラスト強調が可能となる。
さらには、全画面のヒストグラムを計測するためのヒストグラム積算回路と、ヒストグラム格納用メモリが不要となり、相対的に、Ｈ／Ｗ規模の削減、低コスト化が実現できる。
【００２５】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４によるコントラスト強調方式を示すブロック図である。図において、実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付してあるので、説明は省略する。６ｃは第３のマイクロコンピュータ、７ｃは領域（１）のヒストグラムを生成する第３の領域（１）ヒストグラム生成部、８ｃは領域（２）のヒストグラムを生成する第３の領域（２）ヒストグラム生成部、９ｃは領域（Ｎ）のヒストグラムを生成する第３の領域（Ｎ）ヒストグラム生成部、１８は領域（１）平均輝度値算出部３、領域（２）平均輝度値算出部４、領域（Ｎ）平均輝度値算出部５から出力される平均輝度値からの輝度分散値を算出する輝度分散値算出部である。
【００２６】
この実施の形態４では、各領域において平均輝度値からヒストグラムを生成する実施の形態１において、ヒストグラムを生成する手段として用いる、一様な輝度分布を有するとした平均輝度値の近傍の範囲を、各領域の平均輝度値と輝度分散値に基づいて、可変としたものである。
【００２７】
第３の領域（１）ヒストグラム生成部７ｃ、第３の領域（２）ヒストグラム生成部８ｃ、第３の領域（Ｎ）ヒストグラム生成部９ｃでは、領域（１）平均輝度値算出部３、領域（２）平均輝度値算出部４、領域（Ｎ）平均輝度値算出部５からそれぞれ各領域の平均輝度値と、輝度分散値算出部１８からは各領域の平均輝度値の輝度分散値を受け、この輝度分散値をもとに一様なヒストグラムを有するものとした近傍の範囲（平均輝度値−ｋ、平均輝度値＋ｋ）を示す近傍の範囲ｋの値を決定する。
【００２８】
輝度分散値が大きい場合は、もともとの入力画像が大きなコントラストを有するものと判断し、近傍の範囲ｋの値を大きくする。また、輝度分散値が小さい場合は、もともとの入力画像が小さなコントラストを有するものと判断し、近傍の範囲ｋの値を小さくする。
【００２９】
その結果、より実際のヒストグラムに合致したヒストグラムを容易に生成することができ、ヒストグラム平滑化による過度な強調、または強調不足が回避でき、適度なコントラスト強調が可能となる。
さらには、全画面のヒストグラムを計測するためのヒストグラム積算回路と、ヒストグラム格納用メモリが不要となり、相対的に、Ｈ／Ｗ規模の削減、低コスト化が実現できる。
【００３０】
【発明の効果】
第１、第３、第４の発明によれば、画面を分割し、各領域の平均値に基づき全画面のヒストグラムを簡易的に生成することにより、ヒストグラムを計測する回路と積算するために一時的に記憶するメモリが不要となり、Ｈ／Ｗ規模の削減、低コスト化が実現できる。
【００３１】
第２の発明によれば、平均輝度値を用いた場合、極端に突出した輝度値がその領域で存在する場合、平均輝度値がその突出した輝度値に引きずられ、その値に基づきヒストグラムを生成した場合、実際のヒストグラムとはかけ離れたものとなってしまう。このため平均輝度値ではなく、その領域の輝度値を大小順に並べ、中央の輝度値を用いることで、精度良くヒストグラムが生成することができ、ヒストグラムを計測する回路と積算するために一時的に記憶するメモリが不要となり、Ｈ／Ｗ規模の削減、低コスト化が実現できる。
【００３２】
第３の発明によれば、ｋの値を大きくすれば、その部分のコントラストは増大し、逆にｋの値を小さくすれば、その部分のコントラストは減少し、被写体に適応したコントラスト強調が可能となり、ヒストグラムを計測する回路と積算するために一時的に記憶するメモリが不要となり、Ｈ／Ｗ規模の削減、低コスト化が実現できる。
【００３３】
第４の発明によれば、より実際のヒストグラムに合致したヒストグラムを生成することができ、ヒストグラム平滑化による過度な強調、または強調不足が回避でき、適度なコントラスト強調が可能となり、ヒストグラムを計測する回路と積算するために一時的に記憶するメモリが不要となり、Ｈ／Ｗ規模の削減、低コスト化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるコントラスト強調方式の実施の形態１を示す図である。
【図２】この発明によるコントラスト強調方式の実施の形態１における領域分割の画面イメージとヒストグラム算出手段を示す図である。
【図３】この発明によるコントラスト強調方式の実施の形態２を示す図である。
【図４】この発明によるコントラスト強調方式の実施の形態３を示す図である。
【図５】この発明によるコントラスト強調方式の実施の形態４を示す図である。
【図６】従来のコントラスト強調方式による構成例を示した図である。
【符号の説明】
１画像入力部、２領域分割部、３領域（１）平均輝度値算出部、
４領域（２）平均輝度値算出部、５領域（Ｎ）平均輝度値算出部、
６ａ第１のマイクロコンピュータ、６ｂ第２のマイクロコンピュータ、
６ｃ第３のマイクロコンピュータ、６ｄ第４のマイクロコンピュータ、
７ａ第１の領域（１）ヒストグラム生成部、
７ｂ第２の領域（１）ヒストグラム生成部、
７ｃ第３の領域（１）ヒストグラム生成部、
８ａ第１の領域（２）ヒストグラム生成部、
８ｂ第２の領域（２）ヒストグラム生成部、
８ｃ第３の領域（２）ヒストグラム生成部、
９ａ第１の領域（Ｎ）ヒストグラム生成部、
９ｂ第２の領域（Ｎ）ヒストグラム生成部、
９ｃ第３の領域（Ｎ）ヒストグラム生成部、
１０全画面ヒストグラム生成部、１１ヒストグラム平滑化処理部、
１２輝度変換用ＬＵＴ、１３画像出力部、
１４領域（１）中央輝度値算出部、１５領域（２）中央輝度値算出部、
１６領域（Ｎ）中央輝度値算出部、１７全画面平均輝度値算出部、
１８輝度分散値算出部、１９ヒストグラム計測部
２０ヒストグラム積算回路２１ヒストグラム格納用メモリ

Claims

撮像機などの入力画像のヒストグラムを計測し、この入力画像のコントラストを強調する方式において、
画面を複数の領域に分割して、上記入力画像の任意の対象領域の平均輝度値を算出し、上記平均輝度値の近傍の範囲で一様な輝度分布を有するものとし、上記対象領域でのヒストグラムを生成し、同様に画面内の全対象領域に渡って実施し、上記対象領域でのヒストグラムを統合し、全画面のヒストグラムを生成し、上記全画面のヒストグラムを用いてヒストグラム平滑化処理を行い、
上記一様な輝度分布を有するとした平均輝度値の近傍の範囲を、全画面の平均輝度値と夫々の各領域の平均輝度値に基づいて領域毎に可変としたことを特徴とするコントラスト強調方式。
撮像機などの入力画像のヒストグラムを計測し、この入力画像のコントラストを強調する方式において、
画面を複数の領域に分割して、上記入力画像の任意の対象領域の平均輝度値を算出し、上記平均輝度値の近傍の範囲で一様な輝度分布を有するものとし、上記対象領域でのヒストグラムを生成し、同様に画面内の全対象領域に渡って実施し、上記対象領域でのヒストグラムを統合し、全画面のヒストグラムを生成し、上記全画面のヒストグラムを用いてヒストグラム平滑化処理を行い、
上記一様な輝度分布を有するとした平均輝度値の近傍の範囲を、夫々の各領域の平均輝度値と上記各領域の平均輝度値の分散値に基づいて可変としたことを特徴とするコントラスト強調方式。