JP4011073B2 - 階調補正装置 - Google Patents
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Description
図1はこの発明の実施の形態1における階調補正装置のブロック構成を示す図である。
図1において、図示の階調補正装置は、逆光度算出部101と、局所平均輝度算出部102と、第1の遅延部104と、第2の遅延部105と、階調変換部103とを有する。
逆光度算出部101では、入力された画像データについて画面全体の輝度値の階調頻度の分布から逆光度202を算出し第2の遅延部105に出力する。
第2の遅延部105では、入力された逆光度202を1フレーム遅延させて遅延後の逆光度203を階調変換部103に出力する。
局所平均輝度算出部102では、入力された画像データを局所領域単位に区切り、局所領域単位の局所平均輝度値204を算出し、階調変換部103に出力する。
第1の遅延部104では、局所平均輝度算出部102から出力される局所平均輝度値204と画像データの位相を合わせるための遅延を行い、遅延後の画像データ205を階調変換部103に出力する。
階調変換部103では、逆光度203と局所平均輝度値204とに基づき、マッピングカーブを決定しこのマッピングカーブを用いて画像データ205に対して局所領域の階調を変換するための階調変換を行い、階調変換後の画像データ206を出力する。
まず、逆光度算出部101は、上記のように、入力画像データの、画面全体の輝度値の階調頻度の分布から逆光度(202)を算出する。
逆光度202は、例えば、全階調範囲の中央値との差が大きい輝度値の出現頻度が高いほどより大きな値となるように定義される。
g={N+(Sa+Sd)−(Sb+Sc)}/2N ・・・(1)
上記の式(1)のように定義した場合、例えばSa=Sb=Sc=Sdのときは、逆光度が0.5となる。
上記の式(1)の代わりに、逆光度gを以下の式(2a)、(2b)により定義することとしても良い。
(Sa+Sd)−(Sb+Sc)≧0のとき
g={(Sa+Sd)−(Sb+Sc)}/N ・・・(2a)
(Sa+Sd)−(Sb+Sc)<0のとき
g=0 ・・・(2b)
上記の式(2a)、(2b)のように定義した場合、例えばSa=Sb=Sc=Sdのときは、逆光度が0となる。
また、上記のように、局所平均輝度を求める領域を複数のブロックの平均輝度に基づいて各ブロックの局所平均輝度を求めることとすれば、ブロック間の階調の不連続性を低減することができる。
局所平均輝度算出部102では、ブロック単位で処理を行うため、1〜数ブロック行だけの遅延が発生するので、後段の階調変換部103へ入力する画像データと局所平均輝度値との位相差(タイミング差)をなくすために、遅延部104ではラインメモリを用いることで、1〜数ブロック行だけの遅延を行う。
c=a+g・f(a) …(3)
で与えられる。ここで、f(a)は、例えば図8(a)に示すような関数である。
d1=|g・f(a)| …(4)
とおくと、
c=a−d1 …(5)
となる。図8(b)には、a<Mの範囲におけるc=a−d1が示されている。
d2=|g・f(a)| …(6)
とおくと、
c=a+d2 …(7)
となる。図8(b)には、a>Mの範囲におけるc=a+d2が示されている。
この場合にも上記と同様、複数のブロック(局所領域)の各々について代表的変換条件を求め、各ブロック内の各画素のための変換条件を、複数のブロックについての代表的変換条件に基づいて補間により求めることとしても良い。
図1では、入力される画像データをブロック毎に逐次パイプライン処理する場合の例を示したが、画像データが一旦フレームメモリに保存されており、画像データの任意の場所にランダムアクセスすることが可能な場合には、図15に示すようにフレームメモリ111に画像データを蓄積した後、フレームメモリ111のデータを読み出すことができる画像処理部112により、一画面全体を順番に処理することが可能である。この場合の処理の手順を図16を参照して説明する。画像処理部112は、プログラムされたコンピュータで構成することができる。
Claims (8)
- 入力画像データの、画面内の局所領域の局所平均輝度値を求める局所平均輝度算出部と、
前記入力画像データの、画面全体の輝度値の階調頻度の分布から逆光度を算出する逆光度算出部と、
前記局所平均輝度算出部から出力される前記局所領域の局所平均輝度値と、前記逆光度算出部から出力される前記逆光度とを用いて前記入力画像データの階調を変換するための変換条件を決定し、決定された変換条件を用いて前記入力画像データに対して階調変換を行って、階調変換された出力画像データを生成する階調変換部と
を備えた階調補正装置であって、
前記変換条件に対応するマッピングカーブは、前記入力画像データの最大階調レベルと最小階調レベル以外に、前記入力画像データの輝度値と前記出力画像データの輝度値とが常に等しい直線と、交差する交点を有し、
該交点における前記マッピングカーブの傾きが、1より大きく、
前記局所領域の局所平均輝度値が全階調レベルの中央値よりも小さい場合には、前記交点における輝度値は、前記局所領域の局所平均輝度値よりも第1の階調差だけ小さく、また、前記局所領域の局所平均輝度値が前記中央値よりも大きい場合には、前記交点における輝度値は、前記局所領域の局所平均輝度値よりも第2の階調差だけ大きく、
さらに、第1の階調差および第2の階調差は、前記逆光度算出部で求めた逆光度の大きさに基づいて定められること
を特徴とする階調補正装置。 - 前記第1の階調差と前記第2の階調差が互いに等しいこと
を特徴とする請求項1に記載の階調補正装置。 - 前記逆光度算出部は、全階調範囲の中央値との差が大きい輝度値の出現頻度が高いほど前記逆光度をより大きな値とすること
を特徴とする請求項1に記載の階調補正装置。 - 前記逆光度算出部は、
全階調範囲を4つの階調範囲に分割し、N個の画素についての、それぞれの階調範囲における輝度値の出現頻度をSa、Sb、Sc、Sdを求め、前記逆光度gを、
逆光度g={N+(Sa+Sd)−(Sb+Sc)}/2N
によって算出すること
を特徴とする請求項3に記載の階調補正装置。 - 前記逆光度算出部は、
全階調範囲を4つの階調範囲に分割し、N個の画素についての、それぞれの階調範囲における輝度値の出現頻度をSa、Sb、Sc、Sdを求め、前記逆光度gを、
(Sa+Sd)−(Sb+Sc)≧0のときは
g={(Sa+Sd)−(Sb+Sc)}/N
(Sa+Sd)−(Sb+Sc)<0のときは
g=0
によって算出すること
を特徴とする請求項3に記載の階調補正装置。 - 前記マッピングカーブが、少なくとも3本の直線から構成されるものであることを特徴とする請求項1に記載の階調補正装置。
- 前記階調変換部が、前記局所平均輝度値及び前記逆光度に対応する、前記マッピングカーブの代表値の組を発生する代表値発生回路と、
前記代表値発生回路から出力される代表値の組から補間により前記マッピングカーブを作成する回路とを有すること
を特徴とする請求項1に記載の階調補正装置。 - 前記代表値発生回路が、前記マッピングカーブの代表値の組を記憶するROM若しくはRAM、又は前記マッピングカーブの代表値の組を出力するように構成された専用回路であること
を特徴とする請求項7に記載の階調補正装置。
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