JP4078649B2

JP4078649B2 - 映像信号処理装置及び方法

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Publication number: JP4078649B2
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Authority: JP
Inventors: 晋吾木田; 友昭打田
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Description

本発明は、映像信号の階調や色信号成分を補正して、視覚上の画質を向上させることができる映像信号処理装置及び方法に係り、特に、入力された映像信号の画像の特徴に応じて画質を自動的に調整することができる映像信号処理装置及び方法に関する。

映像信号を表示する表示装置を陰極線管（ＣＲＴ）と想定しているテレビジョン放送等では、予め送信側で映像信号にガンマ特性を施している。ＣＲＴを用いた表示装置においては送信側で施されたガンマ特性とＣＲＴが有する逆ガンマ特性とが合わされて、映像信号はリニアな階調で表示されることになる。
一方、プラズマディスプレイパネル表示装置（ＰＤＰ）や液晶表示装置（ＬＣＤ）はリニアな階調特性を有しているので、ガンマ特性が施された映像信号をリニアな階調で表示するには、映像信号に逆ガンマ特性を施すガンマ補正が必要となる。

ガンマ補正は、階調をリニアにするという目的だけでなく、入力輝度信号（Ｙ入力）と出力輝度信号（Ｙ出力）とがなすガンマ曲線を適宜に変更して画質を補正する目的でも用いられている。画質を補正するガンマ曲線の一例として図１１に示すようにＳ字特性とするものがある。図１２に示すように直流分を加えたり（特性ａ）引いたり（特性ｂ）して、黒部分や白部分の明るさを制御して、階調を補正することも行われている。また、図１１の特性と図１２の特性とが適宜に組み合わされることもある。
従来の映像信号処理装置の一例として、特開２００２−２７２８５号公報には、ダイナミックレンジの大小にかかわらず、ゲイン及びガンマ曲線の特性が抑圧されない階調補正処理装置が記載されている。
特開２００２−２７２８５号公報

ガンマ補正を用いた一般的な映像信号処理においては、ガンマ曲線は予め定めた固定のものである。しかし、映像信号の画像は刻々と変化するものであり、固定的な映像補正では常に最適な画質とすることができないという問題点があった。
そこで本発明は、映像信号の状態（絵柄）に応じて画質を最適に補正することができる映像信号処理装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、以下の（ａ）から（ｊ）の映像信号処理装置及び方法を提供するものである。
（ａ）入力映像信号を処理する映像信号処理装置において、前記入力映像信号の輝度信号成分に基づいて画面の所定単位毎に最小輝度から最大輝度までを複数レベルに分割してそれぞれのレベルの分布を示すヒストグラムデータを生成するヒストグラム生成手段（１）と、前記ヒストグラムデータにおける前記輝度信号成分が前記複数レベルにどのように分布しているかを示す係数であり、前記輝度信号成分が前記複数レベルの所定のレベルに集中するほど小さく、前記輝度信号成分が前記複数レベルの全体に広がるほど大きな値を示す広がり係数を生成する広がり係数生成手段（１）と、前記広がり係数が、最小の値から第１の値までの範囲では前記広がり係数が大きくなるに従ってゲインが逓増する部分を有し、前記第１の値から前記第１の値より大きい第２の値までの範囲ではゲインが一定の部分を有し、前記第２の値から最大の値までの範囲では前記広がり係数が大きくなるに従ってゲインが逓減する部分を有する特性に基づいて、前記広がり係数に応じた第一のゲインを生成する第一のゲイン生成手段（２）と、少なくとも前記第一のゲインと前記ヒストグラムデータとを演算して前記入力映像信号の階調を補正するための階調補正曲線を構成する複数の値を生成する演算手段（２）と、前記演算した複数の値に基づいて前記階調補正曲線を生成し、前記階調補正曲線に基づいて前記入力映像信号を補正して出力する階調補正手段（３）とを備えて構成したことを特徴とする映像信号処理装置。
（ｂ）所定の輝度以上でゲインが逓減する第二のゲインを生成する第二のゲイン生成手段（２）を備え、前記演算手段（２）は少なくとも前記第一のゲインと前記第二のゲインと前記ヒストグラムデータとを演算して前記複数の値を生成することを特徴とする（ａ）記載の映像信号処理装置。
（ｃ）前記入力映像信号の輝度信号成分に基づいて画面の所定単位毎に画像の平均輝度を検出する平均輝度検出手段（１）を備え、前記第二のゲインは前記平均輝度検出手段によって検出した平均輝度に基づいたゲインであることを特徴とする（ｂ）記載の映像信号処理装置。
（ｄ）前記入力映像信号と前記階調補正手段（３）からの出力映像信号とより前記入力映像信号の色信号成分を補正するための色ゲインを生成する色ゲイン生成手段（４）と、前記色ゲインに基づいて前記入力映像信号の色信号成分を補正する色信号補正手段（５）とを備えることを特徴とする（ａ）記載の映像信号処理装置。
（ｅ）前記ヒストグラムデータの変化の程度を検出する検出手段（２２）と、前記ヒストグラムデータが所定の程度以上変化したとき前記階調補正曲線を直線に置き換えてリセットするリセット手段（３、２３）とを備えることを特徴とする（ａ）記載の映像信号処理装置。
（ｆ）入力映像信号を処理する映像信号処理方法において、前記入力映像信号の輝度信号成分に基づいて画面の所定単位毎に最小輝度から最大輝度までを複数レベルに分割してそれぞれのレベルの分布を示すヒストグラムデータを生成し、前記ヒストグラムデータにおける前記輝度信号成分が前記複数レベルにどのように分布しているかを示す係数であり、前記輝度信号成分が前記複数レベルの所定のレベルに集中するほど小さく、前記輝度信号成分が前記複数レベルの全体に広がるほど大きな値を示す広がり係数を生成し、前記広がり係数が、最小の値から第１の値までの範囲では前記広がり係数が大きくなるに従ってゲインが逓増する部分を有し、前記第１の値から前記第１の値より大きい第２の値までの範囲ではゲインが一定の部分を有し、前記第２の値から最大の値までの範囲では前記広がり係数が大きくなるに従ってゲインが逓減する部分を有する特性に基づいて、前記広がり係数に応じた第一のゲインを生成し、少なくとも前記第一のゲインと前記ヒストグラムデータとを演算して前記入力映像信号の階調を補正するための階調補正曲線を構成する複数の値を生成し、前記複数の値に基づいて前記階調補正曲線を生成し、前記階調補正曲線に基づいて前記入力映像信号を補正して出力映像信号として出力することを特徴とする映像信号処理方法。
（ｇ）所定の輝度以上でゲインが逓減する第二のゲインを生成し、少なくとも前記第一のゲインと前記第二のゲインと前記ヒストグラムデータとを演算して前記複数の値を生成することを特徴とする（ｆ）記載の映像信号処理方法。
（ｈ）前記入力映像信号の輝度信号成分に基づいて画面の所定単位毎に画像の平均輝度を検出し、前記第二のゲインは前記平均輝度に基づいたゲインであることを特徴とする（ｇ）記載の映像信号処理方法。
（ｉ）前記入力映像信号と前記出力映像信号とより前記入力映像信号の色信号成分を補正するための色ゲインを生成し、前記色ゲインに基づいて前記入力映像信号の色信号成分を補正することを特徴とする（ｆ）記載の映像信号処理方法。
（ｊ）前記ヒストグラムデータの変化の程度を検出し、前記ヒストグラムデータが所定の程度以上変化したとき前記階調補正曲線を直線に置き換えてリセットすることを特徴とする（ｆ）記載の映像信号処理方法。

本発明の映像信号処理装置及び方法によれば、変化する映像信号に応じて階調や色を補正することができるため、常に最適な画質を得ることが可能となる。

〈実施形態１〉
図１は本発明の実施形態１を示すブロック図である。入力映像信号の輝度信号成分（Ｙ入力）はまず画像特徴検出部１に入力される。入力される映像信号はインターレース信号でもプログレッシブ信号でもよい。画像特徴検出部１では、図２に示すように、１フィールド又は１フレームである画面ｆ内に所定の判定領域ｆａを設けており、判定領域ｆａ内の輝度レベルに基づいてヒストグラムデータを生成する。また、画像特徴検出部１は判定領域ｆａ内の平均輝度（ＡＰＬ）を求める。
なお、本実施形態１では１フィールド又は１フレーム毎にヒストグラムデータを生成するが、複数フィールド又は複数フレーム毎にヒストグラムデータを生成してもよく、画面の所定単位（時間単位）毎にヒストグラムデータを生成すればよい。ただし、１フィールド又は１フレーム毎にヒストグラムデータを生成することが望ましい。
また、本実施形態１ではヒストグラムデータを生成する判定領域ｆａと平均輝度を求める判定領域ｆａとが一致しているが、これに限定されることはない。ただし、双方の判定領域が一致しているほうが望ましい。さらに、判定領域ｆａは、有効映像期間内であれば大きさは任意である。

本実施形態１では、入力輝度信号を２５６階調（８ビット）とし、その上位４ビットを使用して、１６レベル（１６段階、分布数１６）のヒストグラムデータＨ［ｉ］（ｉ＝０〜１５）を生成する。
ヒストグラムデータＨ［ｉ］は、入力された画像の種類によって図３に示すように分布の広がりが異なる。図３（ａ）は、パソコンなどの画像のヒストグラムの例であり、特定の輝度レベルに分布が集中している。図３（ｂ）は、通常の画像（自然画像）のヒストグラムの例であり、１６個のヒストグラムデータが完全一様に分布している。
ヒストグラムデータＨ［ｉ］の分布の広がり方の違いを、広がり係数（expCoef）として次に示す（１）式により算出する。ここで、ＨmaxはＨ［ｉ］（ｉ＝０〜１５）の最大値である。

図３（ａ）のような分布の画像のとき広がり係数は（１）式より０となり、図３（ｂ）のような完全一様の分布の画像のとき広がり係数は（１）式より６００となる。広がり係数は０〜６００の間のいずれかの値をとる。
図１の画像特徴検出部１で求めたヒストグラムデータＨ［ｉ］、平均輝度及び広がり係数は演算部２に入力される。演算部２は、各画面ｆにおいて入力されたヒストグラムデータＨ［ｉ］、平均輝度及び広がり係数に基づいて後述する複数のゲインを生成する。
ところで、図３（ａ）に示すような、輝度が特定のレベルに偏って分布するパソコン画像に対しては映像補正（画質補正）を行わないほうが好ましく、図３（ｂ）に示すような輝度が平均的に分布する自然画像に対しては、映像補正を行うほうが好ましい。そこで演算部２は、まず広がり係数に基づいて広がりゲインＧexpを生成する。

図４は広がり係数に基づく広がりゲインＧexpの一例である。横軸は広がり係数（expCoef）、縦軸はゲイン（Ｇexp）を表す。図４に示すように、広がり係数がきわめて小さい値である例えば０から４のときはゲイン０とし、４から１２ではゲインを増加させ、広がり係数が中間の値である例えば１２から３００のときはゲインを最大の１とする。そして広がり係数が大きい値である３００から６００まではゲインを減少させる特性とする。
図４に示す例では、４，１２，３００をゲインの変化点としているがこれに限定されることはなく、ゲインの変化点は任意に設定できる。なお、本実施形態１では広がり係数が０から４のときにゲイン０としているが、０にしなくてもよい。

次に演算部２は平均輝度に基づいて平均輝度ゲインＧaplを生成する。図５は平均輝度ゲインＧaplの一例である。横軸は平均輝度（ＡＰＬ）、縦軸はゲイン（Ｇapl）を表す。図５に示すように平均輝度が低輝度である例えば０から６４まではゲインを最大の１とし、中輝度から高輝度、例えば６４から２５５にかけてはゲインを減少させる。ゲイン減少の開始点（本実施形態１では６４）及び、ゲイン減少の割合は任意に設定できる。
一般的に平均輝度が高い場合、ガンマ曲線の傾斜が高輝度で大になり、相対的に低輝度で小になり、低輝度信号はより暗くなる現象が生ずる。この現象はあまり好ましくないので、平均輝度ゲインＧaplを図５のような特性としている。

更に演算部２は生成したヒストグラムデータＨ［０］〜［１５］に対して重み付けを行うための重み付けゲインＧｗを生成する。図６は重み付けゲインＧｗの一例である。横軸はヒストグラムデータのインデックスｉ、縦軸はゲイン（Ｇｗ）を表す。図６に示すように例えばｉ＝０から４である低輝度のヒストグラムデータＨ［ｉ］はゲインを最大の１とし、例えばｉが５以上である中輝度から高輝度にかけてのヒストグラムデータＨ［ｉ］はゲインを減少させる。
このような特性とする理由は上述の平均輝度に基づいた平均輝度ゲインＧaplと同様である。平均輝度ゲインＧapl、重み付けゲインＧｗは所定の輝度以上でゲインが逓減する特性とすればよい。なお、重み付けゲインＧｗについてもゲイン減少の開始点（本実施形態１ではｉ＝４）及び、ゲイン減少の割合は任意に設定できる。

そして演算部２は、ヒストグラムデータＨ［ｉ］と上述した複数のゲインＧexp、Ｇapl、Ｇｗとを用いて図７に示すようにヒストグラムの積分を行う。図７に示す積分処理のフローチャートは、入力輝度信号の階調を補正する階調補正曲線（ガンマ曲線）を構成するポイントＰ［ｉ］（ｉ＝０〜１５）を生成するためのものである。

図７において、はじめにステップＳ１にて演算部２内のｉ及びポイントＰ［ｉ］の積分値sumを０に設定する。
次のステップＳ２にてｉが１６未満であるか否かを判定する。ここで、ｉが１６よりも小さければステップＳ３へ、ｉが１６以上であればステップＳ９へ進む。
ステップＳ３ではヒストグラムデータＨ［ｉ］を入力する。ここではｉ＝０よりＨ［０］である。
続いてステップＳ４にて、ステップＳ３で入力したヒストグラムデータＨ［ｉ］を（２）式に示す計算式より、Ｈ［ｉ］（ｉ＝０〜１５）の平均値Ｈavを用いてオフセットする。ステップＳ４での計算値integはオフセット値である。ここでＨavは平均輝度や広がり係数で適応補正したものを用いてもよい。

integ＝（Ｈ［ｉ］−Ｈav）×１６／Ｈav…（２）

そしてステップＳ５にて（３）式に示すように、ステップＳ４より求めたオフセット値integに、所定の固定ゲインＧと、すでに図４、５、６より求めた広がりゲインＧexp、平均輝度ゲインＧapl、重み付けゲインＧｗを乗算する。固定ゲインＧは演算部２に予め設定されている。

integ＝integ×Ｇ×Ｇexp×Ｇapl×Ｇｗ…（３）

ステップＳ６ではステップＳ５で求めたデータに、上限と下限のリミッタをかける。
ステップＳ７では、ポイントＰ［ｉ］の積分値sumにステップＳ６で求めたデータを加算する。ここではｉ＝０より、sum＝０であるから、新たに得られるsumはステップＳ６で求めたデータとなる。
そしてステップＳ８では、ステップＳ７で求められた積分値sumを用いて（４）式より、ヒストグラムデータＨ［ｉ］のポイントＰ［ｉ］を求める。

Ｐ［ｉ］＝sum／１６…（４）

ここで求められたＰ［ｉ］は一時的に演算部２内の図示せぬメモリに保存される。ステップＳ８が終了するとｉは１インクリメントされ、ステップＳ２に戻る。そして、ｉ＝１５まで上述したステップＳ２からＳ８までの処理が繰り返される。
以上の処理によって、図８に示す階調補正曲線を構成するＰ［０］からＰ［１５］までの各ポイントが生成される。図８の横軸は入力輝度信号（Ｙ入力）、縦軸は出力輝度信号（Ｙ出力）を表す。

Ｐ［１５］が図７に示すステップＳ８において求められると、ｉは１６となる。ステップＳ２にてｉは１６未満ではないと判定されるとステップＳ９の処理に進む。
ステップＳ９では、所定の白レベルから、現在の白レベル（Ｐ［１５］）の差分Ｄを（５）式を用いて求める。これは、現在の白レベルを所定の白レベルに補正する必要があるからである。ここで、所定の白レベルをＬｗ、所定の黒レベルをＬｂとする。本実施形態１ではＬｂ＝０とした。

Ｄ＝Ｌｗ−Ｌｂ−Ｐ［１５］…（５）

ステップＳ１０にて再びｉ＝０とし、ステップＳ１１にて、ｉが１６未満であるか否かを判定する。ここで、ｉが１６よりも小さければステップＳ１２へ、ｉが１６以上であればステップＳ１３へ進む。
ステップＳ１２では、ステップＳ９にて現在の白レベルＰ［１５］を所定の白レベルＬｗに一致させたことで生じた差分Ｄに伴って、各ポイントＰ［ｉ］の白レベルを変更する補正を（６）式を用いて行う。白レベルを補正された各ポイントＰ［ｉ］は、一時的に演算部２内の図示せぬメモリに保存される。

Ｐ［ｉ］＋＝Ｄ×（ｉ＋１）／１６＋Ｌｂ…（６）

ステップＳ１２が終了するとｉは１インクリメントされ、ステップＳ１１に戻る。そして、ｉ＝１５までステップＳ１２の処理が繰り返される。Ｐ［１５］がステップＳ１２において補正されるとｉは１６となり、ステップＳ１１にてｉは１６未満ではないと判定されステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３にて演算部２は、白レベルを補正された新たなＰ［０］からＰ［１５］を階調補正部３へ出力する。なお、ステップＳ１２を経てステップＳ１３にて出力されるＰ［０］からＰ［１５］は、ステップＳ８にて求めた図８に示すＰ［０］からＰ［１５］とは異なるが、便宜上同じ符号を付す。
階調補正部３は入力されたＰ［ｉ］（ｉ＝０〜１５）を図８のように直線補間し、生成した階調補正曲線に従って入力輝度信号の階調を補正して、出力輝度信号として出力する。出力輝度信号は図示せぬ表示装置に供給されて映像として表示される。

本実施形態１のように階調補正曲線（ガンマ曲線）を画面ｆ毎に自動的に生成し、この階調補正曲線に従い入力映像信号を補正することにより、常に最適な画質が得られる。よって従来の固定された階調補正曲線を用いた補正よりも高画質とすることができる。

ところで、本実施形態１では入力映像信号の輝度信号成分（入力輝度信号）について上述した映像補正処理を行う。しかしながら輝度信号成分についてのみ映像補正を行うと色の濃さが変化してしまい好ましくないため、入力映像信号の色信号成分に対しても補正処理を行う必要がある。
そこで図１に示す色ゲイン生成部４は、前記入力輝度信号（Ｙ入力）及び前記出力輝度信号（Ｙ出力）から（Ｙ出力／Ｙ入力）＝αに基づいた色ゲインα₁を生成する。色ゲインα₁はαと同じであるか、αに比例する値である。色ゲインα₁は乗算部５に入力される。
乗算部５は、入力された色ゲインα₁と補正する色信号成分である色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）とを乗算器５１、５２にてそれぞれ乗算し、出力する。ここで、補正する色信号成分はＲ，Ｇ，Ｂであってもよい。

〈実施形態２〉
図９に示す実施形態２において、図１に示す実施形態１と同一部分を省略し、相違する部分についてのみ示している。図９において、色ゲイン生成部４にて生成した色ゲインα₁を、乗算器６にて平均輝度に応じた係数ＡＰＬ’又は輝度信号成分の絶対レベルにより適応補正した色ゲインα₂とする。乗算器５１、５２にて補正する色信号成分である色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）と色ゲインα₂とをそれぞれ乗算して補正する。
本実施形態２のように平均輝度に応じた係数ＡＰＬ’あるいは輝度信号成分の絶対レベルを色信号成分の補正処理に反映させたことで、輝度の変化に応じた色ゲインを生成できる。従って実施形態１における補正よりもさらに高画質となる。

〈実施形態３〉
図１０は図１における演算部２に設けたリーク型積分回路の一例である。シーンチェンジのように画像に大幅な変化が生じると、ヒストグラムデータの分布も大きく変化する。しかしヒストグラムデータが急に大きく変化すると、階調補正部３によって補正される輝度信号が急に変化してかえって不自然になるので、ヒストグラムデータ分布の更新はある程度緩やかなものが望ましい。
そこで本実施形態３では、データの更新時に、時間方向にリーク型の積分処理を行うよう構成したものである。本実施形態３ではヒストグラムデータが急変する場合、階調補正曲線をいったん直線となるようにリセットする。

まず、実施形態１と同様に画面ｆに設けた判定領域ｆａから１６レベルのヒストグラムデータＨ［ｉ］を生成する。Ｈ［ｉ］はｉ＝０から加算器２１及び比較器２２に入力され、加算器２１ではレジスタ部２３から出力されたデータに乗算器２４にて２５５／２５６を乗算したものが加算される。
加算器２１から出力されたＨ［ｉ］（ｉ＝０〜１５）はレジスタ部２３内の１６個のレジスタ２３００から２３１５に順に入力される。ここでは、ｉ＝０よりレジスタ２３００にＨ［０］が入力され、ｉ＝１５よりレジスタ２３１５にＨ［１５］が入力されると、画面ｆが更新される。

更新された画面ｆから生成されたヒストグラムデータＨ［ｉ］は、同様にｉ＝０から加算器２１及び比較器２２に入力される。このとき先に入力され、レジスタ２３００から２３１５に保持されているヒストグラムデータＨ［ｉ］は、１画面前の画面ｆからのＨ［ｉ］であるので、便宜上Ｈ［ｉ］ｏとする。Ｈ［ｉ］ｏは乗算器２４、２５に出力される。乗算器２４はＨ［ｉ］ｏに２５５／２５６を乗算して出力する。乗算器２５はＨ［ｉ］ｏに１／２５６を乗算して出力する。ここで乗算器２５の出力をＨ［ｉ］ｏ’とする。このＨ［ｉ］ｏ’がＨ［ｉ］出力となる。
加算器２１にてＨ［ｉ］は、レジスタ部２３内のレジスタ２３００〜２３１５から出力され乗算器２４にて２５５／２５６が乗算されたＨ［ｉ］ｏ、すなわち（２５５／２５６）Ｈ［ｉ］ｏが加算され、出力される。ここで、入力されたヒストグラムデータＨ［ｉ］と、加算器２１から出力されたヒストグラムデータＨ［ｉ］とは異なるが、便宜上同じ符号Ｈ［ｉ］を付す。Ｈ［ｉ］（ｉ＝０〜１５）はレジスタ部２３内のレジスタ２３００から２３１５に順に入力される。

一方、比較器２２に入力されたヒストグラムデータＨ［ｉ］は、乗算器２５にて１／２５６が乗算されたＨ［ｉ］ｏ’と例えば（７）式を用いて比較される。

比較器２２には予め所定の値を設定しておき、（７）式の結果が所定の値よりも小さければ、レジスタ部２３にて保持されているヒストグラムデータＨ［ｉ］（ｉ＝０〜１５）は乗算器２５の出力が図７のステップＳ３に送られて、積分処理される。ここでも、レジスタ部２３に保持されているヒストグラムデータＨ［ｉ］と、乗算器２５を経てステップＳ３に送られるヒストグラムデータＨ［ｉ］とは異なるが、便宜上同じ符号Ｈ［ｉ］を付す。
一方、（７）式の結果が所定の値よりも大きければ、階調補正曲線が直線になるような直線データを形成するｉ＝０〜１５の値がレジスタ部２３に送られ、レジスタ部２３にて保持されているヒストグラムデータＨ［ｉ］はリセットされる。従ってこのときレジスタ部２３から出力される直線データの各値が図７のステップＳ３に送られて、積分処理される。
以上の処理は画面ｆ毎に行われる。

本実施形態３においては、比較器２２がヒストグラムデータＨ［ｉ］の変化の程度を検出する検出手段となっている。レジスタ部２３と階調補正部３とが、ヒストグラムデータＨ［ｉ］が所定の程度以上変化したとき階調補正曲線を直線に置き換えてリセットするリセット手段となっている。
本実施形態３より、ヒストグラムデータの分布が大きく変化するようなシーンチェンジにおいても、リーク型積分処理を行うことで画像を緩やかに変化させ、より自然な画質を提供することができる。

以上説明した実施形態１から３における各処理はソフトウェアで行ってもハードウェアで行ってもよい。本発明は実施形態１から３に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

本発明の実施形態１を示すブロック図である。一画面内の判定領域の一例を示す図である。本発明で用いるヒストグラムデータの分布例である。本発明におけるヒストグラムデータの広がり係数に基づいた広がりゲインの一例である。本発明における平均輝度に基づいた平均輝度ゲインの一例である。本発明におけるヒストグラムデータの重み付けに基づいた重み付けゲインの一例である。本発明における階調補正曲線を構成する値を生成するためのフローチャートの一例である。本発明における階調補正曲線の生成方法を説明するための図である。本発明の実施形態２を示す部分ブロック図である。本発明の実施形態３を示す部分ブロック図である。一般的な階調補正曲線を示す図である。一般的な階調補正曲線を示す図である。

符号の説明

１画像特徴検出部（ヒストグラム生成手段、平均輝度検出手段、広がり係数生成手段）
２演算部（演算手段、第一のゲイン生成手段、第二のゲイン生成手段）
３階調補正部（階調補正手段、リセット手段）
４色ゲイン生成部（色ゲイン生成手段）
５乗算部（色信号補正手段）

Claims

入力映像信号を処理する映像信号処理装置において、
前記入力映像信号の輝度信号成分に基づいて画面の所定単位毎に最小輝度から最大輝度までを複数レベルに分割してそれぞれのレベルの分布を示すヒストグラムデータを生成するヒストグラム生成手段と、
前記ヒストグラムデータにおける前記輝度信号成分が前記複数レベルにどのように分布しているかを示す係数であり、前記輝度信号成分が前記複数レベルの所定のレベルに集中するほど小さく、前記輝度信号成分が前記複数レベルの全体に広がるほど大きな値を示す広がり係数を生成する広がり係数生成手段と、
前記広がり係数が、最小の値から第１の値までの範囲では前記広がり係数が大きくなるに従ってゲインが逓増する部分を有し、前記第１の値から前記第１の値より大きい第２の値までの範囲ではゲインが一定の部分を有し、前記第２の値から最大の値までの範囲では前記広がり係数が大きくなるに従ってゲインが逓減する部分を有する特性に基づいて、前記広がり係数に応じた第一のゲインを生成する第一のゲイン生成手段と、
少なくとも前記第一のゲインと前記ヒストグラムデータとを演算して前記入力映像信号の階調を補正するための階調補正曲線を構成する複数の値を生成する演算手段と、
前記複数の値に基づいて前記階調補正曲線を生成し、前記階調補正曲線に基づいて前記入力映像信号を補正して出力する階調補正手段とを備えて構成したことを特徴とする映像信号処理装置。
所定の輝度以上でゲインが逓減する第二のゲインを生成する第二のゲイン生成手段を備え、
前記演算手段は少なくとも前記第一のゲインと前記第二のゲインと前記ヒストグラムデータとを演算して前記複数の値を生成することを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
前記入力映像信号の輝度信号成分に基づいて画面の所定単位毎に画像の平均輝度を検出する平均輝度検出手段を備え、
前記第二のゲインは前記平均輝度検出手段によって検出した平均輝度に基づいたゲインであることを特徴とする請求項２記載の映像信号処理装置。
前記入力映像信号と前記階調補正手段からの出力映像信号とより前記入力映像信号の色信号成分を補正するための色ゲインを生成する色ゲイン生成手段と、
前記色ゲインに基づいて前記入力映像信号の色信号成分を補正する色信号補正手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
前記ヒストグラムデータの変化の程度を検出する検出手段と、
前記ヒストグラムデータが所定の程度以上変化したとき前記階調補正曲線を直線に置き換えてリセットするリセット手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
入力映像信号を処理する映像信号処理方法において、
前記入力映像信号の輝度信号成分に基づいて画面の所定単位毎に最小輝度から最大輝度までを複数レベルに分割してそれぞれのレベルの分布を示すヒストグラムデータを生成し、
前記ヒストグラムデータにおける前記輝度信号成分が前記複数レベルにどのように分布しているかを示す係数であり、前記輝度信号成分が前記複数レベルの所定のレベルに集中するほど小さく、前記輝度信号成分が前記複数レベルの全体に広がるほど大きな値を示す広がり係数を生成し、
前記広がり係数が、最小の値から第１の値までの範囲では前記広がり係数が大きくなるに従ってゲインが逓増する部分を有し、前記第１の値から前記第１の値より大きい第２の値までの範囲ではゲインが一定の部分を有し、前記第２の値から最大の値までの範囲では前記広がり係数が大きくなるに従ってゲインが逓減する部分を有する特性に基づいて、前記広がり係数に応じた第一のゲインを生成し、
少なくとも前記第一のゲインと前記ヒストグラムデータとを演算して前記入力映像信号の階調を補正するための階調補正曲線を構成する複数の値を生成し、
前記複数の値に基づいて前記階調補正曲線を生成し、前記階調補正曲線に基づいて前記入力映像信号を補正して出力映像信号として出力することを特徴とする映像信号処理方法。
所定の輝度以上でゲインが逓減する第二のゲインを生成し、
少なくとも前記第一のゲインと前記第二のゲインと前記ヒストグラムデータとを演算して前記複数の値を生成することを特徴とする請求項６記載の映像信号処理方法。
前記入力映像信号の輝度信号成分に基づいて画面の所定単位毎に画像の平均輝度を検出し、
前記第二のゲインは前記平均輝度に基づいたゲインであることを特徴とする請求項７記載の映像信号処理方法。
前記入力映像信号と前記出力映像信号とより前記入力映像信号の色信号成分を補正するための色ゲインを生成し、
前記色ゲインに基づいて前記入力映像信号の色信号成分を補正することを特徴とする請求項６記載の映像信号処理方法。
前記ヒストグラムデータの変化の程度を検出し、
前記ヒストグラムデータが所定の程度以上変化したとき前記階調補正曲線を直線に置き換えてリセットすることを特徴とする請求項６記載の映像信号処理方法。