JP4137779B2 - 映像信号処理装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、映像信号処理装置及び電子機器、より詳細には、ＲＧＢ信号または色差信号に類する映像信号を切り替えて入力するときに当該映像信号の種別を自動的に判別して適切な映像信号処理を行うことのできる映像信号処理装置及び該映像信号処理装置を備えた電子機器に関する。

入力信号の種別を自動的に判別して適切な処理を行う映像信号処理装置に関する従来技術として、例えば、特許文献１、特許文献２には、ペデスタルクランプを行い映像信号の黒レベルを取得し、その黒レベルの値と入力信号とを比較してその判別結果により入力信号の種別を識別するようにしたものが開示されている。
特開平１１−１５５１４９号公報 特開２００２−３２０２４３号公報

しかしながら、従来の映像信号処理装置では、ペデスタルレベル（黒レベル）を取得しなくてはならず、ペデスタルレベル位置の信号データが通常でない場合や、画像データのみからなる映像信号が入力された際に自動的に信号種別を判別することが難しいという問題があった。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、ＲＧＢ信号または色差信号に類する映像入力信号を切り替えて後段の映像機器に出力する映像信号処理装置において、ペデスタルレベル信号などを用いることなく、自然画などの映像入力信号から当該映像入力信号の種別（ＲＧＢ信号または色差信号）を判別できるようにすること、を目的としてなされたものである。

上記課題を解決するために、第１の技術手段は、入力映像信号を切り替えて出力する映像信号処理装置において、該入力映像信号を色空間変換する演算手段と、該演算されたデータを所定のデータ幅（データ数）に合わせてクリッピングするクリッピング手段とを有し、前記データ幅からオーバーフロー又はアンダーフローしたデータの数をカウントし、該カウントしたデータ数を用いて前記入力映像信号の種別を判別することを特徴としたものである。

第２の技術手段は、入力映像信号を切り替えて出力する映像信号処理装置において、該入力映像信号に対して色空間変換する演算手段と、該演算されたデータを所定のデータ幅（データ数）に合わせてクリッピングするクリッピング手段と、前記データ幅からオーバーフロー又はアンダーフローしたデータの数をカウントし、該カウントしたデータの数を加算する加算手段と、該加算手段により得られたカウント値に基づいて前記入力映像信号の種別を判別する判別手段とを有することを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第１又は第２の技術手段において、前記判別の処理は、前記入力映像信号が、ＲＧＢ信号またはコンポーネント信号のいずれであるかを判別することを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第１乃至第３のいずれか１の技術手段において、前記演算手段は、コンポーネント信号をＲＧＢ信号に変換する変換式に基づいて、全ての入力映像信号に対して演算を行うことを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第２の技術手段において、入力映像信号の解像度を取得する解像度取得手段を有し、前記判別手段は、前記加算手段によって得られたカウント値と、前記解像度取得手段によって取得された解像度とに基づいて前記入力映像信号の種別を判別することを特徴としたものである。

第６の技術手段は、第２乃至第５のいずれか１の技術手段において、入力映像信号の明度，彩度，色相のいずれか又は複数の属性情報を取得する属性情報取得手段を有し、前記判別手段は、前記属性情報取得手段によって取得された属性情報に応じて前記入力映像信号の種別を判別する際の閾値を変更できるようにしたことを特徴としたものである。

第７の技術手段は、第２乃至第６のいずれか１の技術手段において、前記演算手段は、前記判別手段による判別結果に従って、ＲＧＢ信号又は色差信号に応じた設定に切り替えることを特徴としたものである。

第８の技術手段は、第１乃至第７のいずれか１に記載の映像信号処理装置を備えた電子機器であることを特徴とする。

ＲＧＢ信号または色差信号に類する映像入力信号を切り替えて後段の映像機器に出力する映像信号処理装置において、自然画などの映像入力信号から当該映像入力信号の種別（ＲＧＢ信号または色差信号）を、色空間変換手段、加算カウンタ、解像度取得手段等を用いて判別するため、ペデスタルレベル信号等を用いることなく簡単な構成で且つ高精度に、映像入力信号の種別を判別することができる。

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態である映像信号処理装置の一例を説明するためのブロック図で、図中、１０は映像信号処理装置で、該映像信号処理装置１０は、色空間変換手段１，加算カウンタ５，判別手段６，解像度取得手段７，属性情報取得手段８を有する。さらに、色空間変換手段１は、ＲＢ減算手段２，行列演算手段３，クリッピング手段４を有している。色空間変換手段１から出力されるデータは、後段の映像機器、例えば、プロジェクタ装置，ＬＣＤ，ＣＲＴなどに入力される。この際、映像信号処理装置１０は、上記映像機器などの電子機器と一体で設ける形態としてもよい。本実施形態の映像信号処理装置１０をテレビジョン装置やプロジェクタ装置等の電子機器に備えることにより、映像入力信号を確実に判別することができる電子機器の提供が可能となる。

映像信号処理装置１０において、例えば、自然画などのように、彩度がある程度高く、明るさに変化がある映像信号が入力された場合について考える。この場合、色空間変換手段１にはＲＧＢ信号又はＹ色差の映像信号であるＳｉｇＲ，ＳｉｇＧ，ＳｉｇＢが入力されてくる。尚、本実施形態では、色差信号としてＹＣｂＣｒ信号を代表例として説明するが、本発明は、これに限定されるものではなく、ＲＧＢ信号と比べて情報量が異なるコンポーネント信号であればよく、例えば、ＹＰｂＰｒ信号などを適用してもよい。

図１において、色空間変換手段１に対してＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換を行うように、ＲＢ減算手段２と行列演算手段３とを予め設定しておく。当然ながら映像信号処理装置１０では、入力されてくる映像信号がＲＧＢ信号であるかＹＣｂＣｒ信号であるかを識別することはできない。そこで、まず、入力された映像信号（以下、映像入力信号という）全てに対してＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換を行うための変換式を適用する。

ここで、ＹＣｂＣｒ＜−＞ＲＧＢ変換について考えてみると、その変換式は８ビット精度の場合、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１規格に基づいて、下記の式（１），（２）で示すことができる。
（ＲＧＢ−＞ＹＣｂＣｒ 変換式）
Ｙ ＝０.２５７Ｒ＋０.５０４Ｇ＋０.０９８Ｂ＋１６
Ｃｂ＝−０.１４８Ｒ−０.２９１Ｇ＋０.４３９Ｂ＋１２８ ・・・式（１）
Ｃｒ＝０.４３９Ｒ−０.３６８Ｇ−０.０７１Ｂ＋１２８

（ＹＣｂＣｒ−＞ＲＧＢ 変換式）
Ｒ＝１.１６４（Ｙ−１６）＋１.５９６（Ｃｒ−１２８）
Ｇ＝１.１６４（Ｙ−１６）−０.３９１（Ｃｂ−１２８） ・・・式（２）
−０.８１３（Ｃｒ−１２８）
Ｂ＝１.１６４（Ｙ−１６）＋２.０１８（Ｃｂ−１２８）

上記式（１）によると、色差信号（Ｃｂ，Ｃｒ）は、輝度信号（Ｙ）やＲＧＢ信号に比べて情報量を落とした（削減した）信号であることがわかる。また、上記式（２）によると、その情報量が削減された色差信号及び輝度信号から元の情報量のＲＧＢ信号に戻すことができる。従って、ＲＧＢ信号のような情報量が完全な信号（すなわち、情報量が削減されていない信号）を上記式（２）に割り当てて行列演算を行おうとすると、所定のデータ幅（データ数）に収まらず、オーバーフロー又はアンダーフロー（桁あふれ）を起こすことがある。

本発明は、上記現象を利用して、色空間変換処理において所定のデータ幅からオーバーフロー又はアンダーフローを起こしたデータの数に基づいて映像入力信号の種別を判別するため、自然画等のように、彩度がある程度高く、明るさに変化がある画像に対して好適に適用することができる。仮に自然画が入力され、その映像入力信号がＲＧＢ信号であった場合には、式（２）による数値演算の過程でオーバー／アンダーフローを起こしやすい傾向にある。一方、映像入力信号がＹＣｂＣｒ信号であった場合には、そのＹＣｂＣｒ信号の値を式（２）に当てはめて数値演算を実行してもオーバー／アンダーフローを起こしにくい。

ここでいうオーバーフローとは、所定のデータ幅の上限値を超えることをいう。例えば、ＲＧＢ信号の各色８ビット精度回路とした場合、整数０〜２５５をデータ幅として持つ。従って、このデータ幅の上限値は２５５となり、映像信号処理装置１０は、上記式（２）によって計算された信号のデータが上限値（２５５）を超える場合にオーバーフローしたと認識する。また、上記データ幅の下限値は０となり、映像信号処理装置１０は、上記式（２）によって計算された信号のデータが下限値（０）を下回る場合にアンダーフローしたと認識する。

図２は、情報量が完全な信号をＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換にかけ、ＲＧＢ信号を検出する際に数値演算の過程で発生するオーバーフロー／アンダーフローの状態を模式的に示した図で、図中、１１はアンダーフローを起こす範囲（以下、アンダーフロー範囲という）、１２はオーバーフローを起こす範囲（以下、オーバーフロー範囲という）であることを示す。
図２において、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換時の画素の輝度値（本例では、Ｙ=０，６４，１２８，１９２，２５５）毎に分けてあり、ＲＧＢそれぞれの出力結果において、ＣｂＣｒを０から２５５までのマトリクスで与えて得られるオーバーフロー範囲１２及びアンダーフロー範囲１１を視覚的に示している。これから、輝度値Ｙ（本例では、Ｙ＝０）が低いとき、もしくは、高いとき（Ｙ＝２５５）はＲＧＢ出力結果のオーバーフロー／アンダーフローが発生する割合が大きいことがわかる。すなわち、ＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換に、情報量が完全であるＲＧＢ信号が入力されると、明るさが小さい（ＲＧＢそれぞれの値が小さい）、又は、明るさが大きい（ＲＧＢそれぞれの値が大きい）ときは、オーバーフロー／アンダーフローを起こしやすくなる。

図１において、行列演算手段３からの出力信号は、クリッピング手段４に送られる。クリッピング手段４では、行列演算手段３の行列演算によりあふれたデータをデータ幅（各色８ビット精度回路なら０〜２５５）に合わせてクリッピングする。このとき、加算カウンタ５は、各色の画素データが上記データ幅からオーバーフロー又はアンダーフローしたいずれの場合にも「１」と数え、そのあふれた数をカウントし、カウントしたクリッピングあふれ数を、例えば、１Ｖ期間に加算カウントし続けて、１Ｖ毎にそのカウント値を保持するようにする。

判別手段６では、加算カウンタ５でカウントされたカウント値を１Ｖ毎に読み込み、解像度取得手段７より送られてくる映像入力信号の解像度から、映像入力信号の１Ｖ期間の画素数を求め、その画素数の値で上記カウント値を除算する。
さらに、判別手段６は、上記演算結果が、例えば、閾値１未満の場合、映像入力信号はＹ色差信号と判定し、また、演算結果が閾値１以上の場合、映像入力信号がＲＧＢ信号と判定する。このように、判別手段６により映像入力信号の種別（ＲＧＢ信号又は色差信号）が判別できたら、その判別情報を基に色空間変換手段１の設定を変更することにより、自動的に映像入力信号に応じた対応を行うことができる。

ここで、上記自然画等以外で、彩度が低く、明るさにあまり変化がないグレースケールのような画像を映像信号処理装置１０に入力した場合、その映像入力信号に対して上記式（２）により数値演算を行ってもオーバー／アンダーフローを起こしにくい場合がある。
例えば、図２において、輝度値（Ｙ＝１２８）の列が該当し、このときオーバーフロー／アンダーフローの発生する範囲が最も小さくなる。このように、画像全体がこの近辺（Ｙ＝１２８の近辺）の明るさの画素で構成されていると、映像入力信号がＲＧＢ信号であってもＹＣｂＣｒ信号であっても同様に、判別手段６において閾値１未満となり、上記映像入力信号をＹ色差信号と判別してしまう。従って、判別精度を上げるためには入力画像の明度、彩度などに応じて閾値を調整する必要がある。
具体的には、例えば、画面全体の明るさを別の手段で算出し、それに合わせて閾値を調整する。もしくは、従来の色差判別手段に切り替える等の処理を行うようにすればよい。

（実施形態２）
本実施形態では、上記実施形態１に示した、クリッピングあふれをカウントしたカウント値に基づいて信号の種別を判別する際の閾値「１」を可変できるようにする。判別手段６は、映像入力信号の１Ｖ期間の明度、彩度、色相のいずれか又は複数の属性情報を取得する属性情報取得手段８から、例えば、明度を抽出し、その明度が、例えば中間的な値（８ビット精度の場合に１２８）に近いときに、閾値を下げることで、信号種別の判別精度を上げることができる。同様に、抽出した彩度あるいは色相から閾値をコントロールすることで信号種別の判別精度を上げることができる。尚、映像入力信号の明度、彩度、色相を複数組み合わせて上記閾値をコントロールするように構成してもよい。

また、上記実施形態１と同様に、映像入力信号の種別は例えば、ＲＧＢ信号とＹＰｂＰｒ信号としてもよい。すなわち、本発明は、前述したＲＧＢ信号とコンポーネント信号（ＹＣｂＣｒ信号）との関係と同様、原信号（ＲＧＢ信号）の情報量に対して、その情報量を削減したコンポーネント信号全般を対象とすることができる。この場合において、実施形態１と同様の手段を用いて信号種別を自動的に判別することが可能となる。

尚、上記実施形態１、実施形態２において、加算カウンタ５及び判別手段６等はハードウェアを用いて実行する例として示したが、これらの機能を実現する手段を外部ソフトウェア等で置き換えてもよい。

また、上記実施形態１、実施形態２において、より精度の高い判別処理を行うために、判別手段６において閾値未満となり、映像入力信号をＹ色差信号と判別した場合、この映像入力信号に対して従来のペダスタルレベル信号を用いた判別処理を行うようにしてもよい。この場合、映像信号処理装置１０には、さらに、ペデスタルレベルでクランプするためのクランプ手段（図示せず）を備えるようにする。

図３は、本発明が適用される映像信号処理方法の一例について説明するためのフロー図である。本例は、実施形態１に示した映像信号処理装置１０を用いて映像信号の判別処理を行うための方法について説明する。
まず、映像信号処理装置１０において、色空間変換手段１に映像信号が入力される（ステップＳ１）。色空間変換手段１のＲＢ減算手段２及び行列演算手段３にＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換を行うように、前述の式（２）を設定し（ステップＳ２）、映像入力信号に対して行列演算を実行する（ステップＳ３）。尚、上記ステップＳ２において、ＲＧＢ→ＹＣｂＣｒ変換を行うように式（１）を設定するようにしてもよいが、この場合、式（２）を適用した場合よりも判定精度が低下する。

次に、クリッピング手段４は、行列演算によりオーバーフロー（又はアンダーフロー）したデータを所定のデータ幅にクリッピングし（ステップＳ４）、加算カウンタ５は、データ幅からオーバーフロー（又はアンダーフロー）したデータの数をカウントし（ステップＳ５）、カウントしたデータの数を任意の期間継続して加算して加算カウント値を算出する（ステップＳ６）。次に、判別手段６は、解像度取得手段７から映像入力信号の解像度を取得して、上記ステップＳ６における期間と同じ期間の画素数を算出すると共に（ステップＳ７）、算出した画素数で上記加算カウント値を除算し、除算した値が閾値未満であるかどうか判別し（ステップＳ８）、除算した値が閾値未満の場合（ＹＥＳの場合）、映像入力信号は色差信号であると判別し（ステップＳ９）、また、上記ステップＳ８において、除算した値が閾値以上の場合（ＮＯの場合）、映像入力信号はＲＧＢ信号であると判別する（ステップＳ１０）。

本発明の一実施形態である映像信号処理装置の一例を説明するためのブロック図である。 情報量が完全な信号をＹＣｂＣｒ→ＲＧＢ変換にかけ、ＲＧＢ信号を検出する際に数値演算の過程で発生するオーバーフロー／アンダーフローの状態を模式的に示した図である。 本発明が適用される映像信号処理方法の一例について説明するためのフロー図である。

符号の説明

１…色空間変換手段、２…ＲＢ減算手段、３…行列演算手段、４…クリッピング手段、５…加算カウンタ、６…判別手段、７…解像度取得手段、８…属性情報取得手段、１０…映像信号処理装置、１１…アンダーフローを起こす範囲（アンダーフロー範囲）、１２…オーバーフローを起こす範囲（オーバーフロー範囲）。

Claims (8)

1. 入力映像信号を切り替えて出力する映像信号処理装置において、該入力映像信号を色空間変換する演算手段と、該演算されたデータを所定のデータ幅（データ数）に合わせてクリッピングするクリッピング手段とを有し、前記データ幅からオーバーフロー又はアンダーフローしたデータの数をカウントし、該カウントしたデータ数を用いて前記入力映像信号の種別を判別することを特徴とする映像信号処理装置。
2. 入力映像信号を切り替えて出力する映像信号処理装置において、該入力映像信号に対して色空間変換する演算手段と、該演算されたデータを所定のデータ幅（データ数）に合わせてクリッピングするクリッピング手段と、前記データ幅からオーバーフロー又はアンダーフローしたデータの数をカウントし、該カウントしたデータの数を加算する加算手段と、該加算手段により得られたカウント値に基づいて前記入力映像信号の種別を判別する判別手段とを有することを特徴とする映像信号処理装置。
3. 請求項１又は２に記載の映像信号処理装置において、前記判別の処理は、前記入力映像信号が、ＲＧＢ信号またはコンポーネント信号のいずれであるかを判別することを特徴とする映像信号処理装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１に記載の映像信号処理装置において、前記演算手段は、コンポーネント信号をＲＧＢ信号に変換する変換式に基づいて、全ての入力映像信号に対して演算を行うことを特徴とする映像信号処理装置。
5. 請求項２に記載の映像信号処理装置において、入力映像信号の解像度を取得する解像度取得手段を有し、前記判別手段は、前記加算手段によって得られたカウント値と、前記解像度取得手段によって取得された解像度とに基づいて前記入力映像信号の種別を判別することを特徴とする映像信号処理装置。
6. 請求項２乃至５のいずれか１に記載の映像信号処理装置において、入力映像信号の明度，彩度，色相のいずれか又は複数の属性情報を取得する属性情報取得手段を有し、前記判別手段は、前記属性情報取得手段によって取得された属性情報に応じて前記入力映像信号の種別を判別する際の閾値を変更できるようにしたことを特徴とする映像信号処理装置。
7. 請求項２乃至６のいずれか１に記載の映像信号処理装置において、前記演算手段は、前記判別手段による判別結果に従って、ＲＧＢ信号又は色差信号に応じた設定に切り替えることを特徴とする映像信号処理装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１に記載の映像信号処理装置を備えた電子機器。

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