JP4280904B2 - 画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法 - Google Patents
画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4280904B2 JP4280904B2 JP2003082271A JP2003082271A JP4280904B2 JP 4280904 B2 JP4280904 B2 JP 4280904B2 JP 2003082271 A JP2003082271 A JP 2003082271A JP 2003082271 A JP2003082271 A JP 2003082271A JP 4280904 B2 JP4280904 B2 JP 4280904B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- luminance value
- input
- conversion function
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Projection Apparatus (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Picture Signal Circuits (AREA)
- Facsimile Image Signal Circuits (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像の明るさを調整するための画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法に関する。
【0002】
【背景技術】
画像処理におけるコントラスト強調処理として一般的に行われている手法として、例えば、ヒストグラム平坦化処理がある。
【0003】
しかし、画像表示装置がヒストグラム平坦化処理を行った場合、過度なコントラスト強調をしてしまい、不自然な画像を表示してしまう場合がある。例えば、低階調側に分布が偏った画像に対してヒストグラム平坦化処理を行うと、画像全体が白っぽくなり、黒浮きが生じてしまう。
【0004】
このような問題を解決するため、特許文献1では、映像の輝度分布の偏り具合に応じて最適な階調補正を行うために、入力輝度信号の輝度レベル各々の頻度データに応じて輝度分布の分散値を算出し、当該分散値に基づく混合比で元の輝度レベルと補正輝度レベルとを混合した値を用いてLUT(Look Up Table)を更新することにより、階調補正を行っている。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−322047号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献1の手法の場合、1垂直走査期間ごとのヒストグラムメモリの輝度分布に基づいて分散値を算出して当該分散値に応じて混合比kを算出しているが、分散値から混合比kを求める手法についての具体的な記載はなく、補正後の値=k*補正値+(1−k)*基準値という補正の手法と、分散値が小さい場合にk>0.5とし、分散値が中程度の場合にk=0.5とし、分散値が大きい場合にk<0.5とする手法が開示されているに過ぎない。
【0007】
また、画像処理におけるヒストグラム平坦化処理以外のコントラスト強調処理として行われている手法として、例えば、折れ線状の入出力特性を有する入出力特性データに基づく階調補正処理がある。
【0008】
この階調補正処理は、ダイナミックレンジを拡大することができるが、双峰性の輝度分布を持つような画像(例えば、上半分が明るい青空で下半分が暗い建物で構成される画像等)に対しては、暗部や明部のディテールに対して適切な階調補正効果を得られない場合があった。
【0009】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、ヒストグラム平坦化データと折れ線状の入出力特性を有する入出力特性データを組み合わせて適切な階調補正を行うことが可能な画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る画像処理システムは、入力画像信号に含まれる入力輝度値の所定期間の累積ヒストグラムデータに基づき、移動平均累積ヒストグラムデータを生成する移動平均累積ヒストグラムデータ生成手段と、
所定の変換関数を用いた演算に必要な変換関数用データを生成する変換関数用データ生成手段と、
0以上1以下の所定の混合比率と前記移動平均累積ヒストグラムデータに基づく第1の出力輝度値との乗算値と、(1−当該混合比率)と前記変換関数用データおよび前記変換関数に基づく第2の出力輝度値との乗算値との加算値に基づき、前記入力輝度値を変換して出力輝度値を出力する変換手段と、
を含み、
前記変換関数は、前記入力輝度値が最大値または最小値に近い場合には中間値に近い場合と比べて出力輝度値の変化が少なくなる入出力特性を有する関数であって、
前記変換手段は、前記第1の出力輝度値と前記第2の出力輝度値との差分値に基づき、前記混合比率を演算することを特徴とする。
【0011】
また、本発明に係るプロジェクタは、入力画像信号に含まれる入力輝度値の所定期間の累積ヒストグラムデータに基づき、移動平均累積ヒストグラムデータを生成する移動平均累積ヒストグラムデータ生成手段と、
所定の変換関数を用いた演算に必要な変換関数用データを生成する変換関数用データ生成手段と、
0以上1以下の所定の混合比率と前記移動平均累積ヒストグラムデータに基づく第1の出力輝度値との乗算値と、(1−当該混合比率)と前記変換関数用データおよび前記変換関数に基づく第2の出力輝度値との乗算値との加算値に基づき、前記入力輝度値を変換して出力輝度値を出力する変換手段と、
を含み、
前記変換関数は、前記入力輝度値が最大値または最小値に近い場合には中間値に近い場合と比べて出力輝度値の変化が少なくなる入出力特性を有する関数であって、
前記変換手段は、前記第1の出力輝度値と前記第2の出力輝度値との差分値に基づき、前記混合比率を演算することを特徴とする。
【0012】
また、本発明に係るプログラムは、コンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
コンピュータを、
入力画像信号に含まれる入力輝度値の所定期間の累積ヒストグラムデータに基づき、移動平均累積ヒストグラムデータを生成する移動平均累積ヒストグラムデータ生成手段と、
所定の変換関数を用いた演算に必要な変換関数用データを生成する変換関数用データ生成手段と、
0以上1以下の所定の混合比率と前記移動平均累積ヒストグラムデータに基づく第1の出力輝度値との乗算値と、(1−当該混合比率)と前記変換関数用データおよび前記変換関数に基づく第2の出力輝度値との乗算値との加算値に基づき、前記入力輝度値を変換して出力輝度値を出力する変換手段として機能させ、
前記変換関数は、前記入力輝度値が最大値または最小値に近い場合には中間値に近い場合と比べて出力輝度値の変化が少なくなる入出力特性を有する関数であって、
前記変換手段は、前記第1の出力輝度値と前記第2の出力輝度値との差分値に基づき、前記混合比率を演算することを特徴とする。
【0013】
また、本発明に係る情報記憶媒体は、コンピュータにより読み取り可能なプログラムを記憶した情報記憶媒体であって、
コンピュータを、
入力画像信号に含まれる入力輝度値の所定期間の累積ヒストグラムデータに基づき、移動平均累積ヒストグラムデータを生成する移動平均累積ヒストグラムデータ生成手段と、
所定の変換関数を用いた演算に必要な変換関数用データを生成する変換関数用データ生成手段と、
0以上1以下の所定の混合比率と前記移動平均累積ヒストグラムデータに基づく第1の出力輝度値との乗算値と、(1−当該混合比率)と前記変換関数用データおよび前記変換関数に基づく第2の出力輝度値との乗算値との加算値に基づき、前記入力輝度値を変換して出力輝度値を出力する変換手段として機能させるためのプログラムを記憶し、
前記変換関数は、前記入力輝度値が最大値または最小値に近い場合には中間値に近い場合と比べて出力輝度値の変化が少なくなる入出力特性を有する関数であって、
前記変換手段は、前記第1の出力輝度値と前記第2の出力輝度値との差分値に基づき、前記混合比率を演算することを特徴とする。
【0014】
また、本発明に係る画像処理方法は、入力画像信号に含まれる入力輝度値の所定期間の累積ヒストグラムデータに基づき、移動平均累積ヒストグラムデータを生成し、
前記入力輝度値が最大値または最小値に近い場合には中間値に近い場合と比べて出力輝度値の変化が少なくなる入出力特性を有する変換関数を用いた演算に必要な変換関数用データを生成し、
前記第1の出力輝度値と前記第2の出力輝度値との差分値に基づき、0以上1以下の所定の混合比率を演算し、
前記混合比率と前記移動平均累積ヒストグラムデータに基づく第1の出力輝度値との乗算値を演算し、
(1−当該混合比率)と前記変換関数用データおよび前記変換関数に基づく第2の出力輝度値との乗算値を演算し、
各乗算値の加算値に基づき、前記入力輝度値を変換して出力輝度値を出力することを特徴とする。
【0015】
本発明によれば、画像処理システム等は、ヒストグラム平坦化データに基づく第1の出力輝度値と、折れ線状の入出力特性データに基づく第2の出力輝度値との差分値に基づき、0以上1以下の所定の混合比率を演算することにより、画像の特性に応じた混合比率を得ることができる。
【0016】
そして、画像処理システム等は、当該混合比率に基づいて第1の出力輝度値と第2の出力輝度値とを混合して出力輝度値を出力することによって階調補正を行う。
【0017】
これにより、画像処理システム等は、ヒストグラム平坦化データと折れ線状の入出力特性を有する入出力特性データを組み合わせて適切な階調補正を行うことができる。
【0018】
また、画像処理システム等は、ヒストグラム平坦化データとして、移動平均累積ヒストグラムデータを適用することにより、一般的な累積ヒストグラムデータを適用する場合と比べ、より滑らかなヒストグラム平坦化データを得ることができる。
【0019】
また、前記画像処理システム、前記プロジェクタ、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記変換手段は、前記第1の出力輝度値と前記第2の出力輝度値との差分値の平均値に基づき、当該差分値の平均値が大きくなるほど前記混合比率が小さくなる関数を用いて前記混合比率を演算してもよい。
【0020】
また、前記画像処理方法では、前記混合比率を演算する際に、前記第1の出力輝度値と前記第2の出力輝度値との差分値の平均値に基づき、当該差分値の平均値が大きくなるほど前記混合比率が小さくなる関数を用いて前記混合比率を演算してもよい。
【0021】
これによれば、画像処理システム等は、第1の出力輝度値と第2の出力輝度値との差分値の平均値(例えば、1垂直走査期間の第1の出力輝度値と第2の出力輝度値の差分値の平均値等)が大きくなるほど混合比率を小さくさせる、すなわち、移動平均累積ヒストグラムデータの反映割合を減少させることができる。
【0022】
これにより、画像処理システム等は、第1の出力輝度値と第2の出力輝度値との差が大きい画像を処理する場合、ヒストグラム平坦化による階調特性が過強調であるとみなし、過強調の弊害を受けにくい折れ線の入出力特性データを用いて階調補正を行うことができる。
【0023】
したがって、画像処理システム等は、適切な階調補正を行うことができる。
【0024】
また、前記画像処理システム、前記プロジェクタ、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記変換関数用データ生成手段は、画像の特徴を示す特徴データを生成し、
前記変換手段は、前記変換関数として、前記特徴データに基づく変曲点を有する入出力特性であって、かつ、入力輝度値が最大値または最小値に近い場合には中間値に近い場合と比べて出力輝度値の変化が少なくなる入出力特性を有する関数を用いて前記第2の出力輝度値を演算してもよい。
【0025】
また、前記画像処理方法では、前記変換関数用データを生成する際に、画像の特徴を示す特徴データを生成し、
前記変換関数として、前記特徴データに基づく変曲点を有する入出力特性であって、かつ、入力輝度値が最大値または最小値に近い場合には中間値に近い場合と比べて出力輝度値の変化が少なくなる入出力特性を有する関数を用いて前記第2の出力輝度値を演算してもよい。
【0026】
これによれば、輝度値が最大値または最小値に近い場合はグレーではなく白や黒に近い場合であるため、画像処理システム等は、白や黒に近い輝度値の変化率を中間階調(グレー)に近い輝度値の変化率と比べて少なくすることができ、黒つぶれや白とびの発生を低減し、伸長効果の高い中間階調をより伸長することができるため、適切な階調補正を行うことができる。
【0027】
なお、前記特徴としては、例えば、APL(Average Picture Level、すなわち、対象領域における平均輝度)、対象領域における所定の輝度範囲(例えば、所定の輝度レベル以下、所定の輝度レベル以上、所定の輝度レベル以上かつ所定の輝度レベル以下)に含まれる画素数の累積和、ヒストグラムにおける最多画素数の輝度レベル等を採用してもよい。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、画像信号の一種であるRGB信号を入力し、各信号の輝度(「輝度値」または「輝度レベル」ともいう。)の階調補正を行う画像処理システムに適用した場合を例に採り、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施形態に示す構成の全てが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【0029】
(システム全体の説明)
以下、本発明を液晶プロジェクタの画像処理システムに適用した場合を例に採り、説明する。
【0030】
図1は、本実施形態の一例に係るプロジェクタ20の概略説明図である。
【0031】
スクリーン10のほぼ正面に設けられたプロジェクタ20は、種々の画像を投写する。これにより、スクリーン10上に画像の投写領域12が形成される。
【0032】
本実施形態におけるプロジェクタ20は、階調補正に用いるヒストグラム平坦化データとして、移動平均累積ヒストグラムデータを適用することにより、一般的な累積ヒストグラムデータを適用する場合と比べ、より滑らかなヒストグラム平坦化データを得ることができる。
【0033】
ここで、累積ヒストグラムと移動平均累積ヒストグラムについて説明する。
【0034】
図2は、本実施形態の一例に係る累積ヒストグラムの模式図である。また、図3は、本実施形態の一例に係る正規化移動平均累積ヒストグラムと従来の正規化累積ヒストグラムの模式図である。
【0035】
図2に示す画像は、双峰性の輝度分布を有する画像となっている。このような輝度分布を有する画像の輝度値の従来の累積ヒストグラムは、図3の点線で示すものとなる。
【0036】
これに対し、本実施形態における移動平均累積ヒストグラムは、図3の実線で示すものとなる。なお、各累積ヒストグラムは正規化してある。
【0037】
このように、プロジェクタ20は、移動平均累積ヒストグラムデータを適用することにより、一般的な累積ヒストグラムデータを適用する場合と比べ、より滑らかなヒストグラム平坦化データを得ることができる。
【0038】
また、本実施形態におけるプロジェクタ20は、ヒストグラム平坦化データに基づく第1の出力輝度値と、折れ線状の入出力特性データに基づく第2の出力輝度値との差分値に基づき、0以上1以下の所定の混合比率を演算することにより、画像の特性に応じた混合比率を得ることができる。
【0039】
そして、プロジェクタ20は、当該混合比率に基づいて第1の出力輝度値と第2の出力輝度値とを混合して出力輝度値を出力することによって階調補正を行う。
【0040】
これにより、画像処理システム等は、ヒストグラム平坦化データと折れ線状の入出力特性を有する入出力特性データを組み合わせて適切な階調補正を行うことができる。
【0041】
図4は、本実施形態の一例に係る折れ線状の入出力特性を示すグラフの模式図である。
【0042】
また、本実施形態におけるプロジェクタ20は、特徴データの一種であるAPL等に基づく変曲点を有する入出力特性であって、かつ、入力輝度値が最大値または最小値に近い場合には中間値に近い場合と比べて出力輝度値の変化が少なくなる入出力特性を有する関数を用いて第2の出力輝度値を演算している。
【0043】
これによれば、輝度値が最大値または最小値に近い場合はグレーではなく白や黒に近い場合であるため、プロジェクタ20は、白や黒に近い輝度値の変化率を中間階調(グレー)に近い輝度値の変化率と比べて少なくすることができ、黒つぶれや白とびの発生を低減し、伸長効果の高い中間階調をより伸長することができるため、適切な階調補正を行うことができる。
【0044】
なお、図4において、Lmaxは、累積ヒストグラムのy%にあたる点の輝度値であり、Lminは、累積ヒストグラムのx%にあたる点の輝度値である。また、ここで、0<x<y<255である。
【0045】
次に、このような機能を実現するためのプロジェクタ20の画像処理部の機能ブロックについて説明する。
【0046】
図5は、本実施形態の一例に係る画像処理部800の機能ブロック図である。
【0047】
プロジェクタ20内の画像処理部800は、画像信号の一種であるアナログRGB信号(R1、G1、B1)をデジタルRGB信号(R2、G2、B2)に変換するA/D変換部810と、デジタルRGB信号(R2、G2、B2)を補正する画像処理部800と、補正されたデジタルRGB信号(R3、G3、B3)をアナログRGB信号(R4、G4、B4)に変換するD/A変換部880と、アナログRGB信号(R4、G4、B4)に基づき、画像を投写する画像投写部890とを含んで構成されている。
【0048】
また、補正部820は、入力輝度信号Yを補正することにより階調補正を行って補正後の輝度信号Y’を出力する階調補正部822を含んで構成されている。
【0049】
また、画像投写部890は、空間光変調器892と、アナログRGB信号(R4、G4、B4)に基づき、空間光変調器892を駆動する駆動部894と、空間光変調器892に光を出力する光源896と、空間光変調器892で変調された光を投写するレンズ898とを含んで構成されている。
【0050】
このようにしてプロジェクタ20は、階調補正を行って画像を投写する。
【0051】
ここで、階調補正部822の構成について説明する。
【0052】
図6は、本実施形態の一例に係る階調補正部822の機能ブロック図である。
【0053】
階調補正部822は、RGB信号に含まれる入力輝度信号Yの1フレームの累積ヒストグラムデータを生成する累積ヒストグラムデータ生成部140と、当該累積ヒストグラムデータに基づき、正規化移動平均累積ヒストグラムデータを生成する正規化移動平均累積ヒストグラムデータ生成部180と、所定の変換関数を用いた演算に必要な変換関数用データを生成する変換関数用データ生成部150と、0以上1以下の所定の混合比率と正規化移動平均累積ヒストグラムデータに基づく第1の出力輝度値との乗算値と、(1−当該混合比率)と変換関数用データおよび変換関数に基づく第2の出力輝度値との乗算値との加算値に基づき、入力輝度値lに対する出力輝度値Lut(l)を演算する変換部170と、当該出力輝度値Lut(l)に基づき、階調特性データであるLUTを補正し、補正したLUTに基づき、入力輝度信号Yを補正して出力輝度信号Y’を出力する輝度信号出力部130とを含んで構成されている。
【0054】
なお、本実施例では、輝度信号出力部130と変換部170が変換手段として機能する。
【0055】
また、階調補正部822は、輝度信号を1フレーム分遅延させて出力するための遅延部120を含んで構成されている。
【0056】
また、輝度信号出力部130は、階調特性データ記憶部132と、変換部170からのLut(l)に基づき、階調特性データ記憶部132に記憶されたLUTを補正する補正部134とを含んで構成されている。
【0057】
また、変換関数用データ生成部150は、画像特徴として、Lmax(累積ヒストグラムデータのy%にあたる点の輝度値)、Lmin(累積ヒストグラムデータのx%にあたる点の輝度値)、S(Lmaxを白方向に伸長した輝度値)、T(Lminを黒方向に伸長した輝度値)、APL(平均輝度値)を生成するために、Lmax演算部151と、S演算部152と、Lmin演算部153と、T演算部154と、APL演算部156とを含んで構成されている。
【0058】
なお、遅延部120、累積ヒストグラムデータ生成部140、変換関数用データ生成部150は、垂直同期信号に基づき、1フレームごとにメモリの内容をリセットする。
【0059】
次に、これらの各部を実現するためのハードウェア構成について説明する。
【0060】
図7は、本実施形態の一例に係る階調補正部822のハードウェアブロック図である。
【0061】
例えば、遅延部120としては、例えばラッチ回路940等、輝度信号出力部130としては、例えばCPU910、セレクタ回路930、RAM950等、累積ヒストグラムデータ生成部140、正規化移動平均累積ヒストグラムデータ生成部180としては、例えば演算回路920、RAM950等、変換部170としては、例えばCPU910、演算回路920等を用いて実現できる。
【0062】
なお、これらの各部はシステムバス980を介して相互に情報をやりとりすることが可能である。
【0063】
また、これらの各部は回路のようにハードウェア的に実現してもよいし、ドライバのようにソフトウェア的に実現してもよい。
【0064】
さらに、階調補正部822としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶した情報記憶媒体900からプログラムを読み取って階調補正部822の機能をコンピュータに実現させてもよい。
【0065】
このような情報記憶媒体900としては、例えば、CD−ROM、DVD−ROM、ROM、RAM、HDD等を適用でき、そのプログラムの読み取り方式は接触方式であっても、非接触方式であってもよい。
【0066】
また、情報記憶媒体900に代えて、上述した各機能を実現するためのプログラム等を、伝送路を介してホスト装置等からダウンロードすることによって上述した各機能を実現することも可能である。
【0067】
(画像処理の流れの説明)
次に、これらの各部を用いた画像処理の流れについて説明する。
【0068】
図8は、本実施形態の一例に係る画像処理のフローチャートである。
【0069】
まず、累積ヒストグラムデータ生成部140は、輝度値の累積ヒストグラムを示す累積ヒストグラムデータを生成する。
【0070】
累積ヒストグラムデータは、図8に示すように、所定の輝度範囲と当該輝度範囲に該当する画素の累積数との関係を示す。
【0071】
Lmax演算部151は、累積ヒストグラムのy%にあたる点の輝度値Lmaxを演算する(ステップS1)。
【0072】
また、Lmin演算部153は、累積ヒストグラムのx%にあたる点の輝度値Lminを演算する(ステップS2)。
【0073】
なお、画素の累積数を百分率(%)で表す場合、xについては0<x<50であり、yについては50<y<100である。
【0074】
APL演算部156は、累積ヒストグラムの50%点にあたる輝度値APLを演算する(ステップS3)。
【0075】
また、S演算部152は、S(Lmax)を演算する(ステップS4)。
【0076】
図10は、S(Lmax)のグラフを示す模式図である。
【0077】
なお、ここで、S(Lmax)は、輝度値Lmaxを白方向に伸長する関数である。また、Lmax<=S(Lmax)を満たす。
【0078】
さらに、S(Lmax)は、図10に示すように、輝度値Lmaxの採り得る中間値よりも最大値側に折れ点を有する折れ線形状で表される。これにより、輝度値の最大値である白に近づくにつれて伸長の度合いが小さくなるため、元々コントラストが十分であるような画像に対しては過度な白伸長を行わないで済む。
【0079】
また、T演算部154は、T(Lmin)を演算する(ステップS5)。
【0080】
図11は、T(Lmin)のグラフを示す模式図である。
【0081】
なお、ここで、T(Lmin)は、輝度値Lminを黒方向に伸長する関数である。また、Lmin>=T(Lmin)を満たす。
【0082】
さらに、T(Lmin)は、図11に示すように、輝度値Lminの採り得る中間値よりも最小値側に折れ点を有する折れ線形状で表される。これにより、輝度値の最小値である黒に近づくにつれて伸長の度合いが小さくなるため、元々コントラストが十分であるような画像に対しては過度な黒伸長を行わないで済む。
【0083】
また、変換部170は、変換関数用データ生成部150によって演算された値に基づき、画像の特徴データに基づく変曲点(Lmin,T(Lmin))、(APL,APL)、(Lmax,S(Lmax))を折れ点とする3点折れ線q(l)を演算する(ステップS6)。なお、lは入力輝度値である。
【0084】
また、ここで、q(l)の演算式としては、具体的には例えば、以下の演算式を採用してもよい。
【0085】
例えば、lが0以上Lmin未満の場合、q(l)=l*T(Lmin)/Lmin、lがLmin以上APL未満の場合、q(l)=l*(APL-T(Lmin))/(APL-Lmin)+T(Lmin)、lがAPL以上Lmax未満の場合、q(l)=l*(S(Lmax)-APL)/(Lmax-APL)+APL、lがLmax以上の場合、q(l)=l*(255-S(Lmax))/(255-Lmax)+S(Lmax)という演算式を採用してもよい。
【0086】
また、正規化移動平均累積ヒストグラムデータ生成部180は、累積ヒストグラムデータ生成部140によって生成された累積ヒストグラムデータに基づき、正規化移動平均累積ヒストグラムL(l)を演算する(ステップS7)。
【0087】
図9は、本実施形態の一例に係る正規化移動平均累積ヒストグラムの模式図である。
【0088】
なお、移動平均による移動平均累積ヒストグラムの生成については、一般的な移動平均の演算式を採用すればよく、正規化の演算式も一般的な演算式を採用すればよい。
【0089】
また、変換部170は、折れ線q(l)と、正規化移動平均累積ヒストグラムL(l)との差分値の絶対値の平均値(平均差分値)Δfmeanを演算する(ステップS8)。
【0090】
さらに、変換部170は、Δfmeanに基づき、折れ線q(l)と正規化移動平均累積ヒストグラムL(l)との混合比kを演算する(ステップS9)。
【0091】
また、ここで、kの演算式としては、具体的には例えば、以下の演算式を採用してもよい。
【0092】
例えば、k=a/(a+b**(Δfmean-c))という演算式を採用してもよい。
【0093】
なお、ここで、aとしては例えば1以上10以下の定数、bとしては例えば1.1以上2以下の定数、cとしては例えば20以上30以下の定数を採用してもよい。
【0094】
ここで、Δfmeanとkとの関係について説明する。
【0095】
図12は、本実施形態の一例に係る平均差分値と混合比率kとの関係を示すグラフを示す模式図である。
【0096】
なお、図12は、a=4、b=1.2、c=20の場合の図である。
【0097】
そして、変換部170は、q(l)、L(l)、kに基づき、階調特性データであるLUTを補正する(ステップS10)。
【0098】
変換部170は、例えば、以下の演算式を用いて階調特性データであるLUTを補正するための入力輝度値lに対する出力となるLut(l)を演算する。
【0099】
Lut(l)=q(l)*(1-k)+k*L(l)
補正部134は、変換部170によって出力されるLut(l)に基づいて階調特性データ記憶部132に記憶されたLUTを補正する。
【0100】
そして、輝度信号出力部130は、補正したLUTに基づいて入力輝度信号Yを補正して出力輝度信号Y’を出力する。
【0101】
以上のように、本実施形態によれば、プロジェクタ20は、ヒストグラム平坦化データである正規化移動平均累積ヒストグラムに基づく第1の出力輝度値L(l)と、折れ線状の入出力特性データに基づく第2の出力輝度値q(l)との差分値の絶対値の平均値Δfmeanに基づき、0以上1以下の所定の混合比率kを演算することにより、画像の特性に応じた混合比率kを得ることができる。
【0102】
そして、プロジェクタ20は、当該混合比率kに基づいて第1の出力輝度値L(l)と第2の出力輝度値q(l)とを混合して出力輝度値Y’を出力することによって階調補正を行う。
【0103】
これにより、プロジェクタ20は、ヒストグラム平坦化データと折れ線状の入出力特性を有する入出力特性データを組み合わせて適切な階調補正を行うことができる。
【0104】
また、プロジェクタ20は、ヒストグラム平坦化データとして、移動平均累積ヒストグラムデータを適用することにより、一般的な累積ヒストグラムデータを適用する場合と比べ、より滑らかなヒストグラム平坦化データを得ることができる。
【0105】
図13は、本実施形態の一例に係る階調補正の種別による入出力特性の差異を示す模式図である。
【0106】
例えば、図13に示すように、変換部170が出力するLut(l)は滑らかな曲線となっている。
【0107】
また、本実施形態では、プロジェクタ20は、L(l)とq(l)の差分値の平均値Δfmeanが大きくなるほど混合比率kを小さくさせることにより、移動平均累積ヒストグラムデータの反映割合を減少させている。これは、Δfmeanが大きいときは移動平均累積ヒストグラムによる階調変換が過強調になる可能性が大きいためである。
【0108】
これにより、プロジェクタ20は、L(l)とq(l)との差が大きい画像を処理する場合、ヒストグラム平坦化による階調特性が過強調であるとみなし、過強調の弊害を受けにくい折れ線の入出力特性データを用いて階調補正を行うことができる。
【0109】
したがって、プロジェクタ20は、適切な階調補正を行うことができる。
【0110】
さらに、本実施形態では、変換関数として、特徴データに基づく変曲点を有する入出力特性であって、かつ、入力輝度値が最大値または最小値に近い場合には中間値に近い場合と比べて出力輝度値の変化が少なくなる入出力特性を有する関数を用いて第2の出力輝度値q(l)を演算している。
【0111】
これにより、輝度値が最大値または最小値に近い場合はグレーではなく白や黒に近い場合であるため、プロジェクタ20は、白や黒に近い輝度値の変化率を中間階調(グレー)に近い輝度値の変化率と比べて少なくすることができ、黒つぶれや白とびの発生を低減し、伸長効果の高い中間階調をより伸長することができるため、適切な階調補正を行うことができる。
【0112】
以上のように、本実施形態によれば、プロジェクタ20は、ヒストグラム平坦化によるコントラスト強調処理と、折れ線による階調変換処理の両方のメリットを得ながら、両者の階調変換処理デメリットを抑制することができる。
【0113】
また、プロジェクタ20は、ヒストグラム平坦化処理によって滑らかな階調特性と、画像適応折れ線変換による適切なダイナミックレンジ拡大効果を得ることができる。例えば、暗部と明部にピークがある双峰性のヒストグラムの画像に対しては、従来の折れ線補正によるコントラスト補正では適切なコントラストに補正することができるものの、暗部、明部の細部表現を劣化させ、いわゆる黒つぶれ、白とびを発生させる可能性があった。
【0114】
本実施形態のプロジェクタ20は、このような画像に対しても、折れ線補正による適切なコントラスト補正効果と、ヒストグラム平坦化による暗部、明部の細部表現を改善させることができる。
【0115】
また、本実施形態におけるプロジェクタ20は、輝度ヒストグラムから、従来のように直接累積ヒストグラムを計算する手法ではなく、ヒストグラムの移動平均により累積ヒストグラムを求める手法を採用することにより、従来よりも滑らかな曲線を得ることができる。これにより、プロジェクタ20は、ヒストグラム平坦化による階調ジャンプを低減させ、自然な階調表現を得ることができる。
【0116】
さらに、本実施形態によれば、プロジェクタ20は、映画のような暗い画像であっても、暗部の階調性を改善しながら、画像適応型の折れ線変換によって黒を沈ませることができ、映像表現を改善することができる。
【0117】
(変形例)
以上、本発明を適用した好適な実施の形態について説明してきたが、本発明の適用は上述した実施例に限定されない。
【0118】
例えば、上述した実施例では、画素数を累積する所定期間として、フレームを採用したが、例えば、フィールドを採用し、フィールド単位に処理を行ってもよい。また、遅延部120は、必ずしも1フレーム分遅延したものを保持する必要はなく、例えば、2フレーム以上遅延させてもよい。
【0119】
また、数式は、上述した数式に限定されず、上述した数式を変形した数式を採用してもよい。また、上述した混合比率kは、0以上1以下の値であったが、例えば、0より大きく1より小さい値であってもよい。
【0120】
また、上述した階調補正部822の機能を複数の装置に分散して階調補正を行ってもよい。
【0121】
さらに、上述した階調補正を実行する画像処理システムは、プロジェクタ20のような液晶プロジェクタに限定されず、例えば、DMD(Digital Micromirror Device)を用いたプロジェクタ、CRT(Cathode Ray Tube)、PDP(Plasma Display Panel)、FED(Field Emission Display)、EL(Electro Luminescence)、直視型液晶表示装置等の階調補正を行う種々の表示装置やデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の画像処理装置に実装してもよい。なお、DMDは米国テキサスインスツルメンツ社の商標である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態の一例に係るプロジェクタの概略説明図である。
【図2】 本実施形態の一例に係る累積ヒストグラムの模式図である。
【図3】 本実施形態の一例に係る正規化移動平均累積ヒストグラムと従来の正規化累積ヒストグラムの模式図である。
【図4】 本実施形態の一例に係る折れ線状の入出力特性を示すグラフの模式図である。
【図5】 本実施形態の一例に係る画像処理部の機能ブロック図である。
【図6】 本実施形態の一例に係る階調補正部の機能ブロック図である。
【図7】 本実施形態の一例に係る階調補正部のハードウェアブロック図である。
【図8】 本実施形態の一例に係る画像処理のフローチャートである。
【図9】 本実施形態の一例に係る正規化移動平均累積ヒストグラムの模式図である。
【図10】 S(Lmax)のグラフを示す模式図である。
【図11】 T(Lmin)のグラフを示す模式図である。
【図12】 本実施形態の一例に係る平均差分値と混合比率kとの関係を示すグラフを示す模式図である。
【図13】 本実施形態の一例に係る階調補正の種別による入出力特性の差異を示す模式図である。
【符号の説明】
130 輝度信号出力部(変換手段)、150 変換関数用データ生成部、170 変換部(変換手段)、180 正規化移動平均累積ヒストグラムデータ生成部、900 情報記憶媒体
Claims (7)
- 入力画像信号に含まれる入力輝度値の所定期間の累積ヒストグラムデータに基づき、移動平均累積ヒストグラムデータを生成する移動平均累積ヒストグラムデータ生成手段と、
所定の変換関数を用いた演算に必要な変換関数用データを生成する変換関数用データ生成手段と、
0以上1以下の所定の混合比率と前記移動平均累積ヒストグラムデータに基づく第1の出力輝度値との乗算値と、(1−当該混合比率)と前記変換関数用データおよび前記変換関数に基づく第2の出力輝度値との乗算値との加算値に基づき、前記入力輝度値を変換して出力輝度値を出力する変換手段と、
を含み、
前記変換関数は、前記入力輝度値が最大値または最小値に近い場合には中間値に近い場合と比べて出力輝度値の変化が少なくなる入出力特性を有する関数であって、
前記変換手段は、前記第1の出力輝度値と前記第2の出力輝度値との差分値の平均値に基づき、当該差分値の平均値が大きくなるほど前記混合比率が小さくなる関数を用いて前記混合比率を演算することを特徴とする画像処理システム。 - 請求項1において、
前記変換関数用データ生成手段は、画像の特徴を示す特徴データを生成し、
前記変換手段は、前記変換関数として、前記特徴データに基づく変曲点を有する入出力特性であって、かつ、入力輝度値が最大値または最小値に近い場合には中間値に近い場合と比べて出力輝度値の変化が少なくなる入出力特性を有する関数を用いて前記第2の出力輝度値を演算することを特徴とする画像処理システム。 - 入力画像信号に含まれる入力輝度値の所定期間の累積ヒストグラムデータに基づき、移動平均累積ヒストグラムデータを生成する移動平均累積ヒストグラムデータ生成手段と、
所定の変換関数を用いた演算に必要な変換関数用データを生成する変換関数用データ生成手段と、
0以上1以下の所定の混合比率と前記移動平均累積ヒストグラムデータに基づく第1の出力輝度値との乗算値と、(1−当該混合比率)と前記変換関数用データおよび前記変換関数に基づく第2の出力輝度値との乗算値との加算値に基づき、前記入力輝度値を変換して出力輝度値を出力する変換手段と、
を含み、
前記変換関数は、前記入力輝度値が最大値または最小値に近い場合には中間値に近い場合と比べて出力輝度値の変化が少なくなる入出力特性を有する関数であって、
前記変換手段は、前記第1の出力輝度値と前記第2の出力輝度値との差分値の平均値に基づき、当該差分値の平均値が大きくなるほど前記混合比率が小さくなる関数を用いて前記混合比率を演算することを特徴とするプロジェクタ。 - コンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
コンピュータを、
入力画像信号に含まれる入力輝度値の所定期間の累積ヒストグラムデータに基づき、移動平均累積ヒストグラムデータを生成する移動平均累積ヒストグラムデータ生成手段と、
所定の変換関数を用いた演算に必要な変換関数用データを生成する変換関数用データ生成手段と、
0以上1以下の所定の混合比率と前記移動平均累積ヒストグラムデータに基づく第1の出力輝度値との乗算値と、(1−当該混合比率)と前記変換関数用データおよび前記変換関数に基づく第2の出力輝度値との乗算値との加算値に基づき、前記入力輝度値を変換して出力輝度値を出力する変換手段として機能させ、
前記変換関数は、前記入力輝度値が最大値または最小値に近い場合には中間値に近い場合と比べて出力輝度値の変化が少なくなる入出力特性を有する関数であって、
前記変換手段は、前記第1の出力輝度値と前記第2の出力輝度値との差分値の平均値に基づき、当該差分値の平均値が大きくなるほど前記混合比率が小さくなる関数を用いて前記混合比率を演算することを特徴とするプログラム。 - コンピュータにより読み取り可能なプログラムを記憶した情報記憶媒体であって、
コンピュータを、
入力画像信号に含まれる入力輝度値の所定期間の累積ヒストグラムデータに基づき、移動平均累積ヒストグラムデータを生成する移動平均累積ヒストグラムデータ生成手段と、
所定の変換関数を用いた演算に必要な変換関数用データを生成する変換関数用データ生成手段と、
0以上1以下の所定の混合比率と前記移動平均累積ヒストグラムデータに基づく第1の出力輝度値との乗算値と、(1−当該混合比率)と前記変換関数用データおよび前記変換関数に基づく第2の出力輝度値との乗算値との加算値に基づき、前記入力輝度値を変換して出力輝度値を出力する変換手段として機能させるためのプログラムを記憶し、
前記変換関数は、前記入力輝度値が最大値または最小値に近い場合には中間値に近い場合と比べて出力輝度値の変化が少なくなる入出力特性を有する関数であって、
前記変換手段は、前記第1の出力輝度値と前記第2の出力輝度値との差分値の平均値に基づき、当該差分値の平均値が大きくなるほど前記混合比率が小さくなる関数を用いて前記混合比率を演算することを特徴とする情報記憶媒体。 - 入力画像信号に含まれる入力輝度値の所定期間の累積ヒストグラムデータに基づき、移動平均累積ヒストグラムデータを生成し、
前記入力輝度値が最大値または最小値に近い場合には中間値に近い場合と比べて出力輝度値の変化が少なくなる入出力特性を有する変換関数を用いた演算に必要な変換関数用データを生成し、
前記第1の出力輝度値と前記第2の出力輝度値との差分値の平均値に基づき、当該差分値の平均値が大きくなるほど前記混合比率が小さくなる関数を用いて0以上1以下の所定の混合比率を演算し、
前記混合比率と前記移動平均累積ヒストグラムデータに基づく第1の出力輝度値との乗算値を演算し、
(1−当該混合比率)と前記変換関数用データおよび前記変換関数に基づく第2の出力輝度値との乗算値を演算し、
各乗算値の加算値に基づき、前記入力輝度値を変換して出力輝度値を出力することを特徴とする画像処理方法。 - 請求項6において、
前記変換関数用データを生成する際に、画像の特徴を示す特徴データを生成し、
前記変換関数として、前記特徴データに基づく変曲点を有する入出力特性であって、かつ、入力輝度値が最大値または最小値に近い場合には中間値に近い場合と比べて出力輝度値の変化が少なくなる入出力特性を有する関数を用いて前記第2の出力輝度値を演算することを特徴とする画像処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003082271A JP4280904B2 (ja) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | 画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003082271A JP4280904B2 (ja) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | 画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004289747A JP2004289747A (ja) | 2004-10-14 |
JP4280904B2 true JP4280904B2 (ja) | 2009-06-17 |
Family
ID=33295606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003082271A Expired - Fee Related JP4280904B2 (ja) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | 画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4280904B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100446036C (zh) * | 2006-12-27 | 2008-12-24 | 浙江大学 | 一种基于累计直方图的非线性亮度校正方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6342575A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-23 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 階調変換方法およびその装置 |
JPH0652931B2 (ja) * | 1988-06-30 | 1994-07-06 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 階調変換曲線発生装置 |
JPH07162715A (ja) * | 1993-12-10 | 1995-06-23 | Fujitsu General Ltd | デジタルガンマ補正方法 |
JPH0944650A (ja) * | 1995-07-26 | 1997-02-14 | Iseki & Co Ltd | 果実認識装置 |
JP3714657B2 (ja) * | 1999-05-12 | 2005-11-09 | パイオニア株式会社 | 階調補正装置 |
JP4415172B2 (ja) * | 2001-03-26 | 2010-02-17 | カシオ計算機株式会社 | 画像処理装置、画像処理方法、及び、画像処理プログラム |
JP3948229B2 (ja) * | 2001-08-01 | 2007-07-25 | ソニー株式会社 | 画像撮像装置及び方法 |
-
2003
- 2003-03-25 JP JP2003082271A patent/JP4280904B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004289747A (ja) | 2004-10-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4210863B2 (ja) | 画像処理システム、表示装置、プログラムおよび情報記憶媒体 | |
US8334934B2 (en) | Image display device and image display method | |
US8300070B2 (en) | Moving image display device and moving image display method | |
JP5374802B2 (ja) | 画像表示装置、画像表示方法、画像表示プログラムおよび画像表示プログラムを記録した記録媒体 | |
JP5127121B2 (ja) | 表示装置及び表示方法 | |
JP5206731B2 (ja) | プロジェクターおよび画像投写方法 | |
JP3741212B2 (ja) | 画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および白黒伸張処理方法 | |
US20090252412A1 (en) | Image processing apparatus and image processing method | |
JP5472576B2 (ja) | 表示装置、プログラムおよび情報記憶媒体 | |
JP3994265B2 (ja) | 画像処理システム、プロジェクタ、プログラムおよび情報記憶媒体 | |
US10134361B2 (en) | Image processing device, projector, and image processing method | |
JPH06332399A (ja) | 電子ディスプレイの制御方法およびその装置 | |
JP4453805B2 (ja) | 画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法 | |
JP2006308631A (ja) | 画像表示装置、画像表示方法、画像表示プログラムおよび画像表示プログラムを記録した記録媒体 | |
JP2017098845A (ja) | 画像処理装置、画像処理方法、およびプログラム | |
JP3515042B2 (ja) | 画像表示装置および画像信号補正装置 | |
US7729022B2 (en) | Method for processing image | |
JP2002333858A (ja) | 画像表示装置および画像再生方法 | |
JP2006165828A (ja) | 階調補正装置 | |
JP4280904B2 (ja) | 画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および画像処理方法 | |
JP2004101552A (ja) | 画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および白黒伸長処理方法 | |
JP2001296831A (ja) | 画像再生方法 | |
JP2004342030A (ja) | 階調補正装置および階調補正方法 | |
JP4379029B2 (ja) | 画像処理装置、画像処理方法および画像投射装置 | |
JP4470587B2 (ja) | 画像表示装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20051226 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060308 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081212 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081224 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090127 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090218 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090303 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120327 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120327 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130327 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |