JP4795473B2 - 画像処理装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
具体的には、図18(a)のように、主な階調値が階調値aであるレターボックス、主な階調値が階調値bである物体B、主な階調値が階調値cである物体Cを含む画像(入力画像信号)が入力されたとする。輝度ヒストグラムにおける階調値aの度数が、階調値b,cの度数よりもはるかに多い場合には、階調値a周辺で累積度数が大きく変化し、階調値b,c周辺では累積度数があまり変化しないような累積ヒストグラムが作成される。そのような累積ヒストグラムからγカーブを生成すると、階調値a周辺の階調範囲の階調性が高められ、階調値b,c周辺の階調範囲の階調性はあまり高められない。
ように、そのような画像から得られた輝度ヒストグラムにおいて、レターボックスの階調値aの度数が予め定められた制限値を上回っていた場合には、階調値aの度数は予め定められた制限値に補正される。その結果、図18(c)のような累積ヒストグラム(輝度ヒストグラムの低階調側から高階調側へ向かって度数を累積して作成したヒストグラム)が得られる。階調値cの度数は階調値bよりも比較的多い。そのため、階調値aの度数を制限値にしたことにより、階調値a周辺の階調範囲と階調値c周辺の階調範囲の階調性を高めるγカーブを生成することが可能となる。しかしながら、このような方法を用いたとしても、比較的度数が多い階調値周辺の階調範囲の階調性を高めるγカーブが生成されるため、比較的度数の少ない階調値周辺の階調範囲の階調性はあまり高められない。例えば、図18の例では、階調値b周辺の階調範囲の階調性はあまり高められない。
以下、本発明の実施形態に係る画像処理装置及びその制御方法の具体的な実施例1について説明する。
図1は本実施例に係る画像処理装置の機能構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施例に係る画像処理装置100は、ヒストグラム作成部101、注目階調検出部102、γカーブ生成部103、γ変換部104、入力端子105、出力端子106を有する。
条件1.度数が所定の閾値以上である。
条件2.度数が極大値(ピーク値)である。
条件3.その階調値(注目階調か否かの判断の対象とする階調値)を含む所定範囲内の度数の変動量(局所的な度数の変化量)が所定の基準よりも小さい。
階調性を高めることが望ましい階調値では、輝度ヒストグラムにおいて度数がピークとして現れる。条件2は、そのような階調値を検出するための条件である。度数が極大値か否かは、例えば、注目階調か否かの対象とする階調値の度数と、その前後それぞれm個の階調値(mは1以上の整数)の度数とを比較することにより判断すればよい。なお、対象とする階調値の前後それぞれm個の階調値とは、対象とする階調値よりも小さなm個の階調値と、対象とする階調値よりも大きなm個の階調値を意味する。
また、画像が同一色(同一の階調値)の領域(例えば、レターボックスや、データ放送などの図形や文字)を含む場合に、そのような領域の階調値の度数は、その階調値の前後の階調値の度数に比べ極端に多くなる。即ち、その階調値を含む所定範囲内の度数の変動量が大きくなる(前の階調値や後の階調値からの度数の変化が急峻となる)。そのような領域(そのような領域の階調値)は、階調性を高める必要が無いため、除外する必要がある。条件3はそのような領域を除外するための条件である(即ち、所定の基準とは、同一
色の領域を除外するための基準である)。条件3を満たすか否かは、例えば、注目階調とするか否かの判断の対象とする階調値の度数と、その階調値を除く前後それぞれn個の階調値(nは1以上の整数)の度数の総和に所定値を乗算した値とを比較することにより判断すればよい。
する。また、階調2〜126の中に条件1〜3を満たす階調値が無い場合には、注目階調検出部102は階調128を暗部注目階調とする。なお、本実施例では、前後それぞれ2つの階調値の度数を注目階調の検出に用いるため、階調値0,1を探索範囲から除いている。
初に階調値32が検出される。そのため、階調値32が暗部注目階調とされる。
本実施例では、各領域の暗部注目階調が図7(a)のように検出され、明部注目階調が図7(b)のように検出されたとする。
また、同一色の領域の階調値は条件3を満たさないため、注目階調から除外される。それにより、良好なコントラストで入力された画像を表示することができる。
また、本実施例では、ヒストグラム作成部101が輝度ヒストグラムを生成する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、横軸を輝度値の階調ではなく、R(赤)画素値とG(緑)画素値とB(青)画素値の平均値の階調としたヒストグラムや、R(赤)画素値とG(緑)画素値とB(青)画素値のうちの最大値の階調としたヒストグラムであってもよい。また、横軸をG(緑)画素値の階調としたヒストグラム等、R(赤)画素値とG(緑)画素値とB(青)画素値のうちのいずれかの画素値の階調としたヒストグラムであってもよい。このような画像の特徴を表すヒストグラムであれば、本実施例を適用可能である。
以下、本発明の実施形態に係る画像処理装置及びその制御方法の具体的な実施例2について説明する。
図9は本実施例に係る画像処理装置の機能構成を示すブロック図である。図9に示すように、本実施例に係る画像処理装置200は、ヒストグラム作成部101、注目階調検出部102、領域γカーブ生成部201、補間部202、入力端子105、出力端子106を有する。なお、実施例1と同様の機能には同じ符号を付し、その説明は省略する。
、合成された輝度値をその画素の最終的な輝度値とすることにより、入力された画像の階調を補正する。第1の輝度値は、処理対象の画素の属する領域(第1の領域)に対して生成された階調補正パラメータを用いて算出された輝度値である。第2の輝度値は、第1の領域に隣接する領域(第2の領域)に対して生成された階調補正パラメータを用いて算出された輝度値である。そして、補間部202は、第1の輝度値と第2の輝度値を、その画素と、第1の領域及び第2の領域との位置関係に基づいた重みで合成する。処理対象の画素の輝度値をその画素の属する領域に対して生成された階調補正パラメータで補正すると、即ち、領域毎に異なるγカーブで輝度値を補正すると、隣接する2つの領域間で輝度値の不連続による境界線が生じる虞がある。本実施例では、上述した方法で輝度値を補正することにより、そのような境界線の発生を抑制することができる。
図10のように領域blk1に属する画素Pの輝度値は、領域blk1とその周囲の領域blk2,blk5,blk6にそれぞれ対応する4つのγカーブを用いて補正される。具体的には、領域blk1の中心座標から画素Pの位置までの横方向の距離x、縦方向の距離yを用いて、それらのγカーブにより得られる輝度値を重み付けし、合成する。距離x=x1のときの合成率を0.7、距離y=y1のときの合成率を0.6とする。領域blk1,blk2,blk5,blk6に対して、各領域の中心座標から画素Pの位置までの距離を用いて生成されたγカーブを、それぞれ、γ1,γ2,γ5,γ6とする。そして、それぞれのγカーブで画素Pの輝度値を補正したときの、補正後の輝度値をOP1,OP2,OP5,OP6とすると、画素Pの最終的な輝度値OPは式4で表される。
タを考慮すれば、境界線の発生は抑制できる。例えば、処理対象の画素の第1の領域内での位置に応じて、第2の領域を選択してもよい。具体的には、第1の領域を2×2の4つの領域に区分し、処理対象の画素が当該4つの領域のうち、右下の領域に属する場合には、第1の領域の右、下、右下に隣接する領域を第2の領域としてもよい。
また、輝度ヒストグラムを用いる場合を例示したが、横軸を輝度値以外の画素値の階調としたヒストグラム等、画像の特徴を表すヒストグラムであれば、本実施例を適用可能である。輝度値以外の画素値を用いる場合、補間部202は輝度値の代わりに画素値を補正する。なお、画素値とは、R(赤)画素値、G(緑)画素値、B(青)画素値の他、R(赤)画素値とG(緑)画素値とB(青)画素値の平均値、輝度値等、画素の色や輝度を表す値を包含するものとする。
以下、本発明の実施形態に係る画像処理装置及びその制御方法の具体的な実施例3について説明する。具体的には、実施例1で説明した条件1〜3を満たす階調値(注目階調)が検出できない画像が入力された場合であっても、その画像に適した階調補正パラメータを設定する方法について説明する。
そして、補間部202は、注目階調検出部102で注目階調が検出されなかった場合に、上記選択された階調補正パラメータを用いて、入力された画像の階調を補正する。なお、本実施例での階調の補正方法は実施例2と同様とする。
応じた複数の階調補正パラメータである。本実施例では、図14に示すように階調値0から階調値128の暗部γカーブB(0)〜B(4)、階調値192から階調値255の明部γカーブW(0)〜W(4)が記憶されているものとする。図14の例では、低階調側の階調性を高くする順に、暗部γカーブB(4),B(3),B(2),B(1),B(0)が設定されている。また、高階調側の階調性を高くする順に、明部γカーブW(4),W(3),W(2),W(1),W(0)が設定されている。領域γカーブ選択部302は、暗部γカーブと明部γカーブをそれぞれ選択する。階調値128から階調値191までのγカーブは、暗部γカーブと明部γカーブを直線で繋ぐことにより生成してもよいし、階調値128,191で不連続にならないような関数で暗部γカーブと明部γカーブを繋ぐことにより生成してもよい。それにより、最終的に1つのγカーブが生成される。
そして、補間部202では実施例2のように領域ごとのγカーブから出力される輝度値を補間する。
度数に応じてγカーブが決定されるため、良好なコントラストを表現することができる。
また、本実施例では、階調の補正方法として実施例2の方法を適用して説明したが、階調は実施例1の方法で補正してもよい。
また、輝度ヒストグラムを用いる場合を例示したが、横軸を輝度値以外の画素値の階調としたヒストグラム等、画像の特徴を表すヒストグラムであれば、本実施例を適用可能である。
以下、本発明の実施形態に係る画像処理装置及びその制御方法の具体的な実施例4について説明する。具体的には、8ビット(256)階調で階調値0や階調値255の度数が多い画像が入力された場合であっても、その画像に適した階調補正パラメータを設定する方法について説明する。
トグラム前処理部401から出力された輝度ヒストグラムのデータから注目階調を検出する。注目階調検出部102は、実施例1で説明したように、階調を暗部と明部に分けて、暗部の注目階調(暗部注目階調)と明部の注目階調(明部注目階調)を検出する。
また、輝度ヒストグラムを用いる場合を例示したが、横軸を輝度値以外の画素値の階調としたヒストグラム等、画像の特徴を表すヒストグラムであれば、本実施例を適用可能である。
また、ヒストグラム前処理部401により輝度ヒストグラムのデータを書き換える機能を使用するかしないかを設定可能な構成としてもよい。ヒストグラム前処理部401の機
能を使用しない設定とした場合は、実施例1で説明したように、ヒストグラム作成部101で生成されたヒストグラムがそのまま注目階調検出部102に入力される。
なお、上記実施例1〜4は組み合わせ可能である。
101 ヒストグラム作成部
102 注目階調検出部
103 γカーブ生成部
104 γ変換部
Claims (18)
- 入力された画像からヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
前記ヒストグラムにおいて、度数が所定の閾値以上かつ極大値である階調値であって、当該階調値を含む所定範囲内の度数の変動量が所定の基準よりも小さい階調値を注目階調として検出する検出手段と、
前記注目階調を含む予め定められる階調範囲の階調性を高める入出力階調変換特性を有する階調補正パラメータを生成する階調補正パラメータ生成手段と、
前記階調補正パラメータを用いて前記画像の階調を補正する補正手段と、
を有し、
前記検出手段は、前記ヒストグラムにおいて、度数が所定の閾値以上かつ極大値である階調値であって、当該階調値を含む所定範囲内の度数の変動量が所定の基準よりも小さい階調値との条件を満たす階調値が複数存在する場合に、前記条件を満たす複数の階調値のうち少なくとも最も低階調側の階調値および最も高階調側の階調値を前記注目階調とすることを特徴とする画像処理装置。 - 前記検出手段は、注目階調とするか否かの判断の対象とする階調値の度数が、その階調値を除く前後それぞれn個の階調値(nは1以上の整数)の度数の総和に所定値を乗算した値よりも小さい場合に、前記所定範囲内の度数の変動量が所定の基準よりも小さいものとみなす
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記ヒストグラム作成手段により作成されたヒストグラムを解析し、最小階調値の度数が最小階調値+nの階調値の度数よりも多い場合は、最小階調値+nの階調値の度数を最小階調値の度数に書き換え、最大階調値の度数が最大階調値−nの階調値の度数よりも多い場合は、最大階調値−nの階調値の度数を最大階調値の度数に書き換えるヒストグラム前処理手段
をさらに備える請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記階調補正パラメータ生成手段は、前記注目階調を含む予め定められる階調範囲の階
調性を高める入出力階調変換特性を有するγカーブを、前記階調補正パラメータとして生成する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記ヒストグラム作成手段は、前記画像を複数の領域に分割し、領域毎のヒストグラムを作成し、
前記検出手段は、前記領域毎のヒストグラムからそれぞれ注目階調を検出し、
前記階調補正パラメータ生成手段は、前記領域毎に、その領域の注目階調を含む予め定められる階調範囲の階調性を高める入出力階調変換特性を有する階調補正パラメータを生成し、
前記補正手段は、画素毎に、その画素の属する第1の領域に対して生成された階調補正パラメータを用いて算出された画素値と、前記第1の領域に隣接する第2の領域に対して生成された階調補正パラメータを用いて算出された画素値とを、その画素と、前記第1の領域及び前記第2の領域との位置関係に基づいた重みで合成し、合成された画素値をその画素の最終的な画素値とすることにより、前記画像の階調を補正する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記ヒストグラム作成手段は、前記画像を複数の領域に分割し、領域毎のヒストグラムを作成し、
前記検出手段は、前記領域毎のヒストグラムからそれぞれ注目階調を検出し、
前記階調補正パラメータ生成手段は、前記画像について、前記領域毎に検出された複数の注目階調のうち、少なくとも最も低階調側の注目階調を含む予め定められる階調範囲の階調性を高める入出力階調変換特性を有する階調補正パラメータを生成する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記ヒストグラム作成手段は、前記画像を複数の領域に分割し、領域毎のヒストグラムを作成し、
前記検出手段は、前記領域毎のヒストグラムからそれぞれ注目階調を検出し、
前記階調補正パラメータ生成手段は、前記画像について、前記領域毎に検出された複数の注目階調のうち、少なくとも最も高階調側の注目階調を含む予め定められる階調範囲の階調性を高める入出力階調変換特性を有する階調補正パラメータを生成する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 予め定められた複数の階調補正パラメータを記憶する記憶手段と、
前記ヒストグラムの最小階調値から所定の階調値までの度数の総和を低階調側の度数として算出する算出手段を更に有し、
前記検出手段によって前記注目階調が検出されなかった場合に、
前記階調補正パラメータ生成手段は、前記低階調側の度数に応じて前記複数の階調補正パラメータのいずれかを選択し、
前記補正手段は、選択された階調補正パラメータを用いて前記画像の階調を補正する
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 予め定められた複数の階調補正パラメータを記憶する記憶手段と、
前記ヒストグラムの所定の階調値から最大階調値までの度数の総和を高階調側の度数として算出する算出手段を更に有し、
前記検出手段によって前記注目階調が検出されなかった場合に、
前記階調補正パラメータ生成手段は、前記高階調側の度数に応じて前記複数の階調補正パラメータのいずれかを選択し、
前記補正手段は、選択された階調補正パラメータを用いて前記画像の階調を補正する
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 入力された画像からヒストグラムを作成するヒストグラム作成ステップと、
前記ヒストグラムにおいて、度数が所定の閾値以上かつ極大値である階調値であって、当該階調値を含む所定範囲内の度数の変動量が所定の基準よりも小さい階調値を注目階調として検出する検出ステップと、
前記注目階調を含む予め定められる階調範囲の階調性を高める入出力階調変換特性を有する階調補正パラメータを生成する階調補正パラメータ生成ステップと、
前記階調補正パラメータを用いて前記画像の階調を補正する補正ステップと、
を有し、
前記検出ステップでは、前記ヒストグラムにおいて、度数が所定の閾値以上かつ極大値である階調値であって、当該階調値を含む所定範囲内の度数の変動量が所定の基準よりも小さい階調値との条件を満たす階調値が複数存在する場合に、前記条件を満たす複数の階調値のうち少なくとも最も低階調側の階調値および最も高階調側の階調値が前記注目階調とされる
ことを特徴とする画像処理装置の制御方法。 - 前記検出ステップでは、注目階調とするか否かの判断の対象とする階調値の度数が、その階調値を除く前後それぞれn個の階調値(nは1以上の整数)の度数の総和に所定値を乗算した値よりも小さい場合に、前記所定範囲内の度数の変動量が所定の基準よりも小さいものとみなされる
ことを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置の制御方法。 - 前記ヒストグラム作成ステップにより作成されたヒストグラムを解析し、最小階調値の度数が最小階調値+nの階調値の度数よりも多い場合は、最小階調値+nの階調値の度数を最小階調値の度数に書き換え、最大階調値の度数が最大階調値−nの階調値の度数よりも多い場合は、最大階調値−nの階調値の度数を最大階調値の度数に書き換えるヒストグラム前処理ステップ
をさらに有する請求項11に記載の画像処理装置の制御方法。 - 前記階調補正パラメータ生成ステップでは、前記注目階調を含む予め定められる階調範囲の階調性を高める入出力階調変換特性を有するγカーブが、前記階調補正パラメータとして生成される
ことを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載の画像処理装置の制御方法。 - 前記ヒストグラム作成ステップでは、前記画像が複数の領域に分割され、領域毎のヒストグラムが作成され、
前記検出ステップでは、前記領域毎のヒストグラムからそれぞれ注目階調が検出され、
前記階調補正パラメータ生成ステップでは、前記領域毎に、その領域の注目階調を含む予め定められる階調範囲の階調性を高める入出力階調変換特性を有する階調補正パラメータが生成され、
前記補正ステップでは、画素毎に、その画素の属する第1の領域に対して生成された階調補正パラメータを用いて算出された画素値と、前記第1の領域に隣接する第2の領域に対して生成された階調補正パラメータを用いて算出された画素値とが、その画素と、前記第1の領域及び前記第2の領域との位置関係に基づいた重みで合成され、合成された画素値がその画素の最終的な画素値とされることにより、前記画像の階調が補正される
ことを特徴とする請求項10〜13のいずれか1項に記載の画像処理装置の制御方法。 - 前記ヒストグラム作成ステップでは、前記画像が複数の領域に分割され、領域毎のヒストグラムが作成され、
前記検出ステップでは、前記領域毎のヒストグラムからそれぞれ注目階調が検出され、
前記階調補正パラメータ生成ステップでは、前記画像について、前記領域毎に検出された複数の注目階調のうち、少なくとも最も低階調側の注目階調を含む予め定められる階調範囲の階調性を高める入出力階調変換特性を有する階調補正パラメータが生成される
ことを特徴とする請求項10〜13のいずれか1項に記載の画像処理装置の制御方法。 - 前記ヒストグラム作成ステップでは、前記画像が複数の領域に分割され、領域毎のヒストグラムが作成され、
前記検出ステップでは、前記領域毎のヒストグラムからそれぞれ注目階調が検出され、
前記階調補正パラメータ生成ステップでは、前記画像について、前記領域毎に検出された複数の注目階調のうち、少なくとも最も高階調側の注目階調を含む予め定められる階調範囲の階調性を高める入出力階調変換特性を有する階調補正パラメータが生成される
ことを特徴とする請求項10〜13のいずれか1項に記載の画像処理装置の制御方法。 - 前記ヒストグラムの最小階調値から所定の階調値までの度数の総和を低階調側の度数として算出する算出ステップを更に有し、
前記検出ステップによって前記注目階調が検出されなかった場合に、
前記階調補正パラメータ生成ステップでは、前記低階調側の度数に応じて、記憶部が記憶している予め定められた複数の階調補正パラメータのいずれかが選択され、
前記補正ステップでは、選択された階調補正パラメータを用いて前記画像の階調が補正される
ことを特徴とする請求項10〜16のいずれか1項に記載の画像処理装置の制御方法。 - 前記ヒストグラムの所定の階調値から最大階調値までの度数の総和を高階調側の度数として算出する算出ステップを更に有し、
前記検出ステップによって前記注目階調が検出されなかった場合に、
前記階調補正パラメータ生成ステップでは、前記高階調側の度数に応じて、記憶部が記憶している予め定められた複数の階調補正パラメータのいずれかが選択され、
前記補正ステップでは、選択された階調補正パラメータを用いて前記画像の階調が補正される
ことを特徴とする請求項10〜16のいずれか1項に記載の画像処理装置の制御方法。
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