JP4837529B2 - 映像信号処理装置及びそれを用いた表示装置、携帯端末装置 - Google Patents

Description

本発明は、映像信号処理装置に関し、特に、携帯端末に適した映像信号処理装置に関する。

従来から、種々の映像処理回路（映像処理装置）に関する提案がなされている。例えば、下記特許文献１には、デジタルカメラなどの画像信号における彩度の強調に際して、高彩度域での飽和を抑えつつ、低彩度域に十分な強調を行うことを可能にする彩度強調技術及びそれを用いた電子カメラが提案されている。

特許文献１では、増幅率演算回路において、画像信号を構成する色差信号Ｕ，Ｖにおける各々の値の絶対値のうちの大きい側の値を変数βとして、その変数βがある値であるときの演算結果が、その変更βが前記ある値よりも小さいときの演算結果よりも小さくなる演算を行い決められた範囲内の増幅率αを取得し、その増幅率αで増幅器３７２，３７３が色差信号Ｕ，Ｖの双方を増幅するようにしている。

これにより、色差信号Ｕ，Ｖの入出力特性が、前記変数βが大きくなるに従いその傾きが徐々に減少する非線形特性となり、高彩度域での飽和を抑えつつ、低彩度域に十分な強調を行うことができる。
特開２００５−１５０９０７号公報

図９（ａ）、（ｂ）は、上記特許文献１に記載の技術を利用した色差信号Ｕ，Ｖの入出力特性を示す図である（特許文献１の図５（ａ）、図５（ｂ）に対応する）。図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、入力値Ｕin，Ｖinが大きくなるに従い、その傾き（増幅率α）が段階的に減少する非線形特性としている。例えば、図９（ａ）において、入出力特性が非線形となるパラメータ（例えば、増幅率α）が調整可能な場合に、パラメータを調整すれば変換関数を変化させることができる。

しかしながら、例えば図９（ａ）において入力が０〜６０のパラメータを変更した場合、６０〜１２８のパラメータも変更しないと変換関数が非連続になってしまうという問題がある。すなわち、非連続にしないためには、入力が０〜６０のパラメータの変更に合わせて、６０〜１２８のパラメータも変更する必要があり、処理が複雑になるという問題がある。携帯端末に利用する映像処理回路は、その携帯性（省電力化も含めて）を維持する必要があるため、映像処理回路における処理もできるだけ簡単にする必要があるが、一方で、携帯端末に搭載されているＬＣＤ表示部の精細度は高める必要があり、入出力特性が有る程度の自由度をもって変更できるのが好ましい。

本発明は、携帯端末に用いられる映像信号処理回路を簡素化しつつ、ある程度の複雑な映像信号の処理を行うことを目的とする。

本発明は、複数の変換関数それぞれにおいて出力を求め、その値を比較しその大小関係に基づいて出力値を選択するアルゴリズムを用いることを特徴とする。また、このアルゴリズムを利用した映像信号処理回路及びそれを用いた携帯端末装置が提供される。

すなわち、本発明の一観点によれば、入力値を出力値に変換する入出力変換処理部を有する映像信号処理回路であって、第１の入出力特性候補と、該第１の入出力特性候補とは異なる入出力特性を有するとともに前記第１の入出力特性候補との交点を有する１つ以上の入出力特性候補との、前記交点より小さい入力値と交点より大きい入力値の両方に対して、小さい方の出力値又は大きい方の出力値のいずれか一方を実際の入出力特性とする入出力変換処理部を有することを特徴とする映像信号処理回路が提供される。

前記入力値及び出力値は、ＹＵＶ空間における輝度データＹ、または色差データＵＶに関するものであっても良いし、前記入力値及び出力値は、ＲＧＢ空間における赤データＲ，または緑データＧ、または青データＢに関するものであっても良い。

本発明の他の観点によれば、入力輝度Ｘを出力輝度Ｙに変換する入出力変換処理部を有する映像信号処理回路であって、式（１）から（３）までに基づいて入出力変換処理を行うことを特徴とする映像信号処理回路が提供される。
Ｙ０＝ａ×Ｘ＋ｃ （１）
Ｙ１＝｛ｄ×（１−Ｘ）＋１｝×Ｘ （２）
Ｙ＝ｍｉｎ（Ｙ０，Ｙ１）又はＹ＝ｍａｘ（Ｙ０，Ｙ１） （３）

ここで、式（１）は、輝度変換などに用いられる一般的な式であり、Ｘは入力、Ｙは出力、ａはコントラスト調整を行う可変パラメータであり、ｃは明るさ調整を行う可変パラメータである。一方、ｄは、式（２）で示される２次式の曲率を設定するための可変パラメータである。

本発明は、上記に記載の映像信号処理回路と、該映像信号処理回路により処理された映像信号に基づいて映像表示される表示部と、を備えた携帯端末装置であっても良い。変換処理が簡単なため、携帯端末装置の付加が減り、低消費電力化・小型化が可能である。

さらに前記パラメータを変更する操作を行う第１の操作部を有することが好ましい。さらに前記出力値の小さい方又は大きい方のいずれを出力とするかを決定する操作を行う第２の操作部を有しても良い。

本発明によれば、映像信号処理回路に用いられるパラメータを調整した場合においても、連続した入出力特性が得られるという利点がある。従って、映像信号処理回路における処理を簡単にすることができ、例えば携帯端末装置に用いた場合における携帯端末装置の小型化・省電力化が可能となる。

以下、本発明の一実施の形態による映像処理回路及びそれを利用した携帯端末装置について、図面を参照しながら説明を行う。図１は、本実施の形態による携帯端末装置の一例である携帯電話機の外観構成例を示す図である。図２は、図１に示す携帯電話機の内部構成例を示す機能ブロック図であり、図３は、映像信号処理部の一構成例を示す機能ブロック図であり、図１０は映像信号処理回路の一回路構成例を示す図である。

図１に示すように、携帯電話機１は、公衆網（ネットワーク）ＮＴと接続するためのアンテナ３と、テレビ受信部５と、カメラ７と、操作部１５とＬＣＤ表示部１７とを有している。公衆網（ネットワーク）ＮＴから取得したコンテンツ、テレビ受信部５から取得した放送番組、カメラ７から取得した画像などを、ＬＣＤ表示部１７に表示させることができる。

図２に示すように、携帯電話機１は、上記アンテナ３から通信データを受け取る無線通信部３を有しており、さらに、公衆網（ネットワーク）ＮＴから取得したコンテンツ、テレビ受信部５から取得した放送番組、カメラ７から取得した画像などの入力映像信号は、映像信号処理部２７により信号処理が行われ、出力映像信号に変換されてＬＣＤ表示部１７に出力され表示される。これら各部は、制御部（ＣＰＵ）２１により制御される。またレジスタ２５には、上記変換用パラメータが記憶される。例えば下記に示すような変換関数が映像信号処理部２７に専用の回路として構成され映像処理することが可能である。
Ｙ０＝ａ×Ｘ＋ｃ （１）
Ｙ１＝｛ｄ×（１−Ｘ）＋１｝×Ｘ （２）
Ｙ＝ｍｉｎ（Ｙ０，Ｙ１）、Ｙ＝ｍａｘ（Ｙ０，Ｙ１） （３）

図１０に上記式（１）から式（３）を回路で実現した場合の例を示す。図１０に示すように、レジスタ２５に格納されているパラメータａ、ｃ、ｄについて、乗算器１０１においてＸとａとが乗算され、乗算された値が加算器１０２においてｃと加算され比較器１０４に出力される（式（１）の値）。

一方、値“１”から減算器１０３によりＸが減算され、その値にｄが乗算器１０１で乗算され、さらに、“１”が加算器１０２において加算され、乗算器１０１においてさらにＸが乗算される。この値がもう一方の出力として比較器１０４に入力される（式（２）の値）。

比較器１０４により比較された上記式（１）と式（２）との値がＹとして出力される。
また、制御部（ＣＰＵ）２１において上記変換関数プログラムを用いて映像処理することも可能である。

図３に示すように、本発明は例えばＹＵＶ調整部３３や彩度強調処理部３７として利用することが可能である。

上記式（１）は、輝度変換などに用いられる一般的な式であり、Ｘは入力、Ｙは出力、ａはコントラスト調整を行う可変パラメータであり、ｃは明るさ調整を行う可変パラメータである。一方、ｄは、本実施の形態において新たに設定した式（２）で示される２次式の曲率を設定するための可変パラメータである。

式（３）の意味するところは、式（１）と式（２）との交点を境にして、式（１）と式（２）との出力値の小さい方又は大きい方のいずれかを交点を挟んで連続する出力値として用いることである。図４から図７までは、式（１）から式（３）までを利用した場合の入出力特性の設定例を示す図である。図４から図７を用いて入出力信号が輝度の場合を例として説明する。

図４は、入出力特性の調整内容として、入力Ｘの暗い部分、つまり輝度値の小さい部分を強めに明るくしたい、また入力Ｘの明るい部分、つまり輝度値の大きい部分は値がオーバーフローしないようにしたい場合の変換例を示している。ここで点線５１は、入力Ｘ＝出力Ｙの基準線である。また、点線５５は式（１）に基づく直線であり、上記内容を満たすように傾きａと明るさｃが調整されている。一方、点線５３は式（２）に基づく曲線であり、上記内容を満たすように曲率ｄが調整されている。式（３）のＹ＝ｍｉｎ（Ｙ０，Ｙ１）を選択することにより実線５３ａ、５５ａで示す入出力特性を得ることができる。

さらにこの入出力特性を調整したい場合は、パラメータａ、ｃ、ｄを変更することが可能だが、式（３）のＹ＝ｍｉｎ（Ｙ０，Ｙ１）を選択しているためこれらの入出力特性の交点は選択したパラメータを基に自動的に選択される。このため、入力Ｘの暗い部分、つまり輝度値の小さい部分を強めに明るくしたい、また入力Ｘの明るい部分、つまり輝度値の大きい部分は値がオーバーフローしないことを満足する細かい調整が可能となる。

図５は、入出力特性の調整内容として、入力Ｘ全体、つまり入力画像全体を明るくしたい、また入力Ｘの明るい部分、つまり輝度値の大きい部分は値がオーバーフローして画像が白飛びしないようにしたい場合の変換例を示している。ここで点線６１は、入力Ｘ＝出力Ｙの基準線である。また、点線６５は式（１）に基づく直線であり、上記内容を満たすように傾きａと明るさｃが調整されている。一方、点線６３は式（２）に基づく曲線であり、上記内容を満たすように曲率ｄが調整されている。式（３）のＹ＝ｍｉｎ（Ｙ０，Ｙ１）を選択することにより実線６３ａ、６５ａで示す入出力特性を得ることができる。さらにこの入出力特性を調整したい場合は、パラメータａ、ｃ、ｄを変更することが可能だが、式（３）のＹ＝ｍｉｎ（Ｙ０，Ｙ１）を選択しているためこれらの入出力特性の交点は選択したパラメータを基に自動的に選択される。このため、入力Ｘ全体、つまり入力画像全体を明るくしたい、また入力Ｘの明るい部分、つまり輝度値の大きい部分は値がオーバーフローして画像が白飛びしないこと満足する細かい調整が可能となる。

図６は、入出力特性の調整内容として、入力Ｘの暗い部分、つまり輝度値の小さい部分をより暗くしたい、また入力Ｘの明るい部分、つまり輝度値の大きい部分はあまり暗くしないようにしたい場合の変換例を示している。ここで点線７１は、入力Ｘ＝出力Ｙの基準線である。また、点線７５は式（１）に基づく直線であり、上記内容を満たすように傾きａと明るさｃが調整されている。一方、点線７３は式（２）に基づく曲線であり、上記内容を満たすように曲率ｄが調整されている。式（３）のＹ＝ｍａｘ（Ｙ０，Ｙ１）を選択することにより実線７３ａ、７５ａで示す入出力特性を得ることができる。さらにこの入出力特性を調整したい場合は、パラメータａ、ｃ、ｄを変更することが可能だが、式（３）のＹ＝ｍａｘ（Ｙ０，Ｙ１）を選択しているためこれらの入出力特性の交点は選択したパラメータを基に自動的に選択される。このため、入力Ｘの暗い部分、つまり輝度値の小さい部分をより暗くしたい、また入力Ｘの明るい部分、つまり輝度値の大きい部分はあまり暗くしないことを満足する細かい調整が可能となる。

図７は、入出力特性の調整内容として、入力Ｘ全体、つまり入力画像全体を暗くしたい、また入力Ｘの明るい部分、つまり輝度値の大きい部分はあまり暗くしないようにしたい場合の変換例を示している。ここで点線８１は、入力Ｘ＝出力Ｙの基準線である。また、点線８５は式（１）に基づく直線であり、上記内容を満たすように傾きａと明るさｃが調整されている。一方、点線８３は式（２）に基づく曲線であり、上記内容を満たすように曲率ｄが調整されている。式（３）のＹ＝ｍａｘ（Ｙ０，Ｙ１）を選択することにより実線８３ａ、８５ａで示す入出力特性を得ることができる。さらにこの入出力特性を調整したい場合は、パラメータａ、ｃ、ｄを変更することが可能だが、式（３）のＹ＝ｍａｘ（Ｙ０，Ｙ１）を選択しているためこれらの入出力特性の交点は選択したパラメータを基に自動的に選択される。このため、入力Ｘ全体、つまり入力画像全体を暗くしたい、また入力Ｘの明るい部分、つまり輝度値の大きい部分はあまり暗くしないことを満足する細かい調整が可能となる。

以上に説明した全ての例では、式（１）と式（２）とが、必ず交点を持つように各パラメータを選択しているが、交点が無い場合には、式（３）のｍｉｎまたはｍａｘによりいずれかの特性が常に選択され出力される。本実施例において式（１）から式（２）はこの変換式に限る必要はない。つまりここでは、式（１）は１次式とし、式（２）は２次式としているが１次式以上のどのような組合せでも構わないし、変換式自体が全く異なる特性を持つ変換式でも構わない。パラメータを変更した場合にも、交点は移動するが特性自体の連続性は維持され、常に連続した入出力特性が得られるようになり、変換関数が非連続になることがないという利点がある。また、連続性を保つために、１つのパラメータの変更に応じて全てのパラメータを変更する必要がないという利点がある。パラメータは、予めデフォルト値をレジスタに持っていて、操作部１５からの入力によって変更可能とすれば良い。例えば、ユーザが、操作部１５によって、上記パラメータ、ａ、ｃ、ｄを設定することができるようにする。この際、例えば、携帯電話機の液晶表示画面にＧＵＩを表示させてパラメータの設定を行うようにしても良い。操作部１５によって入力されたパラメータは、レジスタ２５に格納される。レジスタ２５に格納されたパラメータは、制御部２１の制御により映像信号処理部２７に出力され、これらのパラメータを上記式（１）から式（３）に代入することにより、所望の出力値を得ることができる。この出力値が図示しない表示制御部において用いられ表示部の表示が行われる。

尚、交点が無い場合には、式（３）のｍｉｎまたはｍａｘによりいずれかの特性が常に選択される。

次に、本発明の第２の実施の形態による映像処理回路及びそれを利用した携帯端末について、図面を参照しながら説明を行う。図１１は映像信号処理回路の一回路構成例を示す図である。ここではｎを０以上の整数とする。以下はｎ＝２とした場合を例に説明する。

本実施の形態による映像処理回路では、図８（ａ）に示すように、符号９１で示す入力Ｘ＝出力Ｙの基準線（点線）に対して、式（４）で表される第１の点線９３と式（５）で表される第２の点線９５と式（６）で表される第３の点線９７を用いて入力Ｘの小さい部分を強めに明るくしたい、また入力Ｘの大きい部分は値がオーバーフローしないようにしたい場合である。式（４）と式（５）と式（６）のパラメータをそれぞれ決定し、その交点を境目にして、式（７）に示すように、ｍｉｎ又はｍａｘを選択するようにする。図８ａは式（７）のＹ＝ｍｉｎ（Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２）を選択することにより実線９３ａ、９５ａ、９７ａで示す入出力特性を得ることができる。

尚、図１０で説明したものと同様に、乗算器１０１、加算器１０２により演算された下記式（４）、式（５）、式（６）のそれぞれの出力値が、比較器１０４に入力され、これらの値が比較されて、出力値Ｙが得られる。
Ｙ０＝ａ０×Ｘ＋ｃ０ （４）
Ｙ１＝ａ１×Ｘ＋ｃ１ （５）
Ｙ２＝ａ２×Ｘ＋ｃ２ （６）
Ｙ＝ｍｉｎ（Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２）、Ｙ＝ｍａｘ（Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２） （７）

例えば、更に式（４）から式（６）の１つの変換式のパラメータを変更した場合の例を図８ｂに示す。ここでは入力Ｘの大きい部分をもう少し大きくしたいために式（５）のパラメータａ１とｃ１を変更した。点線９５を変更したが、式（７）のＹ＝ｍｉｎ（Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２）によりパラメータを変更しても交点が自動的に決まり、常に連続した入出力特性が得られている。よってパラメータを変更しても変換関数が非連続になることがないという利点がある。本実施例において式（４）から式（６）はこの変換式に限る必要はない。つまりここでは１次式としているが１次式以上のどのような組合せでも構わないし、変換式自体が全く異なる特性を持つ変換式でも構わない。また、連続性を保つために、１つのパラメータの変更に応じて全てのパラメータを変更する必要がないという利点がある。また、関数が簡単な形であるため、変換処理がより一層簡単になるという利点がある。

尚、上記パラメータ、及び最大値・最小値のいずれを選択するかに関しては、例えば入力映像が、カメラからのものであるか、放送映像であるか、インターネットなどからの映像であるかにより、適宜選択することができるようにしても良い。例えば、レジスタに、入力映像とパラメータ値等とを対応させたテーブルを記憶させておき、実際の入力においていずれのテーブル値を用いるかを予め決めておいても良い。後から、ユーザ操作により切り替えることができるようにしても良い。

本発明は、映像信号処理回路及びそれを用いた携帯端末装置に利用可能である。

本発明の実施の形態による携帯端末の一構成例を示す正面図である。 本発明の実施の形態による携帯端末の内部構成例を示す機能ブロック図である。 図２の映像信号処理回路の一構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態による映像信号処理回路の入出力特性の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による映像信号処理回路の入出力特性の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による映像信号処理回路の入出力特性の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による映像信号処理回路の入出力特性の一例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による映像信号処理回路の入出力特性の一例を示す図である。 特許文献１に記載の技術を利用した色差信号Ｕ，Ｖの入出力特性を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による回路構成の一例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による回路構成の一例を示す図である。

符号の説明

１…携帯電話機、ＮＴ…公衆網（ネットワーク）、３…アンテナ（無線通信部）、５…テレビ受信部、７…カメラ、１５…操作部、１７…ＬＣＤ表示部、２７…映像信号処理部、２１…制御部（ＣＰＵ）、２５…レジスタ、３１…ＹＵＶ変換処理部、３３…ＹＵＶ調整部、３５…ＲＧＢ変換処理部、３７…彩度強調処理部、３９…ガンマ補正部、１０１…乗算器、１０２…加算器、１０３…減算器、１０４…比較器。

Claims (3)

1. 入力値を出力値に変換する入出力変換処理部を有する映像信号処理回路であって、
   第１の入出力特性候補と、該第１の入出力特性候補とは異なる入出力特性を有するとともに前記第１の入出力特性候補との交点を有する１つ以上の入出力特性候補との、前記交点より小さい入力値と交点より大きい入力値の両方に対して、小さい出力値又は大きい出力値のいずれか一方を実際の入出力特性とし、入力輝度Ｘを出力輝度Ｙに変換する入出力変換処理部を有し、式（１）〜（３）までに基づいてＸからＹへの入出力変換処理を行うことを特徴とする映像信号処理回路。
   Ｙ０＝ａ×Ｘ＋ｃ （１）
   Ｙ１＝｛ｄ×（１−Ｘ）＋１｝×Ｘ （２）
   Ｙ＝ｍｉｎ（Ｙ０，Ｙ１）又はＹ＝ｍａｘ（Ｙ０，Ｙ１） （３）
   ここで、（１）式は、輝度変換などに用いられる一般的な式であり、Ｘは入力、Ｙは出力、ａはコントラスト調整を行う可変パラメータであり、ｃは明るさ調整を行う可変パラメータである。一方、ｄは、式（２）で示される２次式の曲率を設定するための可変パラメータである。またＹ０、Ｙ１は前記入出力特性候補であり、ｍｉｎは複数の前記入出力特性候補の最小値を選択し、ｍａｘは複数の前記入出力特性候補の最大値を選択する関数である。
2. 請求項１に記載の映像信号処理回路と、
   該映像信号処理回路により処理された映像信号に基づいて映像表示される表示部と
   を備えた表示装置。
3. 請求項２に記載の表示装置と、
   通信を行う通信部と
   を備えた携帯通信端末。

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