JP4853524B2

JP4853524B2 - 画像処理装置

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Publication number: JP4853524B2
Application number: JP2009000689A
Authority: JP
Inventors: 秀樹吉井; 周一香川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-01-06
Filing date: 2009-01-06
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2029-01-06
Also published as: JP2010161456A

Description

本発明は、入力画像の階調変換を行う画像処理装置に関するものである。

従来から、映像信号の高コントラスト化は、大きく分けて２つの方法で行われてきた。１つは、映像信号を輝度信号と色信号（色差信号など）に分けて、輝度信号を階調補正する方法である。輝度信号を階調補正する方法では、輝度を高くすると色が薄くなり、輝度を低くすると色が濃くなる傾向がある。それを防止するために、色信号（色差信号など）も同時に階調補正することがあるが、この場合、色潰れ（色の階調差がなくなる現象）を起こすことがある。もう一方は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）などの映像信号の原色信号を階調補正する方法である。原色信号を階調補正する場合は、各原色信号に同じ階調補正テーブルを用いて階調補正した場合、各原色信号の階調が異なるとき（モノクロ映像でなければ、通常異なる）色バランスが変わる不具合が生じる。

そこで原色信号から輝度信号を生成し、生成した輝度信号の画面全体での輝度分布情報に基づいて階調補正テーブルを算出し、各原色信号に同じ補正係数を乗算することにより、色バランスの変化を抑制した階調補正装置が提案されている。（例えば特許文献１参照。）

特開2004-342030号公報（段落００３６〜００６６、図１，９）

しかしながら、上記のように、輝度分布に基づく階調補正テーブルを用いて階調補正しているため、原色信号ごとに補正を掛けているにもかかわらず、逆に色潰れを起こすことがある。また、画面全体の情報に基づいて階調補正テーブルを作成しているため、画面の局所的な高コントラスト化が困難になるという課題があった。

本発明は上述の問題に鑑みて成されたものであり、色の変化や色潰れを起こすことなく、映像信号の局所的なコントラストを向上することができる画像処理装置を得ることを目的とする。

この発明の画像処理装置は、複数の原色信号からなる画素で構成された入力画像に対し、画素毎に階調補正を行う画像処理装置であって、前記階調補正を行う画素毎に、各原色信号の最大値を当該画素の原色信号最大値として検出する最大値検出部と、前記階調補正を行う画素毎に、当該画素の周辺に位置する周辺画素の原色信号最大値の平均値を周辺画素最大値平均として抽出する最大値平均抽出部と、前記階調補正を行う画素毎に、検出された当該画素の原色信号最大値と、抽出された周辺画素最大値平均とに基づいて、当該画素の階調補正係数を決定する階調補正パラメータ算出部と、前記階調補正を行う画素毎に決定された階調補正係数を各原色信号に対して乗じて階調変換を行い、階調変換された出力画像を生成する階調変換部と、を備え、前記階調補正パラメータ算出部は、当該画素の原色信号最大値が前記周辺画素最大値平均より大きい場合、その差が大きくなるほど、前記階調補正係数を増大させ、当該画素の原色信号最大値が前記周辺画素最大値平均より小さい場合、その差が大きくなるほど、前記階調補正係数を減少させるものである。

この発明の画像処理装置によれば、当該画素の原色信号最大値が周辺画素の原色信号の最大値平均より大きい場合、その差が大きくなるほど、階調補正係数を増大させ、当該画素の原色信号最大値が周辺画素の原色信号の最大値平均より小さい場合、その差が大きくなるほど、階調補正係数を減少させるように構成したので、色バランスの変化や色潰れの発生を抑えつつ、局所的にコントラストを向上することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態１に係る画像処理装置は、入力端子ＲＩＮ、ＧＩＮ、ＢＩＮと、最大値検出部１と、最大値平均抽出部２と、最大値遅延部３と、階調補正パラメータ算出部４と、入力画像信号遅延部５と、乗算器６，７，８と出力端子ＲＯＵＴ、ＧＯＵＴ、ＢＯＵＴとを備えている。入力端子ＲＩＮ、ＧＩＮ、ＢＩＮには、テレビやコンピュータ等で用いられている所定の形式の画像信号が入力される。ここでの画像信号は、例えば赤、緑、青などの原色信号である。

最大値検出部１は、入力端子ＲＩＮ、ＧＩＮ、ＢＩＮにそれぞれ入力された原色信号に対し、補正対象の画素毎に各原色信号の最大値（原色信号最大値Ｍ_Ｐと称する）を当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとして検出して、最大値平均抽出部２と最大値遅延部３に出力する。最大値平均抽出部２は、最大値検出部１と最大値遅延部３から入力された当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡと、当該画素の周辺に位置する画素（周辺画素と称する）の原色信号最大値Ｍ_Ｐから、周辺画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＰの平均値（周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧと称する）を抽出する。抽出された周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧは、階調補正パラメータ算出部４に出力される。最大値遅延部３は、周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧを算出するために各画素の原色信号最大値Ｍ_Ｐを最大値平均抽出部２へ出力するとともに、原色信号最大値Ｍ_Ｐのうち、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡに相当する原色信号最大値Ｍ_Ｐを、最大値平均抽出部２が周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧを算出するに要する時間分の遅延を行い、階調補正パラメータ算出部４に出力する。階調補正パラメータ算出部４では、最大値平均抽出部２で抽出された周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧと、最大値遅延部３により遅延された当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡにより、階調補正パラメータを算出し、乗算器６、７、８に出力する。入力画像信号遅延部５は、入力された原色信号を最大値検出部１〜階調補正パラメータ算出部４間での最大値検出と最大値平均抽出と階調補正パラメータ算出に要する時間分の遅延を行い、乗算器６、７、８に出力する。乗算器６、７、８は、入力画像信号遅延部から入力された、例えば赤、緑、青の原色信号に階調補正パラメータ算出部４により算出された階調補正パラメータを乗算して、出力端子ＲＯＵＴ、ＧＯＵＴ、ＢＯＵＴに出力する。

ここで、各機能について詳細に説明する。最大値検出部１は、画素毎に、リアルタイムで、各原色信号のうち最大の階調、つまり原色信号最大値Ｍ_Ｐを当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとして出力する。例えば、赤、緑、青の原色信号の階調が、赤＝１０、緑＝２０、青＝３０の時、３０を当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとして出力する。

最大値平均抽出部２は、例えば当該画素の左右８ドット（左４ドット、右４ドット）の位置に存在する周辺画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＰの平均値（周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧ）を抽出する。この時、当該画素の左右８ドット（左４ドット、右４ドット）に存在する周辺画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＰの値が、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡに対して閾値ＴＨ１以上に離れている場合、つまり、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰAと周辺画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＰとの差が閾値ＴＨ１以上の時、その画素（周辺画素）の原色信号最大値Ｍ_ＰＰを当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとの差の絶対値が閾値ＴＨ１以下になる値（Ｍ_ＰＡ±ＴＨ１）であるとみなして平均値（周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧ）を算出することにより、補正に制限をかけることができる。なお、当然のことながら、Ｍ_ＰＡとの差の絶対値がＴＨ１以上のＭ_ＰＰのうち、Ｍ_ＰＰがＭ_ＰＡより大きい場合はＭ_ＰＰ＝Ｍ_ＰＡ＋ＴＨ１とみなし、Ｍ_ＰＰがＭ_ＰＡより小さい場合はＭ_ＰＰ＝Ｍ_ＰＡ−ＴＨ１とみなすことになる。

上記のように、周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧを算出する際に周辺画素最大値Ｍ_ＰＰと当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰAとの差を制限することにより、補正に制限がかかり、局所的にコントラストが上がりすぎることを防ぐことができるだけでなく、例えば、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰAごとに補正量をＬＵＴ（Look Up Table）等に記憶させておく場合等において、記憶容量を削減することができる（詳細は後述する。）。また、平均値（周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧ）を算出する画素数が２のべき乗であれば、平均値（周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧ）を算出する回路を小さくすることができる。

最大値遅延部３は、最大値検出部１から入力された各画素の原色信号最大値Ｍ_Ｐを遅延させることにより、当該画素として計算に必要な原色信号最大値Ｍ_ＰＡを出力する。例えば、最大値平均抽出部２が左右８ドット（左４ドット、右４ドット）の原色信号最大値Ｍ_ＰＰの平均値（周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧ）を抽出する場合、４ドット分の遅延を行う。つまり、当該画素を中央とする左右８ドットの平均値（周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧ）と、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡの時間的ずれがなくなるよう遅延を行う。

階調補正パラメータ算出部４は、最大値平均抽出部２から入力された周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧと最大値遅延部３から入力された当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡを用いて、乗算器６、７、８で、それぞれ入力端子ＲＩＮ、ＧＩＮ、ＢＩＮから入力された、例えば赤、緑、青の原色信号に乗算する乗算値（ＧＡＩＮ）を算出する。

算出方法について図２〜図４を用いて説明する。図２〜図４は、本画像処理装置に入力される原色信号の階調（ＩＮ）と出力される原色信号の階調（ＯＵＴ）との関係が当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡおよび周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧによってどのように決定されるかを示す図である。図２は、周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧと閾値ＴＨ１による必要な補正量の計算又は記憶範囲を示すもので、横軸が入力信号の階調値ＩＮ、縦軸が出力信号の階調値ＯＵＴを示す。図３は、図２に基づき計算された入力信号の大きさが原色信号最大値Ｍ_ＰＡである場合の、補正後の出力階調ＯＵＴおよびＧＡＩＮの意味を示すもので、横軸が入力信号の階調値ＩＮ、縦軸が出力信号の階調値ＯＵＴである。図４は、図２を拡大したものであり、図２の傾きＡの直線Ｌ_Ａに基づき、周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧに対する原色信号最大値Ｍ_ＰＡの大きさが補正量に与える影響を示す図である。

図２において、左下から右上に伸びた太い破線と直線Ｌ_Ａによる折れ線は、階調補正カーブ（ＬＵＴを用いる場合は、テーブルに相当する）を意味する。この折れ線の中央の直線Ｌ_Ａは、最大値平均抽出部２から入力された周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧの入力階調と出力階調が同じになる点（入力階調と出力階調が同じになる直線Ｎとの交点）を通り、傾きがＡとなる折れ線である。階調補正カーブの傾きＡの実線部は、入力値をＩＮ、出力値をＯＵＴとすると、式（１）のようになる。
ＯＵＴ＝Ａ×ＩＮ＋（１−Ａ）Ｍ_ＡＶＧ・・・（１）
この時、最大値遅延部３から入力される当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡを入力値ＩＮとして、直線Ａの関係から、当該画素原色信号に乗算すべき乗算値（ＧＡＩＮ）を算出すると、乗算値（ＧＡＩＮ）は図３に示すように、式（２）のようになる。
ＧＡＩＮ＝ＯＵＴ／ＩＮ＝Ａ＋（１−Ａ）Ｍ_ＡＶＧ／Ｍ_ＰＡ・・・（２）
このＧＡＩＮが、各原色信号に共通の階調補正パラメータとして乗算器６、７、８に出力される。

ここで、上述した記憶容量を削減することができる理由について説明する。当該画素と周辺画素の原色信号最大値Ｍ_Ｐの差（｜Ｍ_ＰＡ−Ｍ_ＰＰ｜）が閾値ＴＨ１を超えている時、当該画素と周辺画素の原色信号最大値Ｍ_Ｐの差が閾値ＴＨ１であるとみなして周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧを計算すると、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡと周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧの差（絶対値）は、最大で閾値ＴＨ１となり、図２における周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧを中心とする傾きＡの直線は、横軸方向において、Ｍ_ＡＶＧ±ＴＨ１の範囲内だけあればよく、当該画素原色信号最大値Ｍ_ＰＡは、必ず傾きＡの直線の範囲内にあることになる。したがって、図２における太い破線部分の計算は不要である。ここで、補正量ＧＡＩＮは式（２）に示すように、傾きＡと、周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧと、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとの３つの変数により算出することができる。しかし、これらを計算値から出すのではなく、例えば、周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧと、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとの２つの変数に応じたＧＡＩＮ値をＬＵＴ等に記憶させておき、Ｍ_ＡＶＧとＭ_ＰＡの値に基づいてＧＡＩＮを読み込む場合、必要なＬＵＴは直線Ａの範囲でよい。つまり、各Ｍ_ＡＶＧに対応して階調幅がＴＨ１の２倍の範囲内のテーブルのみ記憶すればよく、例えば全階調値が２５５階調でＴＨが３０の場合、直線Ａの最大幅は６１（ＴＨ×２＋１（当該画素））となり、記憶容量を約１／４に削減することができる。

乗算器６、７、８は、特に説明を必要としない通常の乗算器であり、本実施の形態では入力画像の画素毎に各原色信号に所定の補正係数を乗じて階調変換を行う、階調変換部として機能する。

ここで、本発明の実施の形態１による効果を説明する。図４に示すように、入力値ＩＮとしてＭ_ＰＡが入力された場合の出力値ＯＵＴは、入力値ＩＮと出力値ＯＵＴが等しい（直線Ｎ：ＧＡＩＮ＝１）場合に対し、式（３）で示す値ΔＯＵＴだけ大きくなっている。
ΔＯＵＴ＝（Ａ−１）×（Ｍ_ＰＡ−Ｍ_ＡＶＧ）・・・（３）
ここで、Ａは１より大きいので、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡよりも左右８ドット（左４ドット、右４ドット）の周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧの方が小さい場合、ΔＯＵＴは正になる、つまり、乗算値（ＧＡＩＮ）は、１よりも大きい値となり、当該画素の赤、緑、青の原色信号は補正により大きくなり、周辺画素とのコントラストが大きくなる。逆に、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡよりも左右８ドット（左４ドット、右４ドット）の周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧの方が大きい場合、ΔＯＵＴは負になる、つまり、乗算値（ＧＡＩＮ）は１よりも小さい値となり、当該画素の赤、緑、青の原色信号は補正により小さくなり、周辺画素とのコントラストが大きくなる。

このように、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡと周辺画素の最大値平均Ｍ_ＡＶＧをもとに、画素ごとに各原色信号の補正量を規定し、各原色信号に同一乗算値を乗算することにより、色の変化を防止し、かつ、色潰れによる画質劣化を防ぎ、局所的にコントラストを向上することができる。

また、閾値ＴＨ１を任意の値に制御することにより、局所的にコントラストが上がりすぎることを防ぐことができることは前述の通りであるが、傾きＡを任意の値に制御することにより局所的コントラストを制御することができる。閾値ＴＨ１を大きくすれば、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡと周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧとの差（絶対値）が大きい映像に対して、より大きくコントラスト向上の効果があり、傾きＡを大きくすれば、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡと周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧとの差に応じて、コントラストを向上させることができる。

以上のように、本発明の実施の形態１にかかる画像処理装置によれば、複数の原色信号からなる入力画像の補正対象の画素毎に、各原色信号の最大値Ｍ_Ｐを当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとして検出する最大値検出部１と、補正対象の画素毎に、当該画素の周辺に位置する周辺画素の原色信号最大値Ｍ_Ｐの平均値を周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧとして抽出する最大値平均抽出部２と、補正対象の画素毎に、検出された当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡと、抽出された周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧとに基づいて、当該画素の階調補正係数ＧＡＩＮを決定する階調補正パラメータ算出部４と、入力画像の画素毎に決定された階調補正係数ＧＡＩＮを各原色信号に対して乗じて階調変換を行い、階調変換された出力画像を生成する階調変換部６，７，８と、を備え、階調補正パラメータ算出部４は、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡと周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧとの大小差に応じて階調補正係数ＧＡＩＮを決定するように構成したので、色変化や色つぶれを生じさせることなく、補正対象の画素および周辺画素の信号によって局所的なコントラストを向上させることができる。つまり、階調補正に入力画像全体の画素のデータを演算対象にする必要はなく、補正の対象となる領域の画素および、その補正対象となる画素の周辺に位置する画素のデータのみで階調補正が行える。

さらに、補正対象の画素において当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡが周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧより大きい場合、当該画素の階調が大きくなるように、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡが周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧより小さい場合、当該画素の階調が小さくなるように、階調補正係数ＧＡＩＮを決定するようにしたので、周辺画素に対して当該画素のコントラストを的確に向上させる事ができる。

また、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡが周辺画素最大値Ｍ_ＡＶＧ平均より大きい場合、その差が大きくなるほど、階調補正係数ＧＡＩＮを増大させ、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡが周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧより小さい場合、その差が大きくなるほど、階調補正係数ＧＡＩＮを減少させるように構成したので、周辺画素に対して色変化や色つぶれを生じさせることなく、局所的なコントラストをさらに向上させることができる。

また、当該画素の原色信号最大値をＭ_ＰＡ、周辺画素最大値平均をＭ_ＡＶＧ、Ａを１より大きい係数とすると、各原色信号に乗じる階調補正係数ＧＡＩＮを式（２）によって算出するようにしたので、画素毎に１つの計算で階調補正係数を算出することができ、演算が少なくてすむとともに、各原色信号の変換率が同じになり、色バランスが変化することがない。

また、最大値平均抽出部２は、周辺画素のうち、その原色信号最大値Ｍ_ＰＰと当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとの差（絶対値）が第１の所定値ＴＨ１より大きい周辺画素については、その原色信号最大値Ｍ_ＰＰが、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡと第１の所定値ＴＨ１分の差（絶対値）を有するものであるとみなして、周辺画素の原色信号最大値の平均値Ｍ_ＡＶＧを算出するようにしたので、ノイズが載り、極端に階調の変化が生じた画像信号に対してコントラストを上げすぎてしまうことがない。あるいは、階調補正係数をＬＵＴ等に保存する場合は記憶容量を削減することができる。

なお、本実施の形態では、当該画素の左右８ドット（左４ドット、右４ドット）の画素を周辺画素として計算に使用したが、当該画素が例えば左右の端部に近い位置にある場合、左１ドット、右７ドットのように、左右のドット数を適宜振り分けてよい。

また、最大値遅延部３と入力画像信号遅延部５にラインメモリ等の遅延装置を用いて、周辺画素の範囲を上下に大きくする、例えば、周辺画素の対象を入力画像の表示状態、つまり２次元の画像平面内における周囲に隣接する画素（例えば、左右の隣、上下の隣、斜め隣の計８画素）を周辺画素としてもよい。この場合、当該画素に表示画面上で最も近接する画素の情報を元に当該画素の階調補正係数を決めることができるので、視覚的に影響のある画素の情報に基づいて補正量を算出することにより、上下方向にもメリハリの利いたコントラスト向上を行うことが出来る。

また、本実施の形態では、周辺画素として当該画素を含まない隣接画素（左右８ドット：左４ドット、右４ドット）を用いた場合について説明したが、周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧを計算するときに、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡを含めても良い。当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡを周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧの計算に使用すると、当該画素だけが周辺画素と大きく異なった原色信号最大値Ｍ_ＰＡを有する時、（映像上では孤立点とも言う）過剰なコントラスト向上の効果を抑制する効果がある。これは、ノイズの多い映像信号が入力される時などに画質劣化を防ぐ効果がある。

また、周辺画素の対象範囲を左右３２ドットなど大きくすると、より広範囲な領域にわたった情報をもとにコントラストを向上することができる。一方、回路構成については、図５に示すように、ラインメモリ等の遅延装置を削減しても本発明を実現することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、最大値平均抽出部２において、当該画素の左右８ドット（左４ドット、右４ドット）に存在する周辺画素のうち、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとの差が閾値ＴＨ１より大きい周辺画素については、その原色信号最大値Ｍ_ＰＰが、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡと閾値ＴＨ１分の差を有するものであるとみなして、周辺画素の原色信号最大値の平均値Ｍ_ＡＶＧを算出することにより、補正に制限をかけることができることを説明した。本実施の形態２においては、さらに当該画素の左右８ドット（左４ドット、右４ドット）に存在する周辺画素に対し、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとの差の絶対値が、実際の値より閾値ＴＨ２分減算した値となるものと周辺画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＰをみなすとともに、閾値ＴＨ１として、ＴＨ１からＴＨ２を減算した値（ＴＨ２−ＴＨ１）を使用することにより、補正に制限をかけた。他の構成については実施の形態１と同様である。

具体的には、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡと左右８ドット（左４ドット、右４ドット）に存在する周辺画素のそれぞれの原色信号最大値Ｍ_ＰＰとの実際の差（絶対値）をＸとし、平均値（周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧ）の算出に用いる値をＹ（絶対値）とすると、各周辺画素のＭ_ＡＶＧ算出のために用いる差Ｙは、式（４）〜（６）のようになる。
Ｘ＜ＴＨ２の時、Ｙ＝０・・・（４）
ＴＨ２≦Ｘ＜ＴＨ１の時、Ｙ＝Ｘ−ＴＨ２・・・（５）
ＴＨ１≦Ｘの時、Ｙ＝ＴＨ１−ＴＨ２・・・（６）
例えば、本実施の形態においては、例えば周辺画素のうち、その原色信号最大値Ｍ_ＰＰと当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとの差（絶対値）が閾値ＴＨ２より小さい周辺画素については、その原色信号最大値Ｍ_ＰＰと当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとの差が０であるとみなし、その原色信号最大値Ｍ_ＰＰと当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとの差（絶対値）が閾値ＴＨ２以上で閾値ＴＨ１より小さい周辺画素については、その原色信号最大値Ｍ_ＰＰが、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡと実際の差よりもＴＨ２分小さい差を有するものであるとみなし、その原色信号最大値Ｍ_ＰＰと当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとの差（絶対値）がＴＨ１より大きい周辺画素については、その原色信号最大値Ｍ_ＰＰが、当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡと（ＴＨ１−ＴＨ２）分の差を有するものであるとみなして、周辺画素の原色信号最大値の平均値Ｍ_ＡＶＧを算出することにより、差が全体的に小さく評価される。これらの関係を図６に示す。図６は最大値平均抽出部２に入力された各画素の原色信号最大値Ｍ_Ｐから直接算出される各周辺画素の原色信号最大値Ｍ_Ｐと当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとの実際の差の絶対値Ｘと、周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧを算出するために使用する差Ｙの関係を示したもので、横軸がＸ、縦軸がＹを示しており、ＸとＹの関係は折れ線のようになる。

このように各周辺画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＰを当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとの差の絶対値が閾値ＴＨ２分少なくなる値とみなして平均値（周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧ）を算出した場合は、図２における閾値ＴＨ１は、ＴＨ１−ＴＨ２になる。なお、当然のことながら、ＸがＴＨ１より大きい周辺画素のうち、Ｍ_ＰＰがＭ_ＰＡより大きい場合はＭ_ＰＰ＝Ｍ_ＰＡ＋（ＴＨ１-ＴＨ２）とみなし、Ｍ_ＰＰがＭ_ＰＡより小さい場合はＭ_ＰＰ＝Ｍ_ＰＡ−（ＴＨ１-ＴＨ２）とみなすことになる。

以上のように、本発明の実施の形態２にかかる画像処理装置によれば、周辺画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＰを当該画素の原色信号最大値Ｍ_ＰＡとの差の絶対値が、実際の値より閾値ＴＨ２分減算した値となるものとみなすようにして補正を制限したので、階調変化が微小な局所領域でのコントラスト増大を抑制することができ、ノイズの多い信号が入力されても画質が劣化することを抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る画像処理装置における階調補正パラメータを算出する例を示す図である。本発明の実施の形態１に係る画像処理装置における階調補正パラメータを算出する例を示す図である。本発明の実施の形態１に係る画像処理装置における階調補正パラメータを算出する例を示す図である。本発明の別形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係る画像処理装置における周辺画素最大値平均Ｍ_ＡＶＧを算出する際の計算例を示す図である。

１最大値検出部、２最大値平均抽出部、３最大値遅延部、４階調補正パラメータ算出部、５入力画像信号遅延部、６，７，８乗算器（階調補正部）、
ＧＡＩＮ階調補正係数、Ｍ_ＰＡ当該画素（補正対象画素）の原色信号最大値、Ｍ_ＡＶＧ（補正対象画素に対する）周辺画素の最大値平均、ＴＨ１閾値（第１の所定値）、ＴＨ２閾値（第２の所定値）

Claims

複数の原色信号からなる画素で構成された入力画像に対し、画素毎に階調補正を行う画像処理装置であって、
前記階調補正を行う画素毎に、各原色信号の最大値を当該画素の原色信号最大値として検出する最大値検出部と、
前記階調補正を行う画素毎に、当該画素の周辺に位置する周辺画素の原色信号最大値の平均値を周辺画素最大値平均として抽出する最大値平均抽出部と、
前記階調補正を行う画素毎に、検出された当該画素の原色信号最大値と、抽出された周辺画素最大値平均とに基づいて、当該画素の階調補正係数を決定する階調補正パラメータ算出部と、
前記階調補正を行う画素毎に決定された階調補正係数を各原色信号に対して乗じて階調変換を行い、階調変換された出力画像を生成する階調変換部と、を備え、
前記階調補正パラメータ算出部は、当該画素の原色信号最大値と前記周辺画素最大値平均との大小差に応じて前記階調補正係数を決定する
画像処理装置。
前記階調補正パラメータ算出部は、当該画素の原色信号最大値が前記周辺画素最大値平均より大きい場合、当該画素の階調が大きくなるように、
当該画素の原色信号最大値が前記周辺画素最大値平均より小さい場合、当該画素の階調が小さくなるように、前記階調補正係数を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
前記階調補正パラメータ算出部は、当該画素の原色信号最大値が前記周辺画素最大値平均より大きい場合、その差が大きくなるほど、前記階調補正係数を増大させ、
当該画素の原色信号最大値が前記周辺画素最大値平均より小さい場合、その差が大きくなるほど、前記階調補正係数を減少させる
ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
前記階調補正パラメータ算出部は、
当該画素の原色信号最大値をＭ_ＰＡ、周辺画素最大値平均をＭ_ＡＶＧ、Ａを１より大きい係数とすると、
各原色信号に乗じる階調補正係数ＧＡＩＮを式（１）のようにして算出する、
ＧＡＩＮ＝Ａ＋（１−Ａ）Ｍ_ＡＶＧ／Ｍ_ＰＡ・・・（１）
ことを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
前記最大値平均抽出部は、
前記周辺画素のうち、その原色信号最大値と当該画素の原色信号最大値との差の絶対値が第１の所定値より大きい周辺画素については、その原色信号最大値が、当該画素の原色信号最大値と前記第１の所定値分の差を有するものであるとみなして、前記周辺画素の原色信号最大値の平均値を算出する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像処理装置。
前記最大値平均抽出部は、
前記周辺画素の原色信号最大値を当該画素の原色信号最大値との差の絶対値が、実際の値より第２の所定値分減算した値となるものとみなして前記周辺画素の原色信号最大値の平均値を算出する
ことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
前記最大値平均抽出部は、
前記周辺画素のうち、その原色信号最大値と当該画素の原色信号最大値との差の絶対値が第２の所定値より小さい周辺画素については、その原色信号最大値と当該画素の原色信号最大値との差が０であるとみなし、
前記周辺画素のうち、その原色信号最大値と当該画素の原色信号最大値との差の絶対値が前記第２の所定位置以上で前記第１の所定値より小さい周辺画素については、その原色信号最大値が、当該画素の原色信号最大値と実際の差よりも前記第２の所定値分小さい差を有するものであるとみなし、
前記周辺画素のうち、その原色信号最大値と当該画素の原色信号最大値との差の絶対値が前記第１の所定値より大きい周辺画素については、その原色信号最大値が、当該画素の原色信号最大値と前記第１の所定値分から前記第２の所定値分を減算した値の差を有するものであるとみなして、前記周辺画素の原色信号最大値の平均値を算出する
ことを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
前記最大値平均抽出部は、前記入力画像の入力信号における当該画素の左右に隣接する複数の画素を前記周辺画素として前記周辺画素の原色信号最大値の平均値を算出することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像処理装置。
前記最大値平均抽出部は、前記入力画像の表示状態における当該画素の周囲に隣接する画素を前記周辺画素として前記周辺画素の原色信号最大値の平均値を算出することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の画像処理装置。