JP5566270B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
入力画像信号から、該入力画像信号を構成する輝度信号のオフセットレベルを減算してオフセット画像信号を生成する減算手段と、
前記オフセット画像信号に第1のゲインを乗算して第1の補正画像信号を生成する第1の乗算手段と、
前記第1の補正画像信号に第2のゲインを乗算して第2の補正画像信号を生成する第2の乗算手段と、
前記入力画像信号から、該入力画像信号の黒レベルを検出し、検出された前記黒レベルに基づいて前記オフセットレベルを生成するオフセットレベル生成手段と、
前記入力画像信号の前記黒レベル基づいて前記第1のゲインを生成する第1のゲイン生成手段と、
前記入力画像信号から、該入力画像信号の第1の平均画像レベルを求め、前記第2の補正画像信号から、該第2の補正画像信号の色飽和補正レベルを求め、求められた前記第1の平均画像レベル及び前記色飽和補正レベルに基づいて前記第2のゲインを生成する第2のゲイン生成手段と
を備えることを特徴とする。
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。
図示の画像処理装置は画像を構成する各画素の輝度信号(入力輝度信号)Yiと色差信号(入力色差信号)Cbi、及びCriを受けて、画像の輝度信号の階調補正を行うものである。各画素の輝度信号Yiと色差信号Cbi及びCriを合わせたものは入力画像信号Viとも呼ばれる。
画像処理装置は、複数の画素を順に補正対象画素として、当該画素の補正後の輝度信号Yoと色差信号Cbi及びCriから成る補正後の画像信号Voを出力する。
黒画素計数手段13は、例えば、図2に示すように、比較手段13aとカウンタ13bを備え、比較手段13aで周辺領域輝度平均手段11から出力される、各画素についての周辺領域輝度平均値Yavgを所定の閾値Bmaxと比較し、各画素についての周辺領域輝度平均値Yavgが閾値Bmax以下のときに第1の値、例えば「1」となり、そうでないときに第2の値、例えば「0」となる信号を出力し、比較手段13aの出力信号が「1」となる回数をカウンタ13bで画面全体にわたり計数し、計数結果を画面内の黒画素数NumBとして出力する。
閾値Bmaxは予め定められ、設定値メモリ5に記憶され、黒画素計数手段13に供給される。
なお、白補正ゲイン生成手段20が、オフセットレベル生成手段10が備える部材(符号11〜15示す部材)と同様の部材を別個に備えることとしても良い。
色飽和画素計数手段36は、例えば、図4に示すように、比較手段36aとカウンタ36bを備え、比較手段36aで原色信号画素代表値生成手段35が出力する画素代表値M_POSTを所定の閾値SATminと比較し、画素代表値M_POSTが所定の閾値SATminを超えると第1の値、例えば「1」となり、そうでないときに第2の値、例えば「0」となる信号を出力し、比較手段36aの出力信号が「1」となる回数をカウンタ36bで画面全体にわたり計数し、計数結果を画面内の色飽和画素数SATnumとして出力する。
画面画素数NMAX及び強度係数SATstrは予め定められ、設定値メモリ5に記憶され、平均輝度値補正量算出手段38に供給される。平均輝度値補正量SATADJは、第1の補正画像信号Vwから第2の補正画像信号Vwaを生成するための色飽和補正レベルとして用いられる。
周辺領域輝度平均手段11は、入力画像の注目画素P0の周辺領域NA内の画素の輝度信号値の平均値を算出して、注目画素P0の周辺領域輝度平均値Yavgとして出力する。例えば、図5に示すように、注目画素P0を中心とし、水平5画素、垂直5画素の領域を周辺領域NAとし、該周辺領域NAに含まれる25画素の輝度信号値の平均値を、注目画素P0の周辺領域輝度平均値Yavgとして算出する。
後述の補正前平均輝度値算出手段31による平均輝度値APLpreの算出、補正後平均輝度値算出手段34による平均輝度値APLpostの算出、及び原色信号画素代表値生成手段35による画素代表値M_POSTの算出についても同様である。
所定の閾値Bmaxは、画面内で黒として表示されると判断できる輝度信号の階調レベルが黒レベルと判断される範囲に含まれるように設定される。言い換えると、所定の閾値Bmaxは、画面内で黒として表示されると判断できる輝度信号の階調レベルのうちの最大値に略等しく定められる。
Offset_tgt=Ymin×KB if(Ymin×KB<LIMofst)
Offset_tgt=LIMofst if(Ymin×KB≧LIMofst)
(1)
所定の閾値LIMofstは、輝度信号分布が高輝度側に偏っている場合に、輝度信号分布を広げることによる疑似輪郭の発生を抑制するために、大き過ぎない値に設定される。閾値LIMofstは、予め設定され、設定値メモリ5に記憶され、オフセットレベル算出手段15に供給される。
Offset
=Kofst×Offset_tgt(t)
+(1−Kofst)×Offset_tgt(t−1)
…(2)
上式(2)において、Offset_tgt(t)は、ある画面について算出された目標オフセットレベルであり、Offset_tgt(t−1)は、Offset_tgt(t)の1画面前に算出された目標オフセットレベルである。算出されたオフセットレベルOffsetはオフセット減算手段1へ入力される。なお、特定の画面の値であることを示す場合には「Offset_tgt」に「(t)」、「(t−1)」を付すが、どの画面のものであるかを特定する必要がない場合には、「(t)」、「(t−1)」などを付さない。他の変数(APLGain_tgtなど)についても同様である。
Offset=Offset_tgt …(3)
Yofst=Yi−Offset …(4)
輝度信号Yofstは白補正ゲイン輝度乗算手段2へ入力される。
WGain=Wtgt/(Wtgt−Offset) …(5)
上記最大値Wtgtは、画面内で白として表示される階調範囲の最大輝度レベルであり、設定値メモリ5に記憶されており、白補正ゲイン算出手段21に供給される。
Yw=WGain×Yofst …(6)
図7(a)及び(b)に示されるように、入力輝度信号Yiとオフセット輝度信号Yofstの分布位置は異なるが、その分布形状は同じである。
図7(a)及び(c)に示されるように、第1の補正画像Vwの輝度信号Ywと入力輝度信号Yiは分布位置と分布形状がともに異なる。
しかし、輝度信号Ywの分布の平均値は、輝度信号Yiの分布の平均値よりも低くなり、輝度信号Ywと色差信号Cbi及びCriから構成される第1の補正画像Vwは、入力画像よりも暗い画像となる。
APL_TGT=APLpre+APLADJ−SATADJ …(7)
算出された目標平均輝度値APL_TGTは、平均輝度補正ゲイン算出手段33へ入力される。
APLGain_tgt=APL_TGT/APLpost …(8)
APLGain
=Kapl×APLGain_tgt(t)
+(1−Kapl)×APLGain_tgt(t−1)
…(9)
上式(9)において、APLGain_tgt(t)は、ある画面について算出された目標平均輝度補正ゲインであり、APLGain_tgt(t−1)は、APLGain_tgt(t)の1画面前に算出された目標平均輝度補正ゲインである。
算出された平均輝度補正ゲインAPLGainは平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段3へ入力される。
APLGain=APLGain_tgt …(10)
Ywa=APLGain×Yw …(11)
APL_TGT=APLpre+APLADJ−SATADJ
=APLpre+0−0
=APLpre …(7b)
となり、さらに式(8)でAPL_TGT=APLpreとすると、
APLGain_tgt=APL_TGT/APLpost
=APLpre/APLpost (8b)
となる。このために、補正後平均輝度APLpostは補正前平均輝度APLpreに近づくこととなり、補正前後での画像の明るさが変動しない効果がある。
R= +1.00×Ywa+0.00×Cbi+1.40×Cri
G= +1.00×Ywa−0.34×Cbi−0.71×Cri
B= +1.00×Ywa+1.77×Cbi+0.00×Cri
…(12)
上式(12)はNTSC規格の色マトリクス変換式であるが、出力画像の表示系に合わせて、例えばsRGB規格などの色マトリクス変換式を用いてもよい。
SATavg
=(Σ((SATmin≦M_POSTを満たすM_POST)−SATmin))
/SATnum
…(13)
SATADJ
=SATavg×(SATnum/NMAX)×SATstr …(14)
上式(14)の右辺における(SATnum/NMAX)は色飽和が発生している面積の割合に相当する。
SATADJ
=SATavg×(SATnum/NMAX)×SATstr
=((Σ((SATmin≦M_POSTを満たすM_POST)−SATmin))
/SATnum)×(SATnum/NMAX)×SATstr
=(Σ((SATmin≦M_POSTを満たすM_POST)−SATmin))
/NMAX×SATstr
…(15)
R= +1.00×Ywa’+0.00×Cbi+1.40×Cri
B= +1.00×Ywa’+1.77×Cbi+0.00×Cri
…(16)
図10は本発明の実施の形態2に係る画像処理装置を示す。図10に示される画像処理装置は、図1に示される実施の形態1の画像処理装置に対して、白補正ゲイン色差乗算手段6と、平均輝度補正ゲイン色差乗算手段7と、色差飽和処理手段8が付加されており、実施の形態1と色差信号に対する増幅処理を行う点で実施の形態1と異なる。
白補正ゲイン色差乗算手段6は、白補正ゲイン算出手段21から出力される白補正ゲイン値WGainと入力画像の色差信号Cbi及びCriを乗算し、ゲイン調整された色差信号Cbw及びCrwを算出する。ゲイン調整された色差信号Cbw及びCrwと、ゲイン調整された輝度信号Ywとで、本実施の形態における第1の補正画像信号Vwが構成される。ゲイン調整された色差信号Crw、Cbwは、平均輝度補正ゲイン色差乗算手段7へ入力される。
ステップS2では、1画面前に算出したオフセットレベルOffsetと白補正ゲインWGainと平均輝度補正ゲインAPLGainから輝度信号Ywa、色差信号Cbwa及びCrwaを算出する。
ステップS4では、現在の画面内の各画素の周辺領域輝度平均値Yavgの最小値である輝度最小値Yminを算出する。
ステップS6では、黒画素数NumBの値に応じてオフセット係数KBを算出する。即ち、黒画素数NumBが所定値NumTPよりも小さければ、オフセット係数KBを「1」とし、黒画素数NumBが所定値NumTP以上であれば、オフセット係数KBを「1」よりも小さな値とする。
ステップS8では、指数平滑処理により目標オフセットレベルOffset_tgtからオフセットレベルOffsetを算出する。
ステップS12では、画素代表値M_POSTが所定の閾値SATminを超える色飽和画素数SATnumを計数する。
ステップS14では、ステップS12で算出した色飽和画素数SATnumと、ステップS13で算出した色飽和量平均値SATavgと、画面画素数NMAXと、平均輝度値補正量に対する強度係数SATstrから平均輝度値補正量SATADJを算出する。
ステップS16では、ステップS15で算出した目標平均輝度値APL_TGTとステップS10で算出した補正後平均輝度値APLpostとの比較判定を行う。ここで、APL_TGT=APLpostであると判定された場合には、ステップS17に進む。一方、APL_TGT=APLpostでないと判定された場合には、ステップS18に進む。
一方、ステップS18では、ステップS15で算出した目標平均輝度値APL_TGTとステップS10で算出した補正後平均輝度値APLpostから現画面の目標平均輝度補正ゲインAPLGain_tgt(t)を算出する。
最後に、ステップS20では、ステップS7、S8、S17、S18、S19で使用するカウント値tの更新を行い、次の入力画像の処理を開始するためにステップS1に戻る。
Claims (4)
- 入力画像信号から、該入力画像信号を構成する輝度信号のオフセットレベルを減算してオフセット画像信号を生成する減算手段と、
前記オフセット画像信号に第1のゲインを乗算して第1の補正画像信号を生成する第1の乗算手段と、
前記第1の補正画像信号に第2のゲインを乗算して第2の補正画像信号を生成する第2の乗算手段と、
前記入力画像信号から、該入力画像信号の黒レベルを検出し、検出された前記黒レベルに基づいて前記オフセットレベルを生成するオフセットレベル生成手段と、
前記入力画像信号の前記黒レベル基づいて前記第1のゲインを生成する第1のゲイン生成手段と、
前記入力画像信号から、該入力画像信号の第1の平均画像レベルを求め、前記第2の補正画像信号から、該第2の補正画像信号の色飽和補正レベルを求め、求められた前記第1の平均画像レベル及び前記色飽和補正レベルに基づいて前記第2のゲインを生成する第2のゲイン生成手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記第2のゲイン生成手段は、
前記第2の補正画像信号を三原色信号に変換する色マトリクス手段と、
画面ごとに前記三原色信号が所定レベル以上となる色飽和画素数を数える色飽和画素計数手段と、
前記色飽和画素の色飽和量平均値を生成する色飽和量平均値生成手段と、
前記色飽和画素数と前記色飽和量平均値に基づいて色飽和補正レベルを生成する色飽和補正レベル生成手段と、
前記入力画像信号の第1の平均画像レベルを生成する第1の平均画像レベル生成手段とを備え、
前記入力画像信号の第1の平均画像レベルと前記第2の補正画像信号の色飽和補正レベルに基づいて前記第2のゲインを生成する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記第2のゲイン生成手段はさらに、
前記入力画像信号の第1の平均画像レベルと前記第2の補正画像信号の色飽和補正レベルに基づいて目標画像レベルを生成する目標画像レベル生成手段と、
前記第2の補正画像信号の第2の平均画像レベルを生成する第2の平均画像レベル生成手段とを備え、
前記目標画像レベルに前記第2の平均画像レベルが近づくように前記第2のゲインを生成する
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記オフセットレベル生成手段は、
前記入力画像信号の周辺画素平均値を画素ごとに算出する周辺画素平均算出手段と、
前記周辺画素平均値の画面ごとの最小値を検出する最小値検出手段と、
画面ごとに前記周辺画素平均値が所定レベル以下となる黒レベル画素を数える黒レベル画素計数手段と、
前記黒レベル画素数に基づいてオフセット係数を生成するオフセット係数生成手段と、
前記最小値と前記オフセット係数に基づいて前記オフセットレベルを生成するオフセットレベル算出手段と
を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像処理装置。
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