JPH03255785A

JPH03255785A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH03255785A
Application number: JP2054384A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Ota; 佳孝太田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1990-03-06
Publication date: 1991-11-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は画像処理装置に関し、ビデオフロッピに記憶さ
れた静止画像の再生やＶＴＲにおける１フイールド（１
枚の画像）の再生等に用いて好適なものである。

（発明の背景）スチルビデオカメラやビデオカメラで撮影した画像を再
生する装置には、再生画像の画質を向上させるために、
γ補正やアパーチャー補正を行うものかある。また、異
なった条件下で撮影した画像を合成する機能を持つもの
もある。

（発明が解決しようとする課題）スチルビデオカメラで撮影された画像のうちの一枚を再
生し、この画像をしっくりと鑑賞する場合や、ＶＴＲの
再生中に再生をストップさせ、１枚の画面を静止画とし
て鑑賞等する場合には、動画に比べて画質の粗か目立ち
やすい。特に、主要被写体と背景の５ントラスト等は画
像を見る者の関心をひき、銀塩写真の場合と比較された
りすると、どうしても電気的な再生画像は質的に劣る。

このように、従来の画像処理装置による再生画像は、静
止画の鑑賞といったレベルでは必ずしも満足のいくもの
ではなかった。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、よ
り鮮明で鑑賞にも十分たえる画像を再生することが可能
な画像処理装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明の画像処理装置は、処理すべき画像の画素を輝度
値により分類し、前記画像の輝度ヒストグラムを作成す
る輝度ヒストグラム作成手段と、該輝度ヒストグラム作
成手段により作成された輝度ヒストグラムに基づき、最
終的に画面の中で占める割合が大きい輝度域ほど出力信
号のダイナミックレンジ中で大きな割合を占めるように
、各輝度域の信号増幅率を決定する各輝度域毎のダイナ
ミックレンジ割付は手段と、該ダイナミックレンジ割付
は手段によって決定された各輝度域毎の増幅率に従って
、入力される前記画像信号の輝度値に応じた増幅を行う
増幅手段とを有することを特徴とする。

（作用）輝度−再生画像信号のレベル間の特性を任意に変化させ
る方式を採用し、画面の中で占める面積が大きな輝度域
はと信号のダイナミックレンジを増大させることにより
、限られた信号のダイナミックレンジを有効に活用でき
、低輝度部の信号も十分大きく、高輝度部が飽和せす、
がっ、主要な被写体を十分な階調で画像を再現できる。

（実施例）次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

本発明の装置に採用されている画像処理方式の説明第１図は画像処理方式の一例を示す図である。

スチルビデオカメラを用いて、第１図の上側の図の実線
のような撮影を行い、撮像画面の画素を輝度により分類
した結果、第１図の下側に示されるような輝度ヒストグ
ラムを得たとする。すなわち、各輝度域は０．５　Ｌｖ
刻みて１０個の輝度域に分類されており、画素の分布（
カウント値Ｎ）は高輝度側から順に、５．３０．１０．
　５．　０．２５．１５．　５゜２．２．１となってい
る。但し、全体の画素数を１００としている。

第１図の上側の図の実線のような撮像をした場合、各輝
度域にどれたけのダイナミックレンジか割り付けられて
いるかを、高輝度側から５番目までの輝度域についてみ
てみると、順に、２９％、　２１％、１４％、１０％、
８％となる。この５つの輝度域に、１０個ずつ均等に画
素が存在しているのならばこのダイナミックレンジで最
適であるが、実際には、５．３０．１０．　５．　０と
画素数はまちまちである。そこで、基準の画素数“１０
”に対する実際の画素数の比率に応じて各輝度域に割り
付けるダイナミックレンジを変える。

具体的には上述した本来のダイナミックレンジに実際の
画素数の比率を乗算する。例えば、上述の高輝度側から
５番目までの輝度域の補正後のダイナミックレンジは１
４．５％（２９ｘ５／１０）　、　６３％（２１Ｘ３０
／１０）、　１４％（１４ＸｌＯ／１０）、　５．０％
（１０×５／１０）　、　　０％（８Ｘ　Ｏ／ｌｏ）と
なる。低輝度側の５つの輝度域についても同様のダイナ
ミックレンジの補正を行うと、割り付けられるダイナミ
ックレンジは、上位側から順に、１２．５％　６．０％
　１５％、０．４％、０．８％となる。このようなダイ
ナミクレンジの割り付けを行った後の特性を図示すると
、第１図の上側の図の一点鎖線のようになる。

実際の画素数の多い輝度域に十分なダイナミックレンジ
が割り付けられ、階調が強調され、画質が向上している
ことがわかる。

上述の輝度−信号レベル間の特性の実現方式このような
輝度域毎のダイナミックレンジ（ゲイン）の補正は、例
えば、メモリを用いたルックアップテーブル方式のデー
タ変換により行われる。

例えば、第２図（ａ）の実線ような撮像を行い、点線の
ような補正を行う場合を考える。ゲイン変換メモリ４１
には、第３図（ｂ）のようなア〜ケまでの９個の個別テ
ーブルを持つ、ルックアップテーブル４０が記憶されて
いるものとし、ゲイン（ダイナミックレンジ）補正され
たデータを得るためにテーブル（ア）か選択されたとす
ると、このテーブル（ア）には、第３図（ｂ）の下側に
示すようなデータを書いておけばよい。なお、データは
全て１６進表記されている。

本発明の画像処理装置のシステム中の位置第３図（ａ）
〜（ｄ）は画像処理装置４の位置付けを説明するための
図である。

同図（ａ）のシステムでは、スチルビデオカメラ１によ
る撮像画面の再生機３の出力部に画像処理装置４が設け
られている。再生機３にはフロッピー２から読出された
画像信号が入力され、画像処理装置４の出力信号はテレ
ビ５に入力されて画像として再生される。なお、明確化
のために、画像処理装置４には斜線が施されている。

同図（ｂ）のシステムでは、再生機３とテレビ５との間
に、独立した形態で画像処理装置４が設けられている。

同図（Ｃ）のシステムでは、ＶＴＲのビデオデツキ６の
出力部に画像処理装置４が設けられている。同図（ｄ）
のシステムでは、ビデオデツキ６とテレビ５との間に独
立した形態で画像処理装置４か設けられている。このよ
うに種々の設置形態がある。

画像処理装置の構成の一例第４図に画像処理装置の構成例が示される。すなわち、
輝度ヒストグラム作成手段３３と、ダイナミックレンジ
割付は手段３４と、増幅手段３５とがらなり、輝度ヒス
トグラム作成手段３３は画素を輝度により分類して輝度
ヒストグラムを作成し、ダイナミックレンジ割付は手段
３４は、輝度域毎のダイナミックレンジを決定し、決定
されたデータＤｘが増幅手段３５に設定される。増幅手
段３５は、入力画像信号の輝度値に対応した増幅を行い
出力する。

画像処理装置の具体例１モードスイッチ９が操作されて輝度−信号レベル間の特
性制御を行うモードが選択され、スタートスイッチ１０
が押されると、制御回路１１は各回路に指示して再生動
作を実行させる。

まず、ヘッド７によりビデオフロッピー２がら画像信号
が読出され、プリアンプ８を介して再生回路１２に入力
される。

再生回路１２から出力される輝度信号（Ｙ）は、複数の
比較器１３ａ〜１３ｎとカウンタ１４ａ〜１４ｎとて構
成される輝度域毎の画素数をカウントする手段に人力さ
れる。各比較器１３ａ〜Ｌ３ｎの反転端子には、電源電
圧Ｖｃｃを抵抗で分圧して得られる電圧（それぞれ、例
えば、０．５Ｌｖの輝度差に対応する電圧となっている
）が入力されている。各カウンタ回路１４ａ〜１４ｎに
は、クロック信号ＣＩ？か共通に人力されており、各カ
ウンタ回路は、比較器１３ａ〜Ｌ３ｎの出力がハイレベ
ルの間、すなわち、各輝度域の下限レベルを越える間の
クロック信号ＣＲをカウントする。スチルビデオカメラ
の場合、１画面の走査時間は１／６０秒であるため、ク
ロック信号ＣＲの周波数は、６万程度の画素の場合、例
えば、３．８Ｍｔ（ｚ程度となる。

各カウンタ１４ａ〜１４ｎのカウント値は、輝度ヒスト
グラム作成手段１５に入力され、画素か輝度域毎に分け
られて輝度ヒストグラムが作成される。

ダイナミックレンジ割付は手段１６は、作成された輝度
ヒストグラムの値に基づき、各輝度域毎のダイナミック
レンジ（信号変化可能幅）を算出し、算出されたデータ
は、変換用データ作成手段１７に送られ、デジタルデー
タに変換され、変換用ブタ書込み手段を１８を介してゲ
イン変換メモリ２０に書込みされる。

このゲイン変換メモリ２０へのデータ設定が完了すると
、制御回路１１はＡ／Ｄ変換器■９を動作させ、再生輝
度信号Ｙは、Ａ／Ｄ変換器１９によりデジタルデータに
変換され、ゲイン変換メモリ（テーブル）２０に人力さ
れ、ダイナミックレンジが補正されたデータに変換され
、再び、Ｄ／Ａ変換器２１によりアナログ信号となり、
エンコーダ２３に人力される。このときクロマ信号Ｃは
タイミング回路（例えば、−時記憶メモリ）２２により
タイミング調整されてダイナミックレンジ補正された輝
度信号と同時タイミングでエンコーダ２３に入力され、
エンコードされる。

画像処理装置の具体例２本実施例は、２枚の撮像画像を合成し、画質の向上を図
ったものである。

画像処理の内容第６図の上側の図におけるＣ、Ｄのような２回の撮影を
行い、下側に示される輝度ヒストグラムを得たとする。

この輝度ヒストグラムは上述した実施例の場合と同一の
ものであり、全体の画素数を１００とし、実際の画素分
布は高輝度側から順に、５．３０，１０，５，０，２５
．］、５，５，２，２．１となっている。

１０．５Ｌｖを基準として高輝度側、低輝度側に分け、
双方に信号のダイナミックレンジの半分を同等に割り付
け、Ｃ，Ｄの画像を通常の方法で合成した場合、画像の
特性は同図の一点鎖線Ｅのようなものとなる。このとき
、各輝度域にどの程度の信号のダイナミックレンジが割
り付けられているかをみてみると、高輝度側の上半分は
、上側から順に、１８％、１３％、９％、６％、４％で
ある。この５つの輝度域にＩＱずつ均等に画素が存在す
るならばこのままでよいが、実際の画素数は、５，３０
，１０，５．０とまちまちである。このため、基準画素
数“ｌＯ”に対する実際の画素数の比率に応じてダイナ
ミックレンジの割り付けを変える。

これにより、高輝度側の５番目までの信号のダイナミッ
クレンジは、順に、９％（１８Ｘ５／１０）３９％（１
３ｘ３０／１０）、　　１０％（９ｘ　１．０／１０）
、　　３％（６Ｘ５／１０）　、　　０％（４Ｘ　Ｏ／
１０）吉なる。但し、これらを合計すると６０となるの
で、実際には、上述の値を５７６シたダイナミックレン
ジが各輝度域に割り付けられる。具体的には、Ｌ２．５
Ｌｖ〜１．３．ＯＬｖの輝度域は９２．５〜１００％の
信号レベル域を占有し、１２．０Ｌｖ−１２，５Ｌｖは
８０．０−９２．５％、　　１．１．５１．ｖ−１２，
ＯＬ、ｖは５２．５〜６０．０％、　　１１．０Ｌｖ−
１１，５Ｌｖは５０　、０〜５２　、５９６１０．５Ｌ
ｖ〜Ｌ１．ＯＬｖは５０．０〜５０．０％の信号域を占
有することとなる。低輝度域でも同様の計算を行い、ダ
イナミックレンジの補正後の特性を全体の輝度域に渡っ
て図示したのが二点鎖線Ｆである。画素数の多い輝度域
で傾きが急になり、少ないところはなだらかとなり、画
面の主要な場所で階調が強調され、鮮やかな画像が得ら
れる。また、低輝度域のための撮影を別途行っているた
め、低輝度域のＳ／Ｎ比も改善されている。

装置の構成例このような画像合成を行うためには、第５図の構成にさ
らに、画像合成手段を追加する。

このようなカメラの要部の構成か第７図に示される。図
中、第５図と同等あるいは相当する部分には同一の参照
番号を付しである。

第７図において新たに付加された画像合成手段２７は、
輝度信号Ｙの合成回路２９と、クロマ信号の合成回路３
０と、ＲＡＭ２ｇおよび３■を有している。

−枚目の画像を復調した後、ＲＡＭ２８．３１に一時的
に記憶させ、２枚目の画像の復調の後に合成し、第６図
の一点鎖線Ｅのような画像を得、その後ゲイン変換メモ
リ２０に入力し、テーブルルックアップ方式による補正
データの生成を行う。または、変換用データ作成手段１
７．変換用データ書込み手段１８．　Ａ／Ｄ変換器１９
と、ＲＡＭ２ｇ、Ｙ合成回路２９とを入替え、各画素毎
にゲイン変換を行なってから合成してもよい。

（発明の効果）以上説明したように本発明は、画面の中で占める面積か
大きな輝度域はと信号のダイナミックレンジを増大させ
る構成とすることにより、以下の効果が得られる。

（１）限られた信号のダイナミックレンジを有効に活用
し、低輝度部の信号も十分大きく、高輝度部か飽和せず
、かつ、主要な被写体を十分な階調で再現でき、鮮やか
な画像を実現できる画像処理装置を提供できる。

（２）画像合成の手法を採用すれば、低輝度部のＳハ比
をさらに改善することができる。

（３）これらの効果により、画像処理システムのさらな
る高機能化を達成することかできる。

以上の説明では各輝度域に対して、その輝度域に属する
画素数に比例したダイナミックレンジを割り振っている
が、それに限られるものてはない。

画素数比の平方根や対数に比例したダイナミックレンジ
を割り振ったり、画素数比の二乗に比例したダイナミッ
クレンジを割り振ったりしてもよい。

これらの場合、基本的には同様の効果が期待できるか、
前者は穏やかな効果が、後者は極端な効果が現れる。基
本的に必要な要件は、画素数の多い輝度域に大きいダイ
ナミックレンジを、少ない輝度域に小さいダイナミック
レンジを割り振ることである。

【図面の簡単な説明】

第１図は輝度の分布に基づいて信号ダイナミックレンジ
を変化させる方式の一例を示す図、第２図（ａ）、　　
（ｂ）はルックアップテーブル方式によるダイナミック
レンジ割付けの具体例を示す図であり、（ａ）はダイナ
ミックレンジ割付けの内容を示し、（ｂ）はそのような
割付けを行うためにゲイン変換メモリ４１に格納されて
いるルックアップテーブルの内容を示し、第３図（ａ）〜（ｄ）は画像再生システムにおける画像
処理装置４の設置形態を説明するための図、第４図は画像処理装置の基本構成の一例を示す図、第５図は画像処理装置の具体的構成例を示す図、第６図
は輝度の分布に基づいて信号ダイナミックレンジを変化
させる方式の他の例（画像合成を行う例）を示す図、第７図は画像処理装置の他の具体的構成例を示す図（第
６図の処理に対応）である。１・・・スチルビデオカメラ　２・・・フロッピ３・・
・再生機　　　　　　　４・・・画像処理装置５・・・
テレビ　　　　　　　６・・・ビデオデツキ８・・・プ
リアンプ　　　　　９・・・モードスイッチ１０・・・
スタートスイッチ　　１１・・・制御回路１２・・・再
生回路１３ａ〜１３ｎ・・・比較器１４ａ〜１４ｎ・・・カウンタ１５・・・輝度ヒストグラム作成回路１６・・・ダイナミックレンジ割付は手段１７・・・変
換用データ作成手段１８・・・変換用データ書込み手段１９・・・Ａ／Ｄ変換器２０・・・ゲイン変換メモリ２１・・・Ｄ／Ａ変換器　　　　２２・・・タイミング
回路２３・・・エンコーダ２４・・・スキュー補正回路　　２５・・・出力アンプ
２６・・出力端子２８・ＲＡ　Ｍ２９・・輝度信号合成手段３０・　クロマ信号合成手段３１・・ＲＡＭ２７・・・画像合成手段

Claims

【特許請求の範囲】　処理すべき画像の画素を輝度値により分類し、前記画
像の輝度ヒストグラムを作成する輝度ヒストグラム作成
手段（３３、１３、１４、１５）と、該輝度ヒストグラ
ム作成手段（３３、１３、１４、１５）により作成され
た輝度ヒストグラムに基づき、最終的に画面の中で占め
る割合が大きい輝度域ほど出力信号のダイナミックレン
ジ中で大きな割合を占めるように、各輝度域の信号増幅
率を決定する各輝度域毎のダイナミックレンジ割付け手
段（３４、１６）と、該ダイナミックレンジ割付け手段（３４、１６）によっ
て決定された各輝度域毎の増幅率に従って、入力される
前記画像信号の輝度値に応じた増幅を行う増幅手段（３
５、１９、２０、２１）とを有する画像処理装置。