JPH04150171A - 階調補正方法および階調補正装置 - Google Patents

階調補正方法および階調補正装置

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JPH04150171A
JPH04150171A JP2271119A JP27111990A JPH04150171A JP H04150171 A JPH04150171 A JP H04150171A JP 2271119 A JP2271119 A JP 2271119A JP 27111990 A JP27111990 A JP 27111990A JP H04150171 A JPH04150171 A JP H04150171A
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luminance signal
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signals
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春生 山下
Shuji Ishihara
秀志 石原
Yasuki Matsumoto
松本　泰樹
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    • H04N9/64—Circuits for processing colour signals
    • H04N9/68—Circuits for processing colour signals for controlling the amplitude of colour signals, e.g. automatic chroma control circuits
    • H04N9/69—Circuits for processing colour signals for controlling the amplitude of colour signals, e.g. automatic chroma control circuits for modifying the colour signals by gamma correction

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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（よ　ビデオカメラやビデオプリンタの入力映像
信号の明るさ調整に適する階調補正方法および階調補正
装置に関する。
従来の技術 返電　ハードコピー技術、特にフルカラーのハードコピ
ー技術の発展に伴（Ｘ、昇華型熱転写方式などの印写技
術を用いて高忠実な画像の再現が可能になってきている
。色再現において（上　記録材料や画像処理により塩写
真と同等の再現能力を備えるに至り、また解像度の点で
Ｌ　ハイビジョンなどの高精細な映像信号を用いること
により銀塩写真に迫りつつある。
しかし　プリンタの記録のダイナミックレンジｉｉ、高
々数十倍であり、ＣＲＴに比べて一桁以上劣っているた
＆　　ＣＲＴに劣らないような美しい画像が再現できる
の（戴　入力信号のダイナミックレンジがプリンタのダ
イナミックレンジを越えず、しかも最大限に利用してい
るときに限られも　このだめに　プリンタのＡＧＣ機能
や黒レベル補正に対する提案がある。　（特開昭６２−
２０９６７１号公報） また　画像の明るさを調整する場合、テレビ受像機など
では　通常輝度信号に対するオフセットを設（す、輝度
信号のレベルシフト量を可変する事により行なっていも
　これ＋；＆ＣＲＴのように大きなダイナミックレンジ
を持つ表示デバイスに対してはうまく機能する力丈　プ
リンタの場合通常上下のダイナミックレンジを使い切っ
ているためレベルシフトを与えると暗い方はインクの最
大濃度に制限され　明るい方は紙面濃度に制限されて情
報が欠落し　画質の劣化が生じも このた八　ダイナミックレンジを変えずに階調特性を変
化させ、画像中の明度のヒストグラムを制御して視覚的
な明るさ調整を行なう方法が取られている。
これは　第１１図（Ａ）のように　Ｒ，Ｇ、　　Ｂまた
は輝度に対するガンマ変換を用いて階調特性を変換する
ことにより実現できる。画像を明るくさせたい場合ｆ；
！、　　図のように画像中の最暗部上最明部をそのまま
にして、中間レベルを滑らかに明るい方ヘカーブさせる
。こうする事により、画像中の明度のヒストグラムを明
るい方向にシフトさせダイナミックレンジを変えずに画
像の視覚的な明るさを調整することが可能である。
また　この技術の別の応用であ４　ビデオカメラの逆光
補正について説明すも ビデオカメラなどで明るい背景のもとて逆光の被写体を
撮影する場合、カメラのアイリスを通常より開き光量を
増すことが行なわれている。これは第１１図（Ｂ）に示
すようＣζ　明るい背景の部分が飽和してしまい真っ白
になり階調性がなくなってしまう。従って、この様な逆
光の撮影にもガンマ変換により階調特性を変化させ中間
調を明るくする方法が有効である 発明が解決しようとする課題 従来の階調補正法は　モノクロの画像に対しては問題な
く機能する力（カラー画像に作用させると明るさを調節
することはできる力丈　その色の色相と彩度を変えてし
まうという課題がある。
第１２図は　従来のガンマ変換による階調補正をＲ，Ｇ
、　　Ｂ各々に掛けた場合の出・力を図示したちのて　
信号例としてＲ＝０．３．　Ｇ＝０．４．　Ｂ＝０．５
の場合を図示している。第１２図（Ａ）は画像を明るく
する場合であり、Ｒ，Ｇ、　　Ｂ各々が階調変換され各
々の値は入力より大きくなり変換された画像は明るくな
っていも　しかし　出力のＲ：　　Ｇ：　　Ｂの比率が
入力のＲ：　　Ｇ：　　Ｂの比率と異なっているため色
相と彩度が変化し　原画像の色を再現することができな
くなる。この場合、比の値が１：１：１に近づくため彩
度の低下が顕著であム暗くした場合第１２図（Ｂ）Ｌ　
　階調変換されＲ，Ｇ、　　Ｂ各々の値は入力より小さ
くなり暗くなってはいる力（出力のＲ，Ｇ、　　Ｂの比
率は入力と異なり、色相と彩度が変化し　特に比の値が
拡大されることから不自然な彩度の拡大が顕著である。
このように　階調特性を変化させ画像のヒストグラムを
変化させることによる従来の明度調整をカラー画像に適
用すると、色相と彩度を変えてしまうという課題があっ
た また　第１３図Ｌ　　輝度と色差入力の映像信号の場合
に　輝度信号に階調補正を掛は画像を明るくする場合を
図示している。
前述の例と同じ＜　Ｒ−０，３，Ｇ＝０．４．　Ｂ−０
，５の場合埋板　ＮＴＳＣでは輝度信号はＹ−０，３零
Ｒ＋０．５９零〇＋０．１１零ＢであるからＹ＝０．３
８１の場合を図示しており、色差信号はＲ−Ｙ＝−０，
０８１、Ｂ−Ｙ＝０．１１９　　になムこの方法でＣｔ
　　輝度信号の階調特性を可変するのであるから中間調
の明るさを変えることが出来るのは自明である力丈Ｒ，
Ｇ、　　Ｂ各々の階調特性を変化させた場合と同様に色
相と彩度が変化すも明るくした場合（よ　階調変換され
た輝度信号の値は入力より大きくなり明るくはなっては
いる力（色差信号の振幅はそのままであるためＲ，Ｇ、
　　Ｂに戻したとき、Ｒ＝０．４０４．　　Ｇ−０，５
０４，Ｂ−０，６０４となりやはりＲ，Ｇ、　　Ｂの比
率は原画と異なり、ＲｌＧ、　　Ｂの比の値が１：　　
１：　　１に近づくため色相が変化し彩度の低下が生じ
も 暗くした場合も同様に色相が変化し彩度が不自然に拡大
されるだけでなく、入力色によってはＲｌＧ、　　Ｂに
戻したとき負の値のものか現われるなど不都合か生じる
。
以上のように　Ｒ，Ｇ、　　Ｂ個別の階調補正や輝度信
号に対する階調変換で（友　色を変えずに明るさだけを
調整することが出来ないという課題があつな 本発明は　これら点に鑑みて、ダイナミックレンジ内で
効果的な明るさ調整が行え　かっ色相や彩度の変化がな
い階調補正方法と装置を提供することを目的としていも 課題を解決するための手段 本発明では上記問題点を解決した階調補正方法と装置を
、Ｒ，Ｇ、　　Ｂ信号から輝度信号を作成する輝度信号
変換手段と、この輝度信号を所望の階調特性にガンマ変
換した結果の前記輝度信号に対する比を演算する補正係
数演算手段と、この補正係数演算手段の出力と前記Ｒ，
Ｇ、　　Ｂ各々の入力信号を乗する乗算手段により構成
していムま７＝　　入力輝度信号を所望の階調特性にガ
ンマ変換した結果の前記入力輝度信号に対する比を演算
する補正係数演算手段と、　２種類の入力色差信号各々
に前記補正係数演算手段の出力補正係数を乗する乗算手
段により構成している。
作用 本発明の階調補正装置ｉ１　　Ｒ，Ｇ、　　Ｂ信号に対
して（友　入力Ｒ，Ｇ、　　Ｂ信号から輝度信号を抽出
し　その輝度信号に対して所望の特性の階調変換を施Ｌ
　階調変換された輝度信号の変換前の輝度信号に対する
比を入力Ｒ，Ｇ、　　Ｂ信号各々に乗ずることにより、
輝度成分が所望の階調特性に従（＼かつ出力Ｒ，Ｇ、　
　Ｂの比率が入力Ｒ，Ｇ、　　Ｂと一致する階調変換を
行なうものであム また　輝度と色差信号入力に対しては　輝度信号に対し
て所望の特性の階調変換を施し輝度信号出力とし　階調
変換された輝度信号と入力輝度信号との比を入力色差信
号各々に乗じて色差信号出力とすることにより、輝度成
分が所望の階調特性に従しく　かつ出力輝度信号と出力
色差信号からＲｌＧ、　　Ｂに変換されたときのＲ，Ｇ
、　　Ｂの比率が入力輝、度信号と入力色差信号をＲ，
Ｇ、　　Ｂに変換したときのＲ，Ｇ、　　Ｂの比と一致
する階調変換を行なうものである。
実施例 本発明の構成について、実施例に基づいて説明すも 第１図ｉＬ、　　Ｒ，Ｇ、　　Ｂ映像信号を入力とし　
中間調レベルの明るさを変えることによりダイナミック
レンジを変えずに画像の視覚的な明るさを調整する階調
補正装置のブロック図であも１はＲ，Ｇ、　　Ｂ信号か
ら輝度信号Ｙを作成する輝度信号変換手段、　２は輝度
信号変換手段１が抽出した輝度信号からＲ，Ｇ、　　Ｂ
に対する補正値Ｋを演算する補正係数演算手段、　３．
４、５は補正係数演算手段２が出力する補正係数ＫをＲ
，Ｇ、Ｂ信号の各々に乗する乗算手段、　６は補正係数
演算手段２に階調変換の特性を設定する設定手段であム 輝度信号変換手段１はＲ，Ｇ、　　Ｂ信号から人間の視
感度特性に合わせて輝度成分の情報を抽出する働きをす
るもので、特性はＲ，Ｇ、　　Ｂの各原色の色度により
異なる力ｔ　　ＮＴＳＣ方式のテレビジョンで（戴　次
式の変換特性を備えた構成をしていも ０≦Ｒ≦１，０≦Ｇ≦１．０≦Ｂ≦１のときＹ＝０．３
零Ｒ＋　　　０．５９零Ｇ　　　＋　　０．１１本Ｂ　
　　　−（１）本発明の階調補正装置でＣｔ　　色相と
彩度の変化を抑えてかつ明度の中間調の階調性を変化さ
せる目的で、Ｒ，Ｇ、　　Ｂ各々に同じ補正値を乗じて
ＲｌＧ、　　Ｂの比率を変化させない構成を用いており
、乗算手段３．　４．　５は次式に基づいてＲ，Ｇ、　
　Ｂ信号に補正値Ｋを乗するものである。出力Ｒ″Ｇ’
、　　Ｂ’　は以下のようになム Ｒ’　−Ｋ（Ｙ）本Ｒ−（２） Ｇ’　−Ｋ（Ｙ）零Ｇ　　−（３） Ｂ’　＝Ｋ（Ｙ）零Ｂ　　　−（４） ここで、補正値には輝度信号に関する関数である。
また　輝度信号の階調特性を変化させるガンマ変換特性
をｆとすると、変換後の輝度信号Ｙ′を次式で表すこと
ができる。
Ｙ’−ｆ（Ｙ）　　−（５） 通家　関数ｆは輝度のダイナミックレンジを変えないと
いう条件か収　第１１図（Ａ）のように黒原点と最大明
度は変えずに中間調のカーブを変化させるような特性を
もたせることが好ましｕ％従って、本実施例では次式の
関数を用いている。
ｆ（ｘ）＝ｘ’　　　−−（６） この場合、ｇ＝１のとき階調変化がなく、　０くｇ＜１
のとき中間調が明るくなり、ｇ＞１のとき暗くなる。
補正係数演算手段２は　設定手段６が与える明るさ調整
の情報ｇに基づき補正係数Ｋを演算するものであも 本実施例の階調補正装置により階調変換されたＲ、　　
Ｇ、　　Ｂ信号の輝度成分ＣよＹ’−０，３本Ｒ’　　
＋　　０．５９零Ｇ’　　＋０．１１零Ｂ’　　　−（
７）したがって、Ｙ′は式２、３、４か収 Ｙ’−Ｋ（Ｙ）本Ｙ　　−（８） 式５．８か収 Ｋ（Ｙ）　　−ｆ（Ｙ）／Ｙ　　−（９）したがって、
補正係数演算手段２（よ　弐〇の演算を行なえば補正値
Ｋを決定できる。
次に　各部変換特性を図を用いて説明すも第２図は　弐
〇に基づいて中間調レベルの輝度を変化させるガンマ変
換特性を示した図である。
画像を明るくする場合に（よ　ｇを１より小さくした曲
線を変換選択し　暗くする場合にはｇを１より大きくし
た変換曲線を選択する。ｇが１の曲線は明るさを変化さ
せないものである。
第３図１主　補正係数演算手段２の入出力特性を第２図
の変換特性に対応して図示した特性図であム 変換特性は　輝度信号Ｙに対して第２図の変換特性によ
りガンマ変換を行なった値ｆ（Ｙ）の輝度信号Ｙに対す
る比の値を補正係数にとして出力するものであム 本実施例では　補正係数演算手段２を第４図に示すよう
なＲＯＭテーブルとして構成していも１０はアドレスが
１２ｂｉｔデータが８ｂｉｔのＲＯＭであム　入力の輝
度情報は８　ｂｉｔであるためひとつのｇの値に対する
テーブルは２５６　ｂｙｔｅになる。この様なテーブル
をｇの値に応じて１６組備えている。階調変換特性の選
択は　設定手段６から与えられる４ｂｉｔのページ選択
情報をＲＯＭの上位アドレスに与え、テーブルを切り換
えることにより実現していも 第５図ｔ、Ｌ　　ｇの値とページ選択信号との関係を示
した図である。
次（ミ　本実施例の階調補正装置の動作について説明す
も 階調変換のｇを０．７５とし　画像の中間調を明るくす
る場合を例として説明す４　入力色の例としてＲ−０，
３、Ｇ＝０．４　、Ｂ−０，５が入力された場合、入力
の輝度成分は　式１より　Ｙ−０，３８１となム　また
　式６および式９より　Ｋ＝］、２７２８３となり、階
調補正された出力は　式２、３、４より、　各々Ｒ’−
０，３８１８５、Ｇ’＝０．５０９１３　、Ｂ’＝０．
６３６４１となる。この出力の輝度成分（よ　０．４８
４９　　で、入力信号の輝度０、３８１をｇ　−０，７
５でガンマ変換した値に等しくなっている。まｆ、　　
Ｒ’：Ｇ’：Ｂ’−３：４：５であり、比の値は入力信
号と変化していなし−従って、色相と彩度を変化させず
に中間調レベルの明度がコントロールできることになム
　ま？、、、　　Ｒ−Ｇ−Ｂ−０やＲ−Ｇ−Ｂ−１の場
合（表　出力は入力と同一になも第６図は　本発明の階
調補正装置の第２の実施例のブロック図であム １１はＲ，Ｇ、　　Ｂ信号から輝度信号Ｙを作成する輝
度信号変換手段、　１２は輝度信号変換手段１１が抽出
した輝度信号からガンマ変換された輝度情報を出力する
ガンマ変換手北１３、１４、１５はガンマ変換手段１２
が出力する輝度信号Ｙ′をＲ，Ｇ、　　Ｂ信号の各々に
乗する乗算手阪１６はガンマ変換手段１２に所望の階調
変換特性を設定する設定半成１７、１８、１９は乗算手
段１３、１４、１５の出力を輝度信号変換手段１１の出
力で除算する除算手段であム 輝度信号変換手段１１は前述の実施例と同様であり、ガ
ンマ変換手段１２は　輝度のダイナミックレンジを変え
ずに第１１図（Ａ）のように黒原点と最大明度は変えず
に中間調のカーブを変化させるような特性をもたせるも
ので、所望の特性ｆ（Ｙ）をテーブルとして与えている
。この内容（友図２の様に式６で与えられる関数でもよ
い。　　本発明の階調補正装置で（友　色相と彩度の変
化を抑えてかつ明度の中間調の階調性を変化させる目的
で、Ｒ，Ｇ、　　Ｂ各々に同じ演算を施しＲ，Ｇ、　　
Ｂの比率を変化させない構成を実現するもので、出力Ｒ
’、Ｇ’、　　Ｂ″は以下のようになムＲ’　−ｆ（Ｙ
）■／Ｙ　　−（１０）Ｇ’　−ｆ（Ｙ）零Ｇ／Ｙ　　
　−（１１）Ｂ’　−ｆ（Ｙ）零Ｂ／Ｙ　　−（１２）
階調変換後の輝度ｃ友　　式１か収 Ｙ’−０，３本Ｒ’　　　＋　　０．５９零Ｇ’　　　
＋０．１１　本Ｂ′−ｆ（Ｙ）零（０，３本Ｒ＋０．５
９富Ｇ＋０．１１零Ｂ）／Ｙ＝ｆ（Ｙ）　　　−（１３
） となり、出力輝度成分は　所望の階調特性に変換される
ことが分かる。
次に　各部変換特性を図を用いて説明すも第２図Ｃヨ　
　弐〇に基づいて中間調レベルの輝度を変化させるガン
マ変換特性を示した図であムガンマ変換手段１２（よ　
前述の実施例の補正係数演算手段２と同様に第４図に示
すようなＲＯＭテーブルを用いて実現できも　予め複数
の階調変換テーブルをＲＯＭ中に設けておき、設定手段
１６を用いてテーブルを選択すム 画像を明るくする場合に６表　第２図のｇを１より小さ
くした曲線を変換選択し　暗くする場合にはｇを１より
大きくした変換曲線を選択す′；４ｏｇが１の曲線は明
るさを変化させないものであム次に　本実施例の階調補
正装置の動作について説明する。
階調変換のｇを０．７５とじ　画像の中間調を明るくす
る場合を例として説明すも　入力色の例としてＲ＝０．
３　、Ｇ＝０．４　、Ｂ−０，５が入力された場合　入
力の輝度成分（よ　式１よりＹ−０，３８１となも　ま
た　式１０、１１、１２によって算出された出力ｊｉ　
　Ｒ’−０，３８１８５、Ｇ’−０，５０９１３、Ｂ’
−０，６３６４１となり、この出力の輝度は０．４８４
９で、入力信号の輝度をｇ−〇、７５でガンマ変換した
値に等しくなってぃａまた　Ｒ’：Ｇ’：Ｂ’−３：４
：５であり、比の値は入力信号と変化していな（ｔ　従
って、色相と彩度を変化させずに中間調レベルの明度が
コントロールできることになム この実施例では　乗算した後除算を行っているため演算
の有効精度の点で精度が高い特徴があも次に　本発明の
他の実施例における階調補正装置について説明すも 第７図は　輝度信号と色差信号を処理する本発明の階調
補正装置のブロック図であム ２１は入力輝度信号を所望の階調特性に変換するガンマ
変換手段、　２２は前記入力輝度信号の逆数を演算する
逆数演算手段、　２３はガンマ変換手段２１と逆数演算
手段２２の出力を乗する乗算手段であり、２４はガンマ
変換手段２１と逆数演算手段２２および乗算手段２３か
ら構成され　補正係数Ｋを出力する補正係数演算手段、
　２７、２８は入力される２系統の色差信号に前記補正
係数Ｋを乗する乗算手段、　２６は補正係数演算手段２
４を構成するガンマ変換手段２１に変換特性を設定する
設定手段である。
本実施例（よ　輝度信号と色差信号をＲ，Ｇ、　　Ｂ信
号に変換せずに　輝度成分だけを所望の変換特性にし　
かつ入出力のＲ，Ｇ、　　Ｂ成分の比率を変えない階調
補正装置の構成を目的としている。
ガンマ変換手段２４（上　所望のガンマ変換特性をｆと
すると、変換後の輝度信号Ｙ’ｆｉ　　Ｙ’−ｆ（Ｙ）
になム 通魚　関数ｆは輝度のダイナミックレンジを変えないと
いう条件かぺ　第１１図（Ａ）のように黒原点と最大明
度は変えずに中間調のカーブを変化させるような特性を
もたせることが好まし賎また　逆数演算手段２２は　入
力輝度信号の逆数１／Ｙ　　を出力とするものである。
従って、補正係数演算手段２４　Ｉ−Ｌ　　Ｋ−ｆ（Ｙ
）／Ｙで与えられる補正係数を出力する。
本発明の階調補正装置で（よ　色相と彩度の変化を抑え
てかつ明度の中間調の階調性を変化させる目的で、２種
類の色差信号Ｒ−Ｙ、　　Ｂ　−Ｙに対して前述の補正
係数Ｋを乗する。
従って、本発明の階調補正装置が出力する輝度信号と色
差信号ζ戴　次式で示すことができる。
Ｙ’　−ｆ（Ｙ）　　　　　−（１４）Ｂ′へＹ’−（
Ｂ−Ｙ）零ｆ（Ｙ）／Ｙ　　　−（１５）Ｒ′〜Ｙ’−
（Ｒ−Ｙ）本ｆ（Ｙ）／Ｙ　　　−（１６）式１４、式
１５より、Ｂ″＝（ｆ（Ｙ）／Ｙ）零Ｂ　となり前述の
実施例と同じ結果を与えム　Ｒ，Ｇについても同様であ
ム 通象　関数ｆは輝度のダイナミックレンジを変えないと
いう条件か収　第１１図（Ａ）のように黒原点と最大明
度は変えずに中間調のカーブを変化させるような特性を
もたせることが好ましｔ、％従って、前述の実施例と同
様に　ｆ（ｘ）　ｘｚ９　という関数を用いて説明すも 次艮　本実施例の階調補正装置の動作について説明すも 階調変換のｇを０．７５とし　画像の中間調を明るくす
る場合を例として説明すも　入力色の例としてＹ〜〇、
４　、Ｂ−Ｙ＝−０，２、Ｒ−Ｙ＝０．２　　が入力さ
れた場合、入力信号のＲ，Ｇ、　　Ｂの各成分ｃヨ　　
式１よりＲ−０，６、Ｇ＝０．３３５６　、Ｂ＝０．２
　　となる。
式１４、１５、１６より、本発明の階調変換装置の出力
信号（よ　Ｙ’＝０．５０３　、Ｂ“−Ｙ′−０，２５
１５、Ｒ’−Ｙ’　＝０．２５１５となり出力の輝度は
所望の変換にしたがっている。ま？＝　　この出力のＲ
，Ｇ、　　Ｂ成分（よＲ’−０，７５４５、Ｇ’−０，
４２２、Ｂ’−０，２５１５となり、入力のＲ，Ｇ、　
　Ｂの比率と変化していなし℃　従って、色相と彩度を
変化させずに中間調レベルの明度がコントロールできる
ことになる。
次に　本発明の他の実施例における階調補正装置につい
て説明する。
第８図は　前述の実施例と同様に輝度信号と色差信号を
処理する本発明の階調補正装置のブロック図であム ３１は入力輝度信号を所望の階調特性に変換するガンマ
変換手段、　３７、３８はガンマ変換手段３１の出力と
入力される２系統の色差信号を乗する乗算手段、　３２
、３３は乗算手段３７．３８の出力を入力輝度信号で除
算する除算手段、　３６はガンマ変換手段３１に変換特
性を設定する設定手段である。
本実施例は　輝度信号と色差信号をＲ，Ｇ、　　Ｂ信号
に変換せずに　輝度成分だけを所望の変換特性に服　か
つ入出力のＲ，Ｇ、　　Ｂ成分の比率を変えない階調補
正装置の構成を目的としている。
ガンマ変換手段３１（主　所望のガンマ変換特性をｆと
すると、本発明の階調補正装置が出力する輝度信号と色
差信号は　次式で示すことができる。
Ｙ’　＝　ｆ（Ｙ）　　　　　−（＋７）Ｂ’　−Ｙ’
−（Ｂ−Ｙ）零ｆ（Ｙ）／Ｙ　　−（１８）Ｒ’　−Ｙ
’　＝（Ｒ−Ｙ）享ｆ（Ｙ）／Ｙ　　−（１９）これら
の式は　前述の実施例と同等のものとなり、色相と彩度
を変化させずに中間調レベルの明度のコントロールが可
能であム 本実施例では　除算や逆数演算にに先立って乗算を行う
構成上演算精度の点で有利である。また同じ演算精度に
対して少ない桁の乗除算器を用いることができる。
第９図１よ　Ｒ，Ｇ、　　Ｂ映像信号を入力とする本発
明の階調補正装置のブロック図である。
４１はＲ，Ｇ、　　Ｂ信号から輝度信号Ｙを作成する輝
度信号変換手段、　４２は輝度信号変換手段４１が抽出
した輝度信号からＲ，Ｇ、　　Ｂに対する補正値Ｋ”を
演算する補正係数演算手段４３、４４、４５は補正係数
演算手段４２が出力する補正係数に′をＲ，Ｇ、　　Ｂ
信号の各々に乗する乗算手段、　４６は補正係数演算手
段４３に階調変換の特性を設定する設定平成４７、４８
．４９は乗算手段４３．４４．４５の出力に入力Ｒ，Ｇ
、　　Ｂ信号を各々加える加算手段であム 本発明の階調補正装置で（よ　色相と彩度の変化を抑え
てかつ明度の中間調の階調性を変化させるために　入力
Ｒ，Ｇ、　　Ｂ信号の各々に同じ補正値を乗に　さらに
入力Ｒ，Ｇ、　　Ｂ信号を各々加えることによりＲ，Ｇ
、　　Ｂの比率を変化させずさらに精度よい演算を行う
ことを目的としていも補正係数演算手段４２は　輝度信
号変換手段４１の出力する輝度信号Ｙを入力し階調補正
係数Ｋを出力するもので、出力Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’は以下
のようになる。
Ｒ”＝に’（Ｙ）！Ｒ＋Ｒ−−（２０）Ｇ’　＝に’　
（Ｙ）零〇十Ｇ　　　−（２１）Ｂ″−に’　（Ｙ）本
Ｂ＋Ｂ　　　−−（２２）また　輝度信号の階調特性を
変化させるガンマ変換特性をｆとすると、変換後の輝度
信号Ｙ′を次式で表すことができも Ｙ’−ｆ（Ｙ）　　−（２３） 関数ｆ　＋１　　前述の実施例と同様に弐〇を用いて決
定していも 階調変換後の輝度（友　式１か収 Ｙ’−０，３寡Ｒ’　＋　０．５９京Ｇ°＋０．１１ｔ
Ｂ’　　−（２４）したがって、Ｙ゛は式２０、２１、
２２、２４か収 Ｙ’−Ｋ’（Ｙ）寥Ｙ＋Ｙ 補正係数に′は　式２３、２４か収 に’（Ｙ）　＝　（ｆ（Ｙ）−Ｙ）／Ｙ　　−（２５）
したがって、補正係数演算手段４２（友　式２５の演算
を行なえば補正値に′を決定できも次に　各部変換特性
を図を用いて説明すも第１０図（よ　補正係数演算手段
４２の入出力特性を第２図の変換特性に対応して図示し
た特性図であム 変換特性（よ　式２５に従って、輝度信号Ｙに対して第
２図の変換特性によりガンマ変換を行なった値ｆ（Ｙ）
と輝度信号Ｙとの差のＹに対する比の値を補正係数に′
　として出力するものであム次に　本実施例の階調補正
装置の動作について説明する。
階調変換のｇを０．７５とし　画像の中間調を明るくす
る場合を例として説明す４　入力色の例としてＲ−０，
３、Ｇ−０，４、Ｂ−０，５が入力された場合、入力の
輝度成分は　式１より　Ｙ−０，３８１となム　また　
式６および式２５より　Ｋ−０，２７２８３となり、階
調補正された出力Ｇ１　　式２０、２１．２２より、各
々Ｒ’−０，３８１８５、Ｇ’−０，５０９１３、Ｂ’
−０，６３６４１とな４　この出力の輝度ｉ；ｔ、、　
　０．４８４９　　で、入力信号の輝度をｇ−０，７５
でガンマ変換した値に等しくなっていも　また　Ｒ’：
Ｇ’：Ｂ’−３：４二５であり、比の値は入力信号と変
化していな（〜　従って、色相と彩度を変化させずに中
間調レベルの明度がコントロ−ルできることになム 本実施例で（よ　前述の実施例のように補正係数がＲ，
Ｇ、　　Ｂの入力に対する係数でなく、Ｒ，Ｇ、Ｂの変
化分に対する係数になっているたム　補正係数の値が小
さくなるたべ　同じ有効桁の演算でより良い演算精度を
実現することができ本な耘　本実施例では　色差信号に
Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを用いたがこれらを振幅で正規化したＰ
Ｂ、ＰＲでも同様であり、復調する前の２相変調された
クロマ信号でも処理が１系統になるだけで同様の構成で
階調補正を行うことができも また　ガンマ補正にはＸｌ＋の関数を用いて説明した力
（本発明ではより自由な非線形関数を用いても全く問題
がなしも 本実施例でＣ−ｔ　　ガンマ変換手段および補正係数演
算手段にＲＯＭテーブルを用い設定手段でテーブルの内
容を切り替える構成を説明した力＜　　ＲＡＭを用いＣ
ＰＵ等により装置の起動時および設定変更時にテーブル
内容を再計算することもできる。
また　テーブルを用いずに実施例中の式で説明した内容
をハードウェアで演算することも可能である。
また　実施例中の補正係数演算式では輝度成分が０に近
づくと非常に大きな値をとることがあるので、実現に際
しては適当なリミッタが必要であム 発明の効果 本発明の階調補正装置を用いると、Ｒ，Ｇ、　　Ｂ入力
や輝度と色差入力　および輝度とクロマ入力の機器に対
して、ダイナミックレンジの範囲を越えずに効果的な明
るさ調整が行え　かつ色相と彩度が変化しない階調補正
を行うことが可能になったた教　プリンタのようなダイ
ナミックレンジの狭い機器における明度調整、およびビ
デオカメラで極端にダイナミックレンジの広い逆光撮影
等における明度補正等において、従来モノクロ信号で用
いられてきた手法と同じく簡単に画像の輝度成分の階調
特性を変化させて画像のヒストグラム変化を利用した明
度制御を行うことが可能になっ九以上のように　効果が
自然で大きく適用範囲が極めて広いものであム
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例における階調補正装置の
ブロック構成医　第２図はガンマ補正手段の特性を表わ
すグラフ、第３図は第１の実施例における補正係数演算
手段の特性を表わすグラフ、第４図は補正係数演算手段
の構成医　第５図は設定手段の特性を表わす医　第６図
は第２の実施例における階調補正装置のブロック構成阻
　第７図は第３の実施例における階調補正装置のブロッ
ク構成＠　第８図は第４の実施例における階調補正装置
のブロック構成医　第９図は第５の実施例における階調
補正装置のブロック構成医　第１０図は第５の実施例に
おける補正係数演算手段の特性を示すグラフ、第１１図
は階調変換特性の説明のためのグラフ、第１２図は従来
のＲＧＢに対する階調補正の特性を示すグラフ、第１３
図は従来の輝度に対する階調補正の特性を示すグラフで
ある。 １、１１．４１・・・輝度信号変換半没　２．２４．４
２・・補正係数演算手段、　３、４、５、１３、１４、
１５、２３、２７、２８、３７、３８、４３．４４．４
５・・乗算手段、６、１６．２６．３６．４６・・設定
手段、　１０・・ＲＯ脈　１２、２１、３１・・ガンマ
変換手段、　１７、１８、１９、３２．３３・・除算手
段、　２２・・逆数演算手段、　４７、４８、４９・・
加算手肌 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明 はか２名 第 図 第２図 Ｙ′ 第 図 Ｋ（Ｙ） 第 図 ／ ン む 匂 区 ト ド 区 ト 配 七 区 第１０図 に’（Ｙ） 第１ 図 （Ａ） 山Ａ （Ｂン 出力 唯 明 第１２図 （Ａン と 第１３図 ン ρ、３８１ 了

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）Ｒ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号を作成し、この輝度
    信号を所望の階調特性にガンマ変換し、このガンマ変換
    された信号の前記輝度信号に対する比を前記Ｒ、Ｇ、Ｂ
    信号の各々に乗することにより、階調補正されたＲ、Ｇ
    、Ｂ出力信号を得る階調補正方法。
  2. （２）Ｒ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号を作成する輝度信号
    変換手段と、この輝度信号を所望の階調特性にガンマ変
    換した結果の前記輝度信号に対する比を演算する補正係
    数演算手段と、この補正係数演算手段の出力と前記Ｒ、
    Ｇ、Ｂ各々の入力信号を乗する乗算手段とを備えた階調
    補正装置。
  3. （３）Ｒ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号を作成する輝度信号
    変換手段と、前記輝度信号を所望の階調特性にガンマ変
    換するガンマ変換手段と、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ信号の各々に
    前記ガンマ変換手段の出力輝度信号を乗する乗算手段と
    、この乗算手段の出力を前記輝度信号作成手段の出力で
    除算する除算手段を備えた階調補正装置。
  4. （４）Ｒ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号を作成する輝度信号
    変換手段と、この輝度信号を所望の階調特性にガンマ変
    換した結果と前記輝度信号との差の前記輝度信号に対す
    る比を演算する補正係数演算手段と、この補正係数演算
    手段の出力と前記Ｒ、Ｇ、Ｂ各々の入力信号を乗する乗
    算手段と、この乗算手段の出力に前記Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を
    加える加算手段を備えた階調補正装置。
  5. （５）輝度信号と２種類の色差信号または２相変調され
    たクロマ信号とからなる入力信号に対し、前記輝度信号
    を所望の階調特性にガンマ変換し、この変換された信号
    の前記輝度信号に対する比を前記２種類の色差信号また
    は前記クロマ信号に乗ずることにより、階調補正された
    輝度信号と色差信号またはクロマ信号を得る階調補正方
    法。
  6. （６）入力輝度信号を所望の階調特性にガンマ変換した
    結果の前記入力輝度信号に対する比を演算する補正係数
    演算手段と、２種類の入力色差信号各々に前記補正係数
    演算手段の出力補正係数を乗する乗算手段とを備えた階
    調補正装置。
  7. （７）入力輝度信号を所望の階調特性にガンマ変換する
    ガンマ変換手段と、２種類の入力色差信号各々に前記ガ
    ンマ変換手段の出力輝度信号を乗する乗算手段と、この
    乗算手段の出力を前記入力輝度信号で除算する除算手段
    を備えた階調補正装置。
  8. （８）入力輝度信号を所望の階調特性にガンマ変換した
    結果と前記入力輝度信号との差の前記輝度信号に対する
    比を演算する補正係数演算手段と、２種類の入力色差信
    号各々に前記補正係数演算手段の出力補正係数を乗する
    乗算手段と、この乗算手段の出力に前記２種類の入力色
    差信号を加える加算手段を備えた階調補正装置。
  9. （９）入力輝度信号を所望の階調特性にガンマ変換した
    結果の前記入力輝度信号に対する比を演算する補正係数
    演算手段と、２相変調された入力クロマ信号に前記補正
    係数演算手段の出力補正係数を乗する乗算手段とを備え
    た階調補正装置。
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