JPH0576036A - 階調補正方法および装置 - Google Patents

階調補正方法および装置

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JPH0576036A
JPH0576036A JP3236068A JP23606891A JPH0576036A JP H0576036 A JPH0576036 A JP H0576036A JP 3236068 A JP3236068 A JP 3236068A JP 23606891 A JP23606891 A JP 23606891A JP H0576036 A JPH0576036 A JP H0576036A
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茂生 阪上
Susumu Maruno
進 丸野
Haruo Yamashita
春生 山下
Yasuki Matsumoto
泰樹 松本
Shuji Ishihara
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 カラー画像に対して、ダイナミックレンジ内
で効果的な明るさ調整が行え、かつ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 【構成】 輝度ガンマ変換手段５で輝度入力信号を所望
の階調特性にガンマ変換し、補正係数演算手段７で前記
ガンマ変換後の輝度信号の前記輝度入力信号に対する比
を演算し、第１のＲＧＢ算出手段８で色信号の比が入力
色信号の比と同じである第１の色信号を算出し、第２の
ＲＧＢ算出手段１０で色信号の差が入力色信号の差と同
じである第２の色信号を算出し、ＲＧＢ決定部１１で、
第１の色信号と第２の色信号とをもとに、階調変換され
た出力色信号を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、映像信号の階調変換に
関するものであり、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。
【０００２】
【従来の技術】近年、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い、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。色再現においては、記録材料や画像処理
により銀塩写真と同等の再現能力を備えるに至り、また
解像度の点でも、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。
【０００３】しかし、プリンタの記録のダイナミックレ
ンジは、高々数十倍であり、ＣＲＴに比べて一桁以上劣
っているため、ＣＲＴに劣らないような美しい画像が再
現できるのは、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る。このために、プリンタのＡＧ
Ｃ機能や黒レベル補正に対する提案がある。（特開昭６
２−２０９６７１）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
セットを設け、輝度信号のレベルシフト量を可変する事
により行なっている。これは、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
機能するが、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、画質の劣化が生じる。
【０００４】このため、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。
【０００５】これは、図１１（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
合は、図のように画像中の最暗部と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へカーブさせる。
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。
【０００６】また、この技術の別の応用である、ビデオ
カメラの逆光補正について説明する。
【０００７】ビデオカメラなどで明るい背景のもとで逆
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。これは図１１
（Ｂ）に示すように、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。
【０００８】
【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が、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が、
その色の色相と彩度を変えてしまうという課題がある。
【０００９】図１２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もの
で、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。図１２（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る。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る。
【００１０】暗くした場合図１２（Ｂ）も、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
はいるが、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。
【００１１】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。
【００１２】また、図１３は、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け画像を明るくす
る場合を図示している。
【００１３】前述の例と同じくR=0.3,G=0.4,B=0.5 の場
合即ち、NTSCでは輝度信号は Y = 0.3R + 0.59G + 0.11B であるからY=0.381 の場合を図示しており、色差信号は R-Y = -0.081、B-Y = 0.119 になる。
【００１４】この方法では、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
のは自明であるが、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る。明るく階調補
正した場合は、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が、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=0.40
4、G=0.504、B=0.604 となりやはりＲ、Ｇ、Ｂの比率は
原画と異なり、Ｒ、Ｇ、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る。
【００１５】また、色信号の比を一定にする方法も考え
られるが、輝度信号の大きな画素に対しては、Ｒ、Ｇ、
Ｂの比を一定にして明るく階調補正すると、画像の再現
範囲（例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂ ≦ １）を越えるために、再
現された画像の色相や彩度が不自然に変化する。
【００１６】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や、輝度の大きな画素に対
しても色信号の比を一定にする色信号変換では、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
があった。
【００１７】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、かつ色相や彩
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
的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号に対
して、入力信号からガンマ変換前の輝度信号を求める輝
度信号変換手段と、前記輝度信号を所望の階調特性にガ
ンマ変換しガンマ変換後の輝度信号を求める輝度ガンマ
変換手段と、前記ガンマ変換後の輝度信号の前記ガンマ
変換前の輝度信号に対する比を演算する補正係数演算手
段と、前記補正係数演算手段の出力と前記Ｒ、Ｇ、Ｂ各
々の入力信号を乗ずる第１のＲＧＢ算出手段と、前記
Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号と前記ガンマ変換前の輝度信号との
差を求める色差信号算出手段と、前記ガンマ変換後の輝
度信号と前記色差信号算出部の出力信号とを加える第２
のＲＧＢ算出手段と、第１のＲＧＢ算出手段の出力信号
と第２のＲＧＢ算出手段の出力信号とをもとに階調補正
されたＲ、Ｇ、Ｂ出力信号を得るＲＧＢ決定手段とを備
えた階調補正装置を構成する。
【００１９】または、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
て、前記輝度入力信号を所望の階調特性にガンマ変換し
ガンマ変換後の輝度出力信号を求める輝度ガンマ変換手
段と、前記ガンマ変換後の輝度出力信号の前記輝度入力
信号に対する比を演算する補正係数演算手段と、２種類
の色差入力信号または２相変調されたクロマ信号に前記
補正係数演算手段の出力補正係数を乗ずる色差変換手段
と、前記色差変換手段の出力信号と前記色差またはクロ
マ入力信号とをもとに色差またはクロマ出力信号を得る
色差決定手段とを備えた階調補正装置を構成する。
【００２０】
【作用】上記第１の構成によれば、Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号
に対して、輝度信号変換手段によってガンマ変換前の輝
度信号を求め、輝度ガンマ変換手段によって前記輝度信
号に所望の特性の階調変換を施しガンマ変換後の輝度信
号を求める。補正係数演算手段によって、前記ガンマ変
換前の輝度信号に対する前記ガンマ変換後の輝度信号の
比（補正係数）を求め、第１のＲＧＢ算出手段によって
Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号各々に前記補正係数を乗じて第１の
階調補正されたＲ、Ｇ、Ｂ信号を求める。色差信号算出
手段によって前記Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号と前記ガンマ変換
前の輝度信号とからガンマ変換前の色差を求め、第２の
ＲＧＢ算出手段によって前記ガンマ変換後の輝度信号に
前記ガンマ変換前の色差を加えて第２の階調補正された
Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を求める。ＲＧＢ決定手段によって、前
記第１の階調補正されたＲ、Ｇ、Ｂ信号と前記第２の階
調補正されたＲ、Ｇ、Ｂ信号をもとに階調補正された
Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を求めて、出力する。これによって、
Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号に対して、輝度成分が所望の階調特
性に従い、かつ色相や彩度の変化が少ない階調変換を行
なうものである。
【００２１】また、第２の構成によれば、輝度と２種類
の色差またはクロマ入力信号に対して、輝度ガンマ変換
手段によって、前記輝度入力信号に対して所望の特性の
階調変換を施し、ガンマ変換後の輝度信号を求め、出力
輝度信号とする。補正係数演算手段によって前記ガンマ
変換後の輝度信号の前記輝度入力信号に対する比（補正
係数）を求め、色差変換手段によって前記２種類の色差
またはクロマ入力信号各々に前記補正係数を乗じて色差
変換信号を求める。色差決定手段によって、前記色差変
換信号と前記色差またはクロマ入力信号をもとに、出力
色差またはクロマ信号を求める。これによって、輝度と
２種類の色差またはクロマ入力信号に対して、輝度成分
が所望の階調特性に従い、かつ色相や彩度の変化が少な
い階調変換を行なうものである。
【００２２】
【実施例】本発明の構成について、実施例に基づいて説
明する。
【００２３】図１は、第１の発明の実施例の階調補正装
置のブロック図である。本発明は、Ｒ、Ｇ、Ｂ入力画像
信号に対して、階調補正されたＲ、Ｇ、Ｂ信号を出力す
る階調補正装置である。図１において、１はＲ入力端
子、２はＧ入力端子、３はＢ入力端子、４はＲ、Ｇ、Ｂ
信号から輝度信号Ｙを求める輝度信号変換手段、５は輝
度信号Ｙに所望の階調変換を施してガンマ変換後の輝度
信号Ｙ'を出力する輝度ガンマ変換手段、６は輝度ガン
マ変換手段５に所望の階調変換を設定する設定手段、７
はガンマ変換後の輝度信号Ｙ'のガンマ変換前の輝度信
号Ｙに対する比率（補正係数Ｋ）を求める補正係数演算
手段、８は補正係数ＫをＲ、Ｇ、Ｂ入力信号のそれぞれ
に乗算して第１の階調補正されたＲ、Ｇ、Ｂ信号
（Ｒ1 ', Ｇ1 ', Ｂ 1 '）を求める第１のＲＧＢ算出手段、
９はＲ、Ｇ、Ｂ入力信号とガンマ変換前の輝度信号Ｙと
の差（(Ｒ−Ｙ), (Ｇ−Ｙ), (Ｂ−Ｙ)）を求める色差算
出手段、10は色差算出手段９が出力する３種類の色差信
号（(Ｒ−Ｙ), (Ｇ−Ｙ), (Ｂ−Ｙ)）にガンマ変換後の
輝度信号Ｙ'を加えて第２の階調補正されたＲ、Ｇ、Ｂ
信号（Ｒ2 ', Ｇ2 ', Ｂ2 '）を求める第２のＲＧＢ算出手
段、11は第１のＲＧＢ算出手段の出力する第１の階調補
正されたＲ、Ｇ、Ｂ（Ｒ1 ', Ｇ1 ', Ｂ1 '）と第２のＲＧ
Ｂ算出手段の出力する第２の階調補正されたＲ、Ｇ、Ｂ
（Ｒ2 ', Ｇ2 ', Ｂ2 '）からＲ、Ｇ、Ｂ出力信号（Ｒ',
Ｇ', Ｂ'）を求めるＲＧＢ決定手段、12はＲ'出力端
子、13はＧ'出力端子、14はＢ'出力端子である。
【００２４】輝度信号変換手段４はＲ、Ｇ、Ｂ信号から
人間の視感度特性に合わせて輝度Ｙを求める働きをする
もので、特性はＲ、Ｇ、Ｂの各原色の色度により異なる
が、本実施例では、（数１）の変換特性を備えた構成を
している。
【００２５】
【数１】
【００２６】輝度ガンマ変換手段５は、（数１）で表わ
される輝度Ｙに所望の階調変換を施すもので、これによ
って、ガンマ変換後の輝度Ｙ'が求められる。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、
ガンマ変換後の輝度信号Y'を（数２）で表すことができ
る。
【００２７】
【数２】
【００２８】通常、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ら、図１１（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い。従って、本実施例
では（数３）の関数を用いている。
【００２９】
【数３】
【００３０】（数３）において、ｇはガンマ変換係数
で、設定手段６によって、輝度ガンマ変換手段５に与え
られる。図２は、（数３）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。設定
手段６は、画像を明るくする場合には１より小さなガン
マ変換係数ｇを与え、画像を暗くする場合には１より大
きなｇを与える。画像の明るさを変化させないときに
は、設定手段６は輝度ガンマ変換手段５に"１"をガンマ
変換係数ｇとして与える。
【００３１】補正係数演算手段７は、ガンマ変換前の輝
度信号Ｙに対するガンマ変換後の輝度信号Ｙ'の比率
（補正係数）Ｋを算出するものである。Ｙ'が（数２）
および（数３）に表わされるようなＹの関数であること
から、補正係数Ｋは（数４）に示されるようにガンマ補
正前の輝度Ｙから求めることができる。
【００３２】
【数４】
【００３３】図３に、補正係数演算手段７の出力Ｋの、
輝度信号Ｙに対する特性を示す。補正係数演算手段７の
構成を図４に示す。図４において、15はガンマ変換係数
入力端子、16は輝度入力端子、17はページ情報変換部、
18はアドレスが12bit、データが8bitのＲＯＭ（読みだ
し専用メモリ）、19は補正係数出力端子である。入力の
輝度情報を8bitとすると、ひとつのガンマ変換係数ｇの
値に対するテーブルは256Byte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ｇを、ページ情報変換
部17によって4bitのページ情報に変換し、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
している。図５は、ガンマ変換係数ｇの値とページ情報
との関係を示した図である。
【００３４】図６に第１のＲＧＢ算出手段８の構成図を
示す。図６において、20はＲ入力端子、21はＧ入力端
子、22はＢ入力端子、23は補正係数が入力されるＫ入力
端子、24、25、26は乗算器、27はＲ1'出力端子、28はＧ
1'出力端子、29はＢ1'出力端子である。第１のＲＧＢ算
出手段８では、Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号に、補正係数演算手
段７が出力する補正係数Ｋを掛けて、（数５）（数６）
（数７）に従って、第１の階調補正されたＲＧＢ信号
（Ｒ1', Ｇ1', Ｂ1'）を得る。
【００３５】
【数５】
【００３６】
【数６】
【００３７】
【数７】
【００３８】第１の階調補正されたＲＧＢ信号の輝度は
Ｙ'で、（数４）の関係から、（数８）の関係が導かれ
る。
【００３９】
【数８】
【００４０】（数５）（数６）（数７）および（数８）
から（数９）が導かれる。
【００４１】
【数９】
【００４２】すなわち、第１の階調補正されたＲＧＢ信
号（Ｒ1', Ｇ1', Ｂ1'）は、補正前のＲＧＢ信号（Ｒ，
Ｇ，Ｂ）に比べて、輝度はＫ倍になっているが、輝度と
色差の比は変わっていない。
【００４３】色差算出手段９は、Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号と
ガンマ変換前の輝度信号との差、すなわち、（Ｒ−
Ｙ）、（Ｇ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）を求める。図７は、第２
のＲＧＢ算出手段10の構成を示す。図７において、30は
（Ｒ−Ｙ）入力端子、31は（Ｇ−Ｙ）入力端子、32は
（Ｂ−Ｙ）入力端子、33はガンマ変換後の輝度Ｙ'が入
力されるＹ'入力端子、34、35、36は加算器、37はＲ2'
出力端子、38はＧ2'出力端子、39はＢ2'出力端子であ
る。図７に示されるように、第２の階調補正されたＲＧ
Ｂ信号（Ｒ2', Ｇ2', Ｂ2'）は、入力信号の色差（Ｒ−
Ｙ，Ｇ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）にガンマ変換後の輝度信号Ｙ'を
加え、（数10）に従って、算出される。
【００４４】
【数10】
【００４５】（数10）から、階調補正前後の色差の関係
は、（数11）で表わされ、
【００４６】
【数11】
【００４７】階調補正前に比べて、階調補正後のＲＧＢ
信号は、輝度はＫ倍になっているが、色差は変わってい
ない。
【００４８】図８に、ＲＧＢ決定手段11の構成図を示
す。40は輝度入力端子、41はＲ1'入力端子、42はＧ1'入
力端子、43はＢ1'入力端子、44はＲ2'入力端子、45はＧ
2'入力端子、46はＢ2'入力端子、47はＲＧＢ内挿部、48
はＲ'出力端子、49はＧ'出力端子、50はＢ'出力端子で
ある。ＲＧＢ内挿部47では、ガンマ変換前の輝度Ｙの値
に応じて、端子41, 42, 43から入力される第１の階調補
正されたＲＧＢ信号と、端子44, 45, 46から入力される
第２の階調補正されたＲＧＢ信号との内挿によって、階
調補正後のＲＧＢ信号（Ｒ'，Ｇ'，Ｂ'）を求め、出力
する。すなわち、階調補正後のＲＧＢ信号（Ｒ'，Ｇ'，
Ｂ'）は、（Ｒ1'，Ｇ1'，Ｂ1'）と（Ｒ2'，Ｇ2'，
Ｂ2'）とを ｐ：(１−ｐ) の比率で内分して、（数12）
に従って決定する。
【００４９】
【数12】
【００５０】（数12）における内分比ｐは、（数13）に
従って設定する。
【００５１】
【数13】
【００５２】図９に、（数13）によって設定される内分
比ｐのグラフを示す。このように、ガンマ変換前の輝度
Ｙに応じて入力画素を、中間調輝度の画素、非常に低輝
度もしくは高輝度の画素、および少し低輝度もしくは高
輝度の画素に分類し、中間輝度の画素については、第１
の階調補正されたＲＧＢ信号を選択し、非常に低輝度も
しくは高輝度の画素については、第２の階調補正された
ＲＧＢ信号を選択し、少し低輝度もしくは高輝度の画素
については、第１の階調補正されたＲＧＢ信号を第２の
階調補正されたＲＧＢ信号との内挿によって、階調補正
されたＲＧＢ信号（Ｒ'，Ｇ'，Ｂ'）が決定される。
【００５３】このような本実施例の階調補正装置によっ
て、輝度成分が所望の階調特性に従い、かつ色相や彩度
の変化が少ない階調変換が可能となる仕組みについて、
以下に説明する。第１の階調補正されたＲＧＢ信号（Ｒ
1'，Ｇ'1，Ｂ1'）も、第２の階調補正されたＲＧＢ信号
（Ｒ2'，Ｇ2'，Ｂ2'）も、輝度はＹ'であり、Ｙ'は（数
２）に従って、輝度入力信号Ｙに所望の階調特性を持っ
たガンマ変換を施したものである。
【００５４】第１の階調補正されたＲＧＢ信号（Ｒ1'，
Ｇ'1，Ｂ1'）と第２の階調補正されたＲＧＢ信号
（Ｒ2'，Ｇ2'，Ｂ2'）を比較すると、（数９）、（数
４）および（数11）より、（数14）の関係が導かれる。
【００５５】
【数14】
【００５６】補正係数Ｋは、図3に示されるような特性
を持つものであるから、（Ｒ1'，Ｇ'1，Ｂ1'）と
（Ｒ2'，Ｇ2'，Ｂ2'）とにおける色差の大小関係は、
（数15）で表わされる。
【００５７】
【数15】
【００５８】また、図２より、ガンマ変換前の輝度Ｙと
ガンマ変換後の輝度Ｙ'の大小関係は、（数16）で表わ
される。
【００５９】
【数16】
【００６０】（数15）および（数16）から、（Ｒ1'，
Ｇ'1，Ｂ1'）と（Ｒ2'，Ｇ2'，Ｂ2'）とにおける色差の
大小関係は、（数17）のように表わすことができる。
【００６１】
【数17】
【００６２】すなわち、輝度が高くなるように階調補正
したときには、第１の階調補正されたＲＧＢ信号
（Ｒ1'，Ｇ'1，Ｂ1'）のほうが色差が大きく、輝度が低
くなるように階調補正されたときには、第２の階調補正
されたＲＧＢ信号（Ｒ2'，Ｇ2'，Ｂ2'）のほうが、色差
が大きくなる。
【００６３】従来の階調補正装置では、明るく補正した
とき（図12(A)参照）には、充分な色差が得られず、彩
度が低下したが、本実施例の階調補正装置では、中間輝
度の画素については、第１の階調補正されたＲＧＢ信号
を出力し、色差の比を保つことによって、彩度の低下を
防ぐことができる。また、従来の階調補正装置では、暗
く補正したとき（図12(B)参照）には、色差が大きすぎ
るために、不自然な彩度の拡大が顕著であったが、本実
施例の階調補正装置では、中間輝度の画素については、
第１の階調補正されたＲＧＢ信号を出力し、色差の比を
保つことによって、彩度の拡大を防ぐことができる。
【００６４】（数17）に示されるように、第１の階調補
正されたＲＧＢ信号（Ｒ1'，Ｇ'1，Ｂ1'）では、明るく
補正されたときには色差を拡大するので、高輝度の画素
を明るく補正したときに、ＲＧＢ出力信号が１を越える
ため、再現不可能となり、色相が変化することがある。
本実施例の階調補正装置では、非常に低輝度もしくは高
輝度の画素については、第２の階調補正されたＲＧＢ信
号（Ｒ2'，Ｇ2'，Ｂ2'）を出力する。（Ｒ2'，Ｇ2'，Ｂ
2'）は（Ｒ1'，Ｇ'1，Ｂ1'）よりも、色差を抑えること
ができるので、ＲＧＢ出力信号を再現可能な範囲（0 ≦
Ｒ，Ｇ，Ｂ ≦1）に抑えることができ、色相の変化を
防ぐことができる。
【００６５】また、（数12）に示されるように、少し低
輝度もしくは高輝度の画素については、第１の階調補正
されたＲＧＢ信号（Ｒ1'，Ｇ'1，Ｂ1'）と第２の階調補
正されたＲＧＢ信号（Ｒ2'，Ｇ2'，Ｂ2'）との内挿によ
って、ＲＧＢ出力信号を求めることにより、輝度が徐々
に変化する画像において、色差の急激な変化によって疑
似輪郭ができることを防ぐことができる。
【００６６】図10は、輝度信号と色差信号を処理する第
２の発明の実施例の階調補正装置のブロック図である。
本発明の階調補正装置は、輝度入力信号Ｙと２つの色差
入力信号(Ｒ−Ｙ)および(Ｂ−Ｙ)からなる画像入力信号
に対して、階調補正された輝度出力信号Ｙ'と２つの色
差出力信号(Ｒ'−Ｙ')および(Ｂ'−Ｙ')を出力するもの
である。図10において、51はＹ入力端子、52は(Ｒ−Ｙ)
入力端子、53は(Ｂ−Ｙ)入力端子、54は色差変換手段、
55は色差決定手段、56はＹ'出力手段、57は(Ｒ'−Ｙ')
出力手段、58は(Ｂ'−Ｙ')出力手段である。
【００６７】本実施例の階調補正装置における輝度ガン
マ変換手段５、設定手段６、補正係数演算手段７は、第
１の発明の実施例における輝度ガンマ変換手段５、設定
手段６、補正係数演算手段７と同じもので、輝度ガンマ
変換手段５が、設定手段６によって設定された所望の階
調補正を輝度入力信号Ｙに施し、補正係数演算手段７は
図４に示した構成を持ち、輝度入力信号Ｙに対する輝度
出力信号Ｙ'の比（補正係数Ｋ）を出力する。色差変換
手段54は２つの色差入力信号(Ｒ−Ｙ)および(Ｂ−Ｙ)に
補正係数Ｋを乗じて、（数18）に従って、第１の階調補
正された色差信号(Ｒ1'−Ｙ')および(Ｂ1'−Ｙ')を求め
る。
【００６８】
【数18】
【００６９】階調補正後の輝度信号Ｙ'は輝度入力信号
Ｙによって（数８）のように表わすことができるので、
（数18）に代入すると、（数19）に示されるように、第
１の階調補正された色差信号においては、階調補正の前
後において色信号の比が変わらない。
【００７０】
【数19】
【００７１】色差決定手段55は、第１の階調補正された
色差信号(Ｒ1'−Ｙ')および(Ｂ1'−Ｙ')と色差入力信号
(Ｒ−Ｙ)および(Ｂ−Ｙ)とから、輝度入力信号Ｙに応じ
て（数20）のように、色差出力信号(Ｒ'−Ｙ')および
(Ｂ'−Ｙ')を決定する。
【００７２】
【数20】
【００７３】（数20）における内分比ｐは、（数13）に
従って、設定する。本発明においても、第１の発明と同
様に、中間輝度の画素については、第１の階調補正され
た色差信号(Ｒ1'−Ｙ')および(Ｂ1'−Ｙ')を出力し、色
差の比を保つことによって、明るく補正したときの彩度
の低下を防ぎ、暗く補正したときの彩度の拡大を防ぐこ
とができる。また、非常に低輝度もしくは高輝度の画素
については、色差入力信号(Ｒ−Ｙ)および(Ｂ−Ｙ)を出
力し、(Ｒ1'−Ｙ')および(Ｂ 1'−Ｙ')よりも明るく補正
したときの色差を抑えることによって、色差出力信号を
再現可能な範囲（0 ≦ Ｒ，Ｇ，Ｂ ≦ 1）に抑えること
ができ、色相の変化を防ぐことができる。また、（数2
0）に示されるように、少し低輝度もしくは高輝度の画
素については、(Ｒ1'−Ｙ')および(Ｂ1'−Ｙ')と(Ｒ−
Ｙ)および(Ｂ−Ｙ)との内挿によって、色差出力信号を
求めることにより、輝度が徐々に変化する画像におい
て、色差の急激な変化によって疑似輪郭ができることを
防ぐことができる。
【００７４】なお、本発明では、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ＰB，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
うことができる。
【００７５】第１の発明においても、第２の発明におい
ても、ガンマ変換にはＹg の関数を用いて説明したが、
より自由な非線形関数を用いても全く問題がない。ま
た、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が、Ｒ
ＡＭを用いＣＰＵ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
ウエ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
ッタが必要である。
【００７６】
【発明の効果】第１の発明および第２の発明の階調補正
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
ったため、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
能になった。
【００７７】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る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明の実施例の階調補正装置のブロック
図
【図２】ガンマ変換手段の特性を表わすグラフ
【図３】補正係数演算手段の特性を表わすグラフ
【図４】補正係数演算手段の構成を示す図
【図５】ページ情報変換部の特性を表わす図
【図６】第１の発明の実施例における第１のＲＧＢ算出
手段の構成図
【図７】同実施例における第２のＲＧＢ算出手段の構成
図
【図８】同実施例におけるＲＧＢ決定手段の構成図
【図９】内分比の特性を表わすグラフ
【図１０】第２の発明の実施例階調補正装置のブロック
図
【図１１】階調変換特性の説明のためのグラフ
【図１２】従来のＲＧＢに対する階調補正の特性を示す
グラフ
【図１３】従来の輝度に対する階調補正の特性を示すグ
ラフ
【符号の説明】
４ 輝度信号変換手段 ５ 輝度ガンマ変換手段 ７ 補正係数演算手段 ８ 第１のＲＧＢ算出手段 １０ 第２のＲＧＢ算出手段 １１ ＲＧＢ決定手段 ４７ ＲＧＢ内挿部 ５４ 色差変換手段 ５５ 色差決定手段
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０９Ｇ 5/00 Ｈ 8121−5Ｇ Ｘ 8121−5Ｇ 5/02 9175−5Ｇ (72)発明者 松本 泰樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 石原 秀志 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号から輝度信号を求め、
    前記輝度信号を所望の階調特性にガンマ変換し、前記ガ
    ンマ変換後の輝度信号の前記ガンマ変換前の輝度信号に
    対する比を前記Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号の各々に乗じて第１
    の階調補正されたＲ、Ｇ、Ｂ信号を求め、前記ガンマ変
    換後の輝度信号に前記Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号と前記ガンマ
    変換前の輝度信号との差を加えることにより第２の階調
    補正されたＲ、Ｇ、Ｂ信号を求め、第１の階調補正され
    たＲ、Ｇ、Ｂ信号と第２の階調補正されたＲ、Ｇ、Ｂ信
    号とをもとに階調補正されたＲ、Ｇ、Ｂ出力信号を得る
    階調補正方法。
  2. 【請求項２】Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号から輝度信号を求め、
    前記輝度信号を所望の階調特性にガンマ変換し、前記ガ
    ンマ変換後の輝度信号の前記ガンマ変換前の輝度信号に
    対する比を前記Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号の各々に乗じて第１
    の階調補正されたＲ、Ｇ、Ｂ信号を求め、前記ガンマ変
    換後の輝度信号に前記Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号と前記ガンマ
    変換前の輝度信号との差を加えることにより第２の階調
    補正されたＲ、Ｇ、Ｂ信号を求め、ガンマ変換前の輝度
    信号の値に応じて、前記第１の階調補正されたＲ、Ｇ、
    Ｂ信号と前記第２の階調補正されたＲ、Ｇ、Ｂ信号との
    補間によって、階調補正されたＲ、Ｇ、Ｂ出力信号を得
    る階調補正方法。
  3. 【請求項３】Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信号に対して、入力信号か
    らガンマ変換前の輝度信号を求め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しガン
    マ変換後の輝度信号を求める輝度ガンマ変換手段と、前
    記ガンマ変換後の輝度信号の前記ガンマ変換前の輝度信
    号に対する比を演算する補正係数演算手段と、前記補正
    係数演算手段の出力と前記Ｒ、Ｇ、Ｂ各々の入力信号を
    乗ずる第１のＲＧＢ算出手段と、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ入力信
    号と前記ガンマ変換前の輝度信号との差を求める色差信
    号算出手段と、前記ガンマ変換後の輝度信号と前記色差
    信号算出部の出力信号とを加える第２のＲＧＢ算出手段
    と、第１のＲＧＢ算出手段の出力信号と第２のＲＧＢ算
    出手段の出力信号とをもとに階調補正されたＲ、Ｇ、Ｂ
    出力信号を得るＲＧＢ決定手段とを備えた階調補正装
    置。
  4. 【請求項４】ガンマ変換前の輝度信号の値に応じて前記
    第１のＲＧＢ算出手段の出力信号と前記第２のＲＧＢ算
    出手段の出力信号との補間によって階調補正されたＲ、
    Ｇ、Ｂ出力信号を求めるＲＧＢ決定手段を備えた請求項
    ３記載の階調補正装置。
  5. 【請求項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て、前記
    輝度入力信号を所望の階調特性にガンマ変換し、前記ガ
    ンマ変換後の輝度信号の前記輝度入力信号に対する比を
    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、第１の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、前記ガンマ変換された輝度信号と
    入力信号の色差信号またはクロマ信号によって、第２の
    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、第１の階調補正された輝度信号と色差信号またはク
    ロマ信号と、第２の階調補正された輝度信号と色差信号
    またはクロマ信号とをもとに、階調補正された輝度信号
    と色差信号またはクロマ信号の出力信号を得る階調補正
    方法。
  6. 【請求項６】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て、前記
    輝度入力信号を所望の階調特性にガンマ変換し、前記ガ
    ンマ変換後の輝度信号の前記輝度入力信号に対する比を
    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、第１の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、前記ガンマ変換された輝度信号と
    入力信号の色差信号またはクロマ信号によって、第２の
    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、輝度入力信号の値に応じて、前記第１の階調補正さ
    れた輝度信号と色差信号またはクロマ信号と前記第２の
    階調補正された輝度信号と色差信号またはクロマ信号と
    の補間によって、階調補正された輝度信号と色差信号ま
    たはクロマ信号の出力信号を得る階調補正方法。
  7. 【請求項７】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て、前記
    輝度入力信号を所望の階調特性にガンマ変換しガンマ変
    換後の輝度出力信号を求める輝度ガンマ変換手段と、前
    記ガンマ変換後の輝度出力信号の前記輝度入力信号に対
    する比を演算する補正係数演算手段と、２種類の色差入
    力信号または２相変調された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ずる色差変換手段と、前記
    色差変換手段の出力信号と前記色差またはクロマ入力信
    号とをもとに色差またはクロマ出力信号を得る色差決定
    手段とを備えた階調補正装置。
  8. 【請求項８】輝度入力信号の値に応じて前記色差変換手
    段の出力信号と前記色差またはクロマ入力信号との補間
    によって階調補正された色差またはクロマ出力信号を得
    る色差決定手段を備えた請求項７記載の階調補正装置。
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