JPH06253176A - Gradation correction circuit and image pickup device - Google Patents

Gradation correction circuit and image pickup device

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JPH06253176A
JPH06253176A JP5035105A JP3510593A JPH06253176A JP H06253176 A JPH06253176 A JP H06253176A JP 5035105 A JP5035105 A JP 5035105A JP 3510593 A JP3510593 A JP 3510593A JP H06253176 A JPH06253176 A JP H06253176A
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video signal
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Akihiro Tamura
彰浩 田村
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Matsushita Electric Ind Co Ltd
松下電器産業株式会社
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Abstract

PURPOSE: To provide a gradation correction circuit and an image pickup device in which an output picture with rich gradation expression is obtained over the entire pattern without remarkable noise and deformed gradation even when gradation correction is applied to a picture from a follow light till a rear light.
CONSTITUTION: A luminance mean value Ya and a correction coefficient are added by an adder 303. The sum signal is used to apply weight mean to a 1st gradation correction characteristic 301 and a 2nd gradation correction characteristic 302 and to obtain the correction gain of a gradation correction characteristic. The gradation correction characteristic is simply changed by the correction coefficient and gradation is corrected to any object receiving from a follow light till a rear light. Moreover, the luminance mean value Ya is used to change the gradation correction characteristic in the unit of picture elements and the gradation is corrected to keep a contrast and an rich output signal in the gradation expression is obtained.
COPYRIGHT: (C)1994,JPO&Japio

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は逆光撮影等で主被写体が階調性のないぼやけた画像になったものを階調補正を行い階調表現の豊かな画像を得ることができる階調補正回路及び撮像装置に関するものである。 The present invention relates to a gradation correction can be obtained rich image gradation expression corrects the gradation of those main subject in backlit scenes or the like becomes blurred image without gradation it relates circuit and an imaging apparatus.

【0002】 [0002]

【従来の技術】近年、多くの階調補正回路が開発されている。 In recent years, a number of tone correction circuits have been developed. 従来の階調補正回路としては、例えば特開平02 Conventional tone correction circuit, for example, JP-A-02
−125589号公報撮像装置の画質補正方式に示されている。 It is shown in the image quality correction method of JP imaging apparatus No. -125589.

【0003】以下に、従来の階調補正回路について説明する。 [0003] The following describes a conventional gradation correction circuit. 図15(a)は同特許に示されている従来の階調補正機能付き撮像装置のブロック図である。 Figure 15 (a) is a block diagram of a conventional gradation correcting function imaging device shown in the patent. 図15 Figure 15
(a)において、1501は撮像素子、1502はマトリックス回路、1503は輝度信号補正回路である。 (A), the image pickup device 1501, 1502 matrix circuit, 1503 is a luminance signal correction circuit. 図15(b)は輝度信号補正回路の機能ブロック図である。 Figure 15 (b) is a functional block diagram of the luminance signal correction circuit. 図15(b)において、1504は減衰回路、15 15 In (b), 1504 is the attenuation circuit, 15
05は非線形増幅回路、1506は反転回路、1507 05 nonlinear amplification circuit, the 1506 inverting circuit, 1507
は輝度入力Yと反転回路1506の出力信号を加算する第1加算器、1508は輝度入力Yと第1加算器の出力信号を加算する第2の加算器である。 The first adder for adding the output signal of the luminance input Y and the inverting circuit 1506, 1508 is a second adder for adding the output signal of the luminance input Y and the first adder. 図15(c)は輝度信号補正回路の信号図である。 Figure 15 (c) is a signal diagram of the luminance signal correction circuit.

【0004】以上のように構成された従来の階調補正機能付き撮像装置について、以下その動作について説明する。 [0004] A conventional gradation correcting function imaging device configured as described above, following its operation will be described. 撮像素子1501による撮像で得られた色信号から輝度信号を形成するマトリックス回路1502で形成された輝度信号Yを輝度信号補正回路1503に供給する。 Supplying a luminance signal Y formed by the matrix circuit 1502 which forms a luminance signal from the color signal obtained by imaging by the imaging device 1501 into a luminance signal correction circuit 1503. 輝度信号補正回路1503では、まず減衰回路15 In the luminance signal correction circuit 1503, first attenuation circuit 15
04で輝度信号Yを減衰させY1信号を出力する。 04 outputs the Y1 signal attenuates the luminance signal Y. 次に非線形増幅回路1505でY1信号を非線形増幅しY2 Then nonlinear amplification a Y1 signal in the non-linear amplifier circuit 1505 Y2
信号を出力する。 And outputs the signal. 次に反転回路1506でY2信号を反転してY3信号を出力する。 Then inverts the Y2 signal inverting circuit 1506 outputs the Y3 signal. 次に第1加算器1507で輝度信号YとY3信号を加算しY4信号を出力する。 Then by adding the luminance signal Y and Y3 signal at a first adder 1507 outputs the Y4 signal. 最後に第2の加算器で輝度信号YにY4信号を加算し、階調補正された輝度信号Ycを出力する。 Finally, adding the Y4 signal into a luminance signal Y in the second adder, and outputs a gradation corrected luminance signal Yc. このように輝度信号補正回路1503で、中間輝度を強調し且つ黒の部分と白の部分の輝度の変化を抑制しているので、逆光被写体において、主被写体と背景の画質を向上させることができる。 Thus the luminance signal correction circuit 1503, so stressed intermediate luminance and suppresses the change in luminance of the black portions and white portions, in backlit subject, it is possible to improve the image quality of the main object and the background .

【0005】従来の階調補正回路の別の例としては、特開平02ー206282号公報ガンマ補正装置に示されている。 [0005] As another example of a conventional gradation correction circuit is shown in Japanese gamma correction device No. Hei 02 over 206,282. 以下に従来の階調補正回路について説明する。 It explained conventional gradation correction circuit below.

【0006】図16は同特許に示されている従来の階調補正機能付き撮像装置のブロック図である。 [0006] FIG. 16 is a block diagram of a conventional gradation correcting function imaging device shown in the patent. 図16において、1601は撮像装置、1602は利得制御回路、 16, 1601 imaging apparatus, the gain control circuit 1602,
1603は減衰制御回路、1604はレベル範囲区分手段、1605は平均値検出回路、1606は利得制御データROMである。 1603 attenuation control circuit, the level range dividing means 1604, the average value detecting circuit 1605, 1606 is a gain control data ROM. 1607はガンマ補正制御回路である。 1607 is a gamma correction control circuit.

【0007】以上のように構成された従来の階調補正機能付き撮像装置について、以下その動作について説明する。 [0007] A conventional gradation correcting function imaging device configured as described above, following its operation will be described. 撮像装置1601による撮像で得られた映像信号を、レベル範囲区分手段1604で所定の信号レベル範囲に区分し、平均値検出回路1605で各レベル範囲の映像信号の平均値または積分値を検出する。 The video signal obtained by imaging by the imaging apparatus 1601, is divided into a predetermined signal level range at levels ranging dividing means 1604 detects the average value or the integration value of the video signal of each level range by the average value detecting circuit 1605. 利得制御データROM1606には、各レベル範囲の映像信号の平均値に応じて、ガンマ補正制御回路1607における利得もしくは減衰量が設定されている。 The gain control data ROM1606, depending on the average value of the video signal of each level range, a gain or attenuation in the gamma correction control circuit 1607 is set. 利得制御回路16 Gain control circuit 16
02と減衰制御回路1603において、利得制御データROMの出力信号に応じて、ガンマ補正特性を制御することにより、白つぶれや黒つぶれの発生を防止することができる。 In 02 the attenuation control circuit 1603, in accordance with the output signal of the gain control data ROM, and controls the gamma correction characteristic, it is possible to prevent the occurrence of overexposure or underexposure.

【0008】 [0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の第1の従来例においては、中間輝度のみを伸張しているので、強い逆光補正を行うと中輝度部から高輝度部の間で階調がなくなるという問題点を有していた。 In the first prior art, however the [0005], since the decompressing only the intermediate luminance, the gradation is eliminated between the middle luminance portion of the high luminance portion Doing strong backlighting compensation I had a problem. また逆光被写体に対しては少しは画質を向上させることができるが、順光被写体や低輝度から高輝度まで階調があるような被写体に対しては階調がつぶれる部分ができたり不自然な出力画像になるという問題点も有していた。 Although a little for backlit subject can improve the image quality, unnatural or can portion gradation collapse against the object such that a gradation from the forward light object or low-luminance to high luminance also has problem that the output image.

【0009】また上記の第2の従来例においては、低輝度部の利得を上げて黒つぶれを防止し、中輝度部と高輝度部の減衰量を制御して白つぶれを防止しているので、 [0009] In the second conventional example described above, by increasing the gain of the low-intensity portion to prevent underexposure, since by controlling the attenuation amount of the middle luminance part and high-luminance portion is prevented collapse white ,
白つぶれは防止できるが、その代わりに高輝度部の階調がなくなってしまうという問題点を有していた。 Overexposure can be prevented, but the gradation of the high luminance portion had a problem that lost instead. また上記の従来例においては、順光被写体から逆光被写体までを階調補正しようとしても、補正特性を簡単に変えることができないという問題点も有していた。 In the conventional example described above, even from forward light the subject to the backlit subject trying gradation correction, also has a problem that it is impossible to change the correction characteristics easily. また上記の従来例においては、動画に対応していないので、動画を階調補正を行うと安定しない不自然な出力画像になるという問題点も有していた。 In the conventional example described above, do not correspond to video, even had a problem that an unnatural output image not stable when correcting the gradation of video.

【0010】本発明は上記従来の問題点を解決するもので、黒つぶれや白つぶれを防止し、順光被写体から強い逆光被写体まで画面全域にわたって階調表現の豊かな出力画像を得ることができ、動画を補正しても自然な階調補正画像を得ることができる階調補正回路を提供することを目的とする。 [0010] The present invention is intended to solve the above problems, to prevent collapse underexposure or white, it is possible to obtain a rich output image gradation over whole area of ​​the screen to strong backlighting object from the forward light object , and to provide a gradation correction circuit which can be corrected video obtaining natural gradation corrected image.

【0011】 [0011]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するために本発明の階調補正回路は、入力映像信号の特徴量を求める特徴量抽出回路と、前記特徴量抽出回路が求めた特徴量に基づいて補正すべき階調補正特性を決定する補正係数を出力する補正係数決定回路と、前記入力映像信号と前記補正係数決定回路が決定した補正係数から階調補正特性の補正ゲインを生成する補正ゲイン生成回路と、 Means for Solving the Problems] tone correction circuit of the present invention in order to achieve the object, a feature quantity extraction circuit for obtaining a feature quantity of the input video signal, the feature quantity the feature quantity extraction circuit is determined a correction coefficient determination circuit for outputting a correction factor to determine the tone correction characteristic to be corrected on the basis of the correction to generate a correction gain of the gradation compensation characteristic from the correction coefficient, wherein the input video signal and the correction coefficient determination circuit has determined and gain generating circuit,
前記補正ゲイン生成回路が生成した補正ゲインで前記入力映像信号のそれぞれを補正する階調補正手段という構成を備えたものである。 The one in which the correction gain generation circuit has a configuration that tone correcting means for correcting each of said input video signal with the generated correction gain.

【0012】また、本発明の階調補正機能付き撮像装置は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子から入力映像信号を取り出すアナログ回路と、前記入力映像信号の特徴量を求める特徴量抽出回路と、前記特徴量抽出回路が求めた特徴量に基づいて補正すべき階調補正特性を決定する補正係数を出力する補正係数決定回路と、前記入力映像信号と前記補正係数決定回路が決定した補正係数から階調補正特性の補正ゲインを生成する補正ゲイン生成回路と、前記補正ゲイン生成回路が生成した補正ゲインで前記入力映像信号のそれぞれを補正する階調補正手段という構成を備えたものである。 [0012] The gradation correction function imaging apparatus of the present invention, a solid-state imaging device, an analog circuit for taking out an input video signal from the solid-state imaging device, a feature quantity extraction circuit for obtaining a feature quantity of the input video signal a correction coefficient determination circuit for outputting a correction factor to determine the tone correction characteristic to be corrected on the basis of the feature quantity the feature quantity extraction circuit is determined, the correction coefficient by the input video signal and the correction coefficient determination circuit has determined a correction gain generation circuit which generates a correction gain of the gradation correction characteristic from those having a structure that tone correcting means for correcting each of said input video signal with the correction gain the correction gain generation circuit is generated.

【0013】また、本発明の階調補正回路及び階調補正機能付き撮像装置は、補正ゲイン生成回路が入力映像信号から第1の階調補正特性を求める第1の階調補正特性回路と、入力映像信号から第2の階調補正特性を求める第2の階調補正特性回路と、入力映像信号の平均値を求める平均値検出回路と、前記平均値と前記補正係数を加算する加算器と、前記加算器の出力信号によって第1の階調補正特性と第2の階調補正特性を加重平均して補正ゲインを出力する加重平均回路という構成を備えたものである。 [0013] The gradation correction circuit and the gradation correction function imaging apparatus of the present invention includes a first gradation correction characteristic circuit correction gain generation circuit determining a first gradation correction characteristic from the input video signal, a second gradation correction characteristic circuit for obtaining a second gradation correction characteristic from the input video signal, a mean value detecting circuit for obtaining the mean value of the input video signal, an adder for adding the correction coefficient and the average value , those having a structure of the weighted average circuit for outputting a correction gain a first gradation correction characteristic and the second gradation correction characteristic by the output signal of the adder weighted average of.

【0014】 [0014]

【作用】本発明の階調補正回路は上記した構成により、 [Action] gradation correction circuit of the present invention by the above-mentioned configuration,
特徴量抽出回路が入力映像信号の特徴量を抽出する。 Feature quantity extraction circuit for extracting a feature quantity of the input video signal. 抽出した特徴量を基に階調補正係数決定回路が補正すべき階調補正特性を決定し、入力映像信号を階調補正することにより、どのような入力画像に対しても安定した階調補正画像を得ることができる。 Gradation correction coefficient determination circuit based on the extracted feature amount to determine the gradation correction characteristic to be corrected, by the tone correcting an input video signal, also stable gradation correction of the kind of input image images can be obtained.

【0015】また本発明の階調補正機能付き撮像装置は上記した構成により、固体撮像素子からアナログ回路が入力映像信号を取り込む。 [0017] By constituting the gradation correction function imaging apparatus of the present invention described above, the analog circuit from the solid-state imaging device captures an input video signal. 次に、特徴量抽出回路で入力映像信号の特徴量を抽出する。 Then, to extract the feature quantity of the input video signal by the feature extraction circuit. 抽出した特徴量を基に階調補正係数決定回路が補正すべき階調補正特性を決定し、入力映像信号を階調補正することにより、どのような入力画像に対しても安定した階調補正画像を得ることができる。 Gradation correction coefficient determination circuit based on the extracted feature amount to determine the gradation correction characteristic to be corrected, by the tone correcting an input video signal, also stable gradation correction of the kind of input image images can be obtained.

【0016】また本発明の階調補正回路及び階調補正機能付き撮像装置は上記した構成により、入力映像信号の平均値Yaを用いて第1の階調補正特性と第2の階調補正特性を加重平均して補正ゲインを求めることにより、 Furthermore gradation correction circuit and the configuration tone correcting function imaging apparatus described above, the first gradation correction characteristic with the average Ya of an input video signal and the second tone correcting characteristics of the present invention by obtaining a weighted average of the correction gain,
近傍の輝度が高ければ輝度を低く補正し、近傍の輝度が低ければ輝度を高く補正を行い、階調補正ゲインが小さくてもコントラストを保つように階調補正を行い、階調表現豊かな階調補正画像を得ることができる。 Correcting low luminance the higher the luminance of the vicinity, the lower the brightness in the vicinity performs high correcting luminance corrects the gradation as the gradation correction gain keep smaller the contrast, the tone expressive floor it is possible to obtain a tone correction image.

【0017】 [0017]

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。 EXAMPLES Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0018】図1は本発明の第1の実施例における階調補正回路の構成を示すブロック図である。 [0018] FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a tone correction circuit in the first embodiment of the present invention. 図1において、101はマトリックス回路、102は特徴量抽出回路、103は補正係数決定回路、104は補正ゲイン生成回路、105は階調補正手段、106はディレイ回路、107は乗算器である。 In Figure 1, 101 is a matrix circuit, 102 feature quantity extraction circuit, the correction coefficient determination circuit 103, 104 correction gain generation circuit, 105 gradation correction means, the delay circuit 106, 107 is a multiplier. 図2は本発明の実施例における階調補正回路を用いたビデオ一体型カメラのブロック図である。 Figure 2 is a block diagram of a video-integrated camera using the tone correction circuit in the embodiment of the present invention. 図2において、201は固体撮像素子、2 2, reference numeral 201 denotes the solid-state imaging device, 2
02はアナログ回路、203はアナログ−デジタル変換器(A/D変換器)、204は階調補正回路、205は信号処理回路、206はデジタル−アナログ変換器(D 02 analog circuitry, analog 203 - digital converter (A / D converter), 204 tone correction circuit, the signal processing circuit 205, 206 is a digital - analog converter (D
/A変換器)、207はエンコーダ回路、208はVT / A converter), the encoder circuit 207, 208 VT
R回路である。 It is an R circuit. 図3(a)は本発明の第1の実施例における補正ゲイン生成回路の機能構成を示すブロック図である。 3 (a) is a block diagram showing the functional configuration of the correction gain generation circuit of the first embodiment of the present invention. 図3において、301は第1の階調補正特性回路、302は第2の階調補正特性回路、303は加算器、304は加重平均回路、104は補正ゲイン生成回路である。 3, the first gradation correction characteristic circuit 301, 302 is a second gradation correction characteristic circuit, 303 an adder, 304 is a weighted average circuit, 104 is a correction gain generating circuit. 図5は本発明の実施例における入力映像信号の1フレームの画像を示した図である。 Figure 5 is a diagram showing an image of one frame of the input video signal in the embodiment of the present invention. 501は有効画面を示す。 501 indicates the effective screen. 有効画面501のサンプル数は水平H方向に640点、垂直V方向に480点である。 Number of samples of the effective screen 501 640 points in the horizontal direction H, which is 480 points in the vertical V direction. 図6は本発明の実施例における有効画面の輝度信号のヒストグラムである。 6 is a histogram of the effective screen luminance signal in the embodiment of the present invention. 図6aが輝度信号のヒストグラムである。 Figure 6a is a histogram of the luminance signal. 図6b Figure 6b
が低輝度画素数、図6cが中輝度画素数、図6dが高輝度画素数である。 There low luminance pixel count, Figure 6c is middle luminance pixel count, Figure 6d is a high-brightness pixel number. 図7は本発明の実施例における特徴量抽出回路の構成を示すブロック図である。 Figure 7 is a block diagram showing the configuration of a feature quantity extraction circuit in the embodiment of the present invention. 図7において、701は比較器、702は低輝度画素数カウンタ回路、703は中輝度画素数カウンタ回路、704は高輝度画素数カウンタ回路である。 7, 701 comparator, a low luminance pixel count counter circuit 702, the middle luminance pixel count counter circuit 703, 704 is a high-brightness pixel number counter circuit. 図8は本発明の実施例における補正係数決定回路の構成を示すブロック図である。 Figure 8 is a block diagram showing the configuration of a correction coefficient determination circuit in the embodiment of the present invention. 図8において、801は補正係数テーブルROM、 8, 801 is the correction coefficient table ROM,
802はフィルタ回路、102は補正係数決定回路である。 802 filter circuit, 102 is a correction coefficient determining circuit. 図9は本発明の実施例における階調補正特性を示す特性図である。 Figure 9 is a characteristic diagram showing a tone correction characteristic in the embodiment of the present invention. 図9においてY1は第1の階調補正特性、Y2は第2の階調補正特性である。 In Figure 9 Y1 is first gradation correction characteristic, Y2 is a second gradation correction characteristic.

【0019】以上のように構成された本発明の第1の実施例の階調補正回路を用いたビデオ一体型カメラについて、以下その動作を説明する。 [0019] A first embodiment camcorders using tone correction circuit of the present invention configured as described above, operation is described below. 図2において、まず、固体撮像素子201からアナログ回路202が入力映像信号としてR,G,B信号が取り込む。 2, first, an analog circuit 202 an input video signal from the solid-state image pickup device 201 R, G, B signal capture. このR,G,B信号はアナログ−デジタル変換器203によって0〜25 The R, G, B signals are analog - by the digital converter 203 0-25
5のデジタルデータに変換される。 It is converted into 5 digital data. この0〜255のデジタルデータに変換されたR,G,B信号が入力映像信号として本発明における階調補正回路204に入力される。 R which is converted into digital data of 0 to 255, G, B signals are inputted to the gradation correction circuit 204 in the present invention as an input video signal. 階調補正回路204では、入力映像信号に最適の階調補正特性を判定して、階調補正を行う。 The gradation correction circuit 204, to determine the optimum gradation correction characteristic to the input video signal, correcting the gradation. この階調補正されたR,G,B信号を信号処理回路205がアパーチャ処理等の信号処理を行う。 The gradation-corrected R, G, and B signals the signal processing circuit 205 performs signal processing of the aperture processing. この信号処理したデジタルR,G,B信号をデジタル−アナログ変換器206がアナログR,G,B信号に変換する。 The signal processed digital R, G, B signal digital - analog converter 206 converts the analog R, G, B signals. 次に、エンコーダ回路207がこのR,G,B信号をY信号(輝度信号)とC信号(色信号)に変換する。 Next, the encoder circuit 207 converts this R, G, B signals into the Y signal (luminance signal) and C signal (color signal). 最後に、VTR回路20 Finally, VTR circuit 20
8がビデオテープに記録する。 8 is recorded on a video tape.

【0020】次に、図1と図5と図6を用いて本発明の階調補正回路204の動作を詳細説明する。 Next, details describing the operation of the gradation correction circuit 204 of the present invention with reference to FIGS. 1 and 5 and 6.

【0021】まず、0〜255のデジタルデータに変換されたR,G,B信号が入力映像信号として入力される。 Firstly, R which is converted into digital data of 0 to 255, G, B signal is inputted as an input video signal. これらの色データはR=G=B=255のとき白を示し、その値が大きいほど明るいことを示している。 These color data represents white when R = G = B = 255, indicates that brighter greater the value. このR,G,B信号からマトリックス回路101が輝度信号Yを算出する。 The R, G, matrix circuit 101 from B signals calculates the luminance signal Y. 入力映像信号の輝度をYとすると、例えば、 Y=0.30R+0.59G+0.11B … (1) (1)の関係式で求めることができ、やはり0〜255 When the luminance of the input video signal and Y, for example, Y = 0.30R + 0.59G + 0.11B ... can be obtained by the relational expression (1) (1), also 0-255
の値になる。 It is of value.

【0022】図5は入力映像信号の1フレームの画像を示しているが、この画像は窓の前に人物が立っている逆光の度合いが大きい被写体の例である。 [0022] While Figure 5 shows an image of one frame of the input video signal, the image is an example of an object degree of backlighting is large person is standing in front of the window. 特徴量抽出回路102が、有効画面の1フレーム全域にわたり、例えば図5の有効画面501の1フレーム画像640×480 Feature quantity extraction circuit 102, over one frame the whole area of ​​the effective screen, for example, 1 frame image 640 × 480 of the effective screen 501 of FIG. 5
ドットについて、低輝度画素数、中輝度画素数、高輝度画素数の分布を求めると、図6bcdに示すような輝度ヒストグラムが得られる。 Dot, low luminance pixel count, the number of middle luminance pixel and obtains the distribution of the high-brightness pixel number, the brightness histogram as shown in FIG 6bcd obtained. この輝度ヒストグラム(図6 The luminance histogram (FIG. 6
bcd)を見るとピークが低輝度と高輝度の2箇所にできており、逆光の被写体であることが推測することができる。 Peak Looking bcd) are made in two locations of the low-intensity and high luminance, it can be inferred to be the subject of backlit. このようにして補正係数決定回路103が特徴量抽出回路102が抽出した輝度ヒストグラムから入力画像を補正すべき階調補正特性の補正係数を決定する。 Thus the correction coefficient determination circuit 103 in order to determine the correction coefficient of the gradation compensation characteristic to be corrected input image from the luminance histogram extracted by the feature quantity extraction circuit 102. 次に補正ゲイン生成回路104が輝度信号Yと補正係数から、補正後の輝度信号Y'を求め、補正ゲイン(Y'/ From then the correction gain generation circuit 104 the luminance signal Y and the correction coefficient, the luminance signal Y 'after the correction sought, correction gain (Y' /
Y)を出力する。 Y) to output. 最後に階調補正手段105は、R, Finally gradation correction unit 105 is, R,
G,B信号をディレイ回路106で補正ゲインとのタイミングを合わせ、乗算器107で補正ゲイン(Y'/ G, and B signals timed with the correction gain delay circuit 106, the multiplier 107 corrects the gain (Y '/
Y)と乗算し、階調補正されたR',G',B'信号を出力する。 Y) and multiplies the gradation-corrected R ', G', and outputs the B 'signal. このように、補正ゲインをR,G,B信号に共通に用いることにより、色バランスがよく全域にわたって階調表現の豊かな出力画像を得ることができる。 Thus, the correction gain R, G, by using in common the B signal, it is possible to color balance to obtain a rich output image gradation over well throughout.

【0023】図7を用いて特徴量抽出回路の動作を詳細説明する。 [0023] Detailed explaining the operation of the feature extraction circuit with reference to FIG. 入力された輝度信号Yは比較器701で閾値1と閾値2と比較される。 The luminance signal Y inputted is compared with a threshold 1 and threshold 2 by the comparator 701. 輝度信号Yが閾値1より小さいとき、低輝度カウント信号を出力する。 When the luminance signal Y is smaller than the threshold value 1, and outputs a low luminance count signal. 輝度信号Yが閾値1と閾値2の間のとき、中輝度カウント信号を出力する。 When the luminance signal Y is between threshold 1 and threshold 2, and outputs a middle luminance count signal. 輝度信号Yが閾値2より大きいとき高輝度カウント信号を出力する。 Luminance signal Y and outputs a high luminance count signal when the threshold greater than 2. この低輝度カウント信号、中輝度カウント信号、高輝度カウント信号に従ってカウンタ回路702,703,704が1フレームの有効画面について画素数をカウントし、低輝度画素数、中輝度画素数、 The low luminance count signal, middle luminance count signal, a high luminance count signal in accordance with the counter circuit 702, 703 and 704 counts the number of pixels for the effective screen of one frame, the low luminance pixel count, the number of middle luminance pixel,
高輝度画素数をそれぞれ出力する。 And outputs the high luminance pixel count respectively.

【0024】図8を用いて補正係数決定回路の動作を詳細説明する。 [0024] Detailed explaining the operation of the correction coefficient determination circuit with reference to FIG. 補正係数テーブルROM801には、特徴量抽出回路102から供給される低輝度画素数、中輝度画素数、高輝度画素数をアドレスとして順光被写体に対する補正係数、逆光被写体に対する補正係数、暗い被写体に対する補正係数等が記憶されている。 The correction coefficient table ROM 801, the low luminance pixel count supplied from the feature quantity extraction circuit 102, the number of middle luminance pixel, the correction factor for frontlit subject as address high luminance pixel count, the correction coefficient for backlighting the object, corrected for dark object coefficients and the like are stored. よって特徴量抽出回路102から低輝度画素数、中輝度画素数、高輝度画素数が補正係数テーブルROM801に入力されると、入力画像に対して1つの補正係数が決定する。 Thus the number of low luminance pixels from the feature quantity extraction circuit 102, the number of middle luminance pixels, the high brightness pixel number is inputted to the correction coefficient table ROM 801, 1 single correction factor is determined for the input image. この補正係数を前フレームもしくは前フレームとの連続性を保てるようにフィルタ回路802でフィルタ処理を行い補正係数を出力する。 The correction coefficients in the filter circuit 802 so as to maintain continuity with the previous frame or previous frame and outputs the correction coefficient to filter.

【0025】図3(a)を用いて補正ゲイン生成回路1 [0025] with reference to FIGS. 3 (a) correction gain generation circuit 1
04の動作を詳細説明する。 04 operating details be described. 入力された輝度信号Yは第1の階調補正特性回路301と第2の階調補正特性回路302に供給される。 Input luminance signal Y is supplied to the first gradation correction characteristic circuit 301 to a second gradation correction characteristic circuit 302. 第1の階調補正特性回路301では、入力輝度信号Yと第1の階調補正特性で補正されたY1から第1補正ゲイン(Y1/Y)を出力する。 In the first gradation correction characteristic circuit 301, and outputs an input luminance signal Y and the first correction gain from Y1 corrected by the first gradation correction characteristic (Y1 / Y). 同様に第2の階調補正特性回路302からは第2補正ゲイン(Y2/Y)を出力する。 Similarly, the second gradation correction characteristic circuit 302 outputs a second correction gain (Y2 / Y). 一方、加算器303で輝度信号Yと補正係数を加算し、X信号を出力する。 On the other hand, it adds the correction coefficient and the luminance signal Y at an adder 303, and outputs the X signal. 最後に、 Finally,
加重平均回路304が第1補正ゲインと第2補正ゲインをX信号を用いた(2)の関係式によって加重平均し、 Weighted average by equation weighted average circuit 304 the first correction gain and the second correction gain using the X signal (2),
補正ゲイン(Y'/Y)を出力する。 Outputs the compensation gain (Y '/ Y).

【0026】 (Y'/Y)={(Y1/Y)・(255-X)+(Y2/Y)・X}/255 … (2) 本実施例においては第1補正ゲイン(Y1/Y)を(3)式で、第2補正ゲイン(Y2/Y)を(4)式で実施した。 [0026] (Y '/ Y) = {(Y1 / Y) · (255-X) + (Y2 / Y) · X} / 255 ... (2) In the present embodiment the first correction gain (Y1 / Y ) in equation (3), it was performed a second correction gain (Y2 / Y) (4) below.

【0027】 (Y1/Y)={1/255 2・(Yー255) 3 +255}/Y … (3) (Y2/Y)=Y/Y … (4) 図9は本実施例における階調補正特性を示したものである。 [0027] (Y1 / Y) = {1/255 2 · (Y over 255) 3 +255} / Y ... (3) (Y2 / Y) = Y / Y ... (4) 9 in this embodiment shows the gradation correction characteristic. Y1は第1の階調補正特性、Y2は第2の階調補正特性である。 Y1 is the first gradation correction characteristic, Y2 is a second gradation correction characteristic. 例えば補正係数が0のとき階調補正特性は(2)の関係式から図9aになる。 For example the gradation correction characteristic when the correction coefficient is 0 becomes Figure 9a from relational expression (2). 同様に補正係数が正になると、階調補正特性は図9cのようになる。 Similarly correction coefficient when is positive, the gradation correction characteristic is as shown in Figure 9c. 同様に補正係数が負になると、階調補正特性は図9bのようになる。 When the correction coefficient is negative similarly, gradation correction characteristic is as shown in Figure 9b. このように補正係数を変化させることにより、簡単に階調補正特性を連続的に変化させることができる。 By thus changing the correction coefficient, it is possible to easily continuously change the gradation correction characteristic.
階調補正特性は補正係数を変化させていくと、低輝度部と中輝度部の補正ゲインが徐々に大きくなり、最後に全体の補正ゲインが大きくなる。 When the gradation correction characteristic is gradually changing the correction coefficient, the correction gain of the middle luminance part and the low luminance portion gradually increases, and finally the whole of the correction gain becomes larger. よって順光被写体に対しては図9のY2の階調補正特性で、逆光被写体に対しては図9aの階調補正特性で、暗い被写体に対しては図9 Thus for frontlit subject gradation correction characteristic Y2 in FIG. 9, the gradation correction characteristic of Figure 9a for backlit subjects, for a dark object 9
のY1の階調補正特性で階調補正することで、あらゆる被写体に対して階調表現豊かな階調補正を行うことができる。 By gradation correction by the gradation correction characteristic Y1 of, it is possible to perform gradation expression rich gradation correction for any subject.

【0028】以上のように本実施例によれば、本発明の階調補正回路はマトリックス回路101と、特徴量抽出回路102と、補正係数決定回路103と、補正ゲイン生成回路104と、階調補正手段105という構成で、 According to the present embodiment as described above, the tone correction circuit of the present invention is a matrix circuit 101, a feature quantity extraction circuit 102, a correction coefficient determination circuit 103, a correction gain generation circuit 104, the gradation a configuration that correction means 105,
逆光被写体から順光被写体まであらゆる被写体に対して階調がつぶされない、色バランスがよく全域にわたって階調表現の豊かな出力画像を得ることができる。 No gradation collapse for any object from backlit subject to a downward light object can be color balance to obtain a rich output image gradation over well throughout.

【0029】また、本発明の階調補正回路における補正ゲイン生成回路104を第1の階調補正特性回路と、第2の階調補正特性回路302と、加算器303と、加重平均回路304という構成で、補正係数によって補正ゲインを発生するようにすることによって、何種類かの階調補正特性を記憶しておく余分なROM等を持たなくて良いので、回路規模も非常に小さくすることができる。 Further, the correction gain generation circuit 104 in the gradation correction circuit of the present invention a first gradation correction characteristic circuit, a second gradation correction characteristic circuit 302, an adder 303, as the weighted average circuit 304 composed by so as to generate a correction gain by the correction factor, so may not have several different gradation correction characteristic extra stores a ROM, but also the circuit scale very small it can.
また、補正係数を変えることによって、順光、逆光被写体の階調補正特性を生成することができるので、逆光被写体から順光被写体まであらゆる被写体に対して階調がつぶされない、色バランスがよく全域にわたって階調表現の豊かな出力画像を得ることができる。 Further, by changing the correction coefficient, the direct light, and can generate the gradation correction characteristics of backlit subject, the tone is not crushed against any object from backlit subject to a downward light object, color balance is good throughout rich output image gradation over can be obtained. また、階調補正特性を連続的に変化させることができるので、動画に対しても自然な階調補正をすることができる。 Further, it is possible to continuously change the gradation correction characteristic can be also natural tone correction on video. また、入力信号が大きいときは入力信号がほぼそのまま出力信号になるように階調補正特性をすることによって、従来オートニー制御等で高輝度部の階調がつぶれていたところをきれいに再現することができる。 Further, when the input signal is large by the gradation correction characteristic so that the input signal is almost unchanged output signal, to reproduce clean the place where the gradation of the high luminance portion in the conventional auto knee control, etc. were crushed it can.

【0030】図3(b)は本発明の第2の実施例における階調補正回路の補正ゲイン生成回路104の構成を示すブロック図である。 [0030] FIG. 3 (b) is a block diagram showing the configuration of a correction gain generation circuit 104 of the gradation correction circuit according to a second embodiment of the present invention. 図3(a)に示した第1の実施例と異なるのは、階調補正ゲイン生成回路104に平均値検出回路(LPF)305を新たに設けた点である。 It is shown in FIG. 3 (a) differs from the first embodiment in that the gradation correction gain generation circuit 104 is newly provided the average value detecting circuit (LPF) 305.

【0031】以下、図3(b)を用いて補正ゲイン生成回路104の動作を詳細に説明する。 [0031] Hereinafter, detailed description of the operation of the correction gain generation circuit 104 with reference to FIG. 3 (b).

【0032】入力された輝度信号Yは第1の階調補正特性回路301と第2の階調補正特性回路302に供給される。 The input luminance signal Y is supplied to the first gradation correction characteristic circuit 301 to a second gradation correction characteristic circuit 302. 第1の階調補正特性回路301では、入力輝度信号Yと第1の階調補正特性で補正されたY1から第1補正ゲイン(Y1/Y)を出力する。 In the first gradation correction characteristic circuit 301, and outputs an input luminance signal Y and the first correction gain from Y1 corrected by the first gradation correction characteristic (Y1 / Y). 同様に第2の階調補正特性回路302からは第2補正ゲイン(Y2/Y)を出力する。 Similarly, the second gradation correction characteristic circuit 302 outputs a second correction gain (Y2 / Y). 一方、輝度信号Yは平均値検出回路(LP On the other hand, the luminance signal Y is the mean value detecting circuit (LP
F)305で輝度平均値Yaを求め、加算器303で輝度平均値Yaと補正係数を加算し、X信号を出力する。 Obtains the average luminance Ya with F) 305, adds the correction coefficient and the average luminance Ya with the adder 303, and outputs the X signal.
最後に、加重平均回路304が第1補正ゲインと第2補正ゲインをX信号を用いた(2)の関係式によって加重平均し、補正ゲイン(Y'/Y)を出力する。 Finally, the weighted average by relation of the weighted average circuit 304 the first correction gain and the second correction gain using the X signal (2), and outputs the compensation gain (Y '/ Y).

【0033】図10は階調補正特性と入出力特性を示したものである。 [0033] FIG. 10 shows the input-output characteristic and gradation correction characteristic. 平均値検出回路305で求めた輝度平均値Yaが注目画素の輝度信号Yと等しいときは図10a Figure 10a when the brightness average value Ya obtained by the average value detecting circuit 305 is equal to the luminance signal Y of the pixel of interest
の階調補正特性で、輝度平均値Yaが注目画素の輝度信号Yより低いときは図10bの階調補正特性で、輝度平均値Yaが注目画素の輝度信号Yより高いときは図10 In the gradation correction characteristics, when the average luminance Ya is less than the luminance signal Y of the target pixel in the gradation correction characteristics of FIG. 10b, when the average luminance Ya is greater than the luminance signal Y of the pixel of interest 10
cの階調補正特性で、画素単位で適応的に階調補正特性を変化させて階調補正することによって、補正ゲインの傾きが小さくてもコントラストを保つように階調補正を行い、階調表現豊かな出力信号を得ることが出来る。 In the gradation correction characteristic of c, by adaptively changing the gradation correction characteristic to be tone correction in units of pixels, even with a small inclination correction gain corrects the gradation so as to keep the contrast, gradation it is possible to obtain a rich output signal representation.

【0034】図4は本発明の第2の実施例における階調補正回路の補正ゲイン生成回路104の具体的な構成を示すブロック図である。 [0034] FIG. 4 is a block diagram showing a specific configuration of a correction gain generation circuit 104 of the gradation correction circuit according to a second embodiment of the present invention. 図4において、401は平均値検出回路(LPF)、402は第1加算器、403はクリップ回路、404は第2加算器、405は第1乗算器、406は第3加算器、407は第1減算器、408 4, reference numeral 401 denotes the average value detecting circuit (LPF), a first adder 402, the clip circuit 403, a second adder 404, first multiplier 405, a third adder 406, the 407 second first subtracter, 408
は第2乗算器、409は第2減算器、410は第4加算器、104は補正ゲイン生成回路である。 The second multiplier, 409 is a second subtractor, 410 fourth adder, 104 is a correction gain generating circuit.

【0035】以下、図4を用いて補正ゲイン生成回路1 [0035] Hereinafter, the correction gain generating circuit 1 with reference to FIG. 4
04の動作を詳細に説明する。 04 operation will be described in detail in. 図4は(2),(3), 4 (2), (3),
(4)式をそのまま回路化したものである。 (4) is obtained by directly circuits the formula. 255倍、 255 times,
1/255等はデータのビットシフトで対応して、回路の簡略化を図っている。 Etc. 1/255 is compatible with the bit shift of data, thereby achieving a simplification of the circuit. まず輝度信号Yが入力されると平均値検出回路401で平均値Yaを求める。 First an average value Ya by the average value detecting circuit 401 and the luminance signal Y is input. 次に平均値Yaと補正係数を第1加算器402で加算する。 Then adds the average value Ya correction coefficient in the first adder 402. 第1 First
加算器の出力信号をクリップ回路403で値'0'と値'255'で上下クリップする。 Vertically clipping an output signal of the adder with a clip circuit 403 with the value '0' and the value '255'. 一方平均値検出回路401から輝度信号Yを平均値Yaと遅延を合わせて取り出し、1ビットシフトで2倍した輝度信号2Yと輝度信号Yを第2加算器404で加算して3倍の輝度信号3 On the other hand the average value detecting circuit 401 from the luminance signal Y is taken out together delay the mean value Ya, 2 times the luminance signal 2Y and the luminance signal Y obtained by adding the second adder 404 triple luminance signal by one bit shift 3
Yを作る。 Make a Y. また第1乗算器405で輝度信号Yを2乗しY 2の輝度信号を作る。 Also make luminance signal of the squared luminance signal Y Y 2 in the first multiplier 405. 第1乗算器405の出力信号に第3加算器406で数値3を加算する。 Adding a number 3 in the third adder 406 to the output signal of the first multiplier 405. 次に第3加算器406の出力信号から第2加算器404の出力信号を第1減算器407で減算する。 Then subtracted from the output signal of the third adder 406 the output signal of the second adder 404 in the first subtractor 407. 次にクリップ回路403の出力信号を数値255から第2減算器409で減算する。 Then subtracts the output signal of the clip circuit 403 from the value 255 in the second subtractor 409. 第2減算器409の出力信号と第1減算器の出力信号を第2乗算器408で乗算する。 An output signal and an output signal of the first subtractor of the second subtractor 409 is multiplied by the second multiplier 408. 最後にクリップ回路403の出力信号と第2乗算器の出力信号を第4加算器410で加算し、補正ゲインとして出力する。 Finally the output signal and an output signal of the second multiplier clip circuit 403 adds the fourth adder 410, and outputs the correction gain. この補正ゲインは図9及び図10に示す階調補正特性に従い、補正係数によって補正ゲインを制御することによって、逆光被写体から順光被写体まであらゆる被写体に対して階調がつぶされない、色バランスがよく全域にわたって階調表現の豊かな出力画像を得ることができる。 Following this correction gain gradation correction characteristics shown in FIGS. 9 and 10, by controlling the correction gain by the correction coefficient, gradation is not crushed against any object from backlit subject to a downward light object, good color balance it can be obtained rich output image gradation expression over the entire region. さらに、 further,
輝度平均値Yaによって画素単位で適応的に階調補正特性を変化させて階調補正することによって、補正ゲインの傾きが小さくてもコントラストを保つように階調補正を行い、階調表現豊かな出力信号を得ることが出来る。 By tone correction adaptively changing the gradation correction characteristic in pixel units by the average luminance Ya, even with a small inclination correction gain corrects the gradation to keep the contrast, rich tone expression it is possible to obtain an output signal.

【0036】以上のように本実施例によれば、本発明の階調補正回路における補正ゲイン生成回路104を第1 According to the present embodiment as described above, the correction gain generation circuit 104 in the gradation correction circuit of the present invention first
の階調補正特性回路と、第2の階調補正特性回路302 A gradation correction characteristic circuit, the second gradation correction characteristic circuit 302
と、加算器303と、加重平均回路304と、平均値検出回路305いう構成で、補正係数によって補正ゲインを発生するようにすることによって、何種類かの階調補正特性を記憶しておく余分なROM等を持たなくて良いので、回路規模も非常に小さくすることができる。 When, an adder 303, a weighted averaging circuit 304, in the configuration mentioned average value detecting circuit 305, by so as to generate a correction gain by the correction factor, extra for storing several kinds of gradation correction characteristics since it is not necessary to have such a ROM or the like, can also circuit scale is very small. また、補正係数を変えることによって、順光、逆光被写体の階調補正特性を生成することができるので、逆光被写体から順光被写体まであらゆる被写体に対して階調がつぶされない、色バランスがよく全域にわたって階調表現の豊かな出力画像を得ることができる。 Further, by changing the correction coefficient, the direct light, and can generate the gradation correction characteristics of backlit subject, the tone is not crushed against any object from backlit subject to a downward light object, color balance is good throughout rich output image gradation over can be obtained. また、入力信号が大きいときは入力信号がほぼそのまま出力信号になるように階調補正特性をすることによって、従来オートニー制御等で高輝度部の階調がつぶれていたところをきれいに再現することができる。 Further, when the input signal is large by the gradation correction characteristic so that the input signal is almost unchanged output signal, to reproduce clean the place where the gradation of the high luminance portion in the conventional auto knee control, etc. were crushed it can. さらに、輝度平均値Yaによって画素単位で適応的に階調補正特性を変化させて階調補正することによって、補正ゲインの傾きが小さくてもコントラストを保つように階調補正を行い、階調表現豊かな出力信号を得ることが出来る。 Furthermore, by tone correction adaptively changing the gradation correction characteristic in pixel units by the average luminance Ya, even with a small inclination correction gain corrects the gradation so as to keep the contrast, gradation it is possible to obtain a rich output signal.

【0037】図11は本発明の第3の実施例における階調補正機能付き撮像装置の構成を示すブロック図である。 [0037] FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a tone correction function imaging apparatus in the third embodiment of the present invention. 図11において、1101は固体撮像素子、110 11, 1101 is a solid-state imaging device, 110
2はアナログ回路、1103はアナログ-デジタル変換器(A/D変換器)、1104はマトリックス回路、1 2 analog circuits, 1103 an analog - digital converter (A / D converter), 1104 matrix circuit, 1
105は特徴量抽出回路、1106は補正係数決定回路、1107は補正ゲイン生成回路、1108は階調補正手段、1109は信号処理回路、1110はデジタル 105 feature quantity extraction circuit, the correction coefficient determination circuit 1106, the correction gain generation circuit 1107, the gradation correction means 1108, 1109 signal processing circuit, 1110 is a digital
-アナログ変換器(D/A変換器)、1111はエンコーダ回路である。 - analog converter (D / A converter), 1111 is a encoder circuit.

【0038】以上のように構成された本発明の第3の実施例の階調補正機能付き撮像装置について、以下その動作を説明する。 [0038] A third embodiment gradation correction function imaging device of the present invention configured as described above, operation is described below.

【0039】図11において、まず、固体撮像素子11 [0039] In FIG 11, first, the solid-state imaging device 11
01からアナログ回路1102が入力映像信号としてR,G,B信号が取り込む。 R 01 as an analog circuit 1102 is input video signal, G, B signal capture. このR,G,B信号はアナログ−デジタル変換器1103によって0〜255のデジタルデータに変換される。 The R, G, B signals are analog - is converted into digital data of 0 to 255 by the digital converter 1103. この0〜255のデジタルデータに変換されたR,G,B信号が入力映像信号としてマトリックス回路1104と階調補正手段1108に入力される。 R which is converted into digital data of 0 to 255, G, B signals are input to the matrix circuit 1104 and the gradation correcting unit 1108 as an input video signal. 以下のマトリックス回路1104と特徴量抽出回路と補正係数決定回路1106と補正ゲイン生成回路1107と階調補正手段1108の動作は第1及び第2の実施例の動作と同様である。 The operation of the following matrix circuit 1104 and the feature quantity extraction circuit and the correction coefficient determining circuit 1106 correction gain generation circuit 1107 and the gradation correction unit 1108 is similar to the operation of the first and second embodiments. すなわち、マトリックス回路1104ではR,G,B信号から輝度信号Yを算出する。 That is, to calculate the matrix circuit 1104 R, G, the luminance signal Y from the B signal. 算出した輝度信号Yを特徴量抽出回路110 Calculated feature quantity luminance signal Y and extraction circuit 110
5と補正ゲイン生成回路1107に供給する。 5 and supplied to the correction gain generation circuit 1107. 特徴量抽出回路1105では輝度信号Yの低輝度画素数と中輝度画素数と高輝度画素数を求め、補正係数決定回路110 Seeking low luminance pixel count and the middle luminance pixel count and high luminance pixel count of the feature quantity extraction circuit 1105 in the luminance signal Y, the correction coefficient determination circuit 110
6に供給する。 Supplied to the 6. 補正係数決定回路1106では低輝度画素数と中輝度画素数と高輝度画素数を基に、入力映像信号に最適の階調補正特性を判定して、階調補正特性を決定する補正係数を出力する。 A correction coefficient determination circuit 1106 in the group of high-brightness pixel number and the number of medium-luminance pixel and the low luminance pixel count, to determine the optimum gradation correction characteristic to the input video signal, outputs the correction coefficient to determine the gradation correction characteristic to. 補正ゲイン生成回路110 Correction gain generation circuit 110
7は輝度信号Yと補正係数から補正ゲインを出力する。 7 outputs a correction gain from the correction coefficient to the luminance signal Y.
そして階調補正手段1108が補正ゲインで入力映像信号の階調補正を行う。 The gradation correction unit 1108 performs tone correction of the input video signal by the correction gain. この階調補正されたR,G,B信号を信号処理回路1109がアパーチャ処理等の信号処理を行う。 The gradation-corrected R, G, and B signals signal processing circuit 1109 performs signal processing of the aperture processing. この信号処理したデジタルR,G,B信号をデジタル−アナログ変換器1110がアナログR,G, The signal processed digital R, G, B signal digital - analog converter 1110 analog R, G,
B信号に変換する。 Into a B signal. 次に、エンコーダ回路1111がこのR,G,B信号をY信号(輝度信号)とC信号(色信号)に変換する。 Next, the encoder circuit 1111 converts this R, G, B signals into the Y signal (luminance signal) and C signal (color signal). 最後に、VTR回路がビデオテープに記録する。 Finally, VTR circuit is recorded on a video tape.

【0040】以上のように本実施例によれば、本発明の階調補正機能付き撮像装置は、固体撮像素子1101 According to the present embodiment as described above, the gradation correction function imaging apparatus of the present invention, the solid-state imaging device 1101
と、アナログ回路1102と、アナログ-デジタル変換器(A/D変換器)1103と、マトリックス回路11 When, an analog circuit 1102, an analog - digital converter (A / D converter) 1103, a matrix circuit 11
04と、特徴量抽出回路1105と、補正係数決定回路1106と、補正ゲイン生成回路1107と、階調補正手段1108と、信号処理回路1109と、デジタル- And 04, a feature quantity extraction circuit 1105, a correction coefficient determination circuit 1106, a correction gain generation circuit 1107, a gradation correction unit 1108, a signal processing circuit 1109, a digital -
アナログ変換器(D/A変換器)1110と、エンコーダ回路1111という構成で、補正係数で簡単に階調補正特性を変えることができるので、逆光被写体から順光被写体まであらゆる被写体に対して階調がつぶされない、色バランスがよく全域にわたって階調表現の豊かな出力画像を得ることができる。 Analog converter (D / A converter) 1110, a configuration of the encoder circuit 1111, it is possible to change the simple tone correction characteristic in the correction coefficient, gradation for every object from backlit subject to a downward light object is not crushed, it is possible to color balance to obtain a rich output image gradation over well throughout.

【0041】図12は本発明の第3の実施例における階調補正機能付き撮像装置の具体的構成を示すブロック図である。 [0041] FIG. 12 is a block diagram showing a specific configuration of a tone correcting function imaging apparatus in the third embodiment of the present invention. 図12において、1201は固体撮像素子、1 12, 1201 solid-1
202はアナログ回路、1203はアナログ-デジタル変換器(A/D変換器)、1204は階調補正手段、1 202 analog circuit, 1203 an analog - digital converter (A / D converter), the gradation correction means 1204, 1
205は信号処理回路、1206はデジタル-アナログ変換器、1207はエンコーダ回路、1208はVTR 205 signal processing circuit, 1206 a digital - analogue converter, the encoder circuit 1207, 1208 VTR
回路、1209はヒストグラム作成手段、1210は入力手段、1211は補正ゲイン生成手段、1212はマイコン、1213はマイコン1212のプログラムと選択する階調補正特性の特徴を示すテンプレートを格納するROM、1214はヒストグラム作成手段1209が求めた低輝度画素数と中輝度画素数と高輝度画素数を格納するRAM、1215はバスである。 Circuit, the histogram creating means 1209, an input unit 1210, the correction gain generator 1211, 1212 microcomputer 1213 stores a template indicating the characteristics of the gradation correction characteristics selecting a program of the microcomputer 1212 ROM, 1214 is a histogram RAM for storing creating means 1209 the number of middle luminance pixels and low-brightness pixel number found and the high-brightness pixel number, 1215 denotes a bus.

【0042】図13は本発明の第3の実施例における階調補正特性を決定する手順を示すフローチャートである。 [0042] Figure 13 is a flowchart illustrating a procedure for determining the tone correction characteristic in the third embodiment of the present invention.

【0043】以上のように構成された本発明の第3の実施例の階調補正機能付き撮像装置について、以下その動作を説明する。 [0043] A third embodiment gradation correction function imaging device of the present invention configured as described above, operation is described below.

【0044】図12において、まず、固体撮像素子12 [0044] In FIG. 12, the solid-state imaging device 12
01からアナログ回路1202が入力映像信号としてR,G,B信号が取り込む。 R 01 as an analog circuit 1202 is input video signal, G, B signal capture. このR,G,B信号はアナログ−デジタル変換器1203によって0〜255のデジタルデータに変換される。 The R, G, B signals are analog - is converted into digital data of 0 to 255 by the digital converter 1203. この0〜255のデジタルデータに変換されたR,G,B信号が入力映像信号としてヒストグラム作成手段1209と階調補正手段120 R which is converted into digital data of 0 to 255, G, histogram creation unit 1209 and the gradation correcting unit B signal as an input video signal 120
4に入力される。 4 is input to. ヒストグラム作成手段1209ではR,G,B信号から輝度信号Yを算出し、1フレームの有効画面について低輝度画素数と中輝度画素数と高輝度画素数を求める。 The histogram creating means 1209 R, G, and calculates the luminance signal Y from the B signal, requiring a high brightness pixel number and the middle luminance pixel count and the low luminance pixel count for the effective screen of one frame.

【0045】図13を用いて、マイコン1212がテンプレートマッチング法を用いて階調補正特性を決定する動作について説明する。 [0045] Figure 13 using a microcontroller 1212 operates will be described of determining the gradation correction characteristic by using a template matching method. まずマイコン1212がヒストグラム作成手段1209が求めた低輝度画素数と中輝度画素数と高輝度画素数をRAM1214に読み込む。 First microcomputer 1212 reads the high luminance pixel count and the number of middle luminance pixels and the number of low luminance pixels determined histogram creating means 1209 to RAM1214. 次に、ROM1213の中の選択する階調補正特性の入力画像の特徴を示すテンプレートとRAM1214に読み込んだ低輝度画素数と中輝度画素数と高輝度画素数の距離を求める。 Next, determine the selection to the number of low luminance pixels read in the template and RAM1214 showing the features and middle luminance pixel count and the distance of the high-brightness pixel number of the input image gradation correction characteristic in the ROM1213. 次に、距離が最小になる階調補正特性を選択する。 Then, the distance is to select the tone correction characteristic at a minimum. 最後に選択した階調補正特性を前フィールドの階調補正特性との連続性が取れるように処理を行い補正係数を補正ゲイン生成回路1211に設定する。 Finally set the correction coefficient performs processing such continuity can be taken of the selected tone correction characteristic and the tone correction characteristic of the previous field to the correction gain generation circuit 1211.

【0046】補正ゲイン生成回路1211は第1の階調補正特性と第2の階調補正特性を入力輝度信号の平均値と補正係数を加算した値で加重平均を行い、補正ゲインを階調補正手段1204に設定する。 The correction gain generating circuit 1211 performs weighted average value obtained by adding the average value and the correction coefficient of the first gradation correction characteristic and the input luminance signal a second gradation correction characteristic, the gradation correction the correction gain It is set to means 1204. 階調補正手段12 Gradation compensation means 12
04はディレイ回路でR,G,B信号のタイミングを補正ゲインに合わせ、R,G,B信号の各々に補正ゲインを乗算し、階調補正されたR,G,B信号を出力する。 04 combined R, G, the timing of the B signal to the correction gain delay circuit, multiplied by the correction gain R, G, each of the B signals, gradation-corrected R, G, and outputs the B signal.
この階調補正されたR,G,B信号を信号処理回路12 The gradation-corrected R, G, and B signals signal processing circuit 12
05がアパーチャ処理等の信号処理を行う。 05 performs the signal processing of the aperture processing, and the like. この信号処理したデジタルR,G,B信号をデジタル−アナログ変換器1206がアナログR,G,B信号に変換する。 The signal processed digital R, G, B signal digital - analog converter 1206 converts the analog R, G, B signals. 次に、エンコーダ回路1207がこのR,G,B信号をY Next, the encoder circuit 1207 is the R, G, and B signals Y
信号(輝度信号)とC信号(色信号)に変換する。 Into a signal (luminance signal) and C signal (color signal). 最後に、VTR回路1208がビデオテープに記録する。 Finally, VTR circuit 1208 is recorded on a video tape.

【0047】以上のように本実施例によれば、本発明の階調補正機能付き撮像装置は、固体撮像素子1201 [0047] According to this embodiment, as described above, the gradation correction function imaging apparatus of the present invention, the solid-state imaging device 1201
と、アナログ回路1202と、アナログ-デジタル変換器(A/D変換器)1203と、階調補正手段1204 When, an analog circuit 1202, an analog - digital converter (A / D converter) 1203, gradation correction unit 1204
と、信号処理回路1205と、デジタル-アナログ変換器(D/A変換器)1206と、エンコーダ回路120 When, a signal processing circuit 1205, a digital - analog converter (D / A converter) 1206, an encoder circuit 120
7と、VTR回路1208と、ヒストグラム作成手段1 7, a VTR circuit 1208, histogram creating means 1
209と、入力手段1210と、補正ゲイン生成回路1 And 209, an input unit 1210, the correction gain generation circuit 1
211と、マイコン1212と、ROM1213と、R And 211, a microcomputer 1212, a ROM1213, R
AM1214という構成で、逆光被写体から順光被写体まであらゆる被写体に対して階調がつぶされない、色バランスがよく全域にわたって階調表現の豊かな出力画像を得ることができる。 In construction of AM1214, no gradation collapse for any object from backlit subject to a downward light object can be color balance to obtain a rich output image gradation over well throughout. また、入力信号が大きいときは入力信号がほぼそのまま出力信号になるように階調補正特性をすることによって、従来オートニー制御等で高輝度部の階調がつぶれていたところをきれいに再現することができる。 Further, when the input signal is large by the gradation correction characteristic so that the input signal is almost unchanged output signal, to reproduce clean the place where the gradation of the high luminance portion in the conventional auto knee control, etc. were crushed it can. さらに、輝度平均値Yaによって画素単位で適応的に階調補正特性を変化させて階調補正することによって、補正ゲインの傾きが小さくてもコントラストを保つように階調補正を行い、階調表現豊かな出力信号を得ることが出来る。 Furthermore, by tone correction adaptively changing the gradation correction characteristic in pixel units by the average luminance Ya, even with a small inclination correction gain corrects the gradation so as to keep the contrast, gradation it is possible to obtain a rich output signal. また、動画を補正しても自然な階調補正画像を得ることができる。 Further, it can be corrected video obtaining natural gradation corrected image.

【0048】図14は本発明における第4の実施例の階調補正回路の構成を示すブロック図である。 [0048] FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a tone correction circuit of the fourth embodiment of the present invention. 図14において、1401は特徴量抽出回路、1402は補正係数決定回路、1403は補正ゲイン生成回路、1404は階調補正手段、1405はディレイ回路、1406は乗算器である。 14, the feature quantity extraction circuit 1401, 1402 correction coefficient determination circuit, 1403 the correction gain generation circuit, 1404 gradation correction means, the delay circuit 1405, 1406 is a multiplier. 図1と異なるのは入力映像信号が輝度信号と色差信号になったことと、マトリックス回路を削除したことである。 Figure 1 differs from the the input video signal is a luminance signal and color difference signals, is that you remove the matrix circuit.

【0049】以上のように構成された本発明の第4の実施例の階調補正回路について、以下その動作を説明する。 The gradation correction circuit according to a fourth embodiment of the present invention configured as described above, operation is described below.

【0050】図14において、本発明の階調補正回路に輝度信号Yと色差信号R−YとB−Yが入力される。 [0050] In FIG. 14, the luminance signal to the gradation correction circuit of the present invention Y and color difference signals R-Y and B-Y are input. 輝度信号Yが入力されるので輝度信号Yを算出するマトリックス回路が不必要になる。 Since the luminance signal Y is input matrix circuit for calculating the luminance signal Y becomes unnecessary. 本発明の階調補正回路の特徴量抽出回路1401と補正係数決定回路1402と補正ゲイン生成回路1403と階調補正手段1404の動作は第1及び第2の実施例のマトリックス回路を除く動作とまったく同様である。 Operation of the feature quantity extraction circuit 1401 for gradation correction circuit of the present invention and the correction coefficient determination circuit 1402 correction gain generation circuit 1403 and the gradation correcting unit 1404 all the operations except the matrix circuit of the first and second embodiments it is the same. すなわち、入力された輝度信号Yを特徴量抽出回路1401と補正ゲイン生成回路1 That is, the feature quantity extraction circuit 1401 the input luminance signal Y correction gain generation circuit 1
403に供給する。 And supplies to 403. 特徴量抽出回路1401では1フレームの有効画面における輝度信号Yの低輝度画素数と中輝度画素数と高輝度画素数を求め、補正係数決定回路1 Seeking low luminance pixel count and the middle luminance pixel count and high luminance pixel count of the luminance signal Y in the feature quantity extraction circuit 1401 effective screen of one frame in the correction factor determining circuit 1
402に供給する。 And supplies to 402. 補正係数決定回路1402では低輝度画素数と中輝度画素数と高輝度画素数を基に、入力映像信号に最適の階調補正特性を判定して、階調補正特性を決定する補正係数を出力する。 A correction coefficient determination circuit 1402 in the group of high-brightness pixel number and the number of medium-luminance pixel and the low luminance pixel count, to determine the optimum gradation correction characteristic to the input video signal, outputs the correction coefficient to determine the gradation correction characteristic to. 補正ゲイン生成回路1 Correction gain generation circuit 1
402は輝度信号Yの平均値と補正係数から補正ゲインを出力する。 402 outputs a correction gain from the average value and the correction coefficient of the luminance signal Y. そして階調補正手段1404において入力映像信号のタイミングをディレイ回路1405で合わせ乗算器1406で補正ゲインを乗算し、階調補正された輝度信号Y'と色差信号(R−Y)'と(B−Y)'を出力する。 And the tone correction unit 1404 the timing of the input video signal is multiplied by a correction gain in the multiplier 1406 combined with the delay circuit 1405, the tone-corrected luminance signal Y 'and color difference signals (R-Y)' and (B- and outputs the Y) '.

【0051】以上のように本実施例によれば、本発明の階調補正回路は、特徴量抽出回路1401と、補正係数決定回路1402と、補正ゲイン生成回路1403と、 [0051] According to this embodiment, as described above, the tone correction circuit of the present invention includes a feature quantity extraction circuit 1401, a correction coefficient determination circuit 1402, a correction gain generation circuit 1403,
階調補正手段1404という構成で、補正係数を変えることによって、逆光被写体から順光被写体まであらゆる被写体に対して階調がつぶされない、色バランスがよく全域にわたって階調表現の豊かな出力画像を得ることができる。 A configuration of the gradation correction unit 1404, obtained by varying the correction factor, no gradation collapse for any object from backlit subject to a downward light object, a rich output image gradation color balance over well entire be able to.

【0052】また、補正係数によって補正ゲインを発生するようにすることによって、何種類かの階調補正特性を記憶しておく余分なROM等を持たなくて良いので、 [0052] Further, by allowing to generate a correction gain by the correction factor, so it may not have several different gradation correction characteristic extra stores a ROM,
回路規模も非常に小さくすることができる。 It is possible that the circuit scale is also very small. また、階調補正特性を連続的に変化させることができるので、動画に対しても自然な階調補正をすることができる。 Further, it is possible to continuously change the gradation correction characteristic can be also natural tone correction on video. また、 Also,
入力信号が大きいときは入力信号がほぼそのまま出力信号になるように階調補正特性をすることによって、従来オートニー制御等で高輝度部の階調がつぶれていたところをきれいに再現することができる。 When the input signal is large by the gradation correction characteristic so that the input signal is almost unchanged output signal can be reproduced clean the place where the gradation of the high luminance portion in the conventional auto knee control or the like has been collapsed.

【0053】なお、本実施例において、入力映像信号にR,G,B信号や輝度信号、色差信号を用いたが、R, [0053] In the present exemplary embodiments, R in the input video signal, G, B signals and a luminance signal, but with the color difference signals, R,
G,B信号や輝度信号、色差信号の代わりにコンポジット信号や輝度信号に色信号を合成した信号を入力映像信号に用いても同様の効果を得ることができる。 G, B signals and a luminance signal, also the combined signal the color signal into a composite signal and a luminance signal, instead of the color difference signal using the input video signal can be obtained a similar effect.

【0054】なお、本実施例において、階調補正手段は入力映像信号のそれぞれに補正ゲインを乗算して、階調補正を行ったが、補正ゲイン(Y'/Y)の代わりに補正値(Y'−Y)を入力映像信号のそれぞれに加算するようにしても、同様の効果を得ることが出来る。 [0054] In the present embodiment, the gradation correction means multiplies the correction gain in each of the input video signal has been subjected to gradation correction, the correction value in place of the compensation gain (Y '/ Y) ( Y'-Y) be added to each of the input video signal, it is possible to obtain the same effect.

【0055】なお、本実施例において、入力映像信号を8ビットにアナログ-デジタル変換して説明したが、量子化ビット数は別の値でも良いし、補正ゲイン生成回路等の処理ビット数も量子化ビット数に合わせて構成できる。 [0055] In the present embodiment, the analog input video signal into 8-bit - has been described by digital conversion, to the number of quantization bits may be a different value, the number of processing bits of such correction gain generation circuit also Quantum It can be configured to match the number of bits.

【0056】なお、本実施例において、ビデオ一体型カメラに応用した階調補正回路で説明したので、入力映像信号を固体撮像素子201からアナログ回路202が入力するようにしたが、固体撮像素子201とアナログ回路202の代わりに他の媒体、例えばアナログ画像記録についてはレーザディスク、ビデオテープ及び磁気ディスク等、アナログ-デジタル変換後のデジタル記録についてはハードディスク等の磁気ディスクや光ディスク等に記録したもので、いずれの場合も1フレームあるいは1フィールドの画像データが階調補正回路303に取り出せるものであれば、この実施例に限るものでない。 [0056] In the present embodiment, since as described in the gradation correction circuit is applied to camcorders, but the input video signal from the solid-state imaging device 201 to the analog circuit 202 is input, solid-state imaging device 201 which was about digital recording after digital conversion and recorded on a magnetic disk or optical disk such as a hard disk - other medium instead of the analog circuit 202, for example, the analog image recording laser disc, video tape and a magnetic disk or the like, analog and , image data of one frame or one field in either case as long as it can be extracted to the gradation correction circuit 303, not limited to this embodiment.

【0057】なお、本実施例において、特徴量抽出回路は、3つの輝度レベルの画素数を出力したが、各レベルの閾値は異なる値にしても良いし、レベル数も3でなくても良い。 [0057] In the present embodiment, the feature extraction circuit has been output the number of pixels of the three luminance levels, to a threshold for each level may be a different value, it may or may not count levels 3 .

【0058】なお、本実施例において、特徴量抽出回路は1水平画素数640画素、480ラインの有効画面について画素数をカウントしたが、数える画素数が異なっても良いし、画素数を表わす信号ビット数も入力画像の特徴がわかれば何ビットでもかまわない。 [0058] In the present embodiment, the feature extraction circuit is one horizontal pixel number 640 pixels have been counted the number of pixels for the effective screen of 480 lines, to the number of pixels may be different to count, a signal representing the number of pixels if the number of bits knowing the characteristics of the input image may be a number of bits.

【0059】なお、本実施例において、補正係数決定回路は輝度ヒストグラムを特徴量として入力画像の判別を行ったが、輝度ヒストグラムの代わりに他の特徴量、例えばR,G,B信号のよれぞれのヒストグラムまたはどれか一つのヒストグラムや画像データの有効画面をブロック分割して各ブロックの輝度信号、RGB信号、色差信号の最大値、平均値、最小値等を特徴量としたもので、画像をクラス分けできるような特徴量であれば、この方法に限るものではない。 [0059] In the present embodiment, the correction coefficient determination circuit was discrimination of the input image luminance histogram as the feature quantity, other feature value instead of the brightness histogram, for example, R, G, and B signals Yorezo histogram or any one of the histogram and the image blocks divided by the luminance signals of each block effective screen data les, RGB signals, the maximum value of the color difference signal, the average value, obtained by the feature amount the minimum value or the like, the image if the feature amount such as a possible classification is not limited to this method.

【0060】なお、本実施例において、補正係数決定回路はニューラルネットワークを用いる方法やファジイ制御を用いる方法やテンプレートマッチングを用いる方法など、画像を判別して階調補正特性を決定できる方法であれば一つの方法に限るものではない。 [0060] In the present embodiment, a method correction coefficient determination circuit using the method and template matching using the method and fuzzy control using a neural network, as long as the method to determine the image can determine the gradation correction characteristic the present invention is not limited to one method.

【0061】 [0061]

【発明の効果】以上のように本発明の階調補正回路は、 Tone correction circuit of the present invention as described above, according to the present invention is,
入力映像信号から求めた特徴量による入力画像の判別によって最適の階調補正特性を自動的に決定することができ、簡単な構成で、黒つぶれや白つぶれを防止し、順光被写体から強い逆光被写体まで画面全域にわたって階調表現の豊かな出力画像を得ることができる。 Optimal gradation correction characteristic by determination of the input image by the feature amount obtained from the input video signal can be automatically determined, by a simple structure to prevent collapse underexposure or white, strong backlighting from the forward light object it can be obtained rich output image gradation across the entire screen to the subject. また階調補正特性を連続して変化させることができるので、動画に対しても自然な階調補正をすることができる。 Also it is possible to change continuously the gradation correction characteristic can be also natural tone correction on video.

【0062】また本発明の階調補正機能付き撮像装置は、入力映像信号から求めた特徴量による入力画像の判別によって最適の階調補正特性を自動的に決定することができ、簡単な構成で、黒つぶれや白つぶれを防止し、 [0062] The gradation correction function imaging apparatus of the present invention, it is possible to automatically determine the optimal gradation correction characteristic by determination of the input image by the feature amount obtained from the input video signal, with a simple structure , to prevent the collapse crushed black or white,
順光被写体から強い逆光被写体まで画面全域にわたって階調表現の豊かな出力画像を得ることができる。 It can be obtained rich output image gradation over whole area of ​​the screen to strong backlighting object from the forward light object. また階調補正特性を連続して変化させることができるので、動画に対しても自然な階調補正をすることができる。 Also it is possible to change continuously the gradation correction characteristic can be also natural tone correction on video.

【0063】また本発明の階調補正回路及び階調補正機能付き撮像装置は、入力映像信号の平均値Yaを用いて第1の階調補正特性と第2の階調補正特性を加重平均して補正ゲインを求めることにより、近傍の輝度が高ければ輝度を低く補正し、近傍の輝度が低ければ輝度を高く補正を行い、階調補正ゲインが小さくてもコントラストを保つように階調補正を行い、階調表現豊かな階調補正画像を得ることができる。 [0063] The gradation correction circuit and the gradation correction function imaging apparatus of the present invention, the first gradation correction characteristic and the second gradation correction characteristic weighted average using the average value Ya of an input video signal by determining the correction gain Te, corrects low luminance the higher the luminance of the vicinity, the lower the brightness in the vicinity performs high correcting the luminance, even with a small gradation correction gain tone correction so as to keep the contrast performed, it is possible to obtain a rich tone correction image gradation.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の第1の実施例における階調補正回路の構成を示すブロック図 Block diagram showing a configuration of a tone correction circuit in the first embodiment of the present invention; FIG

【図2】本発明の第1の実施例における階調補正回路を用いたビデオ一体型カメラの構成を示すブロック図 2 is a block diagram showing a video one integrated camera configuration using the gradation correction circuit according to a first embodiment of the present invention

【図3】本発明の実施例における階調補正ゲイン生成回路を機能構成を示すブロック図 Block diagram showing a functional configuration of the gradation correction gain generation circuit in the embodiment of the present invention; FIG

【図4】本発明の第2の実施例における階調補正ゲイン生成回路を詳細構成を示すブロック図 Block diagram illustrating a detailed configuration of the gradation correction gain generation circuit of the second embodiment of the present invention; FIG

【図5】本発明の実施例における入力映像信号の1フレーム画像を示した図 Illustrates one frame image of the input video signal in the embodiment of the present invention; FIG

【図6】本発明の実施例における輝度ヒストグラムを示す図 Shows luminance histogram in the embodiment of the invention; FIG

【図7】本発明の実施例における特徴量抽出回路の構成を示すブロック図 FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a feature quantity extraction circuit in the embodiment of the present invention

【図8】本発明の実施例における階調補正係数決定回路の構成を示すブロック図 8 is a block diagram showing a configuration of a gradation correction coefficient determination circuit in the embodiment of the present invention

【図9】本発明の実施例における階調補正特性を示す特性図 [9] characteristic diagram showing a tone correction characteristic in the embodiment of the present invention

【図10】本発明の実施例におけるす階調補正特性と入出力特性を示す特性図 [10] characteristic diagram showing a to gradation correction characteristic and input-output characteristic in the embodiment of the present invention

【図11】本発明の第3の実施例における階調補正機能付き撮像装置の機能構成を示すブロック図 11 is a block diagram showing a functional configuration of a tone correcting function imaging apparatus in the third embodiment of the present invention

【図12】本発明の第3の実施例における階調補正機能付き撮像装置の具体的構成を示すブロック図 Block diagram showing a specific configuration of a tone correcting function imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention; FIG

【図13】本発明の第3の実施例における階調補正係数決定の手順を示すフローチャート Flowchart showing a procedure of a tone correction coefficient determination in the third embodiment of FIG. 13 the present invention

【図14】本発明の第4の実施例における階調補正回路の構成を示すブロック図 14 is a block diagram showing a configuration of a tone correction circuit in the fourth embodiment of the present invention

【図15】本発明の第1の従来例における階調補正機能付き撮像装置の構成を示すブロック図及び信号図 Block diagram and a signal diagram showing a configuration of a tone correcting function imaging device of the first conventional example of FIG. 15 the present invention

【図16】本発明の第2の従来例における階調補正機能付き撮像装置の構成を示すブロック図 16 is a block diagram showing a configuration of a tone correction function imaging device of the second conventional example of the present invention

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

101 マトリックス回路 102 特徴量抽出回路 103 補正係数決定回路 104 補正ゲイン生成回路 105 階調補正手段 201 固体撮像素子 202 アナログ回路 204 階調補正回路 301 第1の階調補正特性回路 302 第2の階調補正特性回路 303,402 加算器 304 加重平均回路 305,401 平均値検出回路 403 クリップ回路 404,406,410 加算器 405,408 乗算器 407,409 減算器 501 有効画面 101 matrix circuit 102 feature quantity extraction circuit 103 correction coefficient determining circuit 104 correction gain generation circuit 105 gradation correction unit 201 solid-state imaging device 202 analog circuit 204 gradation correction circuit 301 first gradation correction characteristic circuit 302 second grayscale correction characteristic circuit 303,402 adder 304 weighted average circuit 305,401 average value detecting circuit 403 clip circuit 404,406,410 adders 405,408 multipliers 407 and 409 subtracter 501 effective screen

Claims (14)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 入力映像信号の特徴量を求める特徴量抽出回路と、 前記特徴量抽出回路が求めた特徴量に基づいて補正すべき階調補正特性を決定する補正係数を出力する補正係数決定回路と、 前記入力映像信号と前記補正係数決定回路が決定した補正係数から階調補正特性の補正ゲインを生成する補正ゲイン生成回路と、 前記補正ゲイン生成回路が生成した補正ゲインで前記入力映像信号のそれぞれを補正する階調補正手段を具備し、 前記階調補正手段より階調補正された出力映像信号を得ることを特徴とする階調補正回路。 1. A feature amount extraction circuit for obtaining the feature quantity of the input video signal, correction coefficient determination for outputting a correction factor to determine the tone correction characteristic to be corrected on the basis of the feature quantity the feature quantity extraction circuit is determined circuit and said input video signal and the correction coefficient and the correction gain generation circuit which generates a correction gain of the gradation compensation characteristic from the determined correction coefficient circuit is determined, the correction gain generation circuit and the input video signal with the correction gain is generated gradation correction circuit, each comprising a gradation correction means for correcting, wherein the obtaining a gradation-corrected output video signal from said tone correction means.
  2. 【請求項2】 入力映像信号から輝度信号Yを分離もしくは合成する輝度信号生成回路と、 前記輝度信号Yのヒストグラムを求める特徴量抽出回路と、 前記特徴量抽出回路が求めたヒストグラムに基づいて補正すべき階調補正特性を決定する補正係数を出力する補正係数決定回路と、 前記マトリックス回路が算出した輝度信号Yと前記補正係数決定回路が決定した補正係数から階調補正特性の補正ゲインを生成する補正ゲイン生成回路と、 前記補正ゲイン生成回路が生成した補正ゲインを前記入力映像信号に乗算する階調補正手段を具備し、 前記階調補正手段より階調補正された出力映像信号を得ることを特徴とする階調補正回路。 Wherein the luminance signal generation circuit for separating or synthesizing the luminance signal Y from the input video signal, a feature amount extracting circuit for obtaining a histogram of the luminance signal Y, the correction based on the histogram the feature quantity extraction circuit is determined a correction coefficient determination circuit for outputting a correction factor to determine the should do gradation correction characteristic, generating a correction gain of the gradation compensation characteristic from the correction coefficient, wherein the matrix circuit has determined the calculated brightness signal Y and the correction coefficient determination circuit a correction gain generation circuit, that the correction gain generation circuit comprises a gradation correction means for multiplying the correction gain generated in the input video signal to obtain a gradation corrected output video signal from said tone correction means gradation correction circuit according to claim.
  3. 【請求項3】 入力映像信号であるRGB信号の輝度信号Yを算出するマトリックス回路と、 前記輝度信号Yのヒストグラムを求める特徴量抽出回路と、 前記特徴量抽出回路が求めたヒストグラムに基づいて補正すべき階調補正特性を決定する補正係数を出力する補正係数決定回路と、 前記マトリックス回路が算出した輝度信号Yと前記補正係数決定回路が決定した補正係数から階調補正特性の補正ゲインを生成する補正ゲイン生成回路と、 前記補正ゲイン生成回路が生成した補正ゲインを前記入力映像信号のそれぞれに乗算する階調補正手段を具備し、 前記階調補正手段より階調補正された出力映像信号を得ることを特徴とする階調補正回路。 A matrix circuit for calculating the luminance signal Y of the RGB signal wherein an input video signal, a feature amount extracting circuit for obtaining a histogram of the luminance signal Y, the correction based on the histogram the feature quantity extraction circuit is determined a correction coefficient determination circuit for outputting a correction factor to determine the should do gradation correction characteristic, generating a correction gain of the gradation compensation characteristic from the correction coefficient, wherein the matrix circuit has determined the calculated brightness signal Y and the correction coefficient determination circuit a correction gain generation circuit, the comprising a gradation correction means for multiplying a correction correction gain gain generation circuit is generated to each of the input video signal, the gradation corrected output video signal from said tone correction means gradation correction circuit, characterized in that to obtain.
  4. 【請求項4】 補正ゲイン生成回路が入力映像信号から第1の階調補正特性を生成する第1の階調補正特性回路と、 入力映像信号から第2の階調補正特性を生成する第2の階調補正特性回路と、 入力映像信号と補正係数を加算する加算器と、 前記加算器の出力信号によって第1の階調補正特性と第2の階調補正特性を加重平均して補正ゲインを出力する加重平均回路という構成にしたことを特徴にする請求項1、2または3に記載の階調補正回路。 4. A first gradation correction characteristic circuit correction gain generating circuit generates a first gradation correction characteristic from the input video signal, second generating the second gradation correction characteristic from the input video signal of a gradation correction characteristic circuit, an adder for adding the input video signal and the correction coefficient, the adder first gradation correction characteristic and a weighted average of the correction gain of the second gradation correction characteristic by the output signal of the gradation correction circuit according to claim 1, 2 or 3 to characterized in that a configuration of the weighted average circuit for outputting.
  5. 【請求項5】 補正ゲイン生成回路が入力映像信号から第1の階調補正特性を生成する第1の階調補正特性回路と、 入力映像信号から第2の階調補正特性を生成する第2の階調補正特性回路と、 入力映像信号の平均値を求める平均値検出回路と、 前記平均値と前記補正係数を加算する加算器と、 前記加算器の出力信号によって第1の階調補正特性と第2の階調補正特性を加重平均して補正ゲインを出力する加重平均回路という構成にしたことを特徴にする請求項1、2または3に記載の階調補正回路。 5. A first gradation correction characteristic circuit correction gain generating circuit generates a first gradation correction characteristic from the input video signal, second generating the second gradation correction characteristic from the input video signal a gradation correction characteristic circuit, an average value detecting circuit for obtaining the mean value of the input video signal, an adder for adding the correction coefficient and the average value, the first gradation correction characteristic by the output signal of the adder When the gradation correction circuit according to claim 1, 2 or 3 to characterized in that a configuration of the weighted average circuit a second gradation correction characteristic and outputs a weighted average of the correction gain.
  6. 【請求項6】 入力映像信号Yの第1の階調補正特性Y First gradation correction characteristic Y of 6. input video signal Y
    1がY1={1/a 2・(Y−a) 3 +a}の形態の3次曲線に従い、 第2の階調補正特性Y2がY2=bYの形態の1次直線に従うことを特徴にする請求項4または5に記載の階調補正回路。 1 in accordance with a cubic curve in the form of a Y1 = {1 / a 2 · (Y-a) 3 + a}, a second gradation correction characteristic Y2 is the feature to follow first-order linear forms of Y2 = bY gradation correction circuit according to claim 4 or 5.
  7. 【請求項7】 補正ゲイン生成回路が、入力映像信号Y 7. A correction gain generation circuit, the input video signal Y
    の平均値Yaを求める平均値検出回路と、前記平均値Y A mean value detecting circuit for obtaining the mean value Ya, the average value Y
    aと前記補正係数を加算する第1加算器と、前記第1加算器の出力信号を値'0'と前記入力映像信号Yの取り得る最大値でクリップするクリップ回路と、前記入力映像信号Yを加算して3倍のYを出力する第2の加算器と、前記入力映像信号Yを2乗してY 2を出力する第1 A first adder for adding the correction coefficient a, a clip circuit for clipping the maximum possible value of the first adder output signal the input video signal and a value '0' Y, the input video signal Y a second adder for outputting a 3-fold Y by adding a second to output a Y 2 by squaring the input image signal Y 1
    乗算器と、前記第1乗算器の出力信号に定数を加算する第3加算器と、前記第3加算器の出力信号から前記第2 Multipliers and a third adder for adding a constant to the output signal of the first multiplier, the second from the output signal of said third adder
    加算器の出力信号を減算する第1減算器と、前記クリップ回路の出力信号を前記入力映像信号Yの取り得る最大値から減算する第2減算器と、前記第1減算器の出力信号と前記第2減算器の出力信号を乗算する第2乗算器と、前記クリップ回路の出力信号と前記第2乗算器の出力信号を加算する第4加算器の構成にしたことを特徴とする請求項1,2,3または5に記載の階調補正回路。 Wherein a first subtractor for subtracting the output signal of the adder, a second subtractor for subtracting an output signal of the clip circuit from the maximum possible value of the input video signal Y, the output signal of the first subtracter and claim 1, wherein the second multiplier for multiplying the output signal of the second subtractor, that the configuration of the fourth adder for adding the output signal of the output signal and the second multiplier of said clip circuit , the gradation correction circuit according to 2, 3 or 5.
  8. 【請求項8】 固体撮像素子と、前記固体撮像素子から入力映像信号を取り出すアナログ回路と、 前記入力映像信号の特徴量を求める特徴量抽出回路と、 前記特徴量抽出回路が求めた特徴量に基づいて補正すべき階調補正特性を決定する補正係数を出力する補正係数決定回路と、 前記入力映像信号と前記補正係数決定回路が決定した補正係数から階調補正特性の補正ゲインを生成する補正ゲイン生成回路と、 前記補正ゲイン生成回路が生成した補正ゲインで前記入力映像信号のそれぞれを補正する階調補正手段を具備し、 前記階調補正手段より階調補正された出力映像信号を得ることを特徴とする階調補正機能付き撮像装置。 8. A solid-state imaging device, an analog circuit for taking out an input video signal from the solid-state imaging device, a feature quantity extraction circuit for obtaining a feature quantity of the input video signal, the feature quantity the feature quantity extraction circuit is determined a correction coefficient determination circuit for outputting a correction factor to determine the tone correction characteristic to be corrected on the basis of the correction to generate a correction gain of the gradation compensation characteristic from the correction coefficient, wherein the input video signal and the correction coefficient determination circuit has determined that the gain generation circuit, said comprising a gradation correction means for correcting the respective correction correction gain gain generating circuit has generated the input video signal to obtain a gradation corrected output video signal from said tone correction means tone correcting function imaging apparatus according to claim.
  9. 【請求項9】 固体撮像素子と、前記固体撮像素子から入力映像信号を取り出すアナログ回路と、 前記入力映像信号から輝度信号Yを分離もしくは合成する輝度信号合成回路と、 前記輝度信号Yのヒストグラムを求める特徴量抽出回路と、 前記特徴量抽出回路が求めたヒストグラムに基づいて補正すべき階調補正特性を決定する補正係数を出力する補正係数決定回路と、 前記マトリックス回路が算出した輝度信号Yと前記補正係数決定回路が決定した補正係数から階調補正特性の補正ゲインを生成する補正ゲイン生成回路と、 前記補正ゲイン生成回路が生成した補正ゲインを前記入力映像信号に乗算する階調補正手段を具備し、 前記階調補正手段より階調補正された出力映像信号を得ることを特徴とする階調補正機能付き撮像装置。 9. A solid-state imaging device, an analog circuit for taking out an input video signal from the solid-state imaging device, a luminance signal synthesizing circuit for separating or synthesizing the luminance signal Y from the input video signal, a histogram of the luminance signal Y a feature quantity extraction circuit for obtaining a correction coefficient determination circuit for outputting a correction coefficient in which the feature quantity extraction circuit determines the gradation correction characteristic to be corrected on the basis of the histogram calculated, the luminance signal Y in which the matrix circuit is calculated a correction gain generation circuit which generates a correction gain of the gradation compensation characteristic from the correction coefficient and the correction coefficient determination circuit has determined, the gradation correction means for multiplying the correction gain the correction gain generation circuit is generated on the input video signal provided, and gradation correction function imaging apparatus characterized by obtaining a gradation-corrected output video signal from said tone correction means.
  10. 【請求項10】 固体撮像素子と、前記固体撮像素子から入力映像信号であるRGB信号を取り出すアナログ回路と、 前記入力映像信号であるRGB信号の輝度信号Yを算出するマトリックス回路と、 前記輝度信号Yのヒストグラムを求める特徴量抽出回路と、 前記特徴量抽出回路が求めたヒストグラムに基づいて補正すべき階調補正特性を決定する補正係数を出力する補正係数決定回路と、 前記マトリックス回路が算出した輝度信号Yと前記補正係数決定回路が決定した補正係数から階調補正特性の補正ゲインを生成する補正ゲイン生成回路と、 前記補正ゲイン生成回路が生成した補正ゲインを前記入力映像信号のそれぞれに乗算する階調補正手段を具備し、 前記階調補正手段より階調補正された出力映像信号を得ることを特徴とする階 10. A solid-state imaging device, an analog circuit for taking out an RGB signal is an input video signal from the solid-state imaging device includes a matrix circuit for calculating the luminance signal Y of the RGB signal is the input video signal, the luminance signal a feature quantity extraction circuit for obtaining the Y histogram of a correction coefficient determination circuit for outputting a correction factor to determine the tone correction characteristic to be corrected on the basis of the histogram the feature quantity extraction circuit is determined, the matrix circuit is calculated a correction gain generation circuit which generates a correction gain of the gradation compensation characteristic from the correction coefficient and the correction coefficient determining circuit and the luminance signal Y is determined, multiplied by the correction gain the correction gain generation circuit is generated in each of said input video signal story to be provided with a gradation correction means and to obtain a gradation corrected output video signal from said tone correction means 調補正機能付き撮像装置。 Tone correction function with the imaging device.
  11. 【請求項11】 補正ゲイン生成回路が入力映像信号から第1の階調補正特性を生成する第1の階調補正特性回路と、 入力映像信号から第2の階調補正特性を生成する第2の階調補正特性回路と、 入力映像信号と補正係数を加算する加算器と、 前記加算器の出力信号によって第1の階調補正特性と第2の階調補正特性を加重平均して補正ゲインを出力する加重平均回路という構成にしたことを特徴にする請求項8、9または10に記載の階調補正機能付き撮像装置。 11. A first gradation correction characteristic circuit correction gain generating circuit generates a first gradation correction characteristic from the input video signal, second generating the second gradation correction characteristic from the input video signal of a gradation correction characteristic circuit, an adder for adding the input video signal and the correction coefficient, the adder first gradation correction characteristic and a weighted average of the correction gain of the second gradation correction characteristic by the output signal of the tone correcting function imaging apparatus according to claim 8, 9 or 10 to characterized in that a configuration of the weighted average circuit for outputting.
  12. 【請求項12】 補正ゲイン生成回路が入力映像信号から第1の階調補正特性を生成する第1の階調補正特性回路と、 入力映像信号から第2の階調補正特性を生成する第2の階調補正特性回路と、 入力映像信号の平均値を求める平均値検出回路と、 前記平均値と前記補正係数を加算する加算器と、 前記加算器の出力信号によって第1の階調補正特性と第2の階調補正特性を加重平均して補正ゲインを出力する加重平均回路という構成にしたことを特徴にする請求項8,9または10に記載の階調補正機能付き撮像装置。 12. A first gradation correction characteristic circuit correction gain generating circuit generates a first gradation correction characteristic from the input video signal, second generating the second gradation correction characteristic from the input video signal a gradation correction characteristic circuit, an average value detecting circuit for obtaining the mean value of the input video signal, an adder for adding the correction coefficient and the average value, the first gradation correction characteristic by the output signal of the adder When the gradation correction function imaging apparatus according to claim 8, 9 or 10 to characterized in that a configuration of the weighted average circuit a second gradation correction characteristic and outputs a weighted average of the correction gain.
  13. 【請求項13】 入力映像信号Yの第1の階調補正特性Y1が Y1={1/a 2・(Y−a) 3 +a}の形態の3次曲線に従い、 第2の階調補正特性Y2がY2=bYの形態の1次直線に従うことを特徴にする請求項11または12に記載の階調補正機能付き撮像装置。 According cubic curve in the form of 13. The first gradation correction characteristic Y1 of the input video signal Y is Y1 = {1 / a 2 · (Y-a) 3 + a}, a second gradation correction characteristic Y2 is gradation correction function imaging apparatus according to claim 11 or 12, the feature to follow first-order linear forms of Y2 = bY.
  14. 【請求項14】 補正ゲイン生成回路が、入力映像信号Yの平均値Yaを求める平均値検出回路と、前記平均値Yaと前記補正係数を加算する第1加算器と、前記第1 14. The correction gain generation circuit, the mean value detecting circuit for obtaining an average value Ya of an input video signal Y, a first adder for adding the correction coefficient and the average value Ya, the first
    加算器の出力信号を値'0'と前記入力映像信号Yの取り得る最大値でクリップするクリップ回路と、前記入力映像信号Yを加算して3倍のYを出力する第2の加算器と、前記入力映像信号Yを2乗してY 2を出力する第1 A clip circuit for clipping a maximum value to obtain an output signal of the adder to the value '0' takes the input video signal Y, a second adder for outputting a 3-fold Y by adding said input video signal Y first outputting the Y 2 by squaring the input image signal Y
    乗算器と、前記第1乗算器の出力信号に定数を加算する第3加算器と、前記第3加算器の出力信号から前記第2 Multipliers and a third adder for adding a constant to the output signal of the first multiplier, the second from the output signal of said third adder
    加算器の出力信号を減算する第1減算器と、前記クリップ回路の出力信号を前記入力映像信号Yの取り得る最大値から減算する第2減算器と、前記第1減算器の出力信号と前記第2減算器の出力信号を乗算する第2乗算器と、前記クリップ回路の出力信号と前記第2乗算器の出力信号を加算する第4加算器の構成にしたことを特徴とする請求項8,9,10または12に記載の階調補正機能付き撮像装置。 Wherein a first subtractor for subtracting the output signal of the adder, a second subtractor for subtracting an output signal of the clip circuit from the maximum possible value of the input video signal Y, the output signal of the first subtracter and claim wherein the second multiplier for multiplying the output signal of the second subtractor, that the configuration of the fourth adder for adding the output signal of the output signal and the second multiplier of the clip circuit 8 tone correction function imaging device according to 9, 10 or 12.
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