JPH06284336A

JPH06284336A - 画像信号の非線形変換方法、装置及びそれを備えた撮像装置

Info

Publication number: JPH06284336A
Application number: JP5090886A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tanaka; 健二田中
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-03-25
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1994-10-07

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】逆光状態の被写体や輝度差の少ない被写体を
撮影した場合にも、適度の階調が得られるようにする。【構成】ローパスフィルタ７から出力された輝度信号
を、可変非線形変換回路１４によりレベル変換する。マ
イコン１１は、検波回路１０の出力信号のレベルごとに
面積積分して、入力信号レベル対面積の分布関数を作成
し、この分布関数から、階調が必要なレベルと不要なレ
ベルとを判断し、可変非線形変換回路１４のレベル変換
特性を決定する。例えば、逆光の場合は、低輝度部分を
持ち上げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビカメラ等の映像
機器における輝度信号処理に好適な画像信号の非線形変
換方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、テレビカメラの信号処理系とし
て、図４のように構成されたものがあった。同図におい
て、被写体（図示せず）の像は、レンズ（図示せず）に
より収束され、アイリス１を通って、ＣＣＤ撮像素子２
へ結像される。そして、ここで、電気信号に変換され、
ＣＤＳ回路３によりノイズ除去等が行われ、ＡＧＣ回路
４によりレベルが調整され、Ａ／Ｄ変換回路５によりデ
ィジタル信号に変換される。

【０００３】Ａ／Ｄ変換回路５の出力信号は、色分離回
路６により、Ｙ，Ｒ，Ｇ，信号に分離され、原色分離マ
トリックス回路（図示せず、以下同じ）、ホワイトバラ
ンス調整回路、ガンマ補正回路、マトリックス回路等に
より色差信号とされる。

【０００４】また、Ｙ信号は、ローパスフィルタ７によ
り、色信号成分等の不要な成分が除去され、ニー回路８
により、ダイナミックレンジを圧縮するための白圧縮が
行われ、ガンマ補正回路９により、テレビ受信機のＣＲ
Ｔの電気−光変換特性の非線形性を補正するためのガン
マ補正が行われる。ローパスフィルタ７の出力は、検波
回路１０へも供給され、その出力信号がマイコン１１へ
供給される。マイコン１１は、検波回路１０の出力に基
づいて、アイリス１及びＡＧＣ回路４を制御するデータ
を作成し、それぞれＤ／Ａ変換器１２，１３によりアナ
ログ信号に変換して、アイリス１及びＡＧＣ回路４へ供
給する。また、図示していないが、ＣＣＤ２を利用した
電子シャッタのスピードを制御するように構成すること
もできる。さらに、ＣＣＤ２とは別にシャッタ機構を設
けることもできる。

【０００５】以上のように構成されたテレビカメラにお
いて、被写体の入力輝度レベルに対する出力輝度レベル
の調整手段は、光学系を含めると、アイリス１、シャッ
タ、ＡＧＣ回路４、ニー回路８及びガンマ補正回路９で
ある。この中で、アイリス１、シャッタ、及びＡＧＣ回
路４は、被写体の輝度が高い場合は、アイリス１を絞
り、シャッタスピードを速くし、さらにＡＧＣ回路４の
ゲインを調整する。逆に、被写体の輝度が低い場合は、
アイリス１を開き、シャッタスピードを遅くし、さらに
ＡＧＣ回路４のゲインを調整する。これらの場合、各部
は、入力輝度レベルに対して出力輝度レベルを可変でか
つ線形に変換する作用を持っている。一方、ニー回路８
及びガンマ補正回路９は、入力輝度レベルに対する出力
輝度レベルを、固定で非線形に変換する作用を持ってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成されたテレビカメラにおいて、信号処理系のダ
イナミックレンジには限りがあるので、例えば、逆光で
人物等を撮像した場合、輝度信号のレベルが大小に２極
化してしまうため、階調を得ることができないという問
題点があった。また、輝度差の少ない被写体を撮像した
場合にも、階調を得ることができないという問題点があ
った。

【０００７】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、逆光で被写体を撮影した場合や輝
度差の少ない被写体を撮影した場合にも、適度の階調が
得られるようにした画像信号の非線形変換方法及び装置
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、本発明は、画像信号の非線形変換方法において、
入力画像信号レベルごとに画面内で面積積分を行うこと
により、入力画像信号レベル対面積の分布関数を作成
し、この分布関数に基づいて、前記入力画像信号を非線
形でかつ可変に変換するものである。

【０００９】また、本発明は、画像信号の非線形変換装
置において、入力画像信号レベルごとにを画面内で面積
積分を行うことにより、入力画像信号レベル対面積の分
布関数を作成する手段と、この手段の出力に基づいて、
前記入力画像信号を非線形でかつ可変に変換する手段と
を備えるものである。前記本発明の装置は、テレビカメ
ラ等の撮像装置に設けることができる。

【００１０】

【作用】本発明によれば、入力画像信号レベルごとに分
布関数を作成し、この分布関数から、どの信号レベルに
対して階調が必要であり、どの信号レベルに対して階調
が必要でないかを判断し、それに基づいて可変非線形変
換特性を設定する。

【００１１】例えば、逆光で被写体を撮影した場合の画
像信号のように、レベルが大小に２局化した画像信号の
場合、逆光によりつぶれてしまう低輝度部分のレベルを
持ち上げて、階調を持たせている。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の実施例による映
像信号の非線形変換装置を備えたテレビカメラの構成を
示すブロック図である。ここで、図４と対応する部分に
は、同一の番号が付してある。

【００１３】図１と図４とを比較すれば明らかなよう
に、本実施例の特徴は、ローパスフィルタ７の出力を可
変非線形変換回路により非線形変換する点にある。可変
非線形変換回路１４は、マイコン１１により制御され
る。マイコン１１は、検波回路１０の出力に基づいて、
この制御信号を作成する。以下、この制御信号の作成方
法の一例を説明する。

【００１４】図２は、被写体を撮像した輝度信号の分布
関数及びそれに対応する非線形変換特性を示す図であ
る。分布関数は、横軸が入力信号レベル、縦軸がそのレ
ベルの信号が画面中で占める面積である。また、非線形
変換特性は、横軸が入力信号レベル、縦軸が出力信号レ
ベルである。マイコン１１は、検波回路１０の出力信号
のレベルごとに面積積分して、分布関数を計算し、この
分布関数から、どの信号レベルに対して階調が必要であ
り、どの信号レベルに対して階調が必要でないかを判断
し、それに基づいて可変非線形変換特性を設定する。

【００１５】まず、分布関数を作成するために、マイコ
ン１１は、検波回路１０の出力信号から、画面を、例え
ば水平方向５個、垂直方向５個の２５個に分割した領域
ごとに、平均輝度レベルを算出する。そして、２５個の
領域の平均輝度レベルごとに加算し、図２（ａ），
（ｃ），（ｅ）に示されているような、分布関数を作成
する。図２（ａ）は、逆光で被写体を撮影した場合の分
布関数であって、入力信号レベルの小さい部分と大きい
部分が多いことが分かる。また、図２（ｃ）は、輝度差
の少ない絵柄の被写体を撮影した場合の分布関数であっ
て、中輝度の部分が多いことが分かる。さらに、図２
（ｃ）は、結婚式で花嫁を撮影した場合の分布関数であ
って、白の衣装に対応して高輝度の部分が多いことが分
かる。

【００１６】そして、図２（ａ），（ｃ），（ｅ）に示
されているような分布関数に対して、それぞれ図２
（ｂ），（ｄ），（ｆ）に示されているように非線形変
換特性を設定する。図２（ｂ）は、図３（ａ）に対する
非線形変換特性であって、逆光によりつぶれてしまう低
輝度部分のレベルを持ち上げて、階調を持たせている。
同様に、図２（ｃ）に対する非線形変換特性である図２
（ｄ）では、中輝度部分のレベルを伸張して、階調を持
たせており、図２（ｅ）に対する非線形変換特性である
図２（ｆ）では、高輝度部分のレベルを伸張して、階調
を持たせている。

【００１７】図３は、可変非変形変換回路の具体的構成
の一例を示すブロック図である。この図において、９
１，９５はスイッチング回路、９２〜９４は非線形変換
特性を記憶しているルックアップテーブルメモリである
ＲＯＭ、９６はアンプ、９７は加算器である。ＲＯＭ９
２〜９４には、それぞれ、例えば、図２（ｂ），
（ｄ），（ｅ）に示されている非線形変換特性の点線
（ゲイン１）と実線との差に相当するデータ（したがっ
て、点線と実線が重なっている入力信号レベルに対して
は０）が記憶されている。スイッング回路９１，９５に
は、マイコン１１のＣＰＵ（図示せず）からスイッチン
グ制御信号が供給され、アンプ９６には、ゲイン制御信
号が供給されている。

【００１８】次に、この回路の動作を説明する。入力信
号は、スイッチング回路９１を通って、ＲＯＭ９２〜９
４へ選択的に入力される。スイッチング回路９１の選択
は、マイコン１１が検波回路１０の出力信号を基づいて
作成した分布関数を参照し、最適の非線形変換特性を記
憶してあるＲＯＭへ入力されるように制御される。例え
ば、作成した分布関数が、図２（ａ）の分布関数に最も
類似していれば、図２（ｂ）の非線形変換特性を記憶し
てあるＲＯＭへ入力されるように制御される。ＲＯＭの
出力信号は、点線と実線との差に相当するデータとなっ
て、スイッチング回路９５へ入力される。スイッチング
回路９５は、スイッチング回路９１と連動して切換えら
れる。アンプ９６のゲインは、所定の期間（例、２〜３
秒）内に、例えば０から１へと変化するように制御され
る。この結果、この非線形変換回路の特性は、前記所定
の期間内に、例えば、図（ｂ）の点線の特性から実線の
特性へと徐々に変化することになる。これにより、シー
ンが切り換わった時に、徐々に非線形変換特性を変化さ
せることができるので、再生画像の階調特性を滑らかに
切り換えることができる。

【００１９】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可
能であり、それらを本発明の範囲から排除するものでは
ない。

【００２０】例えば、前記実施例は、それぞれ異なる非
線形変換特性を記憶している３個のＲＯＭを備えている
が、ＲＯＭの個数を多くすれば、様々の条件の被写体を
撮影した場合の入力信号に対して、より適切な非線形変
換を行うことができる。また、前記実施例は、アンプ９
６を用いて、非線形変換特性を徐々に変化させている
が、ＲＯＭの容量に余裕があれば、非線形変換特性が少
しずつ異なるルックアップテーブルを作成し、これを切
換えることにより非線形変換特性を徐々に変化させても
よい。さらに、非線形変換特性の記憶手段は、ＥＥＰＲ
ＯＭでもよい。

【００２１】また、前記実施例は、非線形変換回路をニ
ー回路の前段に設けているが、ガンマ補正回路の前段又
は後段に設けてもよい。また、輝度情報を処理する装置
であれば、テレビカメラ以外の撮像装置、テレビジョン
受信機等の映像再生装置に適用することもできる。

【００２２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、入力画像信号の信号レベル対面積の分布関数に
基づいて、この入力画像信号の非線形変換を行うので、
逆光で被写体を撮影した場合や輝度差の少ない被写体を
撮影した画像信号に対して、適度の階調を与えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による映像信号の非線形変換装
置を備えたテレビカメラの構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明の実施例における輝度信号の分布関数及
びそれに対応する非線形変換特性を示す図である。

【図３】非変形変換回路の具体的構成の一例を示すブロ
ック図である。

【図４】従来のテレビカメラの構成を示す図である。

【符号の説明】

１１…マイコン、１４…可変非線形変換回路、９２〜９
４…ＲＯＭ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力画像信号レベルごとにを画面内で面
積積分を行うことにより、入力画像信号レベル対面積の
分布関数を作成し、この分布関数に基づいて、前記入力画像信号を非線形で
かつ可変に変換することを特徴とする画像信号の非線形
変換方法。
【請求項２】入力画像信号レベルごとにを画面内で面
積積分を行うことにより、入力画像信号レベル対面積の
分布関数を作成する手段と、該手段の出力に基づいて、前記入力画像信号を非線形で
かつ可変に変換する手段とを備えることを特徴とする画
像信号の非線形変換装置。
【請求項３】請求項２記載の非線形変換装置を備えた
撮像装置。