JPH0630330A - 階調補正回路及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 逆光の強い画像に対して階調補正を行って
も、偽輪郭が発生しない、階調がつぶされない、暗い部
分のノイズが目だたない画面全域に渡って階調表現が豊
かな出力画像が得ることができる階調補正回路を提供す
る。 【構成】 低域通過フィルタ１０１によって入力映像信
号の低域成分だけを取り出し、階調補正処理部１０２で
階調補正を行う。一方、高域通過フィルタ１０３によっ
て入力映像信号の高域成分だけを取り出し、非線形処理
部１０４でノイズ成分を除去する。最後に、階調補正処
理部１０２の出力信号と非線形処理部１０４の出力信号
を加算器１０５で加算することによって、暗い部分のノ
イズを抑えた階調性豊かな階調補正を行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。従来の階調補正回路としては、例えば特開昭６０
−１３９０８０号公報の画像処理装置に示されている。

【０００３】以下に、従来の階調補正回路について説明
する。図１６は従来例における階調補正回路の機能ブロ
ック図である。図１６において、１３０１はＲ信号階調
補正部、１３０２はＧ信号階調補正部、１３０３はＢ信
号階調補正部、１３０４は輝度信号ヒストグラム作成手
段、１３０５は累積輝度分布曲線作成手段である。

【０００４】以上のように構成された従来の階調補正回
路について、以下その動作について説明する。

【０００５】まず、０〜２５５のデジタルデータに変換
されたＲ，Ｇ，Ｂ信号が入力される。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。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の関係式で求めることができ、やはり０〜２５５
の値になる。この関係式により有効画面の１フレーム全
域にわたり輝度を求め、例えばＮＴＳＣ信号では６４０
×４８０ドットについて輝度信号ヒストグラム作成手段
１３０４が輝度レベルの分布を求めると、輝度ヒストグ
ラムが得られる。この画像データについて累積輝度分布
曲線作成手段１３０５が上記の輝度ヒストグラムの累積
を求めると累積輝度分布曲線が得られる。

【０００６】この累積輝度分布曲線の横軸Ｈは入力輝度
レベルの０〜２５５であり、縦軸Ｖの値も０〜２５５に
なるように正規化すれば、この曲線を示す関係式が求め
られる。この関係式をＶ＝Ｆ（Ｈ）とすれば、Ｖは入力
輝度レベルＨのガンマ変換した値として求めることがで
きる。この関係式によって、Ｒ信号階調補正部１３０
１、Ｇ信号階調補正部１３０２、Ｂ信号階調補正部１３
０３が、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号に同じガンマ変換を行い階調補
正を行う。このように、累積輝度分布曲線を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
にわたって階調補正された出力画像を得ることができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来例においては、テレビ信号等の逆光の度合いが小さい
映像は問題ないが、民生用カメラなどで撮影した逆光の
度合いが大きい画像に対してこの処理を行うと、画面全
域にわたって階調を均一にするように補正を行うので階
調がない部分が急激に伸張されるため偽輪郭が発生した
り、階調性がよい部分がつぶされたりして不自然な画像
になるという問題点を有していた。また、暗い部分の階
調を再現するため低輝度部分のゲインを上げるのでノイ
ズが目だつという問題点も有していた。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、逆光の度合いが大きい画像に対しても偽輪郭が発生
しない、階調がつぶされない、低輝度部分のノイズが目
だたない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階調補正回路を提供することを目的
とする。

【０００９】

【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、入力映像信号の低域成分を
分離する低域通過フィルタと、前記低域通過フィルタの
出力信号を階調補正する階調補正処理部と、前記入力映
像信号の高域成分を分離する高域通過フィルタと、前記
階調補正処理部の出力信号と前記高域通過フィルタの出
力信号を加算し出力映像信号を出力する加算器とを備え
たものである。

【００１０】また、本発明の階調補正回路は、入力映像
信号の低域成分を分離する低域通過フィルタと、前記低
域通過フィルタの出力信号を階調補正する階調補正処理
部と、前記入力映像信号の高域成分を分離する高域通過
フィルタと、前記高域通過フィルタの出力信号を非線形
処理する非線形処理部と、前記階調補正処理部の出力信
号と前記非線形処理部の出力信号を加算し出力映像信号
を出力する加算器とを備えたものである。

【００１１】また、本発明の階調補正回路は、入力映像
信号の低域成分を分離する低域通過フィルタと、前記低
域通過フィルタの出力信号を階調補正する階調補正処理
部と、前記入力映像信号の高域成分を分離する高域通過
フィルタと、前記高域通過フィルタの出力信号を非線形
処理する非線形処理部と、前記非線形処理部の出力信号
を前記階調補正部の階調補正に応じてゲイン調整するゲ
イン調整部と、前記階調補正処理部の出力信号と前記ゲ
イン調整部の出力信号を加算し出力映像信号を出力する
加算器とを備えたものである。

【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、入力映像信号の低域成分
を分離する低域通過フィルタと、前記低域通過フィルタ
の出力信号を階調補正する階調補正処理部と、前記入力
映像信号の輪郭成分を抽出する輪郭抽出フィルタと、前
記輪郭抽出フィルタの出力信号を非線形処理する非線形
処理部と、前記非線形処理部の出力信号を前記階調補正
部の階調補正に応じてゲイン調整するゲイン調整部と、
前記階調補正処理部の出力信号と前記ゲイン調整部の出
力信号を加算し出力映像信号を出力する加算器とを備え
たものである。

【００１３】

【作用】本発明の階調補正回路は上記した構成により、
低域通過フィルタによって入力映像信号の低域成分だけ
を分離し、階調補正処理部で階調補正を行う。一方、高
域通過フィルタによって入力映像信号の高域成分だけを
分離する。高域成分は階調補正を行わないのでディテー
ル部の階調を保つことができる。最後に、階調補正処理
部の出力信号と高域通過フィルタの出力信号を加算器で
加算することによって、階調性豊かな階調補正を行うこ
とができる。

【００１４】また本発明の階調補正回路は上記した構成
により、低域通過フィルタによって入力映像信号の低域
成分だけを分離し、階調補正処理部で階調補正を行う。
一方、高域通過フィルタによって入力映像信号の高域成
分だけを分離し、非線形処理部でノイズ成分を除去す
る。高域成分は階調補正を行わないのでディテール部の
階調を保つことができる。最後に、階調補正処理部の出
力信号と非線形処理部の出力信号を加算器で加算するこ
とによって、低輝度部分のノイズを抑えた階調性豊かな
階調補正を行うことができる。

【００１５】また本発明の階調補正回路は上記した構成
により、低域通過フィルタによって入力映像信号の低域
成分だけを分離し、階調補正処理部で階調補正を行う。
一方、高域通過フィルタによって入力映像信号の高域成
分だけを分離し、非線形処理部でノイズ成分を除去す
る。さらに、階調補正処理部で階調を圧縮した部分の階
調性を補正するため非線形処理部を通した高域成分をゲ
イン調整部でゲイン調整を行う。高域成分は階調補正を
行わないのでディテール部の階調を保つことができる。
最後に、階調補正処理部の出力信号とゲイン調整部の出
力信号を加算器で加算することによって、低輝度部分の
ノイズを抑えた階調表現豊かな階調補正を行うことがで
きる。

【００１６】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。低域通過フィルタによって入
力映像信号の低域成分だけを取り出し、階調補正処理部
で階調補正を行う。一方、輪郭抽出フィルタによって入
力映像信号の輪郭成分だけを取り出し、非線形処理部で
ノイズ成分を除去する。さらに、階調補正処理部で階調
を圧縮した部分の階調性を補正するため非線形処理部を
通した輪郭成分をゲイン調整部でゲイン調整を行う。輪
郭成分は階調補正を行わないのでディテール部の階調を
保つことができる。最後に、階調補正処理部の出力信号
とゲイン調整部の出力信号を加算器で加算することによ
って、低輝度部分のノイズを抑えた階調表現豊かな階調
補正を行うことができる。

【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。

【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。図１におい
て、１０１は低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、１０２は階
調補正処理部、１０３は高域通過フィルタ（ＨＰＦ）、
１０４は非線形処理部、１０５は加算器、１０６はヒス
トグラム作成手段、１０７は階調補正曲線決定手段であ
る。

【００１９】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（撮像装置）のブロック
図である。図２において、３０１はＣＣＤカメラヘッド
部、３０２はアナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換
器）、３０３は階調補正回路、３０４は信号処理回路、
３０５はデジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）、
３０６はエンコーダ回路、３０７はＶＴＲ回路である。

【００２０】図３は入力映像信号の１フレームの画像を
示した図である。４０１は有効画面を示す。有効画面４
０１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。

【００２１】図４は有効画面の輝度信号のヒストグラム
と階調補正曲線を示す線図である。図４のａが輝度信号
のヒストグラム、図４のｂが階調補正曲線である。

【００２２】図５は本発明の実施例における非線形処理
部の非線形処理特性を示す図である。図５のｄは非線形
処理特性、図５のｅはコアリング値である。

【００２３】図６は本発明の第１の実施例における階調
補正回路の信号図である。図６において、（ａ）は入力
映像信号、（ｂ）は低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１０１
の出力信号、（ｃ）は高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１０
３の出力信号、（ｄ）は階調補正処理部１０２の出力信
号、（ｅ）は非線形処理部１０４の出力信号、（ｆ）は
階調補正回路３０３の出力映像信号である。

【００２４】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。

【００２５】図２において、まず、ＣＣＤカメラヘッド
部３０１から入力映像信号としてＲ，Ｇ，Ｂ信号が取り
込まれる。このＲ，Ｇ，Ｂ信号はアナログ−デジタル変
換器３０２によって０〜２５５のデジタルデータに変換
される。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階調補正回路３０
３に入力される。階調補正回路３０３では、入力映像信
号を高域成分と低域成分に分離し、高域成分のノイズ成
分を除去する。一方、低域成分だけ階調補正を行う。そ
してノイズ成分を除去した高域成分と階調補正した低域
成分を加算し、階調補正されたＲ，Ｇ，Ｂ信号として出
力する。この階調補正されたＲ，Ｇ，Ｂ信号を信号処理
回路３０４がアパーチャ補正処理等の信号処理を行う。
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３０５がアナログＲ，Ｇ，Ｂ信号に変換
する。次に、エンコーダ回路３０６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。最後に、ＶＴＲ回路３０７がビデオテープに記録す
る。

【００２６】次に、図１と図６を用いて階調補正回路３
０３の動作を詳細説明する。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。これらの色データはＲ＝Ｇ＝Ｂ＝２５
５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。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の関係式で求
めることができ、やはり０〜２５５の値になる。

【００２７】図３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。ヒストグラム作
成手段１０６が、上記の関係式により有効画面の１フレ
ーム全域にわたり、例えば図３の有効画面４０１の１フ
レーム画像６４０×４８０ドットについて、輝度レベル
の分布を求めると、図４のａに示すような輝度ヒストグ
ラムが得られる。この輝度ヒストグラム（図４のａ）を
見るとピークが２箇所できており、逆光の被写体である
ことと逆光の度合いがどの程度であるか推測することが
できる。このようにして、階調補正曲線決定手段１０７
がこの輝度ヒストグラムを特徴量として画像認識を行
い、入力画像に一番適した階調補正曲線を決定する。

【００２８】また、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１０１
によって、入力映像信号（図６の（ａ））から低域成分
（図６の（ｂ））だけ取り出し、階調補正処理部１０２
に供給する。そして、階調補正処理部１０２が、低域成
分だけのＲ，Ｇ，Ｂ信号に、同じ決定した階調補正曲線
によって、階調補正を行う（例えば図６の（ｄ））。こ
のように、入力映像信号の低域成分だけに階調補正を行
うので、エッジ成分などのディテール部の階調を失うこ
となく階調補正を行うことができる。また、階調補正曲
線を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。

【００２９】以下図５を用いて、非線形処理部１０４の
ノイズ除去処理について説明する。一方、高域通過フィ
ルタ１０３によって、入力映像信号（図６の（ａ））か
ら高域成分（図６の（ｃ））だけを取り出し、非線形処
理部１０４に供給する。非線形処理部１０４では図５の
ｄに示す非線形処理特性によって、入力映像信号の高域
成分の絶対値がコアリング値（図５のｅ）より小さいと
きは出力信号がゼロになり、絶対値が大きいときは、入
力映像信号の高域成分が正ならば、出力信号は入力映像
信号の高域成分からコアリング値（図５のｅ）を減算し
た値になる。また、入力映像信号の高域成分が負なら
ば、出力信号は入力映像信号の高域成分にコアリング値
（図５のｅ）を加算した値になる。このようにして、図
６の（ｅ）に示すように入力映像信号の高域成分（図６
の（ｃ））のコアリング値（図５のｅ）より小さいノイ
ズ成分を除去する。入力映像信号の高域成分はノイズ除
去だけを行い、階調補正を行わないので、ディテール部
の階調はそのまま保たれる。また、コアリング値（図５
のｅ）の大きさを調節することによりノイズ除去の度合
いも調整することができる。

【００３０】このとき、高域通過フィルタ１０３の構成
は、１−低域通過フィルタ１０１の関係になるように、
低域通過フィルタ１０１と高域通過フィルタ１０３を構
成する。こうすることによって、最後に低域通過フィル
タ１０１の出力と高域通過フィルタ１０３の出力を加算
した時、入力映像信号の大きさに復帰させることができ
る。

【００３１】最後に、階調補正処理部１０２の出力信号
と非線形処理部１０４の出力信号を加算器１０５で加算
して出力映像信号（図６の（ｆ））を出力する。このよ
うにして、逆光の度合いが大きい画像に対しても偽輪郭
が発生しない、階調がつぶされない、ノイズが少なく、
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。

【００３２】図７は図１に示した本発明の第１の実施例
における階調補正回路のより具体的な構成例を示すブロ
ック図である。図７において、階調補正曲線決定手段１
０７は、入力手段１０８、マイコン１０９、マイコン１
０９のプログラムと選択する階調補正曲線の特徴を示す
テンプレートとを格納するＲＯＭ１１０、輝度ヒストグ
ラムを格納するＲＡＭ１１１で構成している。

【００３３】図８は本発明の実施例における階調補正処
理部１０２の詳細ブロック図である。図８において、１
００１は値αでクリップするαクリップ回路、１００２
は値βでクリップするβクリップ回路、１００３は乗算
器、１００４は減算器、１００５は加算器、１００６は
ゲイン調整器、１００７は大信号セレクタ回路、１００
８はセレクタ回路である。

【００３４】図９は本発明の実施例における階調補正処
理部１０２の階調補正曲線を示す特性図である。

【００３５】図１０は本発明の実施例における階調補正
曲線決定の手順を示すフローチャートである。

【００３６】以下、図７を用いて階調補正回路３０３の
動作を詳細に説明する。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
階調補正処理部３０３に入力される。この入力映像信号
がヒストグラム作成手段１０６と低域通過フィルタ（Ｌ
ＰＦ）１０１と高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１０３に入
力される。

【００３７】図７，図１０により、マイコン１０９がテ
ンプレートマッチング法を用いて階調補正曲線を決定す
る動作について説明する。ヒストグラム作成手段１０６
は入力映像信号から輝度信号を求め、１フレームの有効
画面について輝度ヒストグラムを求める。そして、マイ
コン１０９が輝度ヒストグラムをＲＡＭ１１１に読み込
む。次に、ＲＯＭ１１０の中の選択する階調補正曲線の
特徴を示すテンプレートとＲＡＭ１１１に読み込んだ輝
度ヒストグラムの距離を求める。次に、距離が最小にな
る階調補正曲線を選択する。最後に、選択した階調補正
曲線のゲインを階調補正処理部１０２へ設定する。

【００３８】図８は本発明の実施例における階調補正処
理部１０２の詳細ブロック図である。また、図９は本発
明の実施例における階調補正処理部１０２の階調補正曲
線を示す特性図である。

【００３９】図８，図９において、階調補正処理部１０
２はゲインを入力すると、入力信号が値αより小さいと
きは入力信号に入力ゲインを乗算した出力信号（図９の
ａ）になり、入力信号が値αと値βの間の大きさのとき
は入力ゲインに値αを乗算したオフセットの傾き１の出
力信号（図９のｂ）になり、入力信号が値βより大きい
ときは図９のｂ信号のオフセットの傾き１／２の信号と
入力信号の大きい方を出力信号（図９のｃ）になるよう
に自動的に階調補正曲線（図９参照）を発生し入力信号
に対してリアルタイムで階調補正を行うことができる。
また、図８に示したような折れ線の階調補正曲線を発生
する階調補正処理部１０２にすることによって、何種類
かの階調補正曲線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。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曲線を構成するこ
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。

【００４０】また、低域通過フィルタ１０１では、入力
映像信号から低域成分を分離する。そして階調補正処理
部１０２が低域成分だけ階調補正を行う。このように、
入力映像信号の低域成分だけに階調補正を行うので、エ
ッジ成分などのディテール部の階調を失うことなく階調
補正を行うことができる。また、階調補正曲線を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。

【００４１】一方、高域通過フィルタ１０３では、入力
映像信号から高域成分が抽出される。そして非線形処理
部１０４が非線形処理特性によって入力映像信号の高域
成分のコアリング値より小さいノイズ成分の除去を行
う。入力映像信号の高域成分はノイズ除去だけを行い、
階調補正を行わないので、ディテール部の階調はそのま
ま保たれる。また、コアリング値の大きさを調節するこ
とによりノイズ除去の度合いも調整することができる。

【００４２】最後に、加算器１０５がノイズ成分を除去
した高域成分と階調補正した低域成分を加算し、階調補
正されたＲ，Ｇ，Ｂ信号として出力する。

【００４３】このとき、高域通過フィルタ１０３の構成
は、１−低域通過フィルタ１０１の関係になるように、
低域通過フィルタ１０１と高域通過フィルタ１０３を構
成する。こうすることによって、最後に低域通過フィル
タ１０１の出力と高域通過フィルタ１０３の出力を加算
した時、入力映像信号の大きさに復帰させることができ
る。

【００４４】このようにして、逆光の度合いが大きい画
像に対しても偽輪郭が発生しない、階調がつぶされな
い、ノイズが少なく、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。

【００４５】以上のように本実施例によれば、本発明の
階調補正回路は低域通過フィルタ１０１と、階調補正処
理部１０２と、高域通過フィルタ１０３と、非線形処理
部１０４と、加算器１０５と、ヒストグラム作成手段１
０６と、階調補正曲線決定手段１０７という構成で、逆
光の度合いが大きい画像に対しても偽輪郭が発生しな
い、階調がつぶされない、ノイズ成分を抑え、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。

【００４６】また、本発明の階調補正回路における階調
補正処理部１０２を、値αでクリップするαクリップ回
路１００１と、値βでクリップするβクリップ回路１０
０２と、乗算器１００３と、減算器１００４と、加算器
１００５と、ゲイン調整器１００６と、大信号セレクタ
回路１００７と、セレクタ回路１００８という構成で、
折れ線の階調補正曲線を発生する階調補正処理部１０２
にすることによって、何種類かの階調補正曲線を記憶し
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。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
に階調補正曲線を構成することによって、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。

【００４７】図１１は本発明の第２の実施例における階
調補正回路３０３の構成を示すブロック図である。図１
に示した第１の実施例と異なるのは、ゲイン調整部２０
１を新たに設けた点である。

【００４８】以下、図１１を用いて階調補正回路３０３
の動作を詳細に説明する。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。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。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の関係式で求め
ることができ、やはり０〜２５５の値になる。この関係
式により有効画面の１フレーム全域にわたり、例えば図
３の入力映像信号の有効画面の１フレームの画像６４０
×４８０ドットについて、ヒストグラム作成手段１０６
が輝度レベルの分布を求めると、図４のａに示すような
輝度ヒストグラムが得られる。この輝度ヒストグラム
（図４のａ）を見るとピークが２箇所できており、逆光
の被写体であることと逆光の度合いがどの程度であるか
推測することができる。このようにして、階調補正曲線
決定手段１０７がこの輝度ヒストグラムを特徴量として
画像認識を行い、入力画像に一番適した階調補正曲線を
決定する。

【００４９】また、低域通過フィルタ１０１によって、
入力映像信号から低域成分だけ取り出し、階調補正処理
部１０２に供給する。そして、階調補正処理部１０２
が、低域成分だけのＲ，Ｇ，Ｂ信号に、同じ決定した階
調補正曲線によって階調補正を行う。このように、入力
映像信号の低域成分だけに階調補正を行うので、エッジ
成分などのディテール部の階調を失うことなく階調補正
を行うことができる。また、階調補正曲線を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。

【００５０】なお、非線形処理部１０４の動作は第１の
実施例と同じである。図１２は映像信号の高域成分のゲ
イン特性を示す線図である。図１２のｃはゲイン特性を
示す。以下この図を用いて、ゲイン調整部２０１のゲイ
ン調整による階調補正について説明する。

【００５１】非線形処理部１０４の出力信号をゲイン調
整部２０１に供給する。ゲイン調整部２０１は、図１２
のｃに示すようなゲイン特性で高域成分の補正を行う。
このゲイン特性は図３のｂに示す階調補正曲線に対し、
階調圧縮の階調補正を行う輝度レベルに対してはゲイン
を徐々に上げるようなゲイン特性になっている。このよ
うに低域成分が階調圧縮され階調がなくなった部分を、
高域成分のゲインを上げることによって階調を補うこと
ができる。同様に、階調伸張の階調補正を行う輝度レベ
ルに対してはゲインを徐々に下げるようなゲイン調整を
行うようにすることにより、低域成分が階調伸張され階
調のですぎた部分を高域成分のゲインを下げることによ
って、適切な階調に補正することができる。また、入力
映像信号が任意の一定値より小さいとき、入力映像信号
の大きさに比例させて高域成分のゲインを下げるように
ゲイン調整を行うことにより低輝度の暗い部分のノイズ
成分を抑えることもできる。

【００５２】このとき、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１
０３の構成は、１−低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１０１
の関係になるように、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１０
１と高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１０３を構成する。こ
うすることによって、最後に低域通過フィルタ（ＬＰ
Ｆ）１０１の出力と高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１０３
の出力を加算した時、入力映像信号の大きさに復帰させ
ることができる。

【００５３】最後に、階調補正処理部１０２の出力信号
とゲイン調整部２０１の出力信号を加算器１０５で加算
して出力映像信号を出力する。このようにして、逆光の
度合いが大きい画像に対しても偽輪郭が発生しない、階
調がつぶされない、低輝度の暗い部分のノイズ成分を抑
え、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。

【００５４】図１３は図１１に示した本発明の第２の実
施例における階調補正回路３０３のより具体的な構成例
を示すブロック図である。図１３において、階調補正曲
線決定手段１０７は、入力手段１０８、マイコン１０
９、マイコン１０９のプログラムと選択する階調補正曲
線の特徴を示すテンプレートとを格納するＲＯＭ１１
０、輝度ヒストグラムを格納するＲＡＭ１１１で構成し
ている。

【００５５】以下、図１３を用いて階調補正回路３０３
の動作を詳細説明する。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
階調補正処理部３０３に入力される。この入力映像信号
がヒストグラム作成手段１０６と低域通過フィルタ（Ｌ
ＰＦ）１０１と高域通過フィルタ（ＨＰＦ）１０３に入
力される。

【００５６】図１０，図１３により、マイコン１０９が
テンプレートマッチング法を用いて階調補正曲線を決定
する動作について説明する。ヒストグラム作成手段１０
６は入力映像信号から輝度信号を求め、１フレームの有
効画面について輝度ヒストグラムを求める。そしてマイ
コン１０９が輝度ヒストグラムをＲＡＭ１１１に読み込
む。次に、ＲＯＭ１１０の中の選択する階調補正曲線の
特徴を示すテンプレートとＲＡＭ１１１に読み込んだ輝
度ヒストグラムの距離を求める。次に、距離が最小にな
る階調補正曲線を選択する。最後に、選択した階調補正
曲線のゲインを階調補正処理部１０２へ設定する。

【００５７】図８，図９において、階調補正処理部１０
２はゲインを入力すると、入力信号が値αより小さいと
きは入力信号に入力ゲインを乗算した出力信号（図９の
ａ）になり、入力信号が値αと値βの間の大きさのとき
は入力ゲインに値αを乗算したオフセットの傾き１の出
力信号（図９のｂ）になり、入力信号が値βより大きい
ときは図９のｂ信号のオフセットの傾き１／２の信号と
入力信号の大きい方を出力信号（図９のｃ）になるよう
に自動的に階調補正曲線（図９参照）を発生し入力信号
に対してリアルタイムで階調補正を行うことができる。
また、図８に示したような折れ線の階調補正曲線を発生
する階調補正処理部１０２にすることによって、何種類
かの階調補正曲線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。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曲線を構成するこ
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。

【００５８】また、低域通過フィルタ１０１では、入力
映像信号から低域成分を分離する。そして階調補正処理
部１０２が低域成分だけ階調補正を行う。このように、
入力映像信号の低域成分だけに階調補正を行うので、エ
ッジ成分などのディテール部の階調を失うことなく階調
補正を行うことができる。また、階調補正曲線を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。

【００５９】一方、高域通過フィルタ１０３では、入力
映像信号から高域成分が抽出される。そして非線形処理
部１０４が非線形処理特性によって入力映像信号の高域
成分のコアリング値より小さいノイズ成分の除去を行
う。入力映像信号の高域成分はノイズ除去だけを行い、
階調補正を行わないので、ディテール部の階調はそのま
ま保たれる。また、コアリング値の大きさを調節するこ
とによりノイズ除去の度合いも調整することができる。

【００６０】次に、ゲイン調整部の乗算器２０１は、階
調補正処理部１０２の階調補正処理に連動して入力映像
信号の高域成分のゲイン補正を行う。図９に示すように
階調補正処理部１０２の階調補正曲線は入力信号の値β
から階調圧縮を行うようになっているので、ゲイン特性
が値βを境目にしてゲインを徐々に上げるようなゲイン
特性になるようにマイコン１０９がゲイン調整部の乗算
器２０１に設定する。このように低域成分が階調圧縮さ
れ階調がなくなった部分を、高域成分のゲインを上げる
ことによって階調を補うことができる。また、階調補正
曲線を簡単な形にすることによって、ゲイン制御も簡単
な構成で容易に行うことができる。

【００６１】最後に加算器１０５がノイズ成分を除去し
ゲイン調整した高域成分と階調補正した低域成分を加算
し、階調補正されたＲ，Ｇ，Ｂ信号として出力する。

【００６２】このとき、高域通過フィルタ１０３の構成
は、１−低域通過フィルタ１０１の関係になるように、
低域通過フィルタ１０１と高域通過フィルタ１０３を構
成する。こうすることによって、最後に低域通過フィル
タ１０１の出力と高域通過フィルタ１０３の出力を加算
した時、入力映像信号の大きさに復帰させることができ
る。

【００６３】このようにして、逆光の度合いが大きい画
像に対しても偽輪郭が発生しない、階調がつぶされな
い、ノイズが少なく、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。

【００６４】なお、本実施例において、非線形処理部１
０４を用いて説明を行ったが、非線形処理部１０４を削
除しても、ノイズ成分を除去できないだけで、同様に逆
光の度合いが大きい画像に対しても偽輪郭が発生しな
い、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。

【００６５】以上のように本実施例によれば、本発明の
階調補正回路は低域通過フィルタ１０１と、階調補正処
理部１０２と、高域通過フィルタ１０３と、非線形処理
部１０４と、ゲイン調整部２０１と、加算器１０５と、
ヒストグラム作成手段１０６と、階調補正曲線決定手段
１０７という構成で、逆光の度合いが大きい画像に対し
ても偽輪郭が発生しない、階調がつぶされない、低輝度
の暗い部分のノイズ成分を抑え、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。

【００６６】また、本発明の階調補正回路における階調
補正処理部１０２を、値αでクリップするαクリップ回
路１００１と、値βでクリップするβクリップ回路１０
０２と、乗算器１００３と、減算器１００４と、加算器
１００５と、ゲイン調整器１００６と、大信号セレクタ
回路１００７と、セレクタ回路１００８という構成で、
折れ線の階調補正曲線を発生する階調補正処理部１０２
にすることによって、何種類かの階調補正曲線を記憶し
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。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
に階調補正曲線を構成することによって、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。

【００６７】図１４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。図１４において、９０１は固体撮像素子、９０２は
アナログ回路、９０３はアナログ−デジタル変換器（Ａ
／Ｄ変換器）、９０４は低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、
９０５は階調補正処理部、９０６は輪郭抽出フィルタ、
９０７は非線形処理部、９０８はゲイン調整部、９０９
は加算器、９１０はデジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ
変換器）、９１１はエンコーダ回路、９１２はヒストグ
ラム作成手段、９１８は階調補正曲線決定手段である。

【００６８】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。

【００６９】まず、固体撮像素子９０１からアナログ回
路９０２が入力映像信号としてＲ，Ｇ，Ｂ信号を取り込
む。このＲ，Ｇ，Ｂ信号はアナログ−デジタル変換器９
０３によって０〜２５５のデジタルデータに変換され
る。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
９１２と低域通過フィルタ９０４と輪郭抽出フィルタ９
０６に入力される。

【００７０】ヒストグラム作成手段９１２は入力映像信
号から輝度信号を求め、１フレームの有効画面について
輝度ヒストグラムを求める。そして階調補正曲線決定手
段９１８が輝度ヒストグラムから階調補正曲線を決定し
て階調補正処理部９０５へ設定する。

【００７１】低域通過フィルタ９０４では、入力映像信
号から低域成分を分離する。そして階調補正処理部９０
５が低域成分だけ階調補正決定手段９１８が決定した階
調補正曲線によって階調補正を行う。このように、入力
映像信号の低域成分だけに階調補正を行うので、エッジ
成分などのディテール部の階調を失うことなく階調補正
を行うことができる。また、階調補正曲線を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。

【００７２】一方、輪郭抽出フィルタ９０６では、入力
映像信号から輪郭成分が抽出される。そして非線形処理
部９０７が非線形処理特性によって入力映像信号の輪郭
成分のノイズ成分除去を行う。入力映像信号の輪郭成分
の絶対値がコアリング値より小さいときは出力信号がゼ
ロになり、絶対値が大きいときは、入力映像信号の輪郭
成分が正ならば、出力信号は入力映像信号の輪郭成分か
らコアリング値を減算した値になる。また入力映像信号
の輪郭成分が負ならば、出力信号は入力映像信号の輪郭
成分にコアリング値を加算した値になる。このようにし
て、入力映像信号の輪郭成分のコアリング値より小さい
ノイズ成分を除去する。入力映像信号の輪郭成分はノイ
ズ除去だけを行い、階調補正を行わないので、ディテー
ル部の階調はそのまま保たれる。また、コアリング値の
大きさを調節することによりノイズ除去の度合いも調整
することができる。

【００７３】次に、ゲイン調整部９０８は、階調補正処
理部９０５の階調補正処理に連動して入力映像信号の輪
郭成分のゲイン補正を行う。このゲイン特性は階調補正
曲線に対し、階調圧縮の階調補正を行う輝度レベルに対
してはゲインを徐々に上げるようなゲイン特性になって
いる。このように低域成分が階調圧縮され階調がなくな
った部分を、輪郭成分のゲインを上げることによって階
調を補うことができる。同様に、階調伸張の階調補正を
行う輝度レベルに対してはゲインを徐々に下げるような
ゲイン調整を行うようにすることにより、低域成分が階
調伸張され階調のですぎた部分を輪郭成分のゲインを下
げることによって、適切な階調に補正することができ
る。また入力映像信号が任意の一定値より小さいとき、
入力映像信号の大きさに比例させて輪郭成分のゲインを
下げるようにゲイン調整を行うことにより低輝度の暗い
部分のノイズ成分を抑えることもできる。

【００７４】最後に、加算器９０９がノイズ成分を除去
しゲイン調整した輪郭成分と階調補正した低域成分を加
算し、階調補正されたＲ，Ｇ，Ｂ信号として出力する。
この階調補正されたデジタルＲ，Ｇ，Ｂ信号をデジタル
−アナログ変換器９１０がアナログＲ，Ｇ，Ｂ信号に変
換する。次に、エンコーダ回路９１１がＲ，Ｇ，Ｂ信号
をＹ信号（輝度信号）とＣ信号（色信号）に変換し、階
調補正された出力映像信号として出力する。この出力映
像信号はＶＴＲでビデオテープに記録したり、モニタに
表示したりすることができる。

【００７５】図１５は本発明の第３の実施例における階
調補正曲線決定手段９１８のより具体的な構成例を示す
ブロック図である。図１５において、階調補正曲線決定
手段９１８は、入力手段９１３、マイコン９１４、マイ
コン９１４のプログラムと選択する階調補正曲線の特徴
を示すテンプレートとを格納するＲＯＭ９１５、輝度ヒ
ストグラムを格納するＲＡＭ９１６、９１７はバス９１
７で構成している。

【００７６】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。

【００７７】まず、固体撮像素子９０１からアナログ回
路９０２が入力映像信号としてＲ，Ｇ，Ｂ信号を取り込
む。このＲ，Ｇ，Ｂ信号はアナログ−デジタル変換器９
０３によって０〜２５５のデジタルデータに変換され
る。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
９１２と低域通過フィルタ９０４と輪郭抽出フィルタ９
０６に入力される。

【００７８】図１５，図１０により、マイコン９１４が
テンプレートマッチング法を用いて階調補正曲線を決定
する動作について説明する。ヒストグラム作成手段９１
２は入力映像信号から輝度信号を求め、１フレームの有
効画面について輝度ヒストグラムを求める。そしてマイ
コン９１４が輝度ヒストグラムをＲＡＭ９１６に読み込
む。次に、ＲＯＭ９１５の中の選択する階調補正曲線の
特徴を示すテンプレートとＲＡＭ９１６のヒストグラム
の距離を求める。次に、距離が最小になる階調補正曲線
を選択する。最後に、選択した階調補正曲線のゲインを
階調補正処理部９０５へ設定する。

【００７９】図８は本発明の実施例における階調補正機
能付き撮像装置の階調補正処理部９０５の詳細ブロック
図である。また、図９は本発明の実施例における階調補
正処理部の階調補正曲線を示す特性図である。

【００８０】図８，図９において、階調補正処理部９０
５はゲインを入力すると、入力信号が値αより小さいと
きは入力信号に入力ゲインを乗算した出力信号（図９
ａ）になり、入力信号が値αと値βの間の大きさのとき
は入力ゲインに値αを乗算したオフセットの傾き１の出
力信号（図９ｂ）になり、入力信号が値βより大きいと
きは図９ｂ信号のオフセットの傾き１／２の信号と入力
信号の大きい方を出力信号（図９ｃ）になるように自動
的に階調補正曲線（図９参照）を発生し入力信号に対し
てリアルタイムで階調補正を行うことができる。また、
図８に示したような折れ線の階調補正曲線を発生する階
調補正処理部９０５にすることによって、何種類かの階
調補正曲線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。
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曲線を構成することによ
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。

【００８１】また、低域通過フィルタ９０４では、入力
映像信号から低域成分を分離する。そして階調補正処理
部９０５が低域成分だけ階調補正を行う。このように、
入力映像信号の低域成分だけに階調補正を行うので、エ
ッジ成分などのディテール部の階調を失うことなく階調
補正を行うことができる。また、階調補正曲線を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。

【００８２】一方、輪郭抽出フィルタ９０６では、入力
映像信号から輪郭成分が抽出される。そして非線形処理
部９０７が非線形処理特性によって入力映像信号の輪郭
成分のコアリング値より小さいノイズ成分の除去を行
う。入力映像信号の輪郭成分はノイズ除去だけを行い、
階調補正を行わないので、ディテール部の階調はそのま
ま保たれる。また、コアリング値の大きさを調節するこ
とによりノイズ除去の度合いも調整することができる。

【００８３】次に、ゲイン調整部の乗算器９０８は、階
調補正処理部９０５の階調補正処理に連動して入力映像
信号の輪郭成分のゲイン補正を行う。図９に示すように
階調補正処理部９０５の階調補正曲線は入力信号の値β
から階調圧縮を行うようになっているので、ゲイン特性
が値βを境目にしてゲインを徐々に上げるようなゲイン
特性になるようにマイコン９１４がゲイン調整部の乗算
器９０８に設定する。このように低域成分が階調圧縮さ
れ階調がなくなった部分を、輪郭成分のゲインを上げる
ことによって階調を補うことができる。また、階調補正
曲線を簡単な形にすることによって、ゲイン制御も簡単
な構成で容易に行うことができる。

【００８４】最後に、加算器９０９がノイズ成分を除去
しゲイン調整した輪郭成分と階調補正した低域成分を加
算し、階調補正されたＲ，Ｇ，Ｂ信号として出力する。
この階調補正されたデジタルＲ，Ｇ，Ｂ信号をデジタル
−アナログ変換器９１０がアナログＲ，Ｇ，Ｂ信号に変
換する。次に、エンコーダ回路９１１がＲ，Ｇ，Ｂ信号
をＹ信号（輝度信号）とＣ信号（色信号）に変換し、階
調補正された出力映像信号として出力する。この出力映
像信号はＶＴＲでビデオテープに記録したり、モニタに
表示したりすることができる。

【００８５】このとき、輪郭抽出フィルタ９０６の構成
は、１−低域通過フィルタ９０４の関係になるように、
低域通過フィルタ９０４と輪郭抽出フィルタ９０６を構
成する。例えば、低域通過フィルタ９０４の構成をＬＰ
Ｆ（ｚ）＝（ｚ^-2＋２＋ｚ²）／４、輪郭抽出フィルタ
９０６の構成をＡＰＦ（ｚ）＝（−ｚ^-2＋２−ｚ²）／
４、とすると、ＬＰＦ（ｚ）＋ＡＰＦ（ｚ）＝１にな
る。このような構成にすることによって、最後に低域通
過フィルタ９０４の出力と輪郭抽出フィルタ９０６の出
力を加算した時、入力映像信号の大きさに復帰させるこ
とができる。

【００８６】このようにして、逆光の度合いが大きい画
像に対しても偽輪郭が発生しない、階調がつぶされな
い、低輝度の暗い部分のノイズ成分を抑え、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。また、階調補正回路と輪郭補正を行うア
パチャ処理回路を共有することにより、回路規模を小さ
くすることもできる。

【００８７】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９０１と、ア
ナログ回路９０２と、アナログ−デジタル変換器９０３
と、低域通過フィルタ９０４と、階調補正処理部９０５
と、輪郭抽出フィルタ９０６と、非線形処理部９０７
と、ゲイン調整部９０８と、加算器９０９と、デジタル
−アナログ変換器９１０と、エンコーダ回路９１１、ヒ
ストグラム作成手段９１２、階調補正曲線決定手段９１
８という構成で、逆光の度合いが大きい画像に対しても
偽輪郭が発生しない、階調がつぶされない、低輝度の暗
い部分のノイズ成分を抑え、色バランスがよく、輪郭補
正され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。また、階調補正回路と輪郭補正を行うア
パチャ処理回路を共有することにより、回路規模を小さ
くすることもできる。

【００８８】また、本発明の階調補正回路における階調
補正処理部９０５を、値αでクリップするαクリップ回
路１００１と、値βでクリップするβクリップ回路１０
０２と、乗算器１００３と、減算器１００４と、加算器
１００５と、ゲイン調整器１００６と、大信号セレクタ
回路１００７と、セレクタ回路１００８という構成で、
折れ線の階調補正曲線を発生する階調補正処理部１０２
にすることによって、何種類かの階調補正曲線を記憶し
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。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
に階調補正曲線を構成することによって、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。

【００８９】なお、本実施例において、非線形処理部１
０４を用いて説明を行ったが、非線形処理部１０４を削
除しても、ノイズ成分を除去できないだけで、同様に逆
光の度合いが大きい画像に対しても偽輪郭が発生しな
い、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。

【００９０】なお、本実施例において、低域通過フィル
タ１０１を用いて説明を行ったが、低域通過フィルタ１
０１を削除しても、高域通過フィルタ１０３の出力信号
によって輪郭成分を補正することで、同様に逆光の度合
いが大きい画像に対しても偽輪郭が発生しない、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。

【００９１】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ＣＣＤカメラヘッド部３０１から入力するように
したが、ＣＣＤカメラヘッド部３０１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。

【００９２】なお、本実施例において、階調補正回路３
０３の入力映像信号にＲ，Ｇ，Ｂ信号を用いたが、Ｒ，
Ｇ，Ｂ信号の代わりに輝度信号と色差信号の輝度信号を
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。

【００９３】なお、本実施例において、輝度ヒストグラ
ムを特徴量として画像認識を行ったが、輝度ヒストグラ
ムの代わりに他の特徴量、例えばＲ，Ｇ，Ｂ信号のそれ
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。

【００９４】なお、本実施例において、画像認識はニュ
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
像を認識して補正曲線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。

【００９５】なお、本実施例において、輝度ヒストグラ
ムの特徴量よる画像認識により入力画像に一番適切な階
調補正曲線に決定したが、階調補正曲線には、例えばガ
ンマ補正曲線のゲインを変えた階調補正曲線やいくつか
のゲインを変えた折れ線の階調補正曲線など、階調補正
できるものであれば、一つの方法に限るものではない。

【００９６】なお、本実施例において、非線形処理部１
０４の非線形処理特性にはコアリング特性を用いて説明
を行ったが、コアリング特性の代わりに、ノイズ成分を
除去することができる非線形処理特性であれば、この方
法に限るものではない。

【００９７】

【発明の効果】以上のように本発明の階調補正回路は、
入力映像信号から求めた特徴量による画像認識によって
最適の階調補正曲線を自動的に決定する事ができ、簡単
な構成で、逆光の度合いが大きい画像に対しても偽輪郭
が発生しない、階調がつぶされない、ノイズ成分を抑
え、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。また、暗い部分のノイズ
が目だたない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。

【００９８】また本発明の階調補正機能付き撮像装置
は、逆光の度合いが大きい画像に対しても偽輪郭が発生
しない、階調がつぶされない、低輝度の暗い部分のノイ
ズ成分を抑え、色バランスがよく、輪郭補正され全域に
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。また、階調補正回路と輪郭補正を行うアパチャ処理
回路を共有することにより、回路規模を小さくすること
もできる。

【図面の簡単な説明】

【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

【図２】図１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

【図３】同第１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

【図４】同第１の実施例における輝度ヒストグラムと階
調補正曲線を示す線図

【図５】同第１の実施例における非線形処理部の非線形
処理特性を示した特性図

【図６】同第１の第１の実施例における階調補正回路の
信号図

【図７】同第１の実施例における階調補正曲線決定手段
の具体構成を示すブロック図

【図８】本発明の実施例における階調補正処理部の構成
を示すブロック図

【図９】図８における階調補正処理部の階調補正曲線を
示す特性図

【図１０】図７における階調補正曲線決定手段の動作手
順を示すフローチャート

【図１１】本発明の第２の実施例における階調補正回路
の構成を示したブロック図

【図１２】同第２の実施例における高域成分のゲイン特
性を示した線図

【図１３】同第２の実施例における階調補正曲線決定手
段の具体構成を示したブロック図

【図１４】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したブロック図

【図１５】同第３の実施例における階調補正曲線決定手
段の具体構成を示したブロック図

【図１６】従来例における階調補正回路の機能構成を示
すブロック図

【符号の説明】

１０１，９０４ 低域通過フィルタ １０２，９０５ 階調補正処理部 １０３ 高域通過フィルタ １０４，９０７ 非線形処理部 １０５，９０９，１００５ 加算器 １０６ ヒストグラム作成手段 １０７ 階調補正曲線決定手段 ２０１，９０８ ゲイン調整部 ４０１ 有効画面 ９０１ 固体撮像素子 ９０２ アナログ回路 ９０６ 輪郭抽出フィルタ １００１ αクリップ回路 １００２ βクリップ回路 １００３ 乗算器 １００４ 減算器 １００６ ゲイン調整器 １００７ 大信号セレクタ回路 １００８ セレクタ回路 １３０１ Ｒ信号階調補正部 １３０２ Ｇ信号階調補正部 １３０３ Ｂ信号階調補正部 １３０４ 輝度信号ヒストグラム作成手段 １３０５ 累積輝度分布曲線作成手段

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力映像信号の低域成分を分離する低域
   通過フィルタと、 前記低域通過フィルタの出力信号を階調補正する階調補
   正処理部と、 前記入力映像信号の高域成分を分離する高域通過フィル
   タと、 前記階調補正処理部の出力信号と前記高域通過フィルタ
   の出力信号を加算する加算器とを具備し、 前記加算器出力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。
2. 【請求項２】 入力映像信号の低域成分を分離する低域
   通過フィルタと、 前記低域通過フィルタの出力信号を階調補正する階調補
   正処理部と、 前記入力映像信号の高域成分を分離する高域通過フィル
   タと、 前記高域通過フィルタの出力信号を非線形処理する非線
   形処理部と、 前記階調補正処理部の出力信号と前記非線形処理部の出
   力信号を加算する加算器とを具備し、 前記加算器出力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。
3. 【請求項３】 入力映像信号の低域成分を分離する低域
   通過フィルタと、 前記低域通過フィルタの出力信号を階調補正する階調補
   正処理部と、 前記入力映像信号の高域成分を分離する高域通過フィル
   タと、 前記高域通過フィルタの出力信号を非線形処理する非線
   形処理部と、 前記非線形処理部の出力信号をゲイン調整するゲイン調
   整部と、 前記階調補正処理部の出力信号と前記ゲイン調整部の出
   力信号を加算する加算器とを具備し、 前記加算器出力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。
4. 【請求項４】 高域通過フィルタの構成が１−低域通過
   フィルタという関係になる前記低域通過フィルタと前記
   高域通過フィルタの構成にしたことを特徴とする請求項
   １，２または３に記載の階調補正回路。
5. 【請求項５】 入力映像信号を階調補正する階調補正処
   理部と、 前記入力映像信号の高域成分を分離する高域通過フィル
   タと、 前記階調補正処理部の出力信号と前記高域通過フィルタ
   の出力信号を加算する加算器とを具備し、 前記加算器出力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。
6. 【請求項６】 入力映像信号を階調補正する階調補正処
   理部と、 前記入力映像信号の高域成分を分離する高域通過フィル
   タと、 前記高域通過フィルタの出力信号を非線形処理する非線
   形処理部と、 前記階調補正処理部の出力信号と前記非線形処理部の出
   力信号を加算する加算器とを具備し、 前記加算器出力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。
7. 【請求項７】 入力映像信号を階調補正する階調補正処
   理部と、 前記入力映像信号の高域成分を分離する高域通過フィル
   タと、 前記高域通過フィルタの出力信号を非線形処理する非線
   形処理部と、 前記非線形処理部の出力信号をゲイン調整するゲイン調
   整部と、 前記階調補正処理部の出力信号と前記ゲイン調整部の出
   力信号を加算する加算器とを具備し、 前記加算器出力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。
8. 【請求項８】 高域通過フィルタを入力映像信号から輪
   郭成分を取り出す輪郭抽出フィルタの構成にしたことを
   特徴とする請求項１，２，３，４，５，６または７に記
   載の階調補正回路。
9. 【請求項９】 階調補正処理部を、 入力信号を値αでクリップするαクリップ回路と、 前記αクリップ回路の出力信号とゲイン入力を乗算する
   乗算器と、 入力信号を値βでクリップするβクリップ回路と、 前記βクリップ回路の出力信号から前記αクリップ回路
   の出力信号を減算する第１の減算器と、 前記乗算器の出力信号と前記第１の減算器の出力信号を
   加算する第１の加算器と、 入力信号から前記βクリップ回路の出力信号を減算する
   第２の減算器と、 前記第２の減算器の出力信号のゲインを調整するゲイン
   調整器と、 前記第１の加算器の出力信号と前記ゲイン調整器の出力
   信号を加算する第２の加算器と、 入力信号と前記第２の加算器の出力信号の大きい方の信
   号を選択する大信号セレクタ回路と、 入力信号が値αより小さいときは前記乗算器の出力信号
   を、入力信号が値αと値βの間の大きさのときは前記第
   １の加算器の出力信号を、入力信号が値βより大きいと
   きは前記大信号セレクタ回路の出力信号を選択するセレ
   クタ回路という構成にしたことを特徴とする請求項１，
   ２，３，５，６または７に記載の階調補正回路。
10. 【請求項１０】 階調補正処理部が階調圧縮の階調補正
    を行う入力映像信号レベルに対しては、ゲイン調整部が
    階調補正の度合いに応じて入力映像信号の高域成分また
    は輪郭成分のゲインを上げるゲイン調整を行うようにし
    たことを特徴とする請求項３，７に記載の階調補正回
    路。
11. 【請求項１１】 階調補正処理部が階調伸張の階調補正
    を行う入力映像信号レベルに対しては、ゲイン調整部が
    階調補正の度合いに応じて入力映像信号の高域成分また
    は輪郭成分のゲインを下げるゲイン調整を行うようにし
    たことを特徴とする請求項３または７に記載の階調補正
    回路。
12. 【請求項１２】 入力映像信号レベルが一定値より小さ
    い時、入力映像信号レベルの大きさに比例させて、ゲイ
    ン調整部が入力映像信号の高域成分または輪郭成分のゲ
    インを下げるゲイン調整を行うようにしたことを特徴と
    する請求項３または７に記載の階調補正回路。
13. 【請求項１３】 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低域成分を分離する低域通過フィル
    タと、 前記低域通過フィルタの出力信号を階調補正する階調補
    正処理部と、 前記入力映像信号の輪郭成分を取り出す輪郭抽出フィル
    タと、 前記輪郭抽出フィルタの出力信号を非線形処理する非線
    形処理部と、 前記非線形処理部の出力信号をゲイン調整するゲイン調
    整部と、 前記階調補正処理部の出力信号と前記ゲイン調整部の出
    力信号を加算する加算器とを具備し、 前記加算器出力より階調補正された出力映像信号を得る
    ことを特徴とする撮像装置。
14. 【請求項１４】 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、 前記入力映像信号を階調補正する階調補正処理部と、 前記入力映像信号の輪郭成分を取り出す輪郭抽出フィル
    タと、 前記輪郭抽出フィルタの出力信号を非線形処理する非線
    形処理部と、 前記非線形処理部の出力信号をゲイン調整するゲイン調
    整部と、 前記階調補正処理部の出力信号と前記ゲイン調整部の出
    力信号を加算する加算器とを具備し、 前記加算器出力より階調補正された出力映像信号を得る
    ことを特徴とする撮像装置。
15. 【請求項１５】 階調補正処理部が階調圧縮の階調補正
    を行う入力映像信号レベルに対しては、ゲイン調整部が
    階調補正の度合いに応じて入力映像信号の高域成分また
    は輪郭成分のゲインを上げるゲイン調整を行うようにし
    たことを特徴とする請求項１３または１４に記載の撮像
    装置。
16. 【請求項１６】 階調補正処理部が階調伸張の階調補正
    を行う入力映像信号レベルに対しては、ゲイン調整部が
    階調補正の度合いに応じて入力映像信号の高域成分また
    は輪郭成分のゲインを下げるゲイン調整を行うようにし
    たことを特徴とする請求項１３または１４に記載の撮像
    装置。
17. 【請求項１７】 入力映像信号レベルが一定値より小さ
    い時、入力映像信号レベルの大きさに比例させて、ゲイ
    ン調整部が入力映像信号の高域成分または輪郭成分のゲ
    インを下げるゲイン調整を行うようにしたことを特徴と
    する請求項１３または１４に記載の撮像装置。
18. 【請求項１８】 階調補正処理部を、 入力信号を値αでクリップするαクリップ回路と、 前記αクリップ回路の出力信号とゲイン入力を乗算する
    乗算器と、 入力信号を値βでクリップするβクリップ回路と、 前記βクリップ回路の出力信号から前記αクリップ回路
    の出力信号を減算する第１の減算器と、 前記乗算器の出力信号と前記第１の減算器の出力信号を
    加算する第１の加算器と、 入力信号から前記βクリップ回路の出力信号を減算する
    第２の減算器と、 前記第２の減算器の出力信号のゲインを調整するゲイン
    調整器と、 前記第１の加算器の出力信号と前記ゲイン調整器の出力
    信号を加算する第２の加算器と、 入力信号と前記第２の加算器の出力信号の大きい方の信
    号を選択する大信号セレクタ回路と、 入力信号が値αより小さいときは前記乗算器の出力信号
    を、入力信号が値αと値βの間の大きさのときは前記第
    １の加算器の出力信号を、入力信号が値βより大きいと
    きは前記大信号セレクタ回路の出力信号を選択するセレ
    クタ回路という構成にしたことを特徴とする請求項１３
    または１４に記載の撮像装置。