JPH07184082A - 画像信号処理装置 - Google Patents

画像信号処理装置

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JPH07184082A
JPH07184082A JP5324255A JP32425593A JPH07184082A JP H07184082 A JPH07184082 A JP H07184082A JP 5324255 A JP5324255 A JP 5324255A JP 32425593 A JP32425593 A JP 32425593A JP H07184082 A JPH07184082 A JP H07184082A
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signal
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signal processing
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賢治 川合
Koji Takahashi
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 画面に応じて1画面毎に細かな処理をするこ
とを可能とし、また1画面毎の最適な演算処理を時間の
遅れなく実行することを可能とする。 【構成】 入力信号を格納する画像記憶手段6と、前記
入力信号の画像を評価する評価手段10と、前記画像記
憶手段6から出力された信号を演算処理する演算手段8
と、前記評価手段10の評価結果に応じて、前記演算手
段8を制御する制御手段12と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像信号処理装置に係
り、特に信号処理回路のダイナミックレンジを変換する
非線形処理の制御に好適に用いられる画像信号処理装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、従来の撮像装置は図7のブロッ
ク図に示すような構成になっている。入射光はCCD2
0で光電変換がなされ、この出力信号はAGC回路21
によってゲインが調整され、A/D変換器22によっ
て、8ビットのデジタル信号に変換される。そして、γ
補正回路23によって通常のγ補正が行われ、KNEE
回路24によって高輝度信号を非線形に抑圧しダイナミ
ックレンジを確保している。KNEE回路24で圧縮さ
れた出力は、8ビット分解能で画像演算処理される信号
処理回路25に供給される。この信号処理回路25の出
力信号は、カラー映像信号として出力される一方、AE
回路26に入力され、アイリスやシャッタ速度を制御
し、かつ前記AE回路26からAGC回路21に出力信
号が供給される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の撮像
装置では、8ビットのデジタル信号でγ補正やKNEE
補正の非線形処理を行い、その情報に基づいて入力信号
と同じ8ビットで信号処理を施していたため、高輝度信
号のダイナミックレンジが小さい。
【0004】そこで本発明は、上記課題に鑑み撮影画面
に応じて1画面毎に細かな非線形処理等の演算処理を施
すことが可能な画像信号処理装置を提供することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の画像信号処理装
置は、入力信号を格納する画像記憶手段と、前記入力信
号の画像を評価する評価手段と、前記画像記憶手段から
出力された信号を演算処理する演算手段と、前記評価手
段の評価結果に応じて、前記演算手段を制御する制御手
段と、を有することを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明は、入力信号の画像を評価し、評価結果
に基づいて信号の分散が最大となるように入力信号を演
算処理することで、画面に応じて1画面毎に細かな処理
をすることを可能とするものである。また、画像記憶手
段を設けることにより、1画面毎の最適な演算処理を時
間の遅れなく実行するものである。
【0007】
【実施例】以下、本発明の画像信号処理装置を撮像装置
を例にとり図面を用いて詳細に説明する。
【0008】図1に本発明に係る撮像装置の全体のブロ
ック図を示し、被写体からの入射光は、レンズ1と光量
を調節するアイリス2を通り、CCD(固体撮像素子)
3からなる光電変換部に入射し、以下の処理によりカラ
ー映像信号に変換される。
【0009】CCD3は、受光部で発生した光電荷が転
送部に転送されて出力信号として取り出される。この信
号は、AGC回路4によってゲインが調整され、A/D
変換器5によって、12ビットのデジタル信号に変換さ
れる。この出力信号は、画像メモリ(フィールドメモ
リ)6に格納されるようになっている。そして、γ補正
回路7によって通常のγ補正が行われ、KNEE回路8
によって高輝度信号を非線形に抑圧しダイナミックレン
ジを確保している。
【0010】一方、A/D変換後のデジタル信号は、1
2ビットの出力で評価回路10に入力される。評価回路
10では、1画面全体にわたる画像情報に基づいた評価
をヒストグラムメモリ11の情報を参照しつつ行い、そ
の評価結果に基づく出力信号を、KNEE回路8及びA
GC回路4を制御する制御回路12に供給する。この制
御回路12によって輝度信号のKNEE補正が後述する
ように適宜なされ、撮像画面に応じて1画面毎に細かな
処理が可能となる。ここで、本実施例では12ビットの
デジタル信号にγ補正やKNEE補正の非線形処理を行
って8ビットの信号としており、高輝度信号のダイナミ
ックレンジをより大きくすることができる。KNEE回
路8で圧縮された出力は、8ビット分解能で画像演算処
理される信号処理回路9に合致するように8ビットのデ
ータで供給される。この信号処理回路9の出力信号は、
カラー映像信号として出力される一方、AE回路13に
入力され、アイリスを制御する絞り制御信号と、上記C
CD駆動クロックを制御するシャッタ速度制御信号をク
ロック発生回路14に供給する。
【0011】つぎに、前記KNEE回路の動作説明をす
る。
【0012】図2は本発明の一実施例に係る非線形特性
の曲線を示すグラフである。図2の縦軸Aに入射光量を
とり、同図の横軸Bに12ビットに変換された信号をと
り、入射光量に対応する信号をA/D変換で量子化した
結果を12ビットで出力する変換処理を示す。また、図
2の横軸Bにとった12ビットの入力信号を、γ変換及
びKNEE補正によって8ビットに圧縮した出力信号を
縦軸Cにとり、12ビットデータにデジタル処理にて非
線形変換を施す処理を示す。
【0013】12ビットデータ(横軸B)をデジタル処
理にて非線形変換を施す場合、出力信号レベルが0レベ
ルから、KNEE特性を規定する傾斜線とγ曲線とが交
差するまでは、γ曲線で定められているγ特性(例え
ば、y=x0.45)を有し、これを越えるとKNEE圧縮
される。そして、入力信号が所定レベルを越えると、出
力データはホワイトクリップレベル(出力ビット数によ
って規定される一定値、即ち出力最大値=255レベ
ル)に設定される。
【0014】したがって、入力信号のレベルが所定レベ
ルに到達するまで出力の飽和を防ぐことができる。
【0015】KNEE圧縮を決定するのがKNEE特性
の傾きで、一般に、斜線の両端(図2に示す始点及び終
点)を設定し、KNEE特性の傾きを決定する。ヒスト
グラムに応じてKNEE特性を変える例として、明るい
方に輝度データの出現頻度の高いヒストグラムについて
は、KNEE特性の傾斜角を大きくし、ホワイトクリッ
プレベルから遠ざかる方向に傾くようにし、高レベルの
入力信号における分解能を確保する。逆に、暗い方に輝
度データの出現頻度の高いヒストグラムについては、K
NEE特性の傾斜角を小さくして、よりホワイトクリッ
プレベルに近づけ、低レベルの入力信号における分解能
が大きく得られるようにする。なお、本実施例における
ヒストグラムは、明るさを100レベル単位に区切った
グルーピングで、サンプルの個数の出現頻度分布を計数
し評価するものとする。これにより、ヒストグラムメモ
リの容量を削減することができる。
【0016】以下に、評価値とKNEE特性の制御方法
について具体例を挙げて説明する。
【0017】第1の方法は、図3に示すように入力信号
の最高レベル(B軸の4095)と出力信号の最高レベ
ル(C軸の255)の交点を終点とする。入力信号のヒ
ストグラムに応じたKNEE特性の傾斜を設定し、γ曲
線と出力信号の200レベル(100%)の交点である
始点を求めることを特徴とする。KNEE特性の傾きは
前述したように、例えば明るい方に輝度データの出現頻
度の高いヒストグラムについては、KNEE特性の傾斜
角を大きくし、暗い方に輝度データの出現頻度の高いヒ
ストグラムについては、KNEE特性の傾斜角を小さく
する。
【0018】第2の方法は、図4に示すように入力信号
の1画面中の最高レベルと出力可能な最高レベル(C軸
の255)の交点を終点とし、入力信号のヒストグラム
に応じて設定されるKNEE特性の傾きからγ曲線との
交点である始点を求めることを特徴とする。KNEE特
性の傾きは第1の方法と同様に、例えば明るい方に輝度
データの出現頻度の高いヒストグラムについては、KN
EE特性の傾斜角を大きくし、暗い方に輝度データの出
現頻度の高いヒストグラムについては、KNEE特性の
傾斜角を小さくする。
【0019】第3の方法は、図5に示すようにKNEE
特性の傾きの延長線と縦軸(C)との交点を原点とし、
この傾きの原点の位置を縦軸(C)上で可変させる。入
力信号のヒストグラムに応じたKNEE傾斜を設定し、
傾き一定でC軸上を平行移動させることにより、γ曲線
との交点である始点を求めることを特徴とする。例え
ば、明るい方に輝度データの出現頻度の高いヒストグラ
ムについては、原点は縦軸(C)の出力信号の低レベル
側に設定することにより、高輝度域の分解能を確保し、
ホワイトクリップ点も高レベルに設定できる。逆に暗い
方に輝度データの出現頻度の高いヒストグラムについて
は、原点は縦軸(C)の出力信号の高レベル側に設定す
ることにより、低輝度域の分解能が確保できる。
【0020】第4の方法は、図6に示すように、KNE
E特性の傾きの原点を縦軸(C)の出力信号の100%
(200レベル)に固定し、入力信号のヒストグラムに
応じて設定されるKNEE特性の傾きから、γ曲線との
交点である始点を求めることを特徴とする。KNEE特
性の傾きは第1の方法と逆に、例えば明るい方に輝度デ
ータの出現頻度の高いヒストグラムについては、KNE
E特性の傾斜角を小さくし、暗い方に輝度データの出現
頻度の高いヒストグラムについては、KNEE特性の傾
斜角を大きくする。
【0021】以上説明してきた通り、撮影画面の1画面
全体にわたる画像データを基にして、最適な画像処理を
画像メモリの出力に対して行う。
【0022】このように、画像メモリを用いることで、
評価及び制御信号の生成に要する時間の遅れを補正でき
るので、各画面毎の最適な画像処理の演算が、時間的な
「ずれ」を伴わずに実行可能となった。
【0023】その他の実施例として、画像メモリに格納
する前の情報を評価手段に加え、過去の情報(前画面)
も用い、その結果に応じて非線形処理を行うこともでき
る。
【0024】なお、上述した実施例においては、評価手
段として画像入力信号の輝度ヒストグラムを用いて評価
するものを用い、演算手段として非線形圧縮演算を行う
ものを用いているが、本発明はかかる実施例に限定され
ず、評価手段としては、輝度ピーク値、輝度Min−M
ax、輝度平均値、輝度中央値、輝度分散値等を用いて
評価するもの、演算手段としては、非線形変換(Min
−Max固定)、非線形伸長演算、非線形シフト、線形
圧縮演算、線形伸長演算、加算シフト、減算シフト等を
行うものを用いて本発明に係る画像信号処理装置を構成
することも可能である。
【0025】また、色の情報、例えば、ホワイトバラン
スを評価手段の結果に応じて制御してもよい。色情報を
評価する評価手段としては色ヒストグラム、色ピーク
値、色Min−Max、色平均値、色中央値、色分散値
等を評価するものを用いることができる。
【0026】さらに、入力8ビットのデジタル信号を出
力6ビットとなるような出力信号にして、液晶表示装置
等のディスプレイに適用させることもできる。尚、KN
EE傾斜を決定するパラメータの設定については、本実
施例に限定されない。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像信号
処理装置によれば、入力信号の画像を評価し、評価結果
に基づいて信号の分散が最大となるように入力信号を演
算処理することで、画面に応じて1画面毎に細かな処理
をすることが可能となる。また、画像記憶手段を設ける
ことにより、1画面毎の最適な演算処理を時間の遅れな
く実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る撮像装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。
【図2】本発明の一実施例に係る非線形特性の曲線を示
すグラフである。
【図3】本発明の他の実施例に係る非線形特性の曲線を
示すグラフである。
【図4】本発明の他の実施例に係る非線形特性の曲線を
示すグラフである。
【図5】本発明の他の実施例に係る非線形特性の曲線を
示すグラフである。
【図6】本発明の他の実施例に係る非線形特性の曲線を
示すグラフである。
【図7】従来の撮像装置の一実施例を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
1 レンズ 2 アイリス 3 CCD 4 AGC回路 5 A/D変換器 6 画像メモリ 7 γ補正回路 8 KNEE回路 9 信号処理回路 10 評価回路 11 ヒストグラムメモリ 12 制御回路 13 AE回路 14 クロック発生回路

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号を格納する画像記憶手段と、前
    記入力信号の画像を評価する評価手段と、前記画像記憶
    手段から出力された信号を演算処理する演算手段と、前
    記評価手段の評価結果に応じて、前記演算手段を制御す
    る制御手段と、を有することを特徴とする画像信号処理
    装置。
  2. 【請求項2】 前記画像記憶手段に格納される信号はn
    ビット信号であり、前記演算手段は該nビット信号をm
    (m<n)ビット信号とする処理を含むこと特徴とする
    請求項1記載の画像信号処理装置。
  3. 【請求項3】 前記評価手段は、入力信号の情報に基づ
    いて作成されたヒストグラムで評価する手段であること
    を特徴とする請求項1記載の画像信号処理装置。
  4. 【請求項4】 前記演算手段の制御が輝度情報の演算の
    制御であることを特徴とする請求項1記載の画像信号処
    理装置。
  5. 【請求項5】 前記演算手段の制御が色情報の演算の制
    御であることを特徴とする請求項1記載の画像信号処理
    装置。
  6. 【請求項6】 前記評価手段は、現在の入力信号を過去
    の入力信号に基づいて評価する手段であることを特徴と
    する請求項1又は請求項2記載の画像信号処理装置。
  7. 【請求項7】 前記演算手段は、画像記憶手段から出力
    された信号に非線形処理を施す処理を含むことを特徴と
    する請求項1〜請求項3のいずれか記載の画像信号処理
    装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007074415A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 動きベクトル推定装置および動きベクトル推定プログラム
JP2008245096A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Sony Corp 撮像装置、映像信号処理装置及び映像信号処理方法
JP2013511184A (ja) * 2009-11-11 2013-03-28 ヴィドチェック リミテッド デジタル信号処理方法
US11095894B2 (en) 2017-07-06 2021-08-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for encoding/decoding image, and device therefor

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