JPH08181887A - 映像信号処理装置 - Google Patents
映像信号処理装置Info
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- JPH08181887A JPH08181887A JP6338234A JP33823494A JPH08181887A JP H08181887 A JPH08181887 A JP H08181887A JP 6338234 A JP6338234 A JP 6338234A JP 33823494 A JP33823494 A JP 33823494A JP H08181887 A JPH08181887 A JP H08181887A
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- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/14—Picture signal circuitry for video frequency region
- H04N5/20—Circuitry for controlling amplitude response
Abstract
分の階調表現を改善する。 【構成】映像信号の高輝度部分のダイナミツクレンジを
圧縮して出力する階調変換手段の変換特性を、出現頻度
の高い映像レベルにより多くの出力ダイナミツクレンジ
が割り当たるように制御する。これにより限られた出力
ダイナミツクレンジを有効利用できる。かくして階調表
現に優れた映像信号処理装置を得ることができる。
Description
し、特に高輝度部分の階調表現を改善する処理装置に適
用して好適なものである。
ープレコーダやスチルビデオカメラ等のビデオカメラ部
として広く使用されている。撮像装置としては撮像管や
固体撮像素子が用いられているが、これら撮像装置は旧
来の銀塩写真システムに比べダイナミツクレンジが狭い
という特性がある。従つて逆光時などに白とびや黒つぶ
れが発生するのを避け得ない。そこで従来のビデオカメ
ラではこのような場合、主被写体の露光量を調整してい
た。しかしこのような調整をしたとしても背景部分の白
とびは避け得ず、背景画面が白一色になることがあつ
た。すなわち光量を調整するだけでは撮像装置のダイナ
ミツクレンジの狭さを解決することはできなかつた。
メラ部では図4に示す入出力特性に基づいて入力ビデオ
レベルを出力ビデオレベルに変換し、見かけのダイナミ
ツクレンジをかせいでいた。通常、ビデオカメラ部にお
いて実行されているこの処理はニー(Knee)と呼ば
れている。
出力特性は折れ点(以下、ニーポイント(knee p
oint)という)以上の入力ビデオレベルに対する変
換特性が固定である。このため図5に示すように入力画
像の濃度ヒストグラムの分布に大きな偏りがあるときに
は限られた出力レンジを有効に利用することができない
ことがあつた。すなわち輝度分布の少ないところにも多
いところにも一様の割合で出力レンジが割り当てられる
ため出力レンジの無駄があつた。
で、従来に比して高輝度部分における階調表現力を一段
と向上させることができる映像信号処理装置を提案しよ
うとするものである。
め本発明の映像信号処理装置においては、映像信号(R
IN、GIN、BIN)を入力し、当該映像信号(RIN、
GIN、BIN)の高輝度部分のダイナミツクレンジを圧縮
して出力する階調変換手段(12R)、(12G)、
(12B)と、映像信号(RIN、GIN、BIN)の高輝度
部分について信号レベルの分布を検出する信号分布検出
手段(11A)、(11B)と、信号分布検出手段(1
1A)、(11B)の検出結果に基づいて階調変換手段
(12R)、(12G)、(12B)の変換特性を制御
し、出現頻度の高い映像レベルにより多くの出力ダイナ
ミツクレンジを割り当てる変換特性制御手段(11D)
とを設けるようにする。
ダイナミツクレンジを圧縮して出力する階調変換手段
(12R)、(12G)、(12B)の変換特性を、出
現頻度の高い映像レベルにより多くの出力ダイナミツク
レンジが割り当たるように制御する。これにより限られ
た出力ダイナミツクレンジを有効利用でき、階調表現を
一段と向上させることができる。
する。
本処理は入力画像の濃度ヒストグラムに応じてニーポイ
ント(knee point)以上の傾きを適応的に制
御することにより限られた出力ダイナミツクレンジを有
効利用できるようにするものである。因にこの図1はニ
ーポイント(knee point)以上を8つの折れ
線で制御する場合の例である。
ーポイント(knee point)KPから入力ビデ
オレベルの最大値(Imax )までk等分し、各ポイント
を下から順にKP1 、KP2 、KP3 、……KP(k+1)
とする。また各折れ線の傾きを下から順にa1 、a2 、
a3 、……ak とする。このときニーポイント(kne
e point)KPまでの折れ線の傾きを1とする
と、出力ビデオレベルのダイナミツクレンジDRについ
ては、次式が成り立つ。
i の合計値Σai (i=1……k)を既知の値で表すこ
とができる。次式にこれを示す。
e point)以上に割り当てられる傾きを各傾きに
相当する部分のヒストグラム値に比例するように割り振
る。すなわちi番目の傾きai に相当する部分のヒスト
グラムの値をhi と、各傾きai は、次式
式
のy切辺をbi とすると、次式より再帰的に求めること
ができる。
する出力レベルも一意に定めることができる。すなわち
入力画像のヒストグラムに応じたダイナミツクレンジの
割当が可能となる。
になされる。まず入力ビデオレベルの最大値Imax とニ
ーポイントKPとから各折れ点KPk を求める。そして
各折れ線に相当するヒストグラムhi を検出し、(5)
式及び(6)式に基づいて各折れ線の傾きai とy切辺
bi を求める。そして求められた折れ線図に基づいて入
力画像をニー(knee)処理する。これらが一連の処
理過程である。
回路を含むCCDカメラシステムの概略構成及び信号処
理を図2を用いて説明する。まずレンズ1によつて集光
された被写体像は固体撮像素子(CCD)2上に結像さ
れる。固体撮像素子2はこれを光電変換し、映像信号S
1として増幅回路3に出力する。増幅回路3は入力され
た映像信号S1を増幅してプリニー(knee)回路4
に与える。
/デイジタル変換回路5のダイナミツクレンジと分解能
を有効利用できるように映像信号S1の高輝度部が圧縮
される。そしてこのように適当なレベルまで高輝度部分
を圧縮した映像信号をアナログ/デイジタル変換回路5
においてデイジタル信号に変換する。デイジタル信号D
1はデプリニー(De−Pre−knee)回路6に入
力された後、プリニー(Pre−knee)回路4の逆
特性によつて映像信号の高輝度部分が伸張される。これ
により高輝度部分の情報は元に戻される。
(knee)回路7が入力ビデオ信号のヒストグラムに
基づいて適応的に高輝度部分を圧縮するため変換前の特
性が線形であることが望ましいことによる。ニー(kn
ee)回路7はこのように高輝度部分が線形に戻された
デイジタル信号D1を取り込んで階調変換し出力する。
γ回路8は変換後の信号を取り込みγ処理し、ホワイト
/ブラツククリツプ回路9に出力する。因にホワイト/
ブラツククリツプ回路9に入力されるデイジタル信号D
1にはIE回路10において生成されたデテール(輪
郭)信号が付加された後、ホワイト/ブラツククリツプ
回路9に入力される。これらがカメラシステムにおける
一連の処理動作である。
図3を用いて説明する。ニー(knee)回路7は入力
される映像信号のヒストグラムに基づいて入出力特性を
設定する変換特性設定部11とこれに基づいてデイジタ
ル映像信号D1の階調を変換処理する変換処理部12と
でなる。因に変換処理部12は変換特性設定部11が1
水平走査期間前に入力された映像信号のヒストグラムに
基づいて設定した入出力特性に従つて階調を変換するも
のとする。
る。変換特性設定部11は最大値検出回路11A、コン
パレータ部11B、カウンタ部11C及びCPU11D
の4つの処理回路でなる。ここで最大値検出回路11A
はデイジタル映像信号D1を構成するRGBの各信号R
IN、GIN、BINのうち最も入力レベルの大きい信号を検
出する。この信号がコンパレータ部11Bに与えられ
る。
タでなり、折れ点値記憶部13から読み出したポイント
値KP0 、KP1 、KP2 ……KP(k+1) と最大値検出
回路11Aで抽出された信号とをこれら複数のコンパレ
ータでそれぞれ比較する。比較結果はカウンタ部11C
に設けられている複数のカウンタによつてそれぞれカウ
ントされる。
ウント値を基に各傾きに対応する入力レンジのヒストグ
ラムを求め、上述の(5)式及び(6)式から傾きai
及び切辺bi を算出する。そしてこのようにして求めた
傾きai 及び切辺bi をCPU11Dは係数設定信号S
1として傾きデータ記憶部14及び切辺データ記憶部1
5に与え、データ値を設定するようになされている。
換処理部12は信号RIN、GIN、BINのそれぞれに対応
する3つの変換回路部12R、12G、12Bでなる。
因にこれら3つの変換回路部12R、12G、12Bは
それぞれ同様の回路構成でなるためここでは変換回路部
12Rの構成について説明する。まず変換回路部12R
は初段のコンパレータ部12R1においてR信号RINの
信号レベルと各折れ点KPi の値とを比較し、R信号R
INがいずれの傾きに対応するレンジに属するかを検出す
る。
らセレクタ12R2及び12R3に送出される。セレク
タ12R2はこの比較結果に基づいて傾きデータ記憶部
14から与えられるk個の傾きai の中から1つを選択
し、乗算回路12R4に出力する。またセレクタ12R
3はこの比較結果に基づいて切辺データ記憶部15から
与えられるk個の切辺bi の中から1つを選択し、加算
回路12R5に出力する。この結果、加算回路12R5
の出力端からは入力信号RINに傾きai を乗算した乗算
出力に切辺を加算した信号レベル(すなわちy=ai ・
RIN+bi )が出力されることになる。これはまさに図
1に示す特性曲線に基づく変換出力に一致している。
ヒストグラムを検出し、出現頻度の高い映像信号レベル
に多くの傾きが割り当てたことにより、限られた出力ダ
イナミツクレンジを無駄にすることなく入力画像のダイ
ナミツクレンジを圧縮することができる。これにより高
輝度部分の階調表現を映画や写真のフイルムの飽和特性
に近いビデオ信号を得ることができる。
よつてR、G、B信号のうち信号レベルの最も大きい信
号を抜き出してコンパレータ部11Bに与える場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、R、G、B信号
の加算出力(RIN+GIN+BIN)をコンパレータ部11
Bに与える場合にも適用し得る。また単純な加算出力に
よらず、R、G、B信号をマトリクス回路を介して輝度
信号( 0.3RIN+ 0.6GIN+ 0.1BIN)に変換し、これ
をコンパレータ部11Bに与えるようにしても良い。
定部11が1水平走査期間前に入力映像信号に基づいて
設定した入出力特性に従つて変換処理部12は階調を変
換する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
実時間で処理できるようにしても良い。
性を定める傾きai 及び切辺bi をCPU11Dによつ
て算出する場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、この計算をハードウエアで実現しても良い。また一
部の計算をソフトウエア上で実現する場合にも適用し得
る。
の高輝度部分のダイナミツクレンジを圧縮して出力する
階調変換手段の変換特性を、出現頻度の高い映像レベル
により多くの出力ダイナミツクレンジが割り当たるよう
に制御することにより、限られた出力ダイナミツクレン
ジを有効利用でき、階調表現に優れた映像信号処理装置
を得ることができる。
階調変換特性を示す特性曲線図である。
システムの一例を示す略線的ブロツク図である。
すブロツク図である。
ある。
部、11A……最大値検出回路、11B……コンパレー
タ部、11C……カウンタ部、11D……CPU、12
……変換処理部、12R、12G、12B……変換回路
部、12R1、12G1、12B1……コンパレータ
部、12R2、12R3、12G2、12G3、12B
2、12B3……セレクタ、12R4、12G4、12
B4……乗算回路、12R5、12G5、12B5……
加算回路、14……傾きデータ記憶部、15……切辺デ
ータ記憶部。
Claims (4)
- 【請求項1】映像信号を入力し、当該映像信号の高輝度
部分のダイナミツクレンジを圧縮して出力する階調変換
手段と、 上記映像信号の高輝度部分について信号レベルの分布を
検出する信号分布検出手段と、 上記信号分布検出手段の検出結果に基づいて上記階調変
換手段の変換特性を制御し、出現頻度の高い映像レベル
により多くの出力ダイナミツクレンジを割り当てる変換
特性制御手段とを具えることを特徴とする映像信号処理
装置。 - 【請求項2】上記変換特性は上記高輝度部分において折
れ線形状となることを特徴とする請求項1に記載の映像
信号処理装置。 - 【請求項3】上記信号分布検出手段は、 上記高輝度部分を複数の領域に分割する複数のしきい値
と上記映像信号とを比較する比較部と、 上記比較部の比較結果に基づいて、上記複数の領域につ
いての信号分布をカウントするカウンタとを具えること
を特徴とする請求項1に記載の映像信号処理装置。 - 【請求項4】上記階調変換手段は、 上記高輝度部分を複数の領域に分割する複数のしきい値
と上記映像信号とを比較する比較部と、 上記比較部の比較結果に基づいて上記映像信号の属する
領域を判別し、当該領域部分の変換特性を定める係数値
を選択するセレクタと、 上記セレクタによつて選択された係数値に基づいて上記
映像信号の出力レベルを演算する演算部とを具えること
を特徴とする請求項1又は請求項3に記載の映像信号処
理装置。
Priority Applications (6)
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JP33823494A JP3444449B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 映像信号処理装置 |
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