JPH09331486A - 平均分離ヒストグラム等化を用いる映像改善方法及びその回路 - Google Patents
平均分離ヒストグラム等化を用いる映像改善方法及びその回路Info
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- JPH09331486A JPH09331486A JP9051871A JP5187197A JPH09331486A JP H09331486 A JPH09331486 A JP H09331486A JP 9051871 A JP9051871 A JP 9051871A JP 5187197 A JP5187197 A JP 5187197A JP H09331486 A JPH09331486 A JP H09331486A
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-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
- G06T5/90—Dynamic range modification of images or parts thereof
- G06T5/92—Dynamic range modification of images or parts thereof based on global image properties
-
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- G06T5/40—Image enhancement or restoration using histogram techniques
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- Television Receiver Circuits (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 平均分離ヒストグラム等化を用いる映像改善
方法及びその回路を提供する。 【解決手段】 画面単位で入力される映像信号の平均レ
ベルを計算する段階と、前記平均レベルに応じて画面単
位の入力映像信号を所定の数のサブ映像に分割する段階
と、前記各サブ映像に累積密度関数を求める段階と、前
記累積密度関数に基づいて各サブ映像の各サンプルを新
たなグレーレベルにマッピングすることにより、各サブ
映像に独立的にヒストグラム等化する段階とを含むこと
により、コントラストを改善しながら、与えられた映像
の全体明るさを維持し得る。さらに、本発明は入力映像
の平均明るさに基づいて所定の補正関数に応じる明るさ
補償値を平均レベルに加算して補償された平均レベルを
得る段階をさらに備えて、補償された平均レベルに基づ
いて等化された信号の明るさを調整することにより、暗
すぎるか、明るすぎる入力映像信号のコントラストを改
善して画質を大いに改善させる。
方法及びその回路を提供する。 【解決手段】 画面単位で入力される映像信号の平均レ
ベルを計算する段階と、前記平均レベルに応じて画面単
位の入力映像信号を所定の数のサブ映像に分割する段階
と、前記各サブ映像に累積密度関数を求める段階と、前
記累積密度関数に基づいて各サブ映像の各サンプルを新
たなグレーレベルにマッピングすることにより、各サブ
映像に独立的にヒストグラム等化する段階とを含むこと
により、コントラストを改善しながら、与えられた映像
の全体明るさを維持し得る。さらに、本発明は入力映像
の平均明るさに基づいて所定の補正関数に応じる明るさ
補償値を平均レベルに加算して補償された平均レベルを
得る段階をさらに備えて、補償された平均レベルに基づ
いて等化された信号の明るさを調整することにより、暗
すぎるか、明るすぎる入力映像信号のコントラストを改
善して画質を大いに改善させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は平均分離ヒストグラ
ム等化を用いる映像改善方法及びその回路に係り、特
に、与えられた映像をその映像の平均レベルに基づいて
所定の数のサブ映像に分割し、各サブ映像に対して独立
的にヒストグラム等化してコントラストを改善する映像
改善方法及びその回路に関する。
ム等化を用いる映像改善方法及びその回路に係り、特
に、与えられた映像をその映像の平均レベルに基づいて
所定の数のサブ映像に分割し、各サブ映像に対して独立
的にヒストグラム等化してコントラストを改善する映像
改善方法及びその回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】グレーレベルのヒストグラムは映像の外
観の全体描写を提供する。与えられた映像に対して適宜
に調節されたグレーレベルは外観又は映像のコントラス
トを改善させる。コントラストを改善させるための各種
の方法のうち、映像のサンプル分布に応じて与えられた
映像のコントラストを改善する方法であるヒストグラム
等化が最も広く知られている。これは、下記の文献
〔１〕，〔２〕に開示している：〔１〕 J.S.Lim, “Tw
o-Dimentional Signal and Image Processing,” Prent
ice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey，1990,
〔２〕R.C.Gonzalez and P.Wints，“Digital Image Pr
ocessing，”Addison-Wesley, Reading, Massachusett
s, 1997.さらに、医用映像処理とレーザー映像処理を含
むヒストグラム等化方法の有用な応用は下記の文献
〔３〕，〔４〕に開示している：〔３〕J.Zimmerman,
S.Pizer, E.Staab, E.Perry, W.McCartney and B.Brent
on, " Evaluation of the effectiveness of adaptive
histogram equalization for contrast enhancement,"I
EEE Tr. on Medical Imaging，pp. 304-312, Dec. 198
8, 〔４〕Y.Li, W.Wangand D.Y.Yu, " Application of
adaptive histogram equalization to x-ray chest ima
ge," Proc. of the SPIE, pp. 513-514, vol. 2321, 19
94．一般に、ヒストグラム等化は映像の動的範囲を拡張
させるので、結果映像のグレー分布をスムーズにし、映
像のコントラストを改善する。
観の全体描写を提供する。与えられた映像に対して適宜
に調節されたグレーレベルは外観又は映像のコントラス
トを改善させる。コントラストを改善させるための各種
の方法のうち、映像のサンプル分布に応じて与えられた
映像のコントラストを改善する方法であるヒストグラム
等化が最も広く知られている。これは、下記の文献
〔１〕，〔２〕に開示している：〔１〕 J.S.Lim, “Tw
o-Dimentional Signal and Image Processing,” Prent
ice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey，1990,
〔２〕R.C.Gonzalez and P.Wints，“Digital Image Pr
ocessing，”Addison-Wesley, Reading, Massachusett
s, 1997.さらに、医用映像処理とレーザー映像処理を含
むヒストグラム等化方法の有用な応用は下記の文献
〔３〕，〔４〕に開示している：〔３〕J.Zimmerman,
S.Pizer, E.Staab, E.Perry, W.McCartney and B.Brent
on, " Evaluation of the effectiveness of adaptive
histogram equalization for contrast enhancement,"I
EEE Tr. on Medical Imaging，pp. 304-312, Dec. 198
8, 〔４〕Y.Li, W.Wangand D.Y.Yu, " Application of
adaptive histogram equalization to x-ray chest ima
ge," Proc. of the SPIE, pp. 513-514, vol. 2321, 19
94．一般に、ヒストグラム等化は映像の動的範囲を拡張
させるので、結果映像のグレー分布をスムーズにし、映
像のコントラストを改善する。
【０００３】しかしながら、広く知られたヒストグラム
等化のこのような特性は実際の場合では欠点となる。す
なわち、ヒストグラム等化の出力密度が一定であるた
め、出力映像の平均明るさは中間グレーレベルに近づ
く。実際は、アナログ映像のヒストグラム等化におい
て、出力映像の平均明るさは入力映像のものに係わら
ず、正確に中間レベルである。この特性は明らかに実際
の応用では望ましくない。例えば、夜に取った場面はヒ
ストグラム等化後は、昼頃に取った場面のように見える
問題が発生することもある。一方、暗すぎるか、赤すぎ
る映像信号は等化後、低いコントラストをもたらす。
等化のこのような特性は実際の場合では欠点となる。す
なわち、ヒストグラム等化の出力密度が一定であるた
め、出力映像の平均明るさは中間グレーレベルに近づ
く。実際は、アナログ映像のヒストグラム等化におい
て、出力映像の平均明るさは入力映像のものに係わら
ず、正確に中間レベルである。この特性は明らかに実際
の応用では望ましくない。例えば、夜に取った場面はヒ
ストグラム等化後は、昼頃に取った場面のように見える
問題が発生することもある。一方、暗すぎるか、赤すぎ
る映像信号は等化後、低いコントラストをもたらす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記問題点を解決する
ための本発明の目的は、与えられた映像を平均レベルを
用いて所定の数のサブ映像に分割し、前記各サブ映像を
独立的にヒストグラム等化することにより、コントラス
トを改善しながら、与えられた映像の平均明るさを保持
する映像改善方法を提供することにある。
ための本発明の目的は、与えられた映像を平均レベルを
用いて所定の数のサブ映像に分割し、前記各サブ映像を
独立的にヒストグラム等化することにより、コントラス
トを改善しながら、与えられた映像の平均明るさを保持
する映像改善方法を提供することにある。
【０００５】本発明の他の目的は、入力映像を平均レベ
ルを用いて所定の数のサブ映像に分割し、平均レベルに
明るさ補償値を加えて得られる補償された平均レベルと
前記各サブ映像のグレーレベル分布とに応じて分割され
たサブ映像を独立的にヒストグラム等化する映像改善方
法を提供することにある。かつ、本発明の他の目的は、
与えられた映像を平均レベルを用いて所定の数のサブ映
像に分割し、前記各サブ映像を独立的にヒストグラム等
化することにより、コントラストを改善しながら、与え
られた映像の平均明るさを保持する映像改善回路を提供
することにある。
ルを用いて所定の数のサブ映像に分割し、平均レベルに
明るさ補償値を加えて得られる補償された平均レベルと
前記各サブ映像のグレーレベル分布とに応じて分割され
たサブ映像を独立的にヒストグラム等化する映像改善方
法を提供することにある。かつ、本発明の他の目的は、
与えられた映像を平均レベルを用いて所定の数のサブ映
像に分割し、前記各サブ映像を独立的にヒストグラム等
化することにより、コントラストを改善しながら、与え
られた映像の平均明るさを保持する映像改善回路を提供
することにある。
【０００６】本発明のさらに他の目的は、入力映像を平
均レベルを用いて所定の数のサブ映像に分割し、平均レ
ベルに明るさ補償値を加えて得られる補償された平均レ
ベルと前記各サブ映像のグレーレベル分布とに応じて分
割されたサブ映像を独立的にヒストグラム等化する映像
改善回路を提供することにある。
均レベルを用いて所定の数のサブ映像に分割し、平均レ
ベルに明るさ補償値を加えて得られる補償された平均レ
ベルと前記各サブ映像のグレーレベル分布とに応じて分
割されたサブ映像を独立的にヒストグラム等化する映像
改善回路を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による映像改善方法は、所定の数のグレーレベ
ルで表わされる映像信号をヒストグラム等化して映像を
改善する方法において、（ａ）画面単位で入力される映
像信号の平均レベルを計算する段階と、（ｂ）前記平均
レベルに応じて画面単位の入力映像信号を所定の数のサ
ブ映像に分割する段階と、（ｃ）前記各サブ映像に累積
密度関数を求める段階と、（ｄ）前記累積密度関数に基
づいて各サブ映像の各サンプルを新たなグレーレベルに
マッピングすることにより、各サブ映像に独立的にヒス
トグラム等化する段階とを含むことを特徴とする。
に本発明による映像改善方法は、所定の数のグレーレベ
ルで表わされる映像信号をヒストグラム等化して映像を
改善する方法において、（ａ）画面単位で入力される映
像信号の平均レベルを計算する段階と、（ｂ）前記平均
レベルに応じて画面単位の入力映像信号を所定の数のサ
ブ映像に分割する段階と、（ｃ）前記各サブ映像に累積
密度関数を求める段階と、（ｄ）前記累積密度関数に基
づいて各サブ映像の各サンプルを新たなグレーレベルに
マッピングすることにより、各サブ映像に独立的にヒス
トグラム等化する段階とを含むことを特徴とする。
【０００８】本発明による他の映像改善方法は、所定の
数のグレーレベルで表わされる映像信号をヒストグラム
等化して映像を改善する方法において、（ａ）画面単位
で入力される映像信号の平均レベルを計算する段階と、
（ｂ）画面単位で入力される映像信号のグレーレベル分
布を求める段階と、（ｃ）前記グレーレベル分布を前記
平均レベルに応じて所定の数のサブ映像に分割する段階
と、（ｄ）前記グレーレベル分布に基づいて前記各サブ
映像に累積密度関数を求める段階と、（ｅ）前記入力映
像の平均明るさに基づいて所定の補正関数に応じる明る
さ補償値を前記平均レベルに加算して、補償された平均
レベルを得る段階と、（ｆ）前記累積密度関数と前記補
償された平均レベルとに基づいて各サブ映像の各サンプ
ルを新たなグレーレベルにマッピングすることにより、
各サブ映像に独立的にヒストグラム等化する段階とを含
むことを特徴とする。
数のグレーレベルで表わされる映像信号をヒストグラム
等化して映像を改善する方法において、（ａ）画面単位
で入力される映像信号の平均レベルを計算する段階と、
（ｂ）画面単位で入力される映像信号のグレーレベル分
布を求める段階と、（ｃ）前記グレーレベル分布を前記
平均レベルに応じて所定の数のサブ映像に分割する段階
と、（ｄ）前記グレーレベル分布に基づいて前記各サブ
映像に累積密度関数を求める段階と、（ｅ）前記入力映
像の平均明るさに基づいて所定の補正関数に応じる明る
さ補償値を前記平均レベルに加算して、補償された平均
レベルを得る段階と、（ｆ）前記累積密度関数と前記補
償された平均レベルとに基づいて各サブ映像の各サンプ
ルを新たなグレーレベルにマッピングすることにより、
各サブ映像に独立的にヒストグラム等化する段階とを含
むことを特徴とする。
【０００９】本発明による映像改善回路は、所定の数の
グレーレベルで表わされる映像信号をヒストグラム等化
して映像を改善する回路において、入力される映像信号
のグレーレベル分布を画面単位で計算する第１計算手段
と、前記入力映像信号の平均レベルを画面単位で計算す
る第２計算手段と、前記グレーレベル分布を前記平均レ
ベルに基づいて所定の数のサブ映像に分割し、各サブ映
像の累積密度関数を計算する第３計算手段と、前記入力
映像信号を画面単位で遅延する画面メモリと、前記画面
メモリから出力される各サブ映像の各サンプルを前記累
積密度関数に基づいて複数のグレーレベルにマッピング
するマッピング手段と、前記画面メモリから出力される
入力サンプルと前記平均レベルとを比べた後、その比較
結果に応じて前記マッピング手段から出力されるマッピ
ングされたグレーレベルのうち、一つを選択して出力す
る出力手段とを含むことを特徴とする。
グレーレベルで表わされる映像信号をヒストグラム等化
して映像を改善する回路において、入力される映像信号
のグレーレベル分布を画面単位で計算する第１計算手段
と、前記入力映像信号の平均レベルを画面単位で計算す
る第２計算手段と、前記グレーレベル分布を前記平均レ
ベルに基づいて所定の数のサブ映像に分割し、各サブ映
像の累積密度関数を計算する第３計算手段と、前記入力
映像信号を画面単位で遅延する画面メモリと、前記画面
メモリから出力される各サブ映像の各サンプルを前記累
積密度関数に基づいて複数のグレーレベルにマッピング
するマッピング手段と、前記画面メモリから出力される
入力サンプルと前記平均レベルとを比べた後、その比較
結果に応じて前記マッピング手段から出力されるマッピ
ングされたグレーレベルのうち、一つを選択して出力す
る出力手段とを含むことを特徴とする。
【００１０】本発明による他の映像改善回路は、所定の
数のグレーレベルで表わされる映像信号をヒストグラム
等化して映像を改善する回路において、入力される映像
信号のグレーレベル分布を画面単位で計算する第１計算
手段と、前記入力映像信号の平均レベルを画面単位で計
算する第２計算手段と、前記入力映像の平均明るさに基
づいて所定の補正関数に応じる明るさ補償値を前記平均
レベルに加算して、補償された平均レベルを出力する明
るさ補償手段と、前記グレーレベル分布を前記平均レベ
ルに基づいて所定の数のサブ映像に分割し、各サブ映像
の累積密度関数を計算する第３計算手段と、前記入力映
像信号を画面単位で遅延する画面メモリと、前記画面メ
モリから出力される各サブ映像の各サンプルを前記累積
密度関数及び前記補償された平均レベルに応じてグレー
レベルにマッピングするマッピング手段と、前記画面メ
モリから出力される入力サンプルと前記平均レベルとを
比べた後、その比較結果に応じて前記マッピング手段か
ら出力されるマッピングされたグレーレベルのうち、一
つを選択して出力する出力手段とを含むことを特徴とす
る。
数のグレーレベルで表わされる映像信号をヒストグラム
等化して映像を改善する回路において、入力される映像
信号のグレーレベル分布を画面単位で計算する第１計算
手段と、前記入力映像信号の平均レベルを画面単位で計
算する第２計算手段と、前記入力映像の平均明るさに基
づいて所定の補正関数に応じる明るさ補償値を前記平均
レベルに加算して、補償された平均レベルを出力する明
るさ補償手段と、前記グレーレベル分布を前記平均レベ
ルに基づいて所定の数のサブ映像に分割し、各サブ映像
の累積密度関数を計算する第３計算手段と、前記入力映
像信号を画面単位で遅延する画面メモリと、前記画面メ
モリから出力される各サブ映像の各サンプルを前記累積
密度関数及び前記補償された平均レベルに応じてグレー
レベルにマッピングするマッピング手段と、前記画面メ
モリから出力される入力サンプルと前記平均レベルとを
比べた後、その比較結果に応じて前記マッピング手段か
ら出力されるマッピングされたグレーレベルのうち、一
つを選択して出力する出力手段とを含むことを特徴とす
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の実施の形態を詳しく説明する。先ず、本発明による
平均分離ヒストグラム等化（Mean-Separate Histogram
Equalization：ＭＳＨＥ）を用いる映像改善方法につい
て説明する。ここで、｛Ｘ｝は与えられた映像を、Ｘm
は与えられた映像｛Ｘ｝の平均明るさレベルを示す。与
えられた映像｛Ｘ｝はＬ個の離散グレーレベル｛Ｘ0 ，
Ｘ1，．．，ＸL-1 ｝からなる。ここで、Ｘ0 ＝０はブ
ラックレベルを、ＸL-1 ＝１ホワイトレベルを示す。か
つ、Ｘm ∈｛Ｘ0 ，Ｘ1 ，．．，ＸL-1 ｝である。
明の実施の形態を詳しく説明する。先ず、本発明による
平均分離ヒストグラム等化（Mean-Separate Histogram
Equalization：ＭＳＨＥ）を用いる映像改善方法につい
て説明する。ここで、｛Ｘ｝は与えられた映像を、Ｘm
は与えられた映像｛Ｘ｝の平均明るさレベルを示す。与
えられた映像｛Ｘ｝はＬ個の離散グレーレベル｛Ｘ0 ，
Ｘ1，．．，ＸL-1 ｝からなる。ここで、Ｘ0 ＝０はブ
ラックレベルを、ＸL-1 ＝１ホワイトレベルを示す。か
つ、Ｘm ∈｛Ｘ0 ，Ｘ1 ，．．，ＸL-1 ｝である。
【００１２】平均レベルＸm に基づいて入力映像は
｛Ｘ｝L ，｛Ｘ｝U と定義された二つのサブ映像に分割
するが、｛Ｘ｝L における全てのサンプルは平均レベル
Ｘm 以下かであり、｛Ｘ｝U における全てのサンプルは
平均レベルＸm より大きい。サブ映像｛Ｘ｝L ，｛Ｘ｝
U に対する確率密度関数（ＰＤＦ）はそれぞれ下記の式
（１）及び（２）のように表れる。
｛Ｘ｝L ，｛Ｘ｝U と定義された二つのサブ映像に分割
するが、｛Ｘ｝L における全てのサンプルは平均レベル
Ｘm 以下かであり、｛Ｘ｝U における全てのサンプルは
平均レベルＸm より大きい。サブ映像｛Ｘ｝L ，｛Ｘ｝
U に対する確率密度関数（ＰＤＦ）はそれぞれ下記の式
（１）及び（２）のように表れる。
【００１３】
【数１】
【００１４】
【数２】
【００１５】ここで、Ｌはレベルの数を、ｐL （Ｘk ）
はサブ映像｛Ｘ｝L におけるｋ番目のグレーレベルＸk
の確率を、ｐU （Ｘk ）はサブ映像｛Ｘ｝U におけるｋ
番目のグレーレベルＸk の確率を示す。ｎk L ，ｎk U
は各サブ映像におけるグレーレベルをＸk を有するサン
プルの発生回数を示す。かつ、ｎL ，ｎU は各サブ映像
｛Ｘ｝L ，｛Ｘ｝U におけるそれぞれの全体サンプル数
を示す。
はサブ映像｛Ｘ｝L におけるｋ番目のグレーレベルＸk
の確率を、ｐU （Ｘk ）はサブ映像｛Ｘ｝U におけるｋ
番目のグレーレベルＸk の確率を示す。ｎk L ，ｎk U
は各サブ映像におけるグレーレベルをＸk を有するサン
プルの発生回数を示す。かつ、ｎL ，ｎU は各サブ映像
｛Ｘ｝L ，｛Ｘ｝U におけるそれぞれの全体サンプル数
を示す。
【００１６】さらに、各サブ映像｛Ｘ｝L ，｛Ｘ｝U の
累積密度関数（ＣＤＦ）は次の式（３）及び（４）のよ
うに定義される。
累積密度関数（ＣＤＦ）は次の式（３）及び（４）のよ
うに定義される。
【００１７】
【数３】
【００１８】
【数４】
【００１９】前記累積密度関数に基づき、本発明が提案
する平均分離ヒストグラム等化後の出力ＹH は与えられ
た入力サンプルＸk に対して次のようになる。
する平均分離ヒストグラム等化後の出力ＹH は与えられ
た入力サンプルＸk に対して次のようになる。
【００２０】
【数５】
【００２１】すなわち、これは｛Ｘ｝L サンプルは式
（３）により定義されるＣＤＦに応じて（０，Ｘm ）に
マッピングされ、｛Ｘ｝U のサンプルは式（４）により
定義されるＣＤＦに応じて（Ｘm+1 ，ＸL-1 ）にマッピ
ングされる。したがって、サブ映像に対して独立的に分
離ヒストグラム等化が行われる。さらに、グレーレベル
の数Ｌは十分に大きく、入力映像ＸのＰＤＦが入力映像
の平均レベルに対して対称的であるとき、平均分離ヒス
トグラム等化の出力平均は（０．５＋Ｘm ）／２となる
ことが容易にわかる。すなわち、従来のヒストグラム等
化の出力平均は０．５であるが、本発明が提案する平均
分離アルゴリズムの出力平均は中間グレーレベル（０．
５）と平均レベルとの算出平均値である。
（３）により定義されるＣＤＦに応じて（０，Ｘm ）に
マッピングされ、｛Ｘ｝U のサンプルは式（４）により
定義されるＣＤＦに応じて（Ｘm+1 ，ＸL-1 ）にマッピ
ングされる。したがって、サブ映像に対して独立的に分
離ヒストグラム等化が行われる。さらに、グレーレベル
の数Ｌは十分に大きく、入力映像ＸのＰＤＦが入力映像
の平均レベルに対して対称的であるとき、平均分離ヒス
トグラム等化の出力平均は（０．５＋Ｘm ）／２となる
ことが容易にわかる。すなわち、従来のヒストグラム等
化の出力平均は０．５であるが、本発明が提案する平均
分離アルゴリズムの出力平均は中間グレーレベル（０．
５）と平均レベルとの算出平均値である。
【００２２】本発明の他の映像改善方法では、本発明が
提案する明るさ補償を行う平均分離ヒストグラム等化後
の出力ＹH は与えられた入力サンプルＸk に対して次の
ように与えられる。
提案する明るさ補償を行う平均分離ヒストグラム等化後
の出力ＹH は与えられた入力サンプルＸk に対して次の
ように与えられる。
【００２３】
【数６】
【００２４】
【数７】
【００２５】Ｂm は補償された平均レベルであり、△は
明るさに応じて所定の補正関数により得られる明るさ補
償値である。したがって、この補償された平均レベルＢ
m は平均レベルＸm に明るさ補償値△を加算した結果と
なる。この際、Ｂm ∈｛Ｘ0，Ｘ1 ，．．，ＸL-1 ｝と
仮定する。一方、前記の式（６）のＢm ′は次の式によ
り与えられ、
明るさに応じて所定の補正関数により得られる明るさ補
償値である。したがって、この補償された平均レベルＢ
m は平均レベルＸm に明るさ補償値△を加算した結果と
なる。この際、Ｂm ∈｛Ｘ0，Ｘ1 ，．．，ＸL-1 ｝と
仮定する。一方、前記の式（６）のＢm ′は次の式によ
り与えられ、
【００２６】
【数８】
【００２７】補償された平均レベルＢm より高い領域で
マッピングされる一番目のグレーレベルを示す。その結
果、式（６）によれば、入力映像の平均レベルＸm 以下
であれば、サンプルは（０，Ｂm ）にマッピングされ、
入力映像の平均レベルＸm より大きいサンプルは
（Ｂm ′，ＸL-1 ）にマッピングされる。
マッピングされる一番目のグレーレベルを示す。その結
果、式（６）によれば、入力映像の平均レベルＸm 以下
であれば、サンプルは（０，Ｂm ）にマッピングされ、
入力映像の平均レベルＸm より大きいサンプルは
（Ｂm ′，ＸL-1 ）にマッピングされる。
【００２８】したがって、明るさ補償値が０より大きけ
れば（△＞０）、透化された出力Ｙ H が明るくなり、明
るさ補償値が０より小さければ（△＜０）、透化された
出力ＹH が暗くなる。△が増加するほど、低いグレーレ
ベル領域の動的範囲が改善する一方、△が減少するほ
ど、高いグレーレベル領域の動的範囲は改善する。与え
られた映像信号の平均レベルＸm に応じて、すなわち明
るさと暗さに応じて適宜に補償された平均レベルＢm は
平均分離ヒストグラム等化法と共に入力映像の画質を大
いに改善させる。
れば（△＞０）、透化された出力Ｙ H が明るくなり、明
るさ補償値が０より小さければ（△＜０）、透化された
出力ＹH が暗くなる。△が増加するほど、低いグレーレ
ベル領域の動的範囲が改善する一方、△が減少するほ
ど、高いグレーレベル領域の動的範囲は改善する。与え
られた映像信号の平均レベルＸm に応じて、すなわち明
るさと暗さに応じて適宜に補償された平均レベルＢm は
平均分離ヒストグラム等化法と共に入力映像の画質を大
いに改善させる。
【００２９】次いで、図１乃至図６を参照して本発明に
よる平均分離ヒストグラム等化を用いる映像改善回路の
実施例を説明する。図１は本発明による映像改善回路の
第１実施例によるブロック図である。図１において、フ
レームヒストグラム計算器１０２は１画面の単位で入力
映像｛Ｘ｝のグレーレベル分布度を示す確率密度関数ｐ
（Ｘk ）を計算する。ここで、画面の単位はフレームで
あるが、他の対案においては、前記画面の単位がフィー
ルドとなることもある。フレーム平均計算器１０４は１
フレーム単位で入力映像信号｛ＸK ｝の平均レベルＸm
を計算する。
よる平均分離ヒストグラム等化を用いる映像改善回路の
実施例を説明する。図１は本発明による映像改善回路の
第１実施例によるブロック図である。図１において、フ
レームヒストグラム計算器１０２は１画面の単位で入力
映像｛Ｘ｝のグレーレベル分布度を示す確率密度関数ｐ
（Ｘk ）を計算する。ここで、画面の単位はフレームで
あるが、他の対案においては、前記画面の単位がフィー
ルドとなることもある。フレーム平均計算器１０４は１
フレーム単位で入力映像信号｛ＸK ｝の平均レベルＸm
を計算する。
【００３０】分割器１０６はフレームヒストグラム計算
器１０２で計算されたグレーレベル分布をフレーム平均
計算器１０４で計算された平均レベルＸm に基づいて所
定の数（ここでは、２）のサブ映像分布に分割して、二
つのサブ映像の確率密度関数ｐL （Ｘk ），ｐ
U （Ｘk ）を出力する。第１ＣＤＦ計算器１０８は分割
器１０６から出力される全ての映像サンプルが平均レベ
ルＸm 以下であるサブ映像（以下、“第１サブ映像”と
いう）｛Ｘ｝Lの確率密度関数ｐL （Ｘk ）を入力し
て、式（３）を用いて累積密度関数ｃL （Ｘk ）を計算
する。
器１０２で計算されたグレーレベル分布をフレーム平均
計算器１０４で計算された平均レベルＸm に基づいて所
定の数（ここでは、２）のサブ映像分布に分割して、二
つのサブ映像の確率密度関数ｐL （Ｘk ），ｐ
U （Ｘk ）を出力する。第１ＣＤＦ計算器１０８は分割
器１０６から出力される全ての映像サンプルが平均レベ
ルＸm 以下であるサブ映像（以下、“第１サブ映像”と
いう）｛Ｘ｝Lの確率密度関数ｐL （Ｘk ）を入力し
て、式（３）を用いて累積密度関数ｃL （Ｘk ）を計算
する。
【００３１】第２ＣＤＦ計算器１１０は分割器１０６か
ら出力される全ての映像サンプルが平均レベルＸm より
大きいサブ映像（以下、“第２サブ映像”という）
｛Ｘ｝Uの確率密度関数ｐU （Ｘk ）を入力して、式
（４）を用いて累積密度関数ｃU （Ｘk ）を計算する。
ＣＤＦメモリ１１２は、第１及び第２ＣＤＦ計算器１０
８，１１０で計算された累積密度関数ｃL （Ｘk ），ｃ
U （Ｘk ）をフレーム単位で貯蔵し、同期信号に応じて
更新して、前記第２ＣＤＦ計算器１１０から出力される
サンプルＸk に対応する累積密度関数値ｃ（Ｘk ）と前
記フレーム平均計算器１０４から出力される平均レベル
Ｘm に対する累積密度関数値ｃ（Ｘm ）とを出力する。
かつ、ＣＤＦメモリ１１２はバッファーとして用いられ
る。ここで、同期信号は画面の単位がフィールドであれ
ば、フィールド同期信号であり、画面の単位がフレーム
であれば、フレーム同期信号である。
ら出力される全ての映像サンプルが平均レベルＸm より
大きいサブ映像（以下、“第２サブ映像”という）
｛Ｘ｝Uの確率密度関数ｐU （Ｘk ）を入力して、式
（４）を用いて累積密度関数ｃU （Ｘk ）を計算する。
ＣＤＦメモリ１１２は、第１及び第２ＣＤＦ計算器１０
８，１１０で計算された累積密度関数ｃL （Ｘk ），ｃ
U （Ｘk ）をフレーム単位で貯蔵し、同期信号に応じて
更新して、前記第２ＣＤＦ計算器１１０から出力される
サンプルＸk に対応する累積密度関数値ｃ（Ｘk ）と前
記フレーム平均計算器１０４から出力される平均レベル
Ｘm に対する累積密度関数値ｃ（Ｘm ）とを出力する。
かつ、ＣＤＦメモリ１１２はバッファーとして用いられ
る。ここで、同期信号は画面の単位がフィールドであれ
ば、フィールド同期信号であり、画面の単位がフレーム
であれば、フレーム同期信号である。
【００３２】フレームメモリ１００は入力映像｛Ｘ｝を
１フレーム単位で貯蔵する。第１及び第２ＣＤＦ計算器
１０８，１１０から出力される累積密度関数ｃ
L （Ｘk ），ｃU （Ｘk ）は入力映像信号｛Ｘk ｝に比
べて１フレームだけ遅延された映像の累積密度関数であ
るため、第１及び第２ＣＤＦ計算器１０８，１１０で計
算された累積密度関数ｃL （Ｘk ），ｃU （Ｘk ）に該
当するフレームの映像信号を第１及び第２マッパー１１
４，１１６に入力させるため、入力映像｛Ｘ｝をフレー
ムメモリ１００により１フレーム遅延させる。
１フレーム単位で貯蔵する。第１及び第２ＣＤＦ計算器
１０８，１１０から出力される累積密度関数ｃ
L （Ｘk ），ｃU （Ｘk ）は入力映像信号｛Ｘk ｝に比
べて１フレームだけ遅延された映像の累積密度関数であ
るため、第１及び第２ＣＤＦ計算器１０８，１１０で計
算された累積密度関数ｃL （Ｘk ），ｃU （Ｘk ）に該
当するフレームの映像信号を第１及び第２マッパー１１
４，１１６に入力させるため、入力映像｛Ｘ｝をフレー
ムメモリ１００により１フレーム遅延させる。
【００３３】第１マッパー１１４は、第１ＣＤＦ計算器
１０８で計算された累積密度関数ｃ L （Ｘk ）と、フレ
ームメモリ１００から出力される１フレームだけ遅延さ
れた入力サンプルＸk と、フレーム平均計算器１０４で
計算された平均レベルＸm とを入力して、前記１フレー
ムだけ遅延された第１サブ映像｛Ｘ｝L のサンプルＸ k
を式（５）の一番目の表現を用いて０からＸm までのグ
レーレベルにマッピングする。
１０８で計算された累積密度関数ｃ L （Ｘk ）と、フレ
ームメモリ１００から出力される１フレームだけ遅延さ
れた入力サンプルＸk と、フレーム平均計算器１０４で
計算された平均レベルＸm とを入力して、前記１フレー
ムだけ遅延された第１サブ映像｛Ｘ｝L のサンプルＸ k
を式（５）の一番目の表現を用いて０からＸm までのグ
レーレベルにマッピングする。
【００３４】第２マッパー１１６は、第２ＣＤＦ計算器
１１０で計算された累積密度関数ｃ U （Ｘk ）と、フレ
ームメモリ１００から出力される１フレームだけ遅延さ
れた入力サンプルＸk と、フレーム平均計算器１０４で
計算された平均レベルＸm とを入力して、前記１フレー
ムだけ遅延された第２サブ映像｛Ｘ｝U のサンプルＸ k
を式（５）の二番目の表現を用いてＸm+1 からＸL-1 ま
でのグレーレベルにマッピングする。
１１０で計算された累積密度関数ｃ U （Ｘk ）と、フレ
ームメモリ１００から出力される１フレームだけ遅延さ
れた入力サンプルＸk と、フレーム平均計算器１０４で
計算された平均レベルＸm とを入力して、前記１フレー
ムだけ遅延された第２サブ映像｛Ｘ｝U のサンプルＸ k
を式（５）の二番目の表現を用いてＸm+1 からＸL-1 ま
でのグレーレベルにマッピングする。
【００３５】比較器１１８は、フレームメモリ１００か
ら出力される入力サンプルＸk とフレーム平均計算器１
０４から出力される平均レベルＸm とを比べて選択制御
信号を出力する。選択器１２０は比較器１１８から出力
される選択制御信号に応じて第１マッパー１１４の出力
又は第２マッパー１１６の出力を選択する。すなわち、
選択器１２０は１フレームだけ遅延された入力サンプル
Ｘk が第１サブ映像に属する信号のときは、第１マッパ
ー１１４を選択するが、第２サブ映像に属する信号のと
きは、第２マッパー１１６を選択する。
ら出力される入力サンプルＸk とフレーム平均計算器１
０４から出力される平均レベルＸm とを比べて選択制御
信号を出力する。選択器１２０は比較器１１８から出力
される選択制御信号に応じて第１マッパー１１４の出力
又は第２マッパー１１６の出力を選択する。すなわち、
選択器１２０は１フレームだけ遅延された入力サンプル
Ｘk が第１サブ映像に属する信号のときは、第１マッパ
ー１１４を選択するが、第２サブ映像に属する信号のと
きは、第２マッパー１１６を選択する。
【００３６】一方、本発明において、フレームヒストグ
ラム計算器１０２とフレーム平均計算器１０４とを別途
に使用せず、入力映像｛Ｘk ｝に対して１画面単位でグ
レーレベル分布を計算して、これに基づいてＣＤＦを計
算する一つのブロックから構成されることもある。図２
は本発明による映像改善回路の第２実施例によるブロッ
ク図である。図２において、フレームヒストグラム計算
器２０２はフレーム単位で入力される入力映像｛Ｘ｝の
グレーレベル分布を計算する。フレーム平均計算器２０
４は１フレーム単位で入力映像｛Ｘ｝の平均レベルＸm
を計算する。
ラム計算器１０２とフレーム平均計算器１０４とを別途
に使用せず、入力映像｛Ｘk ｝に対して１画面単位でグ
レーレベル分布を計算して、これに基づいてＣＤＦを計
算する一つのブロックから構成されることもある。図２
は本発明による映像改善回路の第２実施例によるブロッ
ク図である。図２において、フレームヒストグラム計算
器２０２はフレーム単位で入力される入力映像｛Ｘ｝の
グレーレベル分布を計算する。フレーム平均計算器２０
４は１フレーム単位で入力映像｛Ｘ｝の平均レベルＸm
を計算する。
【００３７】分割器２０６はフレームヒストグラム計算
器２０２で計算されたグレーレベル分布をフレーム平均
計算器２０４で計算された平均レベルＸm に基づいて二
つのサブ映像分布に分割して、式（１）及び（２）によ
り二つのサブ映像の確率密度関数ｐL （Ｘk ），ｐ
U （Ｘk ）を出力する。第１ＣＤＦ計算器２０８は分割
器２０６から出力される第１サブ映像｛Ｘ｝Lの確率密
度関数ｐL （Ｘk ）を入力して、式（３）を用いて累積
密度関数ｃL （Ｘk ）を計算する。
器２０２で計算されたグレーレベル分布をフレーム平均
計算器２０４で計算された平均レベルＸm に基づいて二
つのサブ映像分布に分割して、式（１）及び（２）によ
り二つのサブ映像の確率密度関数ｐL （Ｘk ），ｐ
U （Ｘk ）を出力する。第１ＣＤＦ計算器２０８は分割
器２０６から出力される第１サブ映像｛Ｘ｝Lの確率密
度関数ｐL （Ｘk ）を入力して、式（３）を用いて累積
密度関数ｃL （Ｘk ）を計算する。
【００３８】第２ＣＤＦ計算器２１０は分割器２０６か
ら出力される第２サブ映像｛Ｘ｝Uの確率密度関数ｐU
（Ｘk ）を入力して、式（４）を用いて累積密度関数ｃ
U （Ｘk ）を計算する。ＣＤＦメモリ２１２は、第１及
び第２ＣＤＦ計算器２０８，２１０で計算された累積密
度関数ｃL （Ｘk ），ｃU （Ｘk ）をフレーム単位で貯
蔵し、同期信号に応じて更新して、入力サンプルＸk に
対応する累積密度関数値ｃ（Ｘk ）と前記フレーム平均
計算器２０４から出力される平均レベルＸm に対する累
積密度関数値ｃ（Ｘm ）とを出力する。
ら出力される第２サブ映像｛Ｘ｝Uの確率密度関数ｐU
（Ｘk ）を入力して、式（４）を用いて累積密度関数ｃ
U （Ｘk ）を計算する。ＣＤＦメモリ２１２は、第１及
び第２ＣＤＦ計算器２０８，２１０で計算された累積密
度関数ｃL （Ｘk ），ｃU （Ｘk ）をフレーム単位で貯
蔵し、同期信号に応じて更新して、入力サンプルＸk に
対応する累積密度関数値ｃ（Ｘk ）と前記フレーム平均
計算器２０４から出力される平均レベルＸm に対する累
積密度関数値ｃ（Ｘm ）とを出力する。
【００３９】第１マッパー２１４は、第１ＣＤＦ計算器
２０８で計算された累積密度関数ｃ L （Ｘk ）と、入力
サンプルＸk と、フレーム平均計算器２０４で計算され
た平均レベルＸm とを入力して、第１サブ映像｛Ｘ｝L
のサンプルＸk を式（５）の一番目の表現を用いて０か
らＸm までのグレーレベルにマッピングする。第２マッ
パー２１６は、第２ＣＤＦ計算器２１０で計算された累
積密度関数ｃ U （Ｘk ）と、入力サンプルＸk と、フレ
ーム平均計算器２０４で計算された平均レベルＸm とを
入力して、第２サブ映像｛Ｘ｝U のサンプルＸk を式
（５）の二番目の表現を用いてＸm+1 からＸL-1 までの
グレーレベルにマッピングする。
２０８で計算された累積密度関数ｃ L （Ｘk ）と、入力
サンプルＸk と、フレーム平均計算器２０４で計算され
た平均レベルＸm とを入力して、第１サブ映像｛Ｘ｝L
のサンプルＸk を式（５）の一番目の表現を用いて０か
らＸm までのグレーレベルにマッピングする。第２マッ
パー２１６は、第２ＣＤＦ計算器２１０で計算された累
積密度関数ｃ U （Ｘk ）と、入力サンプルＸk と、フレ
ーム平均計算器２０４で計算された平均レベルＸm とを
入力して、第２サブ映像｛Ｘ｝U のサンプルＸk を式
（５）の二番目の表現を用いてＸm+1 からＸL-1 までの
グレーレベルにマッピングする。
【００４０】比較器２１８は、入力サンプルＸk とフレ
ーム平均計算器２０４から出力される平均レベルＸm と
を比べて選択制御信号を出力する。選択器２００は比較
器２１８から出力される選択制御信号に応じて第１マッ
パー２１４の出力又は第２マッパー２１６の出力を選択
する。すなわち、前記選択器２００は、入力サンプルＸ
k が第１サブ映像に属する信号のときは、第１マッパー
２１４を選択するが、第２サブ映像に属する信号のとき
は、第２マッパー２１６を選択する。
ーム平均計算器２０４から出力される平均レベルＸm と
を比べて選択制御信号を出力する。選択器２００は比較
器２１８から出力される選択制御信号に応じて第１マッ
パー２１４の出力又は第２マッパー２１６の出力を選択
する。すなわち、前記選択器２００は、入力サンプルＸ
k が第１サブ映像に属する信号のときは、第１マッパー
２１４を選択するが、第２サブ映像に属する信号のとき
は、第２マッパー２１６を選択する。
【００４１】隣接フレームの間には高い相関性が存在す
るという特性を考慮して、図２に示した実施例では図１
に示した実施例と比べるとき、フレームメモリが省略し
ている。これにより、第１及び第２マッパー２１４，２
１６に入力される映像信号Ｘ k はＣＤＦメモリ２１２の
出力信号が関連するフレームが次のフレームに属する信
号となる。このようにフレームメモリの省略によりハー
ドウェアが減少する。
るという特性を考慮して、図２に示した実施例では図１
に示した実施例と比べるとき、フレームメモリが省略し
ている。これにより、第１及び第２マッパー２１４，２
１６に入力される映像信号Ｘ k はＣＤＦメモリ２１２の
出力信号が関連するフレームが次のフレームに属する信
号となる。このようにフレームメモリの省略によりハー
ドウェアが減少する。
【００４２】図３は本発明による映像改善回路の第３実
施例によるブロック図である。図３に示した回路の構成
は、明るさ補償器３１４，第１及び第２マッパー３１
６，３１８を除いては、図１に示した回路のものと類似
である。したがって、明るさ補償器３１４，第１及び第
２マッパー３１６，３１８を主として説明する。図３に
おいて、明るさ補償器３１４はフレーム平均計算器３０
４から出力される平均レベルＸm を入力し、式（７）に
示したように入力映像の平均明るさに応じる明るさ補償
値△を平均レベルＸm に加算して、補償された平均レベ
ルＢm を出力する。
施例によるブロック図である。図３に示した回路の構成
は、明るさ補償器３１４，第１及び第２マッパー３１
６，３１８を除いては、図１に示した回路のものと類似
である。したがって、明るさ補償器３１４，第１及び第
２マッパー３１６，３１８を主として説明する。図３に
おいて、明るさ補償器３１４はフレーム平均計算器３０
４から出力される平均レベルＸm を入力し、式（７）に
示したように入力映像の平均明るさに応じる明るさ補償
値△を平均レベルＸm に加算して、補償された平均レベ
ルＢm を出力する。
【００４３】この明るさ補償値△は図４（Ａ）及び図４
（Ｂ）に示したような所定の補正関数により決められ
る。しかしながら、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した
補正関数は例示的なものに過ぎず、他の形態の補正関数
も対案として考えられることもある。図４（Ａ）及び図
４（Ｂ）に示したような補正関数に応じる明るさ補償値
により等化された出力の明るさを調節する。すなわち、
入力映像の平均レベルＸm が非常に小さければ、すなわ
ち、暗すぎる映像であれば、０より大きい明るさ補償値
△を平均レベルＸm に加算するので、本発明による平均
分離ヒストグラム等化方法により等化された出力は明る
くなる。
（Ｂ）に示したような所定の補正関数により決められ
る。しかしながら、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した
補正関数は例示的なものに過ぎず、他の形態の補正関数
も対案として考えられることもある。図４（Ａ）及び図
４（Ｂ）に示したような補正関数に応じる明るさ補償値
により等化された出力の明るさを調節する。すなわち、
入力映像の平均レベルＸm が非常に小さければ、すなわ
ち、暗すぎる映像であれば、０より大きい明るさ補償値
△を平均レベルＸm に加算するので、本発明による平均
分離ヒストグラム等化方法により等化された出力は明る
くなる。
【００４４】さらに、入力映像の平均レベルＸm が大き
すぎると、すなわち、明るすぎる映像であれば、０より
小さい明るさ補償値△に加算するので、本発明による平
均分離ヒストグラム等化方法により等化された出力は暗
くなる。したがって、平均レベルＸm に応じて所定の適
宜な明るさ補償値△により補償された平均レベルＢmは
入力映像の画質を大いに改善させる。
すぎると、すなわち、明るすぎる映像であれば、０より
小さい明るさ補償値△に加算するので、本発明による平
均分離ヒストグラム等化方法により等化された出力は暗
くなる。したがって、平均レベルＸm に応じて所定の適
宜な明るさ補償値△により補償された平均レベルＢmは
入力映像の画質を大いに改善させる。
【００４５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は図４（Ａ）及
び図４（Ｂ）に示した明るさ補正関数に応じる明るさ補
償値△により補償された平均レベルＢm と入力映像の平
均レベルＸm との関係を示す。一方、第１マッパー３１
６は、第１ＣＤＦ計算器３０８で計算された累積密度関
数ｃL （Ｘk ）と、フレームメモリ３００から出力され
る１フレームだけ遅延された入力サンプルＸk と、明る
さ補償器３１４から出力される補償された平均レベルＢ
m とを入力して、前記１フレームだけ遅延された第１サ
ブ映像｛Ｘ｝LのサンプルＸk を式（６）の一番目の表
現を用いて０からＢm までのグレーレベルにマッピング
する。
び図４（Ｂ）に示した明るさ補正関数に応じる明るさ補
償値△により補償された平均レベルＢm と入力映像の平
均レベルＸm との関係を示す。一方、第１マッパー３１
６は、第１ＣＤＦ計算器３０８で計算された累積密度関
数ｃL （Ｘk ）と、フレームメモリ３００から出力され
る１フレームだけ遅延された入力サンプルＸk と、明る
さ補償器３１４から出力される補償された平均レベルＢ
m とを入力して、前記１フレームだけ遅延された第１サ
ブ映像｛Ｘ｝LのサンプルＸk を式（６）の一番目の表
現を用いて０からＢm までのグレーレベルにマッピング
する。
【００４６】第２マッパー３１８は、第２ＣＤＦ計算器
３１０で計算された累積密度関数ｃ U （Ｘk ）と、フレ
ームメモリ３００から出力される１フレームだけ遅延さ
れた入力サンプルＸk と、明るさ補償器３１４から出力
される補償された平均レベルＢm とを入力して、前記１
フレームだけ遅延された第２サブ映像｛Ｘ｝U のサンプ
ルＸk を式（６）の二番目の表現を用いてＢm ′からＸ
L-1 までのグレーレベルにマッピングする。ここで、Ｂ
m ′は式（８）により計算される。
３１０で計算された累積密度関数ｃ U （Ｘk ）と、フレ
ームメモリ３００から出力される１フレームだけ遅延さ
れた入力サンプルＸk と、明るさ補償器３１４から出力
される補償された平均レベルＢm とを入力して、前記１
フレームだけ遅延された第２サブ映像｛Ｘ｝U のサンプ
ルＸk を式（６）の二番目の表現を用いてＢm ′からＸ
L-1 までのグレーレベルにマッピングする。ここで、Ｂ
m ′は式（８）により計算される。
【００４７】図６は本発明による映像改善回路の第４実
施例によるブロック図である。図６に示した回路の構成
は、明るさ補償器４１４，第１及び第２マッパー４１
６，４１８を除いては、図２に示した回路のものと類似
である。したがって、明るさ補償器４１４，第１及び第
２マッパー４１６，４１８を主として説明する。図６に
おいて、明るさ補償器４１４はフレーム平均計算器４０
４から出力される平均レベルＸm を入力し、式（７）に
示したように入力映像の平均明るさに応じる明るさ補償
値を平均レベルＸm に加算して、補償された平均レベル
Ｂm を出力する。
施例によるブロック図である。図６に示した回路の構成
は、明るさ補償器４１４，第１及び第２マッパー４１
６，４１８を除いては、図２に示した回路のものと類似
である。したがって、明るさ補償器４１４，第１及び第
２マッパー４１６，４１８を主として説明する。図６に
おいて、明るさ補償器４１４はフレーム平均計算器４０
４から出力される平均レベルＸm を入力し、式（７）に
示したように入力映像の平均明るさに応じる明るさ補償
値を平均レベルＸm に加算して、補償された平均レベル
Ｂm を出力する。
【００４８】第１マッパー４１６は、第１ＣＤＦ計算器
４０８で計算された累積密度関数ｃ L （Ｘk ）と、入力
サンプルＸk と、明るさ補償器４１４から出力される補
償された平均レベルＢm とを入力して、第１サブ映像
｛Ｘ｝L のサンプルＸk を式（６）の一番目の表現を用
いて０からＢm までのグレーレベルにマッピングする。
第２マッパー４１８は、第２ＣＤＦ計算器４１０で計算
された累積密度関数ｃ U （Ｘk ）と、入力サンプルＸk
と、明るさ補償器４１４から出力される補償された平均
レベルＢm とを入力して、第２サブ映像｛Ｘ｝U のサン
プルＸk を式（６）の二番目の表現を用いてＢm ′から
ＸL-1 までのグレーレベルにマッピングする。ここで、
Ｂm ′は式（８）により計算される。
４０８で計算された累積密度関数ｃ L （Ｘk ）と、入力
サンプルＸk と、明るさ補償器４１４から出力される補
償された平均レベルＢm とを入力して、第１サブ映像
｛Ｘ｝L のサンプルＸk を式（６）の一番目の表現を用
いて０からＢm までのグレーレベルにマッピングする。
第２マッパー４１８は、第２ＣＤＦ計算器４１０で計算
された累積密度関数ｃ U （Ｘk ）と、入力サンプルＸk
と、明るさ補償器４１４から出力される補償された平均
レベルＢm とを入力して、第２サブ映像｛Ｘ｝U のサン
プルＸk を式（６）の二番目の表現を用いてＢm ′から
ＸL-1 までのグレーレベルにマッピングする。ここで、
Ｂm ′は式（８）により計算される。
【００４９】図２の映像改善回路のように、図６に示し
た回路では、隣接フレームの間には高い相関性を有する
という特性を用いてフレームメモリを省略することによ
り、ハードウェアを減少させる。
た回路では、隣接フレームの間には高い相関性を有する
という特性を用いてフレームメモリを省略することによ
り、ハードウェアを減少させる。
【００５０】
【発明の効果】平均分離ヒストグラム等化を用いる本発
明は、従来のヒストグラム等化で発生する急な明るさ変
化とアーティファクトとを効率よく低減してコントラス
トを改善しながら、与えられた映像の全体明るさを一定
に維持することができる。かつ、本発明は入力映像の平
均明るさに応じる明るさ補償値を考慮して平均分離ヒス
トグラム等化することにより、暗すぎるか、明るすぎる
入力映像信号のコントラストを改善して画質を大いに改
善させる。
明は、従来のヒストグラム等化で発生する急な明るさ変
化とアーティファクトとを効率よく低減してコントラス
トを改善しながら、与えられた映像の全体明るさを一定
に維持することができる。かつ、本発明は入力映像の平
均明るさに応じる明るさ補償値を考慮して平均分離ヒス
トグラム等化することにより、暗すぎるか、明るすぎる
入力映像信号のコントラストを改善して画質を大いに改
善させる。
【００５１】したがって、本発明は映像信号の画質改善
に関する広範囲な分野に応用され得る。すなわち、放送
機器、レーダー信号処理システム、医用工学、家電製品
などに応用されることができる。
に関する広範囲な分野に応用され得る。すなわち、放送
機器、レーダー信号処理システム、医用工学、家電製品
などに応用されることができる。
【図１】本発明による映像改善回路の第１実施例による
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本発明による映像改善回路の第２実施例による
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】本発明による映像改善回路の第３実施例による
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明に適用される明るさ
補正関数の例を示す図である。
補正関数の例を示す図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は図４示した明るさ補正関数
により補償された平均レベルと入力映像の平均レベルと
の関係の例を示す図である。
により補償された平均レベルと入力映像の平均レベルと
の関係の例を示す図である。
【図６】本発明による映像改善回路の第４実施例による
ブロック図である。
ブロック図である。
１００，３００ フレームメモリ １０２，２０２，３０２，４０２ フレームヒストグラ
ム計算器 １０４，２０４，４０４ フレーム平均計算器 １０６，２０６，３０６ 分割器 １０８，２０８，３０８ 第１ＣＤＦ計算器 １１０，２１０，３１０ 第２ＣＤＦ計算器 １１２，２１２，３１２，４１２ ＣＤＦメモリ １１４，２１４，３１６，４１６ 第１マッパー １１６，２１６，３１８，４１８ 第２マッパー １１８，２１８，３２２，４２０ 比較器 １２０，２２０，３２０，４２２ 選択器 ３１４，４１４ 明るさ補償器
ム計算器 １０４，２０４，４０４ フレーム平均計算器 １０６，２０６，３０６ 分割器 １０８，２０８，３０８ 第１ＣＤＦ計算器 １１０，２１０，３１０ 第２ＣＤＦ計算器 １１２，２１２，３１２，４１２ ＣＤＦメモリ １１４，２１４，３１６，４１６ 第１マッパー １１６，２１６，３１８，４１８ 第２マッパー １１８，２１８，３２２，４２０ 比較器 １２０，２２０，３２０，４２２ 選択器 ３１４，４１４ 明るさ補償器
Claims (33)
- 【請求項１】 所定の数のグレーレベルで表わされる映
像信号をヒストグラム等化して映像を改善する方法にお
いて、 （ａ）画面単位で入力される映像信号の平均レベルを計
算する段階と、 （ｂ）前記平均レベルに応じて画面単位の入力映像信号
を所定の数のサブ映像に分割する段階と、 （ｃ）前記各サブ映像に累積密度関数を求める段階と、 （ｄ）前記累積密度関数に基づいて各サブ映像の各サン
プルを新たなグレーレベルにマッピングすることによ
り、各サブ映像に独立的にヒストグラム等化する段階と
を含むことを特徴とする映像改善方法。 - 【請求項２】 前記（ｂ）段階では、入力映像信号を二
つのサブ映像に分割することを特徴とする請求項１に記
載の映像改善方法。 - 【請求項３】 前記（ｄ）段階は、 （ｄ１）前記累積密度関数のうち、一つを用いて定義さ
れる第１変換関数により入力サンプルを第１領域のグレ
ーレベルにマッピングする段階と、 （ｄ２）前記累積関数のうち、もう一つを用いて定義さ
れる第２変換関数により入力サンプルを第２領域のグレ
ーレベルにマッピングする段階と、 （ｄ３）前記入力サンプルと前記平均レベルとを比べる
段階と、 （ｄ４）前記（ｄ３）段階の比較結果に応じて、（ｄ
１）及び（ｄ２）段階における第１領域及び第２領域で
それぞれマッピングされたグレーレベルのうち、一つを
選択する段階とを含むことを特徴とする請求項２に記載
の映像改善方法。 - 【請求項４】 所定の数のグレーレベルで表わされる映
像信号をヒストグラム等化して映像を改善する方法にお
いて、 （ａ）画面単位で入力される映像信号の平均レベルを計
算する段階と、 （ｂ）画面単位で入力される映像信号のグレーレベル分
布を求める段階と、 （ｃ）前記グレーレベル分布を前記平均レベルに応じて
所定の数のサブ映像に分割する段階と、 （ｄ）前記グレーレベル分布に基づいて前記各サブ映像
に累積密度関数を求める段階と、 （ｅ）前記累積密度関数に基づいて各サブ映像の各サン
プルを新たなグレーレベルにマッピングすることによ
り、各サブ映像に独立的にヒストグラム等化する段階と
を含むことを特徴とする映像改善方法。 - 【請求項５】 前記（ｃ）段階では、前記グレーレベル
分布を二つのサブ映像に分割することを特徴とする請求
項４に記載の映像改善方法。 - 【請求項６】 前記（ｅ）段階は、 （ｅ１）前記累積密度関数のうち、一つを用いて定義さ
れる第１変換関数により入力サンプルを第１領域のグレ
ーレベルにマッピングする段階と、 （ｅ２）前記累積関数のうち、もう一つを用いて定義さ
れる第２変換関数により入力サンプルを第２領域のグレ
ーレベルにマッピングする段階と、 （ｅ３）前記入力サンプルと前記平均レベルとを比べる
段階と、 （ｅ４）前記（ｅ３）段階の比較結果に応じて、（ｅ
１）及び（ｅ２）段階における第１領域及び第２領域で
それぞれマッピングされたグレーレベルのうち、一つを
選択する段階とを含むことを特徴とする請求項５に記載
の映像改善方法。 - 【請求項７】 前記（ｅ１）段階における第１領域は最
小のグレーレベルＸ 0 から平均レベルＸm までのグレー
レベルを含め、前記（ｅ２）段階における第２領域は平
均レベルの次のレベルＸm+1 から最大のグレーレベルＸ
L-1 までのグレーレベルを含むことを特徴とする請求項
６に記載の映像改善方法。 - 【請求項８】 所定の数のグレーレベルで表わされる映
像信号をヒストグラム等化して映像を改善する方法にお
いて、 （ａ）画面単位で入力される映像信号の平均レベルを計
算する段階と、 （ｂ）画面単位で入力される映像信号のグレーレベル分
布を求める段階と、 （ｃ）前記グレーレベル分布を前記平均レベルに応じて
所定の数のサブ映像に分割する段階と、 （ｄ）前記グレーレベル分布に基づいて前記各サブ映像
に累積密度関数を求める段階と、 （ｅ）前記入力映像の平均明るさに基づいて所定の補正
関数に応じる明るさ補償値を前記平均レベルに加算し
て、補償された平均レベルを得る段階と、 （ｆ）前記累積密度関数と前記補償された平均レベルと
に基づいて各サブ映像の各サンプルを新たなグレーレベ
ルにマッピングすることにより、各サブ映像に独立的に
ヒストグラム等化する段階とを含むことを特徴とする映
像改善方法。 - 【請求項９】 前記（ｃ）段階では、前記グレーレベル
分布を前記平均レベルに応じて二つのサブ映像に分割す
ることを特徴とする請求項８に記載の映像改善方法。 - 【請求項１０】 前記（ｆ）段階は、 （ｆ１）前記入力サンプルが前記平均レベル以下であれ
ば、前記入力サンプルに該当するサブ映像の累積密度関
数値に応じて最小のグレーレベルＸ0 から前記補償され
た平均レベルＢm までのグレーレベルにマッピングする
段階と、 （ｆ２）前記入力サンプルが前記平均レベルより大きけ
れば、前記入力サンプルに該当するサブ映像の累積密度
関数値に応じてＢm ′から最大のグレーレベルＸL-1 ま
でのグレーレベルにマッピングするが、ここで、Ｂm ′
＝Ｂm ＋ＸL-1／（Ｌ−１）である段階をさらに含むこ
とを特徴とする請求項９に記載の映像改善方法。 - 【請求項１１】 前記（ｅ）段階では、前記平均レベル
が第１臨界値より小さければ、前記明るさ補償値は０よ
り大きい値を有するが、前記平均レベルが第２臨界値よ
り大きければ、前記明るさ補償値は０より小さい値を有
することを特徴とする請求項８に記載の映像改善方法。 - 【請求項１２】 所定の数のグレーレベルで表わされる
映像信号をヒストグラム等化して映像を改善する回路に
おいて、 入力される映像信号のグレーレベル分布を画面単位で計
算する第１計算手段と、 前記入力映像信号の平均レベルを画面単位で計算する第
２計算手段と、 前記グレーレベル分布を前記平均レベルに基づいて所定
の数のサブ映像に分割し、各サブ映像の累積密度関数を
計算する第３計算手段と、 前記入力映像信号を画面単位で遅延する画面メモリと、 前記画面メモリから出力される各サブ映像の各サンプル
を前記累積密度関数に基づいて複数のグレーレベルにマ
ッピングするマッピング手段と、 前記画面メモリから出力される入力サンプルと前記平均
レベルとを比べた後、その比較結果に応じて前記マッピ
ング手段から出力されるマッピングされたグレーレベル
のうち、一つを選択して出力する出力手段とを含むこと
を特徴とする映像改善回路。 - 【請求項１３】 前記画面の単位はフレームであり、前
記所定の数は２であることを特徴とする請求項１２に記
載の映像改善回路。 - 【請求項１４】 前記マッピング手段は、 前記入力サンプルを前記累積密度関数のうち、一つを用
いて定義される第１変換関数に応じて最小のグレーレベ
ルＸ0 から平均レベルＸm までのグレーレベルにマッピ
ングする第１マッパーと、 前記入力サンプルを前記累積密度関数のうち、もう一つ
を用いて定義される第２変換関数に応じて平均レベルの
次のグレーレベルＸm+1 から最大のグレーレベルＸL-1
までのグレーレベルにマッピングする第２マッパーとを
含むことを特徴とする請求項１３に記載の映像改善回
路。 - 【請求項１５】 前記出力手段は、 前記平均レベルと前記画面メモリから出力される前記入
力サンプルとを比べて選択制御信号を出力する比較器
と、 前記第１及び第２マッパーの出力のうち、一つを前記選
択制御信号に応じて選択する選択器とを含むことを特徴
とする請求項１４に記載の映像改善回路。 - 【請求項１６】 前記第３計算手段でサブ領域ごとに計
算された累積密度関数を貯蔵し、その貯蔵された関数を
画面単位で更新して所定の数の累積密度関数値を前記マ
ッピング手段に供給するバッファーをさらに含むことを
特徴とする請求項１２に記載の映像改善回路。 - 【請求項１７】 所定の数のグレーレベルで表わされる
映像信号をヒストグラム等化して映像を改善する回路に
おいて、 入力される映像信号のグレーレベル分布を画面単位で計
算する第１計算手段と、 前記入力映像信号の平均レベルを画面単位で計算する第
２計算手段と、 前記グレーレベル分布を前記平均レベルに基づいて所定
の数のサブ映像に分割し、各サブ映像の累積密度関数を
計算する第３計算手段と、 前記各サブ映像の各入力サンプルを直前の画面に対する
累積密度関数に基づいて複数のグレーレベルにマッピン
グするマッピング手段と、 前記入力サンプルと前記平均レベルとを比べた後、その
比較結果に応じて前記マッピング手段から出力されるマ
ッピングされたグレーレベルのうち、一つを選択して出
力する出力手段とを含むことを特徴とする映像改善回
路。 - 【請求項１８】 前記画面の単位はフレームであり、前
記所定の数は２であることを特徴とする請求項１７に記
載の映像改善回路。 - 【請求項１９】 前記マッピング手段は、 前記入力サンプルを前記累積密度関数のうち、一つを用
いて定義される第１変換関数に応じて最小のグレーレベ
ルＸ0 から平均レベルＸm までのグレーレベルにマッピ
ングする第１マッパーと、 前記入力サンプルを前記累積密度関数のうち、もう一つ
を用いて定義される第２変換関数に応じて平均レベルの
次のグレーレベルＸm+1 から最大のグレーレベルＸL-1
までのグレーレベルにマッピングする第２マッパーとを
含むことを特徴とする請求項１８に記載の映像改善回
路。 - 【請求項２０】 前記出力手段は、 前記入力サンプルと前記平均レベルとを比べて選択制御
信号を出力する比較器と、 前記第１及び第２マッパーの出力のうち、一つを前記選
択制御信号に応じて選択する選択器とを含むことを特徴
とする請求項１９に記載の映像改善回路。 - 【請求項２１】 前記第３計算手段でサブ映像ごとに計
算された累積密度関数を貯蔵し、その貯蔵された関数を
画面単位で更新して所定の数の累積密度関数値を前記マ
ッピング手段に供給するバッファーをさらに含むことを
特徴とする請求項１７に記載の映像改善回路。 - 【請求項２２】 所定の数のグレーレベルで表される映
像信号をヒストグラム等化して映像を改善する回路にお
いて、 入力される映像信号のグレーレベル分布を画面単位で計
算する第１計算手段と、 前記入力映像信号の平均レベルを画面単位で計算する第
２計算手段と、 前記入力映像の平均明るさに基づいて所定の補正関数に
応じる明るさ補償値を前記平均レベルに加算して、補償
された平均レベルを出力する明るさ補償手段と、 前記グレーレベル分布を前記平均レベルに基づいて所定
の数のサブ映像に分割し、各サブ映像の累積密度関数を
計算する第３計算手段と、 前記入力映像信号を画面単位で遅延する画面メモリと、 前記画面メモリから出力される各サブ映像の各サンプル
を前記累積密度関数及び前記補償された平均レベルに応
じてグレーレベルにマッピングするマッピング手段と、 前記画面メモリから出力される入力サンプルと前記平均
レベルとを比べた後、その比較結果に応じて前記マッピ
ング手段から出力されるマッピングされたグレーレベル
のうち、一つを選択して出力する出力手段とを含むこと
を特徴とする映像改善回路。 - 【請求項２３】 前記画面の単位はフレームであり、前
記所定の数は２であることを特徴とする請求項２２に記
載の映像改善回路。 - 【請求項２４】 前記マッピング手段は、 前記入力サンプルを前記累積密度関数のうち、一つを用
いて定義される第１変換関数に応じて、最小のグレーレ
ベルＸ0 から補償された平均レベルＢm までのグレーレ
ベルにマッピングする第１マッパーと、 前記入力サンプルを前記累積密度関数のうち、もう一つ
を用いて定義される第２変換関数に応じて、Ｂm ′から
最大のグレーレベルＸL-1 までのグレーレベルにマッピ
ングするが、ここで、Ｂm ′＝Ｂm ＋ＸL-1 ／（Ｌ−
１）である第２マッパーとを含むことを特徴とする請求
項２３に記載の映像改善回路。 - 【請求項２５】 前記出力手段は、 前記平均レベルと前記画面メモリから出力される前記入
力サンプルとを比べて選択制御信号を出力する比較器
と、 前記第１及び第２マッパーの出力のうち、一つを前記選
択制御信号に応じて選択する選択器とを含むことを特徴
とする請求項２４に記載の映像改善回路。 - 【請求項２６】 前記第３計算手段でサブ領域ごとに計
算された累積密度関数を貯蔵し、その貯蔵された関数を
画面単位で更新して所定の数の累積密度関数値を前記マ
ッピング手段に供給するバッファーをさらに含むことを
特徴とする請求項２２に記載の映像改善回路。 - 【請求項２７】 前記明るさ補償手段は前記平均レベル
が第１臨界値より小さければ、０より大きい明るさ補償
値を前記平均レベルに加算し、前記平均レベルが第２臨
界値より大きければ、０より小さい補償値を平均レベル
に加算することを特徴とする請求項２２に記載の映像改
善回路。 - 【請求項２８】 所定の数のグレーレベルで表わされる
映像信号をヒストグラム等化して映像を改善する回路に
おいて、 入力される映像信号のグレーレベル分布を画面単位で計
算する第１計算手段と、 前記入力映像信号の平均レベルを画面単位で計算する第
２計算手段と、 前記入力映像の平均明るさに基づいて所定の補正関数に
応じる明るさ補償値を前記平均レベルに加算して、補償
された平均レベルを出力する明るさ補償手段と、 前記グレーレベル分布を前記平均レベルに基づいて所定
の数のサブ映像に分割し、各サブ映像の累積密度関数を
計算する第３計算手段と、 前記入力映像信号を画面単位で遅延する画面メモリと、 前記各サブ映像の各入力サンプルを前記累積密度関数及
び前記補償された平均レベルに応じてグレーレベルにマ
ッピングするマッピング手段と、 前記入力サンプルと前記平均レベルとを比べた後、その
比較結果に応じて前記マッピング手段から出力されるマ
ッピングされたグレーレベルのうち、一つを選択して出
力する出力手段とを含むことを特徴とする映像改善回
路。 - 【請求項２９】 前記画面の単位はフレームであり、前
記所定の数は２であることを特徴とする請求項２８に記
載の映像改善回路。 - 【請求項３０】 前記マッピング手段は、 前記入力サンプルを前記累積密度関数のうち、一つを用
いて定義される第１変換関数に応じて、最小のグレーレ
ベルＸ0 から補償された平均レベルＢm までのグレーレ
ベルにマッピングする第１マッパーと、 前記入力サンプルを前記累積密度関数のうち、もう一つ
を用いて定義される第２変換関数に応じて、Ｂm ′から
最大のグレーレベルＸL-1 までのグレーレベルにマッピ
ングするが、ここで、Ｂm ′＝Ｂm ＋ＸL-1 ／（Ｌ−
１）である第２マッパーとを含むことを特徴とする請求
項２９に記載の映像改善回路。 - 【請求項３１】 前記出力手段は、 前記入力サンプルと前記平均レベルとを比べて選択制御
信号を出力する比較器と、 前記第１及び第２マッパーの出力のうち、一つを前記選
択制御信号に応じて選択する選択器とを含むことを特徴
とする請求項３０に記載の映像改善回路。 - 【請求項３２】 前記第３計算手段でサブ領域ごとに計
算された累積密度関数を貯蔵し、その貯蔵された関数を
画面単位で更新して所定の数の累積密度関数値を前記マ
ッピング手段に供給するバッファーをさらに含むことを
特徴とする請求項２８に記載の映像改善回路。 - 【請求項３３】 前記明るさ補償手段は前記平均レベル
が第１臨界値より小さければ、０より大きい明るさ補償
値を前記平均レベルに加算し、前記平均レベルが第２臨
界値より大きければ、０より小さい補償値を平均レベル
に加算することを特徴とする請求項２８に記載の映像改
善回路。
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