JPH1013854A - 映像強調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 映像信号の階調補正を局所情報を失うことな
く行うとともに、映像中の物体の輪郭部分などの特徴的
な部分をさらに強調し、映像の視認性を向上させること
ができる映像強調装置を得る。 【解決手段】 エッジ検出装置１を用いて入力映像信号
からエッジ部分を検出し、検出されたエッジ情報に基づ
いて階調補正装置２で、入力映像信号の階調補正処理を
行う。階調補正装置２で行われる階調補正処理を制御す
る制御信号はエッジ情報に限らず、所望のものを使用す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、映像強調装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、例えば電子情報通信学会論文
誌 ＤーＩＩ ｖｏｌ．Ｊ７７ーＤ−ＩＩ Ｎｏ．３
ｐｐ．５０２ー５０９ １９９４年３月に掲載された従
来の映像強調装置の一例である階調補正装置の構成を示
す図であり、階調補正の手段として、ブロック分割方式
を用いているものである。図において、９はブロック平
均計算部、１０は階調補正曲線テーブル、１１は補正曲
線選択部、１２は階調補正部、１３は境界処理部であ
る。

【０００３】このような従来の階調補正装置において
は、ブロック平均値計算部９には映像信号が入力され、
一画面が幾つかの均等なブロックに分割される。同時に
ブロック平均値計算部９では、分割されたブロック内の
画素の平均輝度値を求める。この平均輝度値に基づい
て、階調補正曲線選択部１１で階調補正曲線を階調補正
曲線テーブル１０より選択し、階調補正部１２へ出力す
る。この階調補正曲線はブロック平均値計算部９で求め
た平均輝度値付近を強調するもので、強調する範囲の異
なるものがあらかじめ数種類設計されている。このよう
にして選択された階調補正曲線を用いて、各ブロック内
の画素の階調を階調補正部１２で変換を行う。ところ
で、隣接するブロックで選択された階調補正曲線が異な
った場合、ブロックの境界で映像が不連続になってしま
う。そこで、境界処理部１３においてブロック間の境界
処理を行い、この映像の不連続さを回避する。

【０００４】以上のように、一つの画面を複数のブロッ
クに分割し、各ブロック毎に異なる補正曲線を選択し、
各ブロック毎に階調補正を行うことにより、局部の詳細
を保持した階調補正が可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の階調補正装置は
以上のように構成されており、エッジ部分の情報を考慮
せずに階調補正を行っていたため、輪郭強調処理のよう
な効果を得ることができないといった問題点があった。

【０００６】この発明は以上のような問題点を解決する
ためになされたもので、階調補正時にエッジなどの情報
を用いることにより、映像中の物体の輪郭部分などの特
徴をも強調し、映像の視認性を向上させる映像強調装置
を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る映像強調
装置においては、輝度信号及び色信号のうち少なくとも
一方を用いてエッジ検出を行い、該エッジ検出結果を用
いて、輝度信号及び色信号の両方もしくは、どちらか一
方の階調補正処理の制御を行うものである。

【０００８】さらに、階調補正処理された映像信号に対
して、任意の画像フィルタ処理を行うものである。

【０００９】また、階調補正処理を行った映像信号を用
いてエッジ検出を行い、該エッジ検出結果を用いて原映
像信号の階調補正処理を行うものである。

【００１０】また、階調補正処理とエッジ抽出処理とを
独立に行い、それぞれから得られる処理結果を最終的に
混合するようにしたものである。

【００１１】また、特徴抽出装置によって抽出された特
定領域についてのみ階調補正処理を行うものである。

【００１２】また、階調補正処理を行った映像信号を用
いて特徴抽出を行い、該特徴抽出処理によって抽出され
た特定領域について、原映像信号の階調補正処理を行う
ものである。

【００１３】また、特徴抽出処理によって抽出された特
定領域についてのみ、エッジ検出を行い、該エッジ検出
結果を用いて映像信号の階調補正処理を行うものであ
る。

【００１４】また、特徴抽出装置によって抽出された特
定領域についてのみ、階調補正処理とエッジ抽出処理と
を独立に行い、それぞれから得られる処理結果を最終的
に混合するものである。

【００１５】また、映像信号に対して任意回数階調補正
処理を繰り返し行うものである。

【００１６】また、階調補正装置としてブロック分割方
式を用いたものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態について、
図面に基づいて以下に具体的に述べる。 実施の形態１．

【００１８】図１はこの発明の実施の形態１である映像
強調装置の構成図である。図において、１はエッジ検出
装置、２は階調補正装置である。入力信号としては、例
えば、アナログ・デジタル変換された輝度信号、色信号
を用いるものとする。

【００１９】このように構成された映像強調装置におい
ては、入力映像信号をエッジ検出装置１へ入力すること
で映像内のエッジ（例えば画像内の物体の輪郭）が検出
され、該エッジ検出結果が階調補正処理の制御信号とし
て階調補正装置２へ出力される。階調補正装置２では、
エッジ検出装置１から得たエッジ検出信号を用いて、映
像信号であるところの輝度信号及び色信号の階調補正を
エッジ情報に関連づけて行うことになる。これにより、
画面全体のコントラストを向上させ、同時に画像のエッ
ジを強調させることができる。

【００２０】なお、図１では、エッジ検出装置には入力
信号として輝度信号及び色信号を用いているが、輝度信
号、色信号の一方だけを用いてエッジ検出を行っても構
わない。さらには、エッジ情報が得られる信号であれ
ば、何を用いても構わない。

【００２１】ところで、エッジ検出装置としては、図２
に示すように、エッジ抽出装置３と、エッジ抽出装置３
の出力より、エッジであるかどうかを判定し、エッジ検
出装置の出力として判定信号を出力するエッジ判定部４
とで構成されるものが考えられる。エッジ抽出装置とし
ては２次元のラプラシアンフィルタなどがあるが、エッ
ジ抽出可能な手段であれば、どのようなものでも構わな
い。さらに、エッジ抽出装置の前にノイズ除去フィルタ
などを配置した構成のエッジ検出装置なども考えられ
る。

【００２２】また、エッジ検出装置は、その出力があく
までエッジ判定結果を示す信号にとどまるのに対し、エ
ッジ抽出装置は、その出力は原信号からエッジ部分のみ
を抽出した映像信号である。

【００２３】以下、エッジ検出装置及びエッジ抽出装置
とは、上記に述べたものをさすものとする。

【００２４】実施の形態２．実施の形態１では、輝度信
号の階調補正処理及び色信号の階調補正処理には同一の
階調補正装置を用いたが、図３に示すように輝度用の階
調補正装置２と色用の階調補正装置５として、別々に輝
度信号、色信号の階調補正処理を行うように構成しても
よい。このように構成することにより、輝度信号・色信
号それぞれに適した階調補正処理を独立して行うことが
可能となる。さらに、図１、図３ではエッジ検出装置は
一つであるが、階調補正装置同様、輝度階調補正処理用
と、色階調補正処理用と独立にエッジ検出装置を持つよ
うに構成してもよい。これにより、エッジ検出を輝度信
号・色信号それぞれ独立に行うことが可能となり、した
がって、階調補正処理がさらに輝度・色それぞれに適し
たものとなり、エッジ部分もより的確に強調された出力
映像信号を得ることができるようになる。

【００２５】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３である映像強調装置の構成図であり、一般的な画像
フィルタ処理を行う前に前処理として階調補正処理を行
う場合の構成の例を示すものである。エッジ検出装置１
によって制御される階調補正装置２から出力された映像
信号に対して画像フィルタ６の処理が行われるようにな
っている。このように構成することにより、単独で画像
フィルタ処理を行う場合にくらべ、予め画像フィルタに
入力する映像信号を階調補正することで、画像フィルタ
の効果が得られやすくなる。

【００２６】ところで図４では、画像フィルタ６が階調
補正装置２の後になるように構成されているが、画像フ
ィルタ６の処理を先に行い、その後に階調補正を行うよ
うにしてもよい。このときに得られる最終の出力信号
は、図４の構成で得られるものに比べ画像フィルタの効
果がかなり薄いものになるが、単独の画像フィルタ処理
で得られるものに比べるとまだ良好な効果を得ることが
できる。

【００２７】以上は、特徴をさらに強調しようとするよ
うな画像フィルタに対してのことであり、単純なノイズ
除去フィルタなどの画像フィルタのような場合には階調
補正装置２の前で処理を行ったほうが良い場合もある。
しかし、同じノイズ除去フィルタにしても、必要な信号
と除去したいノイズのレベル差が非常に小さい場合、本
実施の形態のように、一旦階調補正装置を通すことによ
って、必要な信号と除去したいノイズのレベルの差を大
きくし、ノイズ除去しやすくすることが可能である。

【００２８】このように、特に差分フィルタ（線形微分
フィルタ、Ｓｏｂｅｌフィルタ、Ｒｏｂｅｒｔフィル
タ、レンジフィルタ、ラプラシアンフィルタ、Ｆｏｒｓ
ｅｎフィルタなど）、パターン抽出フィルタ、ノイズ除
去フィルタなどの画像フィルタに対して、前処理として
階調補正装置は有効である。

【００２９】実施の形態４．図５はこの発明の実施の形
態４である映像強調装置の構成図であり、エッジ検出装
置１の前に階調補正装置５を配置し、エッジ検出装置１
に入力する信号として一旦階調補正処理を行った信号を
用いるようにした場合の構成を示したものである。ここ
で、階調補正装置５は階調補正装置２と同様のものでも
構わない。このような構成にすることで、エッジ検出装
置に入力される映像信号は元の原信号にくらべ階調差の
大きい（輪郭のはっきりした）信号となる。このためエ
ッジ検出装置１の動作をより正確に行わせることがで
き、さらには、エッジ部における階調補正装置２の動作
もより的確に行わせることができる。

【００３０】実施の形態５．図６はこの発明の実施の形
態５である映像強調装置の構成図であり、図において、
２は階調補正装置、３はエッジ抽出装置である。

【００３１】このように構成された映像強調装置におい
ては、入力映像信号に対して、階調補正処理を階調補正
装置２で、エッジ抽出をエッジ抽出装置３でそれぞれ独
立で行う。その後、それぞれの処理結果を混合し、最終
映像出力としている。ここで、エッジ抽出を実現する手
段としては、例えば２次元のラプラシアンフィルタなど
が考えられるが、エッジ抽出を実現できる手段であれば
どのようなものでも構わない。また、階調補正処理結果
と混合するときの便宜をはかるために、エッジ抽出装置
３内にレベル調整機能などのエッジ抽出以外の機能を持
たせることも考えられる。また、混合手段としては、加
算回路などが考えられる。

【００３２】実施の形態６．図７はこの発明の実施の形
態６である映像強調装置の構成図であり、図において、
７は特徴抽出装置、２は階調補正装置である。

【００３３】このように構成された映像強調装置におい
ては、入力映像信号を特徴抽出装置７へ入力することで
映像内の特定領域が抽出され、特徴抽出装置７から特徴
抽出結果が階調補正処理の制御信号として階調補正装置
２へ出力される。階調補正装置２では、該特徴抽出結果
を用いて、映像信号であるところの輝度信号及び色信号
の階調補正を、映像の特徴情報に関連づけて行うことに
なる。図７のように構成することにより、例えば特定の
領域についてはコントラストを強調するように階調補正
を行うようにして、それ以外の領域に対してはコントラ
ストを下げるように階調補正を行うことができる。

【００３４】実施の形態７．図８はこの発明の実施の形
態７である映像強調装置の構成図であり、特徴抽出装置
７の前に階調補正装置５を配置し、特徴抽出装置７に入
力する信号として一旦階調補正処理を行った信号を用い
るようにした場合の構成を示したものである。ここで、
階調補正装置５は階調補正装置２と同様のものでも構わ
ない。このような構成にすることで、特徴抽出装置７に
入力される映像信号は元の原信号にくらべ階調差の大き
い（輪郭のはっきりした）信号となる。このため上記実
施の形態４によるエッジ検出装置１と同様に、実施の形
態６の特徴抽出装置７の動作をより正確に行わせること
ができ、さらには、所望の特定領域に対する階調補正処
理を的確に行わせることができる。

【００３５】実施の形態８．図９はこの発明の実施の形
態８である映像強調装置の構成図であり、図において、
１はエッジ検出装置、２は階調補正装置、７は特徴抽出
装置である。

【００３６】このように構成された映像強調装置におい
ては、入力映像信号を特徴抽出装置７へ入力することで
映像内の特定領域が抽出され、特徴抽出装置７から特徴
抽出結果が階調補正処理の制御信号の一つとして階調補
正装置２へ出力される。また、入力映像信号をエッジ検
出装置１へ入力することで映像内のエッジ部分が検出さ
れ、エッジ検出装置１からエッジ検出結果が階調補正処
理の制御信号の一つとして階調補正装置２へ出力され
る。階調補正装置２は、制御信号として該特徴抽出結果
及び該エッジ検出結果を用いて、映像の特定領域につい
てのみ、エッジを強調する階調補正処理を行うようにす
る。ところで、特徴抽出装置によって抽出されなかった
領域については、全く階調補正をしないようにしてもよ
いし、エッジ情報を用いない単独の階調補正を行うよう
にしてもよく、さらには、コントラストを下げるように
階調補正を動作させてもよい。

【００３７】実施の形態９．図１０はこの発明の実施の
形態９である映像強調装置の構成図であり、図におい
て、３はエッジ抽出装置、２は階調補正装置、７は特徴
抽出装置である。

【００３８】このように構成された映像強調装置におい
ては、入力映像信号を特徴抽出装置７へ入力することで
映像内の特定領域が抽出され、特徴抽出装置７から特徴
抽出結果が階調補正装置２、エッジ抽出装置へ、それぞ
れ階調補正処理及びエッジ抽出処理の制御信号の一つと
して出力される。エッジ抽出装置３は制御信号としての
該特徴抽出結果を用いて、映像の特定領域についての
み、エッジ抽出するように動作する。階調補正装置２
は、制御信号として該特徴抽出結果を用いて、映像の特
定領域についてのみ、エッジを強調する階調補正処理を
行うようにする。その後、それぞれの処理結果を混合
し、最終映像出力としている。ここで、エッジ抽出を実
現する手段としては、例えば２次元のラプラシアンフィ
ルタなどが考えられるが、エッジ抽出を実現できる手段
であればどのようなものでも構わない。また、階調補正
処理結果と混合するときの便宜をはかるために、エッジ
抽出装置３内にレベル調整機能などのエッジ抽出以外の
機能を持たせることも考えられる。また、混合手段とし
ては、加算回路などが考えられる。ところで、特徴抽出
装置によって抽出されなかった領域においては、階調補
正装置２は、全く階調補正をしないようにしてもよい
し、抽出領域とは異なる階調補正処理を行うようにして
も構わない。同様に、特徴抽出装置によって抽出されな
かった領域において、エッジ抽出装置３は全くエッジを
抽出しないようにしてもよいし、抽出領域とは異なるエ
ッジ抽出処理を行うようにしても構わない。

【００３９】実施の形態１０．図１１はこの発明の実施
の形態１０である映像強調装置の構成図であり、図にお
いて、１及び８はエッジ検出装置、２及び５は階調補正
装置である。図１１では、エッジ検出装置及び階調補正
装置の組が２段の構成になっているが、３段以上の構成
にしても構わない。

【００４０】このように構成された映像強調装置は、上
記実施の形態５に示した構成（図５）の変化型とみなす
ことができる。このような構成においては、エッジ検出
装置に入力される信号、即ち階調補正装置の出力信号が
段々エッジを強調していくものになっていくことが容易
に想像できる。ところで図１１では、エッジ検出装置及
び階調補正装置の組が複数シリーズにつながっている構
成をとっているが、テレビジョン信号の動画処理のよう
なリアルタイム処理を必要としないならば、エッジ検出
装置及び階調補正装置の組を一段にし、ループによって
所望の回数だけ、エッジ検出結果を用いた階調補正を行
うことが可能である。

【００４１】なお、図１１のエッジ検出装置を特徴抽出
装置に置き換えることで、特定の領域のみを階調補正す
る映像強調装置が実現できることは容易に想像できる。
さらには、実施の形態１〜実施の形態８においても、同
様に一連の処理を繰り返し行うことが可能である。

【００４２】実施の形態１１、なお、実施の形態１〜実
施の形態１０では階調補正装置の階調補正処理方法につ
いては特定していないが、局所情報を失うことなく、最
適な階調補正を行おうとするには、従来の技術の項で示
したようにブロック分割方式が最良である。ブロック分
割方式の階調補正装置を用いた実施の形態１〜実施の形
態１０の映像強調装置においては、エッジ部分、特定部
分の最適な強調効果が得られ、且つ最適な階調補正効果
が得られる。

【００４３】ところで、上記説明では、実施の形態１〜
実施の形態１１において、エッジ検出装置、エッジ抽出
装置、特徴抽出装置及び画像フィルタの実現手段である
回路構成、アルゴリズム等については特定していない。
これは、エッジ検出装置、エッジ抽出装置、特徴抽出装
置及び画像フィルタがどのような内容であっても実施の
形態１〜実施の形態１１は適用可能なことを意味してい
る。

【００４４】また、上記説明では、エッジ検出、エッジ
抽出された部分、もしくは特徴抽出された領域は強調す
るように階調補正が動作するように記述されているが、
逆に検出部分を平滑化することも可能である。

【００４５】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００４６】階調補正装置の制御にエッジ検出結果を用
いることにより、映像のエッジを考慮した階調補正が可
能となり、このため画面全体のコントラストを向上さ
せ、且つ同時に画像のエッジを強調させることができ
る。

【００４７】また、一般的な画像フィルタ処理を行う前
に前処理として階調補正処理を行うことで、画像フィル
タの効果が得られやすくなる。これは、階調補正処理に
より映像に階調差ができるためで、差分フィルタやパタ
ーン抽出フィルタなど、映像の特定部分を強調したり、
抜き出したりするフィルタに対して特に有効である。

【００４８】さらにまた、エッジ検出に使用する映像信
号として、一旦階調補正処理を行った映像信号を用いる
ことにより、エッジ検出装置の動作をより正確に行わせ
ることができ、さらには、エッジ部における階調補正装
置の動作もより的確に行わせることができる。

【００４９】また、映像強調処理装置として階調補正装
置とは別にエッジ抽出装置を設けることにより、階調補
正処理とエッジ抽出処理とを独立に行うことができる。
これにより、各処理の強調のレベルの調整も独立で行え
ることになる。

【００５０】また、階調補正装置の制御に特徴抽出結果
を用いることにより、映像の特定の領域に対してのみ階
調補正を行うことが可能となる。また、抽出されなかっ
たその他の領域について、逆にコントラストを下げるよ
うな階調補正処理を行うことにより、さらに特定領域の
視認性を向上させることができる。

【００５１】さらにまた、特徴抽出に使用する映像信号
として、一旦階調補正処理を行った映像信号を用いるこ
とにより、特徴抽出装置の動作をより正確に行わせるこ
とができ、さらには、特定の領域における階調補正装置
の動作もより的確に行わせることができる。

【００５２】また、階調補正装置の制御に特徴抽出結果
及びエッジ検出結果を用いることにより、特定領域につ
いてのみ、エッジ部分を特に強調する階調補正処理を行
うことができる。これにより、映像中における特定領域
のコントラストによる視認性が向上するだけでなく、特
定領域内のエッジ情報に関しても視認性が向上する。

【００５３】また、特徴抽出結果を階調補正装置の制御
及びエッジ抽出装置の制御に用いることにより、特定領
域についてのみ階調補正とエッジ抽出とを独立に行うよ
うに処理することができる。これにより、特定の領域に
ついて、各処理の強調のレベルの調整を独立で行えるこ
とができる。

【００５４】また、階調補正処理を複数回行うことで、
処理毎にエッジ及び特定領域を強調した映像信号を得る
ことができる。また、一連の階調補正処理をループで所
望の回数だけ行うように構成することにより、前記と同
様の効果が得られ、さらには回路規模を小さくすること
ができる。

【００５５】また、階調補正処理の実現手段としてブロ
ック分割方式を用いることにより、エッジ部分、特定部
分の最適な強調効果が得られ、且つ最適な階調補正効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１である映像強調装置
の構成図である。

【図２】 エッジ抽出装置の一構成例を示す図である。

【図３】 この発明の実施の形態２である映像強調装置
の構成図である。

【図４】 この発明の実施の形態３である映像強調装置
の構成図である。

【図５】 この発明の実施の形態４である映像強調装置
の構成図である。

【図６】 この発明の実施の形態５である映像強調装置
の構成図である。

【図７】 この発明の実施の形態６である映像強調装置
の構成図である。

【図８】 この発明の実施の形態７である映像強調装置
の構成図である。

【図９】 この発明の実施の形態８である映像強調装置
の構成図である。

【図１０】 この発明の実施の形態９である映像強調装
置の構成図である。

【図１１】 この発明の実施の形態１０である映像強調
装置の構成図である。

【図１２】 従来の映像強調装置の一例である階調補正
装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１，８ エッジ検出装置、２，５ 階調補正装置、３
エッジ抽出装置、４エッジ判定部、６ 画像フィルタ、
７ 特徴抽出装置、９ ブロック平均値計算部、１０
階調補正曲線テーブル、１１ 階調補正曲線選択部、１
２ 階調補正部、１３ 境界処理部。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 階調補正装置とエッジ検出装置とを備
   え、輝度信号及び色信号のうち少なくとも一方を用いて
   エッジ検出を行い、該エッジ検出結果を用い、輝度信号
   及び色信号の両方もしくは、どちらか一方の階調補正処
   理の制御を行うことを特徴とする映像強調装置。
2. 【請求項２】 階調補正装置とエッジ検出装置と画像フ
   ィルタとを備え、該階調補正装置によって階調補正処理
   された映像信号に対して、任意の画像フィルタ処理を行
   うようにしたことを特徴とする映像強調装置。
3. 【請求項３】 階調補正装置とエッジ検出装置とを備
   え、階調補正処理を行った映像信号を用いてエッジ検出
   を行い、該エッジ検出結果を用いて原映像信号の階調補
   正処理を行うようにしたことを特徴とする映像強調装
   置。
4. 【請求項４】 階調補正装置とエッジ抽出装置とを備
   え、階調補正処理とエッジ抽出処理とを独立に行い、そ
   れぞれから得られる処理結果を最終的に混合するように
   したことを特徴とする映像強調装置。
5. 【請求項５】 階調補正装置と特徴抽出装置とを備え、
   特徴抽出装置によって抽出された特定領域についてのみ
   階調補正処理を行うようにしたことを特徴とする映像強
   調装置。
6. 【請求項６】 階調補正装置と特徴抽出装置とを備え、
   階調補正処理を行った映像信号を用いて特徴抽出を行
   い、該特徴抽出処理によって抽出された特定領域につい
   て、原映像信号の階調補正処理を行うようにしたことを
   特徴とする映像強調装置。
7. 【請求項７】 階調補正装置とエッジ検出装置と特徴抽
   出装置とを備え、特徴抽出装置によって抽出された特定
   領域についてのみ、エッジ検出を用いた階調補正処理を
   行うようにしたことを特徴とする映像強調装置。
8. 【請求項８】 階調補正装置とエッジ抽出装置と特徴抽
   出装置とを備え、特徴抽出装置によって抽出された特定
   領域についてのみ、階調補正処理とエッジ抽出処理とを
   独立に行い、それぞれから得られる処理結果を最終的に
   混合するようにしたことを特徴とする映像強調装置。
9. 【請求項９】 映像信号に対して任意回数階調補正処理
   を繰り返し行うようにしたことを特徴とする請求項１〜
   請求項８のいずれかに記載の映像強調装置。
10. 【請求項１０】 階調補正装置としてブロック分割方式
    を用いたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれ
    かに記載の映像強調装置。