WO2015097780A1 - 映像表示装置 - Google Patents

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retinex
display device
image
signal
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中嶋　満雄
伸宏 福田
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    • G09G2360/14—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors
    • G09G2360/144—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light being ambient light

Definitions

  • the present invention relates to video processing technology.
  • Patent Document 1 As background art in this technical field.
  • Multi Scale Retinex processing any one of a plurality of blurred images having different blur conditions generated from a plurality of peripheral functions having different scales is selected for each pixel according to the pixel value level of the original image to be processed. Select to create a composite blurred image. It is described that an unnatural boundary discontinuity is prevented by applying a low-pass filter to the synthesized blurred image, and the Retinex processing is performed (see summary).
  • the parameters indicating the characteristics of the subject photographed in the video signal have various parameters such as brightness, color, frequency component, etc., but the values differ depending on the video scene. In order to perform video display with good visibility, it is necessary to perform video correction by changing characteristics such as video contrast correction in accordance with video characteristics.
  • an embodiment of the present invention relates to, for example, a video input unit that inputs video and a Retinex process on the input video input by the video input unit, and relates to the color in the input video
  • a video processing unit for generating a video signal for generating a new video signal based on information and information on an absolute value or a Y value of a color space vector in the video signal subjected to the Retinex processing, and the video processing unit
  • a display unit that displays a video based on the video signal processed in step.
  • FIG. 1 is a diagram of a configuration example of a video display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. It is a figure of the structural example of a video correction
  • video It is an example of the input / output characteristic of a video. It is a figure of the operation characteristic of a feature analysis part. It is an example of a structure of the Retinex process part which concerns on Example 3 of this invention. It is an example of a structure of a reflected light detection part. It is an example of a structure of a reflected light control part. It is an example of a structure of a reflected light control part. It is a figure explaining the property of the reflected light by a Phong reflection model. It is a figure explaining Gaussian distribution. It is a figure explaining the luminance distribution by a cosine.
  • an image display device that performs image correction by decomposing an image for each light reflection property will be described with reference to a projector configuration.
  • a front projector will be described, but the form may be a rear projection television.
  • a display device using a direct-view flat display such as a liquid crystal display, a plasma display, or an organic EL display may be used without enlarging the panel. This is the same in any of the following embodiments.
  • FIG. 1 is an example of a configuration diagram of a video display apparatus according to the present embodiment.
  • This video display device receives a video input signal 10 as an input, for example, an input signal processing unit 11 that converts a compressed video signal into an internal video signal 12 by using a decoder, IP conversion, a scaler, and the like, and a video that receives the internal video signal 12 as an input.
  • the optical system apparatus 200 receives a light source 203 for irradiating a light beam for projecting an image on a screen and a display control signal 15 and adjusts the gradation of the light beam from the light source 203 for each pixel to create a projected image. It comprises a panel 202 and a lens 201 for enlarging and projecting a projected image on a screen.
  • the lens 201 of the optical system device 200 is not necessary. The user looks directly at the panel 202.
  • the first Retinex processing unit 20 and the second Retinex processing unit 22 perform video processing based on the Retinex theory on the internal video signal 12 to obtain the first corrected video signal 21 and the second corrected video signal. 23 is output.
  • Retinex theory is a theory showing visual characteristics of the human eye such as color constancy and brightness constancy. According to this theory, it is possible to separate the illumination light component from the image and extract the reflected light component.
  • image correction processing based on the Retinex theory removes the influence of illumination light components that cause it to be difficult to see subjects such as people in a dark room or under bright backlight, and extracts reflected light components. By doing so, an image with high visibility can be obtained. For this reason, the natural dynamic range that humans see and feel can be suitably compressed even with digital gradation.
  • C / S Center / Surround
  • MSR Multiscale Retinex
  • SSR is a model that extracts the luminance component of reflected light for one scale from the video (for example, see Reference 2 below), and extends SSR to extract the luminance component of reflected light for a plurality of scales from the video.
  • a model (for example, see Reference 3 below) is an MSR.
  • the first Retinex processing unit 20 uses the McCann99 model having excellent illumination light estimation performance
  • the second Retinex processing unit 22 uses an MSR model having excellent contrast correction performance.
  • the feature analysis unit 24 analyzes the characteristics of the internal video signal 12 and outputs a first video synthesis control signal 29 and a second video synthesis control signal 25 to the video synthesis unit 26.
  • the video synthesis unit 26 synthesizes the corrected video signal 21 and the corrected video signal 23 based on the first video synthesis control signal 29 and the second video synthesis control signal 25 and outputs the corrected video signal 13.
  • FIG. 3 shows an example of the configuration of the video composition unit 26.
  • the corrected video signal 21 is multiplied by ⁇ by the gain control unit 27, and the corrected video signal 23 is multiplied by (1 ⁇ ) by the gain control unit 28, added by the adding unit 30, and then ⁇ by the gain control unit 31.
  • the corrected video signal 13 is obtained by being multiplied.
  • the horizontal axis represents the luminance level and the vertical axis represents the gain, and each shows an example of the gain characteristic with respect to the luminance level of the first Retinex processing unit 20 and the second Retinex processing unit 22, respectively.
  • the McRenn 99 model is used for the first Retinex processing unit 20 and the MSR model is used for the second Retinex processing unit 22 is shown.
  • the first Retinex processing unit 20 based on the McCann99 model has a gain peak g1 between the luminance levels LV1 and LV2.
  • the second Retinex processing unit 22 using the MSR model has a gain peak g2 between LV2 and LV3.
  • FIG. 4C shows the first output from the characteristic analysis unit 24 shown in FIG. 2 when the characteristics of the first Retinex processing unit 20 and the second Retinex processing unit 22 are the same as those in FIGS. 4A and 4A described above. It is a figure which shows an example of the synthetic
  • the configuration control value is set such that the composite control value ⁇ is decreased at a luminance level where the gain of the first Retinex processing unit 20 is higher than the gain of the second Retinex processing unit 22, and conversely, When the gain of one Retinex processing unit 20 is lower than the gain of the second Retinex processing unit 22, the synthesis control value ⁇ is controlled to be larger.
  • the input / output characteristics of the composite output video of the first Retinex processor 20 and the second Retinex processor 22 output from the adder 30 are set to linear characteristics.
  • FIG. 5A and 5B show an example of the control of the second video composition control signal 25 output from the feature analysis unit 24.
  • the horizontal axis represents the luminance level of the video
  • the vertical axis represents the number of pixels in one screen
  • the distribution of each luminance level is graphed as a histogram.
  • the histogram h1 indicates that the distribution in the range from the luminance levels LV1 to LV3 is greater than the distribution of the luminance levels below LV1 and above LV3.
  • a histogram h0 indicated by a one-dot chain line is obtained.
  • the horizontal axis represents the luminance level of the input video
  • the vertical axis represents the luminance level of the output video.
  • the luminance distribution of FIG. 5A described above is the histogram h1
  • An example of the video composition control signal 25 is shown. This is an input / output level characteristic controlled by the gain control value ⁇ .
  • the luminance distribution in FIG. 5A is a histogram h0
  • the characteristic is indicated by a dotted line in FIG. 5B
  • the luminance distribution in FIG. 5A is a histogram h1
  • the characteristic is indicated by a solid line in FIG. 5B.
  • ⁇ is 1 in LV2, but is smaller than 1 in LV1 and larger than 1 in LV3.
  • the slope of the input / output characteristic curve in the range from LV1 to LV3 where the luminance distribution is large becomes steep with respect to the slope of the other regions due to the gain control value ⁇ . It is controlled as follows. By obtaining the corrected video signal 13 with such characteristics, more output luminance levels are assigned to an area having a large distribution in the video, so that a video with good visibility can be obtained.
  • 5C to 5F are diagrams for explaining an example of control when the luminance distribution is different from that in FIG. 5A.
  • FIG. 5C shows an example of a histogram in the case where the luminance distribution of the luminance level below LV2 is higher than the luminance level above LV2.
  • An example of the gain control value ⁇ in this case is shown in FIG. 5D.
  • the characteristic curve As shown in FIG. 5D, by controlling the slope of the characteristic curve of LV2 or less having a large luminance distribution to be steeper compared to the luminance level of LV2 or more, the characteristic curve is more increased for the luminance band having a large image distribution. Assign an output brightness level. Thereby, an image with good visibility can be obtained.
  • FIG. 5E shows an example of a histogram when the luminance distribution of the luminance level equal to or higher than LV2 is higher than the luminance level equal to or lower than LV2.
  • An example of the gain control value ⁇ in this case is shown in FIG. 5F.
  • FIG. 5F by controlling so that the slope of the characteristic curve with LV2 or higher with a large luminance distribution becomes steeper compared with the luminance level with LV2 or lower, the characteristic curve is more increased with respect to the luminance band with a large video distribution. Therefore, it is possible to obtain a video with good visibility.
  • the above-described series of control of the video composition unit 26 obtains the advantages of both Retinex processing using the McCann99 model with excellent illumination light estimation performance and Retinex processing using the MSR model with excellent contrast correction performance, and has good visibility. A corrected image is obtained.
  • the combination of Retinex models is not limited to the above example, but may be a combination of Retinex demoles of different methods. Further, the present invention is not limited to a combination of two models, and may be a combination of three or more models. In that case, the plurality of Retinex processing units shown in FIG. 2 may be configured to be arranged in parallel so that the corrected video of each Retinex processing unit is synthesized by the synthesis processing unit 26 to obtain the corrected video signal 13.
  • Embodiment 2 is an example in which the operation of the image correction unit 100 in the image display apparatus of FIG. Differences from the first embodiment will be described below. Portions that are not particularly described are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
  • the image correction unit 100 will be described with reference to FIG.
  • the first Retinex processing unit 20 and the second Retinex processing unit 22 perform video processing based on Retinex theory of different methods on the internal video signal 12, respectively, so that the corrected video signal 21 and the corrected video signal 23 are processed. Is output.
  • the second Retinex processing unit 22 performs Retinex processing with a larger scale than the first Retinex processing unit 20.
  • the scale of Retinex processing is the size of the pixel range referred to in Retinex processing.
  • the feature analysis unit 24 analyzes the characteristics of the internal video signal 12 and outputs the first video synthesis control signal 29 and the second video synthesis control signal 25 to the video synthesis unit 26.
  • the video synthesis unit 26 synthesizes the corrected video signal 21 and the corrected video signal 23 based on the video synthesis control signal 29 and the video synthesis control signal 25 and outputs the corrected video signal 13.
  • the second video composition control signal 25 and the gain control value ⁇ of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the gain control value ⁇ by the first video composition control signal 29 in the second embodiment is different from that in the first embodiment. This will be described below.
  • FIG. 6 shows an example of output characteristics of the first video composition control signal in the feature analysis unit 24 in the second embodiment.
  • the horizontal axis represents the luminance level of the video
  • the vertical axis represents the value of the first video composition control signal 29.
  • ⁇ is decreased when the luminance level is low
  • ⁇ is increased when the luminance level is high.
  • the composition ratio can be varied according to the luminance level.
  • the corrected video signal 13 obtained by the video synthesizing unit 26 when the luminance level is small, the ratio of the second Retinex processing unit 22 can be increased. Further, when the luminance level is high, the ratio of the first Retinex processing unit 20 can be increased.
  • the first retinex processing unit 20 having a small Retinex processing scale includes a large amount of reflected light components having a relatively high frequency component, it is possible to reduce the fineness of the video by increasing the composition ratio in a video region with high luminance. A feeling can be heightened.
  • the second retinex processing unit 22 having a large Retinex processing scale includes a large amount of reflected light components having a relatively low frequency component, it is possible to reduce the shadow of the video by increasing the composition ratio in the video region having a low luminance. The visibility of a part can be improved.
  • the characteristics shown in FIG. 6 are merely examples, and the maximum value, the minimum value, the gradient of the characteristics, and the like at each luminance level may be determined according to the characteristics of Retinex processing.
  • the video composition control signal 29 is generated according to the luminance level of the video, but may be controlled according to the frequency component.
  • the control is performed according to the frequency component, for example, when the frequency component for each region of the video signal is high, the ratio of the video signal obtained from the Retinex processing unit having a small scale size in the corrected video signal 13 is increased. However, when the frequency component for each region of the video signal is low, the ratio of the video signal obtained from the Retinex processing unit having a large scale size in the corrected video signal 13 is increased.
  • composition control using both the luminance level and the frequency component of the image may be performed. In this case, for example, the above-described control value corresponding to the luminance level and the control value corresponding to the frequency component are added or integrated. Then, the control may be performed with the normalized value.
  • both the fineness of the image and the visibility of the shadow portion can be achieved. Is possible.
  • FIG. 7 is a configuration example of the first Retinex processing unit 20 and detects two reflected light components 101 and 102 by performing video processing based on Retinex theory using the internal video signal 12 as an input signal.
  • a reflected light detection unit 150 and a reflected light control unit 180 that receives the two reflected light components detected, adjusts the reflected light, and then recombines them to output the corrected video signal 13.
  • the reflection of light is, for example, light that is specularly reflected like a mirror on a smooth surface (hereinafter referred to as specular), or light that is diffusely reflected by fine irregularities on a rough surface (hereinafter referred to as diffuse).
  • specular specular
  • diffuse specular
  • ambient light ambient light that is scattered light by repeatedly reflecting the surrounding environment.
  • the material can be expressed by how light is reflected.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an example of the Phong reflection model.
  • the figure is composed of a light source, a light beam extending from the light source, a sphere on which the light beam reaches, a floor on which the sphere is placed, and an observer who observes this situation. Observation is performed at the position of the viewpoint, and observation equipment such as a camera or the like may be used, whether it is actually observed with the eyes.
  • specular is light 501 in which light rays are reflected on the surface of the sphere in the line-of-sight direction. This is because the light source is reflected on the surface of the sphere, and the circular highlight 504 in the figure is the specular range.
  • specular in the case of a plastic sphere, a small circular highlight with high brightness is produced.
  • the radius of highlights of rubber-like spheres is wider than that of plastics, but the brightness is low.
  • the specular follows the power of the line of sight and the cosine of the reflected light.
  • the diffuse is light that diffuses and reflects light 502 having a light beam hitting the sphere surface. Since the brightness of the diffuse is determined by the direction of the light beam and the surface of the sphere, that is, the cosine of the light beam and the normal line, the portion of the sphere surface that is directly exposed to light is the range of the diffuse.
  • the ambient light is light 503 that has entered the shadowed portion. This is because the reflected light is reflected several times in the surroundings and the scattered light remains averaged throughout the environment, so that there is a certain brightness even in the shadow portion where the direct light does not reach. Light is diffusely reflected as a shadow, and the brightness is determined by the direction of the ray and the surface of the sphere, the cosine of the ray vector, that is, the normal line.
  • the reflected light in the reflected light detection unit is composed of ambient, diffuse, and specular
  • the ambient in the image follows a wide scale Gaussian
  • the diffuse follows the luminance distribution due to the cosine
  • the specular follows a luminance distribution by the cosine power.
  • the ambient filter is Fa (x, y)
  • the diffuse filter is Fd (x, y)
  • the specular filter is Fs (x, y)
  • each filter is represented by the following equation.
  • FIG. 11A, FIG. 11B, and FIG. 11C are diagrams for explaining the distribution of ambient, diffuse, and specular with the vertical axis representing luminance level and the horizontal axis representing one-dimensional position coordinates.
  • the levels of the diffuse and specular distributions are sharply lowered compared to the ambient Gaussian distribution.
  • the video Ia by the ambient filter is almost only the ambient component in order to average the whole.
  • the specular components are averaged by the filter, and are almost only the ambient component and the diffuse component. Since the image Is by the specular filter is hardly averaged, all of the ambient component, the diffuse component, and the specular component remain. This is shown in Equation 5.
  • Equation 6 When the reflection component in the logarithmic space is obtained in the same manner as MSR, Equation 6 is obtained.
  • Speculars such as mirrors and metals are considered to be total reflection, so the cosine power is infinite.
  • Formula 7 may be used as the specular reflection component.
  • Equation 8 is obtained.
  • a gain of a high luminance region as shown in FIG. 12A is added to the specular Rspecular of Equation 6, and a gain of a middle and low luminance region as shown in FIG. 12B is added to the diffuser Rdiffuse. May be added.
  • the input / output curve in FIG. 12A is g (I)
  • the gain is 0 when the input luminance I is low, the gain gradually increases from medium luminance, and the gain is 1 when the luminance increases.
  • the input / output curve of FIG. 12B is 1-g (I), the gain is 1 when the luminance is low, the gain gradually decreases from the middle luminance, and the gain becomes 0 at the high luminance.
  • Equation 6 becomes a homomorphic filter when a gain and an exponential function are added after weighted averaging.
  • the logarithmic function and the exponential function may be approximated by, for example, a function using a power and its inverse function.
  • the function f is expressed by Equation 9.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining processing of the reflected light detection unit according to the third embodiment.
  • the reflected light detection unit 150 includes a specular filter unit 151, a diffuse filter unit 153, an ambient filter unit 155, function conversion units 157, 159, 161, a specular detection unit 163, and a diffuse detection unit 164.
  • the function conversion unit may be a logarithmic function or may be approximated by a power function.
  • FIG. 9A is a diagram illustrating processing of the reflected light control unit according to the first embodiment.
  • the reflected light control unit 180 may be configured by a weighted average based on the weights W1 and W2, or may be configured by a weighted average based on the weights W1 and W2, a gain G, and an inverse function conversion unit 182.
  • the inverse function conversion unit is an inverse function of the function used in the function conversion unit.
  • a specular correction gain 183 having a high gain in the high luminance region of FIG. 12A
  • a diffuse correction gain 184 having a high gain in the middle / low luminance region of FIG. 12B are added to the configuration of FIG. 9A. Also good.
  • the first corrected video signal 21 having a high quality in consideration of the material of the object in the video can be obtained from the first Retinex processing unit 20.
  • the second Retinex processing unit 22 performs video correction using the MSR model.
  • processing is performed in which the scale size is larger than that of the first Retinex processing unit 20 described above.
  • the first corrected video signal 21 becomes a video signal in consideration of the properties of the object
  • the second corrected video signal 23 is a video that has been subjected to contrast correction in a relatively large area of the video. Signal.
  • These corrected video signals are synthesized in the same manner as the operation of the video synthesis unit 26 described in the second embodiment.
  • the ratio of the second corrected video signal can be increased in the region where the video brightness level is low, so that the contrast improvement effect can be increased, and in the region where the video brightness level is high, the video correction signal considering the nature of the object can be increased. Since the ratio can be increased, an image with good visibility can be obtained as the corrected image signal 13 over the entire band of the luminance level of the image.
  • FIG. 13 is an example of a configuration diagram of the video display device of the present embodiment.
  • This video display apparatus receives a video input signal 10 as an input, for example, a compressed video signal decoder, an IP converter, a scaler, etc.
  • the illuminance sensor 31 that outputs the illuminance level signal 32
  • the video correction unit 300 that receives the internal video signal 12 and the illuminance level signal 32, and the corrected video signal 33 as inputs.
  • the timing control unit 14 generates a display control signal 15 based on a vertical synchronization signal, and an optical system device 200 that displays an image.
  • FIG. 14 shows a configuration example of the video correction unit 300.
  • the video synthesis unit 261 adaptively converts the first corrected video signal 21 and the second corrected video signal 23 by the first video synthesis control signal 29, the second video synthesis control signal 25, and the illuminance level signal 32. Combined and output as a corrected video signal 13.
  • FIG. 15 shows an example of the configuration of the video composition unit 261.
  • the first video synthesis control signal 29 and the second video synthesis control signal 25 are adjusted by the illumination level signal 32 in the illumination gain adjustment unit 262. Next, they are output as a second illuminance correction signal 251 and a first illuminance correction signal 291, respectively, and applied to the gain control units 27, 28 and 31 as shown in FIG. 15. Thereby, the composite characteristic of the corrected video signal 13 is determined.
  • the first video composition control signal 29 is corrected in accordance with the illuminance level signal 32 so that, for example, when the illuminance is high, the composition ratio of the Retinex processing unit having a small scale size is increased.
  • the first illuminance correction signal 291 is output. That is, in the configuration example described in the second embodiment, an offset may be added in the direction in which the ⁇ value shown in FIG. 6 increases.
  • the second video composition control signal 25 takes, for example, a product with a gain control signal shown in FIG. 16 in accordance with the magnitude of the illuminance level signal 32 to obtain a second illuminance correction signal 251.
  • the second video synthesis correction signal 25 may be corrected so that an offset according to the illuminance level signal 32 is added. That is, it is only necessary to control to increase the correction amount in a bright environment according to the illuminance level.
  • the visibility of an image can be improved even in a bright environment by controlling the image processing in consideration of the influence of external light.
  • FIG. 17 shows an example of the configuration of this embodiment, and a user setting unit 400 is provided.
  • the user setting unit 400 inputs an operation signal 401 from a user via an operation of an operation button on the remote controller or the apparatus main body, and outputs an operation command signal to the video correction unit 100 in accordance with the operation signal, so that the video display device It is configured so that the presence / absence of correction and the amount of correction in video processing can be set. Thereby, the setting which switches the image
  • the user setting unit 400 is provided in the configuration example of the video display device of FIG. 1, but the configuration is not limited thereto, and the configuration of the video display device having the illuminance sensor illustrated in FIG. 13.
  • the user setting unit 400 may be provided. That is, this embodiment may be applied to any of the above-described embodiments.
  • FIG. 18 illustrates an example of setting items that can be set in the user setting unit of the present embodiment, using a setting menu screen 1800 displayed by the video display device.
  • the setting menu screen 1800 is generated by a menu screen signal generation unit (not shown) of the video display device, and is output instead of the corrected video signal 13. Alternatively, the setting menu screen 1800 is output by being superimposed on the corrected video signal 13.
  • the item of “Retinex method selection” 1810 in the example of the setting menu screen 1800 will be described. Based on the item “Retinex method selection” 1810, it is possible to select whether or not to use the retinex processing of both the first retinex processing unit 20 and the second retinex processing unit 22 described in each embodiment. The selection is performed by moving the cursor 1811 via the operation of the operation buttons on the remote controller or the apparatus main body. A selection item and processing in that case will be described. For example, when the selection item “Retinex1 only” is selected, only the processing of the first Retinex processing unit 20 is applied to the processing of the video correction unit, and the processing of the second Retinex processing unit 22 is video correction. Does not apply to part processing.
  • the synthesis control value ⁇ may be set to 1, and the operation of the second Retinex processing unit 22 may be turned off.
  • the selection item “Retinex2 only” is selected, conversely, only the processing of the second Retinex processing unit 22 is applied to the processing of the video correction unit, and the first Retinex processing unit 20 The processing is not applied to the processing of the video correction unit.
  • the synthesis control value ⁇ may be set to 0, and the operation of the first Retinex processing unit 20 may be turned off.
  • the selection item “Combining Retinex1 and 2” is selected, the processing of the first Retinex processing unit 20 and the processing of the second Retinex processing unit 22 are combined as described in the above embodiment. And output.
  • the selection item “Combining Retinex1 and 2” and the selection item “Retinex OFF” are two. You may just present one. Also, three items may be presented: a selection item “Combining Retinex1 and 2”, a selection item “Retinex1 only”, and a selection item “Retinex OFF”. That is, at least two items of the exemplified options may be presented.
  • the intensity of each Retinex process can be set. Specifically, the slide bars 1821 and 1822 are moved via the operation of the operation buttons on the remote controller or the apparatus main body, and the strength of each Retinex process is set.
  • the process in that case can be realized, for example, by adding an offset corresponding to the strength to the gain of each Retinex process shown in FIGS. 4A and 4B. For example, when the strength is strong, a plus-direction offset is added to the gain of FIGS. 4A and 4B, and when the strength is weak, a minus-direction offset is added.
  • the processing for adding the offset the processing for adding the offset is inserted into the first Retinex processing unit 20 and the second Retinex processing unit 22 or to the corrected video signal 21 and the corrected video signal 23. This can be achieved.
  • the item “Retinex intensity setting” 1820 may be configured to switch between an active state and an inactive state according to the selection state of the item “Retinex method selection” 1810.
  • the slide bar for the processing that is OFF in the item “Retinex method selection” 1810 may be in an inactive state.
  • composition setting 1830 in the example of the setting menu screen 1800 will be described.
  • the composition ratio of each Retinex process can be set. This is achieved by controlling the value of ⁇ described in the above embodiments. Specifically, first, the user moves the cursor 1831 via an operation of an operation button on the remote controller or the apparatus main body, and can select either “Variable” or “Fixed”. When “Variable” is selected, the composition control value ⁇ is made variable according to the input video signal as described in the above embodiments. When “Fixed” is selected, the composition control value ⁇ is not changed with respect to the input video signal, but is fixed in a state set by the user.
  • the user adjusts the slide bar 1832 through the operation of an operation button on the remote controller or the apparatus main body, and is set in a state of being fixed to the composite control value ⁇ corresponding to the position.
  • ⁇ is increased as the bar moves to the left, and the processing of the first Retinex processing unit 20 is preferentially combined.
  • ⁇ becomes smaller, and the processing of the second Retinex processing unit 22 is preferentially combined.
  • the “composite setting” 1830 item may be configured to switch between an active state and an inactive state according to the selection state of the “Retinex method selection” 1810 item. That is, when the selection item “Combining Retinex1 and 2” is not selected, the entire “Combination setting” 1830 item may be inactive.
  • This item can set the magnitude of the processing effect of the gain control unit 31 in FIG. Specifically, the magnitude of the change amount of the gain control value ⁇ is changed according to the movement of the slide bar 1840. In any of the characteristics of FIG. 5B, FIG. 5D, and FIG. 5F, if the amplitude of the change amount of the gain control value ⁇ is increased, the visibility improving process is strengthened.
  • This item is a menu item used when the user setting unit 400 is provided in the configuration example of the video display device having the illuminance sensor illustrated in FIG.
  • the user can move the cursor 1851 through the operation of the operation button on the remote controller or the apparatus main body, and select either “ON” or “OFF”.
  • the gain control value of FIG. 16 described in the fourth embodiment is fixed to 1.
  • the video correction processing in each embodiment of the present invention is performed according to the user's preference, the purpose of use of the video display device, or the usage environment. It is possible for the user to adjust according to the above. As a result, a more convenient video display device can be provided.
  • an image display device that performs image correction by decomposing an image for each light reflection property will be described with reference to a projector configuration.
  • a front projector will be described, but the form may be a rear projection television.
  • a display device using a direct-view flat display such as a liquid crystal display, a plasma display, or an organic EL display may be used without enlarging the panel. This is the same in any of the following embodiments.
  • FIG. 19 is an example of a configuration diagram of the video display device of the present embodiment.
  • This video display apparatus receives a video input signal 10 as an input, for example, an input signal processing unit 11 that converts a compressed video signal into an internal video signal 601 by a decoder, IP conversion, a scaler, and the like, and a video that receives the internal video signal 601 as an input.
  • the video correction unit 1000 may be simply expressed as a video processing unit.
  • the optical system apparatus 200 receives a light source 203 for irradiating a light beam for projecting an image on a screen and a display control signal 15 and adjusts the gradation of the light beam from the light source 203 for each pixel to create a projected image. It comprises a panel 202 and a lens 201 for enlarging and projecting a projected image on a screen.
  • the lens 201 of the optical system device 200 is not necessary. The user looks directly at the panel 202.
  • the color conversion unit 602 converts the internal video signal 601 input in RGB format into, for example, YUV format, and outputs the internal video signal 625.
  • the format of the internal video signal 625 is not limited to the YUV format as long as it can be converted into the luminance signal Y and the color signal.
  • the first Retinex processing unit 20 and the second Retinex processing unit 22 perform video processing based on Retinex theory on the luminance signal Y of the internal video signal 625, and perform the first corrected video signal 21 and the second corrected video signal 21.
  • the corrected video signal 23 is output.
  • the feature analysis unit 24 analyzes the characteristics of the internal video signal 625 and outputs the first video synthesis control signal 29 and the second video synthesis control signal 25 to the video synthesis unit 26.
  • the video synthesis unit 26 synthesizes the corrected video signal 21 and the corrected video signal 23 based on the first video synthesis control signal 29 and the second video synthesis control signal 25 and outputs the corrected video signal 13.
  • the operation of the video composition unit 26 is the same as the example described in the first embodiment, and a detailed description thereof is omitted.
  • the color conversion unit 603 uses the luminance signal Y of the corrected video signal 13 and the color signal UV of the internal video signal 625, converts it into a corrected video signal 604 in the RGB format, and outputs it. At this time, there may be a timing difference between the corrected video signal 13 and the internal video signal 625 due to the processing configuration of each Retinex processing unit and the video synthesis unit 26 described above. Is converted into a corrected video signal 604.
  • the output video generation unit 605 corrects the internal video signal 601 based on the ratio of the video signal level between the internal video signal 601 and the corrected video signal 604 and outputs it as a new output video signal 606.
  • FIG. 21 shows an example of the configuration of the output video generation unit 605.
  • the absolute value converting unit 610 calculates the absolute value of the video level from the RGB components of the corrected video signal 604 and outputs a video level signal 620.
  • the absolute value converting unit 611 calculates the absolute value of the video level from the RGB components of the internal video signal 601 and outputs a video level signal 621.
  • the arithmetic unit 612 calculates the ratio of the magnitudes of the video level signal 620 and the video level signal 621 described above, and outputs a correction ratio signal 622.
  • the video correction unit 613 corrects the internal video signal 601 based on the correction ratio signal 622 and outputs an output video signal 606. Specifically, the correction is performed by multiplying the RGB components of the internal video signal 601
  • FIG. 22 An example of this specific correction is shown in FIG. In FIG. 22, the RGB level of the video signal is shown on each RGB axis in the RGB color space.
  • the RGB level of the internal video signal 601 described above is (r1, g1, b1)
  • the vector V1 has information on the ratio of a plurality of color parameters of the internal video signal 601.
  • the level of the corrected video signal 604 is (r2, g2, b2)
  • the absolute values of the vectors that is, the lengths of the vectors V1 and V2 are obtained from the respective RGB components and used as the video level signals 620 and 621.
  • the arithmetic unit 612 obtains a ratio of magnitude from the absolute value of the video level, and the video correction unit 613 performs multiplication.
  • the output video signal 606 obtained in this way is as indicated by the broken line V3 in FIG. That is, the vector is in the same direction as V1, and the ratio of the plurality of color parameters of the internal video signal 601 is maintained, so that it is possible to obtain a video with good visibility while maintaining the hue of the internal video signal 601. It becomes.
  • the processing is described as “correcting the internal video signal 601”, but the RGB level vector of the internal video signal 601 and its absolute value, and the RGB level vector of the corrected video signal 604 It can be said that a new output video signal is generated based on the absolute value.
  • the internal video signal 601 is corrected using the ratio of the absolute values of the RGB levels of the internal video signal 601 and the corrected video signal 604 has been described.
  • the internal video signal 601 can also be corrected using the ratio of the signal (Y).
  • FIG. 26 shows an example of the configuration of the video correction unit 1000 in that case.
  • the color conversion unit 602 outputs an internal video signal 626 from the RGB format signal of the internal video signal 601. Since the operations of the first Retinex processing unit 20, the second Retinex processing unit 22, the feature analysis unit 24, and the video composition unit 26 are the same as those described above, description thereof will be omitted.
  • the computing unit 631 in the output video generation unit 630 obtains a ratio between the level of the corrected luminance signal 13 and the luminance signal level of the internal video signal 626 and outputs a correction ratio signal 632.
  • the video correction unit 633 corrects the internal video signal 601 based on the correction ratio signal 632 and outputs an output video signal 608. Specifically, the correction is performed by multiplying the RGB components of the internal video signal 601 by the correction ratio signal 632, respectively. Also in this configuration example, it is possible to obtain a video with good visibility while maintaining the color of the internal video signal 601.
  • information on the color of the video signal before video correction by Retinex processing vector information on the color space or information on the ratio of a plurality of color parameters
  • Retinex processing A new video signal can be generated on the basis of information on the absolute value of the color space vector before or after video correction according to the above or information on the luminance ratio. Accordingly, it is possible to generate and display a video signal closer to the color balance before the Retinex process while obtaining the effect of improving the visibility by the Retinex process.
  • FIG. 23 is an example of a configuration diagram of the video display device of the present embodiment.
  • This video display device receives a video input signal 10 as an input, for example, a compressed video signal decoder, an IP converter, a scaler, etc.
  • the illuminance sensor 31 that outputs the illuminance level signal 32
  • the video correction unit 3000 that receives the internal video signal 601 and the illuminance level signal 32 as inputs, and the output video signal 608 as an input
  • the timing control unit 14 generates a display control signal 15 based on a vertical synchronization signal, and an optical system device 200 that displays an image.
  • the video correction unit 3000 may be simply expressed as a video processing unit.
  • FIG. 24 shows a configuration example of the video correction unit 3000.
  • the output video generation unit 607 adaptively combines the corrected video signal 604 with the internal video signal 601 and the illuminance level signal 32 and outputs the resultant as the output video signal 608. Note that components having the same reference numerals as those in FIG. 20 described in the sixth embodiment have the same functions.
  • FIG. 25 shows an example of the configuration of the output video generation unit 607.
  • the video correction unit 615 performs correction as follows using the internal video signal 601, the correction ratio signal 622, and the illuminance level signal 32, and outputs an output video signal 608.
  • the maximum illuminance in Expression 11 is a preset maximum illuminance level, and the illuminance level signal 32 does not exceed the maximum illuminance level.
  • the processing of the video correction unit 615 when the illuminance level is high, the correction amount for the internal video signal 601 can be increased, and when the illuminance level is low, the correction amount can be reduced. This makes it possible to improve the visibility by changing the video correction amount according to the brightness of the place where the video is displayed.For example, in a bright place, increasing the video correction amount can increase the visibility. An improvement effect can be obtained.
  • information on the color of the video signal before video correction by Retinex processing vector information on the color space or information on the ratio of a plurality of color parameters
  • Retinex processing A new video signal can be generated based on information on the absolute value or luminance ratio of the color space vector before and after video correction, and the visibility improvement effect is adjusted according to the brightness of the place where the video is displayed It becomes possible. Accordingly, it is possible to generate and display a video signal closer to the color balance before the Retinex process, while more suitably obtaining the visibility improvement effect by the Retinex process.
  • the video display apparatus of the present embodiment is the same as the video display apparatus of the sixth embodiment of the present invention shown in FIG. 19 in which the internal structure of the video correction unit 1000 is configured as shown in FIG.
  • the first Retinex processing unit 20 in FIG. 27 performs the same processing as the first Retinex processing unit 20 described in the third embodiment.
  • the Retinex processing is performed using the Phong reflection model that expresses the shadow of the object surface using the properties of the three lights.
  • the video signal generation process is performed by the output video generation unit 605.
  • the color conversion unit 602 converts the internal video signal 601 input in RGB format into, for example, YUV format, and outputs the internal video signal 625.
  • the format of the internal video signal 625 is not limited to the YUV format as long as it can be converted into the luminance signal Y and the color signal.
  • the first Retinex processing unit 20 performs video processing based on Retinex theory on the luminance signal Y of the internal video signal 625 and outputs a corrected video signal 21.
  • the color conversion unit 603 uses the Y signal of the corrected video signal 21 and the color signal UV of the internal video signal 625 to convert to a corrected video signal 604 in the RGB format and output it. At this time, there may be a video timing difference between the corrected video signal 21 and the internal video signal 625 due to the processing configuration of each Retinex processing unit and the video synthesis unit 26 described above. Is converted into a corrected video signal 604.
  • the output video generation unit 605 corrects the internal video signal 601 based on the ratio of the video signal level between the internal video signal 601 and the corrected video signal 604 and outputs it as the output video signal 606.
  • This process is the same as in the sixth embodiment, and the ratio of the video level is obtained from the absolute value of the color space vector according to the RGB level of each video signal or the Y signal of each video signal. According to the present embodiment, it is possible to obtain an output video signal 606 having a high quality in consideration of the material of the object while maintaining the color of the object in the input video.
  • information on the color of the video signal before video correction by Retinex processing vector information on the color space or information on the ratio of a plurality of color parameters
  • Retinex processing A new video signal can be generated based on information on the absolute value of the color space vector before and after video correction or the luminance ratio information. Accordingly, it is possible to generate and display a video signal closer to the color balance before the Retinex process, while more suitably obtaining the visibility improvement effect by the Retinex process. Further, the video display apparatus according to the present embodiment can be realized with a simpler configuration than that of the sixth embodiment.
  • the illuminance sensor 31 may be provided in the configuration of the present embodiment in the same manner as in the seventh embodiment, and control by the illuminance level signal 32 may be added.
  • the user setting unit 400 similar to that of the fifth embodiment is provided in each configuration of the sixth, seventh, and eighth embodiments, and the setting menu screen 1800 of FIG. 18 is displayed according to the operation signal 401 from the user to display each item. You may comprise so that a user setting is possible.

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Abstract

　より好適に視認性を向上した映像を得る。　映像を入力する映像入力部と、前記映像入力部が入力した入力映像についてレティネックス処理を行い、前記入力映像における色に関する情報と、前記レティネックス処理が施された映像信号における色空間ベクトルの絶対値またはＹ値の情報とにもとづいて新たな映像信号を生成する映像信号生成を行う映像処理部と、前記映像処理部で映像処理した映像信号にもとづいて映像を表示する表示部とを備える。

Description

映像表示装置
　本発明は、映像処理技術に関する。
　本技術分野の背景技術として、特許文献１がある。この公報には、Ｍｕｌｔｉ　Ｓｃａｌｅ　Ｒｅｔｉｎｅｘ処理において、処理対象となる原画像の画素値レベルに応じて、スケールの異なる複数の周辺関数から生成されるぼやけ具合の異なる複数のぼやけ画像からいずれかを画素毎に選択することで、合成ぼやけ画像を作成する。合成ぼやけ画像に対してローパスフィルタを施すことによって、不自然な境界の不連続の発生を防止し、Ｒｅｔｉｎｅｘ処理を行なう、と記載されている（要約参照）。
特開２００５－００４５０６号公報
　映像信号中に撮影されている被写体の特性を示すパラメータとして、例えば輝度、色、周波数成分など、様々なパラメータを有しているが、映像のシーンが異なるとそれらの値も異なる。視認性の良好な映像表示を行うためには、映像の特徴に応じて映像のコントラスト補正などの特性を変更して映像補正を行う必要がある。
　しかし、前記特許文献１のような、ＭＳＲに於いて、複数のスケールを調整してダイナミックレンジ圧縮の高性能化を行う技術では、複数のスケールに対する映像の寄与は考慮されているが、被写体の特徴は考慮されていない。それ故、映像中の被写体の特徴に係わらず、一様な補正となる。
　また、前記特許文献１のような、ＭＳＲに於いて、複数のスケールを調整してダイナミックレンジ圧縮の高性能化を行う技術では、複数のスケールに対する映像の寄与は考慮されているが、反射の性質の違いに対する映像の寄与は考慮されていない。
　上記課題を解決するために、本発明の一実施の態様は、例えば、映像を入力する映像入力部と、前記映像入力部が入力した入力映像についてレティネックス処理を行い、前記入力映像における色に関する情報と、前記レティネックス処理が施された映像信号における色空間ベクトルの絶対値またはＹ値の情報とにもとづいて新たな映像信号を生成する映像信号生成を行う映像処理部と、前記映像処理部で映像処理した映像信号にもとづいて映像を表示する表示部とを備えるように構成すればよい。
　本発明によれば、より好適に視認性を向上した映像を得ることができる。
本発明の実施例1に係る映像表示装置の構成例の図である。 映像補正部の構成例の図である。 映像合成部の構成例の図である。 第１のレティネックス処理部の特性の一例である。 第２のレティネックス処理部の特性の一例である。 映像合成制御信号の特性の一例である。 映像の輝度ヒストグラムの一例である。 映像の入出力特性の一例である。 映像の輝度ヒストグラムの一例である。 映像の入出力特性の一例である。 映像の輝度ヒストグラムの一例である。 映像の入出力特性の一例である。 特徴分析部の動作特性の図である。 本発明の実施例３に係るレティネックス処理部の構成の一例である。 反射光検出部の構成の一例である。 反射光制御部の構成の一例である。 反射光制御部の構成の一例である。 Ｐｈｏｎｇ反射モデルによる反射光の性質を説明する図である。 ガウシアン分布を説明する図である。 余弦による輝度分布を説明する図である。 余弦のべき乗による輝度分布を説明する図である。 映像の輝度値によるスペキュラ補正ゲインを説明する図である。 映像の輝度値によるディフューズ補正ゲインを説明する図である。 本発明の実施例４に係る映像表示装置の構成図の例である。 映像補正部の構成の一例である。 映像合成部の構成の一例である。 照度による制御特性の一例を示す図である。 本発明の実施例５に係る映像表示装置の構成図の例である。 本発明の実施例５に係る設定メニュー画面の一例である。 本発明の実施例６に係る映像表示装置の構成図の例である。 映像補正部の構成の一例である。 出力映像生成部の構成の一例である。 映像信号レベルの一例である。 本発明の実施例７に係る映像表示装置の構成図の例である。 映像補正部の構成の一例である。 出力映像生成部の構成の一例である。 本発明の実施例６に係る映像補正部の構成の一例である。 本発明の実施例８に係る映像補正部の構成の一例である。
　以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明するが、本発明は必ずしもこれらの実施形態に限定されるものではない。なお、実施形態を説明する各図面において、同一の部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
　本実施例では、光の反射の性質毎に映像を分解して映像補正を行う映像表示装置をプロジェクタの構成にて説明する。なお、以下ではフロントプロジェクタの例で説明するが、その形態は、リヤプロジェクションテレビでもよい。また、パネルの拡大投影を行なわず、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの直視平面ディスプレイを用いた表示装置でも構わない。この点については、以降のいずれの実施例でも同様である。
　図１は、本実施例の映像表示装置の構成図の例である。
　本映像表示装置は、映像入力信号１０を入力とし、例えば圧縮映像信号のデコーダ、ＩＰ変換、スケーラ等により内部映像信号１２に変換する入力信号処理部１１と、内部映像信号１２を入力とする映像補正部１００と、補正映像信号１３を入力とし、補正映像信号を表示画面の水平・垂直同期信号に基づいて表示制御信号１５を生成するタイミング制御部１４と、映像を表示する光学系装置２００で構成される。
　光学系装置２００は、スクリーンへ映像を投影するための光線を照射する光源２０３と、表示制御信号１５を入力とし、光源２０３からの光線の階調を画素毎に調整し、投射映像を作成するパネル２０２と、投射映像をスクリーンに拡大投影するためのレンズ２０１で構成される。
　なお、映像表示装置が、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの直視平面ディスプレイである場合は、光学系装置２００のレンズ２０１は不要である。ユーザーはパネル２０２を直視することとなる。
　映像補正部１００の構成の一例を図２に示す。第１のレティネックス処理部２０および第２のレティネックス処理部２２は、内部映像信号１２に対してレティネックス理論に基づく映像処理を行い、第１の補正映像信号２１および第２の補正映像信号２３を出力する。
　ここで、レティネックス（Ｒｅｔｉｎｅｘ）理論とは、色恒常性や明るさ恒常性といった人間の目の視覚特性を示した理論である。この理論によれば、映像から照明光成分を分離し、反射光成分を抽出することができる。
　それ故、Ｒｅｔｉｎｅｘ理論に基づいた映像補正処理では、暗い室内や明るい逆光下の映像も、該映像中の人物等の被写体を見づらくする原因である照明光成分の影響を取り除き、反射光成分を抽出することで、視認性の高い映像が得られる。このため、人間が見て感じる、自然なダイナミックレンジをデジタル階調でも好適に圧縮できる。
　Ｒｅｔｉｎｅｘ理論には、照明光成分または反射光成分の推定手法により、多くのモデルが存在する。例えば、下記参考文献１では、ＭｃＣａｎｎ９９、ＰＳＥＵＤＯ、Ｐｏｉｓｓｏｎ、ＱＰのモデルについて比較されている。
　また、局所的な照明光成分がガウシアン分布に従うと推定し、反射光成分を抽出するＲｅｔｉｎｅｘをＣｅｎｔｅｒ／Ｓｕｒｒｏｕｎｄ（以下、Ｃ／Ｓと記載する）　Ｒｅｔｉｎｅｘと呼ぶ。このＲｅｔｉｎｅｘに代表されるモデルには、Ｓｉｎｇｌｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｒｅｔｉｎｅｘモデル（以下、ＳＳＲ）やＭｕｌｔｉｓｃａｌｅ　Ｒｅｔｉｎｅｘモデル（以下、ＭＳＲと呼ぶ）等がある。
　ＳＳＲは、一つのスケールに対する反射光の輝度成分を映像中から抽出するモデル（例えば、下記参考文献２参照）で、ＳＳＲを拡張し、複数のスケールに対する反射光の輝度成分を映像中から抽出するモデル（例えば、下記参考文献３参照）がＭＳＲである。
〔参考文献１〕野里 良裕,他 「適応的階調補正のハードウェア実現における Retinex理論の比較評価」, 信学技報, SIS2005-16, (2005).
〔参考文献２〕Ｄ．Ｊ．Ｊｏｂｓｏｎ　ａｎｄ　Ｇ．Ａ．Ｗｏｏｄｅｌｌ，　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ａ　Ｃｅｎｔｅｒ／Ｓｕｒｒｏｕｎｄ　Ｒｅｔｉｎｅｘ：　Ｐａｒｔ　２．Ｓｕｒｒｏｕｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ，ＮＡＳＡ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍ，１１０１８８，１９９５．
〔参考文献３〕Ｚｉａ－ｕｒ　Ｒａｈｍａｎ，　Ｄａｎｉｅｌ　Ｊ．　Ｊｏｂｓｏｎ，　ａｎｄ　Ｇｌｅｎｎ　Ａ．　Ｗｏｏｄｅｌｌ，　”Ｍｕｌｔｉｓｃａｌｅ　Ｒｅｔｉｎｅｘ　Ｆｏｒ　Ｃｏｌｏｒ　Ｉｍａｇｅ　Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ”，　ＩＣＩＰ　’９６
　本実施例では、一例として、第１のレティネックス処理部２０は、照明光推定性能に優れるＭｃＣａｎｎ９９モデルを用い、第２のレティネックス処理部２２は、コントラスト補正性能に優れるＭＳＲモデルを用いることとする。特徴分析部２４は、内部映像信号１２の特徴を分析し、映像合成部２６へ第１の映像合成制御信号２９および第２の映像合成制御信号２５を出力する。映像合成部２６では、第１の映像合成制御信号２９および第２の映像合成制御信号２５に基づき、補正映像信号２１および補正映像信号２３を合成して補正映像信号１３を出力する。
　図３は、映像合成部２６の構成の一例を示している。補正映像信号２１は、利得制御部２７でα倍され、補正映像信号２３は、利得制御部２８で（１－α）倍され、加算部３０で加算処理された後、利得制御部３１でβ倍されて補正映像信号１３が得られる。
　次に、図１から図３に示した構成の動作の一例を図４Ａ～Ｃ、図５Ａ～Ｆを用いて説明する。　まず、本実施例における第１の映像合成制御信号２９による制御について説明する。
　図４Ａおよび図４Ｂは、横軸が輝度レベル、縦軸がゲインを示しており、それぞれ第１のレティネックス処理部２０、第２のレティネックス処理部２２の輝度レベルに対するゲイン特性の一例を示している。本実施例における、第１のレティネックス処理部２０にＭｃＣａｎｎ９９モデルを用い、第２のレティネックス処理部２２にＭＳＲモデルを用いた場合の一例を示している。図４Ａの例では、ＭｃＣａｎｎ９９モデルによる第１のレティネックス処理部２０は、輝度レベルＬＶ１とＬＶ２の間にゲインのピークｇ１を有している。図４Ｂの例では、ＭＳＲモデルを用いた第２のレティネックス処理部２２はＬＶ２とＬＶ３の間にゲインのピークｇ２を有している。
　図４Ｃは、第１のレティネックス処理部２０および第２のレティネックス処理部２２の特性が、上述の図４Ａおよび図４Ａの場合の、図２に示した特徴分析部２４から出力する第１の映像合成制御信号２９による合成制御値αの一例を示す図である。構成制御値は、図４Ｃのように、第１のレティネックス処理部２０のゲインが、第２のレティネックス処理部２２のゲインよりも高い輝度レベルでは合成制御値αを小さくし、逆に第１のレティネックス処理部２０のゲインが、第２のレティネックス処理部２２のゲインよりも低い輝度レベルでは合成制御値αを大きくするように制御する。これにより、加算部３０から出力される、第１のレティネックス処理部２０と第２のレティネックス処理部２２の合成出力映像の入出力特性をリニアな特性とする。
　以上の処理により、照明光推定性能に優れるＭｃＣａｎｎ９９モデルによるレティネックス処理とコントラスト補正性能に優れるＭＳＲモデルによるレティネックス処理の両者の利点を得る合成映像を得ることができる。
　次に、本実施例における第２の映像合成制御信号２５による制御について説明する。
　図５Ａおよび図５Ｂは、特徴分析部２４から出力する第２の映像合成制御信号２５の制御の一例を示している。
　まず図５Ａは、横軸が映像の輝度レベル、縦軸が１画面中の画素の個数を表しており、各輝度レベルの分布をヒストグラムとしてグラフ化したものである。図５Ａの例において、ヒストグラムｈ１は、輝度レベルＬＶ１からＬＶ３までの範囲の分布が、ＬＶ１以下およびＬＶ３以上の輝度レベルの分布よりも多いことを示している。なお、輝度レベルＬＶ１からＬＶ３までの範囲の分布がフラットな場合は、一点鎖線で示すヒストグラムh0になる。
　図５Ｂは、横軸が入力映像の輝度レベル、縦軸が出力映像の輝度レベルを表しており、上述した図５Ａの輝度分布がヒストグラムｈ１の場合に、特徴分析部２４から出力される第２の映像合成制御信号２５の一例を示している。これは、利得制御値βにより制御される入出力レベル特性である。図５Ａの輝度分布がヒストグラムh0の場合には図５Ｂの点線で示した特性となり、図５Ａの輝度分布がヒストグラムh1の場合には図５Ｂの実線で示した特性となる。ここで、βは、点線で示すリニアな特性を基準（β＝１）とするものである。当該βを入力レベルに応じて可変することにより、図５Ｂの実線で示すような特性が得られる。図５Ｂの例では、βはLV2では1であるが、LV1では1より小さく、LV3では1より大きい値である。このように、図５Ａのヒストグラムｈ１の場合には、利得制御値βにより、輝度分布が多いＬＶ１からＬＶ３の範囲の入出力特性曲線の傾きが、それ以外の領域の傾きに対して急峻になるよう制御される。このような特性で補正映像信号１３を得ることにより映像中の分布が多い領域に対して、より多くの出力輝度レベルを割り当てることになるので、視認性の良好な映像を得ることができる。
　図５Ｃから図５Ｆは、輝度分布が図５Ａとは異なる場合の制御の一例を説明する図である。
　まず、図５ＣはＬＶ２以下の輝度レベルの輝度分布がＬＶ２以上の輝度レベルよりも多い場合のヒストグラムの一例を示している。この場合の利得制御値βの一例を図５Ｄに示している。図５Ｄのように、輝度分布が多いＬＶ２以下の特性曲線の傾きがＬＶ２以上の輝度レベルと比較して急峻になるように制御することで、映像の分布が多い輝度帯域に対して、より多くの出力輝度レベルを割り当てる。これにより、視認性の良好な映像を得ることができる。
　次に、図５ＥはＬＶ２以上の輝度レベルの輝度分布がＬＶ２以下の輝度レベルよりも多い場合のヒストグラムの一例を示している。この場合の利得制御値βの一例を図５Ｆに示している。図５Ｆのように、輝度分布が多いＬＶ２以上の特性曲線の傾きがＬＶ２以下の輝度レベルと比較して急峻になるように制御することで、映像の分布が多い輝度帯域に対して、より多くの出力輝度レベルを割り当てることになるので、視認性の良好な映像を得ることができる。
　以上説明した映像合成部２６の一連の制御によって、照明光推定性能に優れるＭｃＣａｎｎ９９モデルによるレティネックス処理とコントラスト補正性能に優れるＭＳＲモデルによるレティネックス処理の両者の利点を得ながら、かつ視認性の良い補正映像が得られる。
　なお、以上の説明において、レティネックスモデルの組み合わせは上述の例に限ったものではなく、異なる方式のレティネックスデモルの組み合わせでもよい。また、２方式のモデルの組み合わせに限ったものでなく、３つ以上のモデルの組み合わせでも良い。その場合は、図２に示す複数のレティネックス処理部は、並列に並べて各レティネックス処理部の補正映像を合成処理部２６で合成して補正映像信号１３を得るように構成すればよい。
　実施例２は、図１の映像表示装置における映像補正部１００の動作が、実施例１と異なる例である。以下に実施例１との相違について説明する。特に説明の無い部分は実施例１と同様であるため、説明を省略する。
　実施例２の映像補正部１００について、図２を用いて説明する。第１のレティネックス処理部２０および第２のレティネックス処理部２２は、内部映像信号１２に対して、それぞれ異なる方式のレティネックス理論に基づく映像処理を行い、補正映像信号２１および補正映像信号２３を出力する。本実施例では、第１のレティネックス処理部２０よりも第２のレティネックス処理部２２の方がスケールの大きなレティネックス処理を行うものとする。ここで、レティネックス処理のスケールとは、レティネックス処理において参照する画素範囲の大きさである。
　特徴分析部２４は、内部映像信号１２の特徴を分析し、第１の映像合成制御信号２９および第２の映像合成制御信号２５を映像合成部２６へ出力する。映像合成部２６では、映像合成制御信号２９および映像合成制御信号２５に基づき、補正映像信号２１および補正映像信号２３を合成して補正映像信号１３を出力する。
　ここで、実施例２の第２の映像合成制御信号２５および利得制御値βは、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
　実施例２の第１の映像合成制御信号２９による利得制御値αは、実施例１と異なるものである。以下にこれを説明する。
　図６に、実施例２における、特徴分析部２４における第１の映像合成制御信号の出力特性の一例を示す。図６は、横軸が映像の輝度レベル、縦軸が第１の映像合成制御信号２９の値を示している。図６のように、例えば、輝度レベルが低い場合はαを小さく、高い場合はαを大きくする。このようにαを制御することで合成比率を輝度レベルに応じて可変できる。映像合成部２６によって得る補正映像信号１３において、輝度レベルが小さい場合は、第２のレティネックス処理部２２の割合を大きくできる。また、輝度レベルが大きい場合は、第１のレティネックス処理部２０の割合を大きくできる。つまり、レティネックス処理のスケールが小さい第１のレティネクス処理部２０からは比較的高い周波数成分の反射光成分を多く含むため、輝度が高い映像領域にて合成割合を大きくとることで、映像の精細感を高めることができる。また、レティネックス処理のスケールが大きな第２のレティネクス処理部２２からは比較的低い周波数成分の反射光成分を多く含むため、輝度が低い映像領域にて合成割合を大きくとることで、映像の陰影部分の視認性を高めることができる。なお、図６に示した特性は一例であり、各輝度レベルにおける最大値、最小値や特性の傾きなどは、レティネックス処理の特性に応じて決定すればよい。
　以上説明した実施例において、映像合成制御信号２９は、映像の輝度レベルに応じて生成する一例を示したが、周波数成分に応じた制御であってもよい。周波数成分に応じて制御をする場合は、例えば、映像信号の領域毎の周波数成分が高い場合には、補正映像信号１３において、スケールサイズの小さいレティネックス処理部から得られる映像信号の割合を大きくし、映像信号の領域毎の周波数成分が低い場合には、補正映像信号１３において、スケールサイズの大きなレティネックス処理部から得られる映像信号の割合を大きくする。さらに、映像の輝度レベルと周波数成分の両者を用いた合成制御を行ってもよく、その場合は、例えば、輝度レベルに応じた上述の制御値と、周波数成分に応じた制御値の加算または積算して正規化した値にて制御を行えばよい。
　以上説明した本発明の実施例２によれば、異なる複数のレティネックス処理の補正映像をレティネックス処理のスケールに応じて合成することにより、映像の精細感と陰影部分の視認性を両立することが可能となる。
　次に図１に示した映像表示装置における映像補正部１００に異なるレティネックスモデルを用いた場合の実施例について説明する。映像補正部１００の構成は、一例として図２の構成を用いることとするが、これに限ったものではない。図７は、第１のレティネックス処理部２０の構成例であり、内部映像信号１２を入力信号とし、Ｒｅｔｉｎｅｘ理論に基づく映像処理を行うことで、２つの反射光成分１０１と１０２とを検出する反射光検出部１５０と、検出された２つの反射光成分を入力とし、反射光を調整した後、再合成を行うことで補正映像信号１３を出力する反射光制御部１８０で構成される。
　次に、反射光検出部１５０および反射光制御部１８０について説明する。
　光の反射は、被写体の性質により、例えば、滑らかな表面で鏡のような鏡面反射をする光（以下、スペキュラと呼ぶ）、ざらざらした表面の細かな凹凸により拡散反射する光（以下、ディフューズと呼ぶ）、そして周囲の環境に対し反射等を繰り返すことで散乱した光である環境光（以下、アンビエントと呼ぶ）等に分類される。
　例えば、３次元コンピュータグラフィックス分野に於いて、これら３つの光の性質を用いて物体表面の陰影を表現する反射モデルに、Ｐｈｏｎｇ反射モデルがある。Ｐｈｏｎｇ反射モデルによれば、材質は光の反射具合により表現できる。
　例えば、プラスチック球体にスポットライトを当てた場合、輝度の高い小さな円形のハイライトができる。また、ゴム状の球体ではプラスチックよりハイライトの半径が広がるが、輝度は低くなる。このハイライトの部分がスペキュラである。また、ディフューズやアンビエントも材質に応じて輝度が異なる。
　図１０は、Ｐｈｏｎｇ反射モデルの例を説明する図である。図は、光源と光源から延びる光線、光線が到達した球体と球体を載せた床、この様子を観測する観測者で構成される。観測は、視点の位置で行われ、実際に目で観測しても、カメラ等の観測機器を使用してもよい。
　図１０に於いてスペキュラは、光線が球体表面で視線方向に反射した光５０１である。これは、光源が球体表面に映りこんだものであり、図中の円形のハイライト５０４がスペキュラの範囲である。例えば、プラスチックの球体の場合、輝度の高い小さな円形のハイライトができる。また、ゴム状の球体ではプラスチックよりハイライトの半径が広がるが、輝度は低くなる。Ｐｈｏｎｇ反射モデルでは、スペキュラは視線と反射光の余弦のべき乗に従うと仮定している。
　図１０に於いてディフューズは、光線が球体表面に当たった光５０２が拡散反射する光である。ディフューズの輝度は、光線と球体表面の向き、すなわち光線と法線との余弦で決まるため、球体表面で光が直接当たる部分がディフューズの範囲である。
　図１０に於いてアンビエントは、影となる部分に回りこんだ光５０３である。これは、周囲で幾度も反射し、散乱した光が環境全体に平均化されて留まったものあるため、直接光が届かない影の部分にも一定の輝度がある。影となる拡散反射する光で、光線と球体表面の向き、光線ベクトルすなわち法線との余弦で明るさが決まる。
　以上より、Ｐｈｏｎｇ反射モデルは、次の式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　そこで、本実施例による反射光検出部に於ける反射光は、アンビエント、ディフューズ、スペキュラで構成されるとし、映像中のアンビエントは、広いスケールのガウシアンに従い、ディフューズは余弦による輝度分布に従い、スペキュラは余弦のべき乗による輝度分布に従うとする。アンビエントのフィルタをＦａ（ｘ，ｙ）、ディフューズのフィルタをＦｄ（ｘ，ｙ）、スペキュラのフィルタをＦｓ（ｘ，ｙ）とすると、各フィルタは次式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　また、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃは、それぞれ縦軸を輝度のレベル、横軸を１次元位置座標で表現したアンビエント、ディフューズ、スペキュラの分布を説明する図である。このように、アンビエントのガウシアン分布に比べ、ディフューズ、スペキュラの分布は急峻にレベルが下がることが分かる。
　ここで、アンビエントのフィルタによる映像Iaは、全体を平均化するため、ほぼアンビエント成分のみとなる。ディフューズのフィルタによる映像Idは、スペキュラの成分はフィルタにより平均化され、ほぼアンビエント成分とディフューズ成分のみとなる。スペキュラのフィルタによる映像Isは、殆ど平均化されないため、アンビエント成分とディフューズ成分とスペキュラ成分すべてが残る。これを数式５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
これを、ＭＳＲと同様に対数空間による反射成分を求めると数式６となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　また、鏡や金属等のスペキュラは、全反射と考えられるため、余弦のべき乗は無限大となる。この時、スペキュラによる反射成分は、数式７を用いてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　また、アンビエントは環境全体の平均的な光であるため、ガウシアンフィルタの代わりに平均値フィルタまたは平均輝度を用いてもよい。例えば平均輝度を用いると数式８となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　また、スペキュラが目立つのは高輝度のハイライトであることが多く、ディフューズは中低輝度の場合が多い。そこで、例えば、数式６のスペキュラＲｓｐｅｃｕｌａｒに対しては、図１２Ａに示すような高輝度領域のゲインを加え、ディフューズＲｄｉｆｆｕｓｅに対しては、図１２Ｂに示すような中低輝度度領域のゲインを加えてもよい。ここで、図１２Ａの入出力曲線をｇ（Ｉ）とすると、入力輝度Ｉが低輝度の時はゲインが０となり、中輝度から徐々にゲインが高くなり、高輝度になるとゲインは１となる。図１２Ｂの入出力曲線は１－ｇ（Ｉ）で、低輝度の時にゲインが１で、中輝度から徐々にゲインが低くなり、高輝度でゲインが０となる。
　また、ＭＳＲの例と同様、数式６は、加重平均後にゲインと指数関数を加えると準同型フィルタとなる。この準同型フィルタに対し、対数関数および指数関数を、例えばべき乗を用いた関数およびその逆関数で近似してもよい。この場合、関数ｆとすると数式９となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　以上により、Ｐｈｏｎｇ反射モデルを用いて、反射の性質を考慮した補正が行える。
　図８および図９を用いて、数式９を説明する。
　図８は、実施例３による反射光検出部の処理を説明する図である。反射光検出部１５０は、スペキュラフィルタ部１５１、ディフューズフィルタ部１５３と、アンビエントフィルタ部１５５と、関数変換部１５７、１５９、１６１と、スペキュラ検出部１６３と、ディフューズ検出部１６４とで構成される。尚、関数変換部は、対数関数でもよく、べき乗関数で近似してもよい。
　図９Ａは、実施例１による反射光制御部の処理を説明する図である。反射光制御部１８０は、重みＷ１とＷ２による加重平均で構成してもよく、重みＷ１とＷ２による加重平均と、ゲインＧと、逆関数変換部１８２にて構成してもよい。ただし、逆関数変換部は、関数変換部で用いた関数の逆関数である。また、図９Ｂに示すように、図９Ａの構成に図１２Ａの高輝度域に高いゲインを持つスペキュラ補正ゲイン１８３と図１２Ｂの中低輝度域に高いゲインを持つディフューズ補正ゲイン１８４を加えてもよい。
　以上の構成によれば、反射光成分を抽出する際に、光の反射の性質毎、すなわちスペキュラ、ディフューズ、アンビエント毎に映像を分解し、それぞれの性質に応じて補正量を変えることで、第１のレティネックス処理部２０から映像中のオブジェクトの材質を考慮した、質感の高い第１の補正映像信号２１を得ることができる。
　次に、第２のレティネックス処理部２２は、ＭＳＲモデルを用いた映像補正を行うものとする。このとき、上述した第１のレティネックス処理部２０よりもスケールサイズを大きくとった処理を行う。
　以上のような構成とすることで、第１の補正映像信号２１はオブジェクトの性質を考慮した映像信号となり、第２の補正映像信号２３は映像の比較的大きな面積でのコントラスト補正を行った映像信号となる。これらの補正映像信号に対して、実施例２で説明した映像合成部２６の動作と同様に合成を行う。これにより、映像の輝度レベルが低い領域では、第２の補正映像信号の割合が大きくできるので、コントラスト改善効果を大きくでき、映像の輝度レベルが高い領域ではオブジェクトの性質を考慮した映像補正信号の割合を大きくできるので、補正映像信号１３として映像の輝度レベルの全帯域に渡って視認性の良好な映像を得ることができる。
　以上説明した本発明の実施例３によれば、上述した実施例２の効果に加えて、より質感の高い出力映像を得ることが可能となる。
　本実施例では、本発明の映像表示装置において、使用環境における外光を考慮した適応制御例を説明する。
　図１３は、本実施例の映像表示装置の構成図の例である。
　本映像表示装置は、映像入力信号１０を入力とし、例えば圧縮映像信号のデコーダ、ＩＰ変換、スケーラ等により内部映像信号１２に変換する入力信号処理部１１と、外光を入力とし、例えば２５６段階の照度レベル信号３２を出力する照度センサ３１と、内部映像信号１２と照度レベル信号３２とを入力とする映像補正部３００と、補正映像信号３３を入力とし、補正映像信号を表示画面の水平・垂直同期信号に基づいて表示制御信号１５を生成するタイミング制御部１４と、映像を表示する光学系装置２００で構成される。
　次に、図１４は、映像補正部３００の構成例を示している。映像合成部２６１は、第１の補正映像信号２１と第２の補正映像信号２３を、第１の映像合成制御信号２９、第２の映像合成制御信号２５、および照度レベル信号３２によって適応的に合成し、補正映像信号１３として出力する。
　ここで、図１５は、映像合成部２６１の構成の一例を示している。第１の映像合成制御信号２９と第２の映像合成制御信号２５は、照度ゲイン調整部２６２において照度レベル信号３２によって調整される。次に、それぞれ第２の照度補正信号２５１、第１の照度補正信号２９１として出力され、図１５のように利得制御部２７、２８、３１へ加えられる。これにより、補正映像信号１３の合成特性が決められる。
　以上の構成において、まず、第１の映像合成制御信号２９は、照度レベル信号３２に従って、例えば、照度が高い場合には、スケールサイズが小さなレティネックス処理部の合成比率を大きくするよう補正して第１の照度補正信号２９１を出力する。つまり、実施例２で説明した構成例においては、図６に示すα値が大きくなる方向にオフセットを付加すればよい。
　次に、第２の映像合成制御信号２５は、照度レベル信号３２の大きさに従って、例えば、図１６に示すゲイン制御信号との積をとり、第２の照度補正信号２５１とする。これにより、周囲の照度が低い場合には、利得制御値βが小さくなり映像の補正量が小さくなるので、原画に近い映像が再生でき、照度が高い場合には、利得制御値が大きくなり映像の補正量が大きくなるので、明るい環境下の映像の視認性が向上できる。補正の方法としては、これに限ったものではなく、例えば、第２の映像合成補正信号２５に対して、照度レベル信号３２に従ったオフセットを付加するように補正してもよい。つまり、照度レベルに応じて明るい環境下での補正量を大きくするよう制御すればよい。
　以上説明した本発明の実施例４によれば、外光の影響を考慮して映像処理を制御することにより、明るい環境下であっても映像の視認性を向上させることができる。
　本実施例では、本発明の映像表示装置において、使用者が補正特性を設定する場合の制御方法の一例を説明する。図１７は、本実施例の構成の一例を示したものであり、ユーザー設定部４００を設ける。ユーザー設定部４００は、リモコンや装置本体の操作ボタンの操作を介してユーザーからの操作信号４０１を入力し、操作信号に応じて、操作命令信号を映像補正部１００に出力して、映像表示装置における映像処理での補正の有無や補正量などを設定できるように構成している。これにより、表示部に表示される映像をユーザーの所望の状態に切り替える設定を行なうことができる。
　なお、図１７の例では、図１の映像表示装置の構成例にユーザー設定部４００を設けた構成となっているが、これに限られず、図１３に示す照度センサを有する映像表示装置の構成例にユーザー設定部４００を設けてもよい。すなわち、本実施例は、上述のいずれの実施例に対して適用してもよい。
　図１８に、本実施例のユーザー設定部で設定可能な設定項目の例を、映像表示装置が表示する設定メニュー画面１８００を用いて説明する。
　設定メニュー画面１８００は、映像表示装置のメニュー画面信号生成部（図示省略）で生成され、補正映像信号１３に替えて出力される。または、設定メニュー画面１８００は補正映像信号１３に重畳して出力される。
　設定メニュー画面１８００の例の「Retinex方式選択」１８１０の項目について説明する。「Retinex方式選択」１８１０の項目により、各実施例で説明した第１のレティネックス処理部２０および第２のレティネックス処理部２２の両者のレティネックス処理の使用の要否を選択できる。選択は、リモコンや装置本体の操作ボタンの操作を介して、カーソル１８１１を移動させることにより行なうように構成する。選択項目とその場合の処理について説明する。例えば、「Retinex1 only 」の選択項目が選択された場合は、第１のレティネックス処理部２０の処理のみを映像補正部の処理に適用し、第２のレティネックス処理部２２の処理は映像補正部の処理に適用しない。具体的には、合成制御値αを１にしてもよく、第２のレティネックス処理部２２の動作自体をＯＦＦしてもよい。次に、「Retinex2 only 」の選択項目が選択された場合は、逆に、第２のレティネックス処理部２２の処理のみを映像補正部の処理に適用し、第１のレティネックス処理部２０の処理は映像補正部の処理に適用しない。具体的には、合成制御値αを０にしてもよく、第１のレティネックス処理部２０の動作自体をＯＦＦしてもよい。「Combining Retinex1 and 2」の選択項目が選択された場合は、上述の実施例で説明したように、第１のレティネックス処理部２０の処理と第２のレティネックス処理部２２の処理とを合成して出力する。「Retinex OFF」の選択項目が選択された場合は、第１のレティネックス処理部２０の処理と第２のレティネックス処理部２２の処理との両者とも映像補正部の処理に適用しない。両者の動作をＯＦＦにしてもよく、映像補正部に入力される映像について、映像補正部をバイパスして出力してもよい。
　上述の「Retinex方式選択」１８１０の項目では、必ずしも、上述の４つの選択項目をユーザーに提示する必要はなく、例えば、「Combining Retinex1 and 2」の選択項目および「Retinex OFF」の選択項目の２つを提示するだけでもよい。また、「Combining Retinex1 and 2」の選択項目、「Retinex1 only 」の選択項目、「Retinex OFF」の選択項目の３つを提示してもよい。すなわち、例示した選択肢のうち少なくとも２項目を提示すればよい。
　次に、設定メニュー画面１８００の例の「Retinex強度設定」１８２０の項目について説明する。「Retinex強度設定」１８２０の項目では、それぞれのレティネックス処理の強度を設定できる。具体的には、リモコンや装置本体の操作ボタンの操作を介して、スライドバー１８２１や１８２２を移動して、それぞれのレティネックス処理の強度を設定する。その場合の処理は、例えば、図４Ａと図４Ｂに示しているそれぞれのレティネックス処理のゲインに、強度に応じたオフセットを付加することで実現できる。例えば、強度が強い場合には、図４Ａおよび図４Ｂのゲインに対してプラス方向のオフセット、強度が弱い場合にはマイナス方向のオフセットを付加する。このオフセットを付加する処理については、第１のレティネックス処理部２０および第２のレティネックス処理部２２の内部もしくは、補正映像信号２１および補正映像信号２３に対して、オフセットを付加する処理を挿入することで実現できる。
　なお、「Retinex強度設定」１８２０の項目は、「Retinex方式選択」１８１０の項目の選択状態に応じて、アクティブ、非アクティブの状態を切り替えるように構成してもよい。すなわち、「Retinex方式選択」１８１０の項目でＯＦＦになっている処理についてのスライドバーは、非アクティブ状態としてもよい。
　次に、設定メニュー画面１８００の例の「合成設定」１８３０の項目について説明する。「合成設定」１８３０の項目では、それぞれのレティネックス処理の合成比率を設定できる。上述の各実施例で説明したαの値を制御してこれを実現する。具体的には、まず、リモコンや装置本体の操作ボタンの操作を介して、ユーザがカーソル１８３１を移動させ、「Variable」か「Fixed」のいずれかを選択可能とする。「Variable」が選択された場合には、上述の各実施例で説明したように、合成制御値αを入力映像信号に応じて可変とする。「Fixed」が選択された場合には、合成制御値αは、入力映像信号に対して可変にせず、ユーザーが設定した状態で固定する。具体的には、リモコンや装置本体の操作ボタンの操作を介してユーザーがスライドバー１８３２を調整し、その位置に応じた合成制御値αに固定した状態で設定される。図１８の例では、バーが左に行くほどαを大きくし、第１のレティネックス処理部２０の処理が優先されて合成される。バーが右に行くほどαが小さくなり、第２のレティネックス処理部２２の処理が優先されて合成される。
　なお、「合成設定」１８３０の項目は、「Retinex方式選択」１８１０の項目の選択状態に応じて、アクティブ、非アクティブの状態を切り替えるように構成してもよい。すなわち、「Combining Retinex1 and 2」の選択項目が選択されていない場合は、「合成設定」１８３０の項目の全体を非アクティブとしてもよい。
　次に、設定メニュー画面１８００の例の「視認性向上処理強度設定」１８４０の項目について説明する。当該項目は、図３の利得制御部３１の処理の効果の大小を設定できる。具体的には、スライドバー１８４０の移動に応じて、利得制御値βの変化量の振幅の大小を変更する。図５Ｂ、図５Ｄ、図５Ｆのいずれの特性においても、利得制御値βの変化量の振幅が大きくなれば、視認性向上処理が強くなることとなる。
　次に、設定メニュー画面１８００の例の「照度センサ適応処理」１８５０の項目について説明する。当該項目は、実施例４の図１３に示す照度センサを有する映像表示装置の構成例にユーザー設定部４００を設けた場合に用いられるメニュー項目である。「照度センサ適応処理」１８５０の項目では、リモコンや装置本体の操作ボタンの操作を介して、ユーザがカーソル１８５１を移動させ、「ON」か「OFF」のいずれかを選択可能とする。「OFF」が選択された場合には、実施例４で説明した図１６のゲイン制御値を１で固定する。
　以上説明した本発明の実施例５で説明したユーザー設定部４００を搭載した映像表示装置によれば、本発明の各実施例における映像補正処理をユーザの好みや映像表示装置の使用目的または使用環境にあわせてユーザが調整することが可能である。これにより、より使い勝手のよい映像表示装置が提供できる。
　本実施例では、光の反射の性質毎に映像を分解して映像補正を行う映像表示装置をプロジェクタの構成にて説明する。なお、以下ではフロントプロジェクタの例で説明するが、その形態は、リヤプロジェクションテレビでもよい。また、パネルの拡大投影を行なわず、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの直視平面ディスプレイを用いた表示装置でも構わない。この点については、以降のいずれの実施例でも同様である。
　図１９は、本実施例の映像表示装置の構成図の例である。
　本映像表示装置は、映像入力信号１０を入力とし、例えば圧縮映像信号のデコーダ、ＩＰ変換、スケーラ等により内部映像信号６０１に変換する入力信号処理部１１と、内部映像信号６０１を入力とする映像補正部１０００と、出力映像信号６０６を入力とし、補正映像信号を表示画面の水平・垂直同期信号に基づいて表示制御信号１５を生成するタイミング制御部１４と、映像を表示する光学系装置２００で構成される。なお、映像補正部１０００は単に映像処理部と表現してもよい。
　光学系装置２００は、スクリーンへ映像を投影するための光線を照射する光源２０３と、表示制御信号１５を入力とし、光源２０３からの光線の階調を画素毎に調整し、投射映像を作成するパネル２０２と、投射映像をスクリーンに拡大投影するためのレンズ２０１で構成される。
　なお、映像表示装置が、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの直視平面ディスプレイである場合は、光学系装置２００のレンズ２０１は不要である。ユーザーはパネル２０２を直視することとなる。
　映像補正部１０００の構成の一例を図２０に示す。色変換部６０２は、ＲＧＢ形式で入力される内部映像信号６０１を、例えばＹＵＶ形式に変換して内部映像信号６２５を出力する。ここで、内部映像信号６２５の形式は、輝度信号Ｙと色信号に変換できればよく、ＹＵＶ形式に限ったわけではない。第１のレティネックス処理部２０および第２のレティネックス処理部２２は、内部映像信号６２５の輝度信号Ｙに対してレティネックス理論に基づく映像処理を行い、第１の補正映像信号２１および第２の補正映像信号２３を出力する。第１のレティネックス処理部２０および第２のレティネックス処理部２２の動作は、実施例１と同一であるので詳述は省略する。特徴分析部２４は、内部映像信号６２５の特徴を分析し、映像合成部２６へ第１の映像合成制御信号２９および第２の映像合成制御信号２５を出力する。映像合成部２６では、第１の映像合成制御信号２９および第２の映像合成制御信号２５に基づき、補正映像信号２１および補正映像信号２３を合成して補正映像信号１３を出力する。この映像合成部２６の動作は実施例１で説明した一例と同一とし、詳細な説明は省略する。色変換部６０３は、補正映像信号１３の輝度信号Ｙと、内部映像信号６２５の色信号ＵＶを用い、ＲＧＢ形式の補正映像信号６０４に変換して出力する。この時、補正映像信号１３と内部映像信号６２５との間には、上述の各レティネックス処理部と映像合成部２６の処理構成により映像のタイミング差が生ずる場合があるが、ここではそのタイミング差を補正して補正映像信号６０４に変換する。
　出力映像生成部６０５は、内部映像信号６０１と、補正映像信号６０４との映像信号レベルの比率に基づき、内部映像信号６０１に補正を加えて、新たな出力映像信号６０６として出力する。図２１に出力映像生成部６０５の構成の一例を示す。絶対値化部６１０は、補正映像信号６０４のＲＧＢ成分より映像レベルの絶対値を算出し、映像レベル信号６２０を出力する。絶対値化部６１１は、内部映像信号６０１のＲＧＢ成分より映像レベルの絶対値を算出し、映像レベル信号６２１を出力する。演算器６１２は、前述の映像レベル信号６２０と映像レベル信号６２１の大きさの比率を求め、補正比率信号６２２を出力する。映像補正部６１３は、補正比率信号６２２に基づき内部映像信号６０１を補正して出力映像信号６０６を出力する。具体的には、内部映像信号６０１のＲＧＢ成分に対して、それぞれ補正比率信号６２２を乗算して補正を行う。
　この具体的な補正の一例を図２２に示す。図２２では、ＲＧＢ色空間において、ＲＧＢ各軸上に映像信号のＲＧＢレベルを示している。上述した内部映像信号６０１のＲＧＢレベルが、（ｒ１、ｇ１、ｂ１）であった場合をＶ１の矢印（実線）で示すベクトルとなる。ここで、ベクトルＶ１は、内部映像信号６０１の複数の色パラメータの比率の情報を有するものである。同様に、補正映像信号６０４のレベルが、（ｒ２、ｇ２、ｂ２）であった時、Ｖ２の矢印（実線）で示すベクトルとなる。上述した各絶対値化部６１０、６１１では、各ＲＧＢ成分からベクトルの絶対値、つまりベクトルＶ１，Ｖ２の長さを求めて映像レベル信号６２０、６２１とする。演算器６１２では、この映像レベルの絶対値より大きさの比率を求め、映像補正部６１３で乗算を行う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　このようにして得る出力映像信号６０６は、図２２のＶ３の破線で示すようになる。つまり、Ｖ１と同一方向のベクトルとなり、内部映像信号６０１の複数の色パラメータの比率が維持されるため、内部映像信号６０１の色合いを保持した上で、視認性の良好な映像を得ることが可能となる。
　当該処理について、以上の説明では、「内部映像信号６０１を補正する」と説明しているが、内部映像信号６０１のＲＧＢレベルのベクトルとその絶対値、および補正映像信号６０４のＲＧＢレベルのベクトルとその絶対値とにもとづいて新たな出力映像信号を生成しているともいえる。
　ここまで説明した出力映像生成部６０５の映像補正処理は、内部映像信号６０１と補正映像信号６０４の各ＲＧＢレベルの絶対値の比率を用いて内部映像信号６０１を補正する一例を述べたが、輝度信号（Ｙ）の比率を用いて内部映像信号６０１を補正することもできる。
　その場合の映像補正部１０００の構成の一例を図２６に示す。色変換部６０２は、内部映像信号６０１のＲＧＢ形式の信号から内部映像信号６２６を出力する。第１のレティネックス処理部２０、第２のレティネックス処理部２２、特徴分析部２４、映像合成部２６の動作は上述と同様な動作であるため説明は省略する。出力映像生成部６３０における演算器６３１は、補正後の輝度信号１３のレベルと内部映像信号６２６の輝度信号レベルとの比率を求め、補正比率信号６３２を出力する。映像補正部６３３は、補正比率信号６３２に基づき内部映像信号６０１を補正して出力映像信号６０８を出力する。具体的には、内部映像信号６０１のＲＧＢ成分に対して、それぞれ補正比率信号６３２を乗算して補正を行う。この構成例においても内部映像信号６０１の色合いを保持した上で、視認性の良好な映像を得ることが可能となる。
　以上説明した本実施例の映像表示装置によれば、レティネックス処理による映像補正前の映像信号の色に関する情報(色空間上のベクトル情報または複数の色パラメータの比率の情報)と、レティネックス処理による映像補正前後の色空間ベクトルの絶対値または輝度の比率の情報にもとづいて新たな映像信号を生成することができる。これにより、レティネックス処理による視認性の向上効果を得つつ、よりレティネックス処理前の色バランスに近い映像信号を生成して表示することが可能となる。
　本実施例では、本発明の実施例６の映像表示装置に対して、さらに使用環境における外光を考慮した適応制御を追加した例を説明する。
　図２３は、本実施例の映像表示装置の構成図の例である。
　本映像表示装置は、映像入力信号１０を入力とし、例えば圧縮映像信号のデコーダ、ＩＰ変換、スケーラ等により内部映像信号６０１に変換する入力信号処理部１１と、外光を入力とし、例えば２５６段階の照度レベル信号３２を出力する照度センサ３１と、内部映像信号６０１と照度レベル信号３２とを入力とする映像補正部３０００と、出力映像信号６０８を入力とし、補正映像信号を表示画面の水平・垂直同期信号に基づいて表示制御信号１５を生成するタイミング制御部１４と、映像を表示する光学系装置２００で構成される。なお、映像補正部３０００は単に映像処理部と表現してもよい。
　次に、図２４は、映像補正部３０００の構成例を示している。出力映像生成部６０７は、補正映像信号６０４と内部映像信号６０１および照度レベル信号３２によって適応的に合成し、出力映像信号６０８として出力する。なお、実施例６において説明した図２０の構成要素と同一符号のものは同一機能を有するものとする。図２５に出力映像生成部６０７の構成の一例を示す。映像補正部６１５は、内部映像信号６０１と補正比率信号６２２および照度レベル信号３２を用いて以下のように補正を行い、出力映像信号６０８を出力する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　上記において、照度レベルは、明るさに比例して値が大きくなるものとし、数式１１の最大照度は、予め設定しておく最大照度レベルであり、照度レベル信号３２は、最大照度レベルを上回らないものとする。この映像補正部６１５の処理によれば、照度レベルが大きい場合に、内部映像信号６０１に対する補正量が大きくでき、照度レベルが小さい場合に補正量が小さくできる。これによって、映像表示を行う場所の明るさに応じて、映像補正量を変えて視認性の向上を図ることができ、例えば、明るい場所では、映像補正量を大きくすることで、より大きな視認性向上効果を得ることができる。
　以上の説明では、「内部映像信号６０１を補正する」と説明しているが、内部映像信号６０１のＲＧＢレベルのベクトルとその絶対値、補正映像信号６０４のＲＧＢレベルのベクトルとその絶対値および照度レベル信号３２にもとづいて新たな出力映像信号を生成しているともいえる。
　以上説明した本実施例の映像表示装置によれば、レティネックス処理による映像補正前の映像信号の色に関する情報(色空間上のベクトル情報または複数の色パラメータの比率の情報)と、レティネックス処理による映像補正前後の色空間ベクトルの絶対値または輝度の比率の情報にもとづいて新たな映像信号を生成することができ、さらに映像表示を行う場所の明るさに応じて視認性向上効果を調整することが可能となる。これにより、レティネックス処理による視認性の向上効果をより好適に得つつ、よりレティネックス処理前の色バランスに近い映像信号を生成して表示することが可能となる。
　本実施例の映像表示装置は、図１９に示す本発明の実施例６の映像表示装置において、映像補正部１０００の内部構造を、図２７に示すように構成したものである。
　次に図２７の第１のレティネックス処理部２０は、実施例３で説明した第１のレティネックス処理部２０と同じ処理を行うものである。実施例３で説明したとおり、３つの光の性質を用いて物体表面の陰影を表現するＰｈｏｎｇ反射モデルを用いてレティネックス処理を行う。本実施例の映像表示装置では、図２７に示すように、出力映像生成部６０５による映像信号生成処理を行う。色変換部６０２は、ＲＧＢ形式で入力される内部映像信号６０１を、例えばＹＵＶ形式に変換して内部映像信号６２５を出力する。ここで、内部映像信号６２５の形式は、輝度信号Ｙと色信号に変換できればよく、ＹＵＶ形式に限ったわけではない。第１のレティネックス処理部２０は、内部映像信号６２５の輝度信号Ｙに対してレティネックス理論に基づく映像処理を行い、補正映像信号２１を出力する。色変換部６０３は、補正映像信号２１のＹ信号と、内部映像信号６２５の色信号ＵＶを用い、ＲＧＢ形式の補正映像信号６０４に変換して出力する。この時、補正映像信号２１と内部映像信号６２５との間には、上述の各レティネックス処理部と映像合成部２６の処理構成により映像のタイミング差が生ずる場合があるが、ここではそのタイミング差を補正して補正映像信号６０４に変換する。
　出力映像生成部６０５は、内部映像信号６０１と、補正映像信号６０４との映像信号レベルの比率に基づき、内部映像信号６０１に補正を加えて、出力映像信号６０６として出力する。この処理は実施例６と同様であり、映像レベルの比率は、各映像信号のＲＧＢレベルによる色空間ベクトルの絶対値、または各映像信号のＹ信号で求める。本実施例によれば、入力される映像中のオブジェクトの色あいを保った上で、オブジェクトの材質を考慮した、質感の高い出力映像信号６０６を得ることができる。
　本実施例においても、「内部映像信号６０１を補正する」と説明しているが、内部映像信号６０１のＲＧＢレベルのベクトルとその絶対値、補正映像信号６０４のＲＧＢレベルのベクトルとその絶対値にもとづいて新たな出力映像信号を生成しているともいえる。
　以上説明した本実施例の映像表示装置によっても、レティネックス処理による映像補正前の映像信号の色に関する情報(色空間上のベクトル情報または複数の色パラメータの比率の情報)と、レティネックス処理による映像補正前後の色空間ベクトルの絶対値または輝度の比率の情報にもとづいて新たな映像信号を生成することができる。これにより、レティネックス処理による視認性の向上効果をより好適に得つつ、よりレティネックス処理前の色バランスに近い映像信号を生成して表示することが可能となる。また、本実施例の映像表示装置は、実施例６よりもシンプルな構成で実現することが可能となる。
　なお、本実施例の構成に、実施例７と同様に照度センサ３１を設けて、照度レベル信号３２による制御を追加してもよい。
　また、実施例６、７、８の各構成に、実施例５同様のユーザー設定部４００を設け、ユーザーからの操作信号４０１に応じて、図１８の設定メニュー画面１８００を表示して各項目のユーザ設定を可能とするように構成してもよい。
１０　映像入力信号
１２　内部映像信号
１３　補正映像信号
１５　表示制御信号
２０　第１のレティネックス処理部
２１　第１の補正映像信号
２２　第２レティネックス処理部
２３　第２の補正映像信号
２４　特徴分析部
２５　映像合成制御信号
２６　映像合成部
２７、２８、３１　利得制御部
２９　映像合成制御信号
３０　加算器
３２　照度レベル信号
３３　適応制御による補正映像信号
１００　映像補正部
１０１　スケール１による反射光成分
１０２　スケール２による反射光成分
１２０　ＭＳＲによる反射光検出部
１２２　スケール１フィルタによるコンボリューション積の結果
１２４　スケール２フィルタによるコンボリューション積の結果
１２６　スケール１によるＳＳＲの結果値
１２８　スケール２によるＳＳＲの結果値
１３０　ＭＳＲによる反射光制御部
１３１　各ＳＳＲの結果に対する加重平均結果値（ゲイン含む）
１５２　スペキュラフィルタによるコンボリューション積の結果
１５４　ディフューズフィルタによるコンボリューション積の結果
１５６　アンビエントフィルタによるコンボリューション積の結果
１５８　スペキュラフィルタに対する関数変換の結果
１６０　ディフューズフィルタに対する関数変換の結果
１６２　アンビエントフィルタに対する関数変換の結果
１８１　スペキュラおよびディフューズに対する加重平均結果値（ゲイン含む）
３０２　エッジ信号
６０１　内部映像信号
６０２、６０３　色変換部
６０４　補正映像信号
６０５、６０７、６３０　出力映像生成
６０６、６０８　出力映像信号
６１０、６１１　絶対値化部
６１２、６３１　演算器
６１３、６１５、６３３　映像補正部
１０００、３０００　映像補正部

Claims (10)

  1. 　映像を入力する映像入力部と、
    　前記映像入力部が入力した入力映像についてレティネックス処理を行い、前記入力映像における色に関する情報と、前記レティネックス処理が施された映像信号における色空間ベクトルの絶対値またはＹ値の情報とにもとづいて新たな映像信号を生成する映像信号生成を行う映像処理部と、
    　前記映像処理部で映像処理した映像信号にもとづいて映像を表示する表示部と、
    を備えることを特徴とする映像表示装置。
  2. 　請求項１に記載の映像表示装置であって、
    　前記映像処理部は、前記レティネックス処理には、前記入力映像について第１のレティネックス処理を行う第１のレティネックス処理を行い、前記入力映像について前記第１のレティネックス処理と方式の異なる第２のレティネックス処理を行う第２のレティネックス処理を行い、前記入力映像の特徴に応じて前記第１のレティネックス処理を施した映像と前記第２のレティネックス処理を施した映像とを合成する合成処理が含まれることを特徴とする映像表示装置。
  3. 　請求項１に記載の映像表示装置であって、
    　前記映像処理部で生成する映像信号は、前記入力映像が有する色空間上のベクトルと同じ方向の色空間上のベクトルまたは前記入力映像が有する色パラメータの比率と同じ比率の色パラメータを有し、前記色空間ベクトルの絶対値またはＹ値が、前記レティネックス処理が施された映像の信号における色空間ベクトルの絶対値またはＹ値と同じであることを特徴とする映像表示装置。
  4. 　請求項２に記載の映像表示装置であって、
    　前記表示部には、設定メニュー画面が表示可能であり、
    　前記設定メニュー画面では、前記表示部での映像表示状態の切替設定として、
    　前記第１のレティネックス処理を施した映像と前記第２のレティネックス処理を施した映像とを映像合成して表示する第１の状態、
    　前記第２のレティネックス処理を施さず、前記第１のレティネックス処理を施した映像を表示する第２の状態、
    　前記第１のレティネックス処理を施さず、前記第２のレティネックス処理を施した映像を表示する第３の状態、
    　前記第１のレティネックス処理も前記第２のレティネックス処理も施していない映像を表示する第４の状態、
    　のうち、少なくとも2つの表示状態を切り替え可能であることを特徴とする映像表示装置。
  5. 　請求項４に記載の映像表示装置であって、
    　前記設定メニュー画面では、
    　前記第１のレティネックス処理を施した映像と前記第２のレティネックス処理を施した映像とを映像合成する際の合成比率を変更可能であることを特徴とする映像表示装置。
  6. 　請求項２に記載の映像表示装置であって、
    　前記第１のレティネックス処理におけるスケールと、前記第２のレティネックス処理におけるスケールが異なることを特徴とする映像表示装置。
  7. 　請求項２に記載の映像表示装置であって、
    　前記合成処理では、前記入力映像の輝度情報または周波数情報に応じて、前記第１のレティネックス処理を施した映像と前記第２のレティネックス処理を施した映像との合成比率を変更することを特徴とする映像表示装置。
  8. 　請求項６に記載の映像表示装置であって、
    　前記第１のレティネックス処理におけるスケールが、前記第２のレティネックス処理におけるスケールよりも小さく、
    　前記合成処理では、
    　前記入力映像の輝度が比較的高い場合に、前記第１のレティネックス処理を施した映像の合成比率を前記第２のレティネックス処理を施した映像よりも大きくし、
    　前記入力映像の輝度が比較的低い場合に、前記第１のレティネックス処理を施した映像の合成比率を前記第２のレティネックス処理を施した映像よりも小さくすることを特徴とする映像表示装置。
  9. 　請求項１に記載の映像表示装置であって、
    　さらに、外光の照度を測る照度センサを備え、
    　前記照度センサの測定結果に応じて、前記合成処理を変更することを特徴とする映像表示装置。
  10. 　請求項１に記載の映像表示装置であって、
    　前記第１のレティネックス処理は、入力映像を複数の反射光成分に分離し、分離された前記複数の反射光成分のそれぞれを重み値によって調整し、加重平均し、映像中の反射光の割合を制御する処理であり、
    　前記第２のレティネックス処理は、前記第１のレティネックス処理よりもスケールの大きなレティネックス処理であることを特徴とする映像表示装置。
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