(57)【要約】【課題】階調処理などの種々の映像信号処理によって、処理前より処理後の映像信号の階調性が局所的に低下する場合、処理前よりも画質の品位が低下する。【解決手段】第一の特徴量算出回路は、階調処理後の映像信号に対して所定の画素数を対象に輝度の最大値と最小値の比率を算出し、第二の特徴量算出回路は、階調処理前の映像信号に対して所定の画素数を対象に輝度の最大値と最小値の比率を算出する。第一の平均輝度算出回路は階調処理後の映像信号に対して、所定の画素数を対象に平均輝度を算出する。第一の修正判断回路では、第一及び第二の特徴量算出回路の出力を比較し、階調処理後の映像信号に対して、輝度の階調の修正の要否を判断し、修正を制御する制御信号を生成する。第一の階調修正回路では、第一の修正判断回路からの制御信号と第一の平均輝度算出回路の出力を用いて、画素毎に輝度の修正を行う。【選択図】図２
2010252131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像信号に対して、輪郭補正及びコントラスト補正を行う階調処理回路と、前記階調処理回路から出力する映像信号に対して、所定の画素数で映像信号の特徴量を算出する第一の特徴量算出回路と、前記入力映像信号に対して、所定の画素数で映像信号の特徴量を算出する第二の特徴量算出回路と、前記階調処理回路から出力する映像信号に対して、所定の画素数で平均輝度を算出する第一の平均輝度算出回路と、前記第一の特徴量算出回路の出力と前記第二の特徴量算出回路の出力を用いて、映像信号の階調の修正を判断する第一の修正判断回路と、前記第一の修正判断回路の出力と前記第一の平均輝度算出回路の出力に応じて、前記階調処理回路から出力する映像信号の階調を修正する第一の階調修正回路とを備えることを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項２】
前記第一の特徴量算出回路及び前記第二の特徴量算出回路は、前記第一の階調修正回路にて修正する注目画素を中心として左右に所定の画素数を特徴量算出の範囲とし、範囲内の画素の輝度の最大値と最小値の比率を算出することを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項３】
前記第一の特徴量算出回路及び前記第二の特徴量算出回路は、前記第一の階調修正回路にて修正する注目画素を中心として左右に所定の画素数を特徴量算出の範囲とし、範囲内の画素の輝度の分散を算出することを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項４】
前記第一の特徴量算出回路及び前記第二の特徴量算出回路は、前記第一の階調修正回路にて修正する注目画素を中心として上下に所定の画素数を特徴量算出の範囲とし、範囲内の画素の輝度の最大値と最小値の比率を算出することを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項５】
前記第一の特徴量算出回路及び前記第二の特徴量算出回路は、前記第一の階調修正回路にて修正する注目画素を中心として上下に所定の画素数を特徴量算出の範囲とし、範囲内の画素の輝度の分散を算出することを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項６】
入力映像信号に対して、輪郭補正及びコントラスト補正を行う階調処理回路と、前記階調処理回路から出力する映像信号に対して、水平方向もしくは垂直方向に所定の画素数で映像信号の特徴量を算出する第一の特徴量算出回路と、前記入力映像信号に対して、水平方向もしくは垂直方向に所定の画素数で映像信号の特徴量を算出する第二の特徴量算出回路と、前記階調処理回路から出力する映像信号に対して、水平方向もしくは垂直方向に所定の画素数で平均輝度を算出する第一の平均輝度算出回路と、前記第一の特徴量算出回路の出力と前記第二の特徴量算出回路の出力を用いて、映像信号の水平方向もしくは垂直方向の階調の修正を判断する第一の修正判断回路と、前記第一の修正判断回路の出力と前記第一の平均輝度算出回路の出力に応じて、前記階調処理回路から出力する映像信号の階調を水平方向もしくは垂直方向に修正する第一の階調修正回路と、前記第一の階調修正回路の出力信号に対して、垂直方向もしくは水平方向に所定の画素数で映像信号の特徴量を算出する第三の特徴量算出回路と、前記入力映像信号に対して、垂直方向もしくは水平方向に所定の画素数で映像信号の特徴量を算出する第四の特徴量算出回路と、前記第一の階調修正回路から出力する映像信号に対して、垂直方向もしくは水平方向に所定の画素数で平均輝度を算出する第二の平均輝度算出回路と、前記第三の特徴量算出回路の出力と前記第四の特徴量算出回路の出力を用いて、映像信号の垂直方向もしくは水平方向の階調の修正を判断する第二の修正判断回路と、前記第二の修正判断回路の出力と前記第二の平均輝度算出回路の出力に応じて、前記第一の階調修正回路から出力する映像信号の階調を垂直方向もしくは水平方向に修正する第二の階調修正回路とを備え、映像信号の水平方向及び垂直方向の階調性を修正することを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項７】
前記第一の特徴量算出回路、前記第二の特徴量算出回路、前記第三の特徴量算出回路および前記第四の特徴量算出回路は、いずれも所定の画素数を特徴量算出の範囲とし、範囲内の画素の輝度の最大値と最小値の比率を算出することを特徴とする請求項６記載の映像信号処理装置。
【請求項８】
前記第一の特徴量算出回路、前記第二の特徴量算出回路、前記第三の特徴量算出回路および前記第四の特徴量算出回路は、いずれも所定の画素数を特徴量算出の範囲とし、範囲内の画素の輝度の分散を算出することを特徴とする請求項６記載の映像信号処理装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の映像信号処理装置と、前記映像信号処理装置によって輝度が補正された映像信号を表示する表示装置とを備えることを特徴とする映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力される映像信号に対して、輝度レベルを制御する映像信号処理装置及び映像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
映像表示装置においては、映像の高画質化を目的とする様々な映像信号処理が行われている。特に、映像信号の輝度の階調を制御することによるコントラスト改善に注目した場合、例えば、特許文献１では、一般的なヒストグラムを用いず、人間の視覚モデルを基にしたコントラスト改善技術を提案しており、その構成図は図１２のようになる。
図１２において、画像処理装置は、入力画像をデジタル画像に変換する画像入力手段１２０１、コントラスト改善手段１２０２、及びデジタル画像とコントラスト改善手段１２０２で得られた強調画像とを合成する画像合成手段１２０３を備える。
【０００３】
また、コントラスト改善手段１２０２は、比較画素決定手段１２０４、周囲平均手段１２０５、改善量算出手段１２０６、変換基準値算出手段１２０７及び画素値変換手段１２０８で構成される。
【０００４】
比較画素決定手段１２０４は、コントラストを調整するための輝度変換を行う対象画素の周辺領域より比較対象にする周辺画素を決定する。周囲平均手段１２０５は、周辺画素における画素値の平均画素値を算出する。改善量算出手段１２０６は、周囲平均手段１２０５で得られた対象画素の局所的な特徴を表す平均画素値と、対象画素の画素値との比を基にコントラスト改善量を算出する。変換基準値算出手段１２０７は、改善量算出手段１２０６から得られたコントラスト改善量を実際の画素値に変換する際の変換基準値を求める。画素値変換手段１２０８は、変換基準値算出手段１２０７によって求められた変換基準値を基に改善量算出手段１２０６で得られたコントラスト改善量を対象画素におけるコントラスト改善後の画素値に変換する。
【０００５】
人間の視覚は、対象画素に対して知覚された画素値のみで対象画素の情報（色及びコントラストなど）を認知するのではなく、対象画素とその周囲にある画素との相対的な関係により、対象画素の画素値を調整することで画素情報を知覚している。人間の視覚モデルを基にした上記のコントラスト改善技術はその他の手法よりもより鮮明なコントラスト変換画像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３８８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１２で示すような人間の視覚モデルを利用したコントラスト改善技術は、対象画素の輝度とその周囲にある画素の輝度とを基にして対象画素の輝度を補正する。このため、隣接する画素の輝度が一定ではない画像領域では、コントラスト改善の効果が得られる。
この場合、対象画素とその周囲の画素の輝度の差が比較的大きい場合、補正度合いが大きくなる傾向にある。例えば、輝度が低い（暗い）映像の部位の中で、比較的輝度が高い画素の補正度合いは大きくなるが、映像信号のダイナミックレンジには限りがあるため、比較的輝度が高い画素の階調性が低下する。この結果、輝度の補正を行うことで、逆に入力映像信号よりも局所的に階調性が低下する場合があり、画質の品位が低下する虞がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、種々の映像信号の階調処理を行った結果、階調処理後の映像信号が、階調処理前の映像信号より階調性が低下した場合、階調処理後の映像信号の階調性を階調処理前の映像信号の階調性に近づけることができ、画質の品位低下を防ぐことができる映像信号処理装置及び映像表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る映像信号処理装置は、入力映像信号に対して、輪郭補正及びコントラスト補正を行う階調処理回路と、前記階調処理回路から出力する映像信号に対して、所定の画素数で映像信号の特徴量を算出する第一の特徴量算出回路と、前記入力映像信号に対して、所定の画素数で映像信号の特徴量を算出する第二の特徴量算出回路と、前記階調処理回路から出力する映像信号に対して、所定の画素数で平均輝度を算出する第一の平均輝度算出回路と、前記第一の特徴量算出回路の出力と前記第二の特徴量算出回路の出力を用いて、映像信号の階調の修正を判断する第一の修正判断回路と、前記第一の修正判断回路の出力と前記第一の平均輝度算出回路の出力に応じて、前記階調処理回路から出力する映像信号の階調を修正する第一の階調修正回路とを備える。
【００１０】
また、上記映像信号処理装置において、前記第一の特徴量算出回路及び第二の特徴量算出回路は、修正対象となる画素を中心とし、左右に所定数の画素で構成される範囲内において、画素の最大輝度と最小輝度の比率を特徴量として算出することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、階調処理回路の入力映像信号及び出力映像信号に対して、水平方向に所定数の画素で構成される範囲内における画素の最大輝度と最小輝度の比率が特徴量として算出される。出力映像信号の特徴量の値が、入力映像信号の特徴量の値よりも小さいと判断された場合、所定の範囲で算出された平均輝度の値に応じて、階調処理回路から出力する映像信号の階調を修正する。これにより、前記階調処理回路における種々の輝度や色などの階調処理で、階調処理前と比較して、結果的に水平方向に階調性が低下し、局所的なコントラストが低下した場合においても、階調処理をする前のコントラストに近づけることができ、画質の品位低下を防ぐことができる。
【００１２】
また、上記映像信号処理装置において、前記第一の特徴量算出回路及び第二の特徴量算出回路は、修正対象となる画素を中心として、左右に所定数の画素で構成される範囲内において輝度の分散値を特徴量として算出することが好ましい。
この構成によれば、階調処理回路の入力映像信号及び出力映像信号に対して、水平方向に所定数の画素で構成される範囲内における画素の輝度の分散が特徴量として算出される。出力映像信号の特徴量の値が、入力映像信号の特徴量の値よりも小さいと判断された場合、所定の範囲で算出された平均輝度の値に応じて、階調処理回路から出力する映像信号の階調を修正することができる。
【００１３】
また、上記映像信号処理装置において、前記第一の特徴量算出回路及び第二の特徴量算出回路は、修正対象となる画素を中心として、上下に所定数の画素で構成される範囲内において、画素の最大輝度と最小輝度の比率を特徴量として算出することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、階調処理回路の入力映像信号及び出力映像信号に対して、垂直方向に所定数の画素で構成される範囲内における画素の最大輝度と最小輝度の比率が特徴量として算出される。出力映像信号の特徴量の値が、入力映像信号の特徴量の値よりも小さいと判断された場合、所定の範囲で算出された平均輝度の値に応じて、階調処理回路から出力する映像信号の階調を修正することができる。
【００１５】
また、上記映像信号処理装置において、前記第一の特徴量算出回路及び第二の特徴量算出回路は、修正対象となる画素を中心とし、上下に所定数の画素で構成される範囲内において、画素の輝度の分散値を特徴量として算出することが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、階調処理回路の入力映像信号及び出力映像信号に対して、垂直方向に所定数の画素で構成される範囲内における画素の輝度の分散値が特徴量として算出される。出力映像信号の特徴量の値が、入力映像信号の特徴量の値よりも小さいと判断された場合、所定の範囲で算出された平均輝度の値に応じて、階調処理回路から出力する映像信号の階調を修正することができる。
【００１７】
本発明に係る映像信号処理装置は、入力映像信号に対して、輪郭補正及びコントラスト補正を行う階調処理回路と、前記階調処理回路から出力する映像信号に対して、水平方向に所定の画素数で映像信号の特徴量を算出する第一の特徴量算出回路と、前記入力映像信号に対して、水平方向に所定の画素数で映像信号の特徴量を算出する第二の特徴量算出回路と、前記階調処理回路から出力する映像信号に対して、水平方向に所定の画素数で平均輝度を算出する第一の平均輝度算出回路と、前記第一の特徴量算出回路の出力と前記第二の特徴量算出回路の出力を用いて、映像信号の水平方向の階調の修正を判断する第一の修正判断回路と、前記第一の修正判断回路の出力と前記第一の平均輝度算出回路の出力に応じて、前記階調処理回路から出力する映像信号の階調を水平方向に修正する第一の階調修正回路と、前記第一の階調修正回路の出力信号に対して、垂直方向に所定の画素数で映像信号の特徴量を算出する第三の特徴量算出回路と、前記入力映像信号に対して、垂直方向に所定の画素数で映像信号の特徴量を算出する第四の特徴量算出回路と、前記第一の階調修正回路から出力する映像信号に対して、垂直方向に所定の画素数で平均輝度を算出する第二の平均輝度算出回路と、前記第三の特徴量算出回路の出力と前記第四の特徴量算出回路の出力を用いて、映像信号の垂直方向の階調の修正を判断する第二の修正判断回路と、前記第二の修正判断回路の出力と前記第二の平均輝度算出回路の出力に応じて、前記第一の階調修正回路から出力する映像信号の階調を垂直方向に修正する第二の階調修正回路とを備える。
【００１８】
また、上記映像信号処理装置において、前記第一及び第二の特徴量算出回路は、修正対象となる画素を中心として、左右に所定数の画素で構成される範囲内において、画素の最大輝度と最小輝度の比率もしくは輝度の分散値を特徴量として算出することが好ましい。
【００１９】
また、上記映像信号処理装置において、前記第三及び第四の特徴量算出回路は、修正対象となる画素を中心として、上下に所定数の画素で構成される範囲内における画素の最大輝度と最小輝度の比率もしくは輝度の分散値を特徴量として算出することが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、階調処理回路において、結果的に水平方向及び垂直方向に映像信号の階調性が低下し、局所的なコントラストが低下した場合においても、水平、垂直方向ともに階調処理をする前の階調性及びコントラストに近づけることができ、画質の品位低下を防ぐことができる。
本発明に係る映像表示装置は、上記の映像信号処理装置と、前記映像信号処理装置によって階調が修正された映像信号を表示する表示装置とを備える。
【００２１】
この構成によれば、階調処理によって、結果的に映像信号の階調性が低下した画素に対して、階調処理前の映像信号の階調性及びコントラストに近づけることができ、高品位な画質の映像を表示することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、種々の映像信号の階調処理によって、結果的に処理前と比較して、階調性が低下した場合に、階調処理前後の映像信号の特徴量を比較することで、階調処理前の階調性及びコントラストに近づけることができ、画質の品位低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の映像表示装置を示すブロック図
【図２】本発明の階調補正部の詳細な構成を示すブロック図
【図３】本発明の特徴量算出回路及び第二の特徴量算出回路の動作を示す図
【図４】本発明の第一の特徴量算出回路及び第二の特徴量算出回路における特徴量算出の動作を示す図
【図５】本発明の第一の特徴量算出回路及び第二の特徴量算出回路における輝度の分散値を算出する動作を示す図
【図６】本発明の階調補正部における第一の平均輝度算出回路の動作を示す図
【図７】平均輝度が修正対象画素の輝度よりも高い場合の、階調補正部の第一の階調修正回路の動作を示す図
【図８】平均輝度が修正対象画素の輝度よりも低い場合の、階調補正部の第一の階調修正回路の動作を示す図
【図９】階調補正部の第一の階調修正回路の動作を示す図
【図１０】本発明の垂直方向の階調修正を説明する図
【図１１】本発明の階調補正部の詳細な構成を示すブロック図
【図１２】従来の映像表示装置の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（実施例１）
以下に、本発明の実施の形態について図１から図１１を用いて説明する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
図１は、本発明の映像信号処理装置を適用した映像表示装置の概略構成図である。図１において、１０１はＡ／Ｄコンバータ、１０２は映像信号処理部、１０３はフィールドメモリ、１０４は階調補正部、１０５は駆動制御部、１０６は表示装置である。
【００２５】
Ａ／Ｄコンバータ１０１には、アナログ形式の映像信号ＡＶＤが与えられる。Ａ／Ｄコンバータ１０１は与えられた映像信号ＡＶＤをデジタル形式に変換し、変換した映像信ＶＤ１を映像信号処理部１０２に与える。
【００２６】
映像信号処理部１０２は、例えば、映像信号ＶＤ１に対してインターレース−プログレッシブ変換（以下、ＩＰ変換と略記する）を行う。映像信号処理部１０２は、ＩＰ変換時に、Ａ／Ｄコンバータ１０１から与えられた映像ＶＤ１をフィールドメモリ１０３に書き込み、フィールドメモリ１０３に書き込まれた映像信号を読み出すことによりプログレッシブ方式の映像信号ＶＤ２を生成する。また、映像信号処理部１０２はフィールドメモリ１０３を用いる映像の表示領域の変更処理を含んでもよい。生成された映像信号ＶＤ２は階調補正部１０４に与えられる。
【００２７】
フィールドメモリ１０３は内部にフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、もしくはＳＲＡＭ（スタティックランダムアクセスメモリ）等の揮発性メモリおよびそのデータを保持するためのデータ保持用電源を備え、またはそれ以外のデータ保存のための手段を備えている。
【００２８】
階調補正部１０４は、映像信号処理部１０２から与えられた映像信号ＶＤ２に対して、映像の明るさやコントラストを改善するための輝度あるいは色の補正を行い、映像信号ＶＤ３を駆動制御部１０５に与える。階調補正部１０４の詳細は後述する。
【００２９】
駆動制御部１０５は与えられた映像信号ＶＤ３を基に、映像に対応した駆動信号Ｄ１を生成し、表示装置１０６を駆動させる。それにより、映像が表示装置１０６に表示される。表示装置１０６は例えばプラズマディスプレイパネルであってもよいし、液晶パネルであってもよい。
【００３０】
同期分離部１０７は、映像信号ＡＶＤから水平同期信号ＨＰ及び垂直同期信号ＶＰを分離し、映像信号処理部１０２及び駆動制御部１０５に与えられる。
【００３１】
続いて、上記の階調補正部１０４の具体的な構成例を説明する。
【００３２】
（第１の構成例）
図２は、第１の構成例に係るコントラスト補正部１０４の詳細な構成を示す図である。図２において、２０１は階調処理回路、２０２は第一の特徴量算出回路、２０３は第二の特徴量算出回路、２０４は第一の平均輝度算出回路、２０５は第一の修正判断回路、２０６は第一の階調修正回路である。
【００３３】
階調処理回路２０１は、映像信号の輝度や色などの階調処理を行い、映像の明るさ、コントラストなどを改善する。代表的な処理としては、ガンマ補正、輝度の黒伸張、白伸張処理などが挙げられる。特にガンマ補正などにおいては、限られたダイナミックレンジの中で、過度に映像信号の階調を補正すると、白側あるいは黒側の階調が補正前と比較して低下し、結果的に白当たりや黒つぶれが発生する可能性がある。階調処理回路２０１は、一例として、階調処理を行った後の階調が失われた輝度信号を第一の特徴量算出回路２０２及び第一の平均輝度算出回路２０４に与える。また、一例として、階調処理を行う前の輝度信号（映像信号VD2の輝度信号）が第二の特徴量算出回路２０３に与えられる。なお、第一の特徴量算出回路２０２及び第二の特徴量算出回路２０３に与えられる映像信号は色信号であってもよい。
【００３４】
次に、第一の特徴量算出回路２０２及び第二の特徴量算出回路２０３について説明する。図３は第一の特徴量算出回路２０２及び第二の特徴量算出回路２０３の動作を示す図である。図３の画素D1〜D1０は映像信号のあるラインにおける連続した１０画素を一例として示している。横軸は水平方向の画素の位置、縦軸は画素の輝度値を示す。第一の特徴量算出回路２０２及び第二の特徴量算出回路２０３では、注目する画素を中心とし、その近傍に位置する画素の輝度情報を元にして、注目画素の特徴量を算出する。
まず、特徴量を算出する範囲について説明する。例えば、図３の画素D6を注目画素とした場合、画素D6の特徴量を算出する範囲は、画素D6を中心として、右側の画素D7、D8及び左側の画素D4、D5を含めた計５個の画素とする。同様に、画素D5の特徴量を算出する範囲は画素D3〜D7とし、また画素D7の特徴量を算出する範囲は画素D5〜D9とする。なお、算出範囲に含まれる画素数は５個以外であってもよい。
【００３５】
次に画素の特徴量の算出方法について説明する。図４は、第一の特徴量算出回路２０２及び第二の特徴量算出回路２０３における画素の特徴量算出の動作を示す図である。一般に輝度の階調性が失われた場合、各画素の輝度の大きさは一様に近づく。よって、画素の特徴量は、輝度の階調性を示す指標として、特徴量算出範囲内における画素の輝度の最大値と最小値の比率で表すことができる。例えば、図４上図の場合は、所定の範囲内において、輝度の最大値は画素Ｄ８のＭＡＸ＿Ａであり、輝度の最小値は画素Ｄ６のＭＩＮ＿Ａである。また、図４下図の場合は、所定の範囲内において、輝度の最大値は画素Ｄ８のＭＡＸ＿Ｂであり、輝度の最小値は画素Ｄ６のＭＩＮ＿Ｂである。ここで、輝度の階調性の指標値として、下記の式を用いる。
輝度の階調性の指標値＝輝度の最大値／輝度の最小値  この式より、図４上図の指標値はＭＡＸ＿Ａ／ＭＩＮ＿Ａとなる。また、図４下図の指標値はＭＡＸ＿Ｂ／ＭＩＮ＿Ｂとなる。
よって、両者の値を比較した場合、ＭＡＸ＿Ａ／ＭＩＮ＿Ａ  ＞  ＭＡＸ＿Ｂ／ＭＩＮ＿Ｂ  となり、指標値が大きいほど階調性が高いといえる。よって、この指標値を用いて、各画素の特徴量を表す。
すなわち、画素Ｄ６の特徴量Ｃ１＿６ＡをＭＡＸ＿Ａ／ＭＩＮ＿Ａ（あるいはＣ１＿６ＢをＭＡＸ＿Ｂ／ＭＩＮ＿Ｂ）で表す。例えば、図３の場合、画素D6の特徴量算出範囲である画素D４〜D8の中で、輝度の最大値は画素D8の値Ｙ１＿８で、輝度の最小値は画素D６の値Ｙ１＿6である。よって、第一の特徴量算出回路２０２及び第二の特徴量算出回路２０３における画素Ｄ６の特徴量Ｃ１＿６は下記の式で表すことができる。
【００３６】
画素Ｄ６の特徴量Ｃ１＿６＝算出範囲内の最大輝度／算出範囲内の最小輝度＝Ｙ１＿８／Ｙ１＿6
同様に、画素Ｄ５の特徴量Ｃ１＿５は、Ｙ１＿4／Ｙ１＿6となり、画素Ｄ７の特徴量Ｃ１＿７は、Ｙ１＿８／Ｙ１＿6となる。
【００３７】
また、画素の特徴量は、上記とは別の指標を用いて算出することも可能である。例えば、図５は第一の特徴量算出回路２０２及び第二の特徴量算出回路２０３において、画素の特徴量として輝度の分散値を用いた場合の動作を示す図である。一般に分散値は、サンプルの平均値と各サンプル値との差の２乗を加算して平均することで得られる。図５において、輝度の分散値を求める範囲は画素Ｄ４〜Ｄ８であり、ＡＰＬ１＿６は画素Ｄ４〜Ｄ８の平均輝度である。図５左図の場合における輝度の分散値Ｖ１＿６Ａと、図５右図の場合における輝度の分散値Ｖ１＿６Ｂを比較すると、Ｖ１＿６Ａ  ＞  Ｖ１＿６Ｂとなり、分散値が大きいほど階調性が高いといえる。よって、この輝度の分散値を用いて、画素の特徴量を表すことができる。すなわち、画素Ｄ６の特徴量Ｃ１＿６ＡをＶ１＿６Ａ（あるいはＣ１＿６ＢをＶ１＿６Ｂ）で表す。図３の場合、第一の特徴量算出回路２０２及び第二の特徴量算出回路２０３における画素Ｄ６の特徴量Ｃ１＿６は、分散値を用いて、下記の式で表すことができる。
【００３８】
画素Ｄ６の特徴量Ｃ１＿６＝｛（Ｙ１＿７−ＡＰＬ１＿６）の２乗＋（Ｙ１＿６−ＡＰＬ１＿６）の２乗＋（Ｙ１＿５−ＡＰＬ１＿６）の２乗＋（Ｙ１＿７−ＡＰＬ１＿６）の２乗＋（Ｙ１＿８−ＡＰＬ１＿６）の２乗｝÷５
画素Ｄ５の特徴量Ｃ１＿５も輝度の分散値を算出する範囲をＤ３〜Ｄ７として同様に算出することができる。また、画素Ｄ７の特徴量Ｃ１＿７も輝度の分散値を算出する範囲をＤ５〜Ｄ９として同様に算出することができる。
上述のように、第一の特徴量算出回路２０２において画素毎に求められた特徴量Ｃ１は図２に示すように、第一の修正判断回路２０５に与えられる。また、第二の特徴量算出回路２０３において画素毎に求められた特徴量Ｃ２も第一の修正判断回路２０５に与えられる。特徴量Ｃ１は階調処理回路２０１において階調処理された後の輝度信号の特徴を表し、特徴量Ｃ２は階調処理回路２０１に入力する階調処理前の輝度信号の特徴を表す。
【００３９】
次に、第一の平均輝度算出回路２０４について説明する。第一の平均輝度算出回路２０４には、階調処理回路２０１の出力ＶＤ２５が与えられる。第一の平均輝度算出回路２０４では、第一の特徴量算出回路２０２と同様、各画素に対して、所定数の画素で構成される範囲内の平均輝度を算出する。
図６は、第一の平均輝度算出回路２０４の動作を示す図である。図６の画素D1〜D1０は映像信号のあるラインにおける連続した１０画素を一例として示している。横軸は水平方向の画素の位置、縦軸は画素の輝度値を示す。例えば、図３の画素D6を注目画素とした場合、画素D6の平均輝度を算出する範囲は、画素D6を中心として、右側の画素D7、D8及び左側の画素D4、D5を含めた計５個の画素とする。よって、画素Ｄ６の平均輝度ＡＰＬ＿６は、下記の式で算出される。
ＡＰＬ＿６＝（Ｙ１＿４＋Ｙ１＿５＋Ｙ１＿６＋Ｙ１＿７＋Ｙ１＿８）／５
同様に、画素D5の平均輝度を算出する範囲は画素D3〜D7とし、また画素D7の平均輝度を算出する範囲は画素D5〜D9とする。なお、算出範囲に含まれる画素数は５個以外であってもよいが、第一の特徴量算出回路２０２で算出される特徴量Ｃ１の算出範囲と合わせることが望ましい。また、階調処理回路２０１から出力する映像信号ＶＤ２５が色信号であってもよいので、その場合は第一の平均輝度算出回路２０４では、色信号の平均を算出する。第一の平均輝度算出回路２０４で算出された画素毎の平均輝度ＡＰＬは第一の階調修正回路２０６に与えられる。
【００４０】
次に、第一の修正判断回路２０５について説明する。第一の修正判断回路２０５では、与えられた特徴量Ｃ１の値と特徴量Ｃ２の値を画素毎に比較し、第一の階調修正回路２０６における輝度信号ＶＤ２５の輝度信号レベルの修正の有無を画素毎に判断する。まず、特徴量Ｃ１の値が特徴量Ｃ２の値よりも小さい場合、階調処理回路２０１での階調処理により、輝度信号の階調性が低下したと判断することができる。この場合、第一の修正判断回路２０５で生成される制御信号ＪＵＤＧＥは“１”（ＨＩＧＨ）とし、第一の階調修正回路２０６に与えられる。次に、特徴量Ｃ１の値が特徴量Ｃ２の値よりも大きい場合は、階調処理回路２０１での階調処理により、輝度信号の階調性が高くなったと判断することができる。この場合、第一の修正判断回路２０５で生成される制御信号ＪＵＤＧＥは“０”（ＬＯＷ）とし、第一の階調修正回路２０６に与えられる。
【００４１】
次に、第一の階調修正回路２０６について説明する。第一の階調修正回路２０６では、階調処理回路２０１の出力輝度信号ＶＤ２５に対して、第一の修正判断回路２０５で生成された制御信号ＪＵＤＧＥを元に輝度レベルの修正を行い、階調性の低下を改善する。制御信号ＪＵＤＧＥが“１”の場合、階調処理回路２０１での階調処理により、輝度信号の階調性が低下したと判断されているため、第一の階調修正回路２０６で輝度信号ＶＤ２５の輝度レベルを修正する。また、制御信号ＪＵＤＧＥが“０”の場合、階調処理回路２０１での階調処理により、輝度信号の階調性は高くなったと判断されているため、第一の階調修正回路２０６で輝度信号ＶＤ２５の輝度レベルの修正を行わず、そのまま出力する（ＶＤ３＝ＶＤ２５）。
【００４２】
次に、制御信号ＪＵＤＧＥが“１”のときの輝度信号ＶＤ２５の輝度レベルの修正方法について説明する。図７、図８及び図９は第一の階調修正回路２０６の動作を示す図である。図７において、階調処理回路２０１での階調処理後の画素Ｄ６の輝度レベルＹ１＿６を輝度レベルＹＯ＿６に修正する場合を考える。
まず、画素Ｄ６の輝度レベルＹ１＿６と第一の平均輝度算出回路２０４で算出された画素Ｄ６の平均輝度ＡＰＬ＿６の大きさを比較する。輝度レベルＹ１＿６が平均輝度ＡＰＬ＿６よりも小さい場合、画素Ｄ６の修正後の輝度レベルＹＯ＿６は、修正前の輝度レベルＹ１＿６よりも輝度レベルを下げる。このとき、輝度レベルＹＯ＿６は一例として、下記の式で算出されてもよい。
【００４３】
ＹＯ＿６＝（Ｙ１＿６−ＡＰＬ＿６）×Ｋ＋ＡＰＬ＿６
ここで、Ｋは所定の係数を表す。例えば、Ｙ１＿６＝５０、ＡＰＬ＿６＝７０、Ｋ＝１．１とすると、ＹＯ＿６＝４８となり、Ｙ１＿６よりも輝度を下げるように修正を行う。係数Ｋは固定でもよいし、特徴量Ｃ１と特徴量Ｃ２の値の差が大きいほど係数Ｋの値も大きくするなど、特徴量Ｃ１と特徴量Ｃ２の値に応じて制御してもよい。一般に係数Ｋが大きいほど、修正度合いは大きくなる。
【００４４】
次に、図８において、階調処理回路２０１での階調処理後の画素Ｄ８の輝度レベルＹ１＿８を輝度レベルＹＯ＿８に修正する場合を考える。まず、画素Ｄ８の輝度レベルＹ１＿８と第一の平均輝度算出回路２０４で算出された画素Ｄ８の平均輝度ＡＰＬ＿８の大きさを比較する。輝度レベルＹ１＿８が平均輝度ＡＰＬ＿８よりも大きい場合、画素Ｄ８の修正後の輝度レベルＹＯ＿８は、修正前の輝度レベルＹ１＿８よりも輝度レベルを上げる。このとき、輝度レベルＹＯ＿８は上述の式と同様、一例として下記の式で算出されてもよい。
【００４５】
ＹＯ＿８＝（Ｙ１＿８−ＡＰＬ＿８）×Ｋ＋ＡＰＬ＿８
ここで、Ｋは所定の係数を表す。例えば、Ｙ１＿８＝７０、ＡＰＬ＿８＝５０、Ｋ＝１．１とすると、ＹＯ＿６＝７２となり、Ｙ１＿８よりも輝度を上げるように修正を行う。やはり係数Ｋは固定でもよいし、特徴量Ｃ１と特徴量Ｃ２の値に応じて制御してもよい。
上述したように、画素毎に輝度レベルと平均輝度ＡＰＬの大小関係に応じて、輝度レベルを修正する。これにより、図９に示すように、入力輝度信号ＶＤ２と比較して階調性が低下した輝度信号ＶＤ２５の輝度レベルを第一の階調修正回路２０６で修正することで、修正後の輝度信号ＶＤ３は、入力輝度信号の階調性に近づけることができる。
【００４６】
上述の説明は、水平方向の階調の修正について述べたが、同様に垂直方向の階調の修正であってもよい。図１０は垂直方向の階調修正を説明するための図である。第一の特徴量算出回路２０２、第二の特徴量算出回路２０３及び第一の平均輝度算出回路２０４において、入力する映像信号をライン遅延させる回路を有することで、図１０の画素Ｄ６の垂直方向の階調の修正を画素Ｄ４〜Ｄ８を用いて行うことができる。第一の特徴量算出回路２０２及び第二の特徴量算出回路２０３では、画素Ｄ４〜Ｄ８を用いて、上述のような輝度の最大値と最小値の比率や輝度の分散などの映像の特徴量を算出する。また、第一の平均輝度算出回路２０４では、画素Ｄ４〜Ｄ８を用いて、平均輝度を算出する。第一の修正判断回路２０５及び第一の階調修正回路２０６は上述と同様の動作を行うことで、階調処理回路２０１において、垂直方向の階調が低下した輝度信号ＶＤ３は、入力輝度信号の垂直方向の階調性に近づけることができる。
【００４７】
（第二の構成例）
図１１は第２の構成例に係る階調補正部１０４の詳細な構成を示す図である。図１１において、階調補正部１０４は、図２の階調処理回路２０１、第一の特徴量算出回路２０２、第二の特徴量算出回路２０３、第一の平均輝度算出回路２０４、第一の修正判断回路２０５及び第一の階調修正回路２０６を備える。また、第三の特徴量算出回路１１０１、第四の特徴量算出回路１１０２、第二の平均輝度算出回路１１０３、第二の修正判断回路１１０４及び第二の階調修正回路１１０５を備える。
第一の特徴量算出回路２０２、第二の特徴量算出回路２０３、第一の平均輝度算出回路２０４、第一の修正判断回路２０５及び第一の階調修正回路２０６は、第１の構成例に係る階調補正部１０４の第一の特徴量算出回路２０２、第二の特徴量算出回路２０３、平均輝度算出回路２０４、第一の修正判断回路２０５及び階調修正回路２０６と上述した内容と同様の構成及び動作を有する。
また、第三の特徴量算出回路１１０１、第四の特徴量算出回路１１０２、第二の平均輝度算出回路１１０３、第二の修正判断回路１１０４及び第二の階調修正回路１１０５は、第１の構成例に係る階調補正部１０４の第一の特徴量算出回路２０２、第二の特徴量算出回路２０３、第一の平均輝度算出回路２０４、第一の修正判断回路２０５及び階調修正回路２０６と同様の構成及び動作を有する。第三の特徴量算出回路１１０１、第二の平均輝度算出回路１１０３及び第二の階調修正回路１１０５には、第一の階調修正回路２０６の出力ＶＤ２７５が与えられる。また、第四の特徴量算出回路１１０２には、入力映像信号ＶＤ２が与えられる。
次に、図１１の動作について説明する。まず、第一の特徴量算出回路２０２、第二の特徴量算出回路２０３及び第一の平均輝度算出回路２０４では、水平方向の画素を対象として、特徴量及び平均輝度を算出する。第一の修正判断回路２０５では、階調処理回路２０１から出力する輝度信号ＶＤ２５の輝度の階調を水平方向に修正する判断を行う。第一の修正判断回路の出力ＪＵＤＧＥ１の値に応じて、第一の階調修正回路２０６において、輝度信号ＶＤ２５の輝度の階調を水平方向に修正する。
【００４８】
次に、第三の特徴量算出回路１１０１及び第二の平均輝度算出回路１１０３では、第一の階調修正回路２０６から出力する輝度信号ＶＤ２７５の垂直方向の画素を対象として、特徴量及び平均輝度を算出する。また、第四の特徴量算出回路１１０２では、入力輝度信号ＶＤ２の垂直方向の画素を対象として、特徴量を算出する。
第二の修正判断回路１１０４では、第三の特徴量算出回路１１０１の出力Ｃ３と第四の特徴量算出回路１１０２の出力Ｃ４の大小関係を比較して第一の階調修正回路２０６の出力輝度信号ＶＤ２７５の輝度の階調を垂直方向に修正する判断を行う。
また、第二の階調修正回路１１０５では、第二の修正判断回路１１０４から出力ＪＵＤＧＥ２の値に応じて、第一の階調修正回路２０５の出力輝度ＶＤ２７５の輝度の階調を垂直方向に修正する。
この構成により、階調処理回路２０１において、低下した出力輝度信号ＶＤ２５の輝度の階調を、水平方向及び垂直方向に修正することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、入力される映像信号に対して、輝度レベルを制御する映像信号処理装置及び映像表示装置に関するものである。
【符号の説明】
【００５０】
１０１    Ａ／Ｄコンバータ
１０２    映像信号処理部
１０３    フィールドメモリ
１０４    階調補正部
１０５    駆動制御部
１０６    表示装置
１０７    同期分離部
２０１    階調処理回路
２０２    第一の特徴量算出回路
２０３    第二の特徴量算出回路
２０４    第一の平均輝度算出回路
２０５    第一の修正判断回路
２０６    第一の階調修正回路
１１０１    第三の特徴量算出回路
１１０２    第四の特徴量算出回路
１１０３    第二の平均輝度算出回路
１１０４    第二の修正判断回路
１１０５    第二の階調修正回路
１２０１    画像入力手段
１２０２    コントラスト改善手段
１２０３    画像合成手段
１２０４    比較画素決定手段
１２０５    周囲平均手段
１２０６    改善量算出手段
１２０７    変換基準値算出手段
１２０８    画素値変換手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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