(57)【要約】【課題】入力される映像信号の方式に関わらず、輝度信号の補正を適正に行うことが出来る映像処理装置を提供する。【解決手段】輝度ヒストグラム算出部１３において、映像信号ＳＧ２に含まれる輝度信号Ｙに基づいて、最新のフレーム中の各画素の輝度を算出し、当該算出結果から当該フレームに対応する輝度ヒストグラムを算出した後、この輝度ヒストグラムと、予めヒストグラムメモリ１４に記憶されている直前のフレームに対応する輝度ヒストグラムとを比較する。そして、これらの輝度ヒストグラム間で、各階調域毎の、輝度の分布数の差が、予め設定された閾値以下であるか否かを検証し、閾値以下であった場合は、直前のフレームに対応する輝度ヒストグラムを選択し、閾値以下でなかった場合は、最新のフレームに対応する輝度ヒストグラムを選択する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された映像信号に含まれる輝度信号に基づいて、１フレーム中の各画素の輝度を算出し、当該算出結果から所定階調値毎に所定数分割された各階調域における輝度の分布数を示す輝度ヒストグラムを算出するとともに、当該輝度ヒストグラムに基づいて所定の関数を算出する輝度ヒストグラム算出部と、
前記所定の関数に基づいて、前記輝度信号の入力値に対する出力値を階調値毎に決定するための輝度補正曲線を生成する輝度補正曲線生成部と、
前記輝度補正曲線に基づいて、前記輝度信号の補正を行うとともに、当該輝度補正が行われた映像信号を出力する映像信号処理部と、
を備えた映像処理装置において、
前記輝度ヒストグラムを記憶するためのヒストグラムメモリを更に設けて、前記ヒストグラムメモリに、第１フレームに対応する輝度ヒストグラムを記憶し、
前記輝度ヒストグラム算出部において、前記第１フレームに続く第２フレームに対応する輝度ヒストグラムを算出した後、前記第１フレームに対応する輝度ヒストグラムと前記第２フレームに対応する輝度ヒストグラムとを比較し、
前記第１および第２フレームにそれぞれ対応する輝度ヒストグラム間で、各階調域毎の輝度の分布数の差が所定の閾値以下であるか否かを検証し、
当該検証の結果、前記差が、前記所定の閾値以下であった場合は、前記第１フレームに対応する輝度ヒストグラムを選択し、前記所定の閾値以下でなかった場合は、前記第２フレームに対応する輝度ヒストグラムを選択することを特徴とする映像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の映像処理装置と、
所定の形式の映像信号が入力される入力部と、
前記入力部に入力された映像信号を受信して前記映像処理装置へ出力する受信部と、
前記映像処理装置から出力される映像信号に基づいて映像を表示する出力部と、
を備えたことを特徴とするテレビ受像機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像信号に含まれる輝度信号の補正を行う映像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビ受像機等の映像機器においては、例えば、後掲の特許文献１〜４に開示されているような手法（以下、「従来手法」と記載）により、映像や画像等のコントラストを改善して、画質の向上を図る映像処理装置を搭載している。詳しくは、映像信号や画像データ等から得られる輝度に基づいて、平均輝度や輝度ヒストグラムの算出等を行い、当該平均輝度や輝度ヒストグラム等を参照して、輝度補正を行うための輝度補正曲線を生成し、当該輝度補正曲線に基づいて、映像や画像等の輝度の補正を行っている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０７７９５０号公報
【特許文献２】特開２００８−０７２６０４号公報
【特許文献３】特開２００８−０９９００８号公報
【特許文献４】特開２００８−１７６４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来手法により、例えば、試験信号の様な輝度が一定の映像信号に含まれる輝度信号の補正を行った場合、デジタル方式の映像信号（以下、「デジタル映像信号」と記載）とアナログ方式の映像信号（以下、「アナログ映像信号」と記載）とでは、異なる輝度補正結果が得られた。
【０００５】
詳しくは、従来手法による輝度の補正を行うか否かに関わらず、デジタル映像信号の場合は、入力時の映像信号にノイズによる変動が生じないため、当該入力時の映像信号に含まれる輝度信号は一定であり、また、出力時の映像信号に含まれる輝度信号も、フレーム毎に一定である。このため、従来手法による輝度の補正を行った場合においても、フレーム毎の輝度信号に対する補正量は一定であるため、補正量がフレーム毎に変化しない輝度信号、つまり、適正な補正が行われた輝度信号が出力される。
【０００６】
しかしながら、従来手法による輝度の補正を行うか否かに関わらず、アナログ映像信号の場合は、入力時の映像信号にノイズによる変動が生じるため、当該入力時の映像信号に含まれる輝度信号は一定でなく、また、出力時の映像信号に含まれる輝度信号も、フレーム毎に一定でない。このため、従来手法による補正を行った場合においても、フレーム毎に輝度信号に対する補正量が一定でないため、補正量がフレーム毎に変化する輝度信号、つまり、適正な補正が行われていない輝度信号が出力される。
【０００７】
これにより、フレームが切替わる度に、映像の輝度レベルが変化するため、特に静止画の場合に、画面上において映像がちらつく現象（以下、「フリッカー現象」と記載）が生じてしまう。よって、輝度が一定でない通常のアナログ映像信号について、従来手法による補正を行った場合は、このフリッカー現象の度合いが更に大きくなってしまう場合があり、これにより、視認性の低下という問題が生じてしまう。
【０００８】
本発明は、上述した問題点に鑑み、入力される映像信号の方式に関わらず、輝度信号の補正を適正に行うことが出来る映像処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る映像処理装置は、入力された映像信号に含まれる輝度信号に基づいて、１フレーム中の各画素の輝度を算出し、当該算出結果から所定階調値毎に所定数分割された各階調域における輝度の分布数を示す輝度ヒストグラムを算出するとともに、当該輝度ヒストグラムに基づいて、所定の関数を算出する輝度ヒストグラム算出部と、所定の関数に基づいて、輝度信号の入力値に対する出力値を階調値毎に決定するための輝度補正曲線を生成する輝度補正曲線生成部と、輝度補正曲線に基づいて、輝度信号の補正を行うとともに、当該輝度補正が行われた映像信号を出力する映像信号処理部とを備えており、輝度ヒストグラムを記憶するためのヒストグラムメモリを更に設けて、ヒストグラムメモリに、第１フレームに対応する輝度ヒストグラムを記憶している。
そして、輝度ヒストグラム算出部において、第１フレームに続く第２フレームに対応する輝度ヒストグラムを算出した後、第１フレームに対応する輝度ヒストグラムと第２フレームに対応する輝度ヒストグラムとを比較し、第１および第２フレームにそれぞれ対応する輝度ヒストグラム間で、各階調域毎の輝度の分布数の差が所定の閾値以下であるか否かを検証し、検証の結果、各階調域毎の輝度の分布数の差が、所定の閾値以下であった場合は、第１フレームに対応する輝度ヒストグラムを選択し、所定の閾値以下でなかった場合は、第２フレームに対応する輝度ヒストグラムを選択する。
【００１０】
このようにすることで、輝度信号にノイズによる変動が生じた場合でも、輝度ヒストグラムの変化量が閾値以下であれば、直前のフレームの輝度ヒストグラムが維持されるので、輝度補正曲線は変化しない。つまり、ノイズに起因してフレーム毎に入力輝度値に対する補正量が変動することを抑制することが出来るため、入力される映像信号の方式に関わらず、輝度信号の補正を適正に行うことが出来る。
【００１１】
本発明に係るテレビ受像機は、上述した映像処理装置と、所定の形式の映像信号が入力される入力部と、入力部に入力された映像信号を受信して映像処理装置へ出力する受信部と、映像処理装置から出力される映像信号に基づいて映像を表示する出力部とを備えている。
【００１２】
これにより、映像処理装置において輝度補正が適正に行われるので、画面上のフリッカーの少ない高品質のテレビ受像機を得ることが出来る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ノイズに起因してフレーム毎に入力輝度値に対する補正量が変動することを抑制することが出来るため、入力される映像信号の方式に関わらず、輝度信号の補正を適正に行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態である映像処理装置１０および当該映像処理装置１０を搭載したテレビ受像機１００の構成を示すブロック図である。図中に示すとおり、テレビ受像機１００は、入力部１と、受信部２と、映像処理装置１０と、出力部３とを備えており、映像処理装置１０は、フレームバッファ１１と、平均輝度算出部１２と、輝度ヒストグラム算出部１３と、ヒストグラムメモリ１４と、輝度補正曲線生成部１５と、輝度補正曲線保存部１６と、映像信号処理部１７とを備えている。
【００１６】
詳しくは、テレビ受像機１００において、入力部１は、Ｓ端子（Separate Terminal）やＨＤＭＩ（High  Definition Multimedia Interface）端子等から構成されており、ＮＴＳＣ（National Television  System  Committee）形式や、ＡＴＳＣ（Advanced  Television Systems Committee）形式等の所定の形式の映像信号ＳＧ１が入力される。尚、映像信号ＳＧ１は、本発明における入力された映像信号の一実施形態である。
【００１７】
受信部２は、Ａ／Ｄ（Analog to  Digital）変換器や復調器等から構成されており、入力部１に入力された映像信号ＳＧ１を受信した後、当該映像信号ＳＧ１の形式を変換して、映像信号ＳＧ２として映像処理装置１０に出力する。例えば、アナログ形式の映像信号ＳＧ１は、受信部２にて、輝度信号Ｙを含む幾つかのデジタル形式の映像信号に変換された後、映像信号ＳＧ２として映像処理装置１０に出力される。
【００１８】
出力部３は、ＬＣＤ（Liquid  Crystal Display）やＰＤＰ（Plasma  Display Panel）等の表示パネルから構成されており、後述する映像信号処理部１７から出力された映像信号ＳＧ４に基づいて映像を表示する。
【００１９】
また、映像処理装置１０において、フレームバッファ１１は、ＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等のＲＡＭから構成されており、受信部２から出力された映像信号ＳＧ２を１または複数フレーム分記憶するとともに、図示しない制御部の制御の下、所定期間遅延させて、記憶した映像信号を映像信号ＳＧ３として映像信号処理部１７に出力する。
【００２０】
平均輝度算出部１２は、映像信号ＳＧ２に含まれる輝度信号Ｙに基づいて、１フレーム中の各画素の輝度を算出し、当該算出結果からフレーム毎の平均輝度を算出する。ここで、平均輝度算出部１２で算出された平均輝度は、後述する輝度補正曲線ＡＣＣ（図４）の横軸（入力輝度値）において、当該輝度補正曲線ＡＣＣを発散方向から収束方向へと転換させるための転換点ＴＰの基準軸ＣＬとなる。
【００２１】
輝度ヒストグラム算出部１３は、映像信号ＳＧ２に含まれる輝度信号Ｙに基づいて、１フレーム中の各画素の輝度を算出し、当該算出結果について、例えば、図３に示すような輝度ヒストグラムを算出する。図３の横軸は、０から２５５階調値を１６階調値毎に１６分割された階調域Ａ〜Ｐであり、縦軸は、各階調域Ａ〜Ｐにおける輝度の分布数（度数）である。尚、上述した１６階調値は、本発明における所定階調値の一例であり、上述した１６分割は、本発明における所定数分割の一例である。また、上述した階調域Ａ〜Ｐは、本発明における各階調域の一例である。
【００２２】
また、輝度ヒストグラム算出部１３は、算出した輝度ヒストグラム、および、黒伸長や白伸長、輝度補正曲線の曲率等の予め設定されたパラメータ等を参照して、後述する輝度補正曲線ＡＣＣ（図４）の生成に用いる所定の関数を算出する。
【００２３】
ヒストグラムメモリ１４は、揮発性の記憶媒体であるＲＡＭ等から構成されており、輝度ヒストグラム算出部１３で算出された輝度ヒストグラムを１または複数フレーム分記憶する。
【００２４】
輝度補正曲線生成部１５は、輝度ヒストグラム算出部１３で算出された関数に基づいて、例えば、図４に示すような、各階調値における入力輝度値に対する出力輝度値を示す輝度補正曲線ＡＣＣを生成する。ここで、図中の点ＴＰは、上述したとおり、輝度補正曲線ＡＣＣを発散方向から収束方向へと転換させるための転換点であり、一点鎖線ＣＬは、平均輝度算出部１２で算出された平均輝度に基づいて設定された転換点ＴＰの横軸（入力輝度値）方向の基準軸である。尚、輝度補正曲線ＡＣＣの縦軸（出力輝度値）において、当該輝度補正曲線ＡＣＣを発散方向から収束方向へと転換させるための基準軸は、機種の仕様等に応じて予め設定されており、当該基準軸は、任意に設定される。
【００２５】
輝度補正曲線保存部１６は、ＲＡＭ等のメモリから構成されており、輝度補正曲線生成部１５にて生成された輝度補正曲線ＡＣＣを１または複数フレーム分記憶する。実際には、この輝度補正曲線ＡＣＣは、入力輝度値と、これに対応する出力輝度値とを対応付けて記憶した参照テーブル（ルックアップテーブル）として、メモリに格納されている。
【００２６】
映像信号処理部１７は、輝度補正曲線保存部１６に保存されている輝度補正曲線ＡＣＣに基づいて、フレームバッファ１１から出力される映像信号ＳＧ３に含まれる輝度信号Ｙの補正を行い、当該輝度補正が行われた映像信号ＳＧ４を出力部３に出力する。
【００２７】
以上の構成からなる映像処理装置１０において、ノイズに起因して、フレーム毎に入力輝度値に対する補正量が変動することを抑制するために、輝度ヒストグラム算出部１３では、図２のフローチャートで示される処理が実施される。
【００２８】
詳しくは、図２中のフローチャートのステップＳ１において、映像信号ＳＧ２に含まれる輝度信号Ｙに基づいて、最新フレーム中の各画素の輝度を算出し、当該算出結果について、図３に示すような輝度ヒストグラムを算出する。尚、上述した最新フレームは、本発明における第２フレームの一例である。
【００２９】
ステップＳ２では、予め、ヒストグラムメモリ１４に記憶されている当該最新フレームの１つ前のフレーム（以下、「直前フレーム」と記載）に対応する輝度ヒストグラム（以下、「直前ヒストグラム」と記載）が読み出され、最新フレームに対応する輝度ヒストグラム（以下、「最新ヒストグラム」と記載）と、直前ヒストグラムとを比較して、両者間の輝度分布数の差が検証される。尚、上述した直前フレームは、本発明における第１フレームの一例である。
【００３０】
詳しくは、最新ヒストグラムと直前ヒストグラムの各階調域Ａ〜Ｐ毎に、両者の輝度の分布数（度数）が比較され、輝度分布数の差（画素数の差）が予め絶対値で設定された所定の閾値α（例えば、α＝５）以下であるか否かが検証される。尚、この閾値は、機種の仕様等に応じて予め設定されており、当該閾値は、任意に設定される。ここでは、閾値を絶対値としたが、＋側と−側にそれぞれ画素単位で設定してもよい。
【００３１】
ステップＳ３では、ステップＳ２での検証結果に基づいて、当該ステップＳ３以降の処理を選択する。つまり、ステップＳ２において、最新ヒストグラムと直前ヒストグラムの各階調域Ａ〜Ｐ毎の輝度の分布数（度数）の差を検証した結果、当該差が閾値以下であった場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）は、ステップＳ４ａへ進み、閾値以下でなかった場合（ステップＳ３：ＮＯ）は、ステップＳ４ｂへ進む。
【００３２】
ステップＳ４ａでは、ヒストグラムメモリ１４に記憶されている直前ヒストグラムが選択され、ステップＳ４ｂでは、ステップＳ１で算出した最新ヒストグラムが選択される。尚、ステップＳ４ｂにて最新ヒストグラムが選択された場合は、ヒストグラムメモリ１４に記憶されている直前ヒストグラムが消去され、当該最新ヒストグラムがヒストグラムメモリ１４に記憶される。
【００３３】
ステップＳ５では、ステップＳ４ａまたはステップＳ４ｂで選択された輝度ヒストグラム等に基づいて、輝度補正曲線ＡＣＣ（図４）の生成に用いる所定の関数を算出する。
【００３４】
このように上述した実施形態においては、映像信号ＳＧ２に含まれる輝度信号Ｙに基づいて、最新フレーム中の各画素の輝度を算出し、当該算出結果について最新ヒストグラムを算出した後、当該最新ヒストグラムと、予めヒストグラムメモリ１４に記憶されている直前ヒストグラムの各階調域Ａ〜Ｐ毎に、輝度の分布数（度数）の差を検証する。そして、当該差が所定の閾値以下であった場合は、直前ヒストグラムを選択し、閾値以下でなかった場合は、最新ヒストグラムを選択する。これにより、輝度信号にノイズによる変動が生じた場合でも、輝度ヒストグラムの変化量が閾値以下であれば、直前のフレームの輝度ヒストグラムが維持されるので、輝度補正曲線ＡＣＣは変化しない。つまり、ノイズに起因してフレーム毎に入力輝度値に対する補正量が変動することを抑制することが出来るため、入力される映像信号の方式に関わらず、輝度信号の補正を適正に行うことが出来る。この結果、アナログ映像信号による静止画においてフリッカー現象を低減させることが可能となる。
【００３５】
本発明では、以上述べた以外にも種々の実施形態を採用することができる。例えば、上記実施形態では、映像処理装置１０をテレビ受像機１００に搭載したが、これに限られず、プロジェクタやＤＶＤ（Digital Versatile Disk）レコーダ等の映像機器に搭載してもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、出力部３をＬＣＤやＰＤＰ等の表示パネルから構成したが、これに限られず、入力部１と同様に、Ｓ端子やＨＤＭＩ端子等から構成してもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、フレームバッファ１１とヒストグラムメモリ１４と輝度補正曲線保存部１６とをそれぞれ異なるＲＡＭ等により構成したが、これに限られず、ＲＡＭ等を１つだけ設けて、共有して用いてもよい。尚、その場合、共有されるＲＡＭ等において、それぞれ異なる３つの記憶領域、つまり、フレームバッファ領域と、ヒストグラムメモリ領域と、輝度補正曲線保存領域とが別々に形成されることが望ましい。
【００３８】
また、上記実施形態では、図３に示す輝度ヒストグラムにおいて、横軸を、０から２５５階調値を１６階調毎に１６分割された階調域Ａ〜Ｐとしたが、これに限られず、例えば、４階調毎に６４分割された階調域や、８階調毎に３２分割された階調域としてもよい。
【００３９】
さらに、上記実施形態では、図２に示すフローチャートのステップＳ４ｂにて最新ヒストグラムが選択された場合は、ヒストグラムメモリ１４に記憶されている直前ヒストグラムを消去し、最新ヒストグラムをヒストグラムメモリ１４に記憶したが、これに限られず、直前ヒストグラムを消去しなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】映像処理装置および当該映像処理装置を搭載したテレビ受像機の構成を示すブロック図である。
【図２】輝度ヒストグラム算出部にて実施される処理手順を示したフローチャートである。
【図３】輝度ヒストグラムの一例を示した図である。
【図４】輝度補正曲線の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  入力部
２  受信部
３  出力部
１０  映像処理装置
１１  フレームバッファ
１２  平均輝度算出部
１３  輝度ヒストグラム算出部
１４  ヒストグラムメモリ
１５  輝度補正曲線生成部
１６  輝度補正曲線保存部
１７  映像信号処理部
１００  テレビ受像機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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