(57)【要約】【課題】最適な階調配分に基づいた階調補正処理ができ、コントラスト感の低下等を抑制した高画質を得る。【解決手段】画像特徴検出部３は、輝度ヒストグラムデータと高周波成分ヒストグラムデータとを生成する。演算部４は、輝度ヒストグラムデータと高周波成分ヒストグラムデータとを入力として受け、これら入力ヒストグラムデータに対して所定の演算を行って補正後の輝度ヒストグラムデータを生成し、それに基づいて、入力映像信号の階調を補正するための階調補正曲線を構成するガンマデータを算出する。階調補正部５は、演算部４から入力されたガンマデータに従った階調補正曲線により、入力された輝度信号の低周波成分の大面積を占める平坦な領域の画像の階調を、重要度の高い物体の階調に再配分するように補正する。【選択図】図１
2010220032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号の画面内の所定の領域に含まれる複数の画素データそれぞれに対して、前記映像信号の予め設定した周波数以下の低周波成分を濾波し、低周波成分信号を生成する低周波成分信号生成ステップと、
前記映像信号の輝度信号成分が取り得る最大輝度レベルから最小輝度レベルまでのレベル範囲を複数の階調に分割したとき、前記低周波成分信号を輝度信号成分に基づいて前記複数の階調に振り分けて、前記複数の画素データの前記各階調の分布を示す輝度ヒストグラムデータを生成する輝度ヒストグラムデータ生成ステップと、
前記複数の画素データそれぞれに対して、前記輝度信号成分に基づいて前記複数の階調に振り分けて、前記複数の画素データが予め設定した周波数以上の高周波成分を有するとき、前記高周波成分を有する画素データの前記各階調の分布を示す高周波成分ヒストグラムデータを生成する高周波成分ヒストグラムデータ生成ステップと、
前記高周波成分ヒストグラムデータの分布に応じて、前記輝度ヒストグラムデータを補正する演算を施し、補正後の輝度ヒストグラムデータを生成する演算ステップと、
前記補正後の輝度ヒストグラムデータを用いて前記入力映像信号の階調を補正するための階調補正曲線を生成し、前記階調補正曲線に基づいて前記入力映像信号中の輝度信号を補正して出力する階調補正ステップと、
を含むことを特徴とする映像信号処理方法。
【請求項２】
前記演算ステップは、
前記各階調における前記輝度ヒストグラムデータに基づく第１の値が予め定めた第１の閾値以上であるか否かを判定する第１判定ステップと、
前記第１判定ステップにおいて前記第１の値が前記第１の閾値以上であると判定された階調における前記高周波成分ヒストグラムデータに基づく第２の値が予め定めた第２の閾値以上であるか否かを判定する第２判定ステップと、
前記第２判定ステップにおいて前記第２の値が前記第２の閾値以上であると判定された階調における輝度ヒストグラムデータを前記高周波成分ヒストグラムデータに基づいて補正する補正ステップと
を含むことを特徴とする請求項１記載の映像信号処理方法。
【請求項３】
前記複数の階調の前記補正後の輝度ヒストグラムデータが前記複数階調の所定の階調に集中するほど大きく、前記複数階調の全体に広がるほど小さな値を示す分散値が、大きな値であるほど小さな値を示すゲイン補正値を算出するゲイン補正値算出ステップと、
前記補正後の輝度ヒストグラムデータに基づいてオフセット値を求め、前記オフセット値に前記ゲイン補正値及び固定ゲインを用いて前記階調補正曲線を構成する複数の値を算出する算出ステップと
を更に含むことを特徴とする請求項１または２に記載の映像信号処理方法。
【請求項４】
前記入力映像信号中の輝度信号と、前記階調補正ステップで階調補正された輝度信号との比に応じた値を色ゲインとして生成する色ゲイン生成ステップと、
前記色ゲインを前記入力映像信号中の色信号に乗算して、補正された色信号を出力する乗算ステップと
を更に含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の映像信号処理方法。
【請求項５】
映像信号の画面内の所定の領域に含まれる複数の画素データそれぞれに対して、前記映像信号の予め設定した周波数以下の低周波成分を濾波し、低周波成分信号を生成する低周波成分信号生成手段と、
前記映像信号の輝度信号成分が取り得る最大輝度レベルから最小輝度レベルまでのレベル範囲を複数の階調に分割したとき、前記低周波成分信号を輝度信号成分に基づいて前記複数の階調に振り分けて、前記複数の画素データの前記各階調の分布を示す輝度ヒストグラムデータを生成する輝度ヒストグラムデータ生成手段と、
前記複数の画素データそれぞれに対して、前記輝度信号成分に基づいて前記複数の階調に振り分けて、前記複数の画素データが予め設定した周波数以上の高周波成分を有するとき、前記高周波成分を有する画素データの前記各階調の分布を示す高周波成分ヒストグラムデータを生成する高周波成分ヒストグラムデータ生成手段と、
前記高周波成分ヒストグラムデータの分布に応じて、前記輝度ヒストグラムデータを補正する演算を施し、補正後の輝度ヒストグラムデータを生成する演算手段と、
前記補正後の輝度ヒストグラムデータを用いて前記入力映像信号の階調を補正するための階調補正曲線を生成し、前記階調補正曲線に基づいて前記入力映像信号中の輝度信号を補正して出力する階調補正手段と
を有することを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項６】
前記演算手段は、
前記各階調における前記輝度ヒストグラムデータに基づく第１の値が予め定めた第１の閾値以上であるか否かを判定する第１判定手段と、
前記第１判定手段において前記第１の値が前記第１の閾値以上であると判定された階調における前記高周波成分ヒストグラムデータに基づく第２の値が予め定めた第２の閾値以上であるか否かを判定する第２判定手段と、
前記第２判定手段において前記第２の値が前記第２の閾値以上であると判定された階調における輝度ヒストグラムデータを前記高周波成分ヒストグラムデータに基づいて補正する補正手段と
を有することを特徴とする請求項５記載の映像信号処理装置。
【請求項７】
前記複数の階調の前記補正後の輝度ヒストグラムデータが前記複数階調の所定の階調に集中するほど大きく、前記複数階調の全体に広がるほど小さな値を示す分散値が、大きな値であるほど小さな値を示すゲイン補正値を算出するゲイン補正値算出手段と、
前記補正後の輝度ヒストグラムデータに基づいてオフセット値を求め、前記オフセット値に前記ゲイン補正値及び固定ゲインを用いて前記階調補正曲線を構成する複数の値を算出する算出手段と
を更に有することを特徴とする請求項５又は６記載の映像信号処理装置。
【請求項８】
前記入力映像信号中の輝度信号と、前記階調補正ステップで階調補正された輝度信号との比に応じた値を色ゲインとして生成する色ゲイン生成手段と、
前記色ゲインを前記入力映像信号中の色信号に乗算して、補正された色信号を出力する乗算手段と
を更に有することを特徴とする請求項５から７のいずれか一項記載の映像信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は映像信号処理方法及び映像信号処理装置に係り、特に入力映像信号の階調や色信号成分を補正して、視覚上の画質を向上させる映像信号処理方法及び映像信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像信号を表示する表示装置を陰極線管（ＣＲＴ）と想定しているテレビジョン放送等では、予め送信側で映像信号にガンマ特性を施している。ＣＲＴを用いた表示装置においては、送信側で施されたガンマ特性とＣＲＴが有する逆ガンマ特性とが合わされて、映像信号はリニアな階調で表示されることになる。
【０００３】
一方、プラズマディスプレイパネル表示装置（ＰＤＰ）や液晶表示装置（ＬＣＤ）は、リニアな階調特性を有しているので、ガンマ特性が施された映像信号をリニアな階調で表示するには、映像信号に逆ガンマ特性を施すガンマ補正が必要となる。
【０００４】
ガンマ補正は、階調をリニアにするという目的だけでなく、入力輝度信号（Ｙ入力）と出力輝度信号（Ｙ出力）とがなすガンマ曲線を適宜に変更して画質を補正する目的でも用いられている。例えば、特許文献１には、輝度信号の階調を補正するガンマ補正手段を含む階調補正手段と、輝度信号の輝度レベルヒストグラムを検出する輝度レベルヒストグラム検出手段と、輝度信号のエッジレベルヒストグラムを検出するエッジレベルヒストグラム検出手段と、上記の各検出手段からの各検出結果に基づいて、階調補正特性を生成し、階調補正手段に階調補正特性を設定する設定手段とを備えた階調補正装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０３３４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、輝度レベルヒストグラム分布に応じて、分布の多い輝度レベル近傍ではガンマ傾斜を増加させ、少ない分布の輝度レベル近傍ではガンマ傾斜を減少させて階調補正曲線を生成する従来の階調補正装置では、画像の空間的な情報が考慮されていないため、必ずしも最適な階調配分に基づいた階調補正処理ができるとは限らない。
【０００７】
具体的には、例えば、画像において大きい面積を占める暗部のグラデーション（平坦）部分のガンマ傾斜を増大させた場合、グラデーション部分の階調差が大きくなり偽輪郭が目立つ場合や、暗部のノイズ成分を強調させてしまう恐れがある。更に、暗部の黒浮きにより全体的なコントラスト感の低下による画質劣化を招く要因となり得る。
【０００８】
一方、画像において大きい面積を占める明部の平坦部分（空など）のガンマ傾斜を増大させることで、中間輝度近辺に存在する物体（建物や人間）部分のガンマ傾斜が相対的に減少するため、物体のコントラスト感の低下や、やや暗い印象となってしまう場合がある。
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、最適な階調配分に基づいた階調補正処理ができ、コントラスト感の低下等を抑制した高画質を得ることが可能な映像信号処理方法及び映像信号処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の映像信号処理方法は、映像信号の画面内の所定の領域に含まれる複数の画素データそれぞれに対して、映像信号の予め設定した周波数以下の低周波成分を濾波し、低周波成分信号を生成する低周波成分信号生成ステップと、映像信号の輝度信号成分が取り得る最大輝度レベルから最小輝度レベルまでのレベル範囲を複数の階調に分割したとき、低周波成分信号を輝度信号成分に基づいて複数の階調に振り分けて、複数の画素データの各階調の分布を示す輝度ヒストグラムデータを生成する輝度ヒストグラムデータ生成ステップと、複数の画素データそれぞれに対して、輝度信号成分に基づいて複数の階調に振り分けて、複数の画素データが予め設定した周波数以上の高周波成分を有するとき、高周波成分を有する画素データの各階調の分布を示す高周波成分ヒストグラムデータを生成する高周波成分ヒストグラムデータ生成ステップと、高周波成分ヒストグラムデータの分布に応じて、輝度ヒストグラムデータを補正する演算を施し、補正後の輝度ヒストグラムデータを生成する演算ステップと、補正後の輝度ヒストグラムデータを用いて入力映像信号の階調を補正するための階調補正曲線を生成し、階調補正曲線に基づいて入力映像信号中の輝度信号を補正して出力する階調補正ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、上記の目的を達成するため、本発明の映像信号処理方法では、上記の演算ステップは、各階調における輝度ヒストグラムデータに基づく第１の値が予め定めた第１の閾値以上であるか否かを判定する第１判定ステップと、第１判定ステップにおいて第１の値が第１の閾値以上であると判定された階調における高周波成分ヒストグラムデータに基づく第２の値が予め定めた第２の閾値以上であるか否かを判定する第２判定ステップと、第２判定ステップにおいて第２の値が第２の閾値以上であると判定された階調における輝度ヒストグラムデータを高周波成分ヒストグラムデータに基づいて補正する補正ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、上記の目的を達成するため、本発明の映像信号処理方法では、複数の階調の補正後の輝度ヒストグラムデータが複数階調の所定の階調に集中するほど大きく、複数階調の全体に広がるほど小さな値を示す分散値が、大きな値であるほど小さな値を示すゲイン補正値を算出するゲイン補正値算出ステップと、補正後の輝度ヒストグラムデータに基づいてオフセット値を求め、オフセット値にゲイン補正値及び固定ゲインを用いて階調補正曲線を構成する複数の値を算出する算出ステップと、を更に含むことを特徴とする。
【００１３】
更に、上記の目的を達成するため、本発明の映像信号処理方法は、入力映像信号中の輝度信号と、階調補正ステップで階調補正された輝度信号との比に応じた値を色ゲインとして生成する色ゲイン生成ステップと、色ゲインを入力映像信号中の色信号に乗算して、補正された色信号を出力する乗算ステップとを更に含むことを特徴とする。
【００１４】
また、上記の目的を達成するため、本発明の映像信号処理装置は、映像信号の画面内の所定の領域に含まれる複数の画素データそれぞれに対して、映像信号の予め設定した周波数以下の低周波成分を濾波し、低周波成分信号を生成する低周波成分信号生成手段と、映像信号の輝度信号成分が取り得る最大輝度レベルから最小輝度レベルまでのレベル範囲を複数の階調に分割したとき、低周波成分信号を輝度信号成分に基づいて複数の階調に振り分けて、複数の画素データの各階調の分布を示す輝度ヒストグラムデータを生成する輝度ヒストグラムデータ生成手段と、複数の画素データそれぞれに対して、輝度信号成分に基づいて複数の階調に振り分けて、複数の画素データが予め設定した周波数以上の高周波成分を有するとき、高周波成分を有する画素データの各階調の分布を示す高周波成分ヒストグラムデータを生成する高周波成分ヒストグラムデータ生成手段と、高周波成分ヒストグラムデータの分布に応じて、輝度ヒストグラムデータを補正する演算を施し、補正後の輝度ヒストグラムデータを生成する演算手段と、補正後の輝度ヒストグラムデータを用いて入力映像信号の階調を補正するための階調補正曲線を生成し、階調補正曲線に基づいて入力映像信号中の輝度信号を補正して出力する階調補正手段と、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、上記の目的を達成するため、本発明の映像信号処理装置では、上記の演算手段は、各階調における輝度ヒストグラムデータに基づく第１の値が予め定めた第１の閾値以上であるか否かを判定する第１判定手段と、第１判定手段において第１の値が第１の閾値以上であると判定された階調における高周波成分ヒストグラムデータに基づく第２の値が予め定めた第２の閾値以上であるか否かを判定する第２判定手段と、第２判定手段において第２の値が第２の閾値以上であると判定された階調における輝度ヒストグラムデータを高周波成分ヒストグラムデータに基づいて補正する補正手段と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、上記の目的を達成するため、本発明の映像信号処理装置は、複数の階調の補正後の輝度ヒストグラムデータが複数階調の所定の階調に集中するほど大きく、複数階調の全体に広がるほど小さな値を示す分散値が、大きな値であるほど小さな値を示すゲイン補正値を算出するゲイン補正値算出手段と、補正後の輝度ヒストグラムデータに基づいてオフセット値を求め、オフセット値にゲイン補正値及び固定ゲインを用いて階調補正曲線を構成する複数の値を算出する算出手段と、を更に有することを特徴とする。
【００１７】
更に、上記の目的を達成するため、本発明の映像信号処理装置は、入力映像信号中の輝度信号と、階調補正ステップで階調補正された輝度信号との比に応じた値を色ゲインとして生成する色ゲイン生成手段と、色ゲインを入力映像信号中の色信号に乗算して、補正された色信号を出力する乗算手段とを更に有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の映像信号処理方法及び映像信号処理装置によれば、最適な階調配分に基づいた階調補正処理ができ、コントラスト感の低下等を抑制した高画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の映像信号処理装置の一実施の形態のブロック図である。
【図２】画面内の所定の判定領域の説明図である。
【図３】図１における輝度ヒストグラム検出部３１の一例のブロック図である。
【図４】図１における高周波成分ヒストグラム検出部３２の一例の回路系統図である。
【図５】図４中のＨＰＦの一例の動作説明図である。
【図６】図１中の演算部４の全体の動作説明用フローチャートである。
【図７】図６のステップＳ４２の詳細動作説明用フローチャートである。
【図８】ステップＳ４２の輝度ヒストグラム補正処理の処理結果の一例のグラフである。
【図９】ステップＳ４２の輝度ヒストグラム補正処理の処理結果の他の例のグラフである。
【図１０】ゲイン補正値算出の一例の特性図である。
【図１１】図６のステップＳ４４の詳細動作説明用フローチャートである。
【図１２】ステップＳ４４で算出されたガンマ曲線の一例を示す図である。
【図１３】ステップＳ４２の高周波成分ヒストグラムデータによる輝度ヒストグラムデータ補正を行った場合のガンマ曲線と、補正を行わなかった従来のガンマ曲線とを示す図である。
【図１４】図６のステップＳ４５の正規化リミット処理説明図である。
【図１５】リーク型積分回路の一例の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明になる映像信号処理方法及び映像信号処理装置の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は本発明になる映像信号処理装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図に示すように、映像信号処理装置１０は、入力映像信号である入力輝度信号（Ｙ入力）の予め設定した上限周波数以下の低周波成分を濾波するローパスフィルタ１と、入力輝度信号の高周波成分を得るための加算器２と、入力輝度信号の画像の特徴を検出する画像特徴検出部３と、画像特徴検出部３から出力された信号を演算する演算部４と、演算部４から出力されたガンマデータに基づく階調補正曲線に従って、輝度信号の低周波成分に対して階調補正処理を施す階調補正部５と、加算器２からのＹ入力の高周波成分と階調補正部５からの階調補正された輝度信号の低周波成分とを加算して、Ｙ入力と同じ帯域で、かつ、階調補正された輝度信号を生成して出力する加算器６と、Ｙ入力の低周波成分と階調補正部５からの階調補正されたＹ入力の低周波成分とに基づいて色ゲインを生成する色ゲイン生成部７と、色差信号Ｒ−ＹとＢ−Ｙのそれぞれに対して上記の色ゲインを乗算する乗算器群８とを有する。
【００２２】
画像特徴検出部３は、輝度ヒストグラム検出部３１及び高周波成分ヒストグラム検出部３２から構成される。画像特徴検出部３は、図２に示すように、１フィールド又は１フレームである画面ｆ内に所定の判定領域ｆａを設けている。輝度ヒストグラム検出部３１、高周波成分ヒストグラム検出部３２は後述するように判定領域ｆａ内に含まれる映像信号の複数の画素データの輝度レベルに基づいて、輝度ヒストグラムデータと高周波成分ヒストグラムデータとをそれぞれ生成する。
【００２３】
なお、本実施の形態では、１フィールド又は１フレーム毎にヒストグラムデータを生成するものとして説明するが、複数フィールド又は複数フレーム毎にヒストグラムデータを生成してもよく、画面の所定単位（時間単位）毎にヒストグラムデータを生成すればよい。ただし、１フィールド又は１フレーム毎にヒストグラムデータを生成することが望ましい。更に、判定領域ｆａは、有効映像期間内であれば、大きさは任意である。
【００２４】
次に、本実施の形態の映像信号処理装置の動作について説明する。ローパスフィルタ１は、入力輝度信号（Ｙ入力）の予め定めた周波数以下の低周波成分を濾波する。このＹ入力は、インターレース信号でもプロッグレッシブ信号でもどちらでもよい。ローパスフィルタ１により周波数分離する目的は、後述する回路部による階調補正を低周波成分のみに対して施し、高周波成分には階調補正を行わないことでノイズ成分の強調を抑制できるためである。加算器２は、ローパスフィルタ１から出力されたＹ入力中の低周波成分の反転信号と、入力輝度信号（Ｙ入力）とを加算することで、Ｙ入力中の上記低周波成分以外の高周波成分を出力する。
【００２５】
画像特徴検出部３内の輝度ヒストグラム検出部３１は、ローパスフィルタ１から出力された低周波成分を入力として受け、輝度ヒストグラムデータを生成する。一方、画像特徴検出部３内の高周波成分ヒストグラム検出部３２は、入力輝度信号の高周波成分ヒストグラムデータを生成する。これら輝度ヒストグラム検出部３１と高周波成分ヒストグラム検出部３２の構成及び動作について図３及び図４と共に更に詳細に説明する。
【００２６】
図３は、図１における輝度ヒストグラム検出部３１の一例のブロック図を示す。図３に示すように、輝度ヒストグラム検出部３１は、選択器群３１１と、カウンタ群３１２と、レジスタ群３１３とから構成される。
【００２７】
選択器群３１１は、１６個の選択器＃１〜＃１６を備える。Ｙ入力中の低周波成分の取り得る輝度レベルの範囲（最大輝度レベルから最小輝度レベルまでの範囲）を、所定の輝度レベル範囲を有する１６個の分割輝度レベル領域（階調）に分割したとき、選択器＃１〜＃１６は予め割り当てられた分割輝度レベル領域の低周波成分が入力されたとき、“１”を出力し、そうでないときは“０”を出力する。これにより、選択器群３１１は、画素毎に入力された低周波成分の輝度レベルが１６個ある分割輝度レベル領域のいずれに入るものであるかを判定する。
【００２８】
本実施形態では、選択器郡３１１に入力される低周波成分の輝度レベルが０〜２５５の２５６階調とし、低周波成分の取り得る輝度レベルの範囲が１６階調ずつ全部で１６個の分割輝度レベル領域に等分割されるものとする。従って、例えば、低周波成分の輝度レベルが「４０」の画素であれば、３２≦Ｙ＜４８の分割輝度レベル領域に割り当てられた選択器＃３から“１”が出力され、それ以外の１５個の選択器からは“０”が出力される。
【００２９】
カウンタ群３１２は、１６個のカウンタ＃１〜＃１６からなり、各々のカウンタ＃１〜＃１６は、選択器＃１〜＃１６にそれぞれ対応して設けられている。図３では、選択器♯１のカウンタは♯１であり、カウンタ♯２〜♯１６が同様に選択器♯２〜♯１６に対応している。カウンタ＃１〜＃１６は対応して設けられた選択器＃１〜＃１６から出力された信号が“１”であるとき１だけカウントアップする。カウンタ群３１２を構成する各カウンタのカウント値は、そのカウンタに対応する選択器が割り当てられた分割輝度レベル領域に含まれる画素の総数を示している。
【００３０】
レジスタ群３１３は、１６個のレジスタ＃１〜＃１６からなり、各々のレジスタ＃１〜＃１６が、対応して設けられたカウンタ＃１〜＃１６から出力されたカウンタ値を保持する。このようにして、輝度ヒストグラム検出部３１は、分割輝度レベル領域毎に、その分割輝度レベル領域に含まれる画素数をカウント及び保持する。このようにしてレジスタ群３１３に保持されたデータは、各階調の輝度ヒストグラムデータとして図１の演算部４に供給される。輝度ヒストグラムデータは、輝度ヒストグラムの階調毎の度数を表す。
【００３１】
図４は、高周波成分ヒストグラム検出部３２の一例の回路系統図を示す。同図に示すように、高周波成分ヒストグラム検出部３２は、Ｙ入力の予め設定した周波数以上の高周波成分を濾波するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３２１と、ＨＰＦ３２１から出力された高周波成分の絶対値を演算する絶対値演算部３２２と、絶対値演算部３２２から出力された信号に対してノイズ成分除去のためのコアリング演算を行うコアリング演算部３２３と、コアリング演算部３２３から出力された信号に対して水平、垂直の２次元の低域フィルタリング処理を行ってノイズを抑圧するローパスフィルタ（ＬＰＦ）３２４と、ＬＰＦ３２４から出力された信号を２値化する２値化演算部３２５とを有する。更に、高周波成分ヒストグラム検出部３２は、画素毎にＹ入力の輝度レベルが分割輝度レベル領域のいずれに入るものであるかを判定する選択器群３２６と、例えば１６個の論理積ゲートからなる論理積ゲート群３２７と、例えば１６個のカウンタからなるカウンタ群３２８と、例えば１６個のレジスタからなるレジスタ群３２９とを有する。
【００３２】
次に、高周波成分ヒストグラム検出部３２の動作について説明する。
【００３３】
ＨＰＦ３２１は、入力輝度信号（Ｙ入力）の全画素データに対して、全画素データのそれぞれを注目画素とし、注目画素と、その周辺の画素との差分値を生成する。すなわち、ＨＰＦ３２１は、例えば、図５に黒丸で示す輝度信号の注目画素を中心とする水平、垂直各５画素のうちの２４個の周辺画素のうち、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３で示す水平方向に４画素ずつ離れた各２つの周辺画素の３つの差分値を生成すると共に、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３で示す垂直方向に４画素又は３画素離れた各２つの周辺画素の３つの差分値を生成する。
【００３４】
絶対値演算部３２２は、ＨＰＦ３２１から出力された６つの差分値をそれぞれ絶対値化する。コアリング演算部３２３は、絶対値演算部３２２から出力された６つの差分値の絶対値と予め定めた所定の閾値とを比較し、絶対値がその閾値より小さいときは“０”を算出し、絶対値がその閾値以上であるときは入力された絶対値と閾値との差分値を算出する。この処理はノイズ成分の振幅は小さいため、この振幅の小さなノイズ成分を除去する処理である。続いて、コアリング演算部３２３は、最終的に出力信号を２値化するために、コアリング演算した上記の算出結果に所定の上限値を設け、その上限値以下の値を得る。
【００３５】
続いて、コアリング演算部３２３は、前述した６つの差分値のうちＨ１とＶ１の差分値から得たコアリング演算結果同士を比較して大きい値を選択し、同様に、Ｈ２とＶ２の差分値から得たコアリング演算結果同士と、Ｈ３とＶ３の差分値から得たコアリング演算結果同士をそれぞれ比較して大きい方の値をそれぞれ選択する。このようにして、コアリング演算部３２３は、３つのコアリング演算結果を出力する。
【００３６】
ＬＰＦ３２４は、コアリング演算部３２３から出力された上記のコアリング演算結果を、水平方向及び垂直方向の２次元の重み付け演算（離れているほど重み小）して、平均化した信号を出力する。２値化演算部３２５は、ＬＰＦ３２４から入力された信号が、所定の閾値より大きい場合”１”を出力し、閾値以下の場合は”０”を出力する２値化処理を行う。これにより、２値化演算部３２５は、注目画素が高周波成分であるとき“１”を出力する。
【００３７】
選択器群３２６は、図３に示した選択器群３１１と同様に、１６個の選択器＃２１〜＃３６からなる。Ｙ入力の取り得る輝度レベルの範囲を０〜２５５とし、輝度レベルの範囲を１６個の分割輝度レベル領域（階調）に分割する。選択器群３２６を構成する１６個の選択器＃２１〜＃３６は、それぞれ１６個の分割輝度レベル領域のうち互いに異なる各１個の分割輝度レベル領域が割り当てられる。そして、それら１６個の選択器＃２１〜＃３６は、Ｙ入力の輝度レベルが、予め自己に割り当てられた輝度レベル領域であるとき、“１”を出力し、そうでないときは“０”を出力する。これにより、選択器群３２６は、Ｙ入力の画素データ毎にその輝度レベルが分割輝度レベル領域のいずれに入るものであるかを判定したレベル判定信号を出力する。
【００３８】
論理積ゲート群３２７は、１６個の論理積ゲートを備える。各論理積ゲートは、入力端子を２つ有し一方の入力端子には選択器群３２６内の１６個の選択器のうち対応して設けられた選択器からのレベル判定信号が供給されると共に、他方の入力端子には２値化演算部３２５からのＹ入力が高周波成分であるか否かを示す２値信号が共通に供給され、これらの論理積を行う。各論理積ゲートは、得られた結果をカウンタ群３２８内の１６個のカウンタのうち対応するカウンタに供給する。
【００３９】
従って、論理積ゲート群３２７は、入力された輝度信号（Ｙ入力）の注目画素が高周波成分であり、かつ、その高周波成分が１６個の分割輝度レベルのどの分割輝度レベル内の信号であるかを示す信号を出力する。例えば、Ｙ入力の輝度レベルが「４０」の画素であれば、３２≦Ｙ＜４８の分割輝度レベル領域に割り当てられた選択器＃２３から“１”が出力され、それ以外の１５個の選択器からは“０”が出力される。この画素が高周波成分であれば、選択器＃２３に対応して設けられた論理積ゲートからのみ“１”が出力され、それ以外の１５個の論理積ゲートからは“０”が出力される。
【００４０】
カウンタ群３２８を構成する各カウンタ＃２１〜＃３６は、論理積ゲート群３２７内の１６個の論理積ゲートのうち対応して設けられた論理積ゲートから“１”が出力されたとき、１だけカウントアップする。カウンタ群３２８を構成する各カウンタのカウント値は、そのカウンタに対応する選択器が割り当てられた分割輝度レベル領域に含まれる高周波成分の画素の総数を示している。
【００４１】
レジスタ群３２９は、１６個のレジスタ＃２１〜＃３６からなり、各々のレジスタが対応して設けられたカウンタから出力されたカウンタ値を保持する。このようにして、高周波成分ヒストグラム検出部３２は、分割輝度レベル領域に含まれる高周波成分の画素数をカウント及び保持する。このようにしてレジスタ群３２９に保持されたデータは、各階調の高周波成分ヒストグラムデータとして図１の演算部４に供給される。高周波成分ヒストグラムデータは、高周波成分ヒストグラムの階調毎の度数を表す。
【００４２】
図１の演算部４は、後述するように、輝度ヒストグラム検出部３１から出力された輝度ヒストグラムデータと、高周波成分ヒストグラム検出部３２から出力された高周波成分ヒストグラムデータとを受けとり、これらヒストグラムデータに対して所定の演算を行って補正後の輝度ヒストグラムデータを生成する。演算部４はさらに補正後の輝度ヒストグラムデータに基づき階調補正曲線を構成する複数の値（ガンマデータ）を画面ｆ毎に自動的に生成し、ガンマデータを階調補正部５へ出力する。
【００４３】
次に、演算部４の演算動作について、フローチャートを併せ参照して詳細に説明する。まず、演算部４の全体の動作について、図６の全体動作説明用フローチャートと共に説明する。演算部４は、画像特徴情報である輝度ヒストグラムデータと高周波成分ヒストグラムデータとを取得する（ステップＳ４１）。続いて、演算部４は、取得した高周波成分ヒストグラムデータに基づいて、後述する輝度ヒストグラム補正処理を行う（ステップＳ４２）。
【００４４】
続いて、演算部４は、補正後の輝度ヒストグラムデータを用いて分散値を算出し、後述するように、その分散値によるゲイン補正値算出処理を行う（ステップＳ４３）。次に、演算部４は、補正後の輝度ヒストグラムデータを用いて積分処理と正規化処理を行い、後述するように、入力映像信号の階調を補正するための階調補正曲線を構成する複数の値（ガンマデータ）を算出する処理を行う（ステップＳ４４）。次に、演算部４は、ステップＳ４４で算出したガンマデータの正規化処理を行い、リミッタ処理を行う（ステップＳ４５）。
【００４５】
続いて、演算部４は、時間方向のリーク型積分処理を行う（ステップＳ４６）。そして、最後に演算部４は、ステップＳ４６でリーク型積分処理を行ったガンマデータを階調補正部５に供給（設定）する（ステップＳ４７）。演算部４は、ステップＳ４７の処理終了後、ステップＳ４１へ戻り、ステップＳ４１〜Ｓ４７の各処理を繰り返す。
【００４６】
次に、図６のフローチャートの各処理の詳細動作について説明する。図７は、図６のステップＳ４２の詳細動作説明用フローチャートを示す。ステップＳ４２の処理では演算部４は、輝度ヒストグラムデータＹhist[i]と、高周波成分ヒストグラムデータＨhist[i]とを用いて、補正後の輝度ヒストグラムデータＣorrＹhist[i]を生成する。なお、変数ｉは階調を示し、０〜１６の値をとる。
【００４７】
このため、演算部４は、まず、変数ｉと、輝度ヒストグラムデータの積分値Ｙhist_sumとをそれぞれ「０」に初期化する（ステップＳ１０１）。
【００４８】
続いて、演算部４は、変数ｉが「１６」未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ここで、ｉが「１６」未満であるときはステップＳ１０３に進み、ｉが「１６」以上であるときはステップＳ１０４へ進む。
【００４９】
ステップＳ１０３では、次の（１）式の計算式により輝度ヒストグラムデータＹhist[i]の積分値Ｙhist_sumを算出する。
【００５０】
Ｙhist_sum＝Ｙhist_sum＋Ｙhist[i]          （１）
ここで算出された輝度ヒストグラムデータの積分値Ｙhist_sumは、一時的に演算部４内の図示しないメモリに保存される。ステップＳ１０３の処理を終了すると、ｉは「１」インクリメントされ、ステップＳ１０２に戻る。そして、ｉ＝１５までステップＳ１０３の処理が繰り返され、輝度ヒストグラムデータの積分値Ｙhist_sumを算出する。
【００５１】
一方、ステップＳ１０４では、変数ｉ、高周波成分ヒストグラムデータの積分値Ｈhist_sum、補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]の積分値CorrYhist_sumを「０」に初期化する。ステップＳ１０４の処理に続いて、演算部４は、変数ｉが１６未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、変数ｉが「１６」未満であるときはステップＳ１０６に進み、変数ｉが「１６」以上であるときはステップＳ１１４へ進む。
【００５２】
ステップＳ１０６では、次の（２）式の計算式により輝度ヒストグラムデータＹhist[i]の積分値Ｙhist_sumに対する割合Ｙhist_rate[i]を算出する。
【００５３】
Ｙhist_rate[i]＝(Ｙhist_rate[i]×２５５)／Ｙhist_sum          （２）
ステップＳ１０６の処理に続いて、演算部４は、（２）式により算出した輝度ヒストグラムデータの積分値に対する割合Ｙhist_rate[i]が、閾値Ｙhist_thより大きいか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ここで、割合Ｙhist_rate[i]が閾値Ｙhist_thより大きければステップＳ１０８へ進み、割合Ｙhist_rate[i]が閾値Ｙhist_th以下であれば、ステップＳ１１２へ進む。
【００５４】
ステップＳ１０８では、次の（３）式により割合Ｙhist_rate[i]と閾値Ｙhist_thとを用いて、高周波成分ヒストグラムデータＨhist[i]と比較する値Ａを算出する。
【００５５】
Ａ＝（Ｙhist[i]×Ｈhist_th／２５５）          （３）
ステップＳ１０８の処理に続いて、演算部４は、高周波成分ヒストグラムデータＨhist[i]がＡ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。ここで、高周波成分ヒストグラムデータＨhist[i]がＡ未満であればステップＳ１１０へ進み、高周波成分ヒストグラムデータＨhist[i]がＡ以上であればステップＳ１１３へ進む。
【００５６】
ステップＳ１１０では、次の（４）式により、補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]を算出する。
【００５７】
CorrYhist[i]＝Ｙhist[i]×（Ｈhist[i]／Ａ）          （４）
ステップＳ１１０の処理に続いて、演算部４は、次の（５）式により、補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]の積分値CorrYhist_sumを算出する（ステップＳ１１１）。
【００５８】
CorrYhist_sum＝CorrYhist_sum＋CorrYhist[i]          （５）
一方、演算部４は、ステップＳ１０７で輝度ヒストグラムデータの積分値に対する割合Ｙhist_rate[i]が、閾値Ｙhist_th以下であると判定したときは、次の（６）式により、高周波成分ヒストグラムデータの積分値Ｈhist_sumを算出する（ステップＳ１１２）。
【００５９】
Ｈhist_sum＝Ｈhist_sum＋Ｈhist[i]              （６）
演算部４は、ステップＳ１１２の処理に続いて、次の（７）式により、補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]を算出する（ステップＳ１１３）。
【００６０】
CorrYhist[i]＝Ｙhist[i]                        （７）
（４）式又は（７）式で求められた補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]、（５）式で求められたCorrYhist[i]の積分値CorrYhist_sum、（６）式で求められた高周波成分ヒストグラムデータの積分値Ｈhist_sumは、それぞれ一時的に演算部４内の図示しないメモリに保存される。
【００６１】
演算部４は、ステップＳ１１１又はステップＳ１１３の処理が終了すると、変数ｉを１インクリメントし、ステップＳ１０５の処理に戻る。そして、ｉ＝１５となるまで、上記のステップＳ１０５〜Ｓ１１３の処理を繰り返す。
【００６２】
次に、演算部４は、ステップＳ１０５で変数ｉが「１６」以上であると判定したときは、変数ｉを「０」に初期化した後（ステップＳ１１４）、変数ｉが「１６」未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１５）。ここで、変数ｉが「１６」未満であるときはステップＳ１１６に進み、変数ｉが「１６」以上であるときはステップＳ１１８へ進む。
【００６３】
ステップＳ１１６では、演算部４は、（２）式により算出した輝度ヒストグラムデータの積分値に対する割合Ｙhist_rate[i]が、閾値Ｙhist_th未満であるか否かを判定する。ここで、割合Ｙhist_rate[i]が閾値Ｙhist_th未満であればステップＳ１１７へ進み、割合Ｙhist_rate[i]が閾値Ｙhist_th以上であれば、変数ｉを１インクリメントした後ステップＳ１１５へ戻る。
【００６４】
ステップＳ１１７では補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]を、次の（８）式により、CorrYhist[i]の積分値CorrYhist_sum、高周波成分ヒストグラムデータＨhist[i]及びその積分値Ｈhist_sumを用いて算出する。
【００６５】
CorrYhist[i]＝CorrYhist_sum×Ｈhist[i]／Ｈhist_sum        （８）
ここで求められた補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]は、一時的に演算部４内の図示しないメモリに保存される。
【００６６】
演算部４は、ステップＳ１１７の処理が終了すると、変数ｉを１インクリメントし、ステップＳ１１５の処理に戻る。そして、ｉ＝１５となるまで、ステップＳ１１５〜Ｓ１１７の処理を繰り返す。演算部４は、ステップＳ１１５で変数ｉが「１６」以上となったと判定したときは、ステップＳ１１８に進み、ステップＳ１１７及びステップＳ１１１で生成された補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]（ｉ＝０〜１５）を用いて図６に示したステップＳ４３の処理を行う。
【００６７】
図８は、上記のステップＳ４２の輝度ヒストグラム補正処理の処理結果の一例のグラフを示す。同図において、横軸はヒストグラムデータの変数（階調）ｉ、縦軸はヒストグラムデータの頻度を示す。また、白色の棒グラフは補正前の輝度ヒストグラムデータＹhist[i]、黒色の棒グラフは高周波成分ヒストグラムデータＨhist[i]、格子の棒グラフは補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]を示す。この図８における輝度ヒストグラムを示す画像は、一画面において大きい面積を占める暗い平坦（グラデーション）部分と、小面積の明るい物体部分とからなる画像である。
【００６８】
従って、上記の画像の補正前の輝度ヒストグラムは、図８において、白色の棒グラフで示すように、階調ｉが「０」と「１」の頻度が大きく、階調ｉが「２」〜「１５」の頻度が小さい。このような補正前の輝度ヒストグラムを示す画像に対して、ステップＳ４２の処理を行うことにより得られる補正後の輝度ヒストグラムは、図８に格子状の棒グラフで示すように、階調ｉが「０」と「１」の頻度が点線で示す部分が削除されて小さくされると共に、その削除分が階調ｉが「２」〜「１３」の頻度が大きくなるように再配分されたものとなる。これにより、ステップＳ４２の処理を行うことにより、画像の大面積を占める暗い部分の階調を、小面積の明るい画像部分に再配分することができる。なお、補正前の輝度ヒストグラムデータＹhist[i]の総和と補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]の総和は等しくなる（ただし、計算誤差により微小な差は発生する。）。
【００６９】
図９は、上記のステップＳ４２の輝度ヒストグラム補正処理の処理結果の他の例のグラフを示す。同図において、図８と同様に横軸はヒストグラムデータの変数（階調）ｉ、縦軸はヒストグラムデータの頻度を示す。また、白色の棒グラフは補正前の輝度ヒストグラムデータＹhist[i]、黒色の棒グラフは高周波成分ヒストグラムデータＨhist[i]、格子の棒グラフは補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]を示す。この図９における輝度ヒストグラムを示す画像は、一画面において大きい面積を占める明るい平坦部分（空など）と、中間輝度近辺に存在する物体（建物や人間）部分とからなる画像である。
【００７０】
従って、上記の画像の補正前の輝度ヒストグラムは、図９において、白色の棒グラフで示すように、階調ｉが「１４」の頻度が大きく、階調ｉが「１」〜「９」の頻度が小さい。このような補正前の輝度ヒストグラムを示す画像に対して、ステップＳ４２の処理を行うことにより得られる補正後の輝度ヒストグラムは、図９に格子状の棒グラフで示すように、階調ｉが「１４」の頻度が点線で示す部分が削除されて小さくされると共に、その削除分が階調ｉが「１」〜「９」の頻度が大きくなるように再配分されたものとなる。これにより、ステップＳ４２の処理を行うことにより、明るい平坦部分の階調を、中間輝度近辺に存在する物体部分の階調に再配分することができる。
【００７１】
次に、図６のステップＳ４３の処理の詳細について説明する。演算部４は、ステップＳ４３では、まずステップＳ４２で生成した補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]を用いて、次の（９）式により補正後の輝度ヒストグラムデータの平均値CorrYhist_Aveを算出する。
【００７２】
【数１】
2010220032.tif 000003
続いて、演算部４は、ステップＳ４３において、上記の補正後の輝度ヒストグラムデータの平均値CorrYhist_Aveを用いて、（１０）式により分散値ＳＳを算出する。
【００７３】
【数２】
2010220032.tif 000004
分散値ＳＳは、補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]が特定の変数（階調）ｉに集中した場合は、大きな値をとり、複数の階調に広く分散している場合は、小さな値をとる。続いて、演算部４は、ステップＳ４３において、上記の分散値ＳＳを用いて以下のようにしてゲイン補正値を算出する。
【００７４】
図１０は、上記のゲイン補正値算出の一例の特性図を示す。図１０において、横軸は分散値ＳＳ、縦軸はゲイン補正値Ｇssを表す。演算部４は、図１０に示すように、例えば分散値ＳＳが０〜Ｘ１の時は、複数の階調に広く分散しているので、ゲイン補正値Ｇssを「１.４」とし、分散値ＳＳがＸ１〜Ｘ２の範囲内では、分散値ＳＳが大きくなるにつれて、すなわち補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]が特定の階調に集中するにつれて、ゲイン補正値Ｇssを減少させる。更に、演算部４は、分散値ＳＳがＸ２以上では、特定の階調に集中しているとみなし、ゲイン補正値Ｇssは「０」とする。
【００７５】
後述するように、補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]とその平均値CorrYhist[i]_Aveとの差分によりガンマデータを算出するアルゴリズムにおいて、CorrYhist[i]が集中した場合、CorrYhist[i]の平均値からの差分が大のため、ガンマ曲線が急峻になり過ぎる。一方で上記のCorrYhist[i]が分散した場合、CorrYhist[i]の平均値からの差分が小のため、ガンマ曲線がリニアに近くなり効果が弱くなる。このため、上記のゲイン補正値Ｇssは、後述するように、あらゆるシーンでダイナミックガンマの効果を均等に持たせるために用いられる。
【００７６】
なお、分散値ＳＳがＸ２以上のときにゲイン補正値Ｇssを「０」としているが、「０」にしなくてもよい。
【００７７】
次に、図６のステップＳ４４の詳細動作について説明する。図１１は、図６のステップＳ４４の詳細動作説明用フローチャートを示す。ステップＳ４４は、補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]とゲイン補正値Ｇssとを用いて、入力輝度信号の低周波成分の階調を補正する階調補正曲線（ガンマ曲線）を構成する複数の値であるポイントＰ［ｉ］（ｉ＝０〜１５）を生成する処理である。
【００７８】
演算部４は、まず、変数（階調）ｉとポイントＰ［ｉ］の積分値ｓｕｍを「０」に設定する（ステップＳ２０１）。続いて、演算部４は、変数ｉが「１６」未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ここで、変数ｉが「１６」未満であればステップＳ２０３に進み、「１６」以上であればステップＳ２０８に進む。
【００７９】
ステップＳ２０３では、補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]を入力する。ここでは、ｉ＝０よりCorrYhist[0]である。ステップＳ２０３に続いて、演算部４は、ステップＳ２０３で入力した補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]を、下記の（１１）式によりCorrYhist[i]（ｉ＝０〜１５）の平均値CorrYhist[i]_Aveを用いてオフセットする。ステップＳ２０４での計算値integはオフセット値である。
【００８０】
integ＝(CorrYhist[i]−CorrYhist_Ave)×１６／CorrYhist_Ave        (11)
続いて、演算部４は、ステップＳ２０４で求めたオフセット値integを、所定の固定ゲインＧと、既に図１０より求めたゲイン補正値Ｇssとを用いて、下記の（１２）式により更新する（ステップＳ２０５）。固定ゲインＧは、演算部４に予め設定されている。
【００８１】
integ＝integ×Ｇ×Ｇss          (12)
続いて、演算部４は、ポイントＰ［ｉ］の積分値ｓｕｍに、ステップＳ２０５で求めたオフセット値integを加算する（ステップＳ２０６）。ここでは、ｉ＝０より、ｓｕｍ＝０であるから、新たに得られるｓｕｍは、ステップＳ２０５で求めたオフセット値integとなる。
【００８２】
続いて、演算部４は、ステップＳ２０６で求めた積分値ｓｕｍを用いて、下記の（１３）式により補正後の輝度ヒストグラムデータCorrYhist[i]のポイントＰ[i]を求める（ステップＳ２０７）。
【００８３】
Ｐ[i]＝sum／１６      (13)
ここで求められたポイントＰ[i]は、一時的に演算部４内の図示しないメモリに保存される。ステップＳ２０７の処理が終了すると、変数ｉが１インクリメントされ、ステップＳ２０２に戻る。そして、ｉ＝１５になるまで上述したステップＳ２０２〜Ｓ２０７の処理が繰り返される。
【００８４】
以上の処理によって、階調補正曲線であるガンマ曲線を構成するＰ[0]からＰ[15]までの各ポイント（各値）が生成される。図１２は、上記の処理によって生成されたガンマ曲線の一例を示す。図１２の横軸は入力輝度信号（Ｙ入力）、縦軸は出力輝度信号（Ｙ出力）を示す。
【００８５】
Ｐ[15]がステップＳ２０７において求められると、変数ｉは「１６」となるのでステップＳ２０２でｉは「１６」未満ではないと判定され、ステップＳ２０８の処理に進む。
【００８６】
ステップＳ２０８では、所定の白レベルから、現在の白レベル（Ｐ[15]）の差分Ｄを、下記の（１４）式を用いて求める。これは、現在の白レベルを所定の白レベルに補正する必要があるからである。
【００８７】
Ｄ＝Ｌw−Ｌb−Ｐ[15]        (14)
ここで、（１４）式中、Ｌwは所定の白レベル、Ｌbは所定の黒レベルを示す。なお、本実施形態では、Ｌb＝０とした。
【００８８】
演算部４は、ステップＳ２０８の処理に続いて、変数ｉを再び「０」に設定し（ステップＳ２０９）、続いて変数ｉが「１６」未満か否かを判定する（ステップＳ２１０）。ここで、ｉが「１６」未満であればステップＳ２１１に進み、「１６」以上であればステップＳ２１２に進む。
【００８９】
ステップＳ２１１では、ステップＳ２０８にて現在の白レベルＰ[15]を所定の白レベルＬwに一致させたことで生じた差分Ｄに伴って、各ポイントＰ[i]の白レベルを変更する補正を下記の（１５）式を用いて行う。
【００９０】
Ｐ［ｉ］+＝Ｄ×（ｉ＋１）／１６＋Ｌb        (15)
白レベルを補正された各ポイントＰ［ｉ］は、一時的に演算部４内の図示しないメモリに保存される。
【００９１】
ステップＳ２１１が終了すると、変数ｉは１インクリメントされ、ステップＳ２１０に戻る。そして、ｉ＝１５になるまでステップＳ２１１の処理が繰り返される。Ｐ[15]がステップＳ２１１にて補正されると、変数ｉは「１６」となるので、ステップＳ２１０でｉが「１６」未満でないと判定され、ステップＳ２１２に進む。
【００９２】
演算部４は、ステップＳ２１２にて白レベルを補正された新たなポイントＰ[0]からＰ[15]までの各値をステップＳ４５へ出力する。なお、ステップＳ２１１を経てステップＳ２１２にて出力される、白レベルを補正された新たなポイントＰ[0]からＰ[15]は、ステップＳ２０７にて求めた図９に示すＰ[0]からＰ[15]とは異なるが、便宜上同じ符号を付す。
【００９３】
図１３（Ａ）、（Ｂ）は、ステップＳ４２の高周波成分ヒストグラムデータによる輝度ヒストグラムデータ補正を行った場合のガンマ曲線I、IIIと、本実施形態の補正施さず周知の方法で作成したガンマ曲線II、IVとを示す。また、図１３（Ａ）に示すガンマ曲線Iは、図８に示した輝度ヒストグラムデータを基に生成されたガンマ曲線を示す。また、図１３（Ｂ）に示すガンマ曲線IIIは、図９に示した輝度ヒストグラムデータを基に生成されたガンマ曲線を示す。
【００９４】
図１３（Ａ）に示すガンマ曲線IIでは、平坦な暗部に階調が割り振られることで、黒浮きや階調段差を目立たせる要因となっている。これに対し、図１３（Ａ）に示す本実施の形態によるガンマ曲線Iの場合は、物体のある中間輝度近辺に多くの階調を再配分することができ、平坦な暗部は黒いままで物体のコントラスト感を増すことができる。
【００９５】
また、図１３（Ｂ）に示すガンマ曲線IVでは、平坦な明部に階調が割り振られることで、物体が存在する中間輝度近辺はＹ入力に対して、値が小さく出力され、物体がやや暗くなってしまう要因となっている。これに対し、図１３（Ｂ）に示す本実施の形態によるガンマ曲線IIIの場合は、物体のある中間輝度近辺に多くの階調を再配分することができ、物体のコントラスト感を増すことができる。
【００９６】
次に、図６のステップＳ４５の処理の詳細について説明する。演算部４は、ステップＳ４５では、ステップＳ４４から入力された、白レベルを補正された新たなポイントＰ[0]からＰ[15]までの各値に対して、正規化リミット処理を行う。
【００９７】
すなわち、演算部４は、ステップＳ４５において、まず、白レベルを補正された新たなポイントＰ[i]とリニアデータとの差分値Ｐsub[i]（ｉ＝０〜１５）を下記の（１６）式を用いて算出する。
【００９８】
Ｐsub[i]＝Ｐ[i]−｛２５６×（ｉ＋１）／１６｝        (16)
続いて、演算部４は、ステップＳ４５において、差分値Ｐsub[i]の絶対値の最大値Ｐsub_maxを求めた後、その最大値がリミット閾値Ｐ_thより大きいかどうかを判定する。演算部４は、最大値Ｐsub_maxがリミット閾値Ｐ_thより大きい場合にのみ、下記の（１７）式を用いて正規化リミットとし、上記の差分値Ｐsub[i]（ｉ＝０〜１５）を補正する。最大値Ｐsub_maxがリミット閾値Ｐ_th以下の場合は、何もしない。
【００９９】
Ｐsub[i]＝Ｐsub[i]×Ｐ_th／Ｐsub_max                (17)
続いて、演算部４は、ステップＳ４５において、下記の（１８）式を用いて、（１７）式で補正した差分値Ｐsub[i]とリニアデータとの和を演算し、それを補正後のポイントＰ[i]としてステップＳ４６へと出力してステップＳ４５の処理を終了する。
【０１００】
Ｐ[i]＝Ｐsub[i]＋｛２５６×（ｉ＋１）／１６｝        (18)
図１４（Ａ）〜（Ｄ）は、ステップＳ４５の正規化リミット処理の説明図を示す。図１４（Ａ）、（Ｂ）は正側の上限リミッタ処理の説明図で、図１４（Ａ）に実線Vで示す差分値Ｐsub[i]の絶対値は、同図（Ｂ）に実線VIIで示すように、正側のリミット閾値Ｐ_thより大きい場合はリミットされる。一方、図１４（Ｃ）、（Ｄ）は負側の下限リミッタ処理の説明図で、図１４（Ｃ）に実線VIで示す差分値Ｐsub[i]の絶対値は、同図（Ｄ）に実線VIIIで示すように、負側のリミット閾値Ｐ_thより小さい場合はリミットされる。
【０１０１】
次に、図６のステップＳ４６の処理の詳細について説明する。演算部４は、ステップＳ４６では、ステップＳ４５から入力された、（１８）式により算出された補正後のポイントＰ[i]に対して、内部のリーク型積分回路を用いてリーク型積分処理を行う。
【０１０２】
図１５は、演算部４が備えるリーク型積分回路４６の一例の回路図を示す。同図に示すように、リーク型積分回路４６は、加算器４６１と、レジスタ群４６２と、乗算器４６３と、乗算器４６４とよりなり、時間方向にリーク型の積分処理を行う。レジスタ群４６２は、１６個のレジスタ４６２＿０〜４６２＿１５から構成されている。
【０１０３】
このリーク型積分回路４６の動作について説明する。図１５において、レジスタ群４６２は、１６個のレジスタ４６２＿０〜４６２＿１５から順に保持しているデータを乗算器４６３に出力する。乗算器４６３は、レジスタ群４６２から順に出力されたデータのそれぞれに対して１５／１６を乗算して、その乗算結果を加算器４６１へ順に出力する。
【０１０４】
加算器４６１は、（１８）式により算出された補正後のポイントＰ[i]が入力されると、乗算器４６３から出力された上記の乗算結果とを加算し、その加算値をレジスタ群４６２へ出力する。レジスタ群４６２は、入力された加算値を１６個のレジスタ４６２＿０〜４６２＿１５に順に格納する。
【０１０５】
続いて、レジスタ群４６２は、１６個のレジスタ４６２＿０〜４６２＿１５から各々に格納している上記の加算値を順に読み出し出力し、乗算器４６４に供給する。乗算器４６４は、レジスタ群４６２から順に入力された加算値を１／１６倍し、その乗算結果を最終的に出力データＰ_out[i]として出力する。
【０１０６】
このようにして、リーク型積分回路４６により時間方向のリーク型処理が施されて出力されたデータＰ_out[i]は、入力データＰ[i]の画像を緩やかに変化させ、より自然な画質の画像とされたガンマデータである。
【０１０７】
次に、図６のステップＳ４７の処理の詳細について説明する。演算部４は、ステップＳ４７では、リーク型積分回路４６より出力されたデータＰ_out[i]を、ガンマデータＰ_out[i]として階調補正部５へ供給することでガンマデータの階調補正部５への設定処理を行う。
【０１０８】
再び図１に戻って説明する。演算部４は、以上の図６〜図１５と共に説明した処理を行って得たガンマデータＰ_out[i]（ｉ＝０〜１５）を階調補正部５に供給する。階調補正部５は、入力されたガンマデータＰ_out[i]（ｉ＝０〜１５）を図１２のように直線補間して階調補正曲線を生成し、その階調補正曲線に従ってローパスフィルタ１から供給された入力輝度信号の低周波成分の階調を補正して、加算器６及び色ゲイン生成部７にそれぞれ供給する。
【０１０９】
加算器６は、階調補正部５から入力された階調補正された輝度信号の低周波成分と、加算器２から出力された輝度信号の高周波成分とを加算して、元のＹ入力と同じ周波数帯域の階調補正された輝度信号出力（Ｙ出力）を生成し、外部へ出力する。
【０１１０】
本実施の形態では、入力輝度信号（Ｙ入力）に対して上述した階調補正処理を行う。しかしながら、輝度信号成分についてのみ階調補正を行うと、色の濃さが変化してしまい好ましくないため、入力映像信号の色信号成分に対しても補正処理を行う必要がある。
【０１１１】
そこで、本実施の形態の映像信号処理装置１０では、色ゲイン生成部７と乗算器群８とにより入力映像信号の色信号成分に対して補正処理を行う。色ゲイン生成部７は、ローパスフィルタ１から出力された輝度信号の低周波成分Ａと、階調補正部５から出力された階調補正後の輝度信号の低周波成分Ｂとから、両者の比（Ｂ／Ａ）に基づいた色ゲインα1を生成して乗算器群８へ出力する。色ゲインα1は、上記の比と同じ値か、上記の比に比例する値である。
【０１１２】
乗算器群８は乗算器８１と乗算器８２とからなる。乗算器８１は、入力映像信号の色差信号Ｒ−Ｙに対して上記の色ゲインα1を乗算して補正処理後の色差信号Ｒ−Ｙを出力する。一方、乗算器８２は、入力映像信号の色差信号Ｂ−Ｙに対して上記の色ゲインα1を乗算して補正処理後の色差信号Ｂ−Ｙを出力する。なお、色差信号Ｒ−Ｙ及びＢ−Ｙの替りに、緑色信号、青色信号及び赤色信号の三原色信号を入力するようにしてもよい。
【０１１３】
このように、本実施の形態の映像信号処理装置１０によれば、輝度ヒストグラムデータと高周波成分ヒストグラムデータとを用いて生成した補正後の輝度ヒストグラムデータに基づき階調補正曲線を画面ｆ毎に自動的に生成し、その階調補正曲線に従い入力映像信号の大面積を占める平坦な領域の画像の階調を、重要度の高い物体の階調に再配分するようにしたため、最適な階調配分に基づいた階調補正処理ができ、コントラスト感の低下等を抑制した高画質を得ることができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１  ローパスフィルタ
２、６、４６１  加算器
３  画像特徴検出部
４  演算部
５  階調補正部
７  色ゲイン生成部
８  乗算器群
１０  映像信号処理装置
３１  輝度ヒストグラム検出部
３２  高周波成分ヒストグラム検出部
８１、８２、４６３、４６４  乗算器
３１１、３２６  選択器群
３１２、３２８  カウンタ群
３１３、３２９、４６２  レジスタ群
３２１  ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
３２２  絶対値演算部
３２３  コアリング演算部
３２４  ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
３２５  ２値化演算部
３２７  論理積ゲート群
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図５】
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