(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像信号から、該入力画像信号を構成する輝度信号のオフセットレベルを減算してオフセット画像信号を生成する減算手段と、
前記オフセット画像信号に第１のゲインを乗算して第１の補正画像信号を生成する第１の乗算手段と、
前記第１の補正画像信号に第２のゲインを乗算して第２の補正画像信号を生成する第２の乗算手段と、
前記入力画像信号から、該入力画像信号の黒レベルを検出し、検出された前記黒レベルに基づいて前記オフセットレベルを生成するオフセットレベル生成手段と、
前記入力画像信号の前記黒レベル基づいて前記第１のゲインを生成する第１のゲイン生成手段と、
前記入力画像信号から、該入力画像信号の第１の平均画像レベルを求め、前記第２の補正画像信号から、該第２の補正画像信号の色飽和補正レベルを求め、求められた前記第１の平均画像レベル及び前記色飽和補正レベルに基づいて前記第２のゲインを生成する第２のゲイン生成手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記第２のゲイン生成手段は、
前記第２の補正画像信号を三原色信号に変換する色マトリクス手段と、
画面ごとに前記三原色信号が所定レベル以上となる色飽和画素数を数える色飽和画素計数手段と、
前記色飽和画素の色飽和量平均値を生成する色飽和量平均値生成手段と、
前記色飽和画素数と前記色飽和量平均値に基づいて色飽和補正レベルを生成する色飽和補正レベル生成手段と、
前記入力画像信号の第１の平均画像レベルを生成する第１の平均画像レベル生成手段とを備え、
前記入力画像信号の第１の平均画像レベルと前記第２の補正画像信号の色飽和補正レベルに基づいて前記第２のゲインを生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記第２のゲイン生成手段はさらに、
前記入力画像信号の第１の平均画像レベルと前記第２の補正画像信号の色飽和補正レベルに基づいて目標画像レベルを生成する目標画像レベル生成手段と、
前記第２の補正画像信号の第２の平均画像レベルを生成する第２の平均画像レベル生成手段とを備え、
前記目標画像レベルに前記第２の平均画像レベルが近づくように前記第２のゲインを生成する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記オフセットレベル生成手段は、
前記入力画像信号の周辺画素平均値を画素ごとに算出する周辺画素平均算出手段と、
前記周辺画素平均値の画面ごとの最小値を検出する最小値検出手段と、
画面ごとに前記周辺画素平均値が所定レベル以下となる黒レベル画素を数える黒レベル画素計数手段と、
前記黒レベル画素数に基づいてオフセット係数を生成するオフセット係数生成手段と、
前記最小値と前記オフセット係数に基づいて前記オフセットレベルを生成するオフセットレベル算出手段と
を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は入力画像の輝度信号を補正する画像処理装置に関するものである。特に霧、霞、雨天などで撮影した輝度信号分布の狭い画像に対して被写体（人、動物、車両、道路標識など）の視認性を上げるために画像の輝度信号の階調補正を行う画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からの輝度信号の階調補正においては、入力画像の輝度信号分布を取得し、取得した輝度信号分布の最小値、最大値、平均値、中央値、標準偏差および分散値から、輝度信号の階調補正を行うように構成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の画像処理装置においては、霧、霞、雨天などで撮影した画像に対しては、画像の輝度信号分布の平均値、標準偏差、中間値の２値ないしは３値全てに基づいて、画像補正処理の要否や補正量を判定し、画像補正を行うように構成するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１２６３７７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４７９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の画像処理装置は、以上のように構成されているので、入力画像の輝度信号から得られる情報（輝度信号分布の平均値など）に基づいた輝度信号に対する階調補正を行っており、入力画像の輝度信号以外の情報、例えば、色差信号や原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの情報を使用していないために、輝度信号に対する階調補正の結果、補正後の画像の色相が変化するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、霧などにより輝度信号分布が狭い画像に対して補正を行うことができ、かつ色相の変化が少ない視認性の改善された画像を得ることができる画像処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため本発明の一態様の画像処理装置は、
入力画像信号から、該入力画像信号を構成する輝度信号のオフセットレベルを減算してオフセット画像信号を生成する減算手段と、
前記オフセット画像信号に第１のゲインを乗算して第１の補正画像信号を生成する第１の乗算手段と、
前記第１の補正画像信号に第２のゲインを乗算して第２の補正画像信号を生成する第２の乗算手段と、
前記入力画像信号から、該入力画像信号の黒レベルを検出し、検出された前記黒レベルに基づいて前記オフセットレベルを生成するオフセットレベル生成手段と、
前記入力画像信号の前記黒レベル基づいて前記第１のゲインを生成する第１のゲイン生成手段と、
前記入力画像信号から、該入力画像信号の第１の平均画像レベルを求め、前記第２の補正画像信号から、該第２の補正画像信号の色飽和補正レベルを求め、求められた前記第１の平均画像レベル及び前記色飽和補正レベルに基づいて前記第２のゲインを生成する第２のゲイン生成手段と
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、入力画像の輝度信号だけでなく、入力画像の輝度信号と色差信号をマトリクス演算することにより算出される原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの情報を使用するように構成したので、霧などにより輝度信号分布が狭い画像において、色相の変化を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１の黒画素計数手段１３の構成例を示すブロック図である。
【図３】図１の原色信号画素代表値生成手段３５の構成例を示すブロック図である。
【図４】図１の色飽和画素計数手段３６の構成例を示すブロック図である。
【図５】補正対象画素と周辺領域との位置関係を示す図である。
【図６】各画面内における黒画素数ＮｕｍＢとオフセット係数ＫＢの関係を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１における入力画像の輝度信号Ｙｉ、オフセット輝度信号Ｙｏｆｓｔ、及びゲイン調整された輝度信号Ｙｗの信号レベルの分布を示すヒストグラムである。
【図８】平均輝度値補正量算出手段３８が設けられていない場合に得られる、補正画像の輝度信号Ｙｗａ’の信号レベルの分布を示すヒストグラムである。
【図９】平均輝度値補正量算出手段３８が設けられている場合に得られる、補正画像の輝度信号Ｙｗａの信号レベルの分布を示すヒストグラムである。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る画像処理装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１１】実施の形態２に係る画像処理装置の処理を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態２に係る画像処理装置の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示す。
図示の画像処理装置は画像を構成する各画素の輝度信号（入力輝度信号）Ｙｉと色差信号（入力色差信号）Ｃｂｉ、及びＣｒｉを受けて、画像の輝度信号の階調補正を行うものである。各画素の輝度信号Ｙｉと色差信号Ｃｂｉ及びＣｒｉを合わせたものは入力画像信号Ｖｉとも呼ばれる。
画像処理装置は、複数の画素を順に補正対象画素として、当該画素の補正後の輝度信号Ｙｏと色差信号Ｃｂｉ及びＣｒｉから成る補正後の画像信号Ｖｏを出力する。
【００１１】
図示の画像処理装置は、オフセット減算手段１と、白補正ゲイン輝度乗算手段２と、平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段３と、輝度信号飽和処理手段４と、設定値メモリ５と、周辺領域輝度平均手段１１と、輝度最小値算出手段１２と、黒画素計数手段１３と、オフセット係数算出手段１４と、オフセットレベル算出手段１５と、白補正ゲイン算出手段２１と、補正前平均輝度値算出手段３１と、目標平均輝度値算出手段３２と、平均輝度補正ゲイン算出手段３３と、補正後平均輝度値算出手段３４と、原色信号画素代表値生成手段３５と、色飽和画素計数手段３６と、色飽和量平均値算出手段３７と、平均輝度値補正量算出手段３８とを備える。
【００１２】
周辺領域輝度平均手段１１は、入力画像輝度信号（入力輝度信号）Ｙｉから周辺領域輝度平均値Ｙａｖｇを画素ごとに算出する。
【００１３】
輝度最小値算出手段１２は、周辺領域輝度平均手段１１から出力される、各画素についての周辺領域輝度平均値Ｙａｖｇの画面全体における輝度最小値Ｙｍｉｎを算出し、画像信号の黒レベルとして検出し、出力する。
【００１４】
黒画素計数手段１３は、周辺領域輝度平均手段１１から出力される周辺領域輝度平均値Ｙａｖｇが所定の閾値Ｂｍａｘ以下となる画面内（画面全体の）の黒画素数ＮｕｍＢを算出する。
黒画素計数手段１３は、例えば、図２に示すように、比較手段１３ａとカウンタ１３ｂを備え、比較手段１３ａで周辺領域輝度平均手段１１から出力される、各画素についての周辺領域輝度平均値Ｙａｖｇを所定の閾値Ｂｍａｘと比較し、各画素についての周辺領域輝度平均値Ｙａｖｇが閾値Ｂｍａｘ以下のときに第１の値、例えば「１」となり、そうでないときに第２の値、例えば「０」となる信号を出力し、比較手段１３ａの出力信号が「１」となる回数をカウンタ１３ｂで画面全体にわたり計数し、計数結果を画面内の黒画素数ＮｕｍＢとして出力する。
閾値Ｂｍａｘは予め定められ、設定値メモリ５に記憶され、黒画素計数手段１３に供給される。
【００１５】
オフセット係数算出手段１４は、黒画素計数手段１３から出力される黒画素数ＮｕｍＢから後述するオフセット係数ＫＢを算出する。
【００１６】
オフセットレベル算出手段１５は、輝度最小値算出手段１２から出力される輝度最小値(輝度信号Ｙｉの周辺領域輝度平均値の画面内最小値（黒レベル））Ｙｍｉｎとオフセット係数算出手段１４から出力されるオフセット係数ＫＢから、後述のようにして画面単位でオフセットレベルＯｆｆｓｅｔを算出する。
【００１７】
周辺領域輝度平均手段１１と、輝度最小値算出手段１２と、黒画素計数手段１３と、オフセット係数算出手段１４と、オフセットレベル算出手段１５とで、オフセットレベル生成手段１０が構成されている。このオフセットレベル生成手段１０は、入力輝度信号Ｙｉの周辺領域輝度平均値の画面内最小値を検出し、検出した最小値を画像信号の黒レベルとして検出し、検出した黒レベルに基づいてオフセットレベルＯｆｆｓｅｔを生成する。
【００１８】
オフセット減算手段１は、入力画像の輝度信号（入力輝度信号）ＹｉからオフセットレベルＯｆｆｓｅｔを減算し、オフセット輝度信号Ｙｏｆｓｔを算出する。オフセット輝度信号Ｙｏｆｓｔと入力色差信号Ｃｂｉ及びＣｒｉとにより、オフセット画像信号Ｖｏｆｓｔが構成される。
【００１９】
白補正ゲイン算出手段２１は、オフセットレベル算出手段１５が出力するオフセットレベルＯｆｆｓｅｔから、後述のようにして白補正ゲイン値ＷＧａｉｎを算出する。
【００２０】
オフセットレベル生成手段１０と白補正ゲイン算出手段２１とで、本実施の形態の白補正ゲイン生成手段２０が構成されている。先にも述べたように、オフセットレベル生成手段１０から出力されるオフセットレベルＯｆｆｓｅｔは画像信号の黒レベルに基づいて生成されたものであり、白補正ゲイン値ＷＧａｉｎは、オフセットレベルＯｆｆｓｅｔに基づいて生成されるものであるので、白補正ゲイン値ＷＧａｉｎは（間接的に）画像信号の黒レベルに基づいて生成されるものであるということもできる。白補正ゲインＷＧａｉｎは、第１のゲインとも呼ばれ、白補正ゲイン生成手段２０は、第１のゲイン生成手段とも呼ばれる。
なお、白補正ゲイン生成手段２０が、オフセットレベル生成手段１０が備える部材（符号１１〜１５示す部材）と同様の部材を別個に備えることとしても良い。
【００２１】
白補正ゲイン輝度乗算手段２は、オフセット減算手段１が出力する輝度信号Ｙｏｆｓｔと白補正ゲイン算出手段２１が出力する白補正ゲイン値ＷＧａｉｎを乗算し、ゲイン調整された輝度信号Ｙｗを算出する。ゲイン調整された輝度信号Ｙｗと、入力色差信号Ｃｂｉ及びＣｒｉとにより、第１の補正画像信号Ｖｗが構成される。
【００２２】
補正前平均輝度値算出手段３１は、入力画像の画面の全画素の輝度信号Ｙｉの総和を算出し、画面画素数で除算することで、入力画像の平均輝度値ＡＰＬｐｒｅを算出する。平均輝度値ＡＰＬｐｒｅは、入力画像信号Ｖｉの第１の平均画像レベルとして用いられる。
【００２３】
目標平均輝度値算出手段３２は、補正前平均輝度値算出手段３１が出力する入力画像の平均輝度値ＡＰＬｐｒｅと、補正前後で平均輝度値に所望のレベル差を与えるための調整値ＡＰＬＡＤＪと、後述する平均輝度値補正量ＳＡＴＡＤＪから、後述のようにして目標平均輝度値ＡＰＬ＿ＴＧＴを算出する。
【００２４】
調整値ＡＰＬＡＤＪは予め定められ、設定値メモリ５に記憶され、目標平均輝度値算出手段３２に供給される。
【００２５】
平均輝度補正ゲイン算出手段３３は、目標平均輝度値算出手段３２が出力する目標平均輝度値ＡＰＬ＿ＴＧＴと、後述する出力画像の平均輝度値ＡＰＬｐｏｓｔから、後述のようにして平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎを算出する。
【００２６】
平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段３は、平均輝度補正ゲイン算出手段３３が出力する平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎと、白補正ゲイン輝度乗算手段２が出力する輝度信号Ｙｗを乗算し、ゲイン調整された輝度信号Ｙｗａを算出する。ゲイン調整された輝度信号Ｙｗａと、入力色差信号Ｃｂｉ及びＣｒｉとにより、第２の補正画像信号Ｖｗａが構成される。
【００２７】
補正後平均輝度値算出手段３４は、平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段３が出力する画面の全画素の輝度信号Ｙｗａの総和を算出し、画面画素数で除算することで、補正後平均輝度値ＡＰＬｐｏｓｔを算出する。
【００２８】
原色信号画素代表値生成手段３５は、図３に示すように、マトリクス演算手段３５ａと最大値算出手段３５ｂを備え、マトリクス演算手段３５ａで平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段３が出力する輝度信号Ｙｗａと入力色差信号Ｃｂｉ及びＣｒｉから、マトリクス演算により画素ごとの原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂを算出する。さらに、最大値算出手段３５ｂで原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの最大値ＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を求め、画素代表値Ｍ＿ＰＯＳＴとして出力する。
【００２９】
色飽和画素計数手段３６は、原色信号画素代表値生成手段３５が出力する画素代表値Ｍ＿ＰＯＳＴと所定の閾値ＳＡＴｍｉｎを大小比較し、画素代表値Ｍ＿ＰＯＳＴが所定の閾値ＳＡＴｍｉｎを超える画素数を色飽和画素数ＳＡＴｎｕｍとして算出する。
色飽和画素計数手段３６は、例えば、図４に示すように、比較手段３６ａとカウンタ３６ｂを備え、比較手段３６ａで原色信号画素代表値生成手段３５が出力する画素代表値Ｍ＿ＰＯＳＴを所定の閾値ＳＡＴｍｉｎと比較し、画素代表値Ｍ＿ＰＯＳＴが所定の閾値ＳＡＴｍｉｎを超えると第１の値、例えば「１」となり、そうでないときに第２の値、例えば「０」となる信号を出力し、比較手段３６ａの出力信号が「１」となる回数をカウンタ３６ｂで画面全体にわたり計数し、計数結果を画面内の色飽和画素数ＳＡＴｎｕｍとして出力する。
【００３０】
閾値ＳＡＴｍｉｎは予め定められ、設定値メモリ５に記憶され、色飽和画素計数手段３６に供給されるとともに、色飽和量平均値算出手段３７にも供給される。
【００３１】
色飽和量平均値算出手段３７は、原色信号画素代表値生成手段３５が出力する画素代表値Ｍ＿ＰＯＳＴと、色飽和画素計数手段３６が出力する色飽和画素数ＳＡＴｎｕｍと、所定の閾値ＳＡＴｍｉｎから、後述のようにして色飽和量平均値ＳＡＴａｖｇを算出する。
【００３２】
平均輝度値補正量算出手段３８は、色飽和画素計数手段３６が出力する色飽和画素数ＳＡＴｎｕｍと、色飽和量平均値算出手段３７が出力する色飽和量平均値ＳＡＴａｖｇ、画面画素数ＮＭＡＸと、平均輝度値補正量に対する強度係数ＳＡＴｓｔｒから、後述のようにして平均輝度値補正量ＳＡＴＡＤＪを算出する。
画面画素数ＮＭＡＸ及び強度係数ＳＡＴｓｔｒは予め定められ、設定値メモリ５に記憶され、平均輝度値補正量算出手段３８に供給される。平均輝度値補正量ＳＡＴＡＤＪは、第１の補正画像信号Ｖｗから第２の補正画像信号Ｖｗａを生成するための色飽和補正レベルとして用いられる。
【００３３】
以上のうち、補正前平均輝度値算出手段３１、目標平均輝度値算出手段３２、平均輝度補正ゲイン算出手段３３、補正後平均輝度値算出手段３４、原色信号画素代表値生成手段３５、色飽和画素計数手段３６、色飽和量平均値算出手段３７、及び平均輝度値補正量算出手段３８により、平均輝度補正ゲイン生成手段３０が構成されている。この平均輝度補正ゲイン生成手段３０は、入力画像信号Ｖｉを構成する輝度信号Ｙｉの平均輝度値から、入力画像の第１の平均画像レベルＡＰＬｐｒｅを求め、さらに第２の補正画像信号Ｖｗａから、その色飽和補正レベルＳＡＴＡＤＪを求め、第１の平均画像レベルＡＰＬｐｒｅおよび色補正飽和レベルＳＡＴＡＤＪに基づいて平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎを生成する。平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎは、第２のゲインとも呼ばれ、平均輝度補正ゲイン生成手段３０は、第２のゲイン生成手段とも呼ばれる。
【００３４】
輝度飽和処理手段４は、平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段３が出力する輝度信号Ｙｗａに対する飽和処理を行い、補正後の輝度信号Ｙｏを算出する。飽和処理においては、平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段３で算出した値が最大階調値（取り得る範囲の最大値。信号が８ビットで表される場合には、２５５）を超えた場合に、最大階調値に置き換える。
【００３５】
以下、より詳細に説明する。
周辺領域輝度平均手段１１は、入力画像の注目画素Ｐ０の周辺領域ＮＡ内の画素の輝度信号値の平均値を算出して、注目画素Ｐ０の周辺領域輝度平均値Ｙａｖｇとして出力する。例えば、図５に示すように、注目画素Ｐ０を中心とし、水平５画素、垂直５画素の領域を周辺領域ＮＡとし、該周辺領域ＮＡに含まれる２５画素の輝度信号値の平均値を、注目画素Ｐ０の周辺領域輝度平均値Ｙａｖｇとして算出する。
【００３６】
なお、周辺領域輝度平均手段１１で周辺領域輝度平均値Ｙａｖｇを求める際に使用する周辺領域の画素数は必ずしも水平５画素×垂直５画素に限定されるものではなく、入力画像の輝度信号のＳ／Ｎレベルや本画像処理装置を実装するハードウェア等のメモリリソース等に応じて、領域の大きさを定めればよい。領域を大きく設けることにより、輝度信号に含まれるノイズ成分の影響を小さくすることが出来るが、領域を大きくし過ぎると、算出する周辺領域輝度平均値Ｙａｖｇに占める注目画素の輝度信号量が小さくなり、黒画素数の算出やオフセットレベルの算出の精度が低下することとなる。
【００３７】
図１に戻り、輝度最小値算出手段１２は、周辺領域輝度平均手段１１により生成される画素ごとの周辺領域輝度平均値Ｙａｖｇの画面全体の最小値を検出し、輝度最小値Ｙｍｉｎとして出力する。輝度最小値Ｙｍｉｎはオフセットレベル算出手段１５へ入力される。
【００３８】
上記の例では、周辺領域輝度平均値Ｙａｖｇの画面全体の最小値を輝度最小値Ｙｍｉｎとしたが、入力画像の一部を切り出して出力する画像処理装置においては、入力画像の画面全体ではなく、切り出して出力する画像の範囲で輝度最小値Ｙｍｉｎを算出する構成としても良い。
後述の補正前平均輝度値算出手段３１による平均輝度値ＡＰＬｐｒｅの算出、補正後平均輝度値算出手段３４による平均輝度値ＡＰＬｐｏｓｔの算出、及び原色信号画素代表値生成手段３５による画素代表値Ｍ＿ＰＯＳＴの算出についても同様である。
【００３９】
黒画素計数手段１３は、周辺領域輝度平均手段１１により生成される画素ごとの周辺領域輝度平均値Ｙａｖｇと所定の閾値Ｂｍａｘを比較手段１３ａで比較し、所定の閾値Ｂｍａｘ以下となる画面全体の画素数をカウンタ１３ｂで計数して、計数結果を黒画素数ＮｕｍＢとして出力する。
所定の閾値Ｂｍａｘは、画面内で黒として表示されると判断できる輝度信号の階調レベルが黒レベルと判断される範囲に含まれるように設定される。言い換えると、所定の閾値Ｂｍａｘは、画面内で黒として表示されると判断できる輝度信号の階調レベルのうちの最大値に略等しく定められる。
【００４０】
オフセット係数算出手段１４は、黒画素計数手段１３が出力する黒画素数ＮｕｍＢに応じたオフセット係数ＫＢを画面毎に算出する。黒画素数ＮｕｍＢと、オフセット係数ＫＢの関係の一例を図６に示す。
【００４１】
図示の例では、オフセット係数ＫＢは、黒画素数ＮｕｍＢが所定値ＮｕｍＴＰまでは「１」、それよりも大きい範囲では、「１」より小さくなるように定められる。さらに図示の例では、黒画素数ＮｕｍＢが所定値ＮｕｍＴＰよりも大きい範囲では、黒画素数ＮｕｍＢの増加に伴い係数ＫＢが次第に小さくなるように定められている。オフセット係数ＫＢは、オフセットレベル算出手段１５へ入力される。
【００４２】
このように、黒画素数ＮｕｍＢが多い画像では、オフセット係数ＫＢを小さくすることで、後述するように輝度信号から減算するオフセットレベルＯｆｆｓｅｔを小さくしている。これは霧の影響が大きい画像の多くは、輝度信号分布が高輝度側に偏っており、黒画素数ＮｕｍＢが多くなることは少ないが、霧の影響が小さい画像では、黒画素数ＮｕｍＢが多くなることがあり、そのような画像に対しては、輝度信号分布を広げる階調補正を行う必要がないためである。上記構成とすることにより、霧などを含まない画像に対して、輝度信号分布を広げ過ぎる過度な階調補正を抑制できる効果が得られる。
【００４３】
図１に戻り、オフセットレベル算出手段１５は、輝度最小値算出手段１２から画面毎に出力される輝度最小値Ｙｍｉｎと、オフセット係数算出手段１４から画面毎に出力されるオフセット係数ＫＢと所定の閾値ＬＩＭｏｆｓｔから下式（１）に従い、画面ごとに目標オフセットレベルＯｆｆｓｅｔ＿ｔｇｔを算出する。
Ｏｆｆｓｅｔ＿ｔｇｔ＝Ｙｍｉｎ×ＫＢ    ｉｆ（Ｙｍｉｎ×ＫＢ＜ＬＩＭｏｆｓｔ）
Ｏｆｆｓｅｔ＿ｔｇｔ＝ＬＩＭｏｆｓｔ    ｉｆ（Ｙｍｉｎ×ＫＢ≧ＬＩＭｏｆｓｔ）
（１）
所定の閾値ＬＩＭｏｆｓｔは、輝度信号分布が高輝度側に偏っている場合に、輝度信号分布を広げることによる疑似輪郭の発生を抑制するために、大き過ぎない値に設定される。閾値ＬＩＭｏｆｓｔは、予め設定され、設定値メモリ５に記憶され、オフセットレベル算出手段１５に供給される。
【００４４】
目標オフセットレベルＯｆｆｓｅｔ＿ｔｇｔは画面単位で算出される値であり、画面単位での変動が激しい（画面間での違いが大きくなる）ことが想定される。その変動による影響を軽減するために指数平滑係数値Ｋｏｆｓｔ（０以上１以下の値）を用いて、下式（２）に示す指数平滑処理を行う。
Ｏｆｆｓｅｔ
＝Ｋｏｆｓｔ×Ｏｆｆｓｅｔ＿ｔｇｔ（ｔ）
＋（１−Ｋｏｆｓｔ）×Ｏｆｆｓｅｔ＿ｔｇｔ（ｔ−１）
…（２）
上式（２）において、Ｏｆｆｓｅｔ＿ｔｇｔ（ｔ）は、ある画面について算出された目標オフセットレベルであり、Ｏｆｆｓｅｔ＿ｔｇｔ（ｔ−１）は、Ｏｆｆｓｅｔ＿ｔｇｔ（ｔ）の１画面前に算出された目標オフセットレベルである。算出されたオフセットレベルＯｆｆｓｅｔはオフセット減算手段１へ入力される。なお、特定の画面の値であることを示す場合には「Ｏｆｆｓｅｔ＿ｔｇｔ」に「（ｔ）」、「（ｔ−１）」を付すが、どの画面のものであるかを特定する必要がない場合には、「（ｔ）」、「（ｔ−１）」などを付さない。他の変数（ＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔなど）についても同様である。
【００４５】
上記構成とすることにより、入力画像の目標オフセットレベルＯｆｆｓｅｔ＿ｔｇｔが画面単位で激しく変動した場合にも、補正後の画像の輝度信号のレベル変動を抑制することができる効果が得られる。
【００４６】
目標オフセットレベルＯｆｆｓｅｔ＿ｔｇｔの変動が激しくないような環境においては、オフセットレベルＯｆｆｓｅｔの算出に指数平滑処理を用いず、下式（３）で示すように、目標オフセットレベルＯｆｆｓｅｔ＿ｔｇｔをオフセットレベルＯｆｆｓｅｔとする構成としても良い。
Ｏｆｆｓｅｔ＝Ｏｆｆｓｅｔ＿ｔｇｔ      …（３）
【００４７】
図１に戻り、オフセット減算手段１は、下式（４）で示すように、オフセットレベル算出手段１５から画面毎に出力されるオフセットレベルＯｆｆｓｅｔを入力画像の輝度信号Ｙｉから減算し、減算結果を輝度信号Ｙｏｆｓｔとして出力する。
Ｙｏｆｓｔ＝Ｙｉ−Ｏｆｆｓｅｔ      …（４）
輝度信号Ｙｏｆｓｔは白補正ゲイン輝度乗算手段２へ入力される。
【００４８】
入力画像の輝度信号Ｙｉから減算するオフセットレベルＯｆｆｓｅｔを、入力画像の輝度信号Ｙｉの周辺領域輝度平均値Ｙａｖｇから算出される輝度最小値Ｙｍｉｎと、入力画像の黒画素数ＮｕｍＢに基づき算出されるオフセット係数ＫＢの乗算から算出することとしたので、黒つぶれ画素を発生させることなく、輝度信号分布を広げる階調補正を行うことが可能である。
【００４９】
白補正ゲイン算出手段２１は、オフセットレベル算出手段１５から画面毎に出力されるオフセットレベルＯｆｆｓｅｔと輝度信号の階調の最大値Ｗｔｇｔから下式（５）に従い白補正ゲイン値ＷＧａｉｎを算出する。
ＷＧａｉｎ＝Ｗｔｇｔ／（Ｗｔｇｔ−Ｏｆｆｓｅｔ）      …（５）
上記最大値Ｗｔｇｔは、画面内で白として表示される階調範囲の最大輝度レベルであり、設定値メモリ５に記憶されており、白補正ゲイン算出手段２１に供給される。
【００５０】
白補正ゲイン輝度乗算手段２は、下式（６）で示されるように、白補正ゲイン算出手段２１から出力されるＷＧａｉｎとオフセット減算手段１から出力される輝度信号Ｙｏｆｓｔとを乗算し、乗算結果をゲイン調整された輝度信号Ｙｗとして出力する。
Ｙｗ＝ＷＧａｉｎ×Ｙｏｆｓｔ    …（６）
【００５１】
入力画像の輝度信号Ｙｉの階調の最大値を超えないように白補正ゲイン値ＷＧａｉｎを生成しているので、白補正ゲイン値ＷＧａｉｎが乗算された輝度信号Ｙｗと色差信号Ｃｂｉ、Ｃｒｉから構成される補正画像において、白飛びする画素が増加しない効果がある。
【００５２】
入力画像の輝度信号Ｙｉの分布と、オフセット減算手段１が出力する輝度信号Ｙｏｆｓｔの分布と、白補正ゲイン輝度乗算手段２が出力する輝度信号Ｙｗの分布を図７（ａ）〜（ｃ）のヒストグラムに示す。
図７（ａ）及び（ｂ）に示されるように、入力輝度信号Ｙｉとオフセット輝度信号Ｙｏｆｓｔの分布位置は異なるが、その分布形状は同じである。
図７（ａ）及び（ｃ）に示されるように、第１の補正画像Ｖｗの輝度信号Ｙｗと入力輝度信号Ｙｉは分布位置と分布形状がともに異なる。
【００５３】
オフセット減算手段１と白補正ゲイン輝度乗算手段２の効果により、輝度信号Ｙｗの分布は輝度信号Ｙｉの分布よりも広くなり、霧、霞、雨天などで撮影した画像のコントラストは改善される。
しかし、輝度信号Ｙｗの分布の平均値は、輝度信号Ｙｉの分布の平均値よりも低くなり、輝度信号Ｙｗと色差信号Ｃｂｉ及びＣｒｉから構成される第１の補正画像Ｖｗは、入力画像よりも暗い画像となる。
【００５４】
平均輝度補正ゲイン生成手段３０及び平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段３による補正は、このようにして暗くなった画素を明るくする（平均輝度を高める）ためのものである。
【００５５】
図１に戻り、補正前平均輝度値算出手段３１は、入力画像の輝度信号Ｙｉの画面全体の平均輝度値ＡＰＬｐｒｅを算出する。平均輝度値ＡＰＬｐｒｅは、目標平均輝度値算出手段３２へ入力される。
【００５６】
目標平均輝度値算出手段３２は、補正前平均輝度値算出手段３１から出力される平均輝度値ＡＰＬｐｒｅと、平均輝度値補正量算出手段３８から出力される平均輝度値補正量ＳＡＴＡＤＪと、補正前後で平均輝度値に所望のレベル差を与えるための調整値ＡＰＬＡＤＪから、下式（７）に従い、目標平均輝度値ＡＰＬ＿ＴＧＴを算出する。
ＡＰＬ＿ＴＧＴ＝ＡＰＬｐｒｅ＋ＡＰＬＡＤＪ−ＳＡＴＡＤＪ    …（７）
算出された目標平均輝度値ＡＰＬ＿ＴＧＴは、平均輝度補正ゲイン算出手段３３へ入力される。
【００５７】
目標平均輝度値ＡＰＬ＿ＴＧＴの算出式に、調整値ＡＰＬＡＤＪの項を加算する構成としたので、補正前後で平均輝度値に所望のレベル差を与えることができる効果がある。入力画像が明る過ぎたり、暗過ぎたりする場合に調整値ＡＰＬＡＤＪを使って補正する。
【００５８】
調整値ＡＰＬＡＤＪは、上記のような考慮に基づき補正前後でのレベル差を所定値になるように予め定められる。
【００５９】
平均輝度補正ゲイン算出手段３３は、目標平均輝度値算出手段３２から出力される目標平均輝度値ＡＰＬ＿ＴＧＴと、補正後平均輝度値算出手段３４から出力される平均輝度値ＡＰＬｐｏｓｔから、下式（８）に従い目標平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔを算出する。
ＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔ＝ＡＰＬ＿ＴＧＴ／ＡＰＬｐｏｓｔ    …（８）
【００６０】
式（８）で求められる目標平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔは画面単位で算出される値であり、画面単位での変動が想定される。その変動による影響を軽減するために指数平滑係数値Ｋａｐｌ（０以上１以下の値）を用いて、下式（９）に従い算出する。
ＡＰＬＧａｉｎ
＝Ｋａｐｌ×ＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔ（ｔ）
＋（１−Ｋａｐｌ）×ＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔ（ｔ−１）
…（９）
上式（９）において、ＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔ（ｔ）は、ある画面について算出された目標平均輝度補正ゲインであり、ＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔ（ｔ−１）は、ＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔ（ｔ）の１画面前に算出された目標平均輝度補正ゲインである。
算出された平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎは平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段３へ入力される。
【００６１】
上記構成とすることにより、入力画像の平均輝度値が画面単位で激しく変動した場合にも、補正後の画像の平均輝度値のレベル変動を抑制することができる効果が得られる。
【００６２】
目標平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔの変動が激しくないような環境においては、平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎの算出に指数平滑処理を用いず、下式（１０）で表されるように、目標平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔを平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎとする構成としても良い。
ＡＰＬＧａｉｎ＝ＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔ    …（１０）
【００６３】
平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段３は、平均輝度補正ゲイン算出手段３３から出力される平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎと、白補正ゲイン輝度乗算手段２が出力する輝度信号Ｙｗを下式（１１）で示すように乗算し、補正後輝度信号Ｙｗａを算出する。
Ｙｗａ＝ＡＰＬＧａｉｎ×Ｙｗ    …（１１）
【００６４】
補正後平均輝度値算出手段３４は、平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段３が出力する輝度信号Ｙｗａの画面全体の平均輝度値ＡＰＬｐｏｓｔを算出する。平均輝度値ＡＰＬｐｏｓｔは、平均輝度補正ゲイン算出手段３３へ入力される。
【００６５】
入力画像の輝度信号分布が高輝度側に偏っていない画像の場合、平均輝度値補正量ＳＡＴＡＤＪは０となることが多く、さらに、調整値ＡＰＬＡＤＪが０である場合には、目標平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔは、補正前平均輝度値ＡＰＬｐｒｅと補正後平均輝度値ＡＰＬｐｏｓｔの比となる。即ち、式（７）で、ＳＡＴＡＤＪ＝０、ＡＰＬＡＤＪ＝０とすると、
ＡＰＬ＿ＴＧＴ＝ＡＰＬｐｒｅ＋ＡＰＬＡＤＪ−ＳＡＴＡＤＪ
＝ＡＰＬｐｒｅ＋０−０
＝ＡＰＬｐｒｅ    …（７ｂ）
となり、さらに式（８）でＡＰＬ＿ＴＧＴ＝ＡＰＬｐｒｅとすると、
ＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔ＝ＡＰＬ＿ＴＧＴ／ＡＰＬｐｏｓｔ
＝ＡＰＬｐｒｅ／ＡＰＬｐｏｓｔ    （８ｂ）
となる。このために、補正後平均輝度ＡＰＬｐｏｓｔは補正前平均輝度ＡＰＬｐｒｅに近づくこととなり、補正前後での画像の明るさが変動しない効果がある。
【００６６】
原色信号画素代表値生成手段３５は、平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段３が出力する輝度信号Ｙｗａと入力画像の色差信号Ｃｂｉ及びＣｒｉからマトリクス演算により、画素ごとの原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂを算出し、さらに原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの最大値ｍａｘ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を画素代表値Ｍ＿ＰＯＳＴとして算出する。算出した画素代表値Ｍ＿ＰＯＳＴは、色飽和画素計数手段３６と色飽和量平均値算出手段３７へ入力される。
【００６７】
マトリクス演算は、出力画像の表示系に対応した色マトリクス変換式、例えば下式（１２）に基づいて、輝度信号Ｙｗａと色差信号Ｃｂｉ及びＣｒｉから原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂを生成する。
Ｒ＝  ＋１．００×Ｙｗａ＋０．００×Ｃｂｉ＋１．４０×Ｃｒｉ
Ｇ＝  ＋１．００×Ｙｗａ−０．３４×Ｃｂｉ−０．７１×Ｃｒｉ
Ｂ＝  ＋１．００×Ｙｗａ＋１．７７×Ｃｂｉ＋０．００×Ｃｒｉ
…（１２）
上式（１２）はＮＴＳＣ規格の色マトリクス変換式であるが、出力画像の表示系に合わせて、例えばｓＲＧＢ規格などの色マトリクス変換式を用いてもよい。
【００６８】
色飽和画素計数手段３６は、原色信号画素代表値生成手段３５から出力される画素代表値Ｍ＿ＰＯＳＴと所定の閾値ＳＡＴｍｉｎとを大小比較し、入力画像の画面単位で画素代表値Ｍ＿ＰＯＳＴが所定の閾値ＳＡＴｍｉｎ以上となる画素数を計数し、色飽和画素数ＳＡＴｎｕｍを出力する。計数された色飽和画素数ＳＡＴｎｕｍは、色飽和量平均値算出手段３７へ入力される。所定の閾値ＳＡＴｍｉｎは、画像を表示する際に色飽和が発生しないようマージンも考慮して設定する。
【００６９】
色飽和量平均値算出手段３７は、原色信号画素代表値生成手段３５から出力される画素代表値Ｍ＿ＰＯＳＴと、色飽和画素計数手段３６から出力される色飽和画素数ＳＡＴｎｕｍと、所定の閾値ＳＡＴｍｉｎから、下式（１３）に従い、色飽和量平均値ＳＡＴａｖｇを算出する。算出された色飽和量平均値ＳＡＴａｖｇは平均輝度値補正量算出手段３８へ入力される。
ＳＡＴａｖｇ
＝（Σ（（ＳＡＴｍｉｎ≦Ｍ＿ＰＯＳＴを満たすＭ＿ＰＯＳＴ）−ＳＡＴｍｉｎ））
／ＳＡＴｎｕｍ
…（１３）
【００７０】
平均輝度値補正量算出手段３８は、色飽和画素計数手段３６から出力される色飽和画素数ＳＡＴｎｕｍと、色飽和量平均値算出手段３７から出力される色飽和量平均値ＳＡＴａｖｇと、画面画素数ＮＭＡＸと、平均輝度値補正量に対する強度係数ＳＡＴｓｔｒから下式（１４）に従い、平均輝度値補正量ＳＡＴＡＤＪを算出する。
ＳＡＴＡＤＪ
＝ＳＡＴａｖｇ×（ＳＡＴｎｕｍ／ＮＭＡＸ）×ＳＡＴｓｔｒ    …（１４）
上式（１４）の右辺における（ＳＡＴｎｕｍ／ＮＭＡＸ）は色飽和が発生している面積の割合に相当する。
【００７１】
なお、色飽和量平均値算出手段３７と平均輝度値補正量算出手段３８において、其々、色飽和量平均値ＳＡＴａｖｇと色飽和画素数ＳＡＴｎｕｍとを算出し、次いで、平均輝度値補正量ＳＡＴＡＤＪを算出する構成としたが、下式（１５）のように直接平均輝度値補正量ＳＡＴＡＤＪを算出する構成としても良い。
ＳＡＴＡＤＪ
＝ＳＡＴａｖｇ×（ＳＡＴｎｕｍ／ＮＭＡＸ）×ＳＡＴｓｔｒ
＝（（Σ（（ＳＡＴｍｉｎ≦Ｍ＿ＰＯＳＴを満たすＭ＿ＰＯＳＴ）−ＳＡＴｍｉｎ））
／ＳＡＴｎｕｍ）×（ＳＡＴｎｕｍ／ＮＭＡＸ）×ＳＡＴｓｔｒ
＝（Σ（（ＳＡＴｍｉｎ≦Ｍ＿ＰＯＳＴを満たすＭ＿ＰＯＳＴ）−ＳＡＴｍｉｎ））
／ＮＭＡＸ×ＳＡＴｓｔｒ
…（１５）
【００７２】
上記の構成とすることにより、色飽和量平均値ＳＡＴａｖｇの算出における色飽和画素数ＳＡＴｎｕｍによる除算と、平均輝度値補正量ＳＡＴＡＤＪの算出における色飽和画素数ＳＡＴｎｕｍによる乗算を削除しても、同様に平均輝度値補正量ＳＡＴＡＤＪが得られる。除算手段と乗算手段を減らすことにより、回路規模を削減できる効果がある。
【００７３】
輝度飽和処理手段４は、平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段３が出力する輝度信号Ｙｗａに対する飽和処理を行い、補正後の輝度信号Ｙｏを算出する。
【００７４】
ここで、平均輝度補正ゲイン生成手段３０内に平均輝度値補正量算出手段３８が設けられていることによる効果について説明する。
【００７５】
比較のため、最初に、平均輝度値補正量算出手段３８が設けられていない場合の挙動について説明する。この場合における、入力画像の輝度信号Ｙｉの分布と、平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段３から出力される輝度信号Ｙｗａ’の分布を図８のヒストグラムに示す。平均輝度補正ゲイン算出手段３３は、入力画像の輝度信号Ｙｉの平均輝度値ＡＰＬｐｒｅと、輝度信号Ｙｗａ’の平均輝度値ＡＰＬｐｏｓｔが等しくなるように平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎを算出するために、輝度信号Ｙｗａ’の分布は輝度信号の階調の最大値に近づくこととなり、白飛びする画素が増加する。
【００７６】
また、輝度信号Ｙｗａ’と色差信号Ｃｂｉ及びＣｒｉからマトリクス演算により得られる原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂが階調の最大値となる画素が増加することとなり、色相が変化する画像が増加することとなる。例えば、ＮＴＳＣ規格では原色信号Ｒ、Ｂは輝度信号Ｙｗａ’と色差信号Ｃｂｉ及びＣｒｉから下式（１６）により算出されるため、輝度信号Ｙｗａ’が階調の最大値に達していなくても、色差信号Ｃｂｉ及びＣｒｉが正となるような画素では、原色信号Ｒ、Ｂが階調の最大値となって色飽和が発生し、色相が変化する。
Ｒ＝  ＋１．００×Ｙｗａ’＋０．００×Ｃｂｉ＋１．４０×Ｃｒｉ
Ｂ＝  ＋１．００×Ｙｗａ’＋１．７７×Ｃｂｉ＋０．００×Ｃｒｉ
…（１６）
【００７７】
次に、平均輝度値補正量算出手段３８が設けられている場合における、入力画像の輝度信号Ｙｉの分布と、平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段３から出力される輝度信号Ｙｗａの分布を図９のヒストグラムに示す。平均輝度補正ゲイン算出手段３３は、入力画像の輝度信号Ｙｉの平均輝度値ＡＰＬｐｒｅから平均輝度値補正量ＳＡＴＡＤＪを減算した値と、輝度信号Ｙｗａの平均輝度値ＡＰＬｐｏｓｔの比から平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎを算出するために、輝度信号Ｙｗａの分布は、図８に示した平均輝度値補正量算出手段３８が存在しない場合に平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段３から出力される輝度信号Ｙｗａ’ほど、輝度信号の階調の最大値には偏らないこととなる。その結果、白飛びする画素の増加が抑制され、また、輝度信号Ｙｗａと色差信号Ｃｂｉ、Ｃｒｉからマトリクス演算により得られる原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂが階調の最大値となる画素の増加も抑制され、色相が変化する画素の増加を抑制することが可能となる。
【００７８】
実施の形態２．
図１０は本発明の実施の形態２に係る画像処理装置を示す。図１０に示される画像処理装置は、図１に示される実施の形態１の画像処理装置に対して、白補正ゲイン色差乗算手段６と、平均輝度補正ゲイン色差乗算手段７と、色差飽和処理手段８が付加されており、実施の形態１と色差信号に対する増幅処理を行う点で実施の形態１と異なる。
【００７９】
以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。
白補正ゲイン色差乗算手段６は、白補正ゲイン算出手段２１から出力される白補正ゲイン値ＷＧａｉｎと入力画像の色差信号Ｃｂｉ及びＣｒｉを乗算し、ゲイン調整された色差信号Ｃｂｗ及びＣｒｗを算出する。ゲイン調整された色差信号Ｃｂｗ及びＣｒｗと、ゲイン調整された輝度信号Ｙｗとで、本実施の形態における第１の補正画像信号Ｖｗが構成される。ゲイン調整された色差信号Ｃｒｗ、Ｃｂｗは、平均輝度補正ゲイン色差乗算手段７へ入力される。
【００８０】
平均輝度補正ゲイン色差乗算手段７は、平均輝度補正ゲイン算出手段３３から出力される平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎと白補正ゲイン色差乗算手段６から出力されるゲイン調整された色差信号Ｃｂｗ及びＣｒｗを乗算し、ゲイン調整された色差信号Ｃｂｗａ及びＣｒｗａを算出する。ゲイン調整された色差信号Ｃｂｗａ及びＣｒｗａと、ゲイン調整された輝度信号Ｙｗａとで、本実施の形態における第２の補正画像信号Ｖｗａが構成される。ゲイン調整された色差信号Ｃｂｗａ及びＣｒｗａは原色信号画素代表値生成手段３５と色差飽和処理手段８へ入力される。
【００８１】
色差飽和処理手段８は、平均輝度補正ゲイン色差乗算手段７が出力するゲイン調整された色差信号Ｃｂｗａ及びＣｒｗａに対する飽和処理を行い、補正後の色差信号Ｃｂｏ及びＣｒｏを算出する。補正後の色差信号Ｃｂｏ及びＣｒｏと、補正後の輝度信号Ｙｏとで、本実施の形態における補正後の画像信号Ｖｏが構成される。
【００８２】
このように色差信号に対する増幅処理を行うことで、霧、霞、雨天などにより彩度が低下した画像に対して、輝度信号の階調補正だけでなく、彩度向上をも図ることが可能となる。また、色飽和量を算出し、その色飽和量により、輝度信号および色差信号に対するゲイン値ＡＰＬＧａｉｎを補正するようにしているため、色差信号に対する増幅処理を行っても、色相が変化する画素の増加を抑制することが可能である。
【００８３】
図１１及び図１２は、実施の形態２における画像処理装置の処理を説明するためのフローチャートである。以下では、説明を簡潔にするために、入力画像の画素ごとに輝度信号と色差信号が入力されるのではなく、入力画像の画面ごとに、画面全体の画素の輝度信号と色差信号が入力されるものとする。また、入力画像の画面画素数をＮＭＡＸと表記する。
【００８４】
ステップＳ１では、入力画像の輝度信号Ｙｉと色差信号Ｃｂｉ及びＣｒｉを受信する。
ステップＳ２では、１画面前に算出したオフセットレベルＯｆｆｓｅｔと白補正ゲインＷＧａｉｎと平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎから輝度信号Ｙｗａ、色差信号Ｃｂｗａ及びＣｒｗａを算出する。
【００８５】
ステップＳ３では、現在の画面内の各画素の周辺領域輝度平均値Ｙａｖｇを算出する。
ステップＳ４では、現在の画面内の各画素の周辺領域輝度平均値Ｙａｖｇの最小値である輝度最小値Ｙｍｉｎを算出する。
【００８６】
ステップＳ５では、現在の画面内の各画素の周辺領域輝度平均値Ｙａｖｇが所定の閾値Ｂｍａｘ以下となる黒画素数ＮｕｍＢを計数する。
ステップＳ６では、黒画素数ＮｕｍＢの値に応じてオフセット係数ＫＢを算出する。即ち、黒画素数ＮｕｍＢが所定値ＮｕｍＴＰよりも小さければ、オフセット係数ＫＢを「１」とし、黒画素数ＮｕｍＢが所定値ＮｕｍＴＰ以上であれば、オフセット係数ＫＢを「１」よりも小さな値とする。
【００８７】
ステップＳ７では、ステップＳ４で算出した輝度最小値ＹｍｉｎとステップＳ６で算出したオフセット係数ＫＢと、所定の閾値ＬＩＭＯｆｓｔから目標オフセットレベルＯｆｆｓｅｔ＿ｔｇｔを算出する。
ステップＳ８では、指数平滑処理により目標オフセットレベルＯｆｆｓｅｔ＿ｔｇｔからオフセットレベルＯｆｆｓｅｔを算出する。
【００８８】
ステップＳ９では、ステップＳ８で算出したオフセットレベルＯｆｆｓｅｔと輝度信号の階調の最大値Ｗｔｇｔから白補正ゲインＷＧａｉｎを算出する。
【００８９】
ステップＳ１０では、画面全体の画素の輝度信号Ｙｉの平均値である補正前平均輝度値ＡＰＬｐｒｅと、画面全体の画素の輝度信号Ｙｗａの平均値である補正後平均輝度値ＡＰＬｐｏｓｔを算出する。
【００９０】
ステップＳ１１では、ステップＳ２で算出した輝度信号Ｙｗａと色差信号Ｃｒｗａ、Ｃｂｗａからマトリクス演算により、原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂを算出し、各画素について原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂの最大値ＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を画素代表値Ｍ＿ＰＯＳＴとして算出する。
ステップＳ１２では、画素代表値Ｍ＿ＰＯＳＴが所定の閾値ＳＡＴｍｉｎを超える色飽和画素数ＳＡＴｎｕｍを計数する。
【００９１】
ステップＳ１３では、色飽和画素の画素代表値Ｍ＿ＰＯＳＴから所定の閾値ＳＡＴｍｉｎを減算した値の画面内での合計を算出し、色飽和画素数ＳＡＴｎｕｍで除算して色飽和量平均値ＳＡＴａｖｇを算出する。
ステップＳ１４では、ステップＳ１２で算出した色飽和画素数ＳＡＴｎｕｍと、ステップＳ１３で算出した色飽和量平均値ＳＡＴａｖｇと、画面画素数ＮＭＡＸと、平均輝度値補正量に対する強度係数ＳＡＴｓｔｒから平均輝度値補正量ＳＡＴＡＤＪを算出する。
【００９２】
ステップＳ１５では、ステップＳ１０で算出した補正前平均輝度値ＡＰＬｐｒｅと、ステップＳ１４で算出した平均輝度値補正量ＳＡＴＡＤＪと、補正前後で平均輝度値に所望のレベル差を与えるための調整値ＡＰＬＡＤＪから目標平均輝度値ＡＰＬ＿ＴＧＴを算出する。
ステップＳ１６では、ステップＳ１５で算出した目標平均輝度値ＡＰＬ＿ＴＧＴとステップＳ１０で算出した補正後平均輝度値ＡＰＬｐｏｓｔとの比較判定を行う。ここで、ＡＰＬ＿ＴＧＴ＝ＡＰＬｐｏｓｔであると判定された場合には、ステップＳ１７に進む。一方、ＡＰＬ＿ＴＧＴ＝ＡＰＬｐｏｓｔでないと判定された場合には、ステップＳ１８に進む。
【００９３】
ステップＳ１７では、１画面前に算出した目標平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔ（ｔ−１）を現画面の目標平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔ（ｔ）として保持する。
一方、ステップＳ１８では、ステップＳ１５で算出した目標平均輝度値ＡＰＬ＿ＴＧＴとステップＳ１０で算出した補正後平均輝度値ＡＰＬｐｏｓｔから現画面の目標平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔ（ｔ）を算出する。
【００９４】
ステップＳ１９では、指数平滑処理により目標平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔ（ｔ）、ＡＰＬＧａｉｎ＿ｔｇｔ（ｔ−１）から平均輝度補正ゲインＡＰＬＧａｉｎを算出する。
最後に、ステップＳ２０では、ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ１７、Ｓ１８、Ｓ１９で使用するカウント値ｔの更新を行い、次の入力画像の処理を開始するためにステップＳ１に戻る。
【００９５】
補正画像の色飽和画素数ＳＡＴｎｕｍが少ない場合や色飽和量平均値ＳＡＴａｖｇが小さい場合には、ステップＳ１１からステップＳ１９の処理により、補正後平均輝度値ＡＰＬｐｏｓｔと補正前平均輝度値ＡＰＬｐｒｅの差を小さくすることが出来る。一方、補正画像の色飽和画素数ＳＡＴｎｕｍが多い場合や色飽和量平均値ＳＡＴａｖｇが大きい場合には、補正により色相が変化する画素数の増加を抑制した上で、補正後平均輝度値ＡＰＬｐｏｓｔと補正前平均輝度値ＡＰＬｐｒｅの差が小さくなるように制御することが可能となる。
【符号の説明】
【００９６】
１  オフセット減算手段、  ２  白補正ゲイン輝度乗算手段、  ３  平均輝度補正ゲイン輝度乗算手段、  ４  輝度飽和処理手段、  ５  設定値メモリ、  ６  白補正ゲイン色差乗算手段、  ７  平均輝度補正ゲイン色差乗算手段、  ８  色差飽和処理手段、  １０  オフセットレベル生成手段、  １１  周辺領域輝度平均手段、  １２  輝度最小値算出手段、  １３  黒画素計数手段、  １４  オフセット係数算出手段、  １５  オフセットレベル算出手段、  ２０  白補正ゲイン生成手段、  ２１  白補正ゲイン算出手段、  ３０  平均輝度補正ゲイン生成手段、  ３１  補正前平均輝度値算出手段、  ３２  目標平均輝度値算出手段、  ３３  平均輝度補正ゲイン算出手段、  ３４  補正後平均輝度値算出手段、  ３５  原色信号画素代表値生成手段、  ３６  色飽和画素計数手段、  ３７  色飽和量平均値算出手段、  ３８  平均輝度値補正量算出手段。
【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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