(57)【要約】【課題】  輝度分布や平均輝度などの原画像の特徴を保ったままコントラストを向上させる事ができる画像処理方法及び画像表示装置を提供する。【解決手段】  入力画像信号に対し色空間を変換し、変換された画像信号とするステップ１と、変換された画像信号のヒストグラムを作成するステップ２と、作成したヒストグラムに応じ、変換された画像信号に対して信号変換を行うステップ４と、信号変換された画像信号に対し色空間を行うステップ５とを含む画像処理方法。【選択図】        図１
2006295623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像信号のヒストグラムを作成するステップと、作成したヒストグラムに応じ、変換された画像信号に対して信号変換を行うステップとを含む事を特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
複数の色成分から成る入力画像信号に対し、色空間変換を行うステップと、前記色空間変換を行った信号に対し、ヒストグラムを計算するステップと、前記ヒストグラムに応じて信号変換を行うステップと、前記信号変換を行った信号に対し、色空間変換を行うステップとを含む事を特徴とする画像処理方法。
【請求項３】
上限値・下限値を設定し、入力信号が前記上限値・下限値の範囲内の場合に、信号変換を行う請求項１または２に記載の画像処理方法。
【請求項４】
前記上限値は入力画像のヒストグラムに基づいて決定される請求項３に記載の画像処理方法。
【請求項５】
前記下限値は入力画像のヒストグラムに基づいて決定される請求項３に記載の画像処理方法。
【請求項６】
前記信号変換は非線形変換である請求項１または２に記載の画像処理方法。
【請求項７】
入力画像信号に基づき画像を表示する画像表示装置において、
入力画像信号のヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、作成したヒストグラムに応じ、変換された画像信号に対して信号変換を行う信号変換部とを備える事を特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号処理方法および装置、また、それらを用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像表示装置における表示画像の輝度分布を均一化させることによって画質を向上させる方法として、ヒストグラム平滑化による処理が知られている。輝度分布が暗い方に偏っている画像や、逆に明るい方に偏っている画像に対してこの処理を行うと、輝度が明暗の全体に分布するようになり、コントラストが向上し、画質を向上させることができる。このようにヒストグラム平滑化は、輝度分布が偏ったり、不均一な画像に対しては特に効果が期待できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしこの従来の方法によると、表示画像の輝度分布を均一化してしまうために、コントラスト向上の程度を調整することが難しく、また表示画像の平均輝度が変化してしまい、相対的な明るさが大きく変化してしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は以上の様な問題点を改善すべくなされたものであり、画像の特徴を保ったままコントラストを向上させる事を目的とする。そのため、本発明では従来の方法に比べて、輝度分布や平均輝度などの原画像の特徴を保ったままコントラストを向上させる事ができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、入力画像信号のヒストグラムを作成するステップと、作成したヒストグラムに応じ、変換された画像信号に対して信号変換を行うステップとを含む画像処理方法である。
【０００６】
また、本発明は、複数の色成分から成る入力画像信号に対し、色空間変換を行うステップと、前記色空間変換を行った信号に対し、ヒストグラムを計算するステップと、前記ヒストグラムに応じて信号変換を行うステップと、前記信号変換を行った信号に対し、色空間変換を行うステップとを含む画像処理方法である。
【０００７】
そして、上限値・下限値を設定し、入力信号が前記上限値・下限値の範囲内の場合に、信号変換を行う画像処理方法である。
【０００８】
更に、本発明は、前記上限値は入力画像のヒストグラムに基づいて決定される画像処理方法である。
【０００９】
また、本発明は、前記下限値は入力画像のヒストグラムに基づいて決定される画像処理方法である。
【００１０】
そして、本発明は、前記信号変換は非線形変換である画像処理方法である。
【００１１】
更に、本発明は、入力画像信号に基づき画像を表示する画像表示装置において、入力画像信号のヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、作成したヒストグラムに応じ、変換された画像信号に対して信号変換を行う信号変換部とを備える画像表示装置である。
【発明の効果】
【００１２】
以上により、本発明における画像信号処理方法または画像信号処理装置を用いる事により、画像の特徴を保ったままコントラストを向上させる事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の画像処理方法及び画像表示装置の実施例について、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
実施例１を説明する。以下、図面に基づき本実施例における画像処理装置及び方法を詳しく説明する。まず、本実施例における画像処理装置について、図に基づいて説明する。図２は、本実施例における画像処理装置２の構成を示したブロック図である。画像処理装置２は、色空間変換部２１、ヒストグラム作成部２２、メモリ２３、統計量計算部２４、信号変換部２５、および色空間変換部２６を備える。
【００１５】
色空間変換部２１は、入力された入力画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１を、行列計算により（Ｒ，Ｇ，Ｂ）色空間から（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）色空間へと変換し、変換された画像信号Ｙ１、Ｃｂ１、Ｃｒ１を出力する。ヒストグラム作成部２２は、色空間変換部２１より入力された各画素の画像信号Ｙ１、Ｃｂ１、Ｃｒ１に基づき、入力画像のヒストグラム（輝度信号Ｙ１の度数分布）を作成し、メモリ２３に保存する。統計量計算部２４は、メモリ２３に保存された入力画像のヒストグラムに基づき、平均値および標準偏差を計算する。信号変換部２５は、統計量計算部２４より入力されたヒストグラムの平均値および標準偏差を用いて、色空間変換部２１より入力された画像信号Ｙ１、Ｃｂ１、Ｃｒ１に対して信号変換処理を行い、画像信号Ｙ２、Ｃｂ２、Ｃｒ２を出力する。色空間変換部２６は、信号変換部２５より入力された画像信号Ｙ２、Ｃｂ２、Ｃｒ２を、行列計算により（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）色空間から（Ｒ，Ｇ，Ｂ）色空間へと変換し、変換された画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２を出力する。
【００１６】
次に、本実施例における画像処理方法のアルゴリズムについて、図に基づいて説明する。図１は、本実施例における画像処理方法の処理の流れを示したフローチャートである。本実施例における画像処理装置に入力された３種類の画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１は、ステップ１において色空間変換処理が施され、画像信号Ｙ１、Ｃｂ１、Ｃｒ１に変換される。次にステップ２において輝度信号Ｙ１の度数分布である入力画像のヒストグラムを作成する。次にステップ３において作成したヒストグラムに基づいて、輝度信号Ｙ１の平均値および標準偏差を計算する。次にステップ４において、計算して得た輝度信号Ｙ１の平均値および標準偏差に基づいて画像信号Ｙ１、Ｃｂ１、Ｃｒ１に信号変換処理を施し、Ｙ２、Ｃｂ２、Ｃｒ２とする。次にステップ５において、画像信号Ｙ２、Ｃｂ２、Ｃｒ２に色空間変換処理を施し、出力画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２を得る。
【００１７】
さらに、画像信号Ｙ１、Ｃｂ１、Ｃｒ１に対する信号変換処理について、詳しく説明する。以下、入力画像の総画素数をＮ、入力輝度信号Ｙ１の段階数（階調数）をＫ、ヒストグラムの平均値をＭ、標準偏差をσとする。このとき入力輝度信号Ｙ１は０からＫ−１の間の整数値をとる。また、入力輝度信号Ｙ１の最小値をＹｍｉｎ、最大値をＹｍａｘとする。信号変換は、入力輝度信号Ｙ１の値に応じて場合分けをして行い、変換後の輝度信号をＹ２、Ｃｂ２、Ｃｒ２とする。まず、信号変換に必要な各パラメータＲＧ、ＬＲＧ、ＵＲＧ、ＬＢＲ、ＵＢＲ、ＬＴ、ＵＴ、ＬＲ、ＵＲ、ＭＩＤの計算を以下の式により行う。
【数１】
2006295623.tif 000003
【数２】
2006295623.tif 000004
ＵＲＧ＝ＲＧ−ＬＲＧ
【数３】
2006295623.tif 000005
ＵＢＲ＝１−ＬＢＲ、ＬＴ＝０．１、ＵＴ＝０．９
【数４】
2006295623.tif 000006
【数５】
2006295623.tif 000007
【数６】
2006295623.tif 000008
【００１８】
次に、信号値０からＹまでのヒストグラムの累積度数をＡ（Ｙ）とし、Ｙｍｉｎ、Ｙｍａｘの値に応じて、次のようにＭＩＮ、ＭＡＸを定める。
Ｙｍｉｎ＜ＬＴ×Ｋの場合、Ａ（Ｙ）≧Ｎ×ＬＲを満たす最小の信号値ＹをＭＩＮとし、Ｙｍｉｎ≧ＬＴ×Ｋの場合、ＭＩＮ＝Ｙｍｉｎとする。
【００１９】
さらに、Ｙｍａｘ＞ＵＴ×Ｋの場合、Ａ（Ｙ）＜Ｎ×（１−ＵＲ）を満たす最大の信号値ＹをＭＡＸとし、Ｙｍａｘ≦ＵＴ×Ｋの場合、ＭＡＸ＝Ｙｍａｘとする。さらに、
ＬＢ＝ＭＩＮ×（１−ＬＢＲ）、ＵＢ＝ＭＡＸ＋（Ｋ−ＭＡＸ）×ＵＢＲ
とする。
ここで、Ｓ（ｘ）は次の式で定義されるＳｉｇｍｏｉｄ関数とする。
【数７】
2006295623.tif 000009
【００２０】
そして、入力輝度信号Ｙ１の値に応じて場合分けを行い、以下の信号変換を行う。
（１）Ｙ１＜ＭＩＮの場合
【数８】
2006295623.tif 000010
（２）ＭＩＮ≦Ｙ１＜ＭＩＤの場合
【数９】
2006295623.tif 000011
【数１０】
2006295623.tif 000012
（３）ＭＩＤ≦Ｙ１≦ＭＡＸの場合
【数１１】
2006295623.tif 000013
【数１２】
2006295623.tif 000014
（４）ＭＡＸ＜Ｙ１の場合
【数１３】
2006295623.tif 000015
これにより、Ｙ２を得ることができる。また、いずれの場合も、Ｃｂ２＝Ｃｂ１、Ｃｒ２＝Ｃｒ１とする。
このようにして、入力画像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１を、変換された画像信号Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２とすることができる。
【００２１】
図３は、信号変換処理を行う前のヒストグラムの一例である。図４は、信号変換処理を行った後のヒストグラムの一例である。図５は、信号変換処理を行った場合の輝度対応グラフの一例である。図４を図３と比較すると、信号変換処理を行うことによりヒストグラムが平均化されるのがわかり、これにより、輝度分布が偏ったり、不均一な画像に対しても、コントラストが向上し、画質を向上させることができることが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明における画像処理方法の処理の流れを示したフローチャートの説明図。
【図２】本発明における画像処理装置２の構成を示したブロック図。
【図３】本発明における信号変換処理を行う前のヒストグラムの一例の説明図。
【図４】本発明における信号変換処理を行った後のヒストグラムの一例の説明図。
【図５】本発明における信号変換処理の輝度対応グラフの一例の説明図。
【符号の説明】
【００２３】
２  画像処理装置
２１  色空間変換部
２２  ヒストグラム作成部
２３  メモリ
２４  統計量計算部
２５  信号変換部
２６  色空間変換部
【図１】
2006295623.tif 000016
【図２】
2006295623.tif 000017
【図３】
2006295623.tif 000018
【図４】
2006295623.tif 000019
【図５】
2006295623.tif 000020