(57)【要約】    【課題】  大まかな画像の判別を行って、画像の種類に対応した補正曲線を生成可能な画質補正回路を提供すること。    【解決手段】  輝度信号Ｙについて、Ｎ個（Ｎは自然数）の画素につき１個の画素を抽出する画素サンプリング処理部と、複数のカウンタからなり前記画素サンプリング処理部で抽出した画素の輝度レベルに応じてカウントしてヒストグラム分布を検出する分布検出部と、このヒストグラム分布に基づいて輝度信号Ｙの補正曲線を生成する補正曲線生成部と、生成した補正曲線を用いて階調特性を補正する階調特性補正部とを具備してなる画質補正回路において、空間周波数を検出する空間周波数検出部と、前記カウンタを選択するカウンタ選択部とを設け、前記補正曲線生成部は、カウンタ選択部によって選択された空間周波数の値が低い画素が集中したカウンタからのカウント値を調整する制限処理部を具備してなる。【選択図】    図１
2006180267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された輝度信号Ｙについて、Ｎ個（Ｎは自然数）の画素につき１個の画素を抽出する画素サンプリング処理部と、複数のカウンタからなり前記画素サンプリング処理部で抽出した画素の輝度レベルに応じてカウントしてヒストグラム分布を検出する分布検出部と、このヒストグラム分布に基づいて輝度信号Ｙの補正曲線を生成する補正曲線生成部と、生成した補正曲線を用いて階調特性を補正する階調特性補正部とを具備してなる画質補正回路において、空間周波数を検出する空間周波数検出部と、前記カウンタを選択するカウンタ選択部とを設け、前記補正曲線生成部は、前記カウンタ選択部によって選択された空間周波数が特定の値の画素に集中したカウンタからのカウント値を調整する制限処理部を具備してなることを特徴とする画質補正回路。
【請求項２】
前記制限処理部では、前記カウンタ選択部によって選択された空間周波数の値が低い画素が集中したカウンタからのカウント値を下げるように調整を行うことを特徴とする請求項１記載の画質補正回路。
【請求項３】
入力された輝度信号Ｙについて、Ｎ個（Ｎは自然数）の画素につき１個の画素を抽出する画素サンプリング処理部と、複数のカウンタからなり前記画素サンプリング処理部で抽出した画素の輝度レベルに応じてカウントしてヒストグラム分布を検出する分布検出部と、このヒストグラム分布に基づいて輝度信号Ｙの補正曲線を生成する補正曲線生成部と、生成した補正曲線を用いて階調特性を補正する階調特性補正部とを具備してなる画質補正回路において、空間周波数を検出する空間周波数検出部と、色差信号Ｃｒ、Ｃｂ及び前記空間周波数の値から特定色の存在を検出する特定色検出部と、前記カウンタを選択するカウンタ選択部とを設け、前記補正曲線生成部は、前記カウンタ選択部によって選択された特定色が集中したカウンタからのカウント値を調整する制限処理部を具備してなることを特徴とする画質補正回路。
【請求項４】
前記制限処理部では、前記カウンタ選択部によって選択された特定色としての肌色が集中したカウンタからのカウント値を下げるように調整を行うことを特徴とする請求項３記載の画質補正回路。
【請求項５】
入力された輝度信号Ｙについて、Ｎ個（Ｎは自然数）の画素につき１個の画素を抽出する画素サンプリング処理部と、複数のカウンタからなり前記画素サンプリング処理部で抽出した画素の輝度レベルに応じてカウントしてヒストグラム分布を検出する分布検出部と、このヒストグラム分布に基づいて輝度信号Ｙの補正曲線を生成する補正曲線生成部と、生成した補正曲線を用いて階調特性を補正する階調特性補正部とを具備してなる画質補正回路において、空間周波数を検出する空間周波数検出部と、色差信号Ｃｒ、Ｃｂの値から特定色の存在を検出する特定色検出部と、前記空間周波数が特定の値の画素に集中したカウンタ及び前記特定色の集中したカウンタを選択するカウンタ選択部とを設け、前記補正曲線生成部は、前記カウンタ選択部によって空間周波数が特定の値の画素に集中したカウンタとして選択されかつ特定色が集中したカウンタとして選択されたカウンタからのカウント値を調整する制限処理部を具備してなることを特徴とする画質補正回路。
【請求項６】
前記制限処理部では、前記カウンタ選択部によって空間周波数の値が低い画素が集中したカウンタとして選択されかつ特定色としての肌色が集中したカウンタとして選択されたカウンタからのカウント値を下げるように調整を行うことを特徴とする請求項５記載の画質補正回路。
【請求項７】
階調特性補正部の後段にマトリクス変換処理部を設け、このマトリクス変換処理部では、入力された輝度信号Ｙと階調特性補正部からの補正後の輝度信号Ｙ’とから補正割合を検出し、この補正割合と同一の割合で色差信号Ｃｒ、Ｃｂをそれぞれ補正した後に、補正後の輝度信号Ｙ’と補正後の色差信号Ｃｒ、Ｃｂとを用いてマトリクス変換処理を行うようにしたことを特徴とする請求項１、３又は５記載の画質補正回路。
【請求項８】
階調特性補正部の後段にマトリクス変換処理部とγ補正処理部を順次設け、このうちγ補正処理部では、前記空間周波数検出部において検出した空間周波数が高くかつ高階調である画像を検出した場合には、高階調部分がつぶれないようなγ補正カーブを選択してγ補正処理を行うようにしたことを特徴とする請求項１、３又は５記載の画質補正回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等のディスプレイ装置に映像を表示する場合に使用されてきた画質補正回路に関するものであり、ヒストグラム分布に基づいて最適な補正曲線を生成して出力する画質補正回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等のディスプレイ装置に映像を表示する場合に、入力信号を基にして入出力特性を補正する画質補正処理が行われており、その１つとして、入力された映像信号の入力レベルの分布、いわゆるヒストグラムを検出し、このヒストグラムが集中した輝度レベル部分のコントラスト補正が重視される補正曲線を選択して補正を行う補正回路が、例えば、特許文献１として既に提案されている。また、この特許文献１はヒストグラムの分布のピークが２つ存在するような場合に対応できないことから、この様な場合においてもそれぞれのピーク部分のコントラストを共に向上させる補正曲線を生成可能な補正回路を本出願人は提案している（特願２００３−３１０５９６）。
【特許文献１】特開２０００−２８７１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、ヒストグラム分布に合わせて補正曲線を生成したとしても、必ずしも最適な画像が得られるとは限らない。例えば、青空などの明るい背景が画面上の大きな面積を占めていて、そこに人物などの被写体が表示されている画像に対してヒストグラム分布（輝度レベルを２５６階調とした場合）をとると、図６に示すように、背景の青空は明るいため最も大きなピークが高輝度部分に現れ、人物の人肌の色は中輝度部分に小さめのピークとして現れる。この図６に示すヒストグラム分布に基づいて補正曲線を生成すると、図７に示すような補正曲線となる。この図７から分かるように、最も輝度分布の集中した背景の高輝度部分と、次に輝度分布の集中した被写体の中輝度部分とが、順次傾斜のついた曲線となっており、それぞれ補正前に比べてコントラストが向上しているが、背景の高輝度部分に多くの階調を割り当てた結果、被写体を含む他の画像部分が補正前のスルー特性に比べて全体的に暗くなってしまうという問題があった。
【０００４】
また、本来最もコントラストを向上させたいのは被写体部分であり、特に人物の肌の色の変化については、ユーザはわずかな違いも敏感に識別してしまうため、スルー特性に比べて暗くならずにかつコントラストを向上させることが必要になる。逆に、青空などの背景に関してはコントラストを向上させることによる効果が薄く、むしろ、青空部分に多くの階調を割り当てることによって他の画像部分が暗くなるというデメリットの方が大きい。よって、被写体や背景が何であるかを特定した上で補正を掛けるか否かを判別するのが理想であるが、ヒストグラム分布のみでは画像の判別を行うことはできない。これに対して、画像を領域に分割して輪郭情報、色情報などからその領域の画像の種類を特定し、その画像に適した画質処理を行う技術も存在するが、動画に適したリアルタイム性や多様な映像入力への対応などを満たしたものではなかった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、動画に適したリアルタイム性や多様な映像入力への対応などの条件を満たしつつ大まかな画像の判別を行って、その画像の種類に対応した補正曲線を生成可能な画質補正回路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】
【０００６】
本発明の請求項１は、入力された輝度信号Ｙについて、Ｎ個（Ｎは自然数）の画素につき１個の画素を抽出する画素サンプリング処理部と、複数のカウンタからなり前記画素サンプリング処理部で抽出した画素の輝度レベルに応じてカウントしてヒストグラム分布を検出する分布検出部と、このヒストグラム分布に基づいて輝度信号Ｙの補正曲線を生成する補正曲線生成部と、生成した補正曲線を用いて階調特性を補正する階調特性補正部とを具備してなる画質補正回路において、空間周波数を検出する空間周波数検出部と、前記カウンタを選択するカウンタ選択部とを設け、前記補正曲線生成部は、前記カウンタ選択部によって選択された空間周波数が特定の値の画素に集中したカウンタからのカウント値を調整する制限処理部を具備してなることを特徴とする画質補正回路である。
【０００７】
本発明の請求項２は、請求項１に加えて、前記制限処理部では、前記カウンタ選択部によって選択された空間周波数の値が低い画素が集中したカウンタからのカウント値を下げるように調整を行うことを特徴とする画質補正回路である。
【０００８】
本発明の請求項３は、入力された輝度信号Ｙについて、Ｎ個（Ｎは自然数）の画素につき１個の画素を抽出する画素サンプリング処理部と、複数のカウンタからなり前記画素サンプリング処理部で抽出した画素の輝度レベルに応じてカウントしてヒストグラム分布を検出する分布検出部と、このヒストグラム分布に基づいて輝度信号Ｙの補正曲線を生成する補正曲線生成部と、生成した補正曲線を用いて階調特性を補正する階調特性補正部とを具備してなる画質補正回路において、空間周波数を検出する空間周波数検出部と、色差信号Ｃｒ、Ｃｂ及び前記空間周波数の値から特定色の存在を検出する特定色検出部と、前記カウンタを選択するカウンタ選択部とを設け、前記補正曲線生成部は、前記カウンタ選択部によって選択された特定色が集中したカウンタからのカウント値を調整する制限処理部を具備してなることを特徴とする画質補正回路である。
【０００９】
本発明の請求項４は、請求項３に加えて、前記制限処理部では、前記カウンタ選択部によって選択された特定色としての肌色が集中したカウンタからのカウント値を下げるように調整を行うことを特徴とする画質補正回路である。
【００１０】
本発明の請求項５は、入力された輝度信号Ｙについて、Ｎ個（Ｎは自然数）の画素につき１個の画素を抽出する画素サンプリング処理部と、複数のカウンタからなり前記画素サンプリング処理部で抽出した画素の輝度レベルに応じてカウントしてヒストグラム分布を検出する分布検出部と、このヒストグラム分布に基づいて輝度信号Ｙの補正曲線を生成する補正曲線生成部と、生成した補正曲線を用いて階調特性を補正する階調特性補正部とを具備してなる画質補正回路において、空間周波数を検出する空間周波数検出部と、色差信号Ｃｒ、Ｃｂの値から特定色の存在を検出する特定色検出部と、前記空間周波数が特定の値の画素に集中したカウンタ及び前記特定色の集中したカウンタを選択するカウンタ選択部とを設け、前記補正曲線生成部は、前記カウンタ選択部によって空間周波数が特定の値の画素に集中したカウンタとして選択されかつ特定色が集中したカウンタとして選択されたカウンタからのカウント値を調整する制限処理部を具備してなることを特徴とする画質補正回路である。
【００１１】
本発明の請求項６は、請求項５に加えて、前記制限処理部では、前記カウンタ選択部によって空間周波数の値が低い画素が集中したカウンタとして選択されかつ特定色としての肌色が集中したカウンタとして選択されたカウンタからのカウント値を下げるように調整を行うことを特徴とする画質補正回路である。
【００１２】
本発明の請求項７は、請求項１、３又は５に加えて、階調特性補正部の後段にマトリクス変換処理部を設け、このマトリクス変換処理部では、入力された輝度信号Ｙと階調特性補正部からの補正後の輝度信号Ｙ’とから補正割合を検出し、この補正割合と同一の割合で色差信号Ｃｒ、Ｃｂをそれぞれ補正した後に、補正後の輝度信号Ｙ’と補正後の色差信号Ｃｒ、Ｃｂとを用いてマトリクス変換処理を行うようにしたことを特徴とする画質補正回路である。
【００１３】
本発明の請求項８は、請求項１、３又は５に加えて、階調特性補正部の後段にマトリクス変換処理部とγ補正処理部を順次設け、このうちγ補正処理部では、前記空間周波数検出部において検出した空間周波数が高くかつ高階調である画像を検出した場合には、高階調部分がつぶれないようなγ補正カーブを選択してγ補正処理を行うようにしたことを特徴とする画質補正回路である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、制限処理部において、カウンタ選択部によって選択された空間周波数が特定の値の画素に集中したカウンタからのカウント値を調整した後に補正曲線を生成しているので、カウント値を下げる調整を行った場合には空間周波数の低い画像部分は緩やかな補正曲線となり、逆に、カウント値を上げる調整を行った場合には空間周波数の高い画像部分に傾きを持った補正曲線となる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、制限処理部において、カウンタ選択部によって選択された空間周波数の値が低い画素が集中したカウンタからのカウント値を下げる調整を行った後に補正曲線を生成しているので、平坦な画像部分は緩やかな補正曲線となり、結果、被写体などのコントラストを向上させたい画像部分に傾斜を持った補正曲線を生成することが可能となる。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、特定色が集中したカウンタからのカウント値を調整した後に補正曲線を生成しているので、カウント値を下げる調整を行った場合には特定色が集中した画像部分のコントラストが低下した補正曲線となり、逆に、カウント値を上げる調整を行った場合には特定色が集中した画像部分のコントラストが向上した補正曲線となる。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、制限処理部において、特定色としての肌色が集中したカウンタからのカウント値を上げる調整を行った後に補正曲線を生成しているので、肌色を検出した場合にはその部分のカウント値が大きくなるため、肌色が暗くならない補正曲線を生成することが可能となる。
【００１８】
請求項５記載の発明によれば、制限処理部において、前記カウンタ選択部によって空間周波数が特定の値の画素に集中したカウンタとして選択されかつ特定色が集中したカウンタとして選択されたカウンタからのカウント値を調整した後に補正曲線を生成しているので、空間周波数の条件を加えることで特定色をより精度よく検出することが可能となり、検出に該当した部分のカウント値を下げる調整を行った場合には特定色が集中した画像部分のコントラストが低下した補正曲線となり、逆に、カウント値を上げる調整を行った場合には特定色が集中した画像部分のコントラストが向上した補正曲線となる。
【００１９】
請求項６記載の発明によれば、制限処理部において、前記カウンタ選択部によって空間周波数の値が低い画素が集中したカウンタとして選択されかつ特定色が集中したカウンタとして選択されたカウンタからのカウント値を上げる調整を行った後に補正曲線を生成しているので、空間周波数の条件を加えることで特定色としての肌色をより精度よく検出することが可能となり、これにより検出に該当した部分のカウント値が大きくなるため、肌色が暗くならない補正曲線を生成することが可能となる。
【００２０】
請求項７記載の発明によれば、入力された輝度信号Ｙと階調特性補正部からの補正後の輝度信号Ｙ’とから補正割合を検出し、この補正割合と同一の割合で色差信号Ｃｒ、Ｃｂをそれぞれ補正した後に、補正後の輝度信号Ｙ’と補正後の色差信号Ｃｒ、Ｃｂとを用いてマトリクス変換処理を行うようにしたので、色の濃淡が変化することなく、安定した画像を得ることができる。
【００２１】
請求項８記載の発明によれば、空間周波数検出部において検出した空間周波数が高くかつ高階調である画像を検出した場合には、高階調部分がつぶれないようなγ補正カーブを選択してγ補正処理を行うようにしたので、γ補正処理を行っても高階調部分がつぶれることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明による画質補正回路は、入力された輝度信号Ｙについて、Ｎ個（Ｎは自然数）の画素につき１個の画素を抽出する画素サンプリング処理部と、複数のカウンタからなり前記画素サンプリング処理部で抽出した画素の輝度レベルに応じてカウントしてヒストグラム分布を検出する分布検出部と、このヒストグラム分布に基づいて輝度信号Ｙの補正曲線を生成する補正曲線生成部と、生成した補正曲線を用いて階調特性を補正する階調特性補正部とを具備してなる画質補正回路において、空間周波数を検出する空間周波数検出部と、色差信号Ｃｒ、Ｃｂの値から特定色の存在を検出する特定色検出部と、前記空間周波数の値が低い画素が集中したカウンタ及び前記特定色の集中したカウンタを選択するカウンタ選択部とを設け、前記補正曲線生成部は、前記カウンタ選択部によって空間周波数の値が低い画素が集中したカウンタとして選択されかつ特定色が集中したカウンタとして選択されたカウンタからのカウント値を調整する制限処理部を具備してなることを特徴とするものである。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
本発明による画質補正回路の構成を図１のブロック図に基づいて説明する。図１において、輝度信号入力端子１１からの輝度信号Ｙは、画素サンプリング処理部１２に入力されるとともに、階調特性補正部１６に入力される。画素サンプリング処理部１２からの出力は、分布検出部１３、補正曲線生成部１４、及び、時間軸フィルタ部１５を順次経た後、補正曲線として階調特性補正部１６へ出力され、階調特性補正部１６では補正曲線に基づいて輝度信号Ｙの階調特性を補正して、マトリクス変換処理部１７へ出力する。マトリクス変換処理部１７では、補正後の輝度信号Ｙ’と色差信号入力端子２９からの色差信号Ｃｒ、Ｃｂとを用いてマトリクス変換処理を行ってＲ、Ｇ、Ｂ信号を得て、さらに後段のγ補正処理部１８でγ補正を行ってＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号を出力端子１９から出力する。また、上記補正を行う際に、平均輝度検出部２６によって求めた平均輝度情報と、空間周波数検出部２７によって求めた空間周波数情報とを用いて、特定の画像を検出してその画像に合わせた補正曲線を生成するようにしている。
【００２４】
前記画素サンプリング処理部１２は、輝度信号入力端子１１からの輝度信号Ｙについて、Ｎ（Ｎは自然数）個につき１個の画素を抽出するサンプリング処理を行う。例えば、３２個の画素に１個の割合でサンプリングして、後段の分布検出部１３に出力する。これによってカウンタの規模を小さくすることが可能となる。ここで、Ｎ個につき１個の画素を抽出する場合のＮの条件はどのようなものであっても良いが、例えばＮ＝２とすると、ヒストグラムの分布の精度は高く保てるがカウンタの規模を小さくすることができず、また、Ｎ＝１２８とすると、カウンタの規模は非常に小さくすることができるがヒストグラムの分布の精度は低くなってしまうため、適宜最適な値を設定することが望ましい。
【００２５】
前記分布検出部１３において、２０ａ〜２０ｐは、カウンタ０〜カウンタ１５の計１６個のカウンタであり、これら１６個のカウンタは、輝度信号Ｙの２５６階調を１６分割して１つのカウンタで１６階調分の輝度レベルをカウントするものであり、前記画素サンプリング処理部１２においてサンプリングした各画素の輝度レベルが該当するカウンタにおいてカウントされ、それぞれのカウンタでのカウント値を、後段の補正曲線生成部１４における制御処理部２０に出力する構成となっている。例えば、輝度レベル１８の画素はカウンタ１でカウントされることとなり、輝度レベル２３０のカウンタ１４でカウントされることとなる。
【００２６】
前記補正曲線生成部１４は、前記分布検出部１３の各カウンタからの出力に制限をかけるための制限処理部２１と、制限処理部２１の出力から補正曲線を生成する積分処理部２２と、画素数から求めた補正曲線を０〜２５５の輝度レベルの単位に正規化するための正規化処理部２３とからなる。
【００２７】
前記制限処理部２１は、カウンタ０〜カウンタ１５のそれぞれの出力に上限と下限を設定して、上限を超える場合には上限値を出力し、下限を下回る場合には下限値を出力する構成となっており、補正曲線が極端に急傾斜で変化することを防ぐ構成となっている。また、この制限処理部２１では、後述するカウンタ選択部２８からの選択信号及び平坦率に基づいて、カウンタの上限値を制限する処理を行う。ここで平坦率とは、画像の空間周波数が低い画素の割合を０〜１の間の値で表したものであり、平坦な画像部分についてはコントラストを向上させる効果が薄いことから、平坦率に応じてカウンタの上限値を制限することで、平坦な画像の場合には補正曲線の傾斜が緩くなるように制限がかかる。具体的には、カウンタ選択部２８からの選択信号によって選択されたカウンタにおいて、以下の演算を行うことで上限値が下がる方向に制限をかける。
（任意のカウンタＸの上限値）＝（カウンタＸのカウント値）×（１−平坦率）
この演算によれば、平坦率の値の大きさに比例して上限値の制限が強くかかるようになっているのが分かる。
【００２８】
前記積分処理部２２は、カウンタ０〜カウンタ１５からのカウント値にそれぞれ制限処理部２１で制限をかけた出力を順次積算していくことにより補正曲線を生成するためのものである。具体的には、０から始まって、先ずカウンタ０のカウント値が１つ目の出力となり、次にカウンタ０のカウント値にカウンタ１のカウント値を加算したものが２つ目の出力となり、カウンタ０のカウント値にカウンタ１のカウント値を加算しさらにカウンタ２のカウント値を加算したものが３つ目の出力値となる、といったように、カウンタのカウント値を次々と積算していきカウンタ１５まで積算した１６個の出力値の包絡線を結んだものが補正曲線となる。
【００２９】
前記正規化処理部２３は、画素数の単位で求めた補正曲線を０〜２５５の輝度レベルの単位に正規化するためのものである。前記積分処理部２２では、カウンタ０〜カウンタ１５でカウントした画素数の単位で積算処理を行って補正曲線を求めているが、これを輝度レベル単位の補正曲線に正規化する必要があるので、積分処理部２２で生成した補正曲線を出力輝度レベルで表記されるように正規化して、後段の時間軸フィルタ部１５の動的フィルタ２４に出力する。
【００３０】
前記時間軸フィルタ部１５は、フレーム間での急激な輝度レベル変化を抑えるための動的フィルタ２４と、フレーム間での輝度レベルの変化が一定値以下の場合には変化前の輝度レベルを採用するヒステリシス２５とで構成されている。この時間軸フィルタ部１５には、平均輝度検出部２６からの平均輝度レベルが入力されている。
【００３１】
前記動的フィルタ２４は、フレームが切替わった際に急激に輝度レベルが変化することによる視認性の低下の現象を防ぐために、フレームの切替えの前後で輝度レベルに一定値以上の変化があった場合には、直接に変化させずに、輝度値が緩やかに変化するように調整するための構成である。具体的には、１フレーム前の輝度レベルａと現在のフレームの輝度レベルｂとの差が、設定値ｍ以上又は設定値−ｍ以下の場合には、輝度レベルｂを直接に出力せずに、（ｂ−ａ）と係数ｋ（０＜ｋ＜１）の積をａに加算したものを出力する。つまり、｜（ｂ−ａ）｜≧ｍのときは、ａ＋（ｂ−ａ）×ｋを輝度レベルとして出力するようにする。
【００３２】
前記ヒステリシス２５は、１フレーム前の輝度レベルと現在のフレームの輝度レベルとの差が一定値以下の場合には、現在のフレームの輝度レベルを出力せずに、変化前の輝度レベルを採用するための構成であり、これは、例えば、フレームが切替わる毎に、輝度レベルが３０、３３、３０、３３、・・・といったようなわずかな変化を交互に繰り返すと、画像がちらつく現象が生じてしまうので、これを防ぐことを目的としたものである。上記一定値は任意に設定できるものであるが、例えば、輝度レベルの変化が３以下の場合には変化前の輝度レベルを採用するようにすると、上記のように輝度レベル「３０」と「３３」を繰り返す場合には、輝度レベル「３０」に固定されることになり、輝度レベルが４以上変化したときにはじめて切替わることになる。このヒステリシス２５の出力は、後段の階調特性補正部１６に入力される。
【００３３】
なお、この時間軸フィルタ部１５において処理を行った場合には、補正の応答速度が遅くなり、現在のフレームと対応していない補正が行われることとなる。よって、平均輝度検出部２６からの平均輝度レベルを用いて、次のフレームの平均輝度レベルと、任意フレーム（出力しようとしている補正曲線を生成する基になったフレーム）の平均輝度レベルとを比較し、平均輝度レベルが大きく異なる場合には、時間軸フィルタ部１５によって処理を経た補正曲線に替えて、補正曲線生成部１４からの補正曲線を直接後段の階調特性補正部１６に出力することで、応答速度が遅くなることによる弊害を回避することが可能となる。
【００３４】
前記階調特性補正部１６では、分布検出部１３、補正曲線生成部１４、及び、時間軸フィルタ部１５を順次経て生成された補正曲線に基づいて、階調特性を補正して出力する。補正曲線は、入力輝度レベルに対する出力輝度レベルの関係を表したものであるため、この補正曲線に基づいて、輝度信号入力端子１１からの輝度信号Ｙに対する出力輝度信号Ｙ’を選択してマトリクス変換処理部１７に出力する。
【００３５】
前記マトリクス変換処理部１７は、補正された輝度信号Ｙ’と、色差信号入力端子２９からの色差信号ＣｒとＣｂとが入力され、これらの信号Ｙ’、Ｃｒ、Ｃｂを用いてＲ、Ｇ、Ｂ信号を生成してγ補正処理部１８に出力する。このＲ、Ｇ、Ｂ信号には、補正曲線に基づいて階調特性を補正された輝度信号Ｙ’の情報が反映されている。
【００３６】
前記γ補正処理部１８は、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に基づいてγ補正処理を行った後、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’信号として出力端子１９から出力される。このような構成とすることで、階調特性が補正された輝度信号Ｙ’の情報が反映され、かつ、γ補正処理を行ったＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号を生成することができ、このようにして生成したＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号は、γ補正処理のみを行った場合に生じる低階調部と高階調部における画質劣化という問題を解消でき、滑らかな画質を得ることができる。
【００３７】
前記平均輝度検出部２６は、入力された輝度信号Ｙについて１フレーム分の平均輝度レベルを算出して、これを動的フィルタ１５に出力する。
【００３８】
前記空間周波数検出部２７は、入力された輝度信号Ｙを用いてそれぞれの画素について空間周波数を求めるが、具体的な方法としては、着目画素と隣接画素の輝度差から求めるか、又は、フーリエ変換処理を行うことで求める。次に、このようにして求めた空間周波数を画素毎に閾値と比較して、閾値よりも小さい空間周波数であった画素を平坦画素であると判別する。そして、平坦画素と判別された画素数と全画素数との割合から以下の演算を行うことで平坦率を求めて、後段のカウンタ選択部２８に出力する。
（平坦率）＝（係数）×（平坦画素数／全画素数）
なお、係数は０〜１の間の値をとるものであり、１に近い値になればなるほどカウンタの上限値への制限が強くなることになる。
【００３９】
前記カウンタ選択部２８は、前記空間周波数検出部２７において平坦画素と判別された画素の輝度値の平均を算出して、この平坦画素の平均輝度値をカウントしている前記分布検出部１３のカウンタを上限値の制限をかけるカウンタとして選択するように、選択信号を制限処理部２１に出力する。また、前記空間周波数検出部２７において求めた平坦率の値も制限処理部２１に出力する。なお、カウンタ選択部２８において選択するカウンタは、１つのカウンタのみを選択するようにしてもよいし、平均輝度値付近の複数のカウンタを選択するようにしてもよい。
【００４０】
次に、上記のような構成における本発明の作用について説明する。
輝度信号入力端子１１から入力された輝度信号Ｙは、画素サンプリング処理部１２に入力されて、ここで３２個につき１個の画素を抽出するサンプリング処理が行われ、サンプリングした画素の輝度信号Ｙの情報については後段の分布検出部１３に出力される。分布検出部１３に入力された輝度信号Ｙは、その輝度レベルに応じてそれぞれカウンタ０〜カウンタ１５の何れかのカウンタでカウントされ、１フレーム分カウントした後に後段の制限処理部２１に出力する。例えば、画像の大部分を占めるのが背景としての青空でその中に被写体として人物が映っているような画像が入力されたものとすると、青空は非常に高輝度であるため、カウンタ１５において最も多くカウントされ、また、人物の人肌は中輝度であるため、カウンタ７、８部分でカウントされることになる。以降、この様な画像が入力されたものとして、このときの分布検出部１３において検出した全体のヒストグラム分布が図６に示すものであった場合について説明する。
【００４１】
同時に、空間周波数検出部２７において各画素の空間周波数を検出すると共に現フレームの平坦率を求め、さらに、後段のカウンタ選択部２８において、平坦画素と判別された画素の輝度値の平均を求める。例えば、背景の青空は空間周波数の低い画像であるため、青空が大部分を占める画像においては、平坦率は非常に大きな値となるといえる。また、平坦画素として青空が大部分を占めるため、カウンタ選択部２８で求める平坦画素の平均輝度値も高い値となり、よって選択されるカウンタはカウンタ１４、１５となる。
【００４２】
制限処理部２１では、分布検出部１３から入力された各カウンタのカウント値のうち、カウンタ選択部２８からの選択信号で指示されたカウンタのカウント値を制限するための演算を行う。例えば、選択信号でカウンタ１４、１５を指示された場合には、
（カウンタ１４の上限値）＝（カウンタ１４のカウント値）×（１−平坦率）
（カウンタ１５の上限値）＝（カウンタ１５のカウント値）×（１−平坦率）
という演算を行って、それぞれのカウンタのカウント値に制限をかける。平坦率が非常に大きな値の場合には、図３に示すように、それぞれのカウンタのカウント値は大幅に制限されることになる。このようにして制限処理を行った後のカウント値が、後段の積分処理部２２に出力される。
【００４３】
この後、積分処理部２２において制限処理後のカウント値を順次積分処理を行うことによって補正曲線を生成し、さらに正規化処理部２３において画素数の単位で求めた補正曲線を０〜２５５の輝度レベルの単位に正規化する。正規化後の補正曲線は、時間軸フィルタ部１５の動的フィルタ２４によってフレーム間での急激な輝度レベル変化を抑えると共に、ヒステリシス２５によってフレーム間での輝度レベルの微変動を抑える処理を行って、階調特性補正部１６に出力される。階調特性補正部１６では、生成した補正曲線に基づいて階調特性を補正して出力し、順次、マトリクス変換処理、γ補正処理を行った後に出力端子１９から出力する。
【００４４】
本発明による図４の補正曲線と従来技術による図７の補正曲線は同一の画像から生成したものであるが、図４から分かるように、本発明においては画面の大部分を占める背景（青空）には制限がかかって緩やかな曲線となった結果、全体が暗くなるという問題点を解消し、また、背景部分に多くの階調を割り当てずに済む結果、被写体部分の補正曲線の傾斜が図７よりも強くなっている。
【００４５】
このように、本発明の画質補正回路は、画像の種類を詳細に判別するのではなく、背景などの補正効果の薄い平坦画素部分を平坦画素の平均輝度値から間接的に判断して、その平坦画素部分のカウント値を平坦率に応じて制限するようにしているため、平坦な画像部分は緩やかな補正曲線となり、結果、被写体などのコントラストを向上させたい画像部分に傾斜を持った補正曲線を生成することが可能となる。
【実施例２】
【００４６】
前記実施例１においては、ヒストグラム分布に加えて空間周波数を画像判断材料としたので、背景などの平坦画素部分に傾斜を持った補正曲線が生成されないように制限をかけることが可能となったが、本発明はこれに限られるものではない。さらに、色差信号を用いて特定の色を検出して、その特定色部分にコントラストを持つように下限値を制限するようにしてもよい。以下、この実施例２の構成を図２に基づいて説明するが、図１と同一符号のものについては説明を省略する。
【００４７】
図２において、３０は、特定色検出部であり、この特定色検出部３０では、色差信号入力端子２９からの色差信号Ｃｒ、Ｃｂを用いて特定の色を検出する。ここで、特定色とは、例えば、人物の肌色であり、肌色はユーザがわずかな違いも敏感に識別してしまう色であるため、この肌色を判別して該当するカウンタの下限値を制限して、肌色が暗くなってしまうことを防ぐ。
【００４８】
図５に示すように、色彩は画像の種類によってそれぞれ特徴があり、例えば、人肌領域は、Ｃｂ成分は値が小さく幅も狭い分布だが、Ｃｒ成分は小さい値から中間域まで幅広く分布しており、また、空間周波数Ｆが小さいという特徴を有している。これに対して、森林領域は、Ｃｒ成分もＣｂ成分も値が比較的狭い幅に分布しているが、空間周波数Ｆの分布は小さい値から中間域まで幅広く分布しているという特徴を持っている。
【００４９】
よって、この特徴を利用して、特定色検出部３０において特定色の一例として人肌を検出するようにする。検出条件としては、以下の通りである。
（１）Ｃｒmin＜Ｃｒ＜Ｃｒmax、かつ、Ｃｂmin＜Ｃｂ＜Ｃｂmax
（２）Ｆ＜Ｆmax
（３）入力輝度レベル範囲  ６４〜１６０
ただし、Ｃｒmin、Ｃｒmax、Ｃｂmin、Ｃｂmax、Ｆmaxは指定領域の最大値又は最小値を表している。このような条件のうち、（１）は必須条件であり、以下、（２）、（３）の条件を順次追加することで、検出精度は向上する。
【００５０】
上記のような条件によって人肌の画素を判別したら、さらに特定色検出部３０において、人肌の画素の全画素に対する割合から以下の演算によって人肌率を求める。
（人肌率）＝（係数）×（人肌の画素数／全画素数）
なお、係数は０〜１の間の値をとるものであり、１に近い値になればなるほどカウンタの下限値への制限が強くなることになる。このようにして求めた人肌率はカウンタ選択部２８に出力される。
【００５１】
カウンタ選択部２８では、前記実施例１において行っていた上限値の制限を行うカウンタの選択に加えて、前記特定色検出部３０において人肌画素と判別された画素の輝度値の平均を算出して、この人肌画素の平均輝度値をカウントしている前記分布検出部１３のカウンタを下限値の制限をかけるカウンタとして選択するように、選択信号を制限処理部２１に出力するようにする。また、前記特定色検出部３０において求めた人肌率の値も制限処理部２１に出力する。なお、カウンタ選択部２８において選択するカウンタは、１つのカウンタのみを選択するようにしてもよいし、平均輝度値付近の複数のカウンタを選択するようにしてもよい。
【００５２】
これを受けて、制限処理部２１では、分布検出部１３から入力された各カウンタのカウント値のうち、カウンタ選択部２８からの選択信号で指示されたカウンタのカウント値の下限値を制限するための以下の演算を行う。
（任意のカウンタＸの下限値）＝（カウンタＸのカウント値）×（１＋人肌率）
このように下限値が大きくなるように制限をかけることで、人肌の画素が存在するにもかかわらずカウント値が小さいような場合に、従来はこのまま補正曲線を生成すると暗い肌色となってしまっていたものが、コントラストが向上する補正曲線を生成可能になり、人肌が暗くなる問題を解消することができる。
【実施例３】
【００５３】
前記実施例１、２においては、平坦画素の検出又は人肌画素の検出の結果に基づいてカウンタのカウント値に制限をかけてこれを補正曲線に反映させるものであったが、つまりこれは輝度信号Ｙを補正するための補正曲線を生成するためのものであって、色差信号Ｃｒ、Ｃｂについては補正を行っていなかった。しかし、輝度信号Ｙのみに補正をかけた場合に、色の濃淡が変化して、色の薄い映像になったり逆に濃い映像になったりしてしまう恐れがあった。
【００５４】
そこで、マトリクス変換処理部１７において、輝度信号の補正割合と同一の割合で色差信号にも補正がかかるように、色差信号Ｃｒ、Ｃｂのそれぞれで以下の演算を行う。
（出力色差信号）＝（出力輝度信号）／（入力輝度信号）×（入力色差信号）
この演算により、輝度信号の変化と同じ割合で色差信号Ｃｒ、Ｃｂのそれぞれに補正がかかるため、色の濃淡が変化することなく、安定した画像を得ることができる。
【００５５】
さらに、輝度信号の変化と同じ割合で補正するのみならず、積極的に色差信号を補正するようにしてもよい。特定色検出部３０において、特定の平坦率、特定の輝度、特定の色領域などの条件を組合わせることで、その画像が特定の画像であることある程度正確に検出することが可能となる。特定の画像を検出した場合には、図２に示すように特定色検出部３０からマトリクス変換処理部１７に検出結果を出力し、これを受けてマトリクス変換処理部１７おいて、特定画像と検出された画素の割合（特定画像検出率）に応じて色差信号を以下の演算によって調整する。
（出力色差信号）＝（入力色差信号）×（１＋特定画像検出率）
（特定画像検出率）＝（係数）×（特定画像の画素数／全画素数）
この演算により、例えば、人物がいない映像においては色相を変化させずに、人物が登場した映像のみ、その人物の人肌を赤くする補正が可能となる。
【００５６】
前記実施例において、γ補正処理部１８でγ補正を行う場合には、平均入力レベルから最適なγ補正カーブを選択しているが、空間周波数が高くかつ高階調である映像において高階調部分がつぶれるγ補正カーブが選択されてしまう恐れがあった。そこで、前記空間周波数検出部２７において空間周波数が高くかつ高階調である画素の数をカウントして、これを図２に示すように、γ補正処理部１８に出力するようにし、これを受けて、γ補正処理部１８では、空間周波数が高くかつ高階調である映像である場合には高階調部分がつぶれないγ補正カーブを選択するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明による画質補正回路の構成を示したブロック図である。
【図２】本発明による他の実施例の画質補正回路の構成を示したブロック図である。
【図３】図６のヒストグラム分布に対して、本発明の制限処理部２１で制限をかけた場合のヒストグラム分布を表した模式図である。
【図４】図３のヒストグラム分布に基づいて生成した補正曲線を表した模式図である。
【図５】特定色の例として、人肌領域と森林領域のそれぞれの特徴を表した模式図である。
【図６】平坦でかつ高輝度な背景（画像の大部分を占める）に被写体（人物など）が映っている画像について求めたヒストグラム分布を表した模式図である。
【図７】図６のヒストグラム分布に基づいて生成した補正曲線を表した模式図である。
【符号の説明】
【００５８】
１１…輝度信号入力端子、１２…画素サンプリング処理部、１３…分布検出部、１４…補正曲線生成部、１５…時間軸フィルタ部、１６…階調特性補正部、１７…マトリクス変換処理部、１８…γ補正処理部、１９…出力端子、２０ａ〜２０ｐ…カウンタ０〜カウンタ１５、２１…制限処理部、２２…積分処理部、２３…正規化処理部、２４…動的フィルタ、２５…ヒステリシス、２６…平均輝度検出部、２７…空間周波数検出部、２８…カウンタ選択部、２９…色差信号入力端子、３０…特定色検出部。
【図１】
2006180267.tif 000003
【図２】
2006180267.tif 000004
【図３】
2006180267.tif 000005
【図４】
2006180267.tif 000006
【図５】
2006180267.tif 000007
【図６】
2006180267.tif 000008
【図７】
2006180267.tif 000009