(57)【要約】【課題】  映像信号の状態に応じて画質を最適に補正することができる映像信号処理方法及び映像信号処理装置を提供する。【解決手段】  映像信号の階調及び色信号成分を補正するに当たり、階調及び色信号成分の少なくとも一方の補正のために用いるパラメータを、リーク型積分回路３１の帰還係数値を変えることにより、応答速度を変えて供給するとともに、特徴抽出手段２０によって映像信号の特徴をフィールドごと又はフレームごとに抽出すると、係数変更手段３２が抽出された特徴に基づき、シーンチェンジの指標である変動値を求め、この変動値に応じてリーク型積分回路の帰還係数値を、フィールドごと又はフレームごとに設定するように構成し、帰還係数値の設定に際して、変動値が変化する所定の範囲内で、この変動値が大きくなるほど応答速度を速める方向に帰還係数値を変更設定する。【選択図】  図１
2006270417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号の階調及び色信号成分を補正する映像信号処理方法において、
前記階調及び前記色信号成分の少なくとも一方の補正のために用いられるパラメータを、リーク型積分回路の帰還係数値を変えることにより、応答速度を変えて供給するステップと、
前記映像信号の特徴としてヒストグラム、平均輝度値、最小輝度値、最大輝度値及び動き変化量の少なくとも１つをフィールドごと又はフレームごとに抽出するステップと、
抽出された前記特徴に基づき、シーンチェンジの指標である変動値を求め、この変動値に応じて前記リーク型積分回路の帰還係数値を、フィールドごと又はフレームごとに設定するステップとを備え、
前記帰還係数値を設定するステップは、前記変動値が変化する所定の範囲内で、前記変動値が大きくなるほど前記応答速度を速める方向に前記帰還係数値を変更設定することを特徴とする映像信号処理方法。
【請求項２】
映像信号の階調を補正する階調補正回路及び色信号成分を補正する色補正回路を備えた映像信号処理装置において、
前記階調及び前記色信号成分の少なくとも一方の補正のために用いられるパラメータを入力し、応答速度を変えて供給するリーク型積分回路と、
前記映像信号の特徴としてヒストグラム、平均輝度値、最小輝度値、最大輝度値及び動き変化量の少なくとも１つをフィールドごと又はフレームごとに抽出する特徴抽出手段と、
前記特徴抽出手段で抽出された特徴に基づき、シーンチェンジの指標である変動値を求め、この変動値に応じて前記リーク型積分回路の帰還係数値を、フィールドごと又はフレームごとに設定する係数変更手段とを備え、
前記係数変更手段は、前記変動値が変化する所定の範囲内で、前記変動値が大きくなるほど前記応答速度を速める方向に前記帰還係数値を変更設定することを特徴とする映像信号処理装置。
【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に係り、特に、入力された映像信号の画像の特徴に応じて画質を自動的に調整することができ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などでは、送信側で映像信号にあらかじめガンマ特性を施している。陰極線管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陰極線管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。これに対して、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。
【０００３】
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と出力輝度信号Ｙ'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。画質を補正するガンマ曲線としてＳ字特性とするものや直流分を加えたり引いたりするものがある。さらに、Ｓ字特性に直流分を加えたり引いたりするものもある。このような画質補正を行うものとして、ダイナミックレンジの大小にかかわらず、ゲイン及びガンマ特性が抑圧されない階調補正処理装置が提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００４】
一方、プラズマディスプレイパネル表示装置や液晶表示装置を用いたテレビジョン受像機には種々の機種があり、また、同じ機種であっても３原色の色度点がばらついている。そこで、特定の色及びその近傍の色のみを対象に色相、彩度、輝度などを補正する色補正回路が用いられる。この色補正回路として、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ、輝度信号Ｙを入力として、まず、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの角度Ｔを算出し、次に、角度Ｔをパラメータとして補正対象の色の数に応じて色ごとに彩度の補正係数、色相の補正係数、Ｙ（輝度）ガンマの補正係数、Ｃ（彩度）ガンマの補正係数を算出し、次に、各色の彩度の補正係数どうし、色相の補正係数どうし、Ｙガンマの補正係数どうし、Ｃガンマの補正係数どうしをそれぞれ加算して、彩度の補正係数の合計値、色相の補正係数の合計値、Ｙガンマの補正係数の合計値、Ｃガンマの補正係数の合計値を求め、次に、彩度の補正係数の合計値及び色相の補正係数の合計値に基づいて色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの彩度、色相を補正するものが開示されている（例えば、下記の特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２７２８５号公報
【特許文献２】特開２００３−３４８６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の階調補正処理装置におけるガンマ曲線は、あらかじめ定めた固定のものであったため、刻々と変化する画像の画質を最適なものにすることができないという問題があった。また、上述した従来の色補正回路においては、色相の補正係数を補正する色相の係数ｐ１、ｐ２、Ｙガンマの補正係数を補正するＹガンマ係数ｇｙ、Ｃガンマの補正係数を補正するＣガンマ係数ｇｃなどが映像に関係なく一義的に定義されるので、Ｓ／Ｎ比が悪い全体的に暗いシーンの場合、ノイズにも補正が加えられて逆にノイズが目立つという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、映像信号の状態に応じて画質を最適に補正することができる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にある。
本発明の他の目的は、補正対象の色を鮮やかに補正することができるとともに、暗いシーンであってもノイズが目立つことを防止することができる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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、映像信号の階調及び色信号成分を補正する映像信号処理方法において、
前記階調及び前記色信号成分の少なくとも一方の補正のために用いられるパラメータを、リーク型積分回路の帰還係数値を変えることにより、応答速度を変えて供給するステップと、
前記映像信号の特徴としてヒストグラム、平均輝度値、最小輝度値、最大輝度値及び動き変化量の少なくとも１つをフィールドごと又はフレームごとに抽出するステップと、
抽出された前記特徴に基づき、シーンチェンジの指標である変動値を求め、この変動値に応じて前記リーク型積分回路の帰還係数値を、フィールドごと又はフレームごとに設定するステップとを備え、
前記帰還係数値を設定するステップは、前記変動値が変化する所定の範囲内で、前記変動値が大きくなるほど前記応答速度を速める方向に前記帰還係数値を変更設定することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、映像信号の階調を補正する階調補正回路及び色信号成分を補正する色補正回路を備えた映像信号処理装置において、
前記階調及び前記色信号成分の少なくとも一方の補正のために用いられるパラメータを入力し、応答速度を変えて供給するリーク型積分回路と、
前記映像信号の特徴としてヒストグラム、平均輝度値、最小輝度値、最大輝度値及び動き変化量の少なくとも１つをフィールドごと又はフレームごとに抽出する特徴抽出手段と、
前記特徴抽出手段で抽出された特徴に基づき、シーンチェンジの指標である変動値を求め、この変動値に応じて前記リーク型積分回路の帰還係数値を、フィールドごと又はフレームごとに設定する係数変更手段とを備え、
前記係数変更手段は、前記変動値が変化する所定の範囲内で、前記変動値が大きくなるほど前記応答速度を速める方向に前記帰還係数値を変更設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、急激に場面が変化するシーンチェンジにおいても、リーク型積分回路の帰還係数値を導くパラメータの値を適応的に小さくすることで、応答速度を速めることができ、これによって映像信号の状態に応じて画質を最適に補正することができる。また、色信号成分の補正のために用いられるパラメータに対して同様な処理を施すことによって、補正対象の色を鮮やかに補正することができるとともに、暗いシーンであってもノイズが目立つことを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を図面に示す好適な実施の形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る映像信号処理方法を実施する映像信号処理装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。同図において、映像信号である輝度信号Ｙ、色差信号Ｂ−Ｙ、Ｒ−Ｙが映像処理部１０に入力される。この映像処理部１０は、映像信号に対してガンマ補正を行う階調補正回路１１と、色補正を行う色補正回路１２とを備え、これらの回路でそれぞれ補正された輝度信号Ｙ’、色差信号（Ｂ−Ｙ）’、（Ｒ−Ｙ）’が出力される。また、映像処理部１０に入力される映像信号の特徴をフィールドごと又はフレームごとに検出する特徴抽出部２０と、映像処理部１０の階調補正回路１１及び色補正回路１２でそれぞれ演算するための係数を設定してフィルタ処理をするとともに、特徴抽出部２０で抽出された特徴に応じてフィルタの応答速度を変えて出力するデータ処理部３０とを備えている。データ処理部３０はＣＰＵで構成され、映像処理を行うためのさまざまなデータを入力し、適応制御されたデータを生成して階調補正回路１１及び色補正回路１２に加えるリーク型積分回路（以下、ＩＩＲフィルタと略称する）３１と、特徴抽出部２０によって検出された特徴に基づいて、シーンチェンジなどの場面変化の解析を行い、シーンチェンジの指標である変動値を求め、この変動値に対応する帰還係数値を導くパラメータを決定してＩＩＲフィルタ３１の応答速度を変える係数変更部３２とを備えている。
【００１１】
図２は階調補正回路１１の詳細な構成を示すブロック図であり、入力輝度信号Ｙを入力し、その輝度レベルに基づいてヒストグラムデータを生成し、平均輝度及び広がり係数を求める画像特徴検出部１１１と、画像特徴検出部１１１で求められたヒストグラムデータ、平均輝度及び広がり係数に基づいて複数のゲインを生成し、さらに、ヒストグラムの積分を行う演算部１１２と、積分して得られた値を入力して入力輝度信号の階調を補正して出力輝度信号Ｙ’として出力する階調補正部１１３とを備えている。
【００１２】
次に、階調補正回路１１の動作について説明する。画像特徴検出部１１１では、図３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を設けており、判定領域ｆａ内の輝度レベルに基づいてヒストグラムデータを生成する。また、画像特徴検出部１１１は判定領域ｆａ内の平均輝度（ＡＰＬ）を求める。ここでは、入力輝度信号を２５６階調（８ビット）とし、その上位４ビットを使用して、１６レベル（１６段階、分布数１６）のヒストグラムデータＨ［ｉ］を生成する。
【００１３】
ヒストグラムデータＨ［ｉ］は、入力された画像の種類によって図４に示すように分布の広がりが異なっている。図４（ａ）は、パソコンなどの画像のヒストグラムの例であり、特定の輝度レベルに分布が集中している。図４（ｂ）は、通常の画像（自然画像）のヒストグラムの例であり、１６個のヒストグラムデータが完全一様に分布している。
ヒストグラムデータＨ［ｉ］の分布の広がり方の違いを、広がり係数expCoefとして、この広がり係数（expCoef）を次式により算出する。
【００１４】
【数１】
2006270417.tif 000003
【００１５】
ただし、Ｈmax はＨ［ｉ］（ｉ＝０〜１５）の最大値である。
【００１６】
図４（ａ）のような分布の画像のとき、広がり係数expCoefは（１式）より０となり、図４（ｂ）のような完全一様の分布の画像のとき広がり係数expCoefは（１）式より６００となる。広がり係数expCoefは０〜６００の間のいずれかの値となる。
図２の画像特徴検出部１１１で求めたヒストグラムデータＨ［ｉ］、平均輝度及び広がり係数は演算部１１２に入力される。演算部１１２は、各画面ｆにおいて入力されたヒストグラムデータＨ［ｉ］、平均輝度及び広がり係数に基づいて後述する複数のゲインを生成する。
【００１７】
ところで、図４（ａ）に示すように、輝度が特定のレベルに偏って分布するパソコン画像に対しては映像補正（画質補正）を行わないほうが望ましく、図４（ｂ）に示すように、輝度が平均的に分布する自然画像に対しては、映像補正を行うほうが望ましい。そこで演算部１１２は、まず広がり係数expCoefに基づいて広がりゲインＧexpを生成する。
図５は広がり係数expCoefに基づく広がりゲインＧexpの一例である。横軸は広がり係数expCoef、縦軸はゲインＧexpを表す。図５に示すように、広がり係数expCoefが極めて小さい値である例えば１２から３００のときはゲインＧexpを最大の１とする。そして広がり係数expCoefが大きい値である３００から６００まではゲインを減少させる特性とする。
【００１８】
図５に示す例では、４、１２、３００をゲインＧexpの変化点としているがこれに限定されることはなく、ゲイン変化点は任意に設定することができる。なお、本実施の形態では広がり係数expCoefが０から４のときにゲイン０としているが、０にしなくてもよい。
次に、演算部１１２は平均輝度に基づいて平均輝度ゲインＧaplを生成する。図６は平均輝度ゲインＧaplの一例である。横軸は平均輝度ＡＰＬ、縦軸は平均輝度ゲインＧaplを表す。図６に示すように平均輝度が低輝度である例えば０から６４までは平均輝度ゲインＧaplを最大の１とし、中輝度から高輝度、例えば６４から２５５にかけては平均輝度ゲインＧaplを減少させる。平均輝度ゲインＧaplの減少開始点及び平均輝度ゲインＧapl減少の割合は任意に設定することができる。
【００１９】
一般的に、平均輝度が高い場合、ガンマ曲線の傾斜が高輝度で大になり、相対的に低輝度で小になり、低輝度信号はより暗くなる現象が生じる。この現象はあまり好ましくないので平均輝度ゲインＧaplを図６のような特性としている。
さらに、演算部１１２は生成したヒストグラムデータＨ［０］〜［１５］に対して重み付けを行うための重み付けゲインＧwを生成する。図７は重み付けゲインＧwの一例である。横軸はヒストグラムデータのインデックスｉ、縦軸は重み付けゲインＧwを表す。図７に示すように、例えば、ｉ＝０から４までである低輝度のヒストグラムデータＨ［ｉ］は重み付けゲインＧwを最大の１とし、例えばｉが５以上である中輝度から高輝度にかけてのヒストグラムデータＨ［ｉ］は重み付けゲインＧwを減少させる。このような特性とする理由は上述の平均輝度に基づいた平均輝度ゲインＧaplと同様である。平均輝度ゲインＧapl、重み付けゲインＧwは所定の輝度以上で逓減する特性とすればよい。なお、重み付けゲインＧwについても減少の開始点及び減少の割合は任意に設定することができる。
【００２０】
さらにまた、演算部１１２はヒストグラムデータＨ［ｉ］と上述した広がりゲインＧexp、平均輝度ゲインＧapl、重み付けゲインＧwとを用いて図８に示すようにヒストグラムの積分を行う。図８に示す積分処理のフローチャートは、入力輝度信号の階調を補正する階調補正曲線（ガンマ曲線）を構成するポイントＰ［ｉ］（ｉ＝１〜１５）を生成するためのものである。
【００２１】
図８において、始めにステップＳ１にて演算部１１２内のｉ及びポイントＰ［ｉ］の積分値sumを０に設定する。次のステップＳ２にてｉが１６未満であるか否かを判定する。ここで、ｉが１６以上であれば、ステップＳ９へ進む。ステップＳ３ではヒストグラムデータＨ［ｉ］を入力する。ここではｉ＝０よりＨ［０］である。続いてステップＳ４にて、ステップＳ３で入力したヒストグラムデータＨ［ｉ］を下記の（２）式で示す計算式よりＨ［ｉ］（ｉ＝１〜１５）の平均値Ｈavを用いてオフセットする。ステップＳ４での計算値integはオフセット値である。ここで、平均値Ｈavは平均輝度や広がり係数で適応的に補正したものを用いてもよい。
integ＝（Ｈ［ｉ］−Ｈav）×１６／Ｈav      …（２）
【００２２】
次に、ステップＳ５にて下記の（３）式に示すように、ステップＳ４より求めたオフセット値integに、所定の固定ゲインＧと、既に図５、６、７より求めた広がりゲインＧexp、平均輝度ゲインＧapl、重み付けゲインＧwを乗算する。固定ゲインＧは演算部１１２にあらかじめ設定されている。
integ＝integ×Ｇ×Ｇexp×Ｇapl×Ｇw        …（３）
【００２３】
ステップＳ６ではステップＳ５で求めたデータに、上限と下限のリミッタをかける。ステップＳ７では、ポイントＰ［ｉ］の積分値sumにステップＳ６で求めたデータを加算する。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Ｓ６で求めたデータとなる。そして、ステップＳ８では、ステップＳ７で求められた積分値sumを用いて下記の（４）式によりヒストグラムデータＨ［ｉ］のポイントＰ［ｉ］を求める。
Ｐ［ｉ］＝sum／１６                        …（４）
【００２４】
ここで求められたＰ［ｉ］は一時的に演算部１１２内の図示しないメモリに保存される。ステップＳ８が終了するとｉは１インクリメントされ、ステップＳ２に戻る。そして、ｉ＝１５まで上述したステップＳ２からステップＳ８までの処理が繰り返される。
以上の処理によって、図９に示す階調補正曲線を構成するＰ［０］からＰ［１５］までの各ポイントが生成される。図９の横軸は入力輝度信号Ｙを表し、縦軸は出力輝度信号Ｙ’を表す。
【００２５】
Ｐ［１５］が図８に示すステップＳ８において求められると、ｉは１６となる。ステップＳ２にてｉは１６未満でないと判定されるとステップＳ９の処理に進む。ステップＳ９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（５）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。ここで、所定の白レベルをＬｗ、所定の黒レベルをＬｂとする。本実施の形態ではＬｂ＝０とした。
Ｄ＝Ｌｗ−Ｌｂ−Ｐ［１５］                  …（５）
【００２６】
ステップＳ１０にて再びｉ＝０とし、ステップＳ１１にて、ｉが１６未満であるか否かを判定する。ここで、ｉが１６よりも小さければステップＳ１２へ進み、ｉが１６以上であればステップＳ１３へ進む。ステップＳ１２ではステップＳ９にて現在の白レベルＰ［１５］を所定の白レベルＬｗに一致させたことによって生じた差分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（６）式を用いて行う。白レベルが補正された各ポイントＰ［ｉ］は、一時的に演算部１１２内の図示せぬメモリで保存される。
Ｐ［ｉ］＝Ｄ×（ｉ＋１）／１６＋Ｌｂ        …（６）
【００２７】
ステップＳ１２の処理が終了するとｉは１インクリメントされ、ステップＳ１１に戻る。そして、ｉ＝１５までステップＳ１２の処理が繰り返される。Ｐ［１５］がステップＳ１２において補正されるとｉは１６となり、ステップＳ１１にてｉは１６未満ではないと判定されステップＳ１３に進む。ステップＳ１３にて演算部１１２は、白レベルが補正された新たなＰ［０］からＰ［１５］を階調補正部１１３に加える。なお、ステップＳ１２を経てステップＳ１３にて出力されるＰ［０］からＰ［１５］は、ステップＳ８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している。
【００２８】
次に、階調補正部１１３はこれに加えられたＰ［ｉ］（ｉ＝１〜１５）を図９のように直線補間し、生成された階調補正曲線にしたがって入力輝度信号Ｙの階調を補正して、出力輝度信号Ｙ’として出力する。出力輝度信号Ｙ’は図示せぬ表示装置に供給されて映像として表示される。
このように階調補正曲線（ガンマ曲線）を画面ｆごとに自動的に生成し、この階調補正曲線にしたがって入力映像信号を補正することによって、常に最適な画質が得られる。この結果、従来の固定された階調補正曲線を用いた補正よりも高画質とすることができる。
【００２９】
ところで、本実施の形態では入力映像信号の輝度信号成分について上述した映像補正処理を行ったが、輝度信号成分についてのみ映像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。そこで、色補正回路１２が設けられる。
【００３０】
次に、色補正回路１２について説明する。図１０は色補正回路１２の詳細な構成を示すブロック図であり、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙからノイズを除去するＬＰＦ（低域フィルタ）１２１と、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの角度Ｔを算出する角度Ｔ算出部１２２と、角度Ｔをパラメータとして補正対象の色ごとに補正係数を算出する補正係数算出部１２３１、１２３２〜１２３ｎと、色ごとに算出された係数のうち、同種の係数をそれぞれ加算する加算器１２４〜１２７と、加算器１２４、１２５の出力によって色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを補正する色相／彩度補正処理部１２８と、加算器１２６、１２７の出力及び入力輝度信号Ｙを入力して輝度のガンマ及び彩度のガンマを補正する輝度ガンマ処理・彩度ガンマ処理部１２９と、補正された入力輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの彩度、色相を補正係数SatCorrectに基づいて補正する彩度補正部１３０とを備えている。
【００３１】
次に、図１０に示した色補正回路１２の動作について説明する。色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙはノイズ除去用のＬＰＦ１２１を介して角度Ｔ算出部１２２に加えられ、角度Ｔ算出部１２２は色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの角度Ｔを演算する。ここで、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは、例えば図１１に示すように、Ｂ−ＹをＸ軸（横軸）、Ｒ−ＹをＹ軸（縦軸）とする色差平面で表すことができ、この色差平面では回転方向が色相を表し、径方向が彩度を表している。また、図１１（ａ）に示すように、角度θ0、θ1、θ2（θ1＜θ0＜θ2）におけるＬ0、Ｌ1、Ｌ2は等色相線を表している。等色相線Ｌ0が補正の中心線であって補正中心角θ0により設定され、角度θ1〜θ2が補正領域である。
補正係数算出部１２３１、１２３２〜１２３ｎ（以下、任意の補正係数算出部を１２３ｉとする：ｉ＝１、２〜ｎ）は補正対象の色の数に応じて設けられ、角度Ｔをパラメータとして補正対象の色の数に応じて彩度の補正係数Ｓi、Ｙ（輝度）ガンマの補正係数ＧYi、Ｃ（彩度）ガンマの補正係数Ｇγiを算出する。このとき、補正係数算出部１２３ｉに対して、補正対象の色に応じた所定の補正中心角θ0’、θ1〜θ2を決める補正範囲Ｒ、補正の度合いをディスプレイごとに変化させるために色相の補正係数Ｐiを補正する色相１の係数ｐ１’、色相２の係数ｐ２’、彩度の補正係数Ｓｉを補正する彩度係数ｓ’、Ｙガンマの補正係数ＧYiを補正するＹガンマ係数ｇｙ’、Ｃガンマの補正係数ＧCiを補正するＣガンマ係数ｇｃ’が設定され、補正係数算出部１２３ｉはこれらの係数を用いて補正係数Ｓi、Ｐi、ＧYi、ＧCiを算出する。この算出処理については特許文献２に示されているので、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
（１）「色相１補正」では、図１１（ａ）に示すように等色相線Ｌ0を中心としてＬ1〜Ｌ2内の色相をその中心の色相Ｌ0（又はＬ1、Ｌ2）に補正する。これにより、例えば肌色の近傍の色を肌色に近づける。
（２）「色相２補正」では図１１（ｂ）に示すようにＬ1〜Ｌ2内の色相を同一方向に回転して補正する。
（３）「彩度補正」では、図１１（ｃ）に示すようにＬ1〜Ｌ2内の色における半径方向を補正する。
（４）「Ｙガンマ補正」では、図１１（ｃ）と同様にＬ1〜Ｌ2内の色におけるＹ信号のガンマを補正する。
（５）「Ｃガンマ補正」では、「Ｙガンマ補正」に連動して彩度のガンマを補正する。
（６）「高彩度時の飽和補正」では、高彩度の色に対して、彩度増加時の飽和による色相変動を抑制する。補正（１）〜（５）は図１０に示す補正係数算出部１２３１、１２３２〜１２３ｎで行う。
【００３３】
図１０に戻り、加算器１２４は補正係数算出部１２３ｉにより算出された彩度の補正係数Ｓiを加算してその合計ΣＳiを求め、加算器１２５〜１２７はそれぞれ色相の補正係数Ｐiの合計ΣＰi、Ｙガンマの補正係数ＧYiの合計ΣＧYi、Ｃガンマの補正係数ＧCiの合計ΣＧCiを求める。色相／彩度補正処理部１２８は色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの彩度、色相をそれぞれ彩度の補正係数合計値ΣＳiに基づいて積和演算して補正する。このとき、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをそれぞれｉｒｙ、ｉｂｙとする補正演算色を図１０に示す。輝度ガンマ処理・彩度ガンマ処理部１２９はＹ信号の輝度ガンマと、色相／彩度補正処理部１２８により補正された色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの彩度ガンマをそれぞれＹガンマの補正係数合計値ΣＧYi、Ｃガンマの補正係数合計値ΣＧCiに基づいて補正する。また、彩度ガンマを補正すると彩度が見かけ上変化するので、これを防止するために彩度補正部１３０が輝度ガンマ処理・彩度ガンマ処理部１２９により補正された輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの彩度を補正係数SatCorrectに基づいて補正する。
【００３４】
この図１０に示した色補正回路１２は、補正係数演算部１２３ｉには、補正の度合いをディスプレイごとに変化させるために色相の補正係数Ｐiを補正する色相１’の係数ｐｉ’色相２’の係数ｐ２’、彩度の補正係数Ｓiを補正するｓ’、Ｙガンマの補正係数ＧYiを補正するＹガンマ係数ｇｙ’、Ｃガンマの補正係数ＧCiを補正するＣガンマ係数ｇｃ’が映像に関係なく一義的に設定されるので、Ｓ／Ｎ比が悪い全体的に暗いシーンの場合、ノイズにも補正が加えられて逆にノイズが目立つことになる。このような問題点を解決するために、特徴抽出部２０及びデータ処理部３０が設けられる。
【００３５】
特徴抽出部２０は、映像信号の画素単位での情報を処理するため、高速処理が可能なハードウェアで構成されている。この特徴抽出部２０において、入力信号から画像の特徴としてヒストグラムの値histBlock、平均輝度値ＡＰＬ、最小輝度値ＭＮＩ、最大輝度値ＭＡＸ、動き変化量Ｍｏｖｅを検出してデータ処理部３０に供給する。
【００３６】
データ処理部３０は、フレームごとの解析や複雑な演算処理が必要であり、ＣＰＵを用いてソフトウェアでＩＩＲフィルタ３１及び係数変更部３２の機能を実現している。このうち、ＩＩＲフィルタ３１はリークを伴う積分器であり、図１２に示すように構成される。すなわち、入力Ｘとフィードバック値を加算する加算器３１１と、この加算器３１１の出力に定数ｋを乗算する乗算器３１２と、この乗算器３１２の出力を遅延させて加算器３１１にフィードバック信号として加える遅延素子３１３と、ｎをフィルタの外部から変更することが可能な正数として、加算器３１１の出力に１／２nの係数を乗算して出力Ｙとする乗算器３１４とで構成される。このＩＩＲフィルタ３１は、入力Ｘとしてデータ処理部３０の内部又は外部で設定された色相１の係数ｐ１、色相２の係数ｐ２、彩度係数ｓ、Ｙガンマ係数ｇｙ、Ｃガンマ係数ｇｃを加え、出力Ｙとして色補正回路１２に加える色相１の係数ｐ１’、色相２の係数ｐ２’、彩度係数ｓ’、Ｙガンマ係数ｇｙ’、Ｃガンマ係数ｇｃ’を得るものである。
【００３７】
このＩＩＲフィルタ３１は帰還係数値を導くパラメータｎの値を変更することによって応答速度を可変するもので、次の特徴を有している。
（ａ）少ない部品点数で抑制効果が大きい
（ｂ）応答特性の変更が容易である
（ｃ）ハンチングのない応答が得られ、伝達特性は下記の（７）式で一次遅れ特性として表される
【００３８】
【数２】
2006270417.tif 000004
【００３９】
ただし、ｋは帰還係数値（リーク係数）（ｋ＜１）である。
【００４０】
図１３は上述したＩＩＲフィルタ３１の特性図であり、横軸はフィールド数で、縦軸は伝達特性である。ここで、帰還係数値（リーク係数）を導くパラメータｎの値により、応答速度を容易に可変することができる。
係数変更部３２は、上記のパラメータｎを決定するもので、特徴抽出部２０から供給された画像の特徴を入力して、シーンチェンジなどの場面の変化の解析を行い、シーンチェンジの指標である変動値を求める。この変動値の算出例を下記に示す。
【００４１】
【数３】
2006270417.tif 000005
【００４２】
ただし、
histBlock new：現在のヒストグラムの値
histBlock    ：１処理（フレーム）前のヒストグラムの値
APL new    ：現在の平均輝度値
APL        ：１処理（フレーム）前の平均輝度値
MIN new  ：現在の最小輝度値
MIN      ：１処理（フレーム）前の最小輝度値
MAX new  ：現在の最大輝度値
MAX      ：１処理（フレーム）前の最大輝度値
Move      ：現在と１処理（フレーム）前の動き変化量
である。これにより、様々な画像情報に基づいて、現在と１処理（フレーム）前との変化量が求められる。なお、この例では、抽出した画像情報をすべて用いているが、これに限らず、抽出した画像情報の１つであっても、いくつかの画像情報の組み合わせにより変動値を算出してもよい。
【００４３】
係数変更部３２は、１フィールド又は１フレームごとに、（８）式で求めた変動値によりＩＩＲフィルタ３１の帰還係数値を導くパラメータｎを変化させる。この場合、変動値が大きい場合は、大きく場面展開するシーチェンジと判断し、パラメータｎの値を小さくすることによって応答速度を速める。逆に変動値が小さい場合は、場面に大きな変化がないと判断し、パラメータｎの値を大きくすることによって、微少な変動に対する抑圧効果を持たせる。以下に、パラメータｎの値を変化させる具体例を説明する。
【００４４】
図１４（ａ）、（ｂ）は暗い映像から明るい映像へと場面が急激に変化するシーチェンジなどの、ヒストグラムの変化例であり、横軸は階調を、縦軸はその頻度を表している。このような場合、変動値は大きな値となることから、場面が大きく変化したものと判断してＩＩＲフィルタ３１のパラメータｎの値を小さくして応答速度を速める。
【００４５】
図１５はパラメータｎの値を決定するために、様々な画像情報より求めた変動値とＩＩＲフィルタ３１の帰還係数値を導くパラメータｎとの関係を示した線図であり、横軸は変動値を、縦軸はパラメータの値を表している。ここでは、変動値が常態的に変化する範囲の下限部にｓ0を設定するとともに、上限部にｓ1を設定し、変動値が設定値ｓ0より小さい範囲ではパラメータｎの値を「８」に定め、変動値が設定値ｓ1より大きい範囲ではパラメータｎの値を「４」に定め、変動値がｓ0より大きくｓ1より小さい範囲では変動値が大きくなるほどパラメータｎの値が小さくなるようにｎの値を「８」から「４」まで直線的に変化させている。この場合、設定値ｓ0、ｓ1は適宜に変更可能であり、さらに、設定値がｓ0より大きくｓ1より小さい範囲の変化の状態は直線に限らずｎの値を大きな値から小さな値まで単調に変化するようにすることもできる。
【００４６】
データ処理部３０では、映像処理を行うためのさまざまなデータ、すなわち、上述したように、色相１の係数ｐ１、色相２の係数ｐ２、彩度係数ｓ、Ｙガンマ係数ｇｙ、Ｃガンマ係数ｇｃが設定され、これらのデータがＩＩＲフィルタ３１を通して色相１’の係数ｐ１’、色相２’の係数ｐ２’、彩度係数ｓ’、Ｙガンマ係数ｇｙ’、Ｃガンマ係数ｇｃ’が階調補正回路１１に加えられる。
【００４７】
このようにして、入力された映像信号の特徴をフィールドごと又はフレームごとに検出し、この特徴に基づいてシーンチェンジなどの場面変化の解析を行い、シーンチェンジの変動値を求め、変動値が大きい場合にはＩＩＲフィルタ３１の帰還係数値を導くパラメータｎを小さくし応答速度を速め、逆に、変動値が小さい場合にはＩＩＲフィルタ３１の帰還係数値を導くパラメータｎを大きくして抑圧効果を持たせることにより、色補正回路１２で処理する係数値が最適に制御されるため、補正対象の色を鮮やかに補正することができるとともに、暗いシーンであってもノイズが目立つことを防止することができる。
【００４８】
なお、上記の実施の形態では補正係数算出部１２３１、１２３２〜１２３ｎに加えられる色相１’の係数ｐ１’、色相２’の係数ｐ２’、彩度の補正係数Ｓiを補正するｓ’、Ｙガンマの補正係数ＧYiを補正するＹガンマ係数ｇｙ’、Ｃガンマの補正係数ＧCiを補正するＣガンマ係数ｇｃ’についてのみ、ＩＩＲフィルタ３１の応答速度を変えて供給したが、階調補正回路１１で処理が行われているヒストグラムデータＨ［ｉ］についてもＩＩＲフィルタ３１を介在させるとともに、その応答速度を変えることによってヒストグラムデータが大きく変化するようなシーンチェンジにおいても画質を最適に補正することができる。
【００４９】
なおまた、ＩＩＲフィルタ３１の応答速度を変えて供給する係数は、上述したものの一部であっても、あるいは、上述した以外の係数を含めて供給してもよく、また、供給する回路は階調補正回路１１及び色補正回路１２のいずれか一方又は両方であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る映像信号処理方法を実施する映像信号処理装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】一実施の形態を構成する階調補正回路の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】一実施の形態の動作を説明するために、１画面内の判定領域を示す図である。
【図４】一実施の形態の動作を説明するために、ヒストグラムデータの分布例を示した図である。
【図５】一実施の形態の動作を説明するために、ヒストグラムデータの広がり係数に基づく広がりゲインの一例を示した図である。
【図６】一実施の形態の動作を説明するために、平均輝度に基づいた平均輝度ゲインの一例を示した図である。
【図７】一実施の形態の動作を説明するために、ヒストグラムデータの重み付けに基づいた重み付けゲインの一例を示した図である。
【図８】一実施の形態の動作を説明するために、階調補正曲線を構成する値を生成するためのフローチャートである。
【図９】一実施の形態の動作を説明するために、階調補正曲線の生成方法を示した図である。
【図１０】一実施の形態を構成する色補正回路の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１１】一実施の形態の動作を説明するために、色補正回路の処理を示す説明図である。
【図１２】一実施の形態を構成するＩＩＲフィルタの構成を示すブロック図である。
【図１３】一実施の形態を構成するＩＩＲフィルタの特性図である。
【図１４】一実施の形態の動作を説明するために、場面が急激に変化するシーチェンジなどの、ヒストグラムの変化例を示した図である。
【図１５】一実施の形態の動作を説明するために、変動値とＩＩＲフィルタの帰還係数値を導くパラメータｎとの関係を示した線図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  映像処理部
１１  階調補正回路
１２  色補正回路
２０  特徴抽出部
３０  データ処理部
３１  リーク型積分回路（ＩＩＲフィルタ）
３２  係数変更部
１１１  画像特徴検出部
１１２  演算部
１１３  階調補正部
１２１  ＬＰＦ（低域フィルタ）
１２２  角度Ｔ算出部
１２４〜１２７  加算器
１２８  色相／彩度補正処理部
１２９  輝度ガンマ処理・彩度ガンマ処理部
１３０  彩度補正部
１２３１〜１２３ｎ  補正係数算出部
【図１】
2006270417.tif 000006
【図２】
2006270417.tif 000007
【図３】
2006270417.tif 000008
【図４】
2006270417.tif 000009
【図５】
2006270417.tif 000010
【図６】
2006270417.tif 000011
【図７】
2006270417.tif 000012
【図８】
2006270417.tif 000013
【図９】
2006270417.tif 000014
【図１０】
2006270417.tif 000015
【図１１】
2006270417.tif 000016
【図１２】
2006270417.tif 000017
【図１３】
2006270417.tif 000018
【図１４】
2006270417.tif 000019
【図１５】
2006270417.tif 000020