(57)【要約】【課題】階調性のある画像に関しては、画像の階調性を保持することができる画像処理技術を実現する。【解決手段】入力画像データに作用する画像処理装置（１００）であって、入力画像データに対して、黒伸長処理を適用するか否かを、当該入力画像データの周波数成分を参照して決定する決定部（１１３）を備えている。【選択図】図１
2019139593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像データに作用する画像処理装置であって、
入力画像データに対して、黒伸長処理を適用するか否かを、当該入力画像データの周波数成分を参照して決定する決定部
を備えていることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
上記決定部は、上記入力画像データの周波数成分に含まれる所定の周波数以下の成分数に応じて、上記黒伸長処理を適用するか否かを決定する
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】
上記決定部は、上記入力画像データの空間周波数領域における所定の周波数以下の成分数に応じて、上記黒伸長処理を適用するか否かを決定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の画像処理装置を備えていることを特徴とするテレビジョン受像器。
【請求項５】
請求項１から３の何れか一項に記載の画像処理装置としてコンピュータを機能させるための画像処理プログラムであって、上記決定部としてコンピュータを機能させるための画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、テレビジョン受像器、及び画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像信号の輝度成分を解析し、所定の輝度レベル範囲の画像信号に対して輝度成分を補正することにより、暗部と明部の両方のディテールを表現できるように画像信号を補正する画像処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これらの画像処理装置では、所定の輝度レベル範囲の画像信号について、黒のレベルを下げる（入力階調値に対する出力階調値を下げる）黒伸長処理を行って、ダイナミックレンジを広く取ることで、画像のコントラストを向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１１８８９０号公報（２０１０年５月２７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来技術は、階調値がなだらかに変化するランプ画像（各輝度値に対する、各輝度値を持つ画素の個数が一定である画像）を含む画像では、黒伸長処理により、画像の階調性が崩れてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明の一態様は、階調性のある画像に関しては、画像の階調性を保持することができる画像処理技術を実現することを目的とする。
【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に、本発明の一態様に係る画像処理装置は、入力画像データに作用する画像処理装置であって、入力画像データに対して、黒伸長処理を適用するか否かを、当該入力画像データの周波数成分を参照して決定する決定部を備えている構成である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、階調性のある画像に関しては、画像の階調性を保持することができる画像処理技術を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】テレビジョン受像器の外観を示す正面図である。
【図３】画像と、空間周波数領域での周波数分布と、の関係を示す図である。
【図４】（ａ）は、ランプ画像の空間周波数スペクトルの例を示し、（ｂ）は、細かい模様や急激に濃淡が変化するようなパターンを含む画像の空間周波数スペクトルの例を示す図である。
【図５】（ａ）は、黒伸長処理を施した画像の輝度変化を示す図であり、（ｂ）は、黒伸長処理を施した画像の輝度値のヒストグラムを示す図である。
【図６】（ａ）は、リニア処理を施した画像の輝度変化を示す図であり、（ｂ）は、リニア処理を施した画像の輝度値のヒストグラムを示す図である。
【図７】ランプ画像と、ＦＦＴ処理の結果とを示す図である。
【図８】ランプ画像と、ＦＦＴ処理の結果とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。ただし、本実施形態に記載されている構成は、特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１１】
本発明の実施形態に係る画像処理装置１００について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、画像処理装置１００の概略構成を示すブロック図である。図２は、画像処理装置１００を備えているテレビジョン受像器１の外観を示す正面図である。
【００１２】
（テレビジョン受像器１の構成）
テレビジョン受像器１は、画像処理装置１００と、表示部１４０と、を備えている。テレビジョン受像器１は、放送波を受信して、放送波に含まれる画像信号に応じた画像を表示部１４０に表示する。
【００１３】
表示部１４０は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ（ＯＬＥＤ）、及びプラズマディスプレイ等のディスプレイデバイスである。
【００１４】
（画像処理装置１００の構成）
画像処理装置１００は、入力される画像データに、画像処理等の適宜の作用を施す装置である。画像処理装置１００は、制御部１１０と、表示制御部１２０と、を備えている。画像処理装置１００は、表示制御部１２０の機能により、テレビジョン受像器１が備えている表示部１４０に、画像処理等の適宜の作用を施した画像を表示する。
【００１５】
制御部１１０は、画像処理装置１００の各部を統括的に制御する機能を備えている演算装置である。なお、制御部１１０は、テレビジョン受像器１の各部を統括的に制御する機能を併せて備えている構成であってもよい。制御部１１０は、画像信号取得部１１１、ＦＦＴ処理部１１２、決定部１１３、黒伸長処理部１１４、及びリニア処理部１１５を含んでいる。
【００１６】
画像信号取得部１１１は、外部から画像信号を取得する。なお、ここで画像信号取得部１１１によって取得される画像信号は、ディジタル信号である。画像信号取得部１１１は、例えば、放送局から送出される放送波に含まれる画像信号を取得する。また、画像信号取得部１１１は、テレビジョン受像器１に接続された外部の録画装置や、テレビジョン受像器１の内部メモリに録画されている画像の画像信号を取得することができてもよい。なお、以下の説明において、画像信号取得部１１１を介して取得した画像信号を入力画像データとも称する。
【００１７】
ＦＦＴ処理部１１２は、画像信号取得部１１１が取得した画像信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）処理を行う。ＦＦＴ処理部１１２は、画像の水平方向の周波数に対するＦＦＴ処理と、画像の垂直方向の周波数に対するＦＦＴ処理と、を行う。そして、ＦＦＴ処理部１１２は、画像の水平周波数をμ、垂直周波数をνとして、画像の空間周波数領域での周波数分布を得る。
【００１８】
決定部１１３は、入力画像データに対して、黒伸長処理を適用するか否かを、入力画像データの周波数成分を参照して決定する。画像信号では、画像の周波数が単位ピクセル間での画素値の変化量を示すため、単位ピクセル間での画素値の変化が激しいほど、高周波の画像となる。つまり、階調値がなだらかに変化するランプ画像を含む画像では、低周波成分を含む画像となる。
【００１９】
このため、決定部１１３は、入力画像データの周波数成分に含まれる所定の周波数以下の成分数に応じて、上記黒伸長処理を適用するか否かを決定してもよい。詳述すると、決定部１１３は、ＦＦＴ処理部１１２によって得られた入力画像データの空間周波数領域における所定の周波数以下の成分数に応じて、黒伸長処理を適用するか否かを決定してもよい。
【００２０】
黒伸長処理部１１４は、決定部１１３によって入力画像データに対して、黒伸長処理を適用することが決定された場合に、入力画像データに対して、後述する黒伸長処理を適用する。
【００２１】
リニア処理部１１５は、決定部１１３によって入力画像データに対して、黒伸長処理を適用しないことが決定された場合に、入力画像データに対して、後述するリニア処理を適用する。
【００２２】
表示制御部１２０は、黒伸長処理部１１４又はリニア処理部１１５によって適宜の処理が行われた画像信号を参照して、表示部１４０における画像の表示を制御する。
【００２３】
（ＦＦＴ処理部１１２による処理について）
図３は、画像と、空間周波数領域での周波数分布と、の関係を示す図である。図３に示すように、図中左側の画像のように、濃淡変化が緩やかな画像では、ＦＦＴ処理部１１２によるＦＦＴ処理によって得られた空間周波数スペクトルで、低周波成分が多くなる。一方で、図中右側の画像のように、細かい模様の多い画像や急激に濃淡が変化するようなパターンを含む画像では、ＦＦＴ処理部１１２によるＦＦＴ処理によって得られた空間周波数スペクトルで、高周波成分が多くなる。図３に示した２つの画像は、水平方向にのみパターン変化が生じる画像であるため、水平周波数μの成分みが検出される。
【００２４】
このように、細かい模様の多い画像や急激に濃淡が変化するようなパターンを含む画像のように、単位ピクセル間での画素値の変化が激しい画像ほど、ＦＦＴ処理部１１２によるＦＦＴ処理によって得られた空間周波数スペクトルで、高周波成分が多くなる。また、単位ピクセル間での画素値の変化が一定であるランプ画像では、所定の周波数以下の低周波成分が多くなる。
【００２５】
図４（ａ）は、ランプ画像の空間周波数スペクトルの例を示し、図４（ｂ）は、細かい模様や急激に濃淡が変化するようなパターンを含む画像の空間周波数スペクトルの例を示している。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、階調値がなだらかに変化するランプ画像では、周波数成分がグラフの中央付近に多く、低周波成分が多く含まれていることがわかる。また、細かい模様や急激に濃淡が変化するようなパターンを含む画像では、周波数成分がグラフ中に広く分布しており、ランプ画像に比べて低周波成分の数が少なく、高周波成分の数が多い事がわかる。
【００２６】
このように、ＦＦＴ処理部１１２によって、入力画像データに対してＦＦＴ処理を行って得た空間周波数領域における周波数成分の分布を参照することで、入力画像データに基づく画像が階調性のあるランプ画像であるか否かを判定することができる。
【００２７】
（決定部１１３による処理について）
決定部１１３は、ＦＦＴ処理部１１２によって得られた空間周波数領域における周波数成分の分布を参照し、画像が階調性のあるランプ画像であるか否かを判定する。決定部１１３は、例えば、空間周波数領域における所定の周波数以下の成分数に応じて、画像が階調性のあるランプ画像であるか否かを判定してもよい。
【００２８】
決定部１１３は、画像が階調性のあるランプ画像であると判定すると、画像に黒伸長処理を適用しないことを決定する。また、決定部１１３は、画像が階調性のあるランプ画像でないと判定すると、画像に黒伸長処理を適用することを決定する。
【００２９】
（黒伸長処理部１１４による処理について）
図５（ａ）は、黒伸長処理部１１４による黒伸長処理を施した画像の輝度変化を示す図であり、図５（ｂ）は、黒伸長処理部１１４による黒伸長処理を施した画像の輝度値のヒストグラムを示す図である。
【００３０】
黒伸長処理部１１４は、決定部１１３によって黒伸長処理を適用することが決定された画像について、図５（ａ）に示すように、所定の輝度レベル範囲の画像信号の入力階調値に対する出力階調値を下げる黒伸長処理を行う。このように、細かい模様や急激に濃淡が変化するようなパターンを含む画像では、画像信号に含まれる黒のレベルを引き下げて、コントラストを向上させることができる。
【００３１】
また、黒伸長処理部１１４によって黒伸長処理が適用されることで、図５（ｂ）のヒストグラムに示すように、各輝度値に対する、各輝度値を持つ画素の個数は、一定ではなくなる。階調性を有するランプ画像では、黒伸長処理が適用された場合には、各輝度値に対する、各輝度値を持つ画素の個数は、一定ではなくなることで、階調性が崩れてしまう。よって、本実施形態では、決定部１１３の機能により、空間周波数領域における所定の周波数以下の成分数に応じて画像に黒伸長処理を適用するか否かを決定し、階調性のあるランプ画像に対しては、黒伸長処理が適用されないような構成としている。これによって、階調性を有するランプ画像に、黒伸長処理が適用されて、画像の階調性が崩れてしまうのを防ぐことができる。
【００３２】
（リニア処理部１１５による処理について）
図６（ａ）は、リニア処理部１１５によるリニア処理を施した画像の輝度変化を示す図であり、図６（ｂ）は、リニア処理部１１５によるリニア処理を施した画像の輝度値のヒストグラムを示す図である。
【００３３】
リニア処理部１１５は、決定部１１３によって黒伸長処理を適用しないことが決定された画像について、図６（ａ）に示すように、画像信号の入力階調値に対する出力階調値の比率を一定に保ち、輝度の変化を線型にするリニア処理を行う。このように、リニア処理部１１５によってリニア処理が適用されることで、図６（ｂ）のヒストグラムに示すように、各輝度値に対する、各輝度値を持つ画素の個数が一定に保たれる。よって、階調性を有するランプ画像では、黒伸長処理を適用せず、画像の階調性を保持した画像処理を行うことが可能となる。
【００３４】
（画像とＦＦＴ処理の結果について）
図７は、ランプ画像と、各ランプ画像のＦＦＴ処理部１１２によるＦＦＴ処理の結果とを示す図である。図８は、ランプ画像の少なくとも一部に細かい模様や急激に濃淡が変化するようなパターンを含む画像と、これらの各画像のＦＦＴ処理部１１２によるＦＦＴ処理の結果とを示す図である。
【００３５】
図７に示すように、画像の階調値が、水平方向になだらかに変化するランプ画像であっても、垂直方向になだらかに変化するランプ画像であっても、ＦＦＴ処理部１１２によるＦＦＴ処理の結果は、同様に、所定の周波数よりも高い高周波成分を含まない。このように、空間周波数領域での周波数分布に応じて、画像がランプ画像であるか否かを検出するため、画像の水平方向の周波数成分と、垂直方向の周波数成分との両方を参照して、画像の階調性の有無を検出することができる。
【００３６】
また、周囲に黒枠がある画像や、階調値がなだらかに変化する方向に沿って延びる直線が含まれている画像についても、ＦＦＴ処理部１１２によるＦＦＴ処理の結果には、所定の周波数よりも高い高周波成分が含まれてない。さらに、白黒間で階調値がなだらかに変化する画像に限らず、様々な色や明るさの濃淡の変化がなだらかな画像についてランプ画像を、ＦＦＴ処理部１１２によるＦＦＴ処理の結果に応じて検出することができる。
【００３７】
また、図８に示すように、ランプ画像の少なくとも一部に細かい模様や急激に濃淡が変化するようなパターンを含む画像では、ＦＦＴ処理部１１２によるＦＦＴ処理の結果には、周波数成分が空間周波数領域内の広い範囲に分布している。ＦＦＴ処理部１１２によるＦＦＴ処理の結果が、図８に示したように。所定の周波数よりも高い高周波成分を含む画像については、決定部１１３は、ランプ画像でないと判断する。
【００３８】
〔ソフトウェアによる実現例〕
画像処理装置１００の制御ブロック（特に画像信号取得部１１１、ＦＦＴ処理部１１２、決定部１１３、黒伸長処理部１１４、およびリニア処理部１１５）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
【００３９】
後者の場合、画像処理装置１００は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば少なくとも１つのプロセッサ（制御装置）を備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な少なくとも１つの記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
【００４０】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る画像処理装置（１００）は、入力画像データに作用する画像処理装置（１００）であって、入力画像データに対して、黒伸長処理を適用するか否かを、当該入力画像データの周波数成分を参照して決定する決定部（１１３）を備えている構成である。
【００４１】
上記の構成によれば、入力画像データの周波数成分を参照して黒伸長処理を適用するか否かを決定するため、画像の階調性の情報を取得することができ、階調性のある画像に関しては、画像の階調性を保持することができる画像処理を適用することができる。
【００４２】
本発明の態様２に係る画像処理装置（１００）は、上記の態様１において、上記決定部（１１３）は、上記入力画像データの周波数成分に含まれる所定の周波数以下の成分数に応じて、上記黒伸長処理を適用するか否かを決定する構成としてもよい。
【００４３】
上記の構成によれば、入力画像データの周波数成分に含まれる所定の周波数以下の成分が多い画像、つまり、色や明るさの濃淡の変化がなだらかな画像では、黒伸長処理が適用されない。これにより、階調性のある画像に関しては、画像の階調性を保持することができる。
【００４４】
本発明の態様３に係る画像処理装置（１００）は、上記の態様１または２において、上記決定部（１１３）は、上記入力画像データの空間周波数領域における所定の周波数以下の成分数に応じて、上記黒伸長処理を適用するか否かを決定する構成としてもよい。
【００４５】
上記の構成によれば、階調が緩やかに変化するランプ画像では、空間周波数領域における低周波成分が多くなる特性を利用して、ランプ画像を検出することができ、階調性のある画像に関しては、画像の階調性を保持することができる。
【００４６】
本発明の態様４に係る画像処理装置（１００）を備えていることを特徴とするテレビジョン受像器（１）は、上記の態様１から３において、請求項１から３に記載の画像処理装置（１００）を備えている構成としてもよい。
【００４７】
上記の構成によれば、テレビジョン受像器において、階調性のある画像に関しては、画像の階調性を保持して画像を表示することができる。
【００４８】
本発明の各態様に係る画像処理装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記画像処理装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより上記画像処理装置をコンピュータにて実現させる画像処理装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
【００４９】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  テレビジョン受像器
１００  画像処理装置
１１０  制御部
１１１  画像信号取得部
１１２  ＦＦＴ処理部
１１３  決定部
１１４  黒伸長処理部
１１５  リニア処理部
１２０  表示制御部
１４０  表示部
【図１】
2019139593.tif 000003
【図２】
2019139593.tif 000004
【図３】
2019139593.tif 000005
【図４】
2019139593.tif 000006
【図５】
2019139593.tif 000007
【図６】
2019139593.tif 000008
【図７】
2019139593.tif 000009
【図８】
2019139593.tif 000010