(57)【要約】【課題】　画面間の相関度を用いて画質を改善する回路及び方法を提供する。【解決手段】　入力される輝度信号を画面単位にグレイレベル分布度に該当するヒストグラムデータを計算し、ヒストグラムデータを用いて第１伝達関数を生成する第１伝達関数生成器と、少なくとも一つの以前画面と現画面に対するヒストグラムデータから画面との相関係数を求め、相関係数に対応する画面間相関情報を出力するフレーム間相関度算出器と、前記画面間相関情報に基づき、第１伝達関数を選択的に出力する伝達関数調整部及び伝達関数調整部から出力される伝達関数によって入力輝度信号を補正して出力するマッパを備える。【選択図】　図１
2004048773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　所定数のグレイレベルで表現される輝度信号をヒストグラム等化して画質を改善する回路において、
　入力される輝度信号について画面単位にグレイレベル分布度に該当するヒストグラムデータを計算し、前記ヒストグラムデータを用いて第１伝達関数を生成する第１伝達関数生成器と、
　少なくとも一つの以前画面と現画面に対する前記ヒストグラムデータから画面間の相関係数を求め、前記相関係数に対応する画面間相関情報を出力するフレーム間相関度算出器と、
　前記フレーム間相関度算出器から出力される前記画面間相関情報に基づき前記第１伝達関数を選択的に出力する伝達関数調整部と、
　該伝達関数調整部から出力される第１伝達関数によって前記入力輝度信号を補正して出力するマッパを含むことを特徴とする画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項２】
　前記フレーム間相関度算出器は、
　以前フレームのヒストグラムデータと現フレームのヒストグラムデータから第１相関係数を算出する第１相関係数算出部と、
　該第１相関係数を設定されたスレショルド値と比較し、前記第１相関係数が前記スレショルド値以下と判断されれば、場面変化検出信号を前記伝達関数調整部に出力する場面変化判別部を備え、
　前記伝達関数調整部は前記場面変化検出信号が受信されれば、前記第１伝達関数を前記マッパに出力することを特徴とする請求項１に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項３】
　前記第１相関係数算出部は、
【数１】
2004048773.tif 000006
によって第１相関係数を算出し、
　前記Ｃｎ１は第１相関係数、添字ｉはピクセル番号、ｘｉは現フレームに対する該当ピクセル番号の輝度レベル値、ｙｉは以前フレームに対する該当ピクセル番号の輝度レベル値、ｘｍは現フレームのヒストグラム平均値、ｙｍは以前フレームのヒストグラム平均値であることを特徴とする請求項２に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項４】
　前記伝達関数調整部は、
　前記場面変化判別部から前記場面変化検出信号が発生しない間は、前記場面変化検出と判別されたフレーム以降から現フレームの直前までのフレームについて求めた前記第１伝達関数の累積平均値を前記マッパに出力することを特徴とする請求項２に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項５】
　前記伝達関数調整部は、前記場面変化判別部から前記場面変化検出信号が発生されない間は前記場面変化検出と判別されたフレーム以降から現フレームの直前までのフレームについて求めた前記第１伝達関数の累積平均値と、現フレームの前記第１伝達関数それぞれについて所定の加重値を乗算し、乗算された値を合算した値を伝達関数として前記マッパに出力することを特徴とする請求項２に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項６】
　前記フレーム間相関度算出器は、
　以前フレームのうち比較対象に設定されたフレームのヒストグラムデータと現フレームのヒストグラムデータから第２相関係数を算出する第２相関係数算出部と、
　前記場面変化判別部から前記場面変化検出信号が発生されない間、前記第２相関係数が設定された所定数のフレームについて次第に減少すればパンニング現象と判別し、パンニング検出信号を前記伝達関数調整部に出力するパンニング判別部と、をさらに備え、
　前記伝達関数調整部は、前記パンニング判別部から前記パンニング検出信号が受信されれば、前記場面変化検出と判別されたフレーム以降から現フレームの直前までのフレームについて求めた前記第１伝達関数の累積平均値を前記マッパに出力することを特徴とする請求項２に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項７】
　前記パンニング判別部からパンニング現象が発生することと判別されたフレームの次のフレーム及び場面変化判別部で場面変化が発生することと判別されたフレームのうちいずれか一つを比較対象フレームとして設定して保存するメモリをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項８】
　前記第２相関係数は、
【数２】
2004048773.tif 000007
によって算出し、
　前記Ｃｎ２は第２相関係数、添字ｉはピクセル番号、ｘｉは現フレームに対する該当ピクセル番号の輝度レベル値、ｚｉは比較フレームに対する該当ピクセル番号の輝度レベル値、ｘｍは現フレームのヒストグラム平均値、ｚｍは前記比較フレームのヒストグラム平均値であることを特徴とする請求項６に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項９】
　前記伝達関数調整部は、前記パンニング検出信号及び前記場面変化検出信号が受信されなければ、１に該当する第１伝達関数値を前記マッパに出力することを特徴とする請求項６に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項１０】
　前記第１伝達関数生成器は、
　前記ヒストグラムデータを算出するフレームヒストグラム計算機と、
　前記画面単位に対する入力輝度信号の平均レベルを求めるフレーム平均計算機と、
　前記ヒストグラムデータを前記輝度信号の平均レベルによって所定数のサブ映像に分割し、サブ映像別に確率密度関数を算出する分割器と、
　前記サブ映像別に出力される前記確率密度関数に基づき前記サブ映像別に累積密度関数を算出し、前記累積密度関数を前記第１伝達関数として出力するＣＤＦ計算機を備えることを特徴とする請求項１に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項１１】
　所定数のグレイレベルで表現される輝度信号をヒストグラム等化して画質を改善する方法において、
　入力される輝度信号について画面単位にグレイレベル分布度に該当するヒストグラムデータを計算する段階と、
　前記ヒストグラムデータを用いて第１伝達関数を生成する段階と、
　少なくとも一つの以前画面と現画面に対する前記ヒストグラムデータから画面間の相関係数を求め、前記相関係数に対応する画面間相関情報を生成する段階と、
　前記画面間の相関情報に基づき前記入力輝度信号について前記第１伝達関数を選択的に適用して補正する段階を含むことを特徴とする画面間の相関関係を用いた画質改善方法。
【請求項１２】
　前記第１伝達関数を入力輝度信号に適用する段階は、
　以前画面と現画面について相関関係を求めた第１相関係数が設定されたスレショルド値以下と判断されれば、場面変化と判断する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善方法。
【請求項１３】
　前記第１相関係数は、
【数３】
2004048773.tif 000008
によって算出し、
　前記Ｃｎ１は第１相関係数、添字ｉはピクセル番号、ｘｉは現フレームに対する該当ピクセル番号の輝度レベル値、ｙｉは以前フレームに対する該当ピクセル番号の輝度レベル値、ｘｍは現フレームのヒストグラム平均値、ｙｍは以前フレームのヒストグラム平均値であることを特徴とする請求項１１に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善方法。
【請求項１４】
　前記第１相関係数が設定されたスレショルド値以下に落ちない間は、前記第１相関係数が前記スレショルド値以下に落ちたフレーム以降から現フレームの直前までのフレームについて前記第１伝達関数の累積平均を伝達関数にして前記入力輝度信号に適用して補正することを特徴とする請求項１３に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善方法。
【請求項１５】
　以前フレームのうち比較対象に設定されたフレームのヒストグラムデータと現フレームのヒストグラムデータから第２相関係数を算出する段階をさらに含み、
　前記第１相関係数が設定されたスレショルド値以下に落ちないなら、前記第２相関係数が設定された所定数のフレームについて次第に減少すればパンニング現象と判断し、前記第１相関係数が前記スレショルド値以下に落ちたフレーム以降から現フレーム直前までのフレームについて前記第１伝達関数の平均値を伝達関数にして前記入力輝度信号に適用して補正することを特徴とする請求項１３に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善方法。
【請求項１６】
　前記第２相関係数を算出するのに用いられる前記比較対象フレームは、前記場面変化判別部で場面変化検出と判別されたフレーム及び前記パンニング判別部からパンニング現象と判別された最終フレームの次番目のパンニング現象中断フレームのうちいずれか一つに更新され設定されることを特徴とする請求項１５に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項１７】
　前記第２相関係数は、
【数４】
2004048773.tif 000009
によって算出し、
　前記Ｃｎ２は第２相関係数、添字ｉはピクセル番号、ｘｉは現フレームに対する該当ピクセル番号の輝度レベル値、ｚｉは比較フレームに対する該当ピクセル番号の輝度レベル値、ｘｍは現フレームのヒストグラム平均値、ｚｍは前記比較フレームのヒストグラム平均値であることを特徴とする請求項１６に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善方法。
【請求項１８】
　前記画面間の相関情報が、前記場面変化及び前記パンニング現象のうちいずれか一つとして判断されなければ、前記入力輝度信号について補正を行なわないことを特徴とする請求項１７に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善方法。
【請求項１９】
　所定数のグレイレベルで表現される輝度信号をヒストグラム等化して画質を改善する回路において、
　入力輝度信号についてグレイレベル分布度に該当するヒストグラムデータを画面単位に計算し、前記ヒストグラムデータを用いて第１伝達関数を生成する第１伝達関数生成器と、
　少なくとも一つの以前画面と現画面に対する前記ヒストグラムデータから画面間相関係数を求め、前記画面間相関係数に対応する画面間相関情報を出力するフレーム間相関度算出器、及び
　前記第１伝達関数及び画面間相関情報に基づき前記入力輝度信号を補正して出力するマッパを含むことを特徴とする画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項２０】
　前記第１伝達関数生成器は、以前フレームの第１伝達関数から累積平均値を演算し、前記マッパは前記第１伝達関数、画面間相関情報及び前記累積平均値に基づき入力輝度信号を補正することを特徴とする請求項１９に記載の画面間の相関関係を用いた 画質改善回路。
【請求項２１】
　前記画面間相関情報は、前記ヒストグラムデータに基づくパンニング検出信号及び場面変化検出信号を含み、前記マッパは前記第１伝達関数、前記パンニング検出信号、前記場面変化検出信号及び前記累積平均値に基づき入力輝度信号を補正することを特徴とする請求項２０に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項２２】
　フレーム間相関度算出部から出力される画面変化判別信号及びパンニング検出信号に基づき第１伝達関数を調整し、該調整された第１伝達関数を最終伝達関数として出力する伝達関数調整部をさらに含み、
　前記マッパは、前記最終伝達関数及び累積平均値に基づき入力輝度信号を補正することを特徴とする請求項２１に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項２３】
　第１伝達関数及び画面間相関情報に基づき最終伝達関数を生成する伝達関数調整部、及び
　以前フレームの第１伝達関数の累積平均値を演算するフレーム平均計算機と、をさらに含み、
　前記マッパは、前記最終伝達関数及び前記累積平均値によって入力輝度信号を補正することを特徴とする請求項１９に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項２４】
　前記第１伝達関数生成器は、前記累積平均値及びヒストグラムデータに基づき第１伝達関数を生成することを特徴とする請求項２３に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項２５】
　前記第１伝達関数生成器は、第１及び第２サブ映像の前記累積平均値及びヒストグラムデータに基づき第１及び第２確率密度関数を生成することを特徴とする請求項２４に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項２６】
　前記第１伝達関数生成器は、前記第１及び第２確率密度関数によって第１伝達関数を生成することを特徴とする請求項２４に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項２７】
　前記フレーム平均計算機は、第１伝達関数生成器から生成された第１伝達関数を保存するメモリと、
　前記第１伝達関数によって累積平均値を生成する時間フィルターと、を含むことを特徴とする請求項２３に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項２８】
　前記フレーム間相関度算出器は、
　現フレームに対するヒストグラムデータを１フレーム遅らせて第１ヒストグラムデータとして保存する第２フレームメモリと、
　前記現フレームと比較対象になる以前フレームの第２ヒストグラムデータを保存した第３フレームメモリと、
　前記第１ヒストグラムデータ及び第２ヒストグラムデータに基づき第１相関係数を生成する第１相関係数生成器と、
　前記第２ヒストグラムデータ及び現フレームに対するヒストグラムデータに基づき第２相関係数を生成する第２相関係数生成器と、
　第１相関係数によって場面変化検出信号を生成する場面変化判別部、及び
　第２相関係数によってパンニング検出信号を生成するパンニング判別部と、をさらに含み、
　前記伝達関数調整部は、前記第１伝達関数、前記場面変化検出信号、前記パンニング検出信号及び累積平均値に基づき最終伝達関数を計算することを特徴とする請求項２３に記載の画面間の相関関係を用いた 画質改善回路。
【請求項２９】
　前記第１伝達関数生成器は、
　少なくとも一つの以前フレーム及び現フレームのヒストグラムデータを計算するフレームヒストグラム計算機と、
　入力輝度信号の累積平均レベルを計算するフレーム平均計算機と、
　該フレーム平均計算機で計算された累積平均レベルに基づき、前記フレームヒストグラム計算機から計算されたグレイレベル分布度を第１及び第２サブ映像に分割して各サブ映像に対する確率密度関数である第１及び第２確率密度関数を出力する分割器と、
　該分割器から出力された第１確率密度関数によって第１累積密度関数を計算する第１ＣＤＦ計算機と、
　前記分割器から出力された第２確率密度関数によって第２累積密度関数を計算する第２ＣＤＦ計算機と、
　第１及び第２確率密度関数のうちいずれか一つを第１伝達関数として保存するＣＤＦメモリ、及び
　第１、第２確率密度関数及び画面間相関情報に基づき最終伝達関数を生成する伝達関数調整部と、を含むことを特徴とする請求項１９に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項３０】
　前記マッパは前記最終伝達関数及び前記累積平均値に基づき入力輝度信号を補正することを特徴とする請求項２９に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項３１】
　前記フレーム間相関度算出器は、
　現フレームに対するヒストグラムデータを１フレーム遅らせて第１ヒストグラムデータとして保存する第２フレームメモリと、
　前記現フレームと比較対象になる以前フレームの第２ヒストグラムデータを保存した第３フレームメモリと、
　少なくとも一つの以前フレームのヒストグラムデータ及び現フレームのヒストグラムデータに基づき相関係数を計算する相関係数算出部と、
　第１伝達関数生成器で生成される第１伝達関数によって累積平均値を演算するフレーム平均計算機、及び
　前記相関係数によって場面変化検出信号を生成する場面変化判別部と、を含み、
　前記伝達関数調整部は、前記第１伝達関数生成器で生成される第１伝達関数によって累積平均値を計算し、前記第１伝達関数、前記場面変化検出信号及び前記累積平均値によって最終伝達関数を計算することを特徴とする請求項１９に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項３２】
　前記フレーム平均計算機は、
　前記第１伝達関数 生成器から生成された第１伝達関数を保存するメモリと、
　前記第１伝達関数によって累積平均値を生成する時間フィルターと、を含むことを特徴とする請求項３１に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項３３】
　前記伝達関数調整部は、
　前記累積平均値及び第１伝達関数によって調整伝達関数を演算する演算器、及び
　前記場面変化検出信号に応じて前記第１伝達関数及び前記調整伝達関数のうちいずれか一つを選択して最終伝達関数として出力する選択器と、をさらに備えることを特徴とする請求項３２に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項３４】
　前記調整伝達関数は、
　ｆｗ＝ｗ１*ｆ１+ｗ２*ｆｍの式から求められ、
　前記数式においてｆ１は第１伝達関数、ｆｍは前記累積平均値、ｗ１及びｗ２は加重値を示すことを特徴とする請求項３３に記載の画面間の相関関係を用いた画質改善回路。
【請求項３５】
　所定数のグレイレベルで表現される輝度信号をヒストグラム等化して画質を改善する方法において、
　入力される輝度信号について画面単位にグレイレベル分布度に該当するヒストグラムデータを計算する段階と、
　前記ヒストグラムデータを用いて第１伝達関数を生成する段階と、
　少なくとも一つの以前画面と現画面に対する前記ヒストグラムデータから画面間の相関係数を求め、前記相関係数に対応する画面間相関情報を生成する段階と、
　前記画面間の相関情報及び前記第１伝達関数に基づき前記入力輝度信号を補正する段階と、を含むことを特徴とする画面間の相関関係を用いた画質改善方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は画面間の相関度を用いた画質改善回路及び方法に係り、さらに詳しくは画面間の相関程度によって適応的に輝度信号を補償処理する画面間の相関度を用いた画質改善回路及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　コントラスト改善のための多様な方法のうち、ヒストグラム等化が一番広く知られている。一般に、ヒストグラム等化は動的範囲(dynamic range)を伸ばす(streching)効果を有するので、結果映像のグレイ分布を均一にし、これは映像のコントラストを改善するのに繋がる。
【０００３】
　公知のヒストグラム等化のこのような特性は、実際のことろ短所になる場合もある。すなわち、ヒストグラム等化の出力密度が一定なので、出力映像の平均の明るさは中間グレイレベルに近くなる。
【０００４】
　ところが、知られているヒストグラム等化適用方式は、隣接フレームとの相関度を問わずフレーム毎に独立して伝達関数を算出して適用する。このような従来のヒストグラム等化適用方式は、隣接したフレーム間の相関程度が低い時はコントラスト向上効果を提供するが、隣接したフレーム間の相関程度が高い時はかえって画質を劣化させる場合がある。例えば、以前フレームと現フレームの背景画面は同一であり、以前フレームに存在しなかった特定物体が現在フレームに登場する場合、従来のフレーム別ヒストグラム等化方式を適用すれば画面が明るくなったり暗くなるフリッカ(flicker)現象を引き起こす問題点がある。
【特許文献１】アメリカ特許第５、９３６、６６５号
【特許文献２】韓国特許第１０-０１８８６７９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　本発明は前述したような問題点を改善するために案出されたもので、その目的は画面間の相関程度によってヒストグラム等化を適応的に適用して画質を改善する回路及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　前述した目的を達成するために本発明に係る画面間の相関度を用いた画質改善回路は、所定数のグレイレベルで表現される輝度信号をヒストグラム等化して画質を改善する回路において、入力される輝度信号について画面単位にグレイレベル分布度に該当するヒストグラムデータを計算し、前記ヒストグラムデータを用いて第１伝達関数を生成する第１伝達関数生成器と、少くとも一つの以前画面と現画面に対する前記ヒストグラムデータから画面間の相関係数を求め、前記相関係数に対応する画面間相関情報を出力するフレーム間相関度算出器と、該フレーム間相関度算出器から出力される前記画面間相関情報に基づき前記第１伝達関数を選択的に出力する伝達関数調整部、及び前記伝達関数調整部から出力される伝達関数によって前記入力輝度信号を補正して出力するマッパと、を備える。
【０００７】
　望ましくは、前記フレーム間相関度算出器は以前フレームのヒストグラムデータと現フレームのヒストグラムデータから第１相関係数を算出する第１相関係数算出部と、該第１相関係数を設定されたスレショルド値と比較し、前記第１相関係数が前記スレショルド値以下であると判断されれば場面変化検出信号を前記伝達関数調整部に出力する場面変化判別部と、を備え、前記伝達関数調整部は前記場面変化検出信号が受信されれば、前記第１伝達関数を前記マッパに出力する。
【０００８】
　本発明の一側面によれば、前記伝達関数調整部は前記場面変化判別部から前記場面変化検出信号が発生されない間は、前記場面変化検出と判別されたフレーム以降から現フレームの直前までのフレームについて求めた前記第１伝達関数の累積平均値を前記マッパに出力する。
【０００９】
　本発明の他の側面によれば、前記フレーム間相関度算出器は、以前フレームのうち比較対象と設定されたフレームのヒストグラムデータと現フレームのヒストグラムデータから第２相関係数を算出する第２相関係数算出部と、前記場面変化判別部から前記場面変化検出信号が発生されない間、前記第２相関係数が設定された所定数のフレームについて次第に減少すればパンニング現象と判別し、パンニング検出信号を前記伝達関数調整部に出力するパンニング判別部をさらに備える。前記伝達関数調整部は前記パンニング判別部から前記パンニング検出信号が受信されれば、前記場面変化検出と判別されたフレーム以降から現フレーム直前までのフレームについて求めた前記第１伝達関数の累積平均値を第２伝達関数として前記マッパに出力する。
【００１０】
　前記第２相関係数算出部の前記比較対象フレームは、前記場面変化判別部で場面変化検出と判別されたフレームまたは前記パンニング判別部からパンニング現象と判別された最終フレームの次番目のパンニング現象中断フレームに更新され設定される。
【００１１】
　前記伝達関数調整部は前記パンニング検出信号、前記場面変化検出信号が受信されなければ、伝達関数値が１に該当する信号を前記マッパに出力する。
【００１２】
　前記第１伝達関数生成器は、前記ヒストグラムデータを算出するフレームヒストグラム計算機と、画面単位に対する入力輝度信号の平均レベルを求めるフレーム平均計算機と、前記ヒストグラムデータを前記輝度信号の平均レベルによって所定数のサブ映像に分割し、サブ映像別に確率密度関数を算出する分割器と、前記サブ映像別に出力される前記確率密度関数に基づき前記サブ映像別に累積密度関数を算出し、前記累積密度関数を前記第１伝達関数として出力するＣＤＦ計算機を備える。
【００１３】
　また、前述した目的を達成するために本発明に係る画面間の相関関係を用いた画質改善方法は、所定数のグレイレベルで表現される輝度信号をヒストグラム等化して画質を改善する方法において、入力される輝度信号について画面単位にグレイレベル分布度に該当するヒストグラムデータを計算する段階と、前記ヒストグラムデータを用いて第１伝達関数を生成する段階と、少なくとも一つの以前画面と現画面に対する前記ヒストグラムデータから画面間の相関係数を求め、前記相関係数に対応する画面間相関情報を生成する段階と、前記画面間の相関情報に基づき前記入力輝度信号について前記第１伝達関数を選択的に適用して補正する段階を含む。
【００１４】
　望ましくは以前画面と現画面について相関関係を求めた第１相関係数が、設定されたスレショルド値以下として判断されれば場面変化と判断し、前記第１伝達関数を前記入力輝度信号に適用して補正する。
【００１５】
　また、本発明に係る画面間の相関関係を用いた画質改善方法は以前フレーム中に比較対象と設定されたフレームのヒストグラムデータと現フレームのヒストグラムデータから第２相関係数を算出する段階をさらに含み、前記第１相関係数が設定されたスレショルド値以下に落ちないなら、前記第２相関係数が設定された所定数のフレームについて次第に減少すればパンニング現象として判断し、前記第１相関係数が前記スレショルド値以下に落ちるフレーム以降から現フレーム直前までのフレームについて前記第１伝達関数を平均算術した値を前記入力輝度信号に適用して補正する方式よりなる。
【００１６】
　望ましくは、前記画面間の相関情報が前記場面変化及び前記パンニング現象として判断されなければ、前記入力輝度信号について補正を行わない。
【発明の効果】
【００１７】
　以上述べた通り、本発明に係る画面間の相関度を用いた画質改善回路及び方法によれば、連続するフレーム間の相関程度によってヒストグラム等化処理を選択的に適用することによって画質を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
　以下、添付した図面に基づき本発明の望ましい実施例による画面間の相関度を用いた画質改善回路及び方法をさらに詳述する。
【００１９】
　図１は本発明に係る画質改善回路の一実施例を示すブロック図である。
【００２０】
　同図を参照すれば、画質改善回路は第１伝達関数生成器１０、フレーム間相関度算出器２０、伝達関数調整部３０及びマッパ４０を備える。参照符号５０は入力輝度信号遅延用第１フレームメモリである。
【００２１】
　第１伝達関数生成器１０は、入力されるフレーム単位についてピクセル別輝度レベル分布度に該当するヒストグラムデータを算出し、ヒストグラムデータを用いて第１伝達関数ｆ１を生成する。
【００２２】
　第１伝達関数生成器１０は、公知の多様なヒストグラム等化器に適用される伝達関数生成器が適用され得る。
【００２３】
　例えば、伝達関数生成器は韓国特許第２５５６３６号、韓国特許第３１９８６４号、韓国特許第２０７６６０号、韓国特許第１８３８３０号、韓国特許第１８８６７９号に開示されたヒストグラム等化器に適用された伝達関数生成器が適用され得る。
【００２４】
　本発明の一例として第１伝達関数生成器１０は前述したヒストグラム等化器のうち韓国特許第１８３８３０号に開示されたものを適用している。
【００２５】
　第１伝達関数生成器１０はフレームヒストグラム計算機１１、フレーム平均計算機１２、分割器１３、第１ＣＤＦ計算機１４ａ、第２ＣＤＦ計算機１４ｂ、ＣＤＦメモリ１５を備える。
【００２６】
　フレームヒストグラム計算機１１は、入力される輝度信号について一つの画面単位にヒストグラムを計算する。すなわち、１フレーム映像のグレイレベル分布度を計算する。ここで、画面単位はフィールドまたはフレーム単位を指し、以下の説明ではフレーム単位に説明する。
【００２７】
　フレーム平均計算機１２は、入力される輝度信号についてフレーム単位に平均レベルを計算する。
【００２８】
　分割器１３は、フレームヒストグラム計算機で計算されたグレイレベル分布度をフレーム平均計算機１２で計算された平均レベルに基づき所定数、例えば二つのサブ映像に分割して二つのサブ映像の確率密度関数を出力する。
【００２９】
　第１ＣＤＦ計算機１４ａは、分割器１３から出力される映像サンプルが平均レベル以下のサブ映像(以下、第１サブ映像と称する)に対する確率密度関数を用いて累積密度関数を計算する。
【００３０】
　第２ＣＤＦ計算機１４ｂは、分割器１３から出力される映像サンプルが平均レベルより大きいサブ映像(以下、第２サブ映像と称する)に対する確率密度関数を用いて累積密度関数を計算する。
【００３１】
　ＣＤＦメモリ１５は、ＣＤＦ計算機１４で計算された累積密度関数を同期信号に応じてフレーム単位に更新し、更新される間に以前に保存された累積密度関数を伝達関数調整部３０に出力する。ここで、同期信号は画面単位がフィールドならばフィールド同期信号になり、フレームならばフレーム同期信号になり、ＣＤＦメモリ１５はバッファとして使用される。
【００３２】
　このような第１伝達関数生成器１０による伝達関数生成過程は韓国特許第１８３８３０号に開示されていて、その詳細な説明は省く。
【００３３】
　フレーム間相関度算出器２０は、フレームヒストグラム計算機１１から出力されるヒストグラムデータを用いてフレーム間相関度を算出する。
【００３４】
　フレーム間相関度算出器２０の望ましい実施例が示された図２を参照して説明する。
【００３５】
　同図を参照すれば、フレーム間相関度算出器２０は第１相関係数算出部２３、場面変化判別部２４、第２相関係数算出部２６及びパンニング判別部２７を備える。参照符号２１はフレームヒストグラム計算機１１から出力される現フレームに対するヒストグラムデータを現フレームについて１フレーム遅らせるための第２フレームメモリであり、参照符号２２ａ及び２２ｂはローパスフィルター(LPF)である。
【００３６】
　第１相関係数算出部２３は、現フレームのヒストグラムデータ(curr_histo)と以前フレームのヒストグラムデータ(prev_histo)から、以下の数式５に表された相関係数算出式を用いて第１相関係数Ｃｎ１を算出する。
【００３７】
【数５】
2004048773.tif 000003
【００３８】
　ここで、添字ｉはピクセル番号に該当し、ｘｉは現フレームに対する該当ピクセル番号の輝度レベル値であり、ｙｉは以前フレームに対する該当ピクセル番号の輝度レベル値であり、ｘｍは現フレームのヒストグラム平均値であり、ｙｍは以前フレームのヒストグラム平均値である。
【００３９】
　場面変化判別部２４は、第１相関係数算出部２３で数式１によって計算され出力される第１相関係数Ｃｎ１を設定されたスレショルド値と比較し、比較結果に応ずる信号を出力する。例えば、場面変化判別部２４は第１相関係数がスレショルド値以下ならば場面変化検出信号としてハイ信号(Ｓｃ=１)を出力し、第１相関係数がスレショルド値より高ければ場面変化未検出信号としてロー信号(Sc=０)を出力する。
【００４０】
　すなわち、図３に示したようなパターンに第１相関係数が出力される時、場面変化判別部は区間ａ１、ａ２、ａ３で場面変化が急激であるという場面変化検出信号を出力する。
【００４１】
　前記スレショルド値は、適用される画像の特性によって適切に決定すれば良い。望ましくは前記スレショルド値は０．９ないし０．９５範囲内に決定される。
【００４２】
　第２相関係数算出部２６は、現フレームのヒストグラムデータ(curr_histo)と、比較対象になるフレームのヒストグラムデータが保存された第３フレームメモリ２５から出力されるヒストグラムデータ(init_histo)から以下の数式２に表された相関係数算出式を用いて第２相関係数Ｃｎ２を算出する。前記数式５と同一な要素は同一記号で表記する。
【００４３】
【数６】
2004048773.tif 000004
【００４４】
　ここで、ｚｉは比較対象として設定されたフレームに対する該当ピクセル番号の輝度レベル値であり、ｚｍは比較対象フレームのヒストグラム平均値である。
【００４５】
　望ましくは、第３フレームメモリ２５に更新されヒストグラムデータに該当する比較対象フレームは、場面変化に検出されたフレーム及び後述するパンニング判別部２７によってパンニング現象と判別されたフレームの次のフレームのうちいずれか一つと決定される。比較対象フレームは該当条件のフレームが発生する度に第３フレームメモリ２５に更新される。
【００４６】
　パンニング判別部２７は、場面変化判別部２４の出力信号(Sc)と第２相関係数算出部２６から出力される信号Ｃｎ２を用いてパンニング現象があるかを判断する。ここで、パンニング現象とは場面変化判別部２４で場面変化と判別されるフレーム間相関程度よりは高いが、次第にフレーム間相関程度が現象する現象を指す。
【００４７】
　パンニング判別部２７は、場面変化判別部２４から場面変化未検出信号(Ｓｃ=０)が維持されている状態が、設定されたパンニング探索区間、例えば１０フレームないし２０フレーム中持続しつつ、第２相関係数が次第に減少すればパンニング現象と判断し、パンニング検出信号(Ｐｃ=１)を伝達関数調整部３０に出力する。
【００４８】
　すなわち、図４に示した通り第２相関係数が出力される際、区間ｋ１及びｋ２はパンニング探索区間に該当し、区間Ｐ１、Ｐ２はパンニング区間に該当する。
【００４９】
　図４においてパンニング区間が中断される時点、すなわちパンニング区間Ｐ１、Ｐ２の次のフレーム及び第１相関係数がスレショルド値より低い場面変化フレームａ１、ａ２、ａ３のうちいずれか一つは第２相関係数算出時の比較フレーム用ヒストグラムデータであって、発生順序に従って第３フレームメモリ２５に更新保存される。
【００５０】
　伝達関数調整部３０は、フレーム間相関度算出器２０から出力される相関情報に基づき第１伝達関数ｆ１を選択的に適用する。
【００５１】
　伝達関数調整部３０の一例が示された図２を参照すれば、伝達関数調整部３０は時間フィルター３１、第４フレームメモリ３２及び選択器３３を備える。
【００５２】
　時間フィルター(temporal filter)は、現フレームの第１伝達関数と、場面変化発生以降から現在の直前フレームまでの第１伝達関数の累積平均値を算術するローパスフィルターである。第４フレームメモリ３２は時間フィルター３１によって算出された累積平均値を保存して再び時間フィルター３２に再入力するためのものである。
【００５３】
　選択器３３は、フレーム間相関度算出器２０から出力される信号に応じて第１伝達関数(ｆ１)または時間フィルター３１を経て入力される第１伝達関数の累積平均値または１に該当する伝達関数値のうちいずれか一つを伝達関数ｆａとして選択的に出力する。
【００５４】
　すなわち、選択器３３は場面変化判別部２４から場面変化検出信号(Ｓｃ=１)が入力されれば第１伝達関数(ｆ１)をそのままマッパ４０に出力し、パンニング判別部２７からパンニング検出信号(Ｐｃ=１)が入力されれば、時間フィルター３１を経て入力される第１伝達関数の累積平均値を伝達関数として出力し、場面変化未検出信号(Ｓｃ=０)及びパンニング未検出信号(Ｐｃ=０)が入力されれば１に該当する伝達関数値をマッパに出力する。ここで、伝達関数値１は第１フレームメモリ５０に保存された入力映像信号についてマッパ４０で補正せずそのまま出力させることに当たる。
【００５５】
　マッパ４０は、伝達関数調整部３０から出力される伝達関数値を用いて第１フレームメモリ５０に保存された入力輝度信号をマッピングして補正された輝度信号Ｘｃを出力する。
　一方、図２に示した例とは違うフレーム間相関度算出器の例が図５に示されている。前記図２に示したことと同一機能を果たす要素は同一参照符号を付する。
【００５６】
　同図を参照すれば、フレーム間相関度算出器１２０は第１相関係数算出部２３、場面変化判別部２４を備える。
【００５７】
　選択器１３３は、場面変化判別部２４から場面変化検出信号(Ｓｃ=１)が受信されれば、第１伝達関数ｆ１を出力し、場面変化未検出信号(Ｓｃ=０)が受信されれば、伝達関数調整部３０から出力された信号を出力する。
【００５８】
　一方、示した例とは違って、場面変化が発生しない時現フレームの第１伝達関数ｆ１と、時間フィルター３１を通して出力される累積平均伝達関数ｆｍそれぞれに所定の加重値をそれぞれ適用した後それを加算した値を伝達関数ｆｗにすることができることは勿論である。すなわち、場面変化未発生信号(Ｓｃ=０)が出力される時は現フレームの第１伝達関数ｆ１について設定された加重値ｗ１を適用し、累積平均伝達関数についても設定された加重値ｗ２を適用した後これを合算した値を最終伝達関数として適用できる。
【００５９】
　このような方式の伝達関数は次の数式７のように求めれば良い。
【００６０】
【数７】
2004048773.tif 000005
【００６１】
　ここで、ｗ１、ｗ２は加重値であり、ｗ１とｗ２の和が１になるよう決定される。
【００６２】
　また、第１伝達関数と累積平均伝達関数にそれぞれ適用する加重値は映像信号の特性または実験的絶対値によって適切に決定すれば良い。
【００６３】
　このような伝達関数調整過程の例が図６に示されている。
【００６４】
　図６を参照すれば、伝達関数調整部１３０は第１伝達関数ｆ１と時間フィルター３１から出力される信号ｆｍから調整伝達関数ｆｗを演算して選択器１３３に出力する演算器１３５をさらに備える。
【００６５】
　前記演算器１３５は第１伝達関数及び累積伝達関数それぞれについて設定された加重値ｗ１、ｗ２を前記数式３に代入して調整伝達関数ｆｗを演算し、出力する。
【００６６】
　この場合、選択器１３３は場面変化判別部２４から場面変化検出信号(Ｓｃ=１)が受信されれば第１伝達関数ｆ１を出力し、場面変化未検出信号(Ｓｃ=０)が受信されれば、演算器１３５で数式３によって演算された調整伝達関数ｆｗを出力すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
　本発明は連続する画面間の相関程度によって適応的に輝度信号を補償処理して画質を改善した回路及び方法に係り、本発明の回路及び方法を使用してＴＶなどのような映像ディスプレイ装置における画質を著しく改善させ得る。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る画質改善回路の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１のフレーム間相関度算出器の一実施例を示すブロック図である。
【図３】図２のフレーム間相関度算出器で算出された以前フレームと現フレームとの相関係数から場面変化を検出する過程を説明するためのグラフである。
【図４】図２のフレーム間相関度算出器で検出された場面変化フレームと現フレーム間の相関情報からパンニング現象を検出する過程を説明するためのグラフである。
【図５】本発明の第２実施例による画質改善回路の一部要素を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３実施例による画質改善回路の一部要素を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６９】
　１０　　第１伝達関数生成器
　２０　　フレーム間相関度算出器
　３０　　伝達関数調整部
　４０　　マッパ
　５０　　入力輝度信号遅延用第１フレームメモリ
　１１　　フレームヒストグラム計算機
　１２　　フレーム平均計算機
　１３　　分割器
　１４ａ　第１ＣＤＦ計算機
　１４ｂ　第２ＣＤＦ計算機
　１５　　ＣＤＦメモリ
　２３　　第１相関係数算出部
　２４　　場面変化判別部
　２６　　第２相関係数算出部
　２７　　パンニング判別部
　２１　　第２フレームメモリ
　２２ａ、２２ｂ　　ローパスフィルター
　２５　　第３フレームメモリ
　３１　　時間フィルター
　３２　　第４フレームメモリ
　３３　　選択器
【図１】
2004048773.tif 000010
【図２】
2004048773.tif 000011
【図３】
2004048773.tif 000012
【図４】
2004048773.tif 000013
【図５】
2004048773.tif 000014
【図６】
2004048773.tif 000015