(57)【要約】【課題】階調度の低い値から高い値の範囲において、階調度の分布に対応して、適正なコントラスト補正を行うコントラスト補正回路を提供する。【解決手段】本発明のコントラスト補正回路は、画像信号から輝度信号を生成する輝度信号生成部と、輝度階調を所定の範囲毎にブロック化し、入力される画素毎に輝度信号の輝度階調を判別し、フレーム単位において、対応するブロック毎に画素数を、ブロック画素数として計数するヒストグラム部と、該ブロック画素数を、低い階調度のブロックから、順次、積算していき、各ブロックにおける積算値のヒストグラムから得られる曲線を補正曲線とする補正曲線生成部と、前記補正曲線により、入力される画像信号の階調度の補正を行う階調度補正部とを有することを特徴とする。【選択図】  図１
2004302311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号から輝度信号を生成する輝度信号生成部と、
輝度階調を所定の範囲毎にブロック化し、入力される画素毎に輝度信号の輝度階調を判別し、フレーム単位において、対応するブロック毎に画素数を、ブロック画素数として計数するヒストグラム部と、
該ブロック画素数を、低い階調度のブロックから、順次、積算していき、各ブロックにおける積算値のヒストグラムから得られる曲線を補正曲線とする補正曲線生成部と、
前記補正曲線により、入力される画像信号の階調度の補正を行う階調度補正部と
を有することを特徴とするコントラスト補正回路。
【請求項２】
前記補正曲線の形状を制限する所定の上限及び下限の制限値範囲が設定されており、この補正曲線の形状をこの制限値範囲により修正する補正曲線制限部を有することを特徴とする請求項１記載のコントラスト補正回路。
【請求項３】
前記補正曲線生成部が、前記補正曲線のデータを記憶部に記憶させて階調度補正テーブルとし、前記階調度補正部が、入力される階調度によりこの階調度補正テーブルを参照することにより、階調度の補正処理を行うことを特徴とする請求項２記載のコントラスト補正回路。
【請求項４】
画像信号から輝度信号を生成する輝度信号生過程と、
輝度階調を所定の範囲毎にブロック化し、入力される画素毎に輝度階調を判別し、フレーム単位において、対応するブロック毎に画素数を、ブロック画素数として計数するヒストグラム生成過程と、
該ブロック画素数を、低い階調度のブロックから、順次、積算していき、各ブロックにおける積算値のヒストグラムから得られる曲線を補正曲線として記憶部に記憶させる補正曲線生成過程と、
階調度補正部が入力される画像信号の階調度の補正を、前記記憶部の補正曲線に従い行う階調度補正過程と
を有することを特徴とするコントラスト補正方法。
【請求項５】
画像信号から輝度信号を生成する輝度信号生成処理と、
輝度階調を所定の範囲毎にブロック化し、入力される画素毎に輝度階調を判別し、フレーム単位において、対応するブロック毎に画素数を、ブロック画素数として計数するヒストグラム生成処理と、
該ブロック画素数を、低い階調度のブロックから、順次、積算していき、各ブロックにおける積算値のヒストグラムから得られる曲線を補正曲線として記憶部に記憶させる補正曲線生成処理と、
階調度補正部が入力される画像信号の階調度の補正を、前記記憶部の補正曲線に従い行う階調度補正処理と
を有することを特徴とするプログラム実行可能なコントラスト補正プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコントラスト補正回路に係り、特にＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）等のダイナミックレンジの狭い表示装置に使用するに好適なコントラスト補正回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＤＰのようにダイナミックレンジの狭い表示装置においては、視感上、より良い画像を得るために、画像中の情報量の多い部分のコントラストを強調するためのコントラスト補正回路が良く用いられる。
このような従来のコントラスト補正回路において、画像のコントラストを強調するためのコントラスト変換には、通常、コントラスト変換特性の異なる複数種のルックアップテーブルが用いられ、これらのテーブルはＲＯＭ等のメモリに収められている。ルックアップテーブルの選択には、１画面分の画像データを積算した結果やヒストグラムを取った結果等が用いられる。
例えば、特許文献１に示されるように、画像信号（あるいは映像信号）の階調度の積算値により、ルックアップテーブルから適合する補正曲線を選択して、入力される各画素の階調度の補正を行っている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２４４６１５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例においては、階調度の積算値の値が同程度あれば、コントラストの比の大小にかかわらず、同じ補正曲線が選択されてしまい、適正なコントラストの補正が行われないという欠点がある。
例えば、図４に示すように、画面全体において輝度階調が低い値（黒レベル）から高い値（白ピーク）まで均一に存在する（各輝度階調の画素数がほぼ等しい）場合（図４（ａ））と、画面全体において輝度階調が低い値（黒レベル）と高い値（白ピーク）との中間値に集中して存在する（中央の輝度階調の画素数が多い）場合（図４（ｂ））とが存在する。
ここで、図４において、横軸は輝度階調を示し、縦軸は各輝度階調の累積数（積算された積算数）を示しており、破線は累積数の中央、すなわち、フレームにおける画素数の半分の数値を示している。
【０００５】
このとき、従来例は、コントラストの観点において、全く異なる画面特性であるにもかかわらず、積算値が同様のため、同一の補正曲線が選択されてしまい、同様の補正を行ってしまう。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、階調度の低い値（黒レベル）から高い値（白ピーク）の範囲において、階調度の分布に対応して、適正なコントラスト補正を行うコントラスト補正回路を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のコントラスト補正回路は、画像信号から輝度信号を生成する輝度信号生成部と、輝度階調を所定の範囲毎にブロック化し、入力される画素毎に輝度信号の輝度階調を判別し、フレーム単位において、対応するブロック毎に画素数を、ブロック画素数として計数するヒストグラム部と、該ブロック画素数を、低い階調度のブロックから、順次、積算していき、各ブロックにおける積算値のヒストグラムから得られる曲線を補正曲線とする補正曲線生成部と、前記補正曲線により、入力される画像信号の階調度の補正を行う階調度補正部とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明のコントラスト補正回路は、前記補正曲線の形状を制限する所定の上限及び下限の制限値範囲が設定されており、この補正曲線の形状をこの制限値範囲により修正する補正曲線制限部を有することを特徴とする。
本発明のコントラスト補正回路は、前記補正曲線生成部が、前記補正曲線のデータを記憶部に記憶させて階調度補正テーブルとし、前記階調度補正部が、入力される階調度によりこの階調度補正テーブルを参照することにより、階調度の補正処理を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明のコントラスト補正方法は、画像信号から輝度信号を生成する輝度信号生過程と、輝度階調を所定の範囲毎にブロック化し、入力される画素毎に輝度階調を判別し、フレーム単位において、対応するブロック毎に画素数を、ブロック画素数として計数するヒストグラム生成過程と、該ブロック画素数を、低い階調度のブロックから、順次、積算していき、各ブロックにおける積算値のヒストグラムから得られる曲線を補正曲線として記憶部に記憶させる補正曲線生成過程と、階調度補正部が入力される画像信号の階調度の補正を、前記記憶部の補正曲線に従い行う階調度補正過程とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のコントラスト補正プログラムは、画像信号から輝度信号を生成する輝度信号生成処理と、輝度階調を所定の範囲毎にブロック化し、入力される画素毎に輝度階調を判別し、フレーム単位において、対応するブロック毎に画素数を、ブロック画素数として計数するヒストグラム生成処理と、該ブロック画素数を、低い階調度のブロックから、順次、積算していき、各ブロックにおける積算値のヒストグラムから得られる曲線を補正曲線として記憶部に記憶させる補正曲線生成処理と、階調度補正部が入力される画像信号の階調度の補正を、前記記憶部の補正曲線に従い行う階調度補正処理とを有することを特徴とするプログラム実行可能なプログラムである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるコントラスト補正回路を図面を参照して説明する。図１は、コントラスト補正回路の構成例を示すブロック図である。
輝度信号生成部１は、例えば、入力される画像信号の各画素単位に、ＲＧＢ（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ）形式から、輝度信号（Ｙ信号）に変換して出力する。
以下の、輝度信号生成部１を含むヒストグラム部２，補正曲線生成部３，補正曲線制限部４の回路列はＲＧＢ信号に対して共通であり、階調度補正部５ＡがＲ信号の階調度補正を行い、階調度補正部５ＢがＧ信号の階調度の補正を行い、階調度補正部５ＣがＢ信号の階調度の補正を行う。
すなわち、上記回路列は、階調度補正部５Ａ〜５Ｃにおいて共通に用いられる補正係数を、輝度信号の輝度階調より求める。
そして、階調度補正部５Ａ〜５Ｃ各々は、Ｒ信号，Ｇ信号及びＢ信号の各階調度の補正を独立して行う。
【００１１】
ヒストグラム部２は、輝度信号に対して、所定の範囲の輝度階調（輝度信号の階調数を表している）がブロックとして設定されており、例えば、表示デバイスのダイナミックレンジにおいて、上記輝度信号の輝度階調が０〜２５５の２５６階調であらわす場合であると、各ブロックを３２階調の範囲でブロック化、すなわち、輝度階調「０〜３１」をブロック１，輝度階調「３２〜６３」をブロック２，…，輝度階調「２２４〜２５５」をブロック８の、８つのブロックに分け、入力される画素毎に、この画素の輝度階調が、いずれのブロックに対応しているかの判定を行う。
【００１２】
そして、ヒストグラム部２は、図２（ａ）に示すように、ブロック各々に対応したカウンタ、すなわちブロック１〜ブロック８に対して、各々カウンタ１〜カウンタ８を有しており、画素が入力される毎に、判定されたブロックに対応するカウンタをインクリメント（１画素ごとに１つ増加）させ、１フレーム単位毎において、各ブロック毎の画素数を計数する。
図２（ａ）において、横軸は各ブロックの番号を示し、縦軸は度数として各ブロックに対応する画素数、すなわち計数値を示す。
ここで、１フレームの画素数が、８５２×４８０（４０８９６０）ドットとすると、全カウンタの計数値の合計は４０８９６０となる。
ここで、上記画素は、輝度信号の輝度階調を用いて補正係数を求める都合上、ＲＧＢの組み合わせであり、ＲＧＢの組み合わせを１ドットとして計数している。
【００１３】
補正曲線生成部３は、低い輝度階調の画素数を計数したカウンタ１から、順次、カウンタの計数値を積算して行き、この積算値のヒストグラムから得られる曲線を補正曲線として、図示しない記憶部に記憶させる。
すなわち、補正曲線生成部３は、ブロック１において、最も低い輝度階調の画素数を計数したカウンタ１の計数値をそのままとし、ブロック２において、次に低い輝度階調の画素数を計数したカウンタ２の計数値に、カウンタ１の計数値を積算して、新たなカウンタ２の計数値とする。
【００１４】
そして、補正曲線生成部３は、この新たなカウンタ２の計数値を、カウンタ３の計数値に積算し、この積算結果を新たなカウンタ３の計数値とするという処理を、カウンタ８まで行い、積算ヒストグラムのデータを求める。
この結果、カウンタ４の新たな計数値はカウンタ１〜カウンタ４の計数値の積算値、カウンタ５の新たな計数値はカウンタ１〜カウンタ５の計数値の積算値、カウンタ６の新たな計数値はカウンタ１〜カウンタ６の計数値の積算値、カウンタ７の新たな計数値はカウンタ１〜カウンタ７の計数値の積算値、カウンタ８の新たな計数値はカウンタ１〜カウンタ８の計数値の積算値（すなわち、４０８９６０、フレーム内の全画素数）となる。
【００１５】
したがって、補正曲線生成部３は、直前（隣接する）の下位ブロックのカウンタの計数値を、順次加算していき、下位ブロック全てのカウンタの積算値として、各々のカウンタの計数値を、新たな計数値として変更していくこととなる。
例えば、図２（ｂ）において、上述したように、補正曲線生成部３は、カウンタ２の計数値に、カウンタ１の計数値を加算して、新たなカウンタ２の計数値としている。
ここで、図２（ｂ）において、横軸は各ブロックの番号を示し、縦軸は度数として積算された計数値（低いブロックからの画素数の累積値）を示している。
【００１６】
同様に、補正曲線生成部３は、カウンタ３の計数値に対して、上記カウンタ２の新たな計数値を積算して、新たなカウンタ３の計数値としている。
ここで、図２（ａ）において、カウンタ６の計数値が「０」となっているが、上述したように、直前のカウンタ５の計数値が加算されるため、カウンタ５の計数値（カウンタ１〜カウンタ５までの積算値）がホールドされて（カウンタ５と同一の計数値として）用いられることとなる。
【００１７】
このようにして、補正曲線生成部３は、補正曲線（積算結果のヒストグラムの最大値の点列として形成されている）として、値が低下することなく、ホールド状態（水平状態）であるか、または上昇していく、ヒストグラム最大値を繋いだ包絡線である曲線が得られる。
すなわち、補正曲線生成部３は、最終的な補正曲線として、図２（ｂ）に示す破線で示す、各ブロックの積算ヒストグラムの最大値を直線で結び、補完したものを出力する。
【００１８】
補正曲線制限部４は、図３に示すように、上記補正曲線の形状を制限する所定の上限及び下限の制限値範囲が、それぞれ破線で描かれた曲線Ａ及びＢとして設定されており、補正曲線生成部３により求められた補正曲線の形状を、この制限値範囲（曲線Ａ及びＢ）により修正し、実線として示す修正された補正曲線として出力する。
図３において、横軸は入力される画像信号（ＲＧＢ信号）の階調度を分類したブロックの番号を示し、縦軸は後に説明する補正係数を示している。
ここで、輝度信号生成部１は、画像信号から生成した輝度信号の輝度階調の階調数を、画像信号の階調度の階調数に対応させて生成する。
すなわち、ＲＧＢ信号各々の階調度が２５６階調であれば、輝度階調の輝度階調も２５６階調とする。
この制限値範囲は、極端に傾きの大きい補正曲線が生成された場合、必要以上に階調度に補正がかかり、隣接するブロック間における階調度の差が大きくなり、コントラストが強すぎ、逆に、人間の目に画像がぼやけて視認されるのを防止するために設けられている。
【００１９】
ここで、制限値範囲を示す曲線Ａ及びＢのデータは、補正曲線制限部４内に設けられた記憶部に記憶されており、任意に調整することができる。
また、この曲線Ａ及びＢのデータは、使用するＰＤＰの機種毎に、複数の人間が実際に表示画面を見つつ、バリアブルに調整し、画像がぼやけずに、コントラストがはっきりする状態の値を検出する試験により求められる。
【００２０】
そして、補正曲線制限部４には、修正した補正曲線（補正係数の点列により構成されている）のデータを、階調度補正部５Ａ，５Ｂ，５Ｃ内部のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等により構成される各々の記憶部に、ＲＧＢ信号の階調度各々に対応して、補正曲線においてブロック番号に対応した補正係数を、このＲＧＢ信号の階調度に乗じて計算することで補正した階調度が、ルックアップテーブルとして記憶される。
すなわち、階調度補正部５Ａの記憶部には、Ｒ信号の階調度に対応して、この階調度に補正係数を乗じた結果の補正後の階調度が記憶され、階調度補正部５Ｂの記憶部には、Ｇ信号の階調度に対応して、この階調度に補正係数を乗じた結果の補正後の階調度が記憶され、階調度補正部５Ｃの記憶部には、Ｂ信号の階調度に対応して、この階調度に補正係数を乗じた結果の補正後の階調度が記憶されている。
これにより、階調度補正部５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、各々入力される画像信号のＲＧＢ信号各々の階調度に対応して、それぞれのルックアップテーブルから、上記補正係数が乗じられた補正された階調度を読み出して出力する。
そして、ＰＤＰパネルにおいて、輝度階調を求めるために１画素としたなかの、Ｒ信号，Ｇ信号，Ｂ信号それぞれに対応する発光素子を、上記補正したＲ信号，Ｇ信号，Ｂ信号各々の階調度により駆動することとなる。
【００２１】
ここで、補正係数は、１フレームの画素数をＮとし、階調数をブロック１〜８としてブロック化し、カウンタ１〜８各々の計数値の積算後の計数値を、それぞれｎ１，ｎ２，…，ｎ８（ｎｓ：ｓ∈［１，８］）とすると、
＜補正係数＞＝｛ｎｓ−ｎ（ｓ−１）｝／（Ｎ／８）
として求められる。
そして、各ブロックに対応した補正後の階調度は、
2004302311.tif 000003
として、求められる。
第１項によりブロック間の差分による階調度を求め、第２項により直前までのカウンタが積算された計数値に基づく階調度を求めて、これらを合計して、入力された階調度を補正した階調度としている。
ここで、ｄは入力される画像信号（ＲＧＢ信号各々の階調度）であり、ｄｍは画像信号におけるＲＧＢ信号の最大の階調度を表している。
【００２２】
例えば、１フレームの画素数が８５２×４８０（４０８９６０）であり、ＲＧＢ各々の階調度が、０〜２５５の２５６階調であり、この２５６階調を３２階調の範囲でブロック化（ブロック１〜８）に分割したとすると、
＜補正係数＞＝｛ｎｓ−ｎ（ｓ−１）｝／（４０８９６０／８）
であり、各ブロックに対応する補正後の階調度は、
2004302311.tif 000004
として求められる。
【００２３】
また、補正曲線は、補正曲線生成部３及び補正曲線制限部４により、現在入力して、ＲＧＢ信号の階調度を補正している画素の含まれるフレームに対し、このフレームの直前のフレーム、またはそれ以前の任意のフレームの画素の輝度信号の輝度階調により、１フレーム分の画素が入力されるごとに求められる。
そして、階調度補正部５Ａ，５Ｂ，５Ｃ各々は、１フレーム分の画素が入力されるごと、上記補正曲線により、それぞれＲ信号，Ｇ信号，Ｂ信号に対応して、この補正曲線上のブロック番号に対応した補正係数を、全ての階調数の階調度（例えば、２５６階調であれば、１階調から２５５階調の各々の階調度）に対して乗じて、すなわち、上述した補正後の階調度の式を用いて演算して得られる補正された階調度をルックアップテーブルとして、各々内部のＲＡＭに記憶する。
【００２４】
このように、本発明のコントラスト補正回路は、階調度の補正に用いられる補正係数を求める回路列（ヒストグラム部２，補正曲線生成部３，補正曲線制限部４）と、ＲＧＢ各々の信号ごとに、補正処理を行う階調度補正部５により、コントラスト補正を行う。
ここで、本発明のコントラスト補正回路は、他の構成として、上記回路列を一系統として、階調度補正部５にＲＧＢ各々に対応する補正係数を記憶させる記憶部を設け、各画素毎に時系列にＲＧＢを順次処理するようにしても良い。
【００２５】
上述したように、本発明のコントラスト補正回路は、直前のフレームまたは直前より前のフレームを任意に選択し、選択したフレームの画素の階調度から、以降のフレームに用いる補正曲線を得るため、情報量（計数された画素数）の多い、すなわち、計数値の高いブロックに対する補正係数を他の補正係数より大きく設定することができるため、情報量の多いブロックに対応する階調度の変化量を大きくし、情報量の少ないブロックに対応する階調度の変化量を小さくすることが可能となり、効果的にコントラストの差が明確な画像を得ることができる。
【００２６】
また、本発明のコントラスト補正回路は、予め決められた補正曲線を用いるのではなく、直前のフレームまたは直前より前のフレームを任意に選択し、選択したフレームの画素の階調度から補正曲線を求めるため、そのときどきの階調度毎の画素数に対応した補正曲線が得られるため、表示する画像に対応した階調度の補正が行え、階調毎のコントラストの適切な補正を行うことが可能となる。
【００２７】
さらに、本発明のコントラスト補正回路は、補正曲線生成部３により、連続的な（常に補正係数の値がホールドまたは上昇する）、かつダイナミックレンジを１００％使用する補正係数が得られ、階調度を最も低い位値から最も高い値までの階調度の補正が行えるため、階調度間のコントラスト補正がダイナミックレンジの全領域で効果的に行える。
【００２８】
加えて、本発明のコントラスト補正回路は、補正曲線制限部４により、補正曲線生成部３が生成した補正曲線において、人間が視認したとき、コントラストの差が大きくなりすぎ、画像がぼやけるような過度な補正が行われないように、補正曲線の上限値と下限値とを制限しているため、極端な補正がかけられずに、適切な補正を行うことが可能である。
【００２９】
また、図１におけるコントラスト補正回路を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりコントラスト補正を行ってもよい。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可般媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００３０】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【００３１】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のコントラスト補正回路によれば、直前のフレームまたは直前より前のフレームを任意に選択し、選択したフレームの画素の階調度から、以降のフレームに用いる補正曲線を得るため、情報量（計数された画素数）の多い、すなわち、計数値の高いブロックに対する補正係数を他の補正係数より大きく設定することができるため、情報量の多いブロックに対応する階調度の変化量を大きくし、情報量の少ないブロックに対応する階調度の変化量を小さくすることが可能となり、効果的にコントラストの差が明確な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるコントラスト補正回路の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の補正曲線生成部３における補正曲線の生成過程を示すヒストグラムを示す図である。
【図３】図１の補正曲線制限部４における補正曲線の制限過程を示すヒストグラムである。
【図４】従来のコントラスト補正回路の問題点を説明する階調度の分布を示す概念図である。
【符号の説明】
１  輝度信号生成部
２  ヒストグラム部
３  補正曲線生成部
４  補正曲線制限部
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ  階調度補正部
【図１】
2004302311.tif 000005
【図２】
2004302311.tif 000006
【図３】
2004302311.tif 000007
【図４】
2004302311.tif 000008