(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
輝度および色度を含む複数の色成分から成る入力画像信号に対し、設定されたタップ数の画素分の輝度信号の平均値における最小値及び最大値並びに輝度信号の平均値としての統計量を計算するステップと、
前記最小値及び前記最大値並びに前記平均値の統計量により複数の制御点を生成し、前記複数の制御点を元に作成された曲線座標の変化に応じて前記入力画像信号の入力輝度値を出力輝度値へ輝度変換を行うステップと、
前記入力画像信号の画素毎の前記入力輝度値と輝度変換を施された前記出力輝度値との輝度比を計算するステップと、
前記輝度比が所定の範囲外の場合に、前記入力画像信号の画素毎の色度信号に対して、彩度を変更する非線形な色度変換を行うステップとを含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
前記最小値、最大値は、ノイズの輝度信号が最小値や最大値として計算されてしまうことを防ぎ、ノイズに影響されない最小値および最大値として、設定されたタップ数の画素分の輝度信号の平均値における最小値および最大値が計算されることを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項３】
輝度および色度を含む複数の色成分から成る入力画像信号に対し、設定されたタップ数の画素分の輝度信号の平均値における最小値及び最大値並びに輝度信号の平均値としての統計量を計算する手段と、
前記最小値及び前記最大値並びに前記平均値の統計量により複数の制御点を生成し、前記複数の制御点を元に作成された曲線座標の変化に応じて前記入力画像信号の入力輝度値を出力輝度値へ輝度変換を行う手段と、
前記入力画像信号の画素毎の前記入力輝度値と輝度変換を施された前記出力輝度値との輝度比を計算する手段と、
前記輝度比が所定の範囲外の場合に、前記入力画像信号の画素毎の色度信号に対して、彩度を変更する非線形な色度変換を行う手段とを含む画像処理装置を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
前記最小値、最大値は、ノイズの輝度信号が最小値や最大値として計算されてしまうことを防ぎノイズに影響されない最小値および最大値として、設定されたタップ数の画素分の輝度信号の平均値における最小値および最大値が計算されることを特徴とする請求項３３に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号処理方法及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コントラストの向上を目的とする画像・信号処理技術としては、ヒストグラム平滑化や入力画像の特徴に応じて輝度値を変換する方法（特願２００５−１１４７５７）などがある。
【０００３】
ヒストグラム平滑化は表示画像の輝度分布を均一化させる事によって画質を向上させる方法である。輝度分布が暗い方に偏っている画像や、逆に明るい方に偏っている画像に対してこの処理を行うと、輝度が明暗の全体に分布するようになり、コントラストを向上させる事ができる。
【０００４】
特願２００５−１１４７５７号は、平均値入力画像の特徴に応じて輝度変換を行う事により、画像の平均輝度を変化させる事なくコントラストを向上させ、画質を向上させる事ができる。また、例えば、特許文献１には、夜間における駐車状況等の検出を高精度に達成し得る駐車車両検出方法が記載され、画像の輝度値をヒストグラム均等化処理による特性曲線で変換して輝度変換画像を作成し、輝度変換画像を画像処理することが開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１１５８１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、これら従来の方法によると、画像中で暗い画素はより暗く、明るい画素はより明るくなるように輝度変換が行われ、その結果画像の彩度が薄くなり、鮮やかさが失われたように見えてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は以上のような問題点を改善すべくなされたものであり、輝度変換の前後で画像の見た目の彩度を保つ事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の画像処理方法は、輝度および色度を含む複数の色成分から成る入力画像信号に対し、設定されたタップ数の画素分の輝度信号の平均値における最小値及び最大値並びに輝度信号の平均値としての統計量を計算するステップと、前記最小値及び前記最大値並びに前記平均値の統計量により複数の制御点を生成し、前記複数の制御点を元に作成された曲線座標の変化に応じて前記入力画像信号の入力輝度値を出力輝度値へ輝度変換を行うステップと、前記入力画像信号の画素毎の前記入力輝度値と輝度変換を施された前記出力輝度値との輝度比を計算するステップと、前記輝度比が所定の範囲外の場合に、前記入力画像信号の画素毎の色度信号に対して、彩度を変更する非線形な色度変換を行うステップとを含む画像処理方法である。
【０００８】
また、本発明の画像処理方法は、更に、前記最小値、最大値は、ノイズの輝度信号が最小値や最大値として計算されてしまうことを防ぎ、ノイズに影響されない最小値および最大値として、設定されたタップ数の画素分の輝度信号の平均値における最小値および最大値が計算される画像処理方法である。
【０００９】
また、本発明の画像処理装置は、輝度および色度を含む複数の色成分から成る入力画像信号に対し、設定されたタップ数の画素分の輝度信号の平均値における最小値及び最大値並びに輝度信号の平均値としての統計量を計算する手段と、前記最小値及び前記最大値並びに前記平均値の統計量により複数の制御点を生成し、前記複数の制御点を元に作成された曲線座標の変化に応じて前記入力画像信号の入力輝度値を出力輝度値へ輝度変換を行う手段と、前記入力画像信号の画素毎の前記入力輝度値と輝度変換を施された前記出力輝度値との輝度比を計算する手段と、前記輝度比が所定の範囲外の場合に、前記入力画像信号の画素毎の色度信号に対して、彩度を変更する非線形な色度変換を行う手段とを含む画像処理装置を備えた画像表示装置である。
【００１０】
また、本発明の画像処理装置は、更に、前記最小値、最大値は、ノイズの輝度信号が最小値や最大値として計算されてしまうことを防ぎノイズに影響されない最小値および最大値として、設定されたタップ数の画素分の輝度信号の平均値における最小値および最大値が計算される画像表示装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明における画像処理方法または画像表示装置を用いる事により、輝度変換前後で、画像の鮮やかさを失わずに、鮮やかさを保ったままコントラストを向上させる事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づき本発明の実施形態である画像処理方法及び画像表示装置を詳しく説明する。
【実施例１】
【００１４】
実施例１を説明する。まず、本発明における画像処理方法を行う画像処理装置について、図に基づいて説明する。図２は、本実施例における画像処理装置２の構成を示したブロック図である。画像処理装置２は、統計量計算部２１、輝度変換部２２、輝度比計算部２３、および色度変換部２４とを備える。
【００１５】
統計量計算部２１は、入力された各画素の輝度信号Ｙ１に基づき、入力画像の輝度信号の最大値、最小値および平均値などの統計量を計算する。輝度変換部２２は、統計量計算部２１により計算された統計量に基づいて、入力輝度信号Ｙ１に対して輝度変換処理を行い、変換された輝度信号Ｙ２および色度信号Ｃｂ１、Ｃｒ１を出力する。輝度比計算部２３は、入力輝度信号Ｙ１および輝度変換部２２より入力された輝度信号Ｙ２との比を計算する。色度変換部２４は、輝度比計算部２３より入力された輝度比に応じて、輝度変換部２２より入力された色度信号Ｃｂ１、Ｃｒ１に対して色度変換処理を行い、輝度信号Ｙ２および変換された色度信号Ｃｂ２、Ｃｒ２を出力する。
【００１６】
次に、本実施例における画像処理方法のアルゴリズムについて、図に基づいて説明する。図１は、本実施例における画像処理方法の処理の流れを示したフローチャートである。ステップ１において、輝度信号Ｙ１の最大値、最小値や平均値などの統計量を計算する。次にステップ２において、計算して得た輝度信号Ｙ１の最大値、最小値や平均値などの統計量に基づいて輝度信号Ｙ１に輝度変換処理を行い、Ｙ２とする。次にステップ３において、入力輝度信号Ｙ１と輝度変換を施された輝度信号Ｙ２との比を計算する。次にステップ４において、計算して得た輝度比に基づいて、色度信号Ｃｂ１、Ｃｒ１に対して色度変換処理を行い、Ｃｂ２、Ｃｒ２とする。以上により、入力画像信号Ｙ１、Ｃｂ１、Ｃｒ１より、出力画像信号Ｙ２、Ｃｂ２、Ｃｒ２を得る。
【００１７】
さらに、画像信号Ｙ１、Ｃｂ１、Ｃｒ１に対する信号変換処理について、詳しく説明する。以下、入力画像の総画素数をＮ、入力輝度信号Ｙ１の階調数をＫとする。このとき入力輝度信号Ｙ１は０からＫ−１の間の整数値をとる。
【００１８】
まず、ステップ１における統計量計算について説明する。輝度信号値の最小値Ｍｉｎ、最大値Ｍａｘおよび平均値Ｍは、以下の数式により計算する。
【００１９】
【数１】
0004791135.tif 000002
【数２】
0004791135.tif 000003
【数３】
0004791135.tif 000004
ここで、Ｔはタップ数（設定値）であり、ＭｉｎおよびＭａｘはそれぞれＴドット分の輝度信号の平均値における最小値および最大値としている。これにより、ノイズの輝度値が最小値や最大値として計算されてしまう事を防ぎ、ノイズに影響されない画像の特徴量としての最小値および最大値が計算される。
【００２０】
次に、ステップ２における輝度変換について説明する。まず以下の式により、制御点Ｐ０〜Ｐ３を生成する。
ｒ０＝Ｍｉｎ×Ｋｂ
ｒ１＝Ｍ×Ｗｂ＋Ｍｉｎ×（１−Ｗｂ）
ｒ２＝Ｋ−（Ｍ×Ｗｗ＋Ｍａｘ×（１−Ｗｗ））
ｒ３＝（Ｋ−Ｍａｘ）×Ｋｗ
ｘ０＝ｒ０×ｃｏｓ（Ｔｈｅｔａ０）
ｙ０＝ｒ０×ｓｉｎ（Ｔｈｅｔａ０）
ｘ１＝ｒ１×ｃｏｓ（Ｔｈｅｔａ１）
ｙ１＝ｒ１×ｓｉｎ（Ｔｈｅｔａ１）
ｘ２＝Ｋ−ｒ２×ｃｏｓ（Ｔｈｅｔａ２）
ｙ２＝Ｋ−ｒ２×ｓｉｎ（Ｔｈｅｔａ２）
ｘ３＝Ｋ−ｒ３×ｃｏｓ（Ｔｈｅｔａ３）
ｙ３＝Ｋ−ｒ３×ｓｉｎ（Ｔｈｅｔａ３）
Ｐ０＝（ｘ０、ｙ０）
Ｐ１＝（ｘ１、ｙ１）
Ｐ２＝（ｘ２、ｙ２）
Ｐ３＝（ｘ３、ｙ３）
但し、Ｋｂ、Ｋｗ、Ｗｂ、Ｗｗは０から１までの値とし、Ｔｈｅｔａ０〜Ｔｈｅｔａ３は０〜ＰＩ／２（ｒａｄ）の値とする。（設定値）
これら制御点を元に、以下の数式によりＢｅｚｉｅｒ曲線を作成する。ｂ＝１−ａとし、
【数４】
0004791135.tif 000005
【数５】
0004791135.tif 000006
とする。ａが［０，１］を動くときにＰ（ｘ，ｙ）が動く曲線（軌跡）はＢｅｚｉｅｒ曲線となる。このＢｅｚｉｅｒ曲線に基づいて輝度変換ＬＵＴを作成する。このように作成したＬＵＴに基づいて入力輝度値Ｙ１＝ｘから出力輝度値Ｙ２＝ｙへ変換を行う。これにより、Ｙ２を得る事ができる。
【００２１】
次に、ステップ３における輝度比計算について説明する。輝度比Ｋは、入力輝度値Ｙ１およびステップ２において計算された輝度値Ｙ２を用いて、以下の数式により計算される。
【００２２】
【数６】
0004791135.tif 000007
次に、ステップ４における色度変換について説明する。ステップ３において計算された輝度比Ｋに応じて、以下のように色度変換を行う。
Ｃｂ２＝Ｃｂ１，Ｃｒ２＝Ｃｒ１ （ｉｆ Ｋ＜１）
Ｃｂ２＝４×Ｃｂ１，Ｃｒ２＝４×Ｃｒ１ （ｉｆ Ｋ＞４）
Ｃｂ２＝Ｋ×Ｃｂ１，Ｃｒ２＝Ｋ×Ｃｒ１ （ｏｔｈｅｒ）
ここで、Ｋ＜１の場合の処理は、変換後に輝度が低くなった場合に彩度が低くなり、色あせてしまう事を防ぎ、更にＫ＞４の場合の処理は、彩度が高くなり過ぎて画像が不自然になる事を防ぐ効果がある。このように、色度変換を非線形とする事により、自然に彩度を向上させる効果を得る事ができる。
【００２３】
以上により、Ｃｂ２、Ｃｒ２を得る事ができる。
このようにして、入力画像信号Ｙ１、Ｃｂ１、Ｃｒ１を、変換された画像信号Ｙ２、Ｃｂ２、Ｃｒ２とする事ができる。
【００２４】
また、本発明の画像表示装置は、本発明の画像処理方法を実行する画像処理装置を備えた画像表示装置として構成される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明における画像処理方法の処理の流れを示したフローチャートの説明図である。
【図２】図２は、本発明における画像処理装置の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００２６】
２    画像処理装置
２１    統計量計算部
２２    輝度変換部
２３    輝度比計算部
２４    色度変換部
【図１】
0004791135.tif 000008
【図２】
0004791135.tif 000009