(57)【要約】【課題】      少ない計算量で、色成分間のバランスが自然な彩度強調を行うことが可能な画像処理手法を提供する。【解決手段】  画像処理装置は、画像表示装置の内部に設けられ、または外部の画像表示装置へ表示画像データを供給する装置として構成することができ、入力画像データの彩度強調を行う。具体的には、入力画像データから彩度情報が抽出されて彩度強調量が決定される。また、入力画像データからは彩度強調を行う色成分が抽出される。そして、決定された彩度強調量に基づいて、各色成分に対する彩度強調がなされる。ここで、所定の色成分については、彩度強調量の調整がなされた後、彩度強調がなされる。入力画像データに含まれる色成分としては例えばＹＣｂＣｒ色空間におけるＣｂ及びＣｒが挙げられる。所定の色成分については、彩度強調量の調整を行うことにより、彩度強調後の画像データの色バランスを適切に調整することが可能となり、自然な画像データを得ることができる。【選択図】    図４
2005204136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像データの彩度情報を抽出して彩度強調量を決定する彩度強調量決定手段と、
前記入力画像データから、彩度を強調すべき複数の色成分を抽出する色成分抽出手段と、
決定された彩度強調量に基づいて前記複数の色成分に対する彩度の強調を行う彩度強調手段と、
前記複数の色成分のうち、所定の色成分に対する彩度の強調において、前記決定された彩度強調量を調整する強調量調整手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記入力画像データの輝度情報を抽出する輝度情報抽出手段を備え、
前記強調量調整手段は、抽出された輝度情報に基づいて前記彩度強調量を調整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】
前記強調量調整手段は、前記抽出された輝度情報に含まれる輝度が高いときに前記彩度強調量を減少させることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記強調量調整手段は、色空間における前記所定の色成分の負領域での強調量が正領域での強調量より小さくなるように前記彩度強調量を調整することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記強調量調整手段は、前記所定の色成分の負領域での強調量を、正領域での強調量の係数α倍（０＜α＜１）とすることを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記係数αは、前記輝度情報の平均値が所定値以下である場合には固定値であり、前記輝度情報の平均値が所定値より大きくなるにつれて前記固定値より減少することを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
抽出された輝度情報に基づいて、前記入力画像データに含まれる輝度成分を補正する輝度補正手段を備え、
前記係数αは前記輝度情報に拘わらず固定値とされることを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記色空間における前記所定の色成分は、ＹＣｂＣｒ色空間におけるＣｂ色成分であることを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記入力画像データは複数のフレーム画像データから構成される動画データであり、
前記動画データのシーン変化の度合いに応じた制御信号を生成するシーンチェンジ検出手段を備え、
前記強調量調整手段は、前記複数のフレーム画像に対応する前記係数αに対して、前記制御信号に応じた重み付けを施すことにより、当該フレーム画像における前記係数αを算出することを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像処理装置と、
前記画像処理装置からの出力を表示する表示部と、を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
入力画像データの彩度情報を抽出して彩度強調量を決定する彩度強調量決定工程と、
前記入力画像データから、彩度を強調すべき複数の色成分を抽出する色成分抽出工程と、
前記決定された彩度強調量に基づいて前記複数の色成分に対する彩度の強調を行う彩度強調工程と、を有し、
前記複数の色成分のうち、所定の色成分に対する彩度の強調においては前記決定された彩度強調量を調整することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１２】
コンピュータ上で実行されることにより、
入力画像データの彩度情報を抽出して彩度強調量を決定する彩度強調量決定手段、
前記入力画像データから、彩度を強調すべき複数の色成分を抽出する色成分抽出手段、
決定された彩度強調量に基づいて前記複数の色成分に対する彩度の強調を行う彩度強調手段、
前記複数の色成分のうち、所定の色成分に対する彩度の強調において、前記決定された彩度強調量を調整する強調量調整手段、として前記コンピュータを機能させることを特徴とする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、カラー画像の彩度を補正する画像処理手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置などにおいて、入力カラー画像の彩度が不足する場合には彩度を強調する補正処理が行われる。そのような彩度強調処理の例が特許文献１に記載されている。特許文献１の方法は、まず入力カラー画像データから最大彩度を検出し、最大彩度を上限とした彩度補正テーブルを作成する。この際、彩度補正テーブルは、出力画像データの彩度が入力画像データの彩度以上となるようなカーブを有するように設定される。そして、この彩度補正テーブルを使用して、彩度補正処理を行う。この文献では、最初に最大彩度を検出してから彩度補正テーブルを作成しているので、彩度補正後の出力が最大彩度を超えることがなく、いわゆる色つぶれが起きないという利点がある。しかしながら、特許文献１の手法は、入力カラー画像データから毎回最大彩度を計算する必要があるため、演算処理量が膨大となってしまうという問題がある。
【０００３】
また、一般的に彩度強調処理ではＲＧＢ、ＹＵＶの色空間において、どの色成分に対しても同様に強調を行う場合が多い。しかし、どの色成分に対しても同様に強調を行うと、色成分間のバランスがくずれてしまい、処理後の画像が不自然になることがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１８０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、少ない計算量で、色成分間のバランスが自然な彩度強調を行うことが可能な画像処理手法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点では、画像処理装置は、入力画像データの彩度情報を抽出して彩度強調量を決定する彩度強調量決定手段と、前記入力画像データから、彩度を強調すべき複数の色成分を抽出する色成分抽出手段と、決定された彩度強調量に基づいて前記複数の色成分に対する彩度の強調を行う彩度強調手段と、前記複数の色成分のうち、所定の色成分に対する彩度の強調において、前記決定された彩度強調量を調整する強調量調整手段と、を備える。
【０００７】
上記の画像処理装置は、画像表示装置の内部に設けられ、または外部の画像表示装置へ表示画像データを供給する装置として構成することができ、入力画像データの彩度強調を行う。具体的には、入力画像データから彩度情報が抽出されて彩度強調量が決定される。また、入力画像データからは彩度強調を行う色成分が抽出される。そして、決定された彩度強調量に基づいて、各色成分に対する彩度強調がなされる。ここで、所定の色成分については、彩度強調量の調整がなされた後、彩度強調がなされる。入力画像データに含まれる色成分としては、例としてＹＣｂＣｒ色空間におけるＣｂ及びＣｒなどが挙げられる。所定の色成分については、彩度強調量の調整を行うことにより、彩度強調後の画像データの色バランスを適切に調整することが可能となり、自然な画像データを得ることができる。
【０００８】
上記の画像処理装置の一態様は、前記入力画像データの輝度情報を抽出する輝度情報抽出手段を備え、前記強調量調整手段は、抽出された輝度情報に基づいて前記彩度強調量を調整する。彩度強調を行った場合、特定の色成分では、入力画像データの輝度に依存して彩度の強調効果に差が生じる場合がある。例えば、Ｃｂ成分においては、輝度が高い場合にＣｂ成分の正方向に相当する青色成分にクリップが生じて彩度強調効果が減少するが、負方向に相当する黄色成分にはクリップが生じず彩度強調効果は予定通り得られるため、結果的に黄色成分の強調が青色成分と比べて過多となり、色バランスがくずれるなどの不具合が生じうる。このため、所定の色成分については輝度情報に基づいて彩度強調量を調整することにより、上記のような不具合を防止することができる。
【０００９】
上記の画像処理装置の一態様では、前記強調量調整手段は、前記抽出された輝度情報に含まれる輝度が高いときに前記彩度強調量を減少させる。上記のＣｂ成分などの例では、輝度が高いときに、Ｃｂ成分の負方向における彩度強調量を減少させることにより、Ｃｂ成分の正方向と負方向（即ち、青色成分と黄色成分）の強調量を同等とすることができ、色バランスを保つことができる。
【００１０】
上記の画像処理装置の一態様では、前記強調量調整手段は、色空間における前記所定の色成分の負領域での強調量が正領域での強調量より小さくなるように前記彩度強調量を調整する。これにより、強調後の画像データにおける色バランスを維持することができる。
【００１１】
好適な実施例では、前記強調量調整手段は、前記所定の色成分の負領域での強調量を、正領域での強調量の係数α倍（０＜α＜１）とする。ここで、好ましくは、前記係数αは、前記輝度情報の平均値が所定値以下である場合には固定値であり、前記輝度情報の平均値が所定値より大きくなるにつれて前記固定値より減少するように設定することができる。
【００１２】
また、好適な他の例では、上記画像処理装置は、抽出された輝度情報に基づいて、前記入力画像データに含まれる輝度成分を補正する輝度補正手段を備え、前記係数αは前記輝度情報に拘わらず固定値とされる。彩度補正に伴って輝度の補正が同時に行われる場合には、輝度が増加する方向に補正がなされる場合が多いので、例えばＣｂ成分の負方向に対応する色成分（即ち黄色成分）おける彩度強調量を一律により小さくすることにより、色バランスを維持することが可能となる。
【００１３】
好適な実施例では、前記色空間における前記所定の色成分は、ＹＣｂＣｒ色空間におけるＣｂ色成分である。
【００１４】
上記の画像処理装置の他の好適な実施例では、前記入力画像データは複数のフレーム画像データから構成される動画データであり、前記動画データのシーン変化の度合いに応じた制御信号を生成するシーンチェンジ検出手段を備え、前記強調量調整手段は、前記複数のフレーム画像に対応する前記係数αに対して、前記制御信号に応じた重み付けを施すことにより、当該フレーム画像における前記係数αを算出する。これにより、シーンチェンジの前後においても、適切な係数αを設定することができ、自然な彩度強調が可能となる。
【００１５】
上記の画像処理装置と、前記画像処理装置からの出力を表示する表示部とを備える画像表示装置を構成することにより、入力画像データに対して色バランス良く彩度強調を行って表示することができる。
【００１６】
本発明の他の観点では、画像処理方法は、入力画像データの彩度情報を抽出して彩度強調量を決定する彩度強調量決定工程と、前記入力画像データから、彩度を強調すべき複数の色成分を抽出する色成分抽出工程と、前記決定された彩度強調量に基づいて前記複数の色成分に対する彩度の強調を行う彩度強調工程と、を有し、前記複数の色成分のうち、所定の色成分に対する彩度の強調においては前記決定された彩度強調量を調整する。この画像処理方法によっても、上記の画像処理装置と同様に、色バランスが適切に維持された彩度強調を行うことができる。
【００１７】
本発明のさらに他の観点では、画像処理プログラムは、コンピュータ上で実行されることにより、入力画像データの彩度情報を抽出して彩度強調量を決定する彩度強調量決定手段、前記入力画像データから、彩度を強調すべき複数の色成分を抽出する色成分抽出手段、決定された彩度強調量に基づいて前記複数の色成分に対する彩度の強調を行う彩度強調手段、前記複数の色成分のうち、所定の色成分に対する彩度の強調において、前記決定された彩度強調量を調整する強調量調整手段、として前記コンピュータを機能させる。この画像処理プログラムをコンピュータ上で実行することにより、上述の画像処理装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［概要説明］
好適な実施例の説明に先立ち、まず本発明による彩度強調処理の概要を説明する。
【００１９】
図１は、入力画像の画素値が色空間に分布している状況を示す。色空間として、ここでは、ＹＣｂＣｒ色空間を用いる。Ｙが輝度（明るさ）成分を表し、Ｃｂ、Ｃｒが色成分を表す。
【００２０】
Ｃｂ、Ｃｒは色を表す成分であるため、その絶対値が大きいほど、あざやかな色であることを表す。図２、図３は、それぞれ、Ｙ−Ｃｂ平面、Ｙ−Ｃｒ平面からみた画素値の分布を表す。いずれの図も、彩度強調により画素値の範囲が矢印に従って外側の範囲に広がる場合を表している。この場合、Ｃｂ、Ｃｒの絶対値が大きくなるので、色のあざやかさを増すことができる（即ち、彩度の強調が行える）。
【００２１】
実際は、図４の変換カーブを用いて彩度の強調を行う。変換カーブは原点を通る略Ｓ字型であり、横軸が入力、縦軸が出力となる。この変換カーブを用いてＣｂ、Ｃｒの画素値の変換を行うと、絶対値を大きくすることができる。
【００２２】
絶対値の変化は、図５に示した度数分布の変化として表すことができる。図５は横軸にＣｂ（もしくはＣｒ）の画素値をとり、縦軸にその画素値における度数をとったものである。変換カーブによって絶対値が大きくなり、その結果、度数分布が両側に広がっている。なお、彩度強調によって度数分布は変わっているが、総画素数は変化していない。この度数分布は色成分を表す分布であるため、図５のように度数分布が広がれば、それは彩度強調が行われていることを意味する。
【００２３】
図６は、別の入力画像に関して、Ｙ−Ｃｂ平面からみた画素値の分布を示す。この入力画像の特徴は、輝度値Ｙが比較的高いことである。この画像に対して先ほどと同じ変換を行うと、画素値が色空間の外にはみ出す現象が起こる。実際は色空間外の値は取れないため、色空間の境界の値をとる（このように境界の値を取ることを、色空間の境界で「クリップ」（切り抜き）が起きるという）。
【００２４】
図７は、クリップが起きるときの度数分布を示す。図２に示すＹ−Ｃｂ平面の図から理解されるように、ＹＣｂＣｒ色空間は、輝度が高い領域ではＣｂの正方向に狭く、Ｃｂの負方向に広くなっている。このため、図６に示すように、クリップの多くはＣｂの正領域で発生して、Ｃｂの正領域の度数分布の広がりは、一定値以上大きくならない。一方、Ｃｂの負領域は色空間が広いため、クリップが起きにくく、度数分布の広がりが大きくなる。
【００２５】
なお、図３に示すＹ−Ｃｒ平面の図から理解されるように、ＹＣｂＣｒ空間は、輝度が高い領域ではＣｒの正方向に狭く、Ｃｒの負方向に狭い傾向があり、これはＣｂの場合と類似している。しかし、図２と図３を比較するとわかるように、輝度が高い領域では、ＹＣｂＣｒ空間のＣｒの正領域はＣｂの正領域ほど狭くはない。よって、上述のクリップは、Ｙ−Ｃｒ空間ではＹ−Ｃｂ空間の場合ほど問題とはならない。
【００２６】
以上のように、特に入力画像の輝度が高い場合には、クリップによって、度数分布の広がりに差が発生する。これは、色成分ごとの彩度強調のかかり具合の差となり、彩度強調時の色バランスの崩れにつながる。Ｃｂの正方向は青色に対応し、Ｃｂの負方向は黄色に対応する。よって、具体的にいえば、Ｃｂの負方向の彩度強調だけが強くかかり、その結果として、Ｃｂの負方向に対応する黄色方向に色バランスが崩れるという問題が起きうる。
【００２７】
Ｃｂの負方向の色空間が広いために彩度強調が強くかかることに注目し、上記の問題の解決のポイントとしては、Ｃｂの負方向の強調を他と比べて弱くすればよい。図８には、Ｃｂの負方向の強調量を抑えた変換カーブ例を示す。図８では、α（0<α<1）という係数（調整パラメータ）を設定して、Ｃｂの負方向の強調量を、Ｃｂの正方向の強調量の通常値Ａよりも抑えている。
【００２８】
図９には、図８の変換カーブを用いて彩度強調を行ったときの度数分布を示す。前述のとおりＣｂの正方向では、クリップによって分布の広がりは一定値以上大きくなっていない。一方、Ｃｂの負方向でも、図８に示すように、係数αの導入により変換カーブによる強調量を抑えているため、分布の広がりが大きくならない。その結果、彩度強調がＣｂの正方向及び負方向で同程度のレベルでかかり、色バランスの崩れを防ぐことができる。
【００２９】
なお、図６に示したとおり、特に輝度が大きい画像において、Ｃｂの正方向のクリップが発生するため、先に示した係数α（0<α<1）は、入力画像の輝度値と連動させることが好ましい。実際は、入力画像の輝度は分布を持つため、代表値として、輝度の平均値を用いる。
【００３０】
図１０は、横軸に輝度の平均値、縦軸に係数αをとり、係数αの設定例を示した図である。輝度の平均値が高いときに強調量が小さくなるように、係数αを設定する。
【００３１】
このように、本発明では、ＹＣｂＣｒ空間の形状に起因して、輝度が高い領域でＣｂの正方向でクリップが生じることを考慮し、Ｃｂの負方向での強調量を抑えることにより、Ｃｂの正負の方向における色バランスを調整して自然な彩度強調を可能とする。
【００３２】
［第１実施例］
次に、本発明の彩度補正処理を適用した画像表示装置の実施例について説明する。図１１（ａ）に、画像表示装置１００の概略構成を示す。画像表示装置１００は外部からの入力画像データを処理して表示する装置であり、ＡＶ機器や画像表示機能を有する端末装置などが挙げられる。また、本発明の彩度補正処理は演算量が少なくて済む点に１つの特徴を有し、その点からは例えば携帯電話やＰＤＡなど、演算処理能力にある程度の制限がある携帯型端末装置に特に好適である。
【００３３】
画像表示装置１００は、入力画像データに対して彩度補正処理を含む画像処理を施す画像処理装置１０と、処理後の画像を表示する表示部２０とを備える。画像処理装置１０は、例えば図１１（ｂ）に示すように、ＣＰＵ１１、画像処理プログラムを記憶するＲＯＭ１２、及び、作業メモリとしてのＲＡＭ１３などを備えて構成することができる。その場合には、本発明による彩度補正処理は画像処理プログラムとして予めＲＯＭ１２内に記憶され、ＣＰＵ１１がこれを読み出して実行することにより、画像処理装置として機能する。なお、このように彩度補正を含む画像処理をソフトウェア処理により実行するのではなく、画像処理装置１０内でその一部又は全部をハードウェア処理により実行しても構わない。
【００３４】
表示部２０は、画像表示装置１００の種類によるが、例えば液晶パネルやその他のフラットパネルディスプレイなどすることができる。
【００３５】
次に、第１実施例による彩度補正処理について説明する。第１実施例では、前述のように、ＹＣｂＣｒ空間におけるＣｂ成分の負領域での強調量を抑制することにより、色バランスの良好な彩度補正を行うものである。
【００３６】
図１２に第１実施例による彩度補正処理のフローチャートを示す。第１実施例による彩度補正処理は、入力画像データの統計量を計算して入力画像データの特徴を抽出し、抽出した特徴に基づいて補正テーブルを作成し、その補正テーブルを用いて入力画像データの彩度補正を行う、という手順で行われる。
【００３７】
具体的には、まず、入力画像データをサンプリングし、ヒストグラムを作成する（ステップＳ１）。一般的には、入力画像データはＲＧＢのフレーム画像データとして与えられるので、画像処理装置１０は式（１）及び（２）に従ってＲＧＢ形式の入力画像データ（Ｒ、Ｇ、Ｂを含む）をＹＣｂＣｒ形式の画像データ（Ｙ、Ｃｂ、Ｃｒを含む）に変換する。
【００３８】
【数１】
2005204136.tif 000003
【００３９】
【数２】
2005204136.tif 000004
【００４０】
式（１）はＲＧＢ形式の画像データからＹＣｂＣｒ形式の画像データへの変換式であり、式（２）はその変換行列Ｍである。
【００４１】
ＹＣｂＣｒ形式の画像データが得られると、画像処理装置１０はこれをサンプリングしてフレーム画像に含まれる画素を抽出し、ヒストグラムを作成する。サンプリングにより画素を抽出する対象となるサンプリング領域の例を図１３（ａ）及び（ｂ）に示す。図１３（ａ）の例は、フレーム画像全体をサンプリング領域とする例である。フレーム画像の縦横サイズをそれぞれＲｘ、Ｒｙとすると、サンプリングによる総度数は全画素数Ｒｘ×Ｒｙとなる。
【００４２】
図１３（ｂ）は、フレーム画像の中心エリアのみをサンプリング領域とする例である。画像の縦横サイズをＲｘ、Ｒｙとし、画像全体に対する中心エリアの面積の割合をＲとするとき、中心エリアの縦横サイズＲａ、Ｒｂを例えば式（３）のように計算する。
【００４３】
【数３】
2005204136.tif 000005
【００４４】
また、図１３（ｂ）に示した中止エリアの頂点Ａ〜Ｄの座標は式（４）により与えられる。
【００４５】
【数４】
2005204136.tif 000006
【００４６】
この領域から、輝度ＹのヒストグラムｆA(k)、及び彩度ＳのヒストグラムｆS(k)は式（５）のように作成される。
【００４７】
【数５】
2005204136.tif 000007
【００４８】
ここで、彩度Ｓは、色差信号Ｃｂ、Ｃｒから式（６）のように計算される。
【００４９】
【数６】
2005204136.tif 000008
【００５０】
こうして得られた輝度Ｙのヒストグラムの例を図１４に示す。横軸は階調数（０〜２５５）であり、縦軸は度数（各階調値を有する画素数）である。なお、同様に彩度Ｓのヒストグラムも作成される。
【００５１】
次に、得られたヒストグラムを用いて、統計量が計算される（ステップＳ２）。具体的には、式（７）に従い、輝度ＹのヒストグラムｆA(k)から平均値ＰAave、彩度ＳのヒストグラムｆS(k)から平均値ＰSaveがそれぞれ計算される。
【００５２】
【数７】
2005204136.tif 000009
【００５３】
次に、得られた統計量を基にして彩度補正の補正パラメータを計算する（ステップＳ３）。具体的には、彩度平均値ＰSaveを用いて、式（８）に従って彩度強調量ＰSdiff'を計算する。
【００５４】
【数８】
2005204136.tif 000010
【００５５】
ここで、ＰSavethは補正の基準値であり、ＰScv1とＰScv2は補正量を調整するパラメータ、ＰSthは補正量を制限するリミッタである。彩度平均値ＰSaveと、得られた彩度強調量ＰSdiff'との関係を図１５に示す。図１５からわかるように、彩度平均値ＰSaveが小さいときには彩度強調量ＰSdiff'を大きくし、彩度平均値ＰSaveが増加するにつれて彩度強調量ＰSdiff'を徐々に小さくし、彩度平均値ＰSaveが所定値を超えると彩度強調量ＰSdiff'を０（即ち強調しない）とする。これにより、彩度の不足する部分が強調されることとなる。
【００５６】
こうして補正パラメータが得られると、補正パラメータに基づいて補正テーブルが計算される（ステップＳ４）。Ｃｒ成分の補正テーブルＳ［Ｃｒ］の例を図１６（ａ）に示す。補正テーブルＳ［Ｃｒ］は、（0,0）、（−128,−128）、（128,128）、補正ポイント１（ＰSpt、ＰSpt'）、補正ポイント２（−ＰSpt、−ＰSpt'）、を通る曲線として作成される。曲線を生成する際にはスプライン補間など適当な補間関数を用いる。補正ポイント１及び２は原点に対して対称となり、補正テーブルＳ［Ｃｒ］も原点に対して対称となる。補正ポイントの出力ＰSpt'は、入力ＰSptと彩度強調量ＰSdiff'を用いて式（９）により得られる。
【００５７】
【数９】
2005204136.tif 000011
【００５８】
図１６（ａ）に示す補正テーブルＣ［Ｃｒ］では、入力データの正領域と負領域において、同一の彩度強調量ＰSdiff'を用いている。しかし、色成分Ｃｂの補正テーブルＳ［Ｃｂ］を同様に構成した場合、前述のように入力画像データの輝度が高い場合にＣｂ成分が正領域でクリップすると、相対的にＣｂ成分の負領域における強調が強くなり、色バランスが崩れるという不具合が生じる。そこで、本発明では、補正テーブルＳ［Ｃｂ］については、負領域において調整パラメータαを導入し、彩度強調量をＰSdiff'・αSとする。この場合の補正テーブルＳ［Ｃｂ］の例を図１６（ｂ）に示す。また、この場合の補正ポイントの出力ＰSpt'’は、入力ＰSptと彩度強調量ＰSdiff'と調整パラメータαSを用いて式（９）により得られる。調整パラメータαSは０＜αS＜１であるので、図１６（ｂ）に示すように、補正テーブルによるＣｂ成分の負領域の強調量は正領域の強調量より小さくなる。これにより、Ｃｂ成分の負領域の強調、即ち黄色の強調が他の色成分の強調に比べて抑制されることとなり、色バランスが崩れることが防止できる。
【００５９】
次に、以上のようにして作成された補正テーブルＳ［Ｃｂ］及びＳ［Ｃｒ］を用いて、色調補正が行われる（ステップＳ５）。色調補正は入力画像データの１画素毎に行われる。具体的には、補正テーブルＳ［Ｃｂ］及びＳ［Ｃｒ］を使用して式（１０）に従って補正後の画像データＹ’、Ｃｂ’及びＣｒ’を生成し、ＲＧＢ形式の画像データＲ’、Ｇ’及びＢ’に変換して出力する。なお、本実施例では輝度Ｙは補正されていない。こうして、彩度補正処理が終了する。
【００６０】
【数１０】
2005204136.tif 000012
【００６１】
次に、調整パラメータαSの値について説明する。図１７にαSのグラフの一例を示す。横軸は輝度平均値ＰAaveであり、輝度平均値ＰAaveが所定値を超えたところから調整パラメータαSの値を減衰させる。これにより、入力画像データの輝度が高いときには、Ｃｂ成分の負領域における強調度合いを抑制し、黄色の強調が過大となることを防止できる。図１７に示すαSの値は式（１１）で示すことができる。なお、図１７の例では、輝度平均値ＰAaveが所定値を超えたところから調整パラメータαSの値を直線的に減衰（単調減少）させているが、その代わりに曲線的に（指数関数的に）減衰させることとしてもよい。
【００６２】
【数１１】
2005204136.tif 000013
【００６３】
［第２実施例］
次に、第２実施例について説明する。第１実施例では、色調補正処理として彩度のみを補正する場合を説明した。これに対し、第２実施例では、彩度に加えて輝度も同時に補正する。但し、彩度の補正手法は第１実施例と同一である。
【００６４】
図１８に第２実施例による色調補正処理のフローチャートを示す。第１実施例と同様に、まず、入力画像データをサンプリングし、輝度Ｙ及び彩度Ｓについてのヒストグラムを作成し（ステップＳ１１）、それに基づいて輝度Ｙ及び彩度Ｓの統計量を計算する（ステップＳ１２）。
【００６５】
次に、統計量に基づいて補正パラメータが計算される（ステップＳ１３）。ここで、彩度Ｓの補正パラメータＰSdiff'は第１実施例と同様に図１５に示すものであり、式（８）により得られる。一方、輝度Ｙの補正パラメータ（ガンマ補正パラメータ）ＰGdiff'は図１９に示すものであり、式（１２）により得られる。具体的には、図１９は平均値ＰAave'と補正パラメータＰGdiff'の関係を示す。
【００６６】
【数１２】
2005204136.tif 000014
【００６７】
ここで、ＰGavethは補正の基準値であり、ＰGcv1とＰGcv2は補正量を調整するパラメータ、ＰGth1とＰGth2は補正量を制限するリミッタである。補正基準値ＰGavethは、平均値ＰAave'がこの値より大きい場合は輝度を暗くする補正がかかり、小さい場合は明るくする補正がかかる。
【００６８】
次に、輝度Ｙと彩度Ｓの補正パラメータに基づいて、補正テーブルを計算する（ステップＳ１４）。彩度Ｓの補正テーブルは第１実施例と同様に作成される。一方、輝度Ｙの補正ポイントＰGptは式（１３）により与えられ、図２０に示すようになる。
【００６９】
【数１３】
2005204136.tif 000015
【００７０】
式（１３）より、平均値ＰAave'が補正基準値ＰGavethより大きい場合、つまり輝度を暗くする場合には補正ポイントを小さく（ＰGpt1に）設定し、逆に明るくする場合は補正ポイントを大きく（ＰGpt2に）に設定する。この補正ポイントを利用し、式（１４）により、図２１に示す輝度Ｙの補正テーブル（ガンマ補正テーブル）Ｙgamma［Ｙ］が得られる。
【００７１】
【数１４】
2005204136.tif 000016
【００７２】
次に、輝度Ｙ及び彩度Ｓの補正テーブルを利用して、色調補正が行われる（ステップＳ１５）。具体的には、式（１５）に従って補正後の輝度Ｙ’及び色差Ｃｂ’、Ｃｒ’が計算され、それがＲＧＢ形式の画像データＲ’、Ｇ’及びＢ’に変換されて出力される。
【００７３】
【数１５】
2005204136.tif 000017
【００７４】
こうして、輝度及び彩度の補正を含む色調補正が完了する。
【００７５】
第２実施例における彩度補正テーブルの調整パラメータαSの例を式（１６）及び図２１２２に示す。
【００７６】
【数１６】
2005204136.tif 000018
【００７７】
第１実施例では、図１７に示すように、調整パラメータαSを所定の輝度平均値ＰAave以上で徐々に減衰させている。これに対し、第２実施例における好適な一例では、図２２に示すように、調整パラメータαSを所定の値αthに固定する。第２実施例では彩度のみならず輝度の補正も行っている。ここで、輝度の平均値ＰAave'が小さいとき、すなわち暗い画像のときには、明るい画像への補正が行われる。第１実施例の図１７において、輝度の平均値ＰAave'が小さいときには、クリップが起きにくいとして、調整パラメータαSを１にしていたが、第２実施例では、輝度の補正により暗い画像でも明るい画像へ補正が行われるため、彩度補正により色成分Ｃｂが正方向でクリップする可能性が高くなる。そこで、輝度Ｙの補正を行う第２実施例では、調整パラメータαSを所定の値αthに（０＜αth＜１）固定することにより、色成分Ｃｂの負領域の色成分（即ち黄色成分）の強調をより抑制し、色バランスを調整することが好ましい。なお、他の例として、図２２に破線Ｃ１で示すように、所定の輝度平均値ＰAave以上の領域で調整パラメータαSを所定値αthから徐々に増加させることとしてもよい。これは、例えば、輝度の平均値ＰAave'が大きい、すなわち明るい画像のときには、暗い画像への補正が行われ、その結果、彩度補正により色成分Ｃｂが正方向でクリップする可能性が低くなるためである。
【００７８】
［第３実施例］
次に、第３実施例について説明する。第３実施例は、入力画像データが動画である場合に、シーンチェンジの検出を行って調整パラメータαSの更新を行うものである。一般的に動画データに対して輝度補正や彩度補正を行う場合に、シーン（場面）が大きく変化する際にはその時点の補正パラメータを用い（補正パラメータをダイナミックに更新し）、一方で、シーンが大きく変化しない際にはちらつきを防止するため同一の補正パラメータを用いる（補正パラメータをダイナミックに更新しない）ことが望ましい。このため、上記彩度補正の調整パラメータαSについても、シーンチェンジの検出結果に対応する形で更新することが好ましい。具体的には、連続する動画フレームにおける調整パラメータの加重平均をとりながら、シーンチェンジ検出結果に応じて、加重平均における重みを制御する。
【００７９】
今、前フレーム画像における調整パラメータをαS0とし、現フレーム画像における調整パラメータをαS1とすると、加重平均をとった調整パラメータαは、
α  ＝  Ｗpre・αS0  ＋  Ｗnow・αS1      （１７）
で示すことができる。ここで、Ｗpre及びＷnowはそれぞれ前現フレーム画像における調整パラメータに対する重みであり、Ｗpre＋Ｗnow＝１とする。
【００８０】
ここで、例えば、シーンが大きく切り替わる場合には、重みを Ｗpre＝０、Ｗnow＝１に設定する。この重み設定により、式（１７）による加重平均計算後の調整パラメータαは、現フレーム画像における調整パラメータをαS1となって、その時点の調整パラメータに更新される。その結果、場面変化に追随した最適な補正を実行することができる。
【００８１】
一方、シーンが大きく変わらない場合には、重みを Ｗpre＝Ｗnow＝０．５に設定する。この重み設定により、式（１７）による加重平均計算後の調整パラメータαは単純平均となり、調整パラメータの時間的微小変動を除去できる。その結果、補正後におけるちらつき等の妨害を軽減することができる。なお、ここではシーンの切り替わりの有無を検出する例を示したが、シーンの変化度合い等を算出し、その変化度合いに応じて、加重平均における重みを連続的に制御する構成としてもよい。
【００８２】
このように、入力画像データが動画である場合には、シーンチェンジを検出し、そのシーンチェンジ検出結果に応じた彩度調整パラメータαの加重平均をとることで、入力画像データが動画である場合にも、適切な彩度補正を実行することができる。
【００８３】
図２３に第３実施形態における色調補正処理のフローチャートを示す。なお、この例は第１実施例と同様に、色調補正として彩度補正のみを行う場合を示しているが、第２実施例のように輝度及び彩度の補正を行う場合にも、第３実施例の適用は可能である。
【００８４】
図２３において、ステップＳ２１〜Ｓ２３までは第１実施例のステップＳ１〜Ｓ３と同様であり、入力画像データ（本例では動画）をフレーム画像毎にサンプリングし、ヒストグラムを生成し（ステップＳ２１）、統計量を計算し（ステップＳ２２）、補正パラメータを計算する（ステップＳ２３）。
【００８５】
次に、シーンチェンジ時の処理を行う（ステップＳ２４）。即ち、シーンチェンジを検出し、シーンチェンジ検出結果に応じた上述の加重Ｗpre、Ｗnowを算出する。そして、式（１７）に従って調整パラメータαを算出する。なお、シーンチェンジの検出は、例えば前後するフレーム画像の輝度平均値などの差を計算し、その差が所定値以上となったときにシーンチェンジが発生したと判定することができる。なお、シーンチェンジの検出方法としては各種の手法が既知であるので、詳細な説明は省略する。
【００８６】
こうして、シーンチェンジ検出結果を受けて更新された調整パラメータαが得られると、それに基づいて補正テーブルが作成され（ステップＳ２５）、作成された補正テーブルに従って色調補正が実行される（ステップＳ２６）。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】色空間での画素値の分布を示す。
【図２】Ｙ−Ｃｂ平面での画素値の分布を示す。
【図３】Ｙ−Ｃｒ平面での画素値の分布を示す。
【図４】彩度の変換カーブによる画素値の変化を示す。
【図５】彩度の変換カーブによる度数分布の変化を示す。
【図６】輝度値が大きい画像の画素値の分布を示す。
【図７】クリップが起きた場合の画素値の度数分布を示す。
【図８】Ｃｂ成分の強調量を抑えた変換カーブの例を示す。
【図９】Ｃｂ成分の強調量を抑えた場合の画素値の度数分布を示す。
【図１０】調整パラメータの設定例を示す。
【図１１】本発明の画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】第１実施例の色調補正処理のフローチャートである。
【図１３】サンプリング領域を説明する図である。
【図１４】輝度のヒストグラムの例である。
【図１５】彩度強調量の計算例を示すグラフである。
【図１６】彩度補正テーブルの例である。
【図１７】第１実施例における調整パラメータの設定例を示す。
【図１８】第２実施例の色調補正処理のフローチャートである。
【図１９】輝度補正量の計算例である。
【図２０】輝度補正ポイントの設定例である。
【図２１】輝度補正用テーブルの例である。
【図２２】第２実施例における調整パラメータの設定例を示す。
【図２３】第３実施例の色調補正処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００８８】
１０  画像処理装置、  １１  ＣＰＵ、  １２  ＲＯＭ、  １３  ＲＡＭ、  ２０  表示部、  １００  画像表示装置
【図１】
2005204136.tif 000019
【図２】
2005204136.tif 000020
【図３】
2005204136.tif 000021
【図４】
2005204136.tif 000022
【図５】
2005204136.tif 000023
【図６】
2005204136.tif 000024
【図７】
2005204136.tif 000025
【図８】
2005204136.tif 000026
【図９】
2005204136.tif 000027
【図１０】
2005204136.tif 000028
【図１１】
2005204136.tif 000029
【図１２】
2005204136.tif 000030
【図１３】
2005204136.tif 000031
【図１４】
2005204136.tif 000032
【図１５】
2005204136.tif 000033
【図１６】
2005204136.tif 000034
【図１７】
2005204136.tif 000035
【図１８】
2005204136.tif 000036
【図１９】
2005204136.tif 000037
【図２０】
2005204136.tif 000038
【図２１】
2005204136.tif 000039
【図２２】
2005204136.tif 000040
【図２３】
2005204136.tif 000041