(57)【要約】  【課題】  ガンマ補正を行うとき、できるだけ少ない回路規模で高精度化を図る。  【解決手段】  固定少数点の入力画像データをルックアップテーブルを使用することにより補正して出力する画像処理方法において、前記ルックアップテーブルの補正データとして浮動小数点データを格納し、前記ルックアップテーブルを参照して前記入力画像データに対応した浮動小数点データを得て、該浮動小数点データを精度変換処理により変換して出力装置が要求するビット数の固定小数点データとして出力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定少数点で表される入力画像データの輝度、色などの画質を補正する画像処理方法において、
前記固定小数点で表される入力画像データを浮動小数点に変換してから画質補正し、該画質補正済みの浮動小数点データを精度変換処理により所定のビット数の固定小数点に変換して出力することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
固定少数点で表される入力画像データをルックアップテーブルを使用することにより輝度、色などの画質を補正して出力する画像処理方法であって、
前記ルックアップテーブルの補正データとして浮動小数点データを格納し、前記ルックアップテーブルを参照して前記入力画像データに対応した浮動小数点データを得て、該浮動小数点データを精度変換処理により変換して所定のビット数の固定小数点データとして出力することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３】
請求項２に記載の画像処理方法において、
前記ルックアップテーブルの補正データとして前記浮動小数点データの他に固定小数点データを格納し、前記入力画像データの所定閾値以下の輝度レベル領域については前記浮動小数点データを使用し、前記所定閾値を超える輝度レベル領域については前記固定小数点データを使用し、前記ルックアップテーブルの参照により得られた前記浮動小数点データおよび固定小数点データを共通の浮動小数点データに変換してから前記精度変換処理を行うことを特徴とする画像処理方法。
【請求項４】
固定少数点で表される入力画像データを入力しルックアップテーブルを参照することにより浮動小数点データを出力して輝度、色などの画質を補正する画質補正部と、該画質補正部で得られた補正済みの浮動小数点データを所定のビット数の固定小数点データに変換する精度変換部とを具備することを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像処理装置において、
前記画質補正部は、前記ルックアップテーブルが補正データとして前記浮動小数点データの他に固定小数点データを有し、前記入力画像データが所定閾値以下の輝度レベル領域では前記浮動小数点データが補正データとなり、前記所定閾値を超える輝度レベル領域では前記固定小数点データが補正データとなり、前記ルックアップテーブルにより得られた前記浮動小数点データおよび固定小数点データを共通の浮動小数点データに変換して出力することを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定小数点の入力画像データに対して画質補正を施す画像処理方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のテレビカメラで撮像した映像信号をテレビ放送で伝送等した後ＣＲＴ（ブラウン管）からなる表示装置に表示する映像系では、ＣＲＴの入力信号に対する表示階調が非直線性を示すため、テレビカメラ側でいわゆるガンマ補正を行っていた。そのため、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）やＬＣＤ（液晶表示装置）等のようにＣＲＴと階調の表示特性が異なるデバイスに表示するときには、ＣＲＴに合わせて逆に表示装置側でガンマ補正を行う必要がある。
【０００３】
例えば、デジタル入力画像データをある表示装置用にガンマ補正する際には、１つの色（Ｒ、Ｇ、Ｂの内の１色）のデジタル画像データを８ビット（０〜２５５階調）とすると、当該色については、Ｘを入力画像データ、Ｙを出力画像データとすると、
Ｙ＝２５５×Ｘ2.2／２５５2.2                                (1)
のガンマ補正処理が行われる。このガンマ補正では、入力画像データＸの低輝度レベル領域がより低輝度レベルの出力画像データＹに変換される。例えば、Ｘ＝１のときは、
Ｙ＝２５５／２５５2.2＝１．２９４６×１０−3                (2)
となる。これを２のべき数で表すと、
１．２９４６×１０−3＞９．７６５６２５×１０−4＝２−10     (3)
となり、小数点以下に１０ビット、整数部に８ビット、合計で１８ビットが必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、現在の表示装置の多くは１色当りの入力ビット数が８〜１０ビットであり、上記したような低輝度レベル領域で要求される分解能を発揮することはできない。このように、従来ではデジタル入力画像データをガンマ補正したとき、出力装置の入力ビット数が大きく不足しているために、特に人間の目が敏感な低輝度レベル領域の画像データが精度不足となる問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、このように不足した精度をできるだけ少ない回路規模で高精度化する画像処理方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１にかかる発明の画像処理方法は、固定少数点で表される入力画像データの輝度、色などの画質を補正する画像処理方法において、前記固定小数点で表される入力画像データを浮動小数点に変換してから画質補正し、該画質補正済みの浮動小数点データを精度変換処理により所定のビット数の固定小数点に変換して出力することを特徴とする。
【０００７】
請求項２にかかる発明の画像処理方法は、固定少数点で表される入力画像データをルックアップテーブルを使用することにより輝度、色などの画質を補正して出力する画像処理方法であって、前記ルックアップテーブルの補正データとして浮動小数点データを格納し、前記ルックアップテーブルを参照して前記入力画像データに対応した浮動小数点データを得て、該浮動小数点データを精度変換処理により変換して所定のビット数の固定小数点データとして出力することを特徴とする。
【０００８】
請求項３にかかる発明は、請求項２に記載の画像処理方法において、前記ルックアップテーブルの補正データとして前記浮動小数点データの他に固定小数点データを格納し、前記入力画像データの所定閾値以下の輝度レベル領域については前記浮動小数点データを使用し、前記所定閾値を超える輝度レベル領域については前記固定小数点データを使用し、前記ルックアップテーブルの参照により得られた前記浮動小数点データおよび固定小数点データを共通の浮動小数点データに変換してから前記精度変換処理を行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項４にかかる発明の画像処理装置は、固定少数点で表される入力画像データを入力しルックアップテーブルを参照することにより浮動小数点データを出力して輝度、色などの画質を補正する画質補正部と、該画質補正部で得られた補正済みの浮動小数点データを所定のビット数の固定小数点データに変換する精度変換部とを具備することを特徴とする。
【００１０】
請求項５にかかる発明は、請求項４に記載の画像処理装置において、前記画質補正部は、前記ルックアップテーブルが補正データとして前記浮動小数点データの他に固定小数点データを有し、前記入力画像データが所定閾値以下の輝度レベル領域では前記浮動小数点データが補正データとなり、前記所定閾値を超える輝度レベル領域では前記固定小数点データが補正データとなり、前記ルックアップテーブルにより得られた前記浮動小数点データおよび固定小数点データを共通の浮動小数点データに変換して出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画質補正で浮動小数点データが出力するので、特に人間の目が敏感な低輝度レベル領域で高精度を実現することができ、しかもビット数が大きく増大することはないので回路規模が大きくなることもない。高輝度レベルでは仮数部のビット数まで精度が低下するものの、人間の目は敏感でないのであまり問題とならない。また、この高輝度レベル領域で浮動小数点データに代えて固定小数点データを使用すれば、その領域での精度も向上させることができる。さらに、精度変換処理において誤差拡散法を採用すれば、出力装置が要求するビット数の固定小数点データに変換されるものの、見た目での階調を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
画像データの画質補正時に低輝度レベル領域の精度を向上させるには、補正後の画像データのビット数を増やせばよいが、前記したように回路規模および出力装置側の入力ビット数によって大きな制約を受ける。そこで、本発明では、入力画像データの画質補正時に浮動小数点化してビット数の増大を抑えながらも精度を向上させる。この画質補正には、固定小数点の入力画像データを浮動小数点に変換してから浮動小数点演算で行ったり、あるいは浮動小数点のデータを補正データとしてＲＯＭ等に格納してルックアップテーブル方式により参照して行う。そして、画質補正された後の浮動小数点データは、精度変換処理により、出力装置が要求するビット数の固定ビット長に変換し、出力装置とのインターフェースをとる。この精度変換処理では見た目の階調を向上させる。
【００１３】
また、高輝度レベル領域での精度を低下させないためには、入力画像データの輝度レベルを閾値（精度が必要な低輝度レベル領域とそれ以外の高輝度レベル領域に分ける閾値）を境にして、画質補正処理を浮動小数点形式と固定小数点形式とで切り替え、低輝度レベル領域を浮動小数点で処理し、高輝度レベル領域を固定小数点で処理し、輝度レベルに応じた最適な精度が実現できるようにする。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の実施例１を示す図で、各々固定小数点の８ビットで表されるＲ、Ｇ、Ｂの画像データのうちの１色用の画像処理装置の構成を示すブロック図である。Ｒ、Ｇ、Ｂ用として同じ回路が３個使用されるが、以下ではその一つについて説明する。
【００１５】
入力端子１に入力した入力画像データは、画質補正部２において補正画像データ格納部３に格納された補正画像データを参照してルックアップテーブル方式によりガンマ補正され、色彩調整処理部４において色相補正やコントラスト補正等の色彩処理が行われ、精度変換部５で誤差拡散法により精度変換されて出力端子６に出力する。
【００１６】
補正画像データ格納部３はＲＯＭからなり、入力する８ビットの固定小数点データに対応して１２ビット（仮数部８ビット、指数部４ビット：ただし指数部は負を表す）の浮動小数点データが補正画像データとして格納されており、これにより画質補正部２では入力する固定少数点の画像データが浮動小数点の画像データにガンマ補正される。このように、画質補正部２で１２ビットの浮動小数点データに変換されるので、特に人間の目が敏感な低輝度レベル領域で高精度を実現することができ、しかもビット数が大きく増大することはないので回路規模が大きくなることもない。高輝度レベルでは仮数部のビット数まで精度が低下するものの、高輝度レベルでは人間の目は敏感でないのであまり問題とならない。
【００１７】
精度変換部４では、入力する浮動小数点の画像データを表示装置等の出力装置が要求するビット数、例えば８ビットの固定小数点の画像データに変換する際に、誤差拡散法により８ビットの画像データに変換する。この誤差拡散法は、ビット変換する際の閾値による切り分け時に発生する画素の誤差分を近隣の画素に拡散させる方式であり、空間周波数が低い画像領域（人間の目に敏感な領域）ほど見かけの階調が向上する。
【実施例２】
【００１８】
図２は実施例２の画質補正部２の詳細なブロック図である。この実施例２では、画質補正を入力画像の輝度レベルの低い領域と高い領域に応じて浮動小数点形式と固定小数点形式に切り替え、両領域での精度向上を図る。画質補正部２は、低輝度レベル領域ガンマ補正部２１、高輝度領域ガンマ補正部２２、入力画像データの輝度レベルを閾値データと比較する入力画像データ監視部２３、その入力画像データ監視部２３の出力によりガンマ補正部２１，２２の一方の処理結果を選択して取り出すセレクタ２４を具備する。また、補正画像データ格納部３には、１２ビット固定小数点で表される補正画像データと、１２ビット（仮数部８ビット、指数部４ビット：ただし指数部は負を表す）浮動小数点で表される補正画像データが格納されていて、固定小数点補正画像データは高輝度レベル領域ガンマ補正部２１において入力画像データと参照され、浮動小数点補正画像データは低輝度レベル領域ガンマ補正部２２において入力画像データと参照される。
【００１９】
入力画像データが８ビットの場合、高輝度レベル領域ガンマ補正部２１では、その８ビットの入力画像データが補正画像データ格納部３の１２ビット固定小数点データと参照されて当該１２ビット固定小数点データに変換され、さらに１６ビット浮動小数点（仮数部１２ビット、指数部４ビット）形式に変換される。また、低輝度レベル領域ガンマ補正部２２では、その８ビットの入力画像データが補正画像データ格納部３の１２ビット浮動小数点データと参照されてその１２ビット浮動小数円データに変換され、さらに１６ビット浮動小数点（仮数部１２ビット、指数部４ビット）形式に変換される。
【００２０】
高輝度レベル領域ガンマ補正部２１で処理された結果と低輝度レベル領域ガンマ補正部２２で処理された結果はセレクタ２４で選択されて出力する。すなわち、８ビットの固定小数点の入力画像データが閾値データを超えていると入力画像データ監視部２３で判定されると、セレクタ２４で高輝度レベル領域ガンマ補正部２１で処理された結果が選択され、閾値データを以下であると入力画像データ監視部２３で判定されると、セレクタ２４で低輝度レベル領域ガンマ補正部２２で処理された結果が選択される。
【００２１】
なお、補正画像データ格納部３に格納される１２ビット固定小数点データは前記閾値データを超える入力画像データに対応する補正画像データ、１２ビット浮動小数点データは前記閾値データ以下の入力画像データに対応する補正画像データである。また、それぞれのガンマ補正部２１，２２で最終的に１６ビットの浮動小数点データに変換しているのは、次段の色彩調整処理部４での処理において同じビット数の浮動小数点にする必要がある点と、１２ビット固定小数点の精度が高輝度レベル領域でも保持できるようにする点からである。
【００２２】
図３は本実施例２の画質補正部２で行うガンマ補正と補正精度の特性図であり、Ａは輝度データ曲線、Ｂは精度曲線である。入力画像データの輝度レベルが閾値より低い領域で浮動小数点によりガンマ補正を行うと、輝度レベルが小さいほど浮動小数点の指数部の負の値が大きくなり、精度が段階的に高くなる。前記の例のように閾値より高い輝度レベル領域で１２ビットの固定小数点データで補正を行い、それ以下で１２ビット（仮数部８ビット、指数部４ビット）の浮動小数点データで補正を行うときは、閾値をこえると１２ビットの固定精度になるが、閾値以下では１３ビット、１４ビット、・・・のように段階的に１ビットずつ精度が向上する。
【００２３】
入力画像データの全体にわたり上記の１２ビット（仮数部８ビット、指数部４ビット）浮動小数点データで補正を行う（実施例１）ときは高輝度レベル領域では仮数部の８ビットまで精度が低下するが、ある閾値を用いて、それ以下の輝度レベル領域で浮動小数点データで補正を行い、閾値を超える輝度レベル領域では固定小数点データで補正を行う（実施例２）ことで、高輝度レベルで必要な精度を低下させることなく、人間の目に敏感な低輝度レベル領域での精度を向上させることができる。つまり、ビット数の増加を抑えつつ入力輝度レベルの全体にわたり、要求される精度を満足させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の画像処理装置のブロック図である。
【図２】画質補正部のブロック図である。
【図３】ガンマ補正と補正精度の特性図である。
【符号の説明】
【００２５】
１：入力端子
２：画質補正部、２１：高輝度レベル領域ガンマ補正部、２２：低輝度レベル領域ガンマ補正部、２３：入力画像データ監視部、２４：セレクタ
３：補正画像データ格納部
４：色彩調整処理部
５：精度変換部
６：出力端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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