(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像信号の複数の成分の各画素についての最大のものを、最大成分値として検出する最大成分値検出手段と、
前記入力画像信号の一定期間の分布を抽出する分布抽出部と、
前記分布から階調補正パラメータ決定用曲線を表すデータを記憶した階調補正テーブルを作成する階調補正テーブル作成部と、
前記各画素についての最大成分値に基づいて前記階調補正テーブルを参照することにより、各画素についての階調補正パラメータを算出する階調補正パラメータ算出部と、
前記階調補正パラメータと前記入力画像信号の複数の成分の各々とを乗算する乗算器とを備え、
前記分布抽出部が、前記入力画像信号の特徴量の階調範囲を、複数の階級に分け、前記特徴量の前記階級毎の出現頻度を前記分布として求め、
前記階調補正テーブル作成部が、各階級の最大値と、前記階調範囲の最小階級から当該階級までの出現頻度の累積値を最大階調値で正規化した値との関係を示す曲線に対して、高階調部分を前記最大階調値を超えた値に修正したものを、前記階調補正パラメータ決定用曲線を記憶した階調補正テーブルとして作成し、
前記乗算器の乗算結果が前記最大階調値を超えた時、前記最大階調値でクリップする
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記特徴量が、前記最大成分値であ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】
前記入力画像信号の複数の成分が赤、緑、青の三原色の色信号であ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４】
前記階調補正パラメータ算出部が、前記階調補正パラメータ決定用曲線上の、前記各画素についての前記最大成分値に対応する値の、前記最大成分値に対する比を、前記階調補正パラメータとして出力し、
前記乗算器が、前記入力画像信号の各成分と前記階調補正パラメータを乗算する
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５】
前記一定期間が１フレーム期間であ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６】
前記階調補正パラメータ算出部が、前記最大成分値検出部で検出された最大成分値が属する階級の最大値について求められた階調補正パラメータと、当該階級より一つ小さい階級の最大値について求められた階調補正パラメータとに基づいて補間を行うことにより、前記最大成分値についての階調補正パラメータを求める
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像表示装置の一例が下記の特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の画像表示装置では、入力されたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色信号から輝度信号を生成し、輝度信号から階調補正テーブルを作成し、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色信号に、それぞれ乗算することによって、原色信号を高コントラスト化している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４２０３０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、映像信号の高コントラスト化には、大きく分けて２つの方法がある。１つは、映像信号を輝度信号と色信号（色差信号など）に分けて、輝度信号を階調補正する方法である。輝度信号を階調補正する方法では、輝度を高くすると色が薄く(彩度が低く)なり、輝度を低くすると色が濃く（彩度が高く）なる傾向がある。それを防止するために、色信号（色差信号など）も同時に階調補正することがあるが、この場合、色潰れ（色の階調差がなくなる現象）を起こすことがある。
【０００５】
もう１つは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）Ｂ（青）などの原色信号を階調補正する方法である。この方法では、各原色信号に同じ階調補正テーブルを用いて階調補正した場合、各原色信号の階調が異なるとき（モノクロ映像でなければ、通常異なる）色バランスが変わる不具合が生じる。
【０００６】
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）Ｂ（青）などの原色信号を階調補正する方法では、特許文献１に示したように、各原色信号に同じ値（補正比率）を乗算することにより、色バランスが変わる不具合は生じない。
しかしながら、特許文献１に示された方法では、輝度情報により求めた補正比率を用いて階調補正しているため、色潰れを起こすことがある。
【０００７】
そこで、本発明は上述の問題に鑑みて成されたものであり、色の変化や色潰れを起こすことなく、映像信号のコントラストを向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の画像処理装置は、
入力画像信号の複数の成分の各画素についての最大のものを、最大成分値として検出する最大成分値検出手段と、
前記入力画像信号の一定期間の分布を抽出する分布抽出部と、
前記分布から階調補正パラメータ決定用曲線を表すデータを記憶した階調補正テーブルを作成する階調補正テーブル作成部と、
前記各画素についての最大成分値に基づいて前記階調補正テーブルを参照することにより、各画素についての階調補正パラメータを算出する階調補正パラメータ算出部と、
前記階調補正パラメータと前記入力画像信号の複数の成分の各々とを乗算する乗算器とを備え、
前記分布抽出部が、前記入力画像信号の特徴量の階調範囲を、複数の階級に分け、前記特徴量の前記階級毎の出現頻度を前記分布として求め、
前記階調補正テーブル作成部が、各階級の最大値と、前記階調範囲の最小階級から当該階級までの出現頻度の累積値を最大階調値で正規化した値との関係を示す曲線に対して、高階調部分を前記最大階調値を超えた値に修正したものを、前記階調補正パラメータ決定用曲線を記憶した階調補正テーブルとして作成し、
前記乗算器の乗算結果が前記最大階調値を超えた時、前記最大階調値でクリップする
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、
色バランスの変化が無く、色潰れすることもなく、コントラストを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態１に係る画像表示装置は、入力端子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂと、特徴量算出部１１と、特徴量分布抽出部１２と、階調補正テーブル作成部１３と、最大成分値検出部１４と、階調補正パラメータ算出部１５と、乗算器１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂと、出力端子１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂを備えている。
【００１１】
入力端子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂには、テレビやコンピューター等で用いられている所定の形式の画像信号が入力される。ここでの画像信号は、例えば赤、緑、青などの原色信号のように、複数の成分を含むものである。
【００１２】
特徴量算出部１１は、入力端子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに入力された原色信号ＲＩ、ＧＩ、ＢＩの画素毎の特徴量を算出して、特徴量分布抽出部１２に出力する。
【００１３】
特徴量分布抽出部１２は、入力された画素毎の特徴量の、例えば１画面分（１フレーム分）の分布を抽出する。抽出された分布は、階調補正テーブル作成部１３に供給される。
【００１４】
以下、特徴量が輝度ＹＩであるものとし、特徴量算出部１１が画素毎の輝度ＹＩを算出し、特徴量分布抽出部１２が、輝度の分布を抽出する場合について説明する。
【００１５】
階調補正テーブル作成部１３は、特徴量算出部１１で求められた輝度ＹＩの分布ＤＩＳＴ（ＹＩ）から、階調補正パラメータ決定用曲線を表すデータを記憶した階調補正テーブルを作成する。特徴量分布抽出部１２が、１画面分の分布を抽出する場合、階調補正テーブル作成部１３は、例えば１画面ごとに階調補正テーブルを作成し、１画面毎に更新する。
【００１６】
階調補正パラメータ決定用曲線は、階調補正前の特徴量と、階調補正後の当該特徴量の関係を表すものであり、従って、特徴量についての階調補正曲線と呼べるものであるが、本発明では、この曲線を、特徴量以外の信号値（例えば、入力画像信号の各成分の値）の階調補正のパラメータの決定に用いているので、上記のように階調補正パラメータ決定用曲線と呼んでいる。
階調補正テーブルは、上記階調補正前の特徴量で特定されるアドレスに、階調補正後の特徴量をデータとして記憶するものである。
【００１７】
本実施の形態では、輝度ＹＩの分布が多い階調範囲での傾きが大きくなるような階調補正パラメータ決定用曲線が定められる。
【００１８】
最大成分値検出部１４は、入力画像信号の複数の成分のうちの、各画素についての最大のものを最大成分値として検出するものであり、図示の例では、入力端子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに入力された各画素についての原色信号の値ＲＩ（ｐ）、ＧＩ（ｐ）、ＢＩ（ｐ）の最大値をリアルタイムで検出して最大成分値ＭＩ（ｐ）として出力する。
【００１９】
最大成分値検出部１４は、例えば、ある画素Ｐについての、赤、緑、青の原色信号の階調ＲＩ（ｐ）、ＧＩ（ｐ）、ＢＩ（ｐ）が、ＲＩ（ｐ）＝１０、ＧＩ（ｐ）＝２０、ＢＩ（ｐ）＝３０の時、ＭＡＸ（ＲＩ（ｐ），ＧＩ（ｐ），ＢＩ（ｐ））＝３０を最大成分値ＭＩ（ｐ）として出力する。
【００２０】
検出された最大成分値ＭＩ（ｐ）は、階調補正パラメータ算出部１５に供給される。
階調補正パラメータ算出部１５では、最大成分値検出部１４により検出された最大成分値ＭＩ（ｐ）に基づき、階調補正テーブル作成部１３で作成された階調補正テーブルを参照して、階調補正パラメータ(補正係数)ＨＣ（ｐ）を算出し、乗算器１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂに出力する。
【００２１】
乗算器１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂは、それぞれ入力端子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂから入力された、例えば赤、緑、青の原色信号ＲＩ、ＧＩ（Ｐ）Ｉに、階調補正パラメータ算出部１５により算出された補正係数ＨＣ（ｐ）を乗算して、出力端子１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂに出力する。
【００２２】
以下、図１の画像処理装置のより具体的な例について詳細に説明する。
特徴量算出部１１は、各画素毎に、リアルタイムで、原色信号ＲＩ（ｐ）、ＧＩ（ｐ）、ＢＩ（ｐ）から輝度ＹＩ（ｐ）を算出して出力する。輝度の算出は、公知の一般的な式を用いて行い得る。
【００２３】
特徴量分布抽出部１２は、例えば１画面分（１フレーム分）の画素数が１００万画素であれば、１００万の画素の輝度の階調値ＹＩがどのように分布しているかを抽出し、抽出結果ＤＩＳＴ（ＹＩ）を出力する。階調値毎の分布（例えば、階調数が２５６であれば２５６の階調分布、階調数が１０２４であれば１０２４の階調分布）を抽出しても良いが、回路規模と効果の関係から、複数の階調値を一つの階級として、階級ごとの出現度数を求めることで、分布を抽出しても良い。例えば、３２個の階級、或いは１６個の階級について、出現度数を求めても良い。図２には、１０２４階調の入力を、１６個の階級に分けてその出現度数ＣＹを求めたときのヒストグラムの一例を示す。
【００２４】
階調補正テーブル作成部１３は、特徴量分布抽出部１２から入力された特徴量の分布ＤＩＳＴ（ＹＩ）、例えば、図２に示したようなヒストグラムで表される分布から、階調補正パラメータ決定用曲線を表すデータを記憶したテーブルを作成する。
【００２５】
１６階級のヒストグラムから作成された階調補正テーブルのデータで表される階調補正パラメータ決定用曲線の一例を図３に示す。図３の横軸は入力される特徴量の階調値（輝度の階調値ＹＩ）である。図３の縦軸上には、図２と同じ階級ごとの出現度数を階調範囲の最大値（本例では「１０２３」で正規化した値ＮＣＹが棒グラフで示され、さら該出現度数の、最小階級からの累積値（累積出現度数）を、上記と同じ階調範囲の最大値（１０２３）で正規化した値ＹＯが、左下から右上に延びた折れ線で示されている。
【００２６】
この折れ線は、各階級の最大値を横軸座標値とし、当該階級までの累積値を縦軸座標値とする点を折れ点としてつないだものである。この折れ線が、階調補正パラメータ決定用曲線となる。
【００２７】
上記の正規化は、出現度数或いは出現度数の累積値に対して（階調範囲の最大値）／（１フレーム内の画素の数）、本例では（１０２３／１，０００，０００）を掛けることにより行われる。
【００２８】
図３のようにして形成された階調補正パラメータ決定用曲線は、特徴量の分布が多い階級或いは階調領域では、傾きが大きく、逆に特徴量の分布が少ない階級或いは階調領域では、傾きが小さくなる。なお、上記の方法以外の方法で、特徴量の分布が多い階級或いは階調領域では、傾きが大きくなり、逆に特徴量の分布が少ない階級或いは階調領域では、傾きが小さくなるように階調補正パラメータ決定用曲線を決定することとしても良い。
【００２９】
また、曲線の傾きに、下限値や上限値を設定し、得られる階調補正パラメータ決定用曲線に制限を加えることも可能である。この場合、最大階級までの累積値を正規化した値が、階調範囲の最大値（１０２３）となるように、曲線の傾きを制限した部分以外の部分で、制限による変動分を補うような調整を行うのが望ましい。言い換えれば、各階級における、曲線に沿う縦軸方向の増加分の総和が１０２３となるようにするため、傾きに対する制限による減少又は増加を補うように他の階級で調整を行うようにするのが望ましい。
【００３０】
階調補正パラメータ算出部１５は、階調補正テーブル作成部１３から入力された階調補正パラメータ決定用曲線を表すデータを用いて、各画素について補正パラメータＨＣ（ｐ）を求める。
【００３１】
乗算器１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂで、それぞれ入力端子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂから入力された、例えば赤、緑、青の原色信号ＲＩ（ｐ）、ＧＩ（ｐ）、ＢＩ（ｐ）に補正係数ＨＣ（ｐ）を乗算して、補正後の信号ＲＯ（ｐ）、ＧＯ（ｐ）、ＢＯ（ｐ）を出力する。
【００３２】
階調補正パラメータ算出部１５における補正係数ＨＣ（ｐ）の算出例を、図４を参照して説明する。図４において、横軸は、特徴量の階調値ＹＩを示し、縦軸は特徴量の補正後の階調値ＹＯを示す。左下から右上に延びた曲線は、図３と同じ階調補正パラメータ決定用曲線である。
【００３３】
横軸上のＹＩ１、ＹＩ２、…ＹＩ１６は、階調補正テーブル作成部１３のアドレス値に対応し、これらの値ＹＩ１、ＹＩ２、…ＹＩ１６に対応する階調補正パラメータ決定用曲線上の縦軸座標データＹＯ１、ＹＯ２、…ＹＯ１６が階調補正テーブル作成部１３に記憶されている。
【００３４】
最大成分値検出部１４から、当該画素の最大成分値ＭＩが入力される。ある画素についての最大成分値が、図４に記された最大成分値ＭＩ（ｐ）であるとする。
【００３５】
ＭＩ（ｐ）が、ＹＩｎ（但し、ｎ＝１〜１６のいずれか）であれば、該ＭＩ（ｐ）に等しいＹＩｎに対応するＹＯｎを階調補正テーブル作成部１３から読み出して、
ＨＣ（ｐ）＝ＨＣｎ＝ＹＯｎ／ＹＩｎ
で与えられる値を補正係数ＨＣ（ｐ）として出力する。
【００３６】
ＭＩ（ｐ）がＹＩｎのいずれでもない場合、例えば、ＹＩｂ（但し、ｂ＝１〜１６のいずれか）より小さくＹＩａ（但し、ａ＝ｂ−１）より大きい場合（即ち、ＹＩｂを最大値とする階級に属する場合）には、
ＨＣ（ｐ）
＝ＨＣａ×｛ＭＩ（ｐ）−ＹＩａ｝／｛ＹＩｂ−ＹＩａ｝
＋ＨＣｂ×｛ＹＩｂ−ＭＩ（ｐ）｝／｛ＹＩｂ−ＹＩａ｝
…（１）
で与えられる値を補正係数ＨＣ（ｐ）として出力する。
【００３７】
式（１）は、最大成分値ＭＩ（ｐ）が属する階級の最大値ＹＩｂについての補正パラメータＨＣｂ（＝ＹＯｂ／ＹＩｂ）と、最大成分値ＭＩ（ｐ）が属する階級より一つ小さい階級の最大値ＹＩａについての補正パラメータＨＣａ（＝ＹＯａ／ＹＩａ）とを用い、ＭＩ（ｐ）のＹＩａとの差と、ＭＩ（ｐ）とＹＩｂとの差に応じて直線補間することで、ＨＣ（ｐ）を求めることを表している。
【００３８】
即ち、図４に示すように、ＭＩ（ｐ）がＹＩａとＹＩｂの間の値である場合には、横軸座標値がＹＩａの折れ点（ＹＩａ，ＹＯａ）における傾きＨＣａ（＝ＹＯａ／ＹＩａ）と、横軸座標値がＹＩｂの折れ点（ＹＩｂ，ＹＯｂ）における傾きＨＣｂ（＝ＹＯｂ／ＹＩｂ）とを用いて、折れ点（ＹＩａ，ＹＯａ）と折れ点（ＹＩｂ，ＹＯｂ）とを結ぶ直線を、（ＭＩ（ｐ）−ＹＩａ）と（ＹＩｂ−ＭＩ（ｐ））の大きさの割合で内分した点（ＭＩ（ｐ），ＭＯ（ｐ））と、原点（０，０）を結ぶ直線の傾きを、補正係数ＨＣ（ｐ）として出力する。
【００３９】
傾きＨＣａと傾きＨＣｂとを直線補間するため、若干の誤差が生じるが、この誤差は問題となるレベルではない。
【００４０】
各階級の幅が一定であれば、上記のように、各階級の最大値と当該階級より一つ小さい階級の最大値、即ち各階級の、隣接する階級との境界値における傾き（ＨＣｂ、ＨＣａ）から、補間により傾きを求める方法では、傾きＨＣｂと傾きＨＣａを算出するための除数（上記の例では（ＹＩｂ−ＹＩａ））が固定値であるため、除算器を用いずに回路規模を縮小することができる。例えば、該固定値を２ｍ乗（ｍは２以上の整数）としておけば、シフト処理により、除算を行うことができる。
【００４１】
なお、上記のように式（１）を用いて、傾きＨＣｂと傾きＨＣａとを用いて傾きＨＣ（ｐ）を求める補間演算を行う代わりに、縦軸座標値ＹＯｂとＹＯａを用いてＭＯ（ｐ）を補間により求め、このようにして求められたＭＯ（ｐ）を、ＭＩ（ｐ）で割ることにより求められる値を、補正係数ＨＣ（ｐ）として出力しても良い。
【００４２】
ＹＯｂとＹＯａを用いてＭＯ（ｐ）を補間により求めるための演算は、下記の式（２）で表される。
ＭＯ（ｐ）
＝ＹＯａ×｛ＭＩ（ｐ）−ＹＩａ｝／｛ＹＩｂ−ＹＩａ｝
＋ＹＯｂ×｛ＹＩｂ−ＭＩ（ｐ）｝／｛ＹＩｂ−ＹＩａ｝
…（２）
【００４３】
このようにして求められるＭＯ（ｐ）とＭＩ（ｐ）を用いて補正係数ＨＣ（ｐ）を求める演算は、
ＨＣ（ｐ）＝ＭＯ（ｐ）／ＭＩ（ｐ）    …（３）
で表される。
【００４４】
上記のようにして、各画素についての赤、緑、青の原色信号ＲＩ（ｐ）、ＧＩ（ｐ）、ＢＩ（ｐ）のうちの最大値（最大成分値）ＭＡＸ（ＲＩ（ｐ），ＧＩ（ｐ），ＢＩ（ｐ））＝ＣＩ（ｐ）を用いて求められた補正係数ＨＣ（ｐ）が、乗算器１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂに供給され、乗算器１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂでは、それぞれ入力端子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂから入力された、例えば赤、緑、青の原色信号ＲＩ（ｐ）、ＧＩ（ｐ）、ＢＩ（ｐ）に、上記共通の補正係数ＨＣ（ｐ）を乗算する。
【００４５】
図５は、本発明による効果を説明するための図である。横軸上には、入力ＩＮとしての輝度階調ＹＩ、赤、緑、青の原色信号の階調値ＲＩ、ＧＩ、ＢＩを示し、縦軸上には階調補正後の輝度階調値ＹＯ、赤、緑、青の原色信号階調値ＲＯ、ＧＯ、ＢＯを示す。左下から右上に延びた折れ線は、階調補正パラメータ決定用曲線である。輝度効果を分り易くするために、図４までに用いていた階調補正パラメータ決定用曲線とは若干異なる曲線の場合について説明する。
【００４６】
横軸上の符号ＲＩ（ｐ）、ＧＩ（ｐ）、ＢＩ（ｐ）は、それぞれ入力端子１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂから入力された、特定の画素Ｐについての赤、緑、青の信号の階調値を示す。ＹＩ（ｐ）は、それら赤、緑、青の階調値ＲＩ（ｐ）、ＧＩ（ｐ）、ＢＩ（ｐ）から計算される輝度信号の階調値を示す。
【００４７】
上記の特定の画素Ｐについての最大成分値ＭＡＸ（ＲＩ（ｐ），ＧＩ（ｐ），ＢＩ（ｐ））＝ＭＩ（ｐ）は、ＢＩ（ｐ）に等しい。このため、階調補正パラメータ決定用曲線上のＭＩ（ｐ）に対応する点の縦軸座標値ＭＯ（ｐ）の、ＭＩ（ｐ）に対する比ＭＯ（ｐ）／ＭＩ（ｐ）＝ＨＣ（ｐ）が補正パラメータ（￥補正係数）として得られる。この補正係数が乗算器１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂに供給されて、上記特定の画素Ｐについての原色信号ＲＩ（ｐ）、ＧＩ（ｐ）、ＢＩ（ｐ）と乗算される。
【００４８】
ＢＩ（ｐ）に補正係数ＨＣ（ｐ）を乗算することで得られる補正後の信号値ＢＯ（ｐ）（＝ＭＯ（ｐ））は、最大階調値（１０２３）を超えない。ＢＩ（ｐ）よりも小さいＲＩ（ｐ）やＧＩ（ｐ）に補正係数ＨＣ（ｐ）を掛けることで得られる補正後の信号値ＲＯ（ｐ）、ＧＯ（ｐ）、即ち
ＲＯ（ｐ）＝ＨＣ（ｐ）×ＲＩ（ｐ）
や
ＧＯ（ｐ）＝ＨＣ（ｐ）×ＧＩ（ｐ）
も最大階調値（１０２３）を超えることはない。
【００４９】
従来技術のように、階調補正パラメータ決定用曲線上の、輝度ＹＩ（ｐ）に対応する点の縦軸座標ＹＯ（ｐ）の、輝度ＹＩ（ｐ）に対する比（ＹＯ（ｐ）／ＹＩ（ｐ））を補正係数として用い、ＲＩ（ｐ）、ＧＩ（ｐ）、ＢＩ（ｐ）に乗算する場合は、乗算結果は図に示される、ＲＹＯ（ｐ）、ＧＹＯ（ｐ）、ＢＹＯ（ｐ）となり、ＢＹＯ（ｐ）が最大階調値１０２３を超える。実際には、最大階調値１０２３より大きい値は、クリップ回路などで最大階調値１０２３に制限されるので、色潰れが起きる。
【００５０】
さらに、上記の実施の形態１では、各画素の輝度の分布から階調補正テーブルを作成するので、輝度が低く偏った映像では、より明るく高コントラストに階調補正することができ、輝度が高く偏った映像では、より黒が引き締まった高コントラストに階調補正することができる。
【００５１】
以上、各画素の輝度の分布から階調補正テーブルを作成した場合について説明したが、輝度以外の特徴量を用いて階調補正テーブルを作成した場合にも同様の効果が得られる。即ち、階調補正テーブルを用いて、各画素についての最大成分値に基づき、最大値階調補正パラメータ決定用曲線を参照して階調補正パラメータを決定するため、各色の補正後の信号が、最大階調値を超えることがなく、色潰れが起きない。
【００５２】
なお、画像信号が、赤、緑、青の原色信号で構成されるものではなく、他の複数の成分で構成される場合においても、該複数の成分の最大のものを用いて、階調補正パラメータ決定用曲線を参照することで同様の効果が得られる。即ち、画像信号を構成する各成分の、補正後の値が最大階調値を越えることがなく、色潰れ、白潰れが発生することがなく、しかも階調範囲を有効に利用した階調補正を行うことができる。
【００５３】
上記の実施の形態では、特徴量の累積度数を表す曲線を階調補正パラメータ決定用曲線として用い、該曲線を表す階調補正テーブルを作成している。
しかし、累積度数を表す曲線にさらに修正を加えたものを階調補正パラメータ決定用曲線として用いても良い。そのような修正の例を以下に示す。
【００５４】
例えば平均輝度が高い映像では、図６に示すように、階調補正パラメータ決定用曲線の低階調部分を小さな値にして、より黒が引き締まった映像とすることができる。
【００５５】
また、図７に示すように、階調補正パラメータ決定用曲線の高階調部分を大きな値にして、常に明るめの映像とすることができる。この場合、出力が最大階調値（１０２３）を超えることがあるが、クリップ回路などにより最大階調値（１０２３）に制限して出力すれば、従来例にあるような（図５におけるＢＹＯ（ｐ））大きな色潰れは起こらず、常に明るめの映像とするメリットに対して、若干の色潰れ、白潰れ（明るい白で階調差が無くなる）のデメリットは小さいと考えられ、実用上効果は大きい。
【００５６】
さらに、例えば、図８に示すように、１画面分（１フレーム分）の画素の最小階調値または、それに準ずる値を横軸座標値ＭＮＩとし、これに対応する補正後の値を縦軸座標値ＭＮＯとする第１の折れ点（ＭＮＩ，ＭＮＯ）と、上記１画面分（１フレーム分）の画素の最大階調値またはそれに準ずる値を横軸座標値（ＭＸＩ）とし、これに対応する補正後の値を縦軸座標値ＭＸＯとする第２の折れ点（ＭＸＩ,ＭＸＯ）とを結ぶ直線、第１の点（ＭＮＩ，ＭＮＯ）と原点（０，０）とを結ぶ直線、第２の折れ点（ＭＸＩ,ＭＸＯ）と補正前の最大階調値を横軸座標値とし、補正後の最大階調値を縦軸座標値とする点（１０２３，１０２３）とを結ぶ直線との組み合わせで、階調補正パラメータ決定用曲線を構成する場合には、階調補正テーブルを比較的簡単なものとすることができ、回路規模を削減しながら、コントラストを向上することができる。
【００５７】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態２に係る画像表示装置は、概して図１に示される画像処理装置と同じであるが、図１の特徴量算出部１１及び特徴量分布抽出部１２の代わりに、最大成分値分布抽出部１８が設けられている。
【００５８】
図９の画像表示装置では、最大成分値検出部１４が図１の特徴量算出部１１を兼ねており、最大成分値分布抽出部１８が図１の特徴量分布抽出部１２の一例として用いられていると見ることもできる。即ち、実施の形態１においては、特徴量算出部１１が原色信号の画素毎の特徴量を算出し、特徴量分布抽出部１２が、特徴量の分布を抽出するものであると説明し、さらに、特徴量が輝度である場合について具体的に説明したが、実施の形態２は、特徴量として、各画素の入力画像信号を構成する原色信号ＲＩ（ｐ）、ＧＩ（ｐ）、ＢＩ（ｐ）の画素毎の最大成分値ＭＡＸ（ＲＩ（ｐ），ＧＩ（ｐ），ＢＩ（ｐ））＝ＭＩ（ｐ）を特徴量として用いる場合に該当する。画素毎の最大成分値は、最大成分値検出部１４で求められるので、最大成分値検出部１４が図１の特徴量算出部１１(に相当するもの)を兼ねることができる。
【００５９】
最大成分値検出部１４で検出された検出された最大成分値ＭＩ（ｐ）は、最大成分値分布抽出部１８と階調補正パラメータ算出部１５に供給される。
【００６０】
最大成分値分布抽出部１８は、入力された画素毎の最大成分値ＭＩ（ｐ）の、例えば１画面分（１フレーム分）の分布ＤＩＳ（ＭＩ）を抽出する。抽出された分布は、階調補正テーブル作成部１３に供給される。
【００６１】
階調補正テーブル作成部１３は、最大成分値の分布ＤＩＳＴ（ＭＩ）から、階調補正パラメータ決定用曲線を表すデータを記憶した階調補正テーブルを作成する。
調補正パラメータ決定用曲線は、最大成分値分布抽出部１８から出力される最大成分値ＭＩ（ｐ）と、該最大成分値の階調補正後の値ＭＯ（ｐ）との関係を示すものである。
階調補正テーブルは、上記最大成分値ＭＩ（ｐ）で特定されるアドレスに、最大成分値の階調補正後の値をデータとして記憶するものである。
【００６２】
階調補正テーブル作成部１３、階調補正パラメータ算出部１５、乗算器１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂは、実施の形態１と同様に機能する。
【００６３】
実施の形態２でも実施の形態１で述べたのと同様の効果が得られる。
さらに、特徴量として、最大成分値を用いているので、階調範囲を最大限に利用することができる。
即ち、補正係数を定めるときに、最大成分値以外の特徴量による階調補正パラメータ決定用曲線（例えば実施の形態２の輝度による階調補正パラメータ決定用曲線）により、補正係数を定める場合に比べ、最大成分値による階調補正パラメータ決定用曲線により補正係数を定めることで、補正係数をより大きくすることができ、補正後の階調値を（色つぶれが生じない範囲で）より大きくすることができる。
【００６４】
さらに、最大成分値検出部を、特徴量算出部１１を兼ねるので、装置の回路構成をより簡単にすることができる。
【００６５】
実施の形態２に関しても、実施の形態１について述べたのと同様の変形が可能である。
なお、上記の実施の形態１及び２では、１０ｂｉｔのデジタル信号、すなわち階調が０から１０２３の１０２４階調の場合について説明しているが、本発明は、この特定の階調数に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１の画像処理装置で検出される特徴量の分布の一例を示す図である。
【図３】実施の形態１の画像処理装置で作成される階調補正パラメータ決定用曲線の一例を示す図である。
【図４】実施の形態１の画像処理装置における階調補正パラメータの算出例を示す図である。
【図５】実施の形態１の画像処理装置における階調補正前及び階調補正後の階調値を示す図である。
【図６】実施の形態１で用い得る階調補正パラメータ決定用曲線の他の例を示す図である。
【図７】実施の形態１で用い得る階調補正パラメータ決定用曲線のさらに他の例を示す図である。
【図８】実施の形態１で用い得る階調補正パラメータ決定用曲線のさらに他の例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６７】
１１  特徴量算出部、  １２  特徴量分布抽出部、  １３  階調補正テーブル作成部、  １４  最大成分値検出部、  １５  階調補正パラメータ算出部、  １６Ｒ  乗算器、  １６Ｇ  乗算器、  １６Ｂ  乗算器、  １８  最大成分値分布抽出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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