(57)【要約】【課題】適応的に動画像を補正して、画面を暗くしたときの動画像の見易さを改善するような動画像再生装置および階調補正装置を提供する。【解決手段】フィルタ処理部２０は、画像復号部１０により復号された動画像にフィルタ処理を施してノイズ成分を低減する。階調補正部４０は、動画像の階調の特性を利用し、表示制御部５０が行なう明るさ設定に応じて階調の補正を行なう。表示制御部５０は、操作部６０からの信号を検知して、表示部３０における画面の明るさを制御する。さらに、表示制御部５０は、フィルタ処理部２０と階調補正部４０の出力のいずれかが表示部３０に入力されるようにスイッチ７０を切り替える制御を行なう。【選択図】図１
2007241224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示するための表示部と、
前記表示部における画面の明るさを制御する表示制御部と、
入力された画像の階調を、前記表示制御部から与えられた前記画面の明るさに対応するように調整する階調調整部とを備え、
前記表示制御部は、前記画面の明るさを所定の明るさよりも暗くなる制御をした場合は、前記階調調整部で調整された画像を前記表示部に表示させるように、前記階調調整部を制御する、動画像再生装置。
【請求項２】
前記階調調整部は、
前記入力された画像の階調に関する特性を画像の特徴として抽出する画像特徴抽出部と、
前記画面の明るさの変化と前記画像の特徴に基づいて画像の階調値に対する補正値を算出する補正値算出部と、
前記補正値を用いて前記入力された画像の階調を補正する補正処理部とを含む、請求項１記載の動画像再生装置。
【請求項３】
前記補正値算出部は、
前記画像の階調に関する特性において、前記画像の画素強度の度数が所定の範囲内に分布するならば、前記入力された画像の画素のうち、補正によって階調が飽和する画素の数が所定の値を超えないような補正値を算出し、
前記画像の階調に関する特性において、前記画像の画素強度の度数が所定の範囲を超えて分布するならば、所定の条件を満たす範囲の階調を圧縮するような補正値を算出する、請求項２記載の動画像再生装置。
【請求項４】
前記階調調整部は、前記補正処理部で補正された画像、または前記入力された画像のどちらかを選択して前記表示部に与えるスイッチ手段を含み、
前記表示制御部は、前記画面の明るさを所定の明るさよりも暗くなる制御をした場合は、前記補正処理部で補正された画像を前記表示部に与えるように前記スイッチ手段を制御する、請求項３記載の動画像再生装置。
【請求項５】
前記補正値算出部は、入力された動画像の連続する前後のフレーム間での相関値を算出し、ヒストグラムの相関が高い場合には、前記前のフレームに対する補正値を出力する手段を含む、請求項４記載の動画像再生装置。
【請求項６】
前記入力された画像が輝度成分と色差成分からなる画像であり、
前記補正値算出部は、前記色差成分のヒストグラム分布に応じて前記輝度成分に対する補正値を変化させる手段を含む、請求項５記載の動画像再生装置。
【請求項７】
前記表示制御部から与えられた前記画面の明るさが暗いほど、入力された画像の先鋭感を強調するためのフィルタ処理部をさらに備える、請求項６記載の動画像再生装置。
【請求項８】
表示装置に表示する動画像の階調を補正するための階調補正装置であって、
前記動画像の１フレームである画像の階調に関する特性を前記画像の特徴として抽出する画像特徴抽出部と、
時間的に前後するフレームの相関度を算出するフレーム相関演算部と、
前記フレームの相関度と前記表示装置における画面の明るさの変化と前記画像の特徴とに基づいて前記画像の階調値に対する補正値を算出する補正値算出部と、
前記補正値を用いて前記画像の階調を補正する補正処理部とを備える、階調補正装置。
【請求項９】
前記画像は、輝度成分と色差成分からなる画像であり、
前記補正値算出部は、
前記画像の特徴に基づき補正対象となる第１のフレームの前記輝度成分に対する第１の輝度補正値を、前記画面の明るさの変化に応じて算出する輝度補正値算出部と、
前記第１のフレームの前記色差成分に対する色差補正値を前記画面の明るさの変化に応じて算出する色差補正値算出部と、
前記第１のフレームよりも時間的に前の第２のフレームの前記輝度成分に対する第２の補正値を記憶するためのメモリ部と、
前記第１のフレームと前記第２のフレームの相関度に応じ、前記第１の輝度補正値、前記第２の輝度補正値または前記第１の輝度補正値と前記第２の輝度補正値を加重平均して算出した加重平均補正値のいずれか１つを選択して前記補正処理部に与える補正値選択部とを含む、請求項８記載の階調補正装置。
【請求項１０】
前記補正値選択部は、
前記相関度が所定の範囲にあるとの判断に応じて、前記加重平均補正値を選択し、
前記相関度が前記所定の範囲よりも大きいとの判断に応じて、前記第１の補正値を選択し、
前記相関度が前記所定の範囲よりも小さいとの判断に応じて、前記第２の補正値を選択する、請求項９記載の階調補正装置。
【請求項１１】
前記画像は、輝度成分と色差成分からなる画像であり、
前記補正処理部は、
前記輝度成分に対する輝度補正値を用いて前記画像の前記輝度成分を補正する輝度補正部と、
前記色差成分に対する色差補正値を用いて前記画像の前記色差成分を補正する色差補正部と、
前記輝度補正値および前記色差補正値により算出される三原色信号の各値が所定の値を超えないように前記輝度補正値を修正し、前記画像の彩度に基づいて前記色差補正値を修正する補正値修正部とを含む、請求項８記載の階調補正装置。
【請求項１２】
前記画像は、輝度成分と色差成分からなる画像であり、
前記補正処理部は、
前記輝度成分に対する輝度補正値を用いて前記画像の前記輝度成分を補正する輝度補正部と、
前記色差成分に対する色差補正値を用いて前記画像の前記色差成分を補正する色差補正部と、
前記輝度補正値および前記色差成分により算出される第１の彩度が、前記輝度成分および前記色差成分から算出される第２の彩度に近づくように前記色差成分を修正する色差修正部とを含む、請求項８記載の階調補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動画像を再生するための動画像再生装置および階調補正装置に関する。特に、表示部の明るさを暗くしても動画像を見やすく表示することのできる動画像再生装置およびその動画像の階調を補正するための階調補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動中などに動画像等のコンテンツを視聴する動画像再生装置が普及してきている。このような携帯型機器においては、連続して使用可能な時間をのばすことが大きな課題の１つとなっている。大容量のバッテリーを搭載すれば、使用可能な時間をのばすことができるが、機器の重量が増加するという欠点がある。一方、表示部に用いられるＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などのディスプレイの明るさを暗くすれば、使用可能な時間をのばすことができる。しかし、この場合には、画面が暗くなるために表示している画像が認識しにくくなるという欠点がある。このような欠点を解決するための技術が提案されており、たとえば、特許文献１には、予めディスプレイの照度レベルと画像の濃度補正値とを対応付けたテーブルを用いて、ディスプレイ画面が所定レベルよりも暗くなったときに、画像の色の濃さを高める方向に補正することで表示画像を見やすくする技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２３３４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、昨今では、自然画やＣＧ、アニメーションなど様々な種類の動画像データが流通している。それらは、同種の動画像であってもシーンによって、画像の持つ階調に関する特性が異なっているのが普通である。特許文献１にあるような従来技術では、ディスプレイの明るさに応じて予め調整した濃度補正値を用いる構成をとる。そして、入力される動画像に関係なく明るさに対して一律に補正を行っている。画面が所定のレベルより暗くなった場合は、画像の色の濃さを高める方向に補正するため、表示すべき動画像の特性によっては、補正によって濃度の高い部分が飽和してしまう。このため、画像の主観的な画質が損なわれ、かえって画像が見にくくなるという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、表示すべき動画像の特徴に応じて適応的に階調の補正を行なう動画像再生装置および階調補正装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの局面に従うと、動画像再生装置であって、画像を表示するための表示部と、表示部における画面の明るさを制御する表示制御部と、入力された画像の階調を、表示制御部から与えられた画面の明るさに対応するように調整する階調調整部とを備え、表示制御部は、画面の明るさを所定の明るさよりも暗くなる制御をした場合は、階調調整部で調整された画像を表示部に表示させるように、階調調整部を制御する。
【０００６】
好ましくは、入力された画像の階調に関する特性を画像の特徴として抽出する画像特徴抽出部と、画面の明るさの変化と画像の特徴に基づいて画像の階調値に対する補正値を算出する補正値算出部と、補正値を用いて入力された画像の階調を補正する補正処理部とを含む。
【０００７】
好ましくは、補正値算出部は、画像の階調に関する特性において、画像の画素強度の度数が所定の範囲内に分布するならば、入力された画像の画素のうち、補正によって階調が飽和する画素の数が所定の値を超えないような補正値を算出し、画像の階調に関する特性において、画像の画素強度の度数が所定の範囲を超えて分布するならば、所定の条件を満たす範囲の階調を圧縮するような補正値を算出する。
【０００８】
好ましくは、階調調整部は、補正処理部で補正された画像、または入力された画像のどちらかを選択して表示部に与えるスイッチ手段を含み、表示制御部は、画面の明るさを所定の明るさよりも暗くなる制御をした場合は、補正処理部で補正された画像を表示部に与えるようにスイッチ手段を制御する。
【０００９】
好ましくは、補正値算出部は、入力された動画像の連続する前後のフレーム間での相関値を算出し、ヒストグラムの相関が高い場合には、前のフレームに対する補正値を出力する手段を含む。
【００１０】
好ましくは、入力された画像が輝度成分と色差成分からなる画像であり、補正値算出部は、色差成分のヒストグラム分布に応じて輝度成分に対する補正値を変化させる手段を含む。
【００１１】
好ましくは、表示制御部から与えられた画面の明るさが暗いほど、入力された画像の先鋭感を強調するためのフィルタ処理部をさらに備える。
【００１２】
本発明の他の局面にしたがうと、表示装置に表示する動画像の階調を補正するための階調補正装置であって、動画像の１フレームである画像の階調に関する特性を画像の特徴として抽出する画像特徴抽出部と、時間的に前後するフレームの相関度を算出するフレーム相関演算部と、フレームの相関度と表示装置における画面の明るさの変化と画像の特徴とに基づいて画像の階調値に対する補正値を算出する補正値算出部と、補正値を用いて画像の階調を補正する補正処理部とを備える。
【００１３】
好ましくは、画像は、輝度成分と色差成分からなる画像であり、補正値算出部は、画像の特徴に基づき補正対象となる第１のフレームの輝度成分に対する第１の輝度補正値を、画面の明るさの変化に応じて算出する輝度補正値算出部と、第１のフレームの色差成分に対する色差補正値を画面の明るさの変化に応じて算出する色差補正値算出部と、第１のフレームよりも時間的に前の第２のフレームの輝度成分に対する第２の補正値を記憶するためのメモリ部と、第１のフレームと第２のフレームの相関度に応じ、第１の輝度補正値、第２の輝度補正値または第１の輝度補正値と第２の輝度補正値を加重平均して算出した加重平均補正値のいずれか１つを選択して補正処理部に与える補正値選択部とを含む。
【００１４】
好ましくは、補正値選択部は、相関度が所定の範囲にあるとの判断に応じて、加重平均補正値を選択し、相関度が所定の範囲よりも大きいとの判断に応じて、第１の補正値を選択し、相関度が所定の範囲よりも小さいとの判断に応じて、第２の補正値を選択する。
【００１５】
好ましくは、画像は、輝度成分と色差成分からなる画像であり、補正処理部は、輝度成分に対する輝度補正値を用いて画像の輝度成分を補正する輝度補正部と、色差成分に対する色差補正値を用いて画像の色差成分を補正する色差補正部と、補正された後の、輝度成分および色差成分により算出される三原色信号の各値が所定の値を超えないように輝度補正値を修正し、補正前と修正後の画像の彩度に基づいて色差補正値を修正する補正値修正部とを含む。
【００１６】
好ましくは、画像は、輝度成分と色差成分からなる画像であり、補正処理部は、輝度成分に対する輝度補正値を用いて画像の輝度成分を補正する輝度補正部と、色差成分に対する色差補正値を用いて画像の色差成分を補正する色差補正部と、補正された後の輝度成分および補正前の色差成分により算出される第１の彩度が、補正前の、輝度成分および色差成分から算出される第２の彩度に近づくように色差成分を修正する色差修正部とを含む。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、表示部の明るさを暗くした際に、動画像の内容によって変化する階調の特性に応じ、適応的に画像の階調を補正する。従って、階調値の高い部分が飽和することで元の画像が持っていた表現力が損なわれるといった画質劣化を防止することができる。これにより、主観的な画質を維持したまま明るさを補正して画像の見易さ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】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについては詳細な説明は繰り返さない。
【００１９】
本発明の実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要について簡単に説明する。
図１は、透過型液晶ディスプレイの構成を示す図である。
【００２０】
図１を参照して、本発明の概要について説明する。
透過型液晶ディスプレイは、油状の透明な液晶組成物（液晶層）が２枚の透明な基板に挟まれた構造を有している。そして、透明な基板の内面には、液晶に電圧を印加する電極が設けられている。
【００２１】
透過型液晶ディスプレイでは、バックライトから放出された光が液晶層に入射すると、液晶層に交流電圧が印加される。電圧を印加することにより液晶分子の配列を変え、入射した光が透過する度合いを制御している。したがって、透過型液晶ディスプレイの表示輝度（以下、「画面の明るさ」と呼ぶ）は、ディスプレイに表示される画像とは独立にバックライトの出力によって決定されるが、「画面の見た目の明るさ」は、バックライトの出力と液晶層の透過率により決定される。液晶層の透過率は、たとえば、表示される画像の階調により変化する。
【００２２】
図２は、画像の階調と画面の見た目の明るさの関係のグラフを示す図である。
図２を参照して、画像の階調と画面の見た目の明るさの関係について説明する。
【００２３】
図２において、Ｌ１１は、ある画面の明るさ設定における画像の階調と見た目の明るさの関係を示し、Ｌ１２は、Ｌ１１よりも暗い明るさ設定における場合の両者の関係を示している。バックライトの出力を抑えて画面の明るさを暗くしたとき、画面の見た目の明るさは暗くなり画像が認識しにくくなってしまう。しかしながら、画面の見た目の明るさは、上記のように表示される画像の階調により変化させることができる。
【００２４】
本発明は、上記のようにバックライトの出力を抑えて画面の明るさを暗くしたときに、画像の画素が持つ階調を上げて画像の見易さを向上させる技術に関するものである。
【００２５】
なお、表示装置は、上記説明のような透過型液晶ディスプレイに限られない。本発明は、表示される画像と独立して画面の表示輝度が決定されるような表示装置に対して用いられる。
【００２６】
［実施の形態１］
図３は、実施の形態１に係る動画像再生装置の構成例を示すブロック図である。
【００２７】
図３を参照して、実施の形態１に係る動画像再生装置１００の構成を説明する。動画像再生装置１００は、画像復号部１０と、フィルタ処理部２０と、表示部３０と、階調補正部４０と、表示制御部５０と、操作部６０と、スイッチ７０とから構成される。なお、記録用デバイス９０が、画像復号部１０に接続されている。
【００２８】
画像復号部１０は、符号化により圧縮された動画像データのビット列を入力として記録用デバイス９０から与えられる。そして、入力されたビット列を復号して動画像の１フレームを再構成し、フィルタ処理部２０に出力する。
【００２９】
フィルタ処理部２０は、復号された画像データにフィルタ処理を施し、符号化された画像を復号する過程でできたノイズ成分を低減する。たとえば、高周波成分を除去するローパスフィルタなどを用いる。
【００３０】
表示部３０は、画像のほか、文字や図形などを表示するためのものであって、液晶や有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどで実現される。
【００３１】
表示制御部５０は、操作部６０からの信号を検知して、表示部３０における画面の明るさの設定を制御し、現在の明るさの設定を記憶する。なお、明るさの設定とは、所定の数だけ明るさが変更できる場合であれば、その明るさの度合いを示す情報のことを言う。たとえば、明るさが５段階で切り替えられるとすれば、１〜５の数値で明るさの設定を表わすことができる。明るさは、予め初期値が設定されているが、ユーザによって変更することも出来る。また、表示制御部５０は、フィルタ処理部２０、または階調補正部４０の出力のいずれかが表示部３０に入力されるように、スイッチ７０を制御する。さらに、表示制御部５０は、表示部３０の明るさの設定を階調補正部４０に対して出力する。
【００３２】
階調補正部４０は、表示制御部５０から与えられた明るさの設定により、画面が暗くなる方に変更されていると判断すれば、動画像の１フレームごとにおける階調の特性を利用して、その度合いに応じて階調の補正を行なう。
【００３３】
操作部６０は、ユーザの操作に応じて信号を発生するものであって、キーボードやタッチパネルなどにより実現される。
【００３４】
記録用デバイス９０は、ハードディスクドライブやメモリカードなどである。画像復号部１０に画像データを与える。
【００３５】
なお、本発明の構成要素である各部は、たとえば、マイクロプロセッサ、メモリ、バス、インターフェイス、周辺装置などから構成されるハードウェアと、これらのハードウェア上にて実行可能なソフトウェアにより実現することができる。たとえば、画像復号部１０をＤＳＰ（Digital Signal Processor）により、フィルタ処理部２０および階調補正部４０をＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により、表示制御部５０をマイクロプロセッサにより実現することもできる。また、メモリ上に展開されたプログラムを順次実行することで、メモリ上のデータや、インターフェイスを介して入力されるデータの加工、蓄積、出力などにより各部の機能を実現することもできる。
【００３６】
図４は、動画像再生装置１００の処理の流れを示すフローチャートである。
図４を参照して、上記のように構成された動画像再生装置１００の動作において、入力された動画像を再生するときの動作を説明する。
【００３７】
動画像の再生処理は、記録用デバイス９０から画像復号部１０に符号化により圧縮された動画像データのビット列が入力されることで開始される（ステップＳ２００）。なお、動画像データは、有線、無線を問わず通信手段により受信するようにしてもよい。あるいは、デジタル放送を受信するようにしてもよい。一般には、音声データと共に１系統のビット列に多重化されたデータから動画像データが取り出される。
【００３８】
画像復号部１０は、入力された圧縮動画像のビット列から動画像１フレームを復号し、復号した画像データをフィルタ処理部２０に対して出力する（ステップＳ２０２）。
【００３９】
次に、フィルタ処理部２０は入力された動画像１フレームに対してフィルタ処理を施し、ノイズ成分を低減する（ステップＳ２０４）。フィルタ処理においては、一般にノイズ成分の低減の度合いを制御することが可能であり、本発明ではフィルタ強度と呼ぶ。
【００４０】
ステップＳ２０４において、表示制御部５０は、操作部６０からの信号により表示制御部５０が設定した表示部３０の明るさが、初期の設定から暗くなる方向に変更されたかどうを判定する。
【００４１】
この判定により、明るさが初期の設定から暗くなる方向に変更されていなければ（ステップＳ２０６にて、ＮＯ）、表示制御部５０は、スイッチ７０をフィルタ処理部２０側に接続する（ステップＳ２０８）。
【００４２】
また、明るさが初期の設定から暗くなる方向に変更されていれば（ステップＳ２０６にて、ＹＥＳ）、画像の持つ階調の特徴に応じて、その画像に適した補正を行なう（ステップＳ２１０）。なお、ステップＳ２１０で行なう補正の方法については後述する。そして、表示制御部５０は、スイッチ７０を階調補正部４０側に接続する（ステップＳ２１２）。
【００４３】
ステップＳ２１４は表示処理であり、フィルタ処理部２０または階調補正部４０から出力された画像データが、表示部３０に表示される。表示の際には、表示部３０は必要に応じて画像データを表示可能なフォーマットに変換する（たとえば、ＹＵＶからＲＧＢに変換する）。
【００４４】
以上のように、明るさが設定より暗くなる方向に変更された場合には、階調補正部４０により暗い画面でも見やすくなるように変更された画像が表示部３０に表示される。
【００４５】
次に、階調補正部４０の構成、および階調補正部４０における処理（ステップＳ２１０の処理）を説明する。
【００４６】
図５は、階調補正部４０の構成例を示すブロック図である。
まず、図５を参照して階調補正部４０の構成を説明する。
【００４７】
階調補正部４０は、画像特徴抽出部４１と、補正値算出部４２と、補正処理部４３とから構成される。なお、画像データは、画像特徴抽出部４１、および補正処理部４３に入力される。
【００４８】
画像特徴抽出部４１は、画像データからヒストグラムを算出するヒストグラム算出部４１Ａと、ヒストグラムを解析して画像の特徴を表すパラメータを算出するヒストグラム解析部４１Ｂとを含む。画像特徴抽出部４１は、入力された画像データを解析して、画像の階調に関する特性を画像の特徴として抽出する。
【００４９】
補正値算出部４２は、画像特徴抽出部４１により入力された画像の特徴に基づいて、階調の補正に適用される補正値を算出する。ここで、補正値とは、入力された階調値に対する出力を示す。たとえば、画像を明るくすることを考える。この場合であれば、画像の輝度成分を強くすればよい。輝度成分を強くするには、輝度成分の階調値に一定の値を加える方法がある。これにより、画像全体の輝度成分を一様に強くすることができる。以上のような場合では、入力した階調値に一定の値を加えた出力値が補正値である。
【００５０】
なお、画像データの階調値をどれだけ強くするかの度合いを補正値としてもよい。この場合、上記の例においては、輝度成分に加えた一定の値が補正値となる。
【００５１】
補正値算出部４２は、補正処理における、入力の階調値に対応する補正値を変換テーブルとして記憶する。
【００５２】
ここで、変換テーブルについて説明する。
図６は、変換テーブルと、対応する入出力関係のグラフを示す図である。図６（Ａ）は、８階調における変換テーブルの例、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に対応する入出力の関係を表わしたグラフである。
【００５３】
この変換テーブルでは、それぞれの入力の値に対して、出力の値が割り当てられる。図６（Ａ）では、出力１は入力をそのまま出力としており、出力２は０〜５までの入力に対しては＋２した値を割り当て、入力６，７に対しては７を割り当てている。図６（Ｂ）では、横軸が入力の値、縦軸が出力の値を示している。ここでは、上述の図６（Ａ）の出力１がＰ１に、出力２がＰ２に対応している。
【００５４】
図７は、階調補正部４０の処理の流れを示すフローチャートである。
図７を参照して、階調補正部４０における処理の流れ（ステップＳ２１０の処理）を説明する。
【００５５】
ステップＳ２１０の処理が開始すると、ヒストグラム算出部４１Ａにおいて、入力画像のヒストグラムが算出される（ステップＳ５００）。デジタル化された画像データは水平方向および垂直方向に並んだ画素の集まりであり、各画素は階調値を持っている。階調値は、画素の持つ明るさの強度（画素強度）を示している。また、色の濃さの度合い（濃度）を示すとしてもよい。ヒストグラム算出部４１Ａには、入力画像の画素データが逐次入力される。入力された画素データのうち同じ階調値を持つものの個数をカウントすることで、ヒストグラムを算出する。階調値の幅Ｎ（Ｎは、正の整数）の中に含まれる画素の個数を、幅Ｎごとにカウントしてもよい（幅Ｎを１とすると、画素ごとにカウントするのと同じである）。たとえば、Ｎ＝４の場合には、階調値が０〜３、４〜７、８〜１１という範囲ごとに度数をカウントする。
【００５６】
図８は、ヒストグラムの例を示す図である。
図８に示すように、ヒストグラムは横軸に階調値ｘ、縦軸に度数（画素数）Ｈ（ｘ）をとるグラフで表現することができる。
【００５７】
次に、ヒストグラム解析部４１Ｂにおいて、ヒストグラムが解析される（ステップＳ５０２）。ここでは、度数が極大、または極小となる階調値が導出され、補正値算出部４２に画像の特徴を示すパラメータとして出力される。なお、以下の説明では、ヒストグラムの極大となる階調値を極大点、極小となる位置を極小点と呼ぶ。
【００５８】
図９は、ヒストグラム解析部４１Ｂによる処理結果の例を示す図である。
図９は、図８に示したヒストグラムに対してヒストグラム解析部４１Ｂが極大・極小を導出した結果に対応している。なお、図９では、上向きの矢印は極大値を、下向きの矢印は極小値を表わしており、Ａ〜Ｅが極大点、ａ〜ｄが極小点である。
【００５９】
このような極大・極小の導出にあたっては、ヒストグラムの細かな変化に影響されないようにする。たとえば、ヒストグラム算出部４１Ａで、ヒストグラム算出時の階調値の幅Ｎを変化させた複数のヒストグラムを算出し、階層的に極大・極小を導出してもよい。たとえば、異なる幅Ｎ１、Ｎ２（ただし、Ｎ１＞Ｎ２）を用い、最初に幅Ｎ１のヒストグラム全体から極大・極小を導出し、次に幅Ｎ２のヒストグラムにおいて先に導出した極大・極小の周辺から新たに極大・極小を導出するようにしてもよい。
【００６０】
また、ヒストグラム解析部４１Ｂでは、入力されたヒストグラムにおける相隣り合う複数の度数を用いて、移動平均を計算した後のヒストグラムについて、極大・極小を導出するようにしてもよい。移動平均をとることでヒストグラムにおける度数の変化が滑らかになり、ピークを検出しやすくなる。
【００６１】
さらに、移動平均をとる度数の個数は、図３で示したフィルタ処理部２０におけるフィルタ処理のフィルタ強度に応じて変更してもよい。強いフィルタ強度（つまり、ノイズ成分がより低減される）が適用された場合は、度数の分布のばらつきが少なくなるため、移動平均をとる度数の数を少なくすることができる。反対に弱いフィルタ強度が適用された場合は、度数の分布のばらつきが多くなるため、移動平均をとる度数の数を多くする。
【００６２】
図７に戻って、続くステップＳ５０４〜Ｓ５１０では、補正値算出部４２により補正処理に使用する補正値が算出される。補正値算出部４２では、ヒストグラム算出部４１Ａにより算出されたヒストグラムに基づいて補正値を算出する。
【００６３】
ステップＳ５０４では、補正値算出部４２は、ヒストグラムが平坦（ヒストグラムの各度数がほぼ均一である状態を示す）か否かをヒストグラム解析部４１Ｂから入力されたパラメータによって判定する。たとえば、極大・極小となる度数の大きさが、予め設定しておいた、所定の値の範囲内にあるときに平坦と判定してもよいし、さらに極大となる度数と極小となる度数の差が所定の値よりも小さいときに平坦と判定してもよい。または、ヒストグラムが平坦か否かの判定は、ヒストグラム解析部４１Ｂによって行ない、その判定結果を補正値算出部４２に対して出力してもよい。ヒストグラム解析部４１Ｂは、たとえば、各度数が所定の値の範囲内であればヒストグラムは平坦であると判定し、そうでなければ平坦でないと判定する。
【００６４】
ヒストグラムが平坦ならば（ステップＳ５０４にて、ＹＥＳ）、ヒストグラムの度数に基づいて補正値を決定する（ステップＳ５０６）。つまり、階調補正を施した後のヒストグラムを計算し、階調の高い範囲（以下、高階調領域と呼ぶ）内に設定した所定範囲内の度数の合計が所定の閾値を超えないようにして階調値ごとの補正値を決定する。ここでの階調補正の方法は限定されない。以下に、その例を示す。
【００６５】
図１０は、階調補正の前後における階調値の対応関係の例を示す図である。
図１０において、横軸は入力の値、縦軸は出力の値を示す。なお、Ｌ２１は補正されていないときの入出力関係、Ｌ２２は補正したときの入出力関係である。図１０に示した関係では、低い階調値の補正は弱くなり、階調が高くなるほど強く補正されるように変換している。
【００６６】
補正値算出部４２は、図１０におけるＬ２２に示すような対応関係を持つ初期変換テーブルを保持している。まず、この初期変換テーブルに基づき、ヒストグラムを補正する。そして、補正後に階調値が最大レベルＸｍａｘになる度数を計算する。これは補正前のヒストグラムにおいて、Ｘｍａｘから幅ｃの範囲内にある階調値の度数を合計したものに相当する。幅ｃを大きくしていくと度数の合計も大きくなるので、この度数の合計が所定の閾値を超えたときを補正値の限界とする。なお、補正によって階調が飽和しない（つまり、不自然な画像にならない）ように、画面の明るさに対して、最大レベルの階調値を持つ画素の数を、所定の閾値として予め設定しておく。幅ｃの範囲内にある階調値の度数の合計が、所定の閾値を超えなければ、補正値算出部４２は、初期変換テーブルを変換テーブルとして記憶する。一方、計算した度数の合計が、所定の閾値を越えれば、幅ｃを小さくし、最大レベルＸｍａｘとなる階調値の度数が所定の閾値内になるように変換テーブルを計算しなおす。補正値算出部４２は、計算しなおした変換テーブルを、変換テーブルとして記憶する。
【００６７】
以上が、ヒストグラムが平坦な場合における階調補正の一例の説明である。これ以外にも、画素ごとに一定値を加算してもよいし、ガンマ補正を施してもよい。いずれにしても図１０に示したような階調値の入出力関係が定まるので、補正値算出部４２は、この関係を変換テーブルとして記憶する。
【００６８】
なお、閾値は固定値に限らず補正前のヒストグラムにおける所定範囲の度数を合計した値を用いて適応的に決定してもよい。閾値をＴ、度数の合計をＳとしてＴ＝ｆ（Ｓ）として決定する。ここで関数ｆは線形または非線形の関数である。
【００６９】
図７に戻って、ヒストグラムが平坦でなければ（ステップＳ５０４にて、ＮＯ）、ヒストグラムの度数の変化に応じて補正値を決定する（ステップＳ５０８）。まず、階調値の範囲を、極大点を１つ含む範囲と極小点を１つ含む範囲とに分割する。このとき極大点の付近では度数が大きく、反対に極小点の付近では度数が小さいために、それぞれの範囲に含まれる度数の平均は、極小点を含む範囲の方が小さくなる。したがって、極小点を含む範囲の度数の総数を変えずに、階調の幅を狭く（階調を圧縮）しても主観的な画質を損なうことがない。極小点を含む範囲の階調を圧縮した分、空いた階調値を、極大点を含む範囲に使用することができるので、たとえば、この範囲の階調を高くすることが可能である。極小点を含む範囲については、階調値を階調の高い側に向かって範囲が狭くなるように補正値を算出する。
【００７０】
図１１は、ヒストグラムの度数の変化に応じて補正値を算出する処理の流れを示す図である。
【００７１】
図１１を参照して、ステップＳ５０８での補正値の算出方法について説明する。
ステップＳ９００では、ステップＳ５０２において導出された極大点から１つの極大点を選択する。たとえば、一番大きな極大値をとる極大点を選択する。続くステップＳ９０２では、選択した極大点よりも階調の高い側に極小点が存在するか否かを判定する。極小点が存在すれば（ステップＳ９０２にて、ＹＥＳ）、極小点を含む範囲の階調を圧縮する（ステップＳ９０４）。
【００７２】
図１２は、極小点を含む範囲の補正値算出にかかる階調値を圧縮した例を示す図である。図１２（Ａ）は、階調補正前のヒストグラムのうち極小点を１つだけ含む範囲を示したヒストグラムであり、図１２（Ｂ）は、これから決める補正値を用いて階調補正を行った場合の補正後のヒストグラムである。
【００７３】
図１２を参照して、ステップＳ９０４で行なう階調の圧縮について説明する。
図１２（Ａ）において、ｍは極小点を含む範囲の幅、Ｘａは左端の階調値、Ｘｃは右端の階調値を示す。ここで、Ｘａ、Ｘｃはたとえば隣接する極大点と極小点を所定の比率（たとえば１／２）で内分する点である。図１２（Ｂ）に示すように、圧縮後の範囲は、右端の階調値はＸｃで変わらず、左端の階調値がＸｂになり、範囲の幅はｎ（ただし、ｎ＜ｍである）となる。つまり、ｍ＝Ｘｃ−Ｘａ＋１、ｎ＝Ｘｃ−Ｘｂ＋１という関係になり、Ｘｃを決めるとｎが決定する。
【００７４】
この階調の範囲の変換は、たとえば、一次式ｘ’＝ａ・ｘ＋ｂを用いて行なうことができる（ここで、ｘは入力となる階調値、ｘ’は出力となる階調値、ａ，ｂは定数である）。
【００７５】
図１３は、図１２（Ａ）を入力、図１２（Ｂ）を出力としたときの入出力関係を示す図である。
【００７６】
図１３において、Ｌ３１は補正を行なっていない入出力関係、Ｌ３２は上述の一次式の関係を表している。図１３からわかるようにａ＝ｎ／ｍ、ｂ＝（１−ｎ／ｍ）・Ｘｃの関係が成り立つ。
【００７７】
補正値算出部４２は、極小点を含む範囲の階調値を上記のような対応関係に基づいて圧縮する。極小点を含む範囲の変更により、この範囲よりも階調が低い側に使われなくなった階調値が（ｍ−ｎ）だけ発生するため、この範囲よりも低い階調値については（ｍ−ｎ）だけ階調を高めることができる。なお、ｍとｎの関係は、どの程度階調を高めるかとヒストグラムの特性とによって決定する。たとえば、より階調の変化を大きくする場合にはｎを小さくすればよい。しかし、ｎが小さくなるほど極小点を含む範囲の平均度数は大きくなり、少ない階調で多くの画素を表現しなければならなくなり、主観的な画質が損なわれることになる。これを防ぐためには、たとえば、極小点を含む範囲内の平均度数が、極大点における度数を越えないようにｎの幅に制限を加える（つまり、Ｘｃを制限する）。
【００７８】
図１１に戻って、ステップＳ９０６では、補正値算出部４２は、低階調側の階調値に（ｍ−ｎ）を加える補正を行なう。ステップＳ９０８において、補正値算出部４２は、上記の補正を行なった画像全体における階調値の平均値を算出する。ステップＳ９１０では、補正値算出部４２は、変換テーブルを記憶する。なお、極小点を含む範囲に関しては、ステップＳ９０４で説明したような入出力関係を、極小点を含む範囲よりも低い階調側に関しては、ステップＳ９０６で説明したような入出力関係を、変換テーブルとして記憶する（ステップＳ９１０）。また、ステップＳ９０８で算出した平均値と、補正前の階調値の平均値との差を変化量とする。この変化量と変換テーブルとを関連付けておく。
【００７９】
ステップＳ９０２にて、極大点よりも階調が高い側に極小点がなければ（ステップＳ９０２にて、ＮＯ）ステップＳ９１２に進む。
【００８０】
ステップＳ９１２では、さらに補正値を算出するかの判定を行なう。さらに算出するのであれば（ステップＳ９１２にて、ＹＥＳ）、ステップＳ９００に戻る。そうでなければ（ステップＳ９１２にて、ＮＯ）、終了する。
【００８１】
たとえば、次のような基準で判定する。表示制御部５０が画面の明るさをどの程度変化させるかによって、階調補正部４０が行なう適切な補正の度合いも変わってくる。そこで、画面の明るさに対する変化の度合いに応じて、どの程度、画像全体の階調値を高くするかを目標値として、予め設定しておく。この目標値とステップＳ９０８で変換テーブルと関連付けた変化量とを比較する。たとえば、変化量と目標値との差が予め決められた範囲内でなければ、さらに変換テーブルを求める。この場合、ステップＳ９００で選択する極大点は、たとえば、未だ選択していない極大点のなかで一番大きな極大値をとるものにする。変化量と目標値との差が決められた範囲内にならないときは、変化量と目標値との差が最小になるような変換テーブルを出力する。
【００８２】
なお、ステップＳ９００における処理の対象とする極大点の選び方には自由度がある。上記の説明では、極大値が最大となる極大点（図９で示した極大点Ｄを含む範囲）を処理の対象とした。この他にも、たとえば、極大値が最大となる極大点と、次に大きな極大値となる極大点とを含む範囲というように、複数の極大点を含む範囲を処理の対象としてもよい。
【００８３】
また、目標値が得られるように、ステップＳ９０４において極小点を含む範囲の幅ｎを適宜変更して、複数の幅ｎを用いて算出した複数の補正値に対する変換テーブルを得るようにしてもよい。
【００８４】
図７に戻って、最後に、補正処理部４３は、画像の補正処理を実行する（ステップＳ５１０）。ここでは、補正処理部４３は、ステップＳ５０６、およびステップＳ５０８において補正値算出部４２に記憶された変換テーブルに基づき、入力された画像データの補正処理を行なう。たとえば、表示制御部５０から表示部３０の明るさの設定が入力された場合、その明るさの設定に見合った階調の変化量（またはそれと最も近い値）に関連付けて補正値算出部４２に記憶された変換テーブルを読み出し、入力画像データの階調値を変換する。
【００８５】
以上のようにして、動画像の階調に関する特性を画像の特徴として抽出し、その特徴に基づいて補正処理に使用する補正値を算出するため、適応的な階調の補正処理を行なうことができる。そのため、画面の明るさを暗くした場合でも、不自然な補正をすることなく画面の見易さを改善することができる。
【００８６】
なお、階調補正部４０は、動画像のフレーム間でヒストグラム分布に大きな違いがなければ、同じ補正値を出力するようにしてもよい。一般に、動画像においてはシーンの変わり目でなければ連続するフレームの相関性が高いため、フレームごとに補正値を算出するとすれば同じ計算になりやすい。補正値の計算を省略することで処理量を軽減させるとともに、動画像のフレーム間で不自然に階調が変化することを防ぐことができる。フレーム間の相関性は、たとえば、ヒストグラム算出部４１Ａにおいて算出されたヒストグラムを一種の時系列データとみなし、前フレームと現フレームのヒストグラム間の相関係数を演算することで判定することができる。たとえば、相関係数が１のときは前フレームの補正値をそのまま使用し、相関係数が０．２以下の場合には現フレームについて補正値を算出する。それ以外の場合には、相関係数の値に応じて現フレームについて算出した補正値を前フレームの補正値で修正するようにしてもよい。
【００８７】
［実施の形態２］
実施の形態２では、動画像再生装置１００は、階調補正部４０に代わって、階調補正部４０’を備える。なお、動画像再生装置１００の他の構成要素は同じである。
【００８８】
図１４は、階調補正部４０’の構成例を示すブロック図である。
図１４を参照して、階調補正部４０’の説明をする。階調補正部４０’に入力された、カラーフォーマットがＹＵＶの画像データのうち、輝度（Ｙ）成分は輝度成分特徴抽出部４４に、色差成分（Ｕ、Ｖ）は色差成分特徴抽出部４５に入力される。
【００８９】
輝度成分特徴抽出部４４は、前述の画像特徴抽出部４１と同様にして、輝度成分の階調に関する特性から輝度成分の特徴を抽出する。
【００９０】
色差成分特徴抽出部４５は、たとえば、色差成分のダイナミックレンジ（ヒストグラムにおいて度数が０でない階調値の最大と最小の間隔）を色差成分の特徴として導出する。
【００９１】
補正値算出部４６は、図５に示した補正値算出部４２と同様にして、画像の輝度成分に対する補正値を算出する。すなわち、図７に示したステップＳ５００〜Ｓ５１０を実行する。このとき、ステップＳ５０６においては、輝度成分のヒストグラムの度数に基づいて補正値を決定する。
【００９２】
補正値算出部４６は、使用する補正値決定のための閾値を、色差成分特徴抽出部４５から入力された色差成分のダイナミックレンジの幅に応じて変更する。ダイナミックレンジの幅が大きいということは、色差成分のコントラストが高いことを意味しているため、ダイナミックレンジの幅が小さいときと比べると、画像の見た目は、くっきりとした印象となる。補正値決定のための閾値を小さくしても、画像の見易さを改善することができる。したがって、補正値算出部４５では色差成分のダイナミックレンジの幅が大きいときには補正値決定の閾値が小さくなるようにし、反対にダイナミックレンジの幅が小さいときには閾値を大きくなるように調整する。
【００９３】
なお、色差成分の特徴としては、ダイナミックレンジの幅だけでなく、ヒストグラムにおける度数の最大値の大きさであってもよいし、度数が最大となる階調値の大きさであってもよい。
【００９４】
以上のようにして、動画像の階調に関する特性を画像の特徴として抽出し、その特徴に基づいて補正処理に使用する補正値を算出するため、適応的な階調の補正処理を行なうことができる。色差成分のヒストグラム分布に応じて輝度成分の補正値を調節することで、より細かく画面の見易さを改善することができる。
【００９５】
［実施の形態３］
図１５は、実施の形態３に係る動画像再生装置の構成例を示すブロック図である。
【００９６】
図１５を参照して、実施の形態３に係る動画像再生装置２００の構成を説明する。動画像再生装置２００は、画像復号部１０と、フィルタ処理部８０と、表示部３０と、階調補正部４０と、表示制御部５０と、操作部６０とを含んで構成される。実施の形態３では、実施の形態１の動画像再生装置１００のスイッチ７０を除き、フィルタ処理部２０の代わりにフィルタ処理部８０を備える。
【００９７】
フィルタ処理部８０は、画像復号部１０から出力される復号画像に対してノイズを低減するためのフィルタ処理を行なうほかに、階調補正部４０から出力された補正処理後の画像に対して先のフィルタ処理とは異なるフィルタ処理を施し、画像を先鋭化させる。表示制御部５０からの制御信号に応じて、フィルタ処理後の画像データを出力する。先鋭化のためのフィルタ処理は、ノイズを低減するフィルタ処理と同様に局所オペレータを使用した所定サイズの近傍演算により実現することができる。たとえば、局所オペレータを使って空間２次微分（ラプラシアン）画像を算出し、元の画像から減算することで先鋭化を実現することができる。フィルタ処理の出力をｙ、入力をｘとすると、ｙ＝ｘ−ｗ・Ｌとなる（ここでＬはラプラシアン画像におけるｘに相当する画素の階調値、ｗは重み付けのための係数である）。画面の明るさが暗くなると人の目に入ってくる光の量が少なくなるので、表示部３０に表示された画像にぼけ感が生じる。画像を先鋭化することで、このぼけ感を解消することができる。このとき、画面の明るさが暗くなるほど、ぼけ感が強くなるので、画面の明るさが暗くなるほど画像のエッジ部分での先鋭感が強くなるように係数ｗを調節して、フィルタ処理部８０における先鋭化の度合いを制御するようにしてもよい。
【００９８】
以上のようにして、動画像の階調に関する特性を画像の特徴として抽出し、その特徴に基づいて補正処理に使用する補正値を算出するため、適応的な階調の補正処理を行なうことができる。画面の明るさを暗くした場合でも、不自然な補正をすることなく画像の鮮鋭感を向上して画面の見易さを改善することができる。
【００９９】
［実施の形態４］
実施の形態４では、動画像再生装置に組み込んで階調補正を行なう階調補正装置についての実施例を提示する。以下では、本実施の形態の階調補正装置は、実施の形態１の階調補正部４０に代わって組み込まれているものとして説明する。
【０１００】
図１６は、実施の形態４に係る階調補正装置の構成例を示すブロック図である。
図１６を参照して、実施の形態４に係る階調補正装置１６００の構成を説明する。階調補正装置１６００は、画像特徴抽出部１６０１と、補正値算出部１６０２と、補正処理部１６０３と、フレーム相関演算部１６０４とから構成される。なお、本実施の形態においては、画像特徴抽出部１６０１および補正処理部１６０３には、ＹＵＶフォーマットである動画像の１フレームごとの画像データが入力される。
【０１０１】
画像特徴抽出部１６０１は、図５に示した画像特徴抽出部４１と機能的に同じものであり、入力された動画像のフレームごとのヒストグラムおよびヒストグラムにおいて画像の特徴を表わすパラメータを算出する。フレームごとのヒストグラムは、フレーム相関演算部１６０４および補正値算出部１６０２に与えられ、画像の特徴を表わすパラメータは補正値算出部１６０２に与えられる。
【０１０２】
フレーム相関演算部１６０４は、フレームのヒストグラムを内部メモリに保持している。階調補正を行なう対象のフレーム（以下、「現フレーム」と呼ぶ）のヒストグラムが与えられたとき、現フレームとこれよりも時間的に前のフレーム（以下、「前フレーム」と呼ぶ）との相関度を演算する。
【０１０３】
ここで、相関度を示す指標として、たとえば、相関係数を算出する。現フレームと前フレームにおける画像データの画素の階調値を２つの標本列｛ｘｉ｜ｉ＝１〜Ｎ（Ｎはフレームの画素数）｝、｛ｙｉ｜ｉ＝１〜Ｎ｝としたときの相関係数Ｒは式（１）のように定義される。
【０１０４】
【数１】
2007241224.tif 000003
【０１０５】
ただし、ｍｘ、ｍｙは標本列ｘ、ｙの平均値、σｘ、σｙは標本列ｘ、ｙの標準偏差である。式（１）のように定義された相関係数Ｒは、−１〜１の範囲にある値である。
【０１０６】
補正値算出部１６０２は、画像特徴抽出部１６０１から与えられる現フレームのヒストグラムとこれに対応するパラメータ、外部から入力される画面の明るさの設定およびフレーム相関演算部１６０４から与えられる相関度から、輝度成分に対する補正値と色差成分に対する補正値とを算出して変換テーブルを構成し、補正処理部１６０３に与える。変換テーブルの構成方法の詳細については後述する。なお、補正値算出部１６０２は、変換テーブルを記憶する内部メモリを保持する。
【０１０７】
補正処理部１６０３は、補正値算出部１６０２から与えられた輝度成分および色差成分の補正値を用いて現フレームの補正を行ない、さらに補正によって視覚的な違和感が発生しないように補正後の画像データを修正する機能を持つ。補正および修正方法の詳細については後述する。
【０１０８】
なお、補正処理部１６０３から出力された画像データは、たとえば、動画像再生装置が備える表示部にて表示されるようにしてもよいし、外部の表示装置に表示されるようにしてもよい。
【０１０９】
図１７は、階調補正装置１６００の処理の流れを示すフローチャートである。
図１７を参照して、階調補正装置１６００における処理の流れの概略を説明する。なお、図１７には図７に示したフローチャートと同じ処理がある。これらについては説明を省略し、対応する処理を示す。
【０１１０】
処理が開始すると、画像特徴抽出部１６０１は、与えられた現フレームのヒストグラムを算出する（ステップＳ１７００、ステップＳ５００に相当）。
【０１１１】
そして、画像特徴抽出部１６０１は、現フレームが動画像シーケンスの最初のフレームか否かの判定を行なう（ステップＳ１７０２）。ここで、最初のフレームであると判断すれば（ステップＳ１７０２にて、ＹＥＳ）、ステップＳ１７０４の処理を行なう。一方、最初のフレームでないと判断すれば（ステップＳ１７０２にて、ＮＯ）、ステップＳ１７１０の処理を行なう。なお、最初のフレームとは、階調補正装置１６００に入力される動画像の一連のフレーム列における１番目のフレームを指すだけでなく、動画像シーケンスに含まれる特定シーンの始まりのフレームであってもよい。
【０１１２】
ステップＳ１７０４において、画像特徴抽出部１６０１は、ヒストグラムを解析（ステップＳ１７０４、ステップＳ５０２に相当）する。そして、この結果得られたパラメータを補正値算出部１６０２に与える。
【０１１３】
次いで、ステップＳ１７０６において、補正値算出部１６０２は、輝度成分の補正値を算出し、輝度成分の変換テーブルを記憶する（ステップＳ５０４〜Ｓ５０８に相当）。
【０１１４】
さらに、補正値算出部１６０２は、色差成分の補正値を算出し、色差成分の変換テーブルを記憶する（ステップＳ１７０８）。なお、ステップＳ１７０６，Ｓ１７０８で算出した変換テーブルは補正処理部１６０３に与えられる。
【０１１５】
一方、ステップＳ１７１０において、フレーム相関演算部１６０４は、前フレームと現フレームの相関係数Ｒを演算し、補正値算出部１６０２に与える。
【０１１６】
ステップＳ１７１２において、補正値算出部１６０２は、相関係数Ｒが第１の閾値より小さいかどうかを判定する。相関係数Ｒが第１の閾値より小さいと判断すれば（ステップＳ１７１２にて、ＹＥＳ）、ステップＳ１７１４の処理に進む。一方、相関係数Ｒが第１の閾値以上であると判断すれば（ステップＳ１７１２にて、ＮＯ）、ステップＳ１７２２の処理に進む。
【０１１７】
ステップＳ１７１４において、補正値算出部１６０２は、ステップＳ１７０４と同様に、現フレームのヒストグラムを解析する。
【０１１８】
次いで、ステップＳ１７１６において、補正値算出部１６０２は、ステップＳ１７０６と同様に、輝度成分の補正値を算出し、輝度成分の変換テーブルを記憶する。
【０１１９】
さらに、ステップＳ１７１８において、補正値算出部１６０２は、相関係数Ｒが第２の閾値より小さいかどうかを判定する。なお、第２の閾値は、第１の閾値よりも小さい値とする。
【０１２０】
相関係数Ｒが第２の閾値よりも小さいと判断すれば（ステップＳ１７１８にて、ＹＥＳ）、補正値算出部１６０２は、Ｓ１７１６にて記憶した輝度成分の変換テーブルを補正処理部１６０３に与える。これは、現フレームと前フレームとの相関がないとして、現フレームについての輝度成分の変換テーブルを補正処理部１６０３に与えている。
【０１２１】
相関係数Ｒが第２の閾値以上であると判断すれば（ステップＳ１７１８にて、ＮＯ）、補正値算出部１６０２は、ステップＳ１７１６において構成された現フレームの輝度成分に対する変換テーブルの補正値を、前フレームの輝度成分に対する変換テーブルに基づいて補間し、色差成分に対する変換テーブルおよび補間した輝度成分に対する変換テーブルを補正処理部１６０３に与える。これは、現フレームと前フレームとはある程度の相関があるとして、現フレームについての輝度成分の変換テーブルを補間したものを補正処理部１６０３に与えている。
【０１２２】
一方、ステップＳ１７２２において、補正値算出部１６０２は、前フレームの階調補正に使用された変換テーブルを補正処理部１６０３に与える。これは、現フレームと前フレームとの相関があるとして、前フレームについての輝度成分の変換テーブルを現フレームの輝度成分の変換テーブルとして補正処理部１６０３に与えている。
【０１２３】
最後に、ステップＳ１７２４において、補正処理部１６０３は、与えられた変換テーブルを使用して現フレームの階調補正処理を実行する。
【０１２４】
図１８は、補正値算出部１６０２の構成例を示すブロック図である。
図１８を参照して、補正値算出部１６０２の構成について説明する。
【０１２５】
輝度成分（Ｙ）の補正値を算出する輝度補正値算出部１８０１と、色差成分（Ｕ，Ｖ）の補正値を算出する色差補正値算出部１８０２と、相関関数に応じて変換テーブルを選択するテーブル選択部１８０４と、現フレームの変換テーブルを記憶するための変換テーブル用メモリ１８０３と、前フレームの変換テーブルを記憶するための前フレームの変換テーブル用メモリ１８０５とから構成される。
【０１２６】
なお、本実施の形態では、相関度を示す指標として相関係数を用いているが、相関度の指標としてヒストグラムデータの差分の絶対値（たとえば、現フレームのヒストグラムにおける階調値ごとの度数ｘｉ、前フレームのヒストグラムにおける階調値ごとの度数ｙｉとすれば、差分の絶対値は｜ｘｉ−ｙｉ｜となる）の総和を用いてもよいし、他の指標であってもよい。
【０１２７】
以下に、輝度補正値算出部１８０１、色差補正値算出部１８０２およびテーブル選択部１８０４の動作についてそれぞれ説明する。
【０１２８】
（輝度補正値算出部１８０１の動作）
輝度補正値算出部１８０１では、画像特徴抽出部１６０１から与えられるヒストグラムＧ１と、これに対応するパラメータＰＲ１に基づき、画面の明るさＢ１に応じて画素の持つ明るさの度合い（画素強度）を補正するための輝度変換テーブルを算出する。画素強度は、ＹＵＶフォーマットの輝度成分（Ｙ）に相当する。画面の明るさは、上述したように、表示部に表示される画像とは独立に設定されるものである。本実施の形態では、表示部３０の画面の明るさを制御する表示制御部５０から与えられる。
【０１２９】
ここで、輝度補正値算出部１８０１の動作の説明に先立って、まず、パラメータについて説明する。
【０１３０】
図１９は、パラメータの一例を示す図である。
図１９を参照して、パラメータについて説明する。パラメータは、画像の特徴を示す値である。本実施の形態では、パラメータとして、ヒストグラムにおける極大点の数Ｎ１（ただし、Ｎ１は正の整数）、極大点Ｐｉ（ただし、１≦ｉ≦Ｎ１）、極小点の数Ｎ２（ただし、Ｎ２は正の整数）、極小点Ｑｊ（ただし、１≦ｊ≦Ｎ２）、階調の最大値ＸＨ、階調の最小値ＸＬを扱う。なお、ここでは、ヒストグラムの度数が極大となる点の階調値を極大点、極小となる点の階調値を極小点とする。また、ヒストグラムの度数が非ゼロでかつ最も高い階調値のことを階調の最大値、ヒストグラムの度数が非ゼロでかつ最も低い階調値のことを階調の最小値とする。画像の階調に関するヒストグラムにおいて、上記のような値により、ヒストグラムが平坦であるか等の画像の特徴が分かる。
【０１３１】
図２０は、ヒストグラムの一例を示す図である。
図２０を参照して、パラメータについて具体的に説明する。
【０１３２】
図２０に示すヒストグラムにおいて、極大点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、極小点Ｑ１，Ｑ２、階調の最大値ＸＨ、階調の最小値ＸＬを示す。したがって、このヒストグラムに対して、画像特徴抽出部１６０１がパラメータとして輝度補正値算出部１８０１に与える値は、極大点数Ｎ１＝３、極大点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、極小点数Ｎ２＝２、極小点Ｑ１，Ｑ２、階調の最大値ＸＨ、階調の最小値ＸＬである。
【０１３３】
上記のようなパラメータを用いて、輝度補正値算出部１８０１は輝度成分に対する補正値を算出する。
【０１３４】
輝度補正値算出部１８０１の動作は、図７に示したステップＳ５０４〜Ｓ５０８と同じである。ここではステップＳ５０８の処理について、図１１で示した処理とは別の処理例について説明する。
【０１３５】
図２１は、輝度補正値算出部１８０１が行なう処理の流れを示すフローチャートである。
【０１３６】
図２２は、輝度補正値算出部１８０１の処理例を示す図である。
図２１および２２を参照して、輝度補正値１８０１の行なう処理について説明する。なお、図２２において、（Ａ），（Ｃ），（Ｅ），（Ｇ）は変換テーブルに対応する入出力関係を示すグラフであり、（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ），（Ｈ）は変換テーブルにしたがってヒストグラムを補正したときの様子を示す。また、図２２（Ａ）は、初期の変換テーブルに対応する入出力関係を示すグラフであり、図２２（Ｂ）は、図２０に示すヒストグラムを入力としたときに、図２２（Ａ）に示す入出力関係にしたがって出力されたヒストグラムである。
【０１３７】
ステップＳ２１００において、輝度補正値算出部１８０１は、画面の明るさＢ１の変化の度合いに応じて、どの程度、画像全体の輝度を高くするかを輝度の目標変化量Ｌとして設定する。輝度補正値算出部１８０１は、与えられる画面の明るさＢ１を記憶しており、どの程度画面の明るさが変化したかを判断する。なお、明るさの変化の度合いに対して、どの程度画像全体の輝度を変化させるかの目標変化量Ｌについては、予め輝度補正値算出部１８０１に与えられているものとする。また、ここで、輝度補正値算出部１８０１は、画像全体の階調値の平均値を算出する。
【０１３８】
続いて、ステップＳ２１０２において、輝度補正値算出部１８０１は、画像特徴抽出部１６０１から与えられたパラメータＰＲ１に基づき、最大値の極大点Ｐｉを選択する。
【０１３９】
たとえば、図２０に示すヒストグラムでは、Ｐ３が選択される。
次に、ステップＳ２１０４において、輝度補正値算出部１８０１は、ステップＳ２１０２で選択した極大点よりも階調の高い側の階調の範囲を圧縮するように、その範囲を決定する。ここで、圧縮する範囲の左端の階調値をＸａ、範囲の右端の階調値をＸｃとする。なお、Ｐｉ＜Ｘａ、Ｘｃ＜Ｐｉ＋１とする。ただし、Ｐｉ＋１が存在しない場合には、代わりにＸＨが用いられる。または、輝度の取り得る範囲での最大値Ｘｍａｘが用いられる。
【０１４０】
Ｘａは、たとえばＸａ〜Ｘｃ間に極小値Ｑｊが存在するならば、極大点Ｐｉと極小点Ｑｊの中点（または任意の内分点）としてもよい（Ｘａ〜Ｘｃ間に極小値が存在しなければ、Ｘａ〜Ｘｃ間の度数が最小となる階調を極小値の代わりに使用する）。あるいは、Ｘａの度数Ｈ（Ｘａ）がＰｉの度数Ｈ（Ｐｉ）とＱｊの度数Ｈ（Ｑｊ）の中点（または任意の内分点）となるようにＸａを決定してもよい。これはＸｃについても同様である。
【０１４１】
図２０に示すヒストグラムに対して、図２２（Ｂ）を参照し、Ｘａ，Ｘｃについて具体的に説明する。このヒストグラムでは、ステップＳ２１０２において、極大点Ｐ３が選択される。図２２（Ｂ）では、Ｐ３の右側に極小点が存在しないために、Ｘｃ＝Ｘｍａｘとなる。また、Ｘａは、度数Ｈ（Ｘａ）が度数Ｈ（Ｐ３）とＨ（Ｘｍａｘ）の中点となるように決められる。
【０１４２】
図２１に戻って、ステップＳ２１０６において、輝度補正値算出部１８０１は、ステップＳ９０４で説明したように、Ｘａ〜Ｘｃ間の階調を圧縮して補正値を算出する。ここで、Ｘａ〜Ｘｃ間の幅ｍを圧縮した後の幅ｎを決定するに当たり、ステップＳ９０４で説明した方法に代わって、たとえば次のようにしてもよい。
【０１４３】
階調の幅ｍ=Ｘｃ−Ｘａと輝度の目標変化量Ｌを比較して、ｍ＜Ｌ／４ならばｎ＝ｍ、Ｌ／４≦ｍ＜Ｌ／２ならばｎ＝ｍ−Ｌ／４、Ｌ／２≦ｍ＜Ｌならばｎ＝ｍ−Ｌ／２、Ｌ＜ｍならばｎ＝ｍ−Ｌとする。
【０１４４】
図１２に示したように階調圧縮によって階調の幅Ｘａ〜ＸｃがＸｂ〜Ｘｃに圧縮され、（ｍ−ｎ）だけ使用されない階調ができる。このようにして階調圧縮したときの入出力関係は図２２（Ｃ）のようになる。ここで、図２２（Ｂ）に示すヒストグラムを入力とし、図２２（Ｃ）に示す入出力関係にしたがうと、図２２（Ｄ）に示すようなヒストグラムが出力される。
【０１４５】
図２１に戻って、ステップＳ２１０８において、輝度補正値算出部１８０１は、ステップＳ９０６で説明したように、Ｘａよりも低階調側の階調値に（ｍ−ｎ）を加えて補正値を算出する。
【０１４６】
輝度補正値算出部１８０１は、ここまでの処理における各階調値に対する補正値を輝度変換テーブルとして出力する。
【０１４７】
たとえば、ここまでの輝度変換テーブルをグラフ化すると図２２（Ｅ）のようになる。なお、Ｋ＝ｍ−ｎである。
【０１４８】
ここで、図２２（Ｂ）に示すヒストグラムを入力とし、図２２（Ｅ）に示す入出力関係にしたがうと、図２２（Ｆ）の実線で示すようなヒストグラムが出力される。なお、図２２（Ｆ）の破線で示されるヒストグラムは図２２（Ｂ）のヒストグラムに対応している。
【０１４９】
ステップＳ２１１０において、輝度補正値算出部１８０１は輝度変換テーブルを用いて輝度成分に対する階調補正を行った場合の画像全体における階調値の平均値を算出する。ここでは、現フレームに対し、上記のようにして算出した輝度変換テーブルを用いて階調補正した後のヒストグラムから階調値の平均値を算出する。
【０１５０】
ステップＳ２１１２において、輝度補正値算出部１８０１は、ステップＳ２１００で算出した、階調補正が行なわれていない画像の階調の平均値と、ステップＳ２１１０で算出した、階調補正後における画像の階調の平均値との差が、輝度の目標変化量よりも小さいかどうかを判定する。
【０１５１】
平均値の差が輝度の目標変化量を超えていると判断すれば（ステップＳ２１１２にて、ＮＯ）、ステップＳ２１１４の処理に進む。そうでないと判断すれば（ステップＳ２１１２にて、ＹＥＳ）、ステップＳ２１０２の処理に戻り、ステップＳ２１０２〜Ｓ２１１２が繰り返し実行される。
【０１５２】
最後に、ステップＳ２１１４において、輝度補正値算出部１８０１は、輝度変換テーブルの階調の低い部分に対して階調の伸張処理を施す。これは、輝度の階調を補正する場合に階調（輝度）の低い部分の値が大きくなるにつれて画像の暗い部分が浮いて見える現象を防ぐために行なう。
【０１５３】
前述のステップＳ２１０８では、圧縮される階調の左端Ｘａよりも低い階調に対しては一律に（ｍ−ｎ）が加えられるので、階調補正の入力が０のときの出力は（ｍ−ｎ）となる。しかし、最終的にはステップＳ２１０２〜Ｓ２１１２の処理が繰り返されるので、階調補正の入力が０のときの出力はＫ（ただし、Ｋ≧ｍ−ｎ、Ｋは正の整数）となる。
【０１５４】
ここで、たとえば０〜Ｘｄの範囲にある階調値ｘが入力されたときを考える。階調値ｘが０のときの出力が０となるように、次に示す式（２）を用いてもよい。
【０１５５】
【数２】
2007241224.tif 000004
【０１５６】
式（２）によって算出されるｘ’を０〜Ｘｄの範囲にある階調値ｘの補正値とする。
なお、Ｘｄは、輝度変換テーブルを用いて階調補正したときのヒストグラムのうち最も小さい極小点の値としてもよいし、階調値の平均値としてもよいし、予め設定された値としてもよい。
【０１５７】
図２２（Ｅ）で示される入出力関係に対して、ステップＳ２１１４の階調の伸長処理を行なうと、図２２（Ｇ）のようになる。
【０１５８】
ここで、図２２（Ｆ）の実線で示すヒストグラムを入力とし、図２２（Ｇ）に示す入出力関係にしたがうと、図２２（Ｈ）の実線で示すようなヒストグラムが出力される。なお、図２２（Ｈ）の破線で示されるヒストグラムは図２２（Ｆ）のヒストグラムに対応している。図２２（Ｈ）より、図２２（Ｆ）のヒストグラムに対して、Ｘｄ以下の階調が伸張されていることが分かる。
【０１５９】
なお、上記の説明では、ステップＳ２１０６における階調圧縮では、１次式を用いた例について述べているが、階調圧縮は２次以上の多項式やそれ以外の曲線により変換してもよい。以下に、階調値ｘを補正値ｘ’にするための、２次曲線による変換式である式（３）、コサイン関数による変換式である式（４）を示す。
【０１６０】
【数３】
2007241224.tif 000005
【０１６１】
【数４】
2007241224.tif 000006
【０１６２】
（色差補正値算出部１８０２の動作）
色差補正値算出部１８０２は、画面の明るさの変化量に応じて色の濃さの度合い（濃度）が高くなるように色差成分（Ｕ、Ｖ）を補正するための色差変換テーブルを算出する。
【０１６３】
図２３は、色差変換テーブルに対応する入出力関係を示す図である。
図２３を参照して、色差変換テーブルに対応する入出力関係について説明する。Ｌ４１は階調補正を行なわないときの入出力関係で、Ｌ４２は階調補正を行なうときの入出力関係である。Ｌ４２は、入力が０からδ−１の間のときは出力が０、入力が（２５６−δ）から２５５の間のときは出力が２５５となる（２５６階調の場合）。
【０１６４】
色差補正値算出部１８０２は、画面の明るさＢ１の変化量が大きいほどδが大きくなるようにして補正値を決定する。色差補正値算出部１８０２は、与えられる画面の明るさＢ１を記憶しており、どの程度画面の明るさが変化したかを判断する。なお、明るさの変化の度合いに対して、どれほどδを大きくするかについては予め設定されているものとする。または、ステップＳ２１００にて設定された輝度の目標変化量Ｌの値が大きいほどδが大きくなるようしてもよいし、ステップＳ２１１２にて算出された階調補正の前後における輝度の階調の平均値の差が大きいほどδが大きくなるようにしてもよい。たとえば、輝度の目標変化量Ｌに応じてδを決める場合、δ＝Ｌ／２としてδとＬを対応付けてもよい。
【０１６５】
（テーブル選択部１８０４の動作）
テーブル選択部１８０４は、階調補正処理で使用する輝度変換テーブルを相関度に応じて選択する。テーブル選択部１８０４には、予め第１の閾値ＴＨ＿ＣＯＲＲ１と第２の閾値ＴＨ＿ＣＯＲＲ２が設定されている。これらの閾値との関係に応じて輝度変換テーブルを選択する。なお、本実施の形態では、第２の閾値は第１の閾値よりも小さいとする。
【０１６６】
以下に示すように、テーブル選択部１８０４は、現フレームと前フレームとの相関度が高ければ、現フレームに対する変換テーブルとして、前フレームに対する変換テーブルを選択する。相関度が低ければ、現フレームに対する変換テーブルを選択する。相関度が所定の範囲内（本実施の形態では、第１の閾値と第２の閾値の間）であれば、それらの変換テーブルを加重平均したものを変換テーブルとして選択する。
【０１６７】
図２４は、相関係数と選択される輝度変換テーブルの対応関係について示した図である。
【０１６８】
図２４を参照して、相関係数と選択される輝度変換テーブルの対応関係について説明する。
【０１６９】
テーブル選択部１８０４は、相関係数Ｒが区間２４００にある（ＴＨ＿ＣＯＲＲ１≦Ｒ≦１）と判断すれば、前フレームの輝度変換テーブルを前フレームの変換テーブル用メモリ１８０５から読み込む。
【０１７０】
また、テーブル選択部１８０４は、相関係数Ｒが区間２４０２にある（ＴＨ＿ＣＯＲＲ２≦Ｒ＜ＴＨ＿ＣＯＲＲ１）と判断すれば、現フレームの輝度変換テーブルを現フレームの変換テーブル用メモリ１８０３から、前フレームの輝度変換テーブルを前フレームの変換テーブル用メモリ１８０５からそれぞれ読み込む。そして、これらの加重平均により新たな輝度変換テーブルが決定される。
【０１７１】
ここで、現フレームの変換テーブルの補正値をＣｕｒｒ［ｋ］、前フレームの変換テーブルの補正値をＰｒｅｖ［ｋ］とすると、新たな変換テーブルの補正値Ｎｅｗ［ｋ］は、Ｎｅｗ［ｋ］＝ｗ１・Ｐｒｅｖ［ｋ］＋ｗ２・Ｃｕｒｒ［ｋ］として算出される。ただし、ｗ１，ｗ２は重み付け係数（０＜ｗ１，ｗ２＜１）、ｋは自然数である。たとえば、ｗ１＝１０・（Ｒ−ＴＨ＿ＣＯＲＲ２）、ｗ２＝１−ｗ１としてｗ１，ｗ２を決めることができる。
【０１７２】
また、テーブル選択部１８０４は、相関係数Ｒが区間２４０４にある（−１≦Ｒ＜ＴＨ＿ＣＯＲＲ２）と判断すれば、現フレームの輝度変換テーブルが現フレームの変換テーブル用メモリ１８０３から読み込む。
【０１７３】
なお、テーブル選択部１８０４によって選択された輝度変換テーブルは、前フレームの変換テーブル用メモリ１８０５に与えられ、保存される。
【０１７４】
次に、補正処理部１６０３の動作について説明する。
図２５は、補正処理部１６０３の構成例を示すブロック図である。
【０１７５】
図２５を参照して、補正処理部１６０３の構成について説明する。
補正処理部１６０３は、画像の色差成分をアップサンプリングする色差拡大部２５０１と、画像の輝度成分の階調を補正する輝度補正部２５０２と、画像の色差成分を補正する色差補正部２５０３と、補正後の輝度および色差の階調値を修正する補正値修正部２５０４とから構成される。なお、入力される画像データは、輝度成分Ｙ１と色差成分Ｕ１とＶ１（以下、「ＵＶ１」と呼ぶ）に分けられて、それぞれ輝度補正部２５０２、色差拡大部２５０１に入力される。
【０１７６】
色差拡大部２５０１は、必要に応じて色差成分ＵＶ１のアップサンプリングを行なう。一般的に、色差成分は輝度成分と比較して、人間の視覚特性上感度が低いことから情報量削減のためにダウンサンプリングされていることがある。たとえば、一般的な符号化処理では４：２：０フォーマットが使用されている。４：２：０フォーマットでは、色差成分は水平方向、垂直方向ともにダウンサンプリングされて輝度成分の１／２のサイズになっている。色差拡大部２５０１は、色差成分をアップサンプリングして輝度成分と同じサイズにする機能を有する。
【０１７７】
輝度補正部２５０２は、補正値算出部１６０２によって算出された輝度変換テーブルＴ１を参照して、入力された輝度成分Ｙ１に対する補正値Ｙ２を出力する。
【０１７８】
色差補正部２５０３は、補正値算出部１６０２によって算出された色差変換テーブルＴ２を参照して、入力された色差成分ＵＶ１に対する補正値ＵＶ２を出力する。
【０１７９】
補正値修正部２５０４は、輝度の補正値Ｙ２を修正する。これは、輝度補正部２５０２によって輝度成分Ｙ１を補正した後、ＹＵＶフォーマットからＲＧＢフォーマットに変換したときのＲ，Ｇ，Ｂの値がオーバーフローしないようにすることを目的とする。
【０１８０】
まず、補正値修正部２５０４は、輝度の補正値Ｙ２、アップサンプリング後に補正された色差の補正値ＵＶ２からＲ，Ｇ，Ｂを算出する。Ｒ，Ｇ，Ｂの中で最大となる値が、その値として取りうる値の上限を超えていれば、上限を超えた分をＹ２から減算して修正後の補正値Ｙ３とする。
【０１８１】
たとえば、Ｒ＞Ｇ＞ＢとするとＲが最大となる。Ｒの取りうる値の上限をＲｍａｘとすると、Ｒ−Ｒｍａｘ＞０の場合にのみ、Ｙ２からＲ−Ｒｍａｘに相当分を減算する。
【０１８２】
補正値修正部２５０４は、さらに色差成分の補正値ＵＶ２を修正する。これは、画素の色に着目して、色相・彩度・明度で表現した場合で、補正により輝度の階調を上げたときの彩度の変化による見た目上の色合いの変化を抑えることを目的とする。
【０１８３】
補正値修正部２５０４は、補正前の輝度成分Ｙ１、色差成分の補正値ＵＶ２とから、輝度の補正前の画像の彩度Ｃ１を算出する。次に、輝度の修正後の補正値Ｙ３、色差の補正値ＵＶ２とから、輝度の修正後の彩度Ｃ２を算出する。
【０１８４】
補正値修正部２５０４は、輝度成分の補正後の彩度Ｃ２を、輝度成分を補正前の彩度Ｃ１に近づくように修正する。このようにして彩度Ｃ３が得られる。たとえば、Ｃ２＞Ｃ１ならばＣ３＝Ｃ２−ΔＣ、Ｃ２＜Ｃ１ならばＣ３＝Ｃ２＋ΔＣとする。ここで、ΔＣは彩度の修正量で、Ｃ１およびＣ２の値ならびに表色系に応じて決定される。たとえば、ΔＣ＝Ｃ２−Ｃ１としてもよい。そして、彩度Ｃ３から、輝度の修正値Ｙ４と色差の修正値ＵＶ３が算出される。
【０１８５】
補正値修正部２５０４は、上記のような補正処理、修正処理を施したＹＵＶフォーマットの画像データを表示部３０に出力する。または、修正された彩度Ｃ３を用いてＲ，Ｇ，Ｂの値が算出できるので、ＲＧＢフォーマットの画像データを表示部３０に出力してもよい。
【０１８６】
なお、色相・彩度・明度での表現の仕方は特に限定されない。たとえばＲＧＢとＨＳＩの関係を近似して線形に対応付けた６角錐モデルや双６角錐モデルを用いてもよいし、それ以外に、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系やＬ＊Ｃ＊ｈ表色系、Ｙｘｙ表色系などの表色形を用いてもよい。
【０１８７】
また、上記の説明では色差成分の補正後に、補正後の色差成分について修正を行なう場合について述べているが、彩度に基づいて色差成分の修正をした後に、色差成分の補正をしてもよい。この場合には、補正前の輝度成分Ｙ１と色差成分ＵＶ１とから補正前の彩度Ｃ１を、輝度の補正値Ｙ２と色差成分ＵＶ１とから補正後の彩度Ｃ２を算出する。次いで、上記と同様にしてＣ３を求める。そして、Ｃ３を用いて輝度の修正値Ｙ５と色差の修正値ＵＶ４とを算出してもよい。
【０１８８】
以上のようにして、本実施の形態に係る階調補正装置は、動画像の階調に関する特性を画像の特徴として抽出し、その特徴に基づいて補正処理に使用する補正値を算出する。これにより、適応的な階調の補正処理を行なうことができる。さらに画素の色に基づき補正値を色合いの変化を抑える方向に修正する。したがって、画面の明るさを暗くした場合でも、不自然な補正をすることなく画面の見易さを改善することができる。
【０１８９】
［実施の形態５］
実施の形態５では、動画像再生装置に組み込んで階調補正を行なう階調補正装置についての実施の形態４とは異なる実施例を提示する。以下では、本実施の形態の階調補正装置は、実施の形態４の階調補正装置に代わって動画像再生装置に組み込まれているものとして説明する。
【０１９０】
図２６は、階調補正装置２６００の構成例を示すブロック図である。
図２６を参照して、階調補正装置２６００の構成について説明する。
【０１９１】
階調補正装置２６００は、輝度補正値算出部２６０１と、色差補正値算出部２６０２と、補正処理部２６０３とから構成される。
【０１９２】
輝度補正値算出２６０１は、入力された画像データＤ１の輝度成分について、画面の明るさＢ１の変化に応じて補正値を算出する。ここで、輝度の補正値の算出の仕方は、前述の実施の形態４で示したように画像の特徴として抽出した輝度成分の階調に関する特性に基づいて補正値を算出してもよいし、予め定めた、画面の明るさと補正値との関係式を用いて算出してもよいし、それ以外であってもよい。
【０１９３】
色差補正値算出２６０２は、画像データの色差成分について、前述の実施の形態４で示したように、画面の明るさＢ１の変化に応じて補正値を算出する。
【０１９４】
補正処理部２６０３は、輝度補正値算出部２６０１から入力される輝度の補正値、および色差補正値算出部２６０２から入力される色差の補正値を用いて画像データ（ＹＵＶフォーマット）の補正を行なう。補正処理部２６０３の構成および動作は実施の形態４にて説明した補正処理部１６０３と同じである。
【０１９５】
以上のようにして、画面の明るさを暗くしたときに明るさの変化に応じて画像の輝度成分を補正するとともに、色差成分についても補正を行なうことで、不自然な補正をすることなく画面の見易さを改善することができる。
【０１９６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１９７】
【図１】透過型液晶ディスプレイの構成を示す図である。
【図２】画像の階調と画面の見た目の明るさの関係のグラフを示す図である。
【図３】実施の形態１に係る動画像再生装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】動画像再生装置１００の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】階調補正部４０の構成例を示すブロック図である。
【図６】変換テーブルと、対応する入出力関係のグラフを示す図である。
【図７】階調補正部４０の処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】ヒストグラムの例を示す図である。
【図９】ヒストグラム解析部４１Ｂによる処理結果の例を示す図である。
【図１０】階調補正の前後における階調値の対応関係の例を示す図である。
【図１１】ヒストグラムの度数の変化に応じて補正値を算出する処理の流れを示す図である。
【図１２】極小点を含む範囲の補正値算出にかかる階調値を圧縮した例を示す図である。
【図１３】図１２（Ａ）を入力、図１２（Ｂ）を出力としたときの入出力関係を示す図である。
【図１４】階調補正部４０’の構成例を示すブロック図である。
【図１５】実施の形態３に係る動画像再生装置の構成例を示すブロック図である。
【図１６】実施の形態４に係る階調補正装置の構成例を示すブロック図である。
【図１７】階調補正装置１６００の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１８】補正値算出部１６０２の構成例を示すブロック図である。
【図１９】パラメータの一例を示す図である。
【図２０】ヒストグラムの一例を示す図である。
【図２１】輝度補正値算出部１８０１が行なう処理の流れを示すフローチャートである。
【図２２】輝度補正値算出部１８０１の処理例を示す図である。
【図２３】色差変換テーブルに対応する入出力関係を示す図である。
【図２４】相関係数と選択される輝度変換テーブルの対応関係について示した図である。
【図２５】補正処理部１６０３の構成例を示すブロック図である。
【図２６】階調補正装置２６００の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１９８】
１０  画像復号部、２０，８０  フィルタ処理部、３０  表示部、４０，４０’  階調補正部、４１，１６０１  画像特徴抽出部、４１Ａ  ヒストグラム算出部、４１Ｂ  ヒストグラム解析部、４２，４６，１６０２  補正値算出部、４３，４７，１６０３，２６０３  補正処理部、４４  輝度成分特徴抽出部、４５  色差成分特徴抽出部、５０  表示制御部、６０  操作部、７０  スイッチ、９０  記録用デバイス、１００，２００  動画像再生装置、１６００，２６００  階調補正装置、１６０４  フレーム相関演算部、１８０１，２６０１  輝度補正値算出部、１８０２，２６０２  色差補正値算出部、１８０３  現フレームの変換テーブル用メモリ、１８０４  テーブル選択部、１８０５  前フレームの変換テーブル用メモリ、２５０１  色差拡大部、２５０２  輝度補正部、２５０３  色差補正部、２５０４  補正値修正部。
【図１】
2007241224.tif 000007
【図２】
2007241224.tif 000008
【図３】
2007241224.tif 000009
【図４】
2007241224.tif 000010
【図５】
2007241224.tif 000011
【図６】
2007241224.tif 000012
【図７】
2007241224.tif 000013
【図８】
2007241224.tif 000014
【図９】
2007241224.tif 000015
【図１０】
2007241224.tif 000016
【図１１】
2007241224.tif 000017
【図１２】
2007241224.tif 000018
【図１３】
2007241224.tif 000019
【図１４】
2007241224.tif 000020
【図１５】
2007241224.tif 000021
【図１６】
2007241224.tif 000022
【図１７】
2007241224.tif 000023
【図１８】
2007241224.tif 000024
【図１９】
2007241224.tif 000025
【図２０】
2007241224.tif 000026
【図２１】
2007241224.tif 000027
【図２２】
2007241224.tif 000028
【図２３】
2007241224.tif 000029
【図２４】
2007241224.tif 000030
【図２５】
2007241224.tif 000031
【図２６】
2007241224.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月31日(2007.1.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
ステップＳ２０６において、表示制御部５０は、操作部６０からの信号により表示制御部５０が設定した表示部３０の明るさが、初期の設定から暗くなる方向に変更されたかどうを判定する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７２】
また、テーブル選択部１８０４は、相関係数Ｒが区間２４０４にある（−１≦Ｒ＜ＴＨ＿ＣＯＲＲ２）と判断すれば、現フレームの輝度変換テーブルを現フレームの変換テーブル用メモリ１８０３から読み込む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９２】
輝度補正値算出部２６０１は、入力された画像データＤ１の輝度成分について、画面の明るさＢ１の変化に応じて補正値を算出する。ここで、輝度の補正値の算出の仕方は、前述の実施の形態４で示したように画像の特徴として抽出した輝度成分の階調に関する特性に基づいて補正値を算出してもよいし、予め定めた、画面の明るさと補正値との関係式を用いて算出してもよいし、それ以外であってもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９３】
色差補正値算出部２６０２は、画像データの色差成分について、前述の実施の形態４で示したように、画面の明るさＢ１の変化に応じて補正値を算出する。
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月1日(2007.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示するための表示部と、
前記表示部における画面の明るさを制御する表示制御部と、
入力された画像の階調に関する特性を画像の特徴として抽出する画像特徴抽出部と、
前記画面の明るさの変化と前記画像の特徴に基づいて画像の階調値に対する補正値を算出する補正値算出部と、
前記補正値を用いて前記入力された画像の階調を補正する補正処理部とを備え、
前記補正値算出部は、前記画像の特徴である階調の分布に基づく極小値を含む範囲の階調における平均度数を抑えつつ画像全体の階調を高めるように、補正値を算出する、動画像再生装置。
【請求項２】
画像を表示するための表示部と、
前記表示部における画面の明るさを制御する表示制御部と、
入力された画像の階調に関する特性を画像の特徴として抽出する画像特徴抽出部と、
前記画面の明るさの変化と前記画像の特徴に基づいて画像の階調値に対する補正値を算出する補正値算出部と、
前記補正値を用いて前記入力された画像の階調を補正する補正処理部とを備え、
前記補正値算出部は、
前記画像の階調に関する特性において前記画像の階調の分布が階調値について平坦ならば、前記入力された画像の画素のうち、所定の数の画素の階調値が飽和するまで階調を上げて補正値を算出し、
前記画像の階調に関する特性において前記画像の階調の分布が階調値について平坦でなければ、階調の分布において局所的に度数が極小となる階調値を含む範囲の階調を圧縮して補正値を算出する、動画像再生装置。
【請求項３】
画像を表示するための表示部と、
前記表示部における画面の明るさを制御する表示制御部と、
前記入力された画像の階調に関する特性を画像の特徴として抽出する画像特徴抽出部と、
時間的に前後するフレームの相関度を算出するフレーム相関演算部と、
前記画面の明るさの変化と前記画像の特徴に基づいて画像の階調値に対する補正値を算出する補正値算出部と、
前記補正値を用いて前記入力された画像の階調を補正する補正処理部とを備え、
前記補正値算出部は、
前記画像の特徴である階調の分布に基づく極小値を含む範囲の階調における平均度数を抑えつつ画像全体の階調を高めるように補正値を算出し、
前記フレームの相関度に応じて、処理対象のフレームに対する第１の補正値と、時間的に前のフレームに対する第２の補正値と、前記第１の補正値および前記第２の補正値を加重平均することにより算出した第３の補正値とのいずれか１つを選択し、前記選択した補正値を前記補正処理部に与える、動画像再生装置。
【請求項４】
前記画面の明るさが暗くなるほど先鋭化の度合いを強くするフィルタ処理部をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載の動画像再生装置。
【請求項５】
画像を表示するための表示部と、
前記表示部における画面の明るさを制御する表示制御部と、
入力された画像の階調を、前記表示制御部から与えられた前記画面の明るさに対応するように調整する階調調整部とを備え、
前記表示制御部は、前記画面の明るさを所定の明るさよりも暗くなる制御をした場合は、前記階調調整部で調整された画像を前記表示部に表示させるように、前記階調調整部を制御し、
前記階調調整部は、
前記入力された画像の階調に関する特性を画像の特徴として抽出する画像特徴抽出部と、
前記画面の明るさの変化と前記画像の特徴に基づいて画像の階調値に対する補正値を算出する補正値算出部と、
前記補正値を用いて前記入力された画像の階調を補正する補正処理部とを含み、
前記補正値算出部は、
前記画像の階調に関する特性において、前記画像の画素強度の度数が予め定められた一定の範囲内に分布するならば、前記入力された画像の画素のうち、補正によって階調が飽和する画素の数が予め設定された閾値を超えないような補正値を算出し、
前記画像の階調に関する特性において、前記画像の画素強度の度数が前記一定の範囲を超えて分布するならば、前記度数の分布における極小点を含む範囲の階調を圧縮するような補正値を算出する、動画像再生装置。
【請求項６】
前記階調調整部は、前記補正処理部で補正された画像、または前記入力された画像のどちらかを選択して前記表示部に与えるスイッチ手段を含み、
前記表示制御部は、前記画面の明るさを所定の明るさよりも暗くなる制御をした場合は、前記補正処理部で補正された画像を前記表示部に与えるように前記スイッチ手段を制御する、請求項５記載の動画像再生装置。
【請求項７】
前記補正値算出部は、入力された動画像の連続する前後のフレーム間での相関値を算出し、ヒストグラムの相関が高い場合には、前記前のフレームに対する補正値を出力する手段を含む、請求項６記載の動画像再生装置。
【請求項８】
前記入力された画像が輝度成分と色差成分からなる画像であり、
前記補正値算出部は、前記色差成分のヒストグラム分布に応じて前記輝度成分に対する補正値を変化させる手段を含む、請求項７記載の動画像再生装置。
【請求項９】
前記表示制御部から与えられた前記画面の明るさが暗いほど、入力された画像の先鋭感を強調するためのフィルタ処理部をさらに備える、請求項８記載の動画像再生装置。
【請求項１０】
表示装置に表示する動画像の階調を補正するための階調補正装置であって、
前記動画像の１フレームである画像の階調に関する特性を前記画像の特徴として抽出する画像特徴抽出部と、
時間的に前後するフレームの相関度を算出するフレーム相関演算部と、
前記フレームの相関度と前記表示装置における画面の明るさの変化と前記画像の特徴とに基づいて前記画像の階調値に対する補正値を算出する補正値算出部と、
前記補正値を用いて前記画像の階調を補正する補正処理部とを備え、
前記補正値算出部は、
前記画像の特徴である階調の分布に基づく極小値を含む範囲の階調における平均度数を抑えつつ画像全体の階調を高めるように補正値を算出し、
前記フレームの相関度に応じて、処理対象のフレームに対する第１の補正値と、時間的に前のフレームに対する第２の補正値と、前記第１の補正値および前記第２の補正値を加重平均して算出した第３の補正値とのいずれか１つを選択し、前記選択した補正値を前記補正処理部に与える、階調補正装置。
【請求項１１】
前記画像は、輝度成分と色差成分からなる画像であり、
前記補正値算出部は、
前記画像の特徴に基づき補正対象となる第１のフレームの前記輝度成分に対する第１の輝度補正値を、前記画面の明るさの変化に応じて算出する輝度補正値算出部と、
前記第１のフレームの前記色差成分に対する色差補正値を前記画面の明るさの変化に応じて算出する色差補正値算出部と、
前記第１のフレームよりも時間的に前の第２のフレームの前記輝度成分に対する第２の補正値を記憶するためのメモリ部と、
前記第１のフレームと前記第２のフレームの相関度に応じ、前記第１の輝度補正値、前記第２の輝度補正値または前記第１の輝度補正値と前記第２の輝度補正値を加重平均して算出した加重平均補正値のいずれか１つを選択して前記補正処理部に与える補正値選択部とを含む、請求項１０記載の階調補正装置。
【請求項１２】
前記補正値選択部は、
前記相関度が所定の範囲にあるとの判断に応じて、前記加重平均補正値を選択し、
前記相関度が前記所定の範囲よりも大きいとの判断に応じて、前記第１の補正値を選択し、
前記相関度が前記所定の範囲よりも小さいとの判断に応じて、前記第２の補正値を選択する、請求項１１記載の階調補正装置。
【請求項１３】
前記画像は、輝度成分と色差成分からなる画像であり、
前記補正処理部は、
前記輝度成分に対する輝度補正値を用いて前記画像の前記輝度成分を補正する輝度補正部と、
前記色差成分に対する色差補正値を用いて前記画像の前記色差成分を補正する色差補正部と、
前記輝度補正値および前記色差補正値により算出される三原色信号の各値が所定の値を超えないように前記輝度補正値を修正し、前記画像の彩度に基づいて前記色差補正値を修正する補正値修正部とを含む、請求項１０記載の階調補正装置。
【請求項１４】
前記画像は、輝度成分と色差成分からなる画像であり、
前記補正処理部は、
前記輝度成分に対する輝度補正値を用いて前記画像の前記輝度成分を補正する輝度補正部と、
前記色差成分に対する色差補正値を用いて前記画像の前記色差成分を補正する色差補正部と、
前記輝度補正値および前記色差成分により算出される第１の彩度が、前記輝度成分および前記色差成分から算出される第２の彩度に近づくように前記色差成分を修正する色差修正部とを含む、請求項１０記載の階調補正装置。