(57)【要約】【課題】  直接的なＣＰＵによる処理を要することなく、ダイナミック補正を小さな回路規模で、複数の補正を含む場合には同時に、実行できる画像処理装置を提供する。【解決手段】  補正曲線を用いて入力画像の補正を行う画像処理装置１０であって、補正曲線の係数を定めるパラメーターの初期値を出力する設定レジスター部２０と、入力画像の画像データを統計的に解析する統計解析部４０と、パラメーターの初期値を、統計解析部からの統計情報に基づいて変更するパラメーター生成部３０と、パラメーター生成部で変更されたパラメーターに基づいて補正曲線の係数を定め、入力画像の各画素の画素値を補正曲線に基づいて補正して出力する補正出力部５０と、を含み、補正曲線は３次以上の関数であって、パラメーターは補正曲線の次数よりも少ない。【選択図】  図１
2012088954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補正曲線を用いて入力画像の補正を行う画像処理装置であって、
前記補正曲線の係数を定めるパラメーターの初期値を出力する設定レジスター部と、
前記入力画像の画像データを統計的に解析する統計解析部と、
前記パラメーターの初期値を、前記統計解析部からの統計情報に基づいて変更するパラメーター生成部と、
前記パラメーター生成部で変更されたパラメーターに基づいて前記補正曲線の係数を定め、前記入力画像の各画素の画素値を前記補正曲線に基づいて補正して出力する補正出力部と、を含み、
前記補正曲線は３次以上の関数であって、前記パラメーターは前記補正曲線の次数よりも少ない画像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記パラメーターは、前記補正曲線の所定の値における接線の傾きである画像処理装置。
【請求項３】
請求項１乃至２のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記補正曲線は３次関数である画像処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像処理装置において、
前記パラメーターは、前記補正曲線の最小の入力値と最大の入力値における接線の傾きで与えられる画像処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記補正出力部は、
前記入力画像の補正に用いるルックアップテーブルを有し、
前記ルックアップテーブルの各テーブル値を前記補正曲線に基づいて更新し、更新された前記ルックアップテーブルを用いて前記入力画像の各画素の画素値を補正する画像処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像処理装置において、
前記入力画像は動画の１フレーム分の画像であって、
前記補正出力部は、
垂直ブランキング期間に前記ルックアップテーブルの各テーブル値を前記補正曲線に基づいて更新する画像処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記補正出力部は、
１つの積和演算器を含み、
前記積和演算器を用いて前記入力画像の各画素の画素値を前記補正曲線に基づいて補正する画像処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の画像処理装置において、
前記設定レジスター部は、
前記補正の種類に応じて出力される複数のパラメーターの初期値を含む画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ディスプレイやプロジェクターなどの画像表示機器に含まれる画像処理装置は、所望の再現特性を得るために入力画像データの階調値を補正する。階調値の補正は、例えば明るさ補正、コントラスト補正、カラーバランス補正等である。これらの補正は入力画像データに応じてダイナミックに行われるところ、補正曲線は３次以上の式で表されるので、積和演算の負担軽減、演算時間短縮のためにルックアップテーブルが用いられることが多い。このとき、ルックアップテーブルはテーブルメモリーやＲＯＭ等のリソースを必要とする。
【０００３】
これらのリソースを増やさずに複数種類の変換を行うために、引用文献１の発明は雛形のテーブル値をＲＯＭに格納し、ＣＰＵがテーブル値をテーブルメモリーに書き込む際に変換モジュールがテーブル値を適切な値に書き換える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９３８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ＣＰＵがＲＯＭにアクセスしてテーブル値を一度読み込む必要があることは、ＣＰＵに負荷をかけることになる。その結果、システム全体の処理速度が低下する恐れがある。また、画像の特徴に応じてテーブル値を変更するような場合には、ＣＰＵは時間のかかる画像の解析を行う必要があり、補正処理に遅延が生じる恐れがある。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、直接的なＣＰＵによる処理を要することなく、ダイナミック補正を小さな回路規模で、複数の補正を含む場合には同時に、実行できる画像処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、補正曲線を用いて入力画像の補正を行う画像処理装置であって、前記補正曲線の係数を定めるパラメーターの初期値を出力する設定レジスター部と、前記入力画像の画像データを統計的に解析する統計解析部と、前記パラメーターの初期値を、前記統計解析部からの統計情報に基づいて変更するパラメーター生成部と、前記パラメーター生成部で変更されたパラメーターに基づいて前記補正曲線の係数を定め、前記入力画像の各画素の画素値を前記補正曲線に基づいて補正して出力する補正出力部と、を含み、前記補正曲線は３次以上の関数であって、前記パラメーターは前記補正曲線の次数よりも少ない。
【０００８】
本発明によれば、入力画像の補正に用いる補正曲線のテンプレートを用意し、その次数よりも少ないパラメーターにより補正曲線の係数を定めることで、ダイナミック補正を小さな回路規模で、複数の補正を含む場合には同時に、実行できる。このとき、直接的なＣＰＵによる処理を要することなく、システム全体の処理速度が向上する。
【０００９】
ここで、ダイナミック補正とは例えば明るさ補正、コントラスト補正、カラーバランス補正等である。ダイナミック補正は入力画像の統計的なデータに基づき前記の補正曲線の係数やテーブル値を動的に変更する補正を指す。これに対し、製造ばらつき等に起因する表示パネルの個体差の補正は、静的な（固定的な）係数やテーブル値を用いるのでスタティック補正と呼ぶ。
【００１０】
（２）この画像処理装置において、前記パラメーターは、前記補正曲線の所定の値における接線の傾きであってもよい。
【００１１】
本発明によれば、補正曲線の係数を定めるパラメーターを接線の傾きで求めることができるので、パラメーターの修正および決定が容易になる。
【００１２】
（３）この画像処理装置において、前記補正曲線は３次関数であってもよい。
【００１３】
本発明によれば、補正曲線を表す関数の次数を３とすることで、２つのパラメーターで補正曲線を定義することができる。そのため、回路規模を小さくすることが可能である。
【００１４】
（４）この画像処理装置において、前記パラメーターは、前記補正曲線の最小の入力値と最大の入力値における接線の傾きで与えられてもよい。
【００１５】
本発明によれば、３次補正曲線の係数を定める２つのパラメーターは、最小の入力値と最大の入力値における接線の傾きとして容易に求められる。ここで、入力値とは正規化した入力画像の各画素の画素値を指す。このとき、補正曲線がｆ（ｘ）であるとすると、入力値はｘである。ｘｍｉｎ≦ｘ≦ｘｍａｘであれば、最小の入力値はｘｍｉｎであり、最大の入力値はｘｍａｘである。そして、２つのパラメーターはそれぞれ、ｆ′（ｘｍｉｎ）とｆ′（ｘｍａｘ）になる。
【００１６】
（５）この画像処理装置において、前記補正出力部は、前記入力画像の補正に用いるルックアップテーブルを有し、前記ルックアップテーブルの各テーブル値を前記補正曲線に基づいて更新し、更新された前記ルックアップテーブルを用いて前記入力画像の各画素の画素値を補正してもよい。
【００１７】
本発明によれば、積和演算器で入力画像の各画素の画素値を直接補正する事に代えて、ルックアップテーブルのテーブル値を補正することで更に演算の負荷、時間を軽減することができる。
【００１８】
（６）この画像処理装置において、前記入力画像は動画の１フレーム分の画像であって、前記補正出力部は、垂直ブランキング期間に前記ルックアップテーブルの各テーブル値を前記補正曲線に基づいて更新してもよい。
【００１９】
本発明によれば、入力画像が動画である場合には、ルックアップテーブルのテーブル値の補正を垂直ブランキング期間に行うことで、続く画像データの各画素値の補正処理をリアルタイムに行うことができるので処理の効率が向上する。
【００２０】
（７）この画像処理装置において、前記補正出力部は、１つの積和演算器を含み、前記積和演算器を用いて前記入力画像の各画素の画素値を前記補正曲線に基づいて補正してもよい。
【００２１】
本発明によれば、積和演算器で入力画像の各画素の画素値を直接補正するのでテーブルメモリーやＲＯＭ等のリソースを必要としない。そのため、回路規模を小さくできる。
【００２２】
（８）この画像処理装置において、前記設定レジスター部は、前記補正の種類に応じて出力される複数のパラメーターの初期値を含んでもよい。
【００２３】
本発明によれば、ＣＰＵ等の制御信号だけで、簡単に複数のダイナミック補正を切り替えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態の画像処理装置のブロック図。
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｂ）はダイナミック補正の補正曲線の例を示す図。
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｂ）は合成したダイナミック補正の補正曲線の例を示す図。
【図４】図４（Ａ）は補正の種類と初期値の例を示すテーブル。図４（Ｂ）〜図４（Ｃ）は入出力データの例を示す図。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）はパラメーターを決定する方法の例を示す図。
【図６】図６（Ａ）は第１実施形態の補正出力部の構成を示す図。図６（Ｂ）はその波形図を示す図。
【図７】図７は第２実施形態の補正出力部の構成を示す図。
【図８】図８は第２実施形態の処理例のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
１．第１実施形態
本発明の第１実施形態について図１〜図６を参照して説明する。
１．１．第１実施形態の画像処理装置の構成
図１は本実施形態の画像処理装置１０のブロック図である。画像処理装置１０は、設定レジスター部２０、パラメーター生成部３０、統計解析部４０、補正出力部５０を含む。
【００２６】
設定レジスター部２０は、例えばＣＰＵから制御信号２０２を受け取り、その内容に応じたパラメーター初期値２０４を出力する。例えば、制御信号２０２が補正の種類として明るさ補正を指定する場合には、明るさ補正の補正曲線の係数を決定するためのパラメーター初期値２０４を出力する。初期値を与えることで最初のフレームの入力画像も補正が施されるようにする。なお、２番目のフレームの入力画像からは、直前のフレームの画像データの統計情報２０６に基づいて初期値が修正され得るので、より適したダイナミック補正が行われる。
【００２７】
統計解析部４０は、入力画像の画素の画素値２００を受け取り、１フレーム分の画像データ（画素値）から画像を特徴付ける統計的な解析データ（統計情報）２０６を出力する。統計解析部４０は、入力画像の画素の画素値２００を一時的に保持するラインバッファーやフレームバッファーを含んでいてもよい。統計情報２０６は、例えば１フレーム分の画像データから得られる輝度分布、コントラスト、彩度、カラーバランス等の情報であってもよい。
【００２８】
パラメーター生成部３０は、設定レジスター部２０からパラメーター初期値２０４を受け取り、統計情報２０６に基づいてパラメーター初期値２０４を修正してパラメーター２０８を出力する。
【００２９】
そして、補正出力部５０は、パラメーター２０８を受け取って補正曲線の係数を決定して、入力画像の画素の画素値２００を補正して、各画素の補正後の画素値である出力画素値２１０を出力する。ここで、入力画像のデータは走査方式で入力され、補正の対象となる注目画素は例えばシステムクロックに同期して順次変化する。そして、所定時間の経過後には１フレームの全ての画素について所定の処理が行われ、最終的に１フレームの画像について補正が行われる。
【００３０】
本実施形態の画像処理装置１０では、例えばＣＰＵ（図外）は制御信号２０２によって補正の種類を指定するだけでよい。本実施形態では、特許文献１のテーブル値に対応する補正曲線を変更する場合にＣＰＵが直接関与することはない。よって、本実施形態の画像処理装置１０は、ＣＰＵに負荷をかけてシステム全体の処理速度を低下させるようなことがない。
【００３１】
１．２．パラメーターと補正曲線の関係について
１．２．１．パラメーターの数について
本発明は、制御点に対応するパラメーターの数を、ダイナミック補正を行うための補正曲線の次数より少なくすることで、演算処理の負荷を減らして小さな回路規模で補正を行う。例えば、３次の補正曲線が２つのパラメーターで定まれば、パラメーターを変更する際の演算や、その後の補正曲線に基づいた積和演算での負荷が軽くなる。
【００３２】
ここで、本実施形態では３次の補正曲線のテンプレートを数１のように定める。
【００３３】
【数１】
2012088954.tif 000003
【００３４】
このとき、３次の補正曲線ｆ（ｘ）は２つのパラメーターＡおよびＢにより定まる。式（１）のｆ（ｘ）はｆ（０）＝０、ｆ（１）＝１を満たす。そして、Ａ＝Ｂ＝１の場合にはｆ（ｘ）＝ｘを満たす。補正曲線ｆ（ｘ）の１階微分は数２で与えられる。
【００３５】
【数２】
2012088954.tif 000004
【００３６】
ここで、式（２）で所定の値について計算をするとＡとＢが求められる。
【００３７】
【数３】
2012088954.tif 000005
【００３８】
つまり、パラメーターＡとＢはそれぞれ、ｆ（ｘ）のｘ＝０、１における接線の傾きで与えられる。ここで、補正曲線ｆ（ｘ）のｘは正規化した入力画像の画素の画素値に対応する。例えば、画素値が１０ビットの輝度Ｙである場合には、０≦Ｙ≦１０２３である。この場合には、輝度Ｙを最大値１０２３で割った値が補正曲線ｆ（ｘ）のｘである。つまり、０≦ｘ≦１となる。式（１）のパラメーターＡ、Ｂは、それぞれ最小の入力値、最大の入力値におけるｆ（ｘ）の接線の傾きで与えられる。
【００３９】
式（１）で表されるｆ（ｘ）は３次の補正曲線であるが２つのパラメーターＡ、Ｂで定められる。そして、パラメーターＡ、Ｂは最小の入力値、最大の入力値におけるｆ（ｘ）の接線の傾きで与えられる。そのため、本実施形態の画像処理装置１０は、演算処理の負荷を減らして小さな回路規模で補正を行うことが可能になる。
【００４０】
より高次の補正曲線を定める場合は３次の式（１）にもとづいて拡張できる。例えば、数４のｇ（ｘ）は５次の補正曲線の例である。ｆ１（ｘ）とｆ２（ｘ）は式（１）に基づいて得られる。
【００４１】
【数４】
2012088954.tif 000006
【００４２】
ここで、式（５）のｇ（ｘ）においてもｇ（０）＝０、ｇ（１）＝１を満たす。また、Ａ１＝Ｂ１＝Ａ２＝Ｂ２＝１の場合にｇ（ｘ）＝ｘとなり、ｇ（ｘ）は式（１）のｆ（ｘ）と同じ性質を有する。また、補正曲線ｇ（ｘ）の１階微分は数５で与えられる。
【００４３】
【数５】
2012088954.tif 000007
【００４４】
式（３）、（４）より求まるＡ１~Ｂ２より、式（８）で所定の値について計算をすると数６の関係が得られる。逆に、数６と、例えばｇ（１／２）、ｇ’（１／２）の値を新たな制御パラメーターとしてＡ１~Ｂ２を定めることもできる。
【００４５】
【数６】
2012088954.tif 000008
【００４６】
なお、さらに高次の曲線を定める場合は一般に以下の式を用いることも出来る。
【００４７】
【数７】
2012088954.tif 000009
【００４８】
１．２．２．ダイナミック補正における補正曲線の次数について
図２（Ａ）、図２（Ｂ）はそれぞれ、前記の補正曲線による明るさ補正、コントラスト補正の補正曲線の例である。なお、これらの入力および出力は１０ビットの画素値（ここでは輝度）であるとする。
【００４９】
図２（Ａ）の明るさ補正の補正曲線２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃはそれぞれパラメーター（Ａ、Ｂ）を（Ａ０、Ｂ０）、（Ａ１、Ｂ１）、（Ａ２、Ｂ２）と変更した場合に対応する。パラメーターＡの増大につれて（Ｃ０）、パラメーターＢは減少する（Ｃ１）。この変化は３次の補正曲線で実現可能である。
【００５０】
図２（Ｂ）のコントラスト補正の補正曲線２２０Ｄ、２２０Ｅ、２２０Ｆはそれぞれパラメーター（Ａ、Ｂ）を（Ａ３、Ｂ３）、（Ａ４、Ｂ４）、（Ａ５、Ｂ５）と変更した場合に対応する。パラメーターＡの減少につれて（Ｃ２）、パラメーターＢも減少する（Ｃ３）。この変化は３次の補正曲線で実現可能である。
【００５１】
ここで、前記の補正曲線によって複数のダイナミック補正を行う場合について検討する。３次の補正曲線を用いる明るさ補正と、３次の補正曲線を用いるコントラスト補正とを行う場合、連続して（シーケンシャルに）行うことが考えられる。しかし、補正に伴う演算処理の負荷が大きくなり、最終的に得られる特性を把握しにくい。
【００５２】
しかし、シーケンシャルに補正を行わずとも、明るさ補正もコントラスト補正も３次の補正曲線で表すことが可能であり、このときパラメーターＡ、Ｂのみで補正曲線が決定される。したがって、両補正を合成した補正曲線も３次の補正曲線でパラメーターＡ、Ｂを適当に調整することで近似が可能である。
【００５３】
図３（Ａ）は、明るさ補正とコントラスト補正を合成した補正曲線２２２の例である。なお、図２（Ａ）、図２（Ｂ）と入力、出力は同じであり、説明は省略する。補正曲線２２２は、明るさ補正とコントラスト補正の一方（例えば明るさ補正）の補正曲線に対して、他方の変化率を乗じて得られる。具体的手法については後述するが、補正曲線２２２もパラメーターＡｍ、Ｂｍによって定まる。
【００５４】
他のダイナミック補正を考慮した場合でも（例えばカラーバランス補正）、３次の補正曲線を考慮すれば十分であり、この例のように、２つ以上の複数のダイナミック補正を合成した補正がパラメーターＡ、Ｂの調整だけで実現可能である。本実施形態のダイナミック補正の合成は、回路規模を最小にするために３次の補正曲線を用いている。そして、シーケンシャルに個々の補正を行う場合と比べて、合成後に最終的に得られる特性を把握しやすいとの利点がある。
【００５５】
ここで、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３（Ａ）の入力、出力の画素値は輝度であるとして説明してきた。しかし、輝度Ｙは数８のようにｒｇｂから求められるため、輝度を補正することはｒｇｂ各色に対して補正をすることに等しい。
【００５６】
【数８】
2012088954.tif 000010
【００５７】
例えば図３（Ａ）の輝度Ｙに関する補正曲線は図３（Ｂ）のようにｒｇｂ各色の画素値の補正曲線２２２Ｒ、２２２Ｇ、２２２Ｂと対応する。よって、ｒｇｂ各色の補正曲線を持ち、それぞれの補正曲線を定めるパラメーター（Ａｒ、Ｂｒ）、（Ａｇ、Ｂｇ）、（Ａｂ、Ｂｂ）を求めることにより様々なダイナミック補正に対応することが可能である。このとき、式（１）は数９のようにｒｇｂ各色に展開される。
【００５８】
【数９】
2012088954.tif 000011
【００５９】
本実施形態では、補正曲線はｒｇｂ各色について独立して存在するものとするが、以下において説明が重複する場合には１つの色についてのみ説明する。
【００６０】
１．３．設定レジスター部
以下、本実施形態の画像処理装置１０の各構成部分について具体例を示して説明する。設定レジスター部２０は、例えば図４（Ａ）のテーブルに従ってパラメーター初期値２０４を出力してもよい。この例では、設定レジスター部２０はＣＰＵ（図外）から３ビットの制御信号２０２を受け取り、各ビットを補正処理と関連づけている。例えば、ビット２が“１”であれば明るさ補正が行われることを意味し、“０”であれば明るさ補正が行われないことを意味する。図４（Ａ）のように、各補正に対応してパラメーター初期値２０４が用意されている。パラメーター初期値２０４は、パラメーターＡ、ＢがＲＧＢ各色にあるため、原則として１つの補正で６つの初期値を持つことになる。
【００６１】
図４（Ｂ）は、設定レジスター部２０の入出力の１つの具体例を示している。制御信号２０２が１１０ｂ、すなわちビット２とビット１が“１”である場合には、明るさ補正とコントラスト補正が選択され、それぞれの補正に対応してパラメーター初期値２０４が出力される。
【００６２】
なお、図４（Ａ）のカラーバランス補正とは環境光に対する画像の色補正であってもよい。例えば、赤みがかった白熱電球の下で画像の赤を強調するような補正である。このカラーバランス補正では、制御信号２０２の他に環境光の情報（ホワイトポイント情報）が設定レジスター部２０に入力されてもよい（図外）。例えば、Ｄ６５光源に対する色順応予測として、ｒｇｂ各色の変換テーブルは数１０のようになる。
【００６３】
【数１０】
2012088954.tif 000012
【００６４】
ここで、ｒ０、ｇ０、ｂ０はホワイトポイント（白色点）のｘｙ色度座標の座標をｘｗ、ｙｗとして数１１で表される。
【００６５】
【数１１】
2012088954.tif 000013
【００６６】
環境光に対するカラーバランス補正では、補正によって平均輝度が低下しないこと、グレースケールでの比率が変化しないことが必要である。まず、式（１６）の変換テーブルを反映させるため補正曲線ｆ（ｘ）を数１２のように変形する。
【００６７】
【数１２】
2012088954.tif 000014
【００６８】
なお、式（１８）のＤは補正曲線ｆ（ｘ）の曲線制御パラメーターである。式（１８）のｆ（ｘ）を用いると、カラーバランス補正は数１３のように表すことができる。
【００６９】
【数１３】
2012088954.tif 000015
【００７０】
式（２０）〜式（２２）では、平均輝度を低下させないために補正曲線ｆ（ｘ）にＧ０を用いた係数を乗じている。また、グレースケールでの比率を変化させないために、ＲＧＢで共通のｆ（ｘ）を用いている。このとき、図４（Ａ）のパラメーター初期値２０４についてもＲＧＢで共通である。すなわち、（Ｇ０，Ｄ）＝（Ａｒ０，Ｂｒ０）＝（Ａｇ０，Ｂｇ０）＝（Ａｂ０，Ｂｂ０）となる。
【００７１】
１．４．統計解析部
統計解析部４０は、入力画像の画素の画素値２００をバッファーに一時的に保持し、保持した画素値について演算処理を行い入力画像の統計情報２０６を生成する。図４（Ｂ）の例では明るさ補正とコントラスト補正が選択されているので、少なくともこれらについての統計情報２０６がパラメーター生成部３０に出力される。
【００７２】
図４（Ｂ）の例において、統計解析部４０は、例えば明るさ補正に関して、１フレームの入力画像の輝度についてヒストグラムを作成し、最大値および最小値の情報を統計情報２０６として出力してもよい。また、統計解析部４０は、例えばコントラスト補正に関して、１フレームの入力画像の輝度についてヒストグラムを作成し、中間レベルの値に偏っているかなどの分布に関する情報を統計情報２０６として出力してもよい。
【００７３】
ここで、入力画像の画素の画素値２００は、ｒｇｂ形式でもｙｕｖ形式であってもよいが本実施形態ではｒｇｂ形式であるとする。ｒｇｂ形式の場合には８８８フォーマット（各色８ビット）でも、５６５フォーマット（Ｇは６ビット、他は５ビット）でもよいが、本実施形態では、画素値２００として各色１０ビットで入力されるものとする。なお、別の例として、画素値２００はｒｇｂ８８８フォーマットであり、統計解析部４０（および補正出力部５０）で２ビットの左シフトが行われて１０ビットのデータとして扱われてもよい。
【００７４】
なお、統計解析部４０は、１フレームの画像について統計解析を行って統計情報２０６を出力する。そのため、統計情報２０６は、次フレーム以降の画像に用いる補正曲線の係数を定めるパラメーターに反映される。しかし、動画像では時間領域での相関が高いために、適切な補正が行われることになる。
【００７５】
１．５．パラメーター生成部
パラメーター生成部３０は、設定レジスター部２０からパラメーター初期値２０４を受け取り、統計情報２０６に基づいてパラメーター初期値２０４を修正したパラメーター２０８を出力する。なお、統計情報２０６がない最初のフレームについてはパラメーター初期値２０４をパラメーター２０８として出力してもよい。
【００７６】
図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）の例におけるパラメーター生成部３０の入出力を示す図である。このとき、パラメーター生成部３０は、明るさ補正、コントラスト補正についての統計情報２０６に基づいて、パラメーター初期値２０４について修正および合成をおこなって、３次補正曲線を定めるパラメーター（Ａｒ、Ｂｒ）、（Ａｇ、Ｂｇ）、（Ａｂ、Ｂｂ）を出力する。Ｒ成分を例にとり説明をする。パラメーター生成部３０は、明るさ補正のパラメーター初期値（Ａｒ２、Ｂｒ２）を統計情報２０６に基づいて（ＡｒＢ、ＢｒＢ）に修正する。例えば、統計情報２０６で得られた入力画像の最大値が出力可能な最大値１０２３よりも極端に小さい場合などには初期値Ｂｒ２から傾きの大きいＢｒＢに修正する。そして、パラメーター生成部３０は、コントラスト補正のパラメーター初期値（Ａｒ１、Ｂｒ１）を統計情報２０６に基づいて（ＡｒＣ、ＢｒＣ）に修正する。そして、コントラスト補正の補正曲線に明るさ補正の変化率を乗じて、コントラスト補正と明るさ補正を合成した補正曲線のパラメーター（Ａｒ、Ｂｒ）を求め、パラメーター２０８として出力する。なお、Ｇ成分、Ｂ成分についても同様である。
【００７７】
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、パラメーター２０８を決定する方法の例を示す図である。ここでもＲ成分を例にとり説明するが、Ｇ、Ｂ成分についても同様である。図５（Ａ）は、統計情報２０６に基づいて修正された明るさ補正の補正曲線ｆＢ（ｘ）を示す。入力と出力は正規化していない１０ビットの数値である。補正曲線ｆＢ（ｘ）を定めるパラメーターＡｒＢとＢｒＢは、それぞれ入力の最小値と最大値におけるｆＢ（ｘ）の傾きに等しい。ここで、補正曲線ｆＢ（ｘ）の変化率は、ｆＢ（ｘ）／ｘであり、この変化率をコントラスト補正の補正曲線に乗じることで、コントラスト補正と明るさ補正を合成することができる。
【００７８】
図５（Ｂ）は、統計情報２０６に基づいて修正されたコントラスト補正の補正曲線ｆＣ（ｘ）を示す。入力と出力は正規化していない１０ビットの数値である。補正曲線ｆＣ（ｘ）を定めるパラメーターＡｒＣとＢｒＣは、それぞれ入力の最小値と最大値におけるｆＣ（ｘ）の傾きに等しい。ここで、補正曲線ｆＣ（ｘ）と点線で示される直線（出力＝入力）との交点を求める。この交点における入力の値ｘをｘｓとする。この例では、ｘｓ＝５１２であり、ｆＣ（ｘｓ）＝ｘｓが成り立つ。
【００７９】
図５（Ｃ）は、補正曲線ｆＣ（ｘ）に補正曲線ｆＢ（ｘ）の変化率を乗じて求められた、コントラスト補正と明るさ補正を合成した補正曲線ｆ（ｘ）を表す。最初、補正曲線ｆ（ｘ）は補正曲線ｆＣ（ｘ）と同じ曲線でありｆ（ｘｓ）＝ｘｓが成り立っている。次に、ｆ（ｘｓ）＝ｆＢ（ｘｓ）となるようにパラメーターＡｒ、Ｂｒを調整する。その結果、得られる補正曲線ｆ（ｘ）は補正曲線ｆＣ（ｘ）に補正曲線ｆＢ（ｘ）の変化率を乗じた曲線であり、パラメーター生成部３０は、このときのパラメーターＡｒ、Ｂｒをパラメーター２０８として出力する。
【００８０】
１．６．補正出力部
補正出力部５０は、パラメーター２０８を受け取って補正曲線を決定する。先の例ではコントラスト補正と明るさ補正を合成した補正曲線が定められる。そして、補正曲線で表される積和演算を行い、入力画像の画素の画素値２００を補正して出力画素値２１０を出力する。
【００８１】
この例では補正曲線は３次式であるため、３つの積和演算器で演算が可能である。このとき、１つの積和演算器から出力された結果は直ちに他の積和演算器に入力されるため、補正曲線に従う積和演算を高速に行うことが可能になる。しかし、本実施形態では回路規模を小さくするために、１つの積和演算器で補正曲線に従う積和演算を行う。
【００８２】
図６（Ａ）は本実施形態の補正出力部５０の構成例を表す。補正出力部５０は、１つの積和演算器３２、パラメーター（Ａ、Ｂ）から補正曲線の係数を求める係数演算部３８、マルチプレクサー３７、３４の選択信号２３８、２３９を生成するのに用いられるカウンター３９、レジスター３５、３６等を含む。ここで、パラメーター（Ａ、Ｂ）はｒｇｂの各色のパラメーター（Ａｒ、Ｂｒ）、（Ａｇ、Ｂｇ）、（Ａｂ、Ｂｂ）を含むものとする。この例ではｒｇｂの各色が同時に補正されるとして説明するが、別の例では色毎に補正出力部５０が用意されていてもよいし、時分割で色毎に処理が行われてもよい。
【００８３】
本実施形態では画像データは走査方式で入力され、入力画像の画素の画素値２００はシステムクロックに同期して順次変化する。補正出力部５０には、１つの積和演算器３２で補正曲線に従う積和演算を行うために、システムクロックの３倍のクロック（以下、積和演算クロック）が供給されているものとする。なお、Ｎ次式の補正曲線に従う場合にはＮ倍のクロックが供給される必要がある。
【００８４】
ここで、補正曲線を表す式（１）を補正出力部５０での処理に従い変形すると数１４のようになる。
【００８５】
【数１４】
2012088954.tif 000016
【００８６】
ここで、式（２３）のｘは正規化された画素値２００に対応し、積和演算器３２はＫｘ＋Ｌ（＝Ｎ）、Ｎｘ＋Ｍを中間値として求めてから式（２３）全体を計算する。なお、Ｋ、Ｌ、Ｍは式（２４）〜式（２６）の通りである。また、図６（Ｂ）の演算値２３０の値に含まれるＮｉ（ｉ＝０、１、…）は数１５で表される。
【００８７】
【数１５】
2012088954.tif 000017
【００８８】
図６（Ｂ）は図６（Ａ）の補正出力部５０の波形図の例である。画素値２００がｘ０の場合、補正された画素値ｆ（ｘ０）は積和演算クロックで３サイクル後に出力画素値２１０として出力される（ｔ３）。係数演算部３８は、第１の係数２３２として式（２４）のＫを出力し（ｔ０〜ｔ３）、第２の係数２３６としてＬ、Ｍを出力する（ｔ０〜ｔ１、ｔ１〜ｔ２）。なお、加算が行われない場合には第２の係数２３６はゼロになる（ｔ２〜ｔ３）。
【００８９】
カウンター３９は積和演算クロックの３サイクルをカウントする（ｔ０〜ｔ３）。積和演算器３２の被乗数２３４は、カウント値２３７が０のときは第１の係数２３２であり、その他の場合にはレジスター３６に保持された積和演算器３２の出力である。つまり、選択信号２３８はカウント値２３７が０の場合にのみ第１の係数２３２を選択する。例えば、被乗数２３４は、ｔ１〜ｔ２において積和演算器３２から出力された中間値Ｋｘ０＋Ｌ（＝Ｎ０）を与える。
【００９０】
積和演算器３２は、画素値２００がｘ０の場合、中間値を出力（ｔ０〜ｔ２）した後に補正された画素値ｆ（ｘ０）を出力する（ｔ２〜ｔ３）。選択信号２３９はカウント値２３７が２の場合にのみ、演算値２３０をレジスター３５の入力として選択する。その他の場合にはレジスター３５はそれまでの値を保持する。これにより、出力画素値２１０は積和演算クロックで３サイクルの間、補正された画素値を保持する（ｔ３）。
【００９１】
このように、本実施形態の画像処理装置１０は、直接的なＣＰＵによる処理を要することなく、複数のダイナミック補正を同時に小さな回路規模で実行することができる。
【００９２】
２．第２実施形態
本発明の第２実施形態について図７〜図８を参照して説明する。なお、図７〜図８では、図１〜図６と同じ要素には同じ番号を付しており説明を省略する。
２．１．第２実施形態の補正出力部
図７は、第２実施形態の補正出力部５０Ａの構成を示す図である。第１実施形態と異なり、補正出力部５０Ａは２つのルックアップテーブル（ＬＵＴ−Ａ８０、ＬＵＴ−Ｂ８２）を含む。ルックアップテーブルは例えばテーブルメモリーにテーブル値を保持し、入力されたデータ（ここでは画素値）をテーブル値に従って変換して出力する。積和演算を行わなくても変換後の値を瞬時に得られるために演算時間短縮等の目的で用いられる。本実施形態では、例えば表示パネルの個体差の補正を目的とするスタティック補正用のルックアップテーブルが存在する場合に、ダイナミック補正も同時に実行することができる。なお、設定レジスター部２０、パラメーター生成部３０、統計解析部４０は第１実施形態と同じである。
【００９３】
図７のＬＵＴ−Ａ８０は保存用のルックアップテーブルであり、スタティック補正用のテーブルを保持する。一方、ＬＵＴ−Ｂ８２はそのテーブル値を書き換えるために用意されており、パラメーター生成部３０で生成されるパラメーターによって決定する補正曲線に従うダイナミック補正が反映される。つまり、補正出力部５０Ａは、ＬＵＴ−Ｂ８２のテーブル値を補正前テーブル値２４２として読み込み、ダイナミック補正を行って、補正後テーブル値２４０としてＬＵＴ−Ｂ８２に書き込む処理を行う。入力画像の画素の画素値２００はＬＵＴ−Ｂ８２のテーブル値によって変換されて出力画素値２１０として出力される。なお、テーブル値の更新処理は垂直ブランキング期間に行われるので、入力画像の変換処理と衝突することはない。図７の例では、垂直ブランキング期間に対応する選択信号２４１を用いたマルチプレクサー５４で両処理の衝突を防止している。
【００９４】
ＬＵＴ−Ｂ８２のテーブル値は図７の点線が示すようにＬＵＴ−Ａ８０のテーブル値をロードできる。補正出力部５０Ａは、ＬＵＴ−Ｂ８２がスタティック補正用のテーブルをＬＵＴ−Ａ８０からロードした後に、ＬＵＴ−Ｂ８２のテーブル値にダイナミック補正を反映させる。このとき、スタティック補正を行うテーブル値に更にダイナミック補正が施されているので、画素値２００にはスタティック補正とダイナミック補正が同時に行われることになる。
【００９５】
なお、初期のテーブル値を与える目的で、又はテーブル値の修正のためにＣＰＵが直接ＬＵＴ−Ａ８０、ＬＵＴ−Ｂ８２にアクセスしてもよい。しかし、本実施形態では画像処理装置１０は初期のテーブル値を保持するＲＯＭ（図外）を含み、画像処理装置１０の起動時等にＲＯＭからＬＵＴ−Ａ８０、ＬＵＴ−Ｂ８２に初期のテーブル値がロードされるものとする。
【００９６】
また、ダイナミック補正におけるパラメーターＡ、Ｂの決定の仕方は図５（Ａ）〜図５（Ｃ）での手順と同じである。例えば、図５（Ａ）の補正曲線ｆＢ（ｘ）がダイナミック補正の１つではなく、スタティック補正のテーブル値を反映した曲線であると考えて、図５（Ｂ）〜図５（Ｃ）と同じ手法によりパラメーターＡ、Ｂを求めればよい。
【００９７】
２．２．第２実施形態の処理のフローチャート
図８は、第２実施形態の画像処理装置の処理例を示すフローチャートである。まず、ＲＯＭに格納されているスタティック補正のテーブル値をＬＵＴ−Ａ８０とＬＵＴ−Ｂ８２の両方にロードする（Ｓ２）。ＬＵＴ−Ｂ８２のテーブル値によって、画素値２００が変換されて出力画素値２１０として出力され、画像が表示され始める（Ｓ４）。そして、ＣＰＵは制御信号２０２によりダイナミック補正の種類を指定する（Ｓ６）。そして、統計解析部４０による１フレームの画像の統計解析が行われる（Ｓ８）。パラメーター生成部３０は、統計情報２０６に基づいてダイナミック補正のパラメーターＡ、Ｂを更新する（Ｓ１０）。動画像の垂直ブランキング期間にＬＵＴ−Ａ８０のテーブル値がＬＵＴ−Ｂ８２にロードされる（Ｓ１２）。補正出力部５０はＬＵＴ−Ｂ８２のテーブル値をダイナミック補正の補正曲線に従って更新してＬＵＴ−Ｂ８２に書き戻す（Ｓ１４）。そして、次のフレームの画像からは更新されたテーブル値による変換が行われることになる。動画の表示の終了する場合（Ｓ１８Ｙ）には処理を終了し、そうでなければＳ４に戻って一連の処理が繰り返される。なお、テーブル値のロード（Ｓ１２）だけでなく、テーブル値の更新（Ｓ１４）も垂直ブランキング期間に行う必要がある。統計情報２０６を取得したフレームの直後のフレームから更新したテーブル値で補正を行うことを可能にするためである。
【００９８】
これらの例示に限らず、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００９９】
１０…画像処理装置、２０…設定レジスター部、３０…パラメーター生成部、３２…積和演算器、３４、５４…マルチプレクサー、３５…レジスター、３６…レジスター、３７…マルチプレクサー、３８…係数演算部、３９…カウンター、４０…統計解析部、５０…補正出力部、５０Ａ…補正出力部、８０…ルックアップテーブル（ＬＵＴ−Ａ）、８２…ルックアップテーブル（ＬＵＴ−Ｂ）、２００…画素値、２０２…制御信号、２０４…パラメーター初期値、２０６…統計情報、２０８…パラメーター、２１０…出力画素値、２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃ、２２０Ｄ、２２０Ｅ、２２０Ｆ、２２２、２２２Ｒ、２２２Ｇ、２２２Ｂ…補正曲線、２３０…演算値、２３２…第１の係数、２３４…被乗数、２３６…第２の係数、２３７…カウント値、２３８、２３９、２４１…選択信号、２４０…補正後テーブル値、２４２…補正前テーブル値
【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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