(57)【要約】【課題】入力映像信号の指定範囲の輝度をリアルタイムで補正することのできる映像信号処理装置を提供する。【解決手段】本実施形態の映像信号処理装置は、演算パラメータとして、輝度補正を最大に行う入力輝度値である最大輝度補正入力値ａと、最大輝度補正入力値ａに対する出力輝度値である最大輝度補正出力値ｂと、入力信号の輝度補正範囲の上限を示す上限輝度値ｃと、輝度補正範囲の下限を示す下限輝度値ｄと、が入力される。この映像信号処理装置は、補正係数算出部１が、入力信号の輝度値が輝度補正範囲内にあるときの輝度補正用の補正係数を上述の演算パラメータにより算出し、輝度補正演算部２が、入力された映像信号の輝度値が輝度補正範囲内にあるときは、補正係数算出部１により算出された補正係数を用いて、入力輝度値ｘに対する輝度補正演算を行う【選択図】  図１
2013126061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算パラメータとして、輝度補正を最大に行う最大輝度補正入力値と、前記最大輝度補正入力値に対する出力輝度値である最大輝度補正出力値と、入力信号の輝度補正範囲の上限を示す上限輝度値と、前記輝度補正範囲の下限を示す下限輝度値とが入力され、
前記入力信号の輝度値が前記輝度補正範囲内にあるときの輝度補正用の補正係数を前記演算パラメータにより算出する補正係数算出部と、
入力された映像信号の輝度値が前記輝度補正範囲内にあるときは前記補正係数を用いた輝度補正演算を行う輝度補正演算部と
を備えることを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項２】
前記補正係数算出部が、
前記入力信号の輝度値に対する第１の補正係数（ｍｐ１）として、前記上限輝度値（ｃ）と前記最大輝度補正入力値（ａ）の差分値（ｃ−ａ）に対する前記上限輝度値（ｃ）と前記最大輝度補正出力値（ｂ）の差分値（ｃ−ｂ）との比（（ｃ−ｂ）／（ｃ−ａ））を算出する第１の補正係数算出部と、
前記入力信号の輝度値に対する第２の補正係数（ｍｐ２）として、前記最大輝度補正入力値（ａ）と前記下限輝度値（ｄ）の差分値（ａ−ｄ）に対する前記最大輝度補正出力値（ｂ）と前記下限輝度値（ｄ）の差分値（ｂ−ｄ）との比（（ｂ−ｄ）／（ａ−ｄ））を算出する第２の補正係数算出部と
を有することを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
【請求項３】
前記輝度補正演算部が、
前記映像信号の入力輝度値（ｘ）に対する第１の輝度補正値（Ｙｃ１）として、前記上限輝度値（ｃ）と前記入力輝度値（ｘ）の差分値に前記第１の補正係数（ｍｐ１）を乗算した値（ｍｐ１×（ｃ−ｘ））を算出する第１の乗算部と、
前記映像信号の入力輝度値（ｘ）に対する第２の輝度補正値（Ｙｃ２）として、前記最大輝度補正入力値（ａ）と前記入力輝度値（ｘ）の差分値に前記第２の補正係数（ｍｐ２）を乗算した値（ｍｐ２×（ａ−ｘ））を算出する第２の乗算部と、
前記前記上限輝度値（ｃ）から前記第１の輝度補正値（Ｙｃ１）を減算した値（ｃ−Ｙｃ１）を第１の減算値（Ｙ１）として出力する第１の減算部と、
前記最大輝度補正出力値（ｂ）から前記第２の輝度補正値（Ｙｃ２）を減算した値（ｂ−Ｙｃ２）を第２の減算値（Ｙ２）として出力する第２の減算部と、
前記映像信号の入力輝度値（ｘ）が前記上限輝度値（ｃ）と前記最大輝度補正入力値（ａ）の間にあるときは前記第１の減算値（Ｙ１）を選択し、前記入力輝度値（ｘ）が前記最大輝度補正入力値（ａ）と前記下限輝度値（ｄ）の間にあるときは前記第２の減算値（Ｙ２）を選択して、補正後輝度値（Ｙｒ）として出力する第１の選択部と
を有することを特徴とする請求項２に記載の映像信号処理装置。
【請求項４】
前記輝度補正演算部が、
前記入力輝度値（ｘ）が前記輝度補正範囲内であるときは前記補正後輝度値（Ｙｒ）を選択し、前記入力輝度値（ｘ）が前記輝度補正範囲外であるときは前記映像信号の輝度値（ｘ）を選択して、出力輝度値（ｙ）として出力する第２の選択部
を有することを特徴とする請求項３に記載の映像信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、映像信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラから入力される動画や静止画の映像信号に対して輝度を補正し、映像を見る人の視認性を高めることが行われる。このとき、映像の暗部の部分は特に視認性が悪いので、暗部のみ輝度を上げるような補正が望まれることがある。
【０００３】
例えば、夜間、車載カメラで路面を撮影しているような場合、路面が暗部となり、路面上の白線も、周辺よりは輝度が高いものの、ぼんやりとしか映らないことがある。この場合、暗部である路面部分の輝度を高めれば、白線と周辺との輝度差が拡大し、白線の視認性を改善することができる。
【０００４】
このような要望に対して、従来、映像データの平均輝度を算出し、平均輝度よりも輝度の低い部分の輝度を高めるような補正を行うことが行われている。
【０００５】
しかし、この従来の方式では、平均輝度を算出するためには１フレーム分の映像データを蓄積する必要があり、輝度の補正は、次のフレームの映像に対して行われる。すなわち、入力された映像信号に対して、リアルタイムでの輝度補正を行うことができない。そのため、高速で移動する車載カメラからの映像信号など、リアルタイムでの信号処理が求められる用途には不向きである、という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１４２１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、入力映像信号の指定範囲の輝度をリアルタイムで補正することのできる映像信号処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の映像信号処理装置は、演算パラメータとして、輝度補正を最大に行う最大輝度補正入力値と、前記最大輝度補正入力値に対する出力輝度値である最大輝度補正出力値と、入力信号の輝度補正範囲の上限を示す上限輝度値と、前記輝度補正範囲の下限を示す下限輝度値とが入力される。この映像信号処理装置は、補正係数算出部が、前記入力信号の輝度値が前記輝度補正範囲内にあるときの輝度補正用の補正係数を前記演算パラメータにより算出し、輝度補正演算部が、入力された映像信号の輝度値が前記輝度補正範囲内にあるときは前記補正係数を用いた輝度補正演算を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態の映像信号処理装置の構成の例を示すブロック図。
【図２】実施の形態の映像信号処理装置の輝度補正特性の例を示す図。
【図３】実施の形態の映像信号処理装置の演算動作を説明するための図。
【図４】実施の形態の映像信号処理装置の演算動作を説明するための図。
【図５】実施の形態の映像信号処理装置の輝度補正特性の別の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１１】
（実施形態）
図１は、実施の形態の映像信号処理装置の構成の例を示すブロック図である。
【００１２】
本実施形態の映像信号処理装置は、演算パラメータとして、輝度補正を最大に行う入力輝度値である最大輝度補正入力値ａと、最大輝度補正入力値ａに対する出力輝度値である最大輝度補正出力値ｂと、入力信号の輝度補正範囲の上限を示す上限輝度値ｃと、輝度補正範囲の下限を示す下限輝度値ｄと、が入力される。
【００１３】
本実施形態の映像信号処理装置は、入力信号の輝度値が輝度補正範囲内にあるときの輝度補正用の補正係数を上述の演算パラメータにより算出する補正係数算出部１と、映像信号が入力されたときに、その映像信号の輝度値が輝度補正範囲内にあるときは、補正係数算出部１により算出された補正係数を用いて、入力輝度値ｘに対する輝度補正演算を行う輝度補正演算部２と、を備える。
【００１４】
図２に、本実施の形態の映像信号処理装置の輝度補正特性と演算パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄとの関係を示す。
【００１５】
本実施の形態の映像信号処理装置は、入力信号の輝度値（入力輝度値）ｘが、上限輝度値ｃと下限輝度値ｄで示される輝度補正範囲内にあるとき、出力輝度値ｙが入力輝度値ｘよりも高くなるよう、入力輝度値ｘに補正を加える。
【００１６】
このとき、入力輝度値ｘが最大輝度補正入力値ａであるとき、本実施の形態の映像信号処理装置は輝度補正を最大に行い、出力輝度値ｙとして最大輝度補正出力値ｂを出力する。
【００１７】
また、本実施の形態の映像信号処理装置は、入力輝度値ｘが最大輝度補正入力値ａと上限輝度値ｃの間にあるときは、出力輝度値ｙが最大輝度補正出力値ｂと最大輝度補正入力値ａとの間を直線的に変化するように補正し、入力輝度値ｘが最大輝度補正入力値ａと下限輝度値ｄの間にあるときは、出力輝度値ｙが最大輝度補正出力値ｂと下限輝度値ｄとの間を直線的に変化するように補正する。
【００１８】
したがって、入力輝度値ｘの変化に対する補正の度合いは、入力輝度値ｘが最大輝度補正入力値ａより大きいときと小さいときとでは異なってくる。すなわち、この補正の度合いを補正係数と表すこととし、入力輝度値ｘが最大輝度補正入力値ａと上限輝度値ｃの間にあるときの補正係数をｍｐ１、入力輝度値ｘが最大輝度補正入力値ａと下限輝度値ｄの間にあるときの補正係数をｍｐ2と表わすと、補正係数ｍｐ１と補正係数ｍｐ２とは異なる値となる。
【００１９】
そこで、図１に示す補正係数算出部１は、補正係数ｍｐ１を算出するｍｐ１算出部１１と、補正係数ｍｐ２を算出するｍｐ２算出部１２と、を有する。
【００２０】
ｍｐ１算出部１１は、入力輝度値ｘの変化量とそれに対する出力輝度値ｙの変化量を、それぞれ、上限輝度値ｃと最大輝度補正入力値ａの差分値（ｃ−ａ）、上限輝度値ｃと最大輝度補正出力値ｂの差分値（ｃ−ｂ）として算出し、その比を、補正係数ｍｐ１として算出する。すなわち、ｍｐ１算出部１１は、補正係数ｍｐ１を
ｍｐ１＝（ｃ−ｂ）／（ｃ−ａ）      ・・・（１）
として算出する。
【００２１】
同様に、ｍｐ２算出部１２は、入力輝度値ｘの変化量とそれに対する出力輝度値ｙの変化量を、それぞれ、最大輝度補正入力値ａと下限輝度値ｄの差分値（ａ−ｄ）、最大輝度補正出力値ｂと下限輝度値ｄの差分値（ｂ−ｄ）として算出し、その比を、補正係数ｍｐ２として算出する。すなわち、ｍｐ２算出部１２は、補正係数ｍｐ２を
ｍｐ２＝（ｂ−ｄ）／（ａ−ｄ）      ・・・（２）
として算出する。
【００２２】
このように、入力輝度値ｘが、最大輝度補正入力値ａと上限輝度値ｃの間にあるときと、最大輝度補正入力値ａと下限輝度値ｄの間にあるときとでは、補正係数が異なるので、輝度補正演算部２も、それぞれの補正係数を用いた輝度補正演算を行う。
【００２３】
すなわち、輝度補正演算部２は、補正係数ｍｐ１を用いた演算を行う乗算部２１および減算部２３と、補正係数ｍｐ２を用いた演算を行う乗算部２２および減算部２４と、を有する。
【００２４】
それぞれの演算について、図３および図４を用いて説明する。図３は、入力輝度値ｘが最大輝度補正入力値ａと上限輝度値ｃの間にあるときの輝度補正演算を説明するための図であり、図４は、入力輝度値ｘが最大輝度補正入力値ａと下限輝度値ｄの間にあるときの輝度補正演算を説明するための図である。
【００２５】
まず、図３を用いて、入力輝度値ｘが最大輝度補正入力値ａと上限輝度値ｃの間にあるときの輝度補正演算の演算式について説明する。ここでは、このときの入力輝度値をＸ１とし、それに対する出力輝度値をＹ１と表わすものとする。
【００２６】
この場合、ｘ座標、ｙ座標の交点を（ｘ，ｙ）と表わすとして、図３に示すように、（ｃ，ｃ）を点Ｐ、（ａ，ｃ）を点Ｑ、（ａ，ｙ）を点Ｒとし、（Ｘ１，ｃ）を点Ｓ、（Ｘ１，Ｙ１）を点Ｔとすると、三角形ＰＱＲと、三角形ＰＳＴは、相似の直角三角形となる。
【００２７】
したがって、辺ＰＱをＸａｃ、辺ＱＲをＹｂｃ、辺ＰＳをＸｃ１、辺ＳＴをＹｃ１とすると、
Ｙｂｃ／Ｘａｃ＝Ｙｃ１／Ｘｃ１      ・・・（３）
の関係が成立する。
【００２８】
ここで、Ｙｂｃ＝ｃ−ｂ、Ｘａｃ＝ｃ−ａであるので、Ｙｂｃ／Ｘａｃ＝（ｃ−ｂ）／（ｃ−ａ）となる。したがって、式（１）より、Ｙｂｃ／Ｘａｃ＝ｍｐ１となる。これを式（３）に代入すると、
Ｙｃ１＝ｍｐ１×Ｘｃ１              ・・・（４）
が得られる。
【００２９】
ここで、Ｙｃ１＝ｃ−Ｙ１、Ｘｃ１＝ｃ−Ｘ１であるので、式（４）は、
（ｃ−Ｙ１）＝ｍｐ１×（ｃ−Ｘ１）  ・・・（５）
となる。この式（５）より、出力輝度値Ｙ１は、
Ｙ１＝ｃ−ｍｐ１×（ｃ−Ｘ１）      ・・・（６）
として求められる。
【００３０】
そこで、本実施形態では、乗算部２１が、入力輝度値ｘに対して、ｍｐ１×（ｃ−ｘ）の乗算を行い、減算部２３が、乗算部２１の乗算結果Ｙｃ１に対して、ｃ−Ｙｃ１の減算を行う。減算部２３は、その演算結果をＹ１として出力する。
【００３１】
次に、図４を用いて、入力輝度値ｘが最大輝度補正入力値ａと下限輝度値ｄの間にあるときの輝度補正演算の演算式について説明する。ここでは、このときの入力輝度値をＸ２とし、それに対する出力輝度値をＹ２と表わすものとする。
【００３２】
この場合、図４に示すように、（ａ，ｂ）を点Ｐ、（ａ，ｄ）を点Ｑ、（ｄ，ｄ）を点Ｒとし、（ａ，Ｙ２）を点Ｓ、（Ｘ２，Ｙ２）を点Ｔとすると、三角形ＰＱＲと、三角形ＰＳＴは、相似の直角三角形となる。
【００３３】
したがって、辺ＰＱをＹｂｄ、辺ＱＲをＸａｄ、辺ＰＳをＹｃ２、辺ＳＴをＸｃ２とすると、
Ｙｂｄ／Ｘａｄ＝Ｙｃ２／Ｘｃ２      ・・・（７）
の関係が成立する。
【００３４】
ここで、Ｙｂｄ＝ｂ−ｄ、Ｘａｄ＝ａ−ｄであるので、Ｙｂｄ／Ｘａｄ＝（ｂ−ｄ）／（ａ−ｄ）となる。したがって、式（２）より、Ｙｂｄ／Ｘａｄ＝ｍｐ２となる。これを式（７）に代入すると、
Ｙｃ２＝ｍｐ２×Ｘｃ２              ・・・（８）
が得られる。
【００３５】
ここで、Ｙｃ２＝ｂ−Ｙ２、Ｘｃ２＝ａ−Ｘ２であるので、式（８）は、
（ｂ−Ｙ２）＝ｍｐ２×（ａ−Ｘ２）  ・・・（９）
となる。この式（９）より、出力輝度値Ｙ２は、
Ｙ２＝ｂ−ｍｐ２×（ａ−Ｘ２）      ・・（１０）
として求められる。
【００３６】
そこで、本実施形態では、乗算部２２が、入力輝度値ｘに対して、ｍｐ２×（ａ−ｘ）の乗算を行い、減算部２４が、乗算部２２の乗算結果Ｙｃ２に対して、ｂ−Ｙｃ２の減算を行う。減算部２４は、その演算結果をＹ２として出力する。
【００３７】
このように、本実施形態では、入力輝度値ｘに対して、乗算部２１と減算部２３による演算と、乗算部２２と減算部２４による演算が、並行して行われるので、選択部２５により、そのいずれかの演算結果を選択する。その選択信号Ｓ１は、選択信号生成部３０により生成される。
【００３８】
選択信号生成部３０は、入力輝度値ｘを、最大輝度補正入力値ａ、上限輝度値ｃおよび下限輝度値ｄと比較し、入力輝度値ｘがａ≦ｘ≦ｃであるときは、減算部２３の出力Ｙ１を選択し、入力輝度値ｘがｄ≦ｘ＜ａであるときは、減算部２４の出力Ｙ２を選択するよう、選択信号Ｓ１を出力する。
【００３９】
選択部２５は、選択信号Ｓ１の制御により、減算部２３の出力Ｙ１または減算部２４の出力Ｙ２のいずれかを選択し、選択した結果を補正後輝度値Ｙｒとして出力する。
【００４０】
また、本実施形態は、入力輝度値ｘが輝度補正範囲内では補正後輝度値Ｙｒを選択し、入力輝度値ｘが輝度補正範囲でないときは入力輝度値ｘを選択して出力する選択部２６を有する。その選択信号Ｓ２も、選択信号生成部３０により生成される。
【００４１】
選択信号生成部３０は、入力輝度値ｘを、上限輝度値ｃおよび下限輝度値ｄと比較し、入力輝度値ｘがｄ≦ｘ≦ｃであるときは、選択部２５の出力Ｙｒを選択し、入力輝度値ｘがｄ＜ｘまたはｘ＞ａであるときは、入力輝度値ｘを選択するよう、選択信号Ｓ２を出力する。
【００４２】
選択部２６は、選択信号Ｓ２の制御により、選択部２５の出力Ｙｒまたは入力輝度値ｘのいずれかを選択し、選択した結果を出力輝度値ｙとして出力する。
【００４３】
これにより、入力輝度値ｘに対する出力輝度値ｙの変化は、図２に示すような補正特性を示す。
【００４４】
また、図５に、別の輝度補正特性の例を示す。
【００４５】
図５に示す例では、最大輝度補正入力値ａおよび下限輝度値ｄとして、ａ＝０、ｄ＝０が入力される。この場合、入力輝度値ｘが０のとき、最も大きな輝度補正が行われる。
【００４６】
このような本実施形態によれば、入力輝度値ｘに対する輝度補正を、メモリを使用することなく、入力された演算パラメータとの間の四則演算のみで行うことができる。
【００４７】
以上説明した実施形態の映像信号処理装置によれば、入力映像信号の指定範囲の輝度をリアルタイムで補正することができる。
【００４８】
また、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４９】
１  補正係数算出部
２  輝度補正演算部
１１  ｍｐ１算出部
１２  ｍｐ２算出部
２１、２２  乗算部
２３、２４  減算部
２５、２６  選択部
３０  選択信号生成部
【図１】
2013126061.tif 000003
【図２】
2013126061.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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