(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像機などの入力画像を複数の領域に分割して、各領域毎にヒストグラム平滑化処理を行い、この入力画像のコントラストを強調する方式において、上記入力画像の任意の対象領域の輝度変換に用いるヒストグラムを、上記対象領域のみでなく、上記対象領域に近接する領域のヒストグラムとの総和を用いて、ヒストグラム平滑化処理を行うことを特徴とするコントラスト強調方式。
【請求項２】
撮像機などの入力画像を複数の領域に分割して、各領域毎にヒストグラム平滑化処理を行い、この入力画像のコントラストを強調する方式において、上記入力画像の任意の対象領域の輝度変換に用いるヒストグラムを、上記対象領域のみでなく、上記対象領域のヒストグラムに重み係数を乗じたものと、上記対象領域に近接する領域のヒストグラムに重み係数を乗じたものの総和を用いて、ヒストグラム平滑化処理を行うことを特徴とするコントラスト強調方式。
【請求項３】
上記対象領域のヒストグラムに乗じる重み係数、および上記近接する領域のヒストグラムに乗じる重み係数を、夫々の各領域の平均値に基づいて可変とする、請求項２に記載のコントラスト強調方式。
【請求項４】
上記対象領域のヒストグラムに乗じる重み係数、および上記近接する領域のヒストグラムに乗じる重み係数を、夫々の各領域の平均値、および分散値に基づいて可変とする、請求項２に記載のコントラスト強調方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮像機等で取得した画像を鮮明化してディスプレイ等の出力装置に表示する映像処理装置において、全画面領域の輝度を飽和のない状態にし、コントラストを強調する方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コントラスト強調方式の一つとして、ヒストグラム平滑化処理が用いられているが、単純な方式では画面上のすべての領域を一つの輝度変換曲線により輝度変換するため、画面全体としてのコントラストは増加するものの、画面の局所的に輝度の飽和が発生したり、コントラストが低下したり、局所情報が失われてしまう場合がある。このため、画面を領域毎に分割し、それぞれの領域でヒストグラムを計測し、そのヒストグラムを用いてヒストグラム平滑化処理を施す方法が提案されている。
【０００３】
図７は、従来のコントラスト強調方式による構成例を示した図である。図７において、１は画像入力部、２は画像入力部１から入力された画像データを画面内の領域毎に分割する領域分割部、３は領域（１）のヒストグラムを計測する領域（１）ヒストグラム計測部、４は領域（２）のヒストグラムを計測する領域（２）ヒストグラム計測部、５は領域（Ｎ−１）のヒストグラムを計測する領域（Ｎ−１）ヒストグラム計測部、６は領域（Ｎ）のヒストグラムを計測する領域（Ｎ）ヒストグラム計測部である。
ここで、Ｎは領域分割部２で画面を領域毎に分割した数であり、縦６分割、横８分割にした場合は、６×８＝４８となる。１１は領域（１）から領域（Ｎ）までの各領域で計測されたヒストグラムを用い、ヒストグラム平滑化を行うヒストグラム平滑化処理部、１２は輝度変換を行なう輝度変換用ＬＵＴ（ルックアップテーブル）、１３はディスプレイ等の画像出力部である。
【０００４】
従来方式の構成例では、入力された画像データは、領域分割部２で領域毎に分割され、領域（１）ヒストグラム計測部３、領域（２）ヒストグラム計測部４、同様に、領域（Ｎ−１）ヒストグラム計測部５、領域（Ｎ）ヒストグラム計測部６へと各領域のヒストグラム計測部に入力される。ヒストグラム平滑化処理部１１では、入力画像データの輝度値、入力画像データに対応する領域情報、及び入力画像データに対応する領域のヒストグラム計測結果を元に、ヒストグラム平滑化処理を施し、輝度変換用ＬＵＴ１２を書き換える。その結果、入力された画像データの輝度は、出力画像データの輝度に変換して出力される。
【０００５】
図８は、従来方式における課題を説明する図である。この例では、縦６分割、横８分割とした。また、図８では説明の便宜上、近傍の１領域のみを考慮した場合で、実際には近傍の８領域のヒストグラムを考慮する必要がある。
図８のように、例えば、領域（１）と領域（５）の近傍の両領域で入力輝度Ｘが存在し、それぞれ図中に示すヒストグラムを有するとする。この場合、領域（１）と領域（５）ではヒストグラムが異なるため、領域（１）では入力輝度ＸはＹ１に、領域（５）では入力輝度ＸはＹ５にと、それぞれ異なった輝度値に変換されるため、領域境界で不連続な画像となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、この従来方式の場合、コントラストは強調されるものの、隣接する領域で輝度変換曲線が極端に異なる場合、領域の境界において変換後の画像で不連続が生じてしまうという課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明によるコントラスト強調方式は、撮像機などの入力画像を複数の領域に分割して、各領域毎にヒストグラム平滑化処理を行い、この入力画像のコントラストを強調する方式において、入力画像の任意の対象領域の輝度変換に用いるヒストグラムを、対象領域のみでなく、対象領域に近接する領域のヒストグラムとの総和を用いて、ヒストグラム平滑化処理を行う様にしたものである。
【０００８】
第２の発明によるコントラスト強調方式は、撮像機などの入力画像を複数の領域に分割して、各領域毎にヒストグラム平滑化処理を行い、この入力画像のコントラストを強調する方式において、入力画像の任意の対象領域の輝度変換に用いるヒストグラムを、対象領域のみでなく、対象領域のヒストグラムに重み係数を乗じたものと、対象領域に近接する領域のヒストグラムに重み係数を乗じたものの総和を用いて、ヒストグラム平滑化処理を行う様にしたものである。
【０００９】
第３の発明によるコントラスト強調方式は、第２の発明において、対象領域のヒストグラムに乗じる重み係数、および近接する領域のヒストグラムに乗じる重み係数を、夫々の各領域の平均値に基づいて可変としたものである。
【００１０】
第４の発明によるコントラスト強調方式は、第２の発明において、対象領域のヒストグラムに乗じる重み係数、および近接する領域のヒストグラムに乗じる重み係数を、夫々の各領域の平均値、および分散値に基づいて可変としたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるコントラスト強調方式を示すブロック図である。図において、１は画像入力部、２は画像入力部１から入力された画像データを画面内の領域毎に分割する領域分割部、３は領域（１）のヒストグラムを計測する領域（１）ヒストグラム計測部、４は領域（２）のヒストグラムを計測する領域（２）ヒストグラム計測部、５は領域（Ｎ−１）のヒストグラムを計測する領域（Ｎ−１）ヒストグラム計測部、６は領域（Ｎ）のヒストグラムを計測する領域（Ｎ）ヒストグラム計測部、７は領域（１）の輝度変換を行うためのヒストグラムを算出する領域（１）輝度変換用ヒストグラム算出部、８は領域（２）の輝度変換を行うためのヒストグラムを算出する領域（２）輝度変換用ヒストグラム算出部、９は領域（Ｎ−１）の輝度変換を行うためのヒストグラムを算出する領域（Ｎ−１）輝度変換用ヒストグラム算出部、１０は領域（Ｎ）の輝度変換を行うためのヒストグラムを算出する領域（Ｎ）輝度変換用ヒストグラム算出部である。
ここで、Ｎは領域分割部２で画面を領域毎に分割した数であり、縦６分割、横８分割にした場合は、６×８＝４８となる。１１は領域（１）から領域（Ｎ）までの各領域で計測されたヒストグラムを用い、ヒストグラム平滑化を行うヒストグラム平滑化処理部、１２は輝度変換を行なう輝度変換用ＬＵＴ（ルックアップテーブル）、１３はディスプレイ等の画像出力部である。
【００１２】
図２は、この発明の実施の形態１における対象領域に、輝度変換に用いるヒストグラムを算出する手段を示す図である。図２では説明の便宜上、近傍の１領域のみを考慮した場合で、実際には近傍の８領域のヒストグラムを考慮する必要がある。対象領域の輝度変換に用いるヒストグラムは、対象領域のヒストグラムだけでなく、上記対象領域に近接する領域のヒストグラムを加算する。ヒストグラム平滑化処理では、この新たに算出したヒストグラムである領域（１）のヒストグラムと領域（５）のヒストグラムを加算したものを使用する。
【００１３】
同様な方法で、画面内の分割した全領域に対し、繰返し実施することによって、変換後の輝度値が領域境界で不連続になることを回避でき、さらに、局所的な情報を失うことなく、コントラストを強調できる。
【００１４】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２によるコントラスト強調方式を示すブロック図、図４は、この発明の実施の形態２における対象領域に輝度変換に用いるヒストグラムを算出する手段を示す図である。
実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付してあるので、説明は省略する。図４では説明の便宜上、近傍の１領域のみを考慮した場合で、実際には近傍の８領域のヒストグラムを考慮する必要がる。対象領域の輝度変換に用いるヒストグラムは、上記対象領域のヒストグラムだけでなく、上記対象領域に近接する領域のヒストグラムを加重加算する。
【００１５】
図４では、対象領域である領域（１）のヒストグラムには、重み係数０．９、近接する領域である領域（５）のヒストグラムには、重み係数０．１を乗じ、それぞれを加算する。平滑化処理では、この新たに算出したヒストグラムである領域（１）のヒストグラムと領域（５）のヒストグラムを加重加算したものを使用する。
【００１６】
同様な方法で、画面内の分割した全領域に対し、繰返し実施することによって、変換後の輝度値が領域境界で不連続になることを回避でき、対象領域の重みを大きくすることで、対象領域内のコントラスト強調度を向上させることが出来る。
【００１７】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３によるコントラスト強調方式を示すブロック図である。実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付してあるので、説明は省略する。１４は領域（１）平均値算出部、１５は領域（２）平均値算出部、１６は重み係数Ｋ１１設定部、１７は重み係数Ｋ１２設定部、１８は重み係数Ｋ２１設定部、１９は重み係数Ｋ２２設定部である。実施の形態３では、実施の形態２における各領域毎に設定する重み係数を、各近接する領域の輝度平均値と対象領域の輝度平均値を元に決定するものである。
近接する領域の輝度平均値と対象領域の輝度平均値が近い場合は、上記近接する領域と対象領域との類似度が高く、変換後の画像で領域境界の不連続が発生する可能性が低いと判断し、上記近接する領域の重み係数を小さくし、逆に近接する領域に輝度平均値と対象領域の輝度平均値が遠い場合は、上記近接する領域と対象領域との類似度が低く、変換後の画像で領域境界の不連続が発生する可能性が高いと判断し、それを回避するために上記近接する領域の重み係数を大きくする。
【００１８】
すなわち、各近接する領域の輝度平均値を元に対象領域との類似度を推定し、加算度合いを操作することで、コントラスト強調度を維持したままで、領域境界の不連続を回避できる。
【００１９】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４によるコントラスト強調方式を示すブロック図である。実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付してあるので、説明は省略する。２０は領域（１）分散値算出部、２１は領域（２）分散値算出部である。実施の形態４では、実施の形態２における各領域毎に設定する重み係数を、各近接する領域の輝度平均値、及び輝度分散値と対象領域の輝度平均値、及び輝度分散値を元に決定するものである。
近接する領域に輝度平均値と対象領域の輝度平均値が近く、かつ輝度分散値も近い場合は、上記近接する領域と対象領域との類似度が高く、変換後の画像で領域境界の不連続が発生する可能性が低いと判断し、上記近接する領域の重み係数を小さくし、それ以外の場合は、上記近接する領域と対象領域との類似度が低く、変換後の画像で領域境界の不連続が発生する可能性が高いと判断し、それを回避するために上記近接する領域の重み係数を大きくする。
【００２０】
すなわち、各近接する領域の輝度平均値、及び輝度分散値を元に対象領域との類似度をより精度良く推定し、加算度合いを操作することで、コントラスト強調度を維持したままで、領域境界の不連続を回避できる。
【００２１】
【発明の効果】
第１の発明のコントラスト強調方式によれば、画面内の分割した全領域に対し、繰返し実施することによって、変換後の輝度値が領域境界で不連続になることを回避でき、さらに、局所的な情報を失うことなく、コントラストを強調できる。
【００２２】
第２乃至第４の発明のコントラスト強調方式によれば、画面内の分割した全領域に対し、繰返し実施することによって、変換後の輝度値が領域境界で不連続になることを回避でき、対象領域の重みを大きくすることで、対象領域内のコントラスト強調度を向上させることができる。
【００２３】
第３の発明のコントラスト強調方式によれば、各近接する領域の輝度平均値を元に対象領域との類似度を推定し、加算度合いを操作することで、コントラスト強調度を維持したままで、領域境界の不連続を回避できる。
【００２４】
第４の発明のコントラスト強調方式によれば、各近接する領域の輝度平均値、及び輝度分散値を元に対象領域との類似度をより精度良く推定し、加算度合いを操作することで、コントラスト強調度を維持したままで、領域境界の不連続を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明によるコントラスト強調方式の実施の形態１を示す図である。
【図２】  この発明によるコントラスト強調方式の実施の形態１における対象領域に輝度変換に用いるヒストグラムを算出する手段を示す図である。
【図３】  この発明によるコントラスト強調方式の実施の形態２を示す図である。
【図４】  この発明によるコントラスト強調方式の実施の形態２における対象領域に輝度変換に用いるヒストグラムを算出する手段を示す図である。
【図５】  この発明によるコントラスト強調方式の実施の形態３を示す図である。
【図６】  この発明によるコントラスト強調方式の実施の形態４を示す図である。
【図７】  従来のコントラスト強調方式による構成例を示した図である。
【図８】  従来のコントラスト強調方式による課題を説明する図である。
【符号の説明】
１  画像入力部、２  領域分割部、３  領域（１）ヒストグラム計測部、
４  領域（２）ヒストグラム計測部、５  領域（Ｎ−１）ヒストグラム計測部、
６  領域（Ｎ）ヒストグラム計測部、７  領域（１）輝度変換用ヒストグラム 算出部、８  領域（２）輝度変換用ヒストグラム算出部、９  領域（Ｎ−１） 輝度変換用ヒストグラム算出部、１０  領域（Ｎ）輝度変換用ヒストグラム
算出部、１１  ヒストグラム平滑化処理部、１２  輝度変換用ＬＵＴ、
１３  画像出力部、１４  領域（１）平均値算出部、１５  領域（２）平均値 算出部、１６  重み係数Ｋ１１設定部、１７  重み係数Ｋ１２設定部、
１８  重み係数Ｋ２１設定部、１９  重み係数Ｋ２２設定部、２０  領域（１）分散値算出部、２１  領域（２）分散値算出部。
【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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