JPH0799619A

JPH0799619A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH0799619A
Application number: JP5253459A
Authority: JP
Inventors: Kanta Yasuda; 幹太安田; Masami Ogata; 昌美緒形
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-05-24
Filing date: 1993-10-08
Publication date: 1995-04-11

Abstract

(57)【要約】【構成】所定の画像処理単位毎のアナログ輝度信号が
Ａ／Ｄ変換器５でディジタル記録信号に変換され、フレ
ームメモリ３０に記憶されると共に、累積分布作成器１
０で輝度信号に対する画素の累積分布が算出される。マ
イクロコンピュータ２０内のＣＰＵ２２は、上記画素の
累積分布から輝度の基本変換曲線を算出し、ＲＡＭ２１
内に輝度変換テーブルを作成する。上記フレームメモリ
３０から出力させる輝度信号は、輝度レベル変換器４０
で上記輝度変換テーブルに基づいて変換された後、Ｄ／
Ａ変換器５０でアナログ輝度信号に変換される。【効果】画像を適切な輝度で出力し、画面上のちらつ
きを抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラーテレビジョンモ
ニタやカラープリンタ等のカラー画像を出力する画像処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーテレビジョンの従来の輝度変換方
式としては、図１３に示すような入出力特性を有するオ
ートペデスタル回路がある。このオートペデスタル回路
は、入力輝度信号Ｙの最も黒いレベルを検出し、そのレ
ベルをペデスタルレベルにまで引き込む（レベルを下げ
る）ようなフィードバックをかけるものである。この引
込みの度合いは、最も黒いレベルに応じて図１３の矢印
で示されるように変化する。このように黒部を伸張する
ことにより主観的に好ましい画像を得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１３にお
いて入力輝度信号レベルＹ₀は固定されており、従来の
オートペデスタル回路では、輝度を下げるレベルの範囲
が固定されているため、入力画像に対して真に適応的な
処理ができない。例えば、平均的な輝度レベルの小さい
（暗い）画像が入力された場合、このような画像では本
来は黒部の階調が必要とされるのであるが、従来のオー
トペデスタル回路では黒つぶれが生じてしまう。

【０００４】また、中間部からハイライト部にかけて
は、入力輝度信号を変換しないのでダイナミックレンジ
を有効に使用していない。

【０００５】さらに、時間的な連続性については特に考
慮していないので、前の画像と現在の画像は同じである
にもかかわらず、最も黒いレベルが急に変化すると、入
出力特性が急激に変化するため、それに応じて画面全体
にフリッカのようなちらつきが生じてしまい画質の劣化
を引き起こす。

【０００６】そこで、上述の如き従来の実情に鑑み、本
発明の目的は、画像が劣化することなく、適切な輝度変
換を行うことができる画像処理装置を提供することにあ
る。さらに、本発明の他の目的は、時間的な連続性を確
保した適応的輝度変換を行うことができる画像処理装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、第１の発明は、量子化された入力画像データに
基づいて表示のための画像データを求めて出力する画像
処理装置において、上記入力画像データの所定の画像処
理単位毎に輝度レベルに対する画素の累積分布を算出す
る累積分布算出手段と、上記累積分布算出手段により算
出された累積分布を用いて出力輝度レベルを表す輝度変
換曲線を求める輝度変換曲線算出手段と、上記輝度変換
曲線算出手段により求められた輝度変換曲線の値に基づ
いて輝度信号の輝度レベルを変換して出力する輝度レベ
ル変換手段とを有して成ることを特徴とするものであ
る。

【０００８】また、第２の発明は、第１の発明に係る画
像処理装置において、上記輝度変換曲線算出手段により
求められる輝度変換関数を用い、前の画像に作用させた
輝度変換曲線と現在の画像から求まる輝度変換曲線とに
所定の重み付けをして足し合わせた値を算出し、この算
出された値を用いて出力輝度レベルを表す輝度変換曲線
を求めることを特徴とするものである。

【０００９】また、第３の発明は、第１の発明に係る画
像処理装置において、上記累積分布算出手段により求め
られる前の画像の累積分布と現在の画像の累積分布との
変化量に応じて、上記輝度変換曲線を切り換えるか否か
を判別することを特徴とするものである。

【００１０】また、第４の発明は、第３の発明に係る画
像処理装置において、上記変化量を所定の閾値で別弁す
ることにより上記輝度変換曲線の切り換えを行うことを
特徴とするものである。

【００１１】また、第５の発明は、第１の発明に係る画
像処理装置において、上記累積分布算出手段により算出
された累積分布から白レベルと中間レベルと黒レベルを
算出するレベル算出手段を備え、上記輝度変換曲線算出
手段は上記レベル算出手段により算出された各レベルか
ら輝度変換曲線を求めることを特徴とするものである。

【００１２】また、第６の発明は、第５の発明に係る画
像処理装置において、上記レベル算出手段により算出さ
れた白レベルと中間レベルと黒レベルをそれぞれ時間的
に平滑化する平滑化手段を備え、上記輝度変換曲線算出
手段は上記平滑化手段により平滑化された各レベルから
輝度変換曲線を求めることを特徴とするものである。

【００１３】さらに、第７の発明は、第６の発明に係る
画像処理装置において、上記累積分布算出手段により算
出された累積分布について、時間的に隣接する画像間の
差分を検出し、その差分値が所定の閾値よりも大きいと
きに上記平滑化手段の動作を停止させる制御手段を設け
たことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】第１の発明に係る画像処理装置では、量子化さ
れた入力画像データについて、累積分布算出手段により
所定の画像処理単位毎に輝度レベルに対する画素の累積
分布を算出し、その累積分布に基づいて輝度変換曲線算
出手段により出力輝度レベルを表す輝度変換曲線を求
め、輝度レベル変換手段により上記輝度変換曲線の値に
基づいて出力輝度信号の輝度レベルを変換する。

【００１５】また、第２の発明に係る画像処理装置で
は、第１の発明に係る画像処理装置において、上記輝度
変換曲線算出手段により前の画像に作用させた輝度変換
曲線と現在の画像から求まる輝度変換曲線とに所定の重
み付けをして足し合わせた値を用いて出力輝度レベルを
表す輝度変換曲線を求める。

【００１６】また、第３の発明に係る画像処理装置で
は、第１の発明に係る画像処理装置において、上記累積
分布算出手段により求められる前の画像の累積分布と現
在の画像の累積分布との変化量に応じて、上記輝度変換
曲線を切り換えるか否かを判別する。

【００１７】また、第４の発明に係る画像処理装置で
は、第３の発明に係る画像処理装置において、上記変化
量を所定の閾値で別弁することにより上記輝度変換曲線
の切り換えを行う。

【００１８】また、第５の発明に係る画像処理装置で
は、第１の発明に係る画像処理装置において、上記累積
分布算出手段により算出された累積分布からレベル算出
手段により白レベルと中間レベルと黒レベルを算出し、
算出された各レベルから上記輝度変換曲線算出手段によ
り輝度変換曲線を求める。

【００１９】また、第６の発明に係る画像処理装置で
は、第５の発明に係る画像処理装置において、上記レベ
ル算出手段により算出された白レベルと中間レベルと黒
レベルを平滑化手段によりそれぞれ時間的に平滑化し、
平滑化された各レベルから上記輝度変換曲線算出手段に
より輝度変換曲線を求める。

【００２０】さらに、第７の発明に係る画像処理装置で
は、第６の発明に係る画像処理装置において、上記累積
分布算出手段により算出された累積分布について、制御
手段により、時間的に隣接する画像間の差分を検出し、
その差分値が所定の閾値よりも大きいときに上記平滑化
手段の動作を停止させる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について、図
面を参照しながら説明する。図１には、本発明に係る画
像処理装置の概略的な構成を示す。

【００２２】この図１において、画像の１フレーム（又
は１フィールド）を画像処理単位とし、入力画像を構成
するアナログ輝度信号ＹはＡ／Ｄ（アナログ／ディジタ
ル）変換器５でディジタル輝度信号Ｌに変換、即ち量子
化される。上記ディジタル輝度信号Ｌは、累積分布作成
器１０及びフレームメモリ３０に送られる。

【００２３】上記累積分布作成器１０では、上記ディジ
タル輝度信号Ｌを一定間隔でサンプリングし、このサン
プリングされたディジタル輝度信号Ｌに対する画素の低
輝度（黒）側からの累積分布を算出する。即ち、各輝度
毎の頻度（画素の個数）を取り、低輝度側から累算して
いくことにより累積分布を得る。上記算出されたディジ
タル輝度信号Ｌに対する画素の累積分布は、マイクロコ
ンピュータ２０内のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）
２１に送られ、記憶される。また、上記フレームメモリ
３０は、上記ディジタル輝度信号Ｌを順に蓄える。

【００２４】上記マイクロコンピュータ２０は、ＣＰＵ
（中央処理装置）２２、このＣＰＵ２２により用いられ
るプログラム及びデータが予め格納されたＲＯＭ（リー
ドオンリメモリ）２３、上記ＣＰＵ２２のワークエリア
として用いられるＲＡＭ２１から構成されている。上記
マイクロコンピュータ２０は、上記ＲＡＭ２１に記憶さ
れたディジタル輝度信号Ｌに対する画素の累積分布を受
取り、輝度の変換曲線を算出し、上記ＲＡＭ２１内に輝
度変換テーブルＺ（Ｌ）を作成する。この輝度変換テー
ブルＺ（Ｌ）は輝度レベル変換器４０に送られる。

【００２５】上記輝度レベル変換器４０では、上記輝度
変換テーブルＺ（Ｌ）を参照し、上記フレームメモリ３
０から出力されるディジタル輝度信号Ｌを変換する。こ
の輝度変換されたディジタル輝度信号Ｌ´は、必要なら
ばＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器５０によりア
ナログ輝度信号Ｙ´に変換される。

【００２６】上記マイクロコンピュータ２０では、例え
ば図２のフローチャートに示すような処理を行う。

【００２７】上記マイクロコンピュータ２０は、上記累
積分布作成器１０により、上記ＲＡＭ２１内に入力画像
の１フレーム（又は１フィールド）分の累積分布の値が
作成、記憶された後に割り込みがかかり、図２のフロー
チャートに示す処理を開始する。

【００２８】ここで、上記累積分布は図３のａの実線で
示されるものとする。最初にステップＳ１１で、上記累
積分布より、累積度数が予め決められた度数Ｎ_S，
Ｎ_M，Ｎ _Hを越える入力輝度レベルＬ_S，Ｌ_M，Ｌ_Hを
見出す。これらのレベルＬ_S，Ｌ _M，Ｌ_Hは、それぞれ
各画像の黒レベル，中間レベル，白レベルに対応する。

【００２９】次のステップＳ１２では、上記ステップＳ
１０で算出された各レベルＬ_S，Ｌ _M，Ｌ_Hを用いて、
全ての量子化レベルに対する（１）式で示す輝度変換関
数Ｘ（Ｌ）の値を算出し、輝度変換曲線による変換テー
ブルＺ（Ｌ）を上記ＲＡＭ２１に書き込む。

【００３０】

【数１】

【００３１】ここで、出力輝度レベルＬ´_S，Ｌ´
_Hは、次の（２）式、（３）式で定義される。

【００３２】

【数２】Ｌ´_S＝Ｌ_S−ΔＬ_S・・・（２）

【００３３】

【数３】Ｌ´_H＝Ｌ_H＋ΔＬ_H・・・（３）

【００３４】但し、上記輝度レベルＬ´_Sが０を下回っ
たときはＬ´_S＝０とし、上記輝度レベルＬ´_HがＬ
_MAXを上回ったときはＬ´_H＝Ｌ_MAXとする。また、上
記累積度数Ｎ_S，Ｎ_M，Ｎ_H及び定数ΔＬ_S，ΔＬ_Hは
予め決められているのに対し、上記入力輝度レベル
Ｌ_S，Ｌ_M，Ｌ_Hは上記累積度数Ｎ_S，Ｎ_M，Ｎ_Hに対
応して入力画像から算出される値である。

【００３５】上記（１）式による輝度変換は、累積分布
を算出するときにサンプリングを全画素に対して行った
場合には、暗いほうから累積度数Ｎ_Sピクセルが占める
入力輝度レベルの範囲０≦Ｌ≦Ｌ_S、及び明るいほうか
ら（全画素数−累積度数Ｎ_H）ピクセルが占める入力輝
度レベルの範囲Ｌ_H≦Ｌ≦Ｌ_MAXを圧縮し、その中間部
である（累積度数Ｎ_H−累積度数Ｎ_S）ピクセルの占め
る入力輝度レベルの範囲Ｌ_S≦Ｌ≦Ｌ_Hを、入力輝度レ
ベルＬ_Mを固定して伸長する処理となっている。ここ
で、累積度数Ｎ_Mは、伸長の中心である入力輝度レベル
Ｌ_Mを決定するものである。また、上記定数ΔＬ_Sは入
力輝度レベルＬ_Sをどの程度下げるかを決めるものであ
り、上記定数ΔＬ_Hは入力輝度レベルＬ_Hをどの程度上
げるか決めるものである。図３のａで示される累積分布
は、上記（１）式で示す輝度変換変換Ｘ（Ｌ）により与
えられる図４に実線で示すような輝度変換曲線を用いる
ことにより図３のｂで示すような累積分布に変換され
る。

【００３６】また、上記マイクロコンピュータ２０で
は、例えば図５のフローチャートに示すような処理を行
うようにしても良い。

【００３７】上記マイクロコンピュータ２０は、上記累
積分布作成器１０により、上記ＲＡＭ２１内に入力画像
の１フレーム（又は１フィールド）分の累積分布の値が
作成、記憶された後に割り込みがかかり、図５のフロー
チャートに示す処理を開始する。

【００３８】最初のステップＳ２１では、上記累積分布
作成器１０により作成された累積分布について、累積度
数が予め決められた度数Ｎ_S，Ｎ_M，Ｎ_Hを越える入力
輝度レベルＬ_S，Ｌ_M，Ｌ_Hを見出す。これらのレベル
Ｌ_S，Ｌ_M，Ｌ_Hは、それぞれ各画像の黒レベル，中間
レベル，白レベルに対応する。

【００３９】次のステップＳ２２では、時間的な不連続
性が起こらないように各レベルＬ_S，Ｌ_M，Ｌ_Hを次の
（４）式に従い時間的に平滑化する。

【００４０】

【数４】Ｌ_X←ｋ・Ｌ_X＋（１−ｋ）・Ｌ_X ^OLD （Ｘ＝Ｓ，Ｍ，Ｈ）・・・（４）

【００４１】ただし、Ｌ_X ^OLD（Ｘ＝Ｓ，Ｍ，Ｈ）は、
前の１フレーム（又は１フィールド）の輝度変換曲線を
構成する黒レベル，中間レベル及び白レベルである。こ
のようなパラメータＬ_S，Ｌ_M，Ｌ_Hから輝度変換曲線
を構成することにより、階調変換に過去の履歴を反映さ
せることができ、時間的な変動の大きさを緩和すること
ができる。ここで、ｋは０から１の間の値をとるパラメ
ータであるが、１に近づくにしたがい過去の変換曲線の
寄与が大きくなり、変換曲線の時間的な変動は緩慢にな
る。

【００４２】そして、次のスッテプＳ２３では、上記ス
ッテプＳ２１において上述のようにして時間的に平滑化
されたレベルＬ_S，Ｌ_M，Ｌ_Hを用いて、上記（１）式
によって輝度変換関数Ｘ（Ｌ）の値を計算し、輝度変換
曲線による変換テーブルＺ（Ｌ）を上記ＲＡＭ２１に書
き込む。

【００４３】ここで、図６、図７はある同一シーン中の
連続する２フレームに対してこのような時間的平滑化を
行なわずに輝度変換曲線を求めた例である。ａが累積分
布、ｂが輝度変換曲線を表わしているが、累積分布には
ほとんど差が見られないのに対し、白レベルＬ_Hが不連
続的に変化するため変換曲線は急激に変わっている。こ
のような変換曲線の時間的な不連続性は、画面全体にフ
リッカのようなちらつきを引き起こし画質の劣化をまね
く。図８のａはこの同一シーンの累積分布から求めた白
レベルの履歴であるが、９０フレーム付近で不連続に変
化している。これに対し図８のｂは上記（４）式によっ
て時間的平滑化を施した白レベルの履歴であり、ａに比
べ時間的な連続性が保たれているのがわかる。このよう
に時間的平滑化を施した黒レベル・中間レベル・白レベ
ルを用いて輝度変換曲線を構成することにより、フリッ
カの問題を解決できる。

【００４４】そして、最後にステップ２４で、黒，中
間，白レベルＬ_S，Ｌ_M，Ｌ_HをＬ_S ^OLD，Ｌ_M ^OLD，
Ｌ_H ^OLDに保存して１フレーム（１フィールド）分の処
理を終了する。

【００４５】また、上記マイクロコンピュータ２０で
は、例えば図９のフローチャートに示すような処理を行
うようにしても良い。

【００４６】上記マイクロコンピュータ２０は、上記累
積分布作成器１０により、上記ＲＡＭ２１内に入力画像
の１フレーム（又は１フィールド）分の累積分布の値が
作成、記憶された後に割り込みがかかり、図９のフロー
チャートに示す処理を開始する。

【００４７】最初のステップＳ３１では、上記累積分布
作成器１０により作成された累積分布について、累積度
数が予め決められた度数Ｎ_S，Ｎ_M，Ｎ_Hを越える入力
輝度レベルＬ_S，Ｌ_M，Ｌ_Hを見出す。これらのレベル
Ｌ_S，Ｌ_M，Ｌ_Hは、それぞれ各画像の黒レベル，中間
レベル，白レベルに対応する。

【００４８】次のステップＳ３２では、現在のフレーム
（又はフィールド）と１つ前のフレーム（又はフィール
ド）における累積分布の差の絶対値を輝度レベルごとに
足し合わせた量ΔＡを次の（５）式の演算により求め
る。

【００４９】

【数５】

【００５０】ここで、Ａ（Ｌ）は現在のフレーム（フィ
ールド）の累積分布のテーブルであり、Ａ^OLD（Ｌ）は
１つ前のフレーム（フィールド）の累積分布のテーブル
である。上記足し合わせた量ΔＡはシーンの変わり目を
検出するためのものであり、次のステップＳ３３では、
所定の閾値Ｔ_Hより小さいならば同一シーンであり、上
記閾値Ｔ_Hより大きいならばシーンの変わり目と判断さ
れる。このようにシーンの変わり目（シーンチェンジ）
を検出して処理を分けるのは、シーンが変わった時に、
変換の時間的な平滑化によって前のシーンの影響を後ろ
のシーンが受けないようにするためである。

【００５１】すなわち、上記ステップＳ３３において同
一シーンと判定された場合は、時間的な不連続性が起こ
らないように、次のステップＳ３４では各レベルＬ_S，
Ｌ_M，Ｌ_Hを上記（４）式に従い時間的に平滑化する。
ここで（４）式のパラメータｋは定数である必要はな
く、例えばシーンチェンジの度合いに応じて（上記ΔＡ
の大きさに応じて）変えてもよい。

【００５２】次のステップＳ３５では、このようにして
算出された各レベルＬ_S，Ｌ_M，Ｌ _Hを用いて、上記
（１）式によって輝度変換関数Ｘ（Ｌ）の値を計算し、
輝度変換曲線による変換テーブルＺ（Ｌ）を上記ＲＡＭ
２１に書き込む。

【００５３】そして、最後にステップＳ３６で黒・中間
・白レベルＬ_S，Ｌ_M，Ｌ_H及び累積分布Ａ（Ｌ）をＬ
^OLD _S，Ｌ^OLD _M，Ｌ^OLD _H，Ａ^OLD（Ｌ）に保存して
１フレーム（フィールド）分の処理を終了する。

【００５４】さらに、上記マイクロコンピュータ２０で
は、例えば図１０のフローチャートに示すような処理を
行うようにしても良い。

【００５５】上記マイクロコンピュータ２０は、累積分
布作成器１０により、上記ＲＡＭ２１内に入力画像の１
フレーム（又は１フィールド）分の累積分布の値が作
成、記憶された後に割り込みがかかり、図１０のフロー
チャートに示す処理を開始する。

【００５６】ここで、上記累積分布は上述の図３のａの
実線で示されるものとする。最初にステップＳ４１で、
上記累積分布より、予め決められた一定の累積度数
Ｎ_S，Ｎ _M，Ｎ_Hに対応する入力輝度レベルＬ_S，
Ｌ_M，Ｌ_Hを求めるとともに、上記（２）式、（３）式
で定義される出力輝度レベルＬ´_S，Ｌ´_Hを求める。

【００５７】但し、上記輝度レベルＬ´_Sが０を下回っ
たときはＬ´_Sを０とし、上記輝度レベルＬ´_HがＬ
_MAXを上回ったときはＬ´_HをＬ_MAXとする。また、上
記累積度数Ｎ_S，Ｎ_M，Ｎ_H及び定数ΔＬ_S，ΔＬ_Hは
予め決められているのに対し、上記入力輝度レベル
Ｌ_S，Ｌ_M，Ｌ_Hは上記累積度数Ｎ_S，Ｎ_M，Ｎ_Hに対
応して入力画像から算出される値である。

【００５８】例えば、上記累積度数Ｎ_Sが１であるなら
ば、上記入力輝度レベルＬ_Sは上記入力画像の１フレー
ム（フィールド）分の中で最も暗い輝度レベル（黒レベ
ル）に相当し、同様に、上記累積度数Ｎ_Hが上記入力画
像１フレーム（フィールド）分の全画素数であるなら
ば、上記入力輝度レベルＬ_Hは上記入力画像中で最も明
るい輝度レベル（白レベル）に相当することになる。但
し、実際には、上記累積度数Ｎ_Sは１より大きい所定の
値となり、上記累積度数Ｎ_Hは全画素数よりも小さい所
定の値となっている。

【００５９】次に、ステップＳ４２において、全ての量
子化レベルに対する輝度変換関数Ｘ（Ｌ）の値を算出す
る。この輝度変換関数Ｘ（Ｌ）は以下に示す上記（１）
式の輝度変換式により求められ、これにより、図４のａ
の輝度変換曲線が得られる。

【００６０】上記（１）式による輝度変換は、累積分布
を算出するときにサンプリングを全画素に対して行った
場合には、暗いほうから累積度数Ｎ_Sピクセルが占める
入力輝度レベルの範囲０≦Ｌ≦Ｌ_S、及び明るいほうか
ら（全画素数−累積度数Ｎ_H）ピクセルが占める入力輝
度レベルの範囲Ｌ_H≦Ｌ≦Ｌ_MAXを圧縮し、その中間部
である（累積度数Ｎ_H−累積度数Ｎ_S）ピクセルの占め
る入力輝度レベルの範囲Ｌ_S≦Ｌ≦Ｌ_Hを、入力輝度レ
ベルＬ_Mを固定して伸長する処理となっている。ここ
で、累積度数Ｎ_Mは、伸長の中心である入力輝度レベル
Ｌ_Mを決定するものである。また、上記定数ΔＬ_Sは入
力輝度レベルＬ_Sをどの程度下げるかを決めるものであ
り、上記定数ΔＬ_Hは入力輝度レベルＬ_Hをどの程度上
げるか決めるものである。図３のａで示される累積分布
は、上記輝度変換曲線を用いることにより図３のｂで示
すような累積分布に変換される。

【００６１】さらに、ステップＳ４３に進んで、上述の
（５）式により現在のフレーム（フィールド）の累積分
布と１つ前のフレーム（フィールド）の累積分布との差
分の絶対値を輝度レベルごとに足し合わせた量ΔＡを算
出する。

【００６２】次のステップ４４では、上記足し合わせた
量ΔＡが所定の閾値Ｔ_Hより小さいか否かの判定を行
う。上記足し合わせた量ΔＡが所定の閾値Ｔ_Hより小さ
いならば同一シーンであり、所定の閾値Ｔ_Hより大きい
ならばシーンの変わり目と判断され、シーンの変わり目
が検出される。このようにシーンの変わり目を検出して
処理を分けるのは、シーンが変わった時に、変換の時間
的な平滑化によって前のシーンの影響を後ろのシーンが
受けないようにするためである。

【００６３】次に、実際に画像に作用させる関数Ｆ
（Ｌ）を算出する。この関数Ｆ（Ｌ）は時間的な変換の
平滑化を図るために用いている。シーンが変わった場合
又は一番最初のフレーム（フィールド）である場合に
は、上記ステップＳ４４において上記足し合わせた量Δ
Ａが所定の閾値Ｔ_Hより大きいと判別され、ステップＳ
４５に進んで、上記輝度変換関数Ｘ（Ｌ）の値を上記実
際に画像に作用させる関数Ｆ（Ｌ）にそのままコピーす
る。また、同一シーンの場合には、上記ステップＳ４４
において上記足し合わせた量ΔＡが所定の閾値Ｔ_Hより
小さいと判別され、ステップＳ４６に進んで、以下に示
す（６）式に基づいて上記実際に画像に作用させる関数
Ｆ（Ｌ）を更新する。

【００６４】

【数６】Ｆ（Ｌ）←ｋ・Ｘ（Ｌ）＋（１−ｋ）・Ｆ（Ｌ）・・・（６）

【００６５】上記（６）式は、あるフレーム（フィール
ド）に対する上記実際に作用させる関数Ｆ（Ｌ）が、そ
のフレーム（フィールド）から上記（１）式によって算
出される輝度変換関数Ｘ（Ｌ）と１つ前のフレーム（フ
ィールド）に実際に作用させた関数Ｆ（Ｌ）との重み付
き加算によって生成されるということを示している。こ
のような変換曲線の作り方をすれば過去の履歴を反映さ
せることができ、時間的な変動の大きさを緩和すること
ができる。

【００６６】上記パラメータｋは、上記実際に画像に作
用させる関数Ｆ（Ｌ）に対して、どの程度そのフレーム
から計算された輝度変換関数Ｘ（Ｌ）を反映させるかを
表すものである。上記パラメータｋは定数である必要は
なく、例えばシーンチェンジの度合いに応じて（上記足
し合わせた量ΔＡの大きさに応じて）変化させてもよ
い。

【００６７】ここで、動画像の同一シーンであって自然
に変化している隣接する２つのフレーム（フィールド）
の出力輝度レベルを求める場合を考える。

【００６８】例えば、上述の図６、図７に示した同一シ
ーン中の連続する２フレームの各累積分布について、時
間的平滑化を行なわずに求めた前フレームの輝度変換曲
線は図１１のａのようになり、この輝度変換曲線を上記
（６）式により時間的に積分した変換曲線は図１１のｂ
のようになる。また、時間的平滑化を行なわずに求めた
後フレームの輝度変換曲線は図１２のａのようになり、
この輝度変換曲線を上記（７）式により時間的に積分し
た変換曲線を図１２のｂのようになる。上記図１１及び
図１２から、輝度変換曲線ａの急激な変化に対して変換
曲線ｂは緩慢に変化していることがわかる。このよう
に、時間的に積分した変換曲線ｂを用いることにより、
時間的な連続性が保たれ、フリッカの問題を解決でき
る。

【００６９】以上の各計算式においては、桁落ちを防ぐ
ために固定小数点演算を用いて行うが、最後に、ステッ
プＳ４７で上記実際に画像に作用させる関数Ｆ（Ｌ）の
小数部を丸めて最終的な変換テーブルＺ（Ｌ）を上記Ｒ
ＡＭ２１に書き込む。

【００７０】そして、上記輝度レベル変換器４０は上記
変換テーブルＺ（Ｌ）を参照し、フレームメモリ３０内
の輝度信号を順に変換することにより、１フレーム（フ
ィールド）分の処理が完了する。

【００７１】なお、上述の実施例は本発明の一例であ
り、例えばビデオカメラやカラープリンターに対しても
適用することができる。また、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲でその他の様々な構成が取り得ることは勿論であ
る。

【００７２】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、第１
の発明に係る画像処理装置では、量子化された入力画像
データについて、累積分布算出手段により所定の画像処
理単位毎に輝度レベルに対する画素の累積分布を算出
し、その累積分布に基づいて輝度変換曲線算出手段によ
り出力輝度レベルを表す輝度変換曲線を求め、輝度レベ
ル変換手段により上記輝度変換曲線の値に基づいて出力
輝度信号の輝度レベルを変換するので、輝度変換に入力
画像の特徴を動的に取り入れることができ、対象画像に
対して適応的な処理をすることができる。また、輝度レ
ベル全域を考慮しているので、ダイナミックレンジを有
効に使用することができ、より適切なコントラストを表
現することが可能となる。

【００７３】また、第２の発明に係る画像処理装置で
は、第１の発明に係る画像処理装置において、上記輝度
変換曲線算出手段により前の画像に作用させた輝度変換
曲線と現在の画像から求まる輝度変換曲線とに所定の重
み付けをして足し合わせた値を用いて出力輝度レベルを
表す輝度変換曲線を求めるので、時間方向に変換の平滑
化を行うことによって時間的な不連続性の問題を解決す
ることができる。

【００７４】また、第３の発明に係る画像処理装置で
は、第１の発明に係る画像処理装置において、上記累積
分布算出手段により求められる前の画像の累積分布と現
在の画像の累積分布との変化量に応じて、上記輝度変換
曲線を切り換えるか否かを判別して、シーンの変わり目
を検出し、異なるシーンにまたがって不必要な平滑化が
行われないようにすることができる。

【００７５】また、第４の発明に係る画像処理装置で
は、第３の発明に係る画像処理装置において、上記変化
量を所定の閾値で別弁することにより上記輝度変換曲線
の切り換えを行うことにより、異なるシーンにまたがっ
て不必要な平滑化が行われないようにすることができ
る。

【００７６】また、第５の発明に係る画像処理装置で
は、第１の発明に係る画像処理装置において、上記累積
分布算出手段により算出された累積分布からレベル算出
手段により白レベルと中間レベルと黒レベルを算出し、
算出された各レベルから上記輝度変換曲線算出手段によ
り輝度変換曲線を求めることにより、輝度レベル全域を
考慮して、ダイナミックレンジを有効に使用することが
でき、より適切なコントラストを表現することが可能と
なる。

【００７７】また、第６の発明に係る画像処理装置で
は、第５の発明に係る画像処理装置において、上記レベ
ル算出手段により算出された白レベルと中間レベルと黒
レベルを平滑化手段によりそれぞれ時間的に平滑化し、
平滑化された各レベルから上記輝度変換曲線算出手段に
より輝度変換曲線を求めるので、時間方向に変換の平滑
化を行うことによって時間的な不連続性の問題を解決す
ることができる。

【００７８】さらに、第７の発明に係る画像処理装置で
は、第６の発明に係る画像処理装置において、上記累積
分布算出手段により算出された累積分布について、制御
手段により、時間的に隣接する画像間の差分を検出し、
その差分値が所定の閾値よりも大きいときに上記平滑化
手段の動作を停止させることにより、異なるシーンにま
たがって不必要な平滑化が行われないようにすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像処理装置の概略的な構成を示
すブロック図である。

【図２】本発明に係る画像処理装置により画像を処理す
る手順の一例を示すフローチャートである。

【図３】入力輝度レベルと本発明に係る画像処理装置に
より処理された輝度レベルの一例を示す図である。

【図４】本発明に係る画像処理装置による輝度変換曲線
の一例を示す図である。

【図５】本発明に係る画像処理装置により画像を処理す
る手順の他の例を示すフローチャートである。

【図６】ある画像の入力輝度レベルと本発明に係る画像
処理装置により図２のフローチャートに示した手順で処
理された輝度レベルとを比較して示す図である。

【図７】図６に示した画像の次の画像の入力輝度レベル
と本発明に係る画像処理装置により図２のフローチャー
トに示した手順で処理された輝度レベルとを示す図であ
る。

【図８】図２及び図５のフローチャートに示した各手順
で処理された白レベルの変化状態を比較して示す図であ
る。

【図９】本発明に係る画像処理装置により画像を処理す
る手順の他の例を示すフローチャートである。

【図１０】本発明に係る画像処理装置により画像を処理
する手順の他の例を示すフローチャートである。

【図１１】図１０のフローチャートに示した手順で処理
する場合に、図６に示す画像の輝度変換曲線及び実際に
画像に作用させる関数を示す図である。

【図１２】図１０のフローチャートに示した手順で処理
する場合に、図７に示す画像の輝度変換曲線及び実際に
画像に作用させる関数を示す図である。

【図１３】入力輝度信号と出力輝度信号との関係を示す
図である。

【符号の説明】

５・・・・・・・・・・Ａ／Ｄ変換器１０・・・・・・・・・累積分布作成器２０・・・・・・・・・マイクロコンピュータ２１・・・・・・・・・ＲＡＭ２２・・・・・・・・・ＣＰＵ２３・・・・・・・・・ＲＯＭ３０・・・・・・・・・フレームメモリ４０・・・・・・・・・輝度レベル変換器５０・・・・・・・・・Ｄ／Ａ変換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】量子化された入力画像データに基づいて
表示のための画像データを求めて出力する画像処理装置
において、上記入力画像データの所定の画像処理単位毎に輝度レベ
ルに対する画素の累積分布を算出する累積分布算出手段
と、上記累積分布算出手段により算出された累積分布を用い
て出力輝度レベルを表す輝度変換曲線を求める輝度変換
曲線算出手段と、上記輝度変換曲線算出手段により求められた輝度変換曲
線の値に基づいて輝度信号の輝度レベルを変換して出力
する輝度レベル変換手段とを有して成ることを特徴とす
る画像処理装置。
【請求項２】上記輝度変換曲線算出手段により求めら
れる輝度変換関数を用い、前の画像に作用させた輝度変
換曲線と現在の画像から求まる輝度変換曲線とに所定の
重み付けをして足し合わせた値を算出し、この算出され
た値を用いて出力輝度レベルを表す輝度変換曲線を求め
ることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】上記累積分布算出手段により求められる
前の画像の累積分布と現在の画像の累積分布との変化量
に応じて、上記輝度変換曲線を切り換えるか否かを判別
することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】上記変化量を所定の閾値で別弁すること
により上記輝度変換曲線の切り換えを行うことを特徴と
する請求項３記載の画像処理装置。
【請求項５】上記累積分布算出手段により算出された
累積分布から白レベルと中間レベルと黒レベルを算出す
るレベル算出手段を備え、上記輝度変換曲線算出手段は上記レベル算出手段により
算出された各レベルから輝度変換曲線を求めることを特
徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項６】上記レベル算出手段により算出された白
レベルと中間レベルと黒レベルをそれぞれ時間的に平滑
化する平滑化手段を備え、上記輝度変換曲線算出手段は上記平滑化手段により平滑
化された各レベルから輝度変換曲線を求めることを特徴
とする請求項５記載の画像処理装置。
【請求項７】上記累積分布算出手段により算出された
累積分布について、時間的に隣接する画像間の差分を検
出し、その差分値が所定の閾値よりも大きいときに上記
平滑化手段の動作を停止させる制御手段を設けたことを
特徴とする請求項６記載の画像処理装置。