CN1305009C

CN1305009C - 图像处理装置和图像处理方法

Info

Publication number: CN1305009C
Application number: CNB2004100337327A
Authority: CN
Inventors: 森贤次
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2024-04-09
Also published as: KR20040089511A; JP2004310671A; JP3956887B2; US20040213457A1; US7508543B2; TW200427310A; TWI247530B; CN1536531A; KR100564467B1

Abstract

本发明提供可以使存储器等资源简化、同时可以用适合于动态图像的高的处理速度执行图像修正的图像修正装置和方法以及程序。进行具有规定的灰度范围的输入图像数据的修正的图像处理装置，具备：保持与上述灰度范围的全体或一部分对应、含有1个或1个以上的修正点而且含有把多个特定的曲线图案部分组合起来的组合部分的修正曲线的修正系数的系数保持装置；根据上述输入图像数据中的像素的灰度值的统计性的信息决定修正量的修正量决定装置；采用把根据上述输入图像数据决定的上述修正系数与上述修正量之积加到上述输入图像数据上的办法进行上述输入图像数据的修正的修正装置。

Description

图像处理装置和图像处理方法

技术领域

本发明涉及对来自各种各样的源的输入图像进行各种修正处理的图像修正技术。

背景技术

人们熟悉接受来自数字摄像机(照相机)等的各种图像输入装置的图像数据、例如进行对比度修正、亮度修正等的修正处理的图像处理装置。在这样的图像修正处理中，一般地说，大多要根据预先决定好的修正曲线修正输入图像的灰度。具体地说，把规定修正曲线的修正曲线数据预先存储在查找表(LUT:: look up table)等的存储器内，参照该表进行输入图像数据的修正。

此外，输入图像数据的内容，例如人们提出了根据亮度分布决定修正曲线的手法(例如，参看专利文献1)。

[专利文献1]

特开平10-208034号公报

在要把预先决定好的修正曲线存储在LUT内的情况下，就需要相应的存储器。另一方面，若使用根据输入图像数据决定修正曲线的方法，由于为决定修正曲线而需要内插处理等的运算，故要实时地修正输入图像数据是困难的，特别是对于动态图像来说是不能适用的。

发明内容

本发明就是鉴于以上各点而完成的，课题在于提供可以使存储器等资源简化，同时可以用适合于动态图像(动画)的高的处理速度执行图像修正的图像修正装置和方法。

在本发明的1个观点中，进行具有规定的灰度范围的输入图像数据的修正的图像处理装置，具备：保持作为与上述灰度范围的全体或一部分对应的修正曲线并且含有1个或1个以上的修正点的修正曲线的修正系数的系数保持装置；根据上述输入图像数据中的像素的灰度值的统计性信息决定修正量的修正量决定装置；以及通过把根据上述输入图像数据决定的上述修正系数与上述修正量之积加到上述输入图像数据上的运算进行上述输入图像数据的修正的修正装置。

此外，在同样的观点中，进行具有规定的灰度范围的输入图像数据的修正的图像处理方法，具备：保持作为与上述灰度范围的全体或一部分对应的修正曲线并且含有1个或1个以上的修正点的修正曲线的修正系数的工序；根据上述输入图像数据中的像素的灰度值的统计性信息决定修正量的工序；以及通过把根据上述输入图像数据决定的上述修正系数与上述修正量之积加到上述输入图像数据上的运算进行上述输入图像数据的灰度修正的工序。

倘采用上述的图像处理装置或图像处理方法，则可以进行具有规定的灰度范围的输入图像数据的修正。所谓规定的灰度范围，例如在8位的输入图像数据的情况下，就是0～255。此外，作为输入图像数据的修正，例如包括对比度修正、亮度修正、色度修正等。这些修正，可以采用根据预先决定好的修正曲线变更输入图像数据的灰度值的办法进行。在这里，修正曲线与灰度范围的全体或一部分对应。就是说，既可以对于灰度范围的全体设定修正曲线，也可以对于灰度范围的一部分设定修正曲线。在对灰度范围的一部分设定修正曲线的情况下，与修正曲线对应的范围以外的范围，可以采用由修正直线进行的修正等的别的修正方法。这样的修正曲线，包括1个或1个以上的修正点，而且包括把多个特定的曲线图案部分组合起来构成的组合部分。作为特定的曲线图案部分，例如是正弦波的反复重复部分等，包括那些符号虽然不同但是曲线图案相同的部分。

这样的修正曲线，以规定修正曲线的修正系数的形式而不是以其自身的数据的形式进行保持。此外，在修正的执行时，采用计算根据输入图像数据决定的修正系数和上述修正量之积，并把它加到输入图像数据上的办法，进行输入图像数据的灰度修正。

借助于此，就可以实现图像处理装置的简化，而没有必要根据规定修正曲线的固定点和修正点执行复杂的内插运算以产生修正曲线自身的数据，或把所产生的修正曲线全体数据都存储在存储器内。此外，由于修正处理自身可以借助于利用修正系数的积和运算执行，故高速修正就成为可能。

在上述图像处理装置的一个方式中，上述系数保持装置，仅仅保持与上述修正曲线的曲线图案部分的一部分对应的修正系数，上述修正装置，具备根据与上述曲线图案的一部分对应的修正系数，产生上述修正曲线的修正系数的装置。在该方式的修正曲线中，对于借助于相同的曲线图案的组合构成的部分来说仅仅保持作为基础的曲线图案部分的修正系数而不是保持和存储与其全体对应的修正系数数据，其它的部分则根据所保持的修正系数产生修正系数执行修正处理。因此，可以减少保持修正系数的存储器容量，或者，可以使电路的构成简化。

在上述图像处理装置的一个方式中，上述修正曲线，以上述修正曲线的水平轴或垂直轴为基准轴，可以包括与上述修正曲线的曲线图案的一部分对称的部分。借助于此，对于那些例如使特定的曲线图案对于与某一输入灰度值对应的基准轴对称地进行了变化的部分，或对于那些使正负的符号进行了反转的部分，就没有必要保持和存储修正系数。例如，在修正曲线具有正弦波之类的形状的情况下，采用仅仅预先保持下与正弦波的1个周期的1/4对应的曲线图案部分对应的的修正系数，使之折返到X轴和Y轴方向的办法就可以得到正弦波1个周期的修正曲线。

在上述的图像处理装置的一个方式中，上述修正点是对于上述灰度范围的中心对称的2点，在该2点处的修正量的绝对值相等且符号相反，上述系数保持装置可以保持含有上述2点作为上述修正点的修正曲线的修正系数。借助于此，由于修正曲线将变成为灰度范围的1/2的图案的重复，故可以减少应保持的修正系数。

在上述图像处理装置的一个方式中，上述修正点是距上述灰度范围的下限1/4点和距上限1/4点这2点，在该2点处的修正量的绝对值相等且符号相反，上述系数保持装置可以保持含有上述2点作为上述修正点的修正曲线的修正系数。借助于此，由于修正曲线将变成为灰度范围的1/4的图案的重复，故可以减少应保持的修正系数。

在上述图像处理装置的一个方式中，上述系数修正点可以设定为对于上述灰度范围的中心对称的2点中的任意一方。借助于此，对于对该点对称的部分来说，就可以使应保持的修正系数减少到1/2。

在上述图像处理装置的一个方式中，上述修正装置，可以使用借助于上述系数保持装置保持的同一修正系数，进行对上述输入图像的亮度的修正和对色差的修正。此外，在该情况下，上述修正装置，可以采用以时分方式参照上述系数保持装置的办法并行地进行对上述亮度的修正和对上述色差的修正。

在本发明的另一观点中，进行具有规定的灰度范围的输入图像数据的修正的图像处理装置，具备：保持作为与上述灰度范围的全体或一部分对应的修正曲线并且含有1个或1个以上的修正点的修正曲线的修正系数的系数保持装置；用于根据上述输入图像数据中的像素的灰度值的统计性信息决定修正量的修正量决定装置；对于与上述灰度范围对应的所有灰度值，把与各个灰度值对应的上述修正系数与上述修正量之积加到上述灰度值上，将所得到的结果作为修正曲线数据存储的修正曲线数据产生装置；以及参照上述修正曲线数据进行上述输入图像数据的灰度修正的修正装置。

此外，在同样的观点中，进行具有规定的灰度范围的输入图像数据的修正的图像处理方法，具备：保持作为与上述灰度范围的全体或一部分对应的修正曲线并且含有1个或1个以上的修正点的修正曲线的修正系数的工序；根据上述输入图像数据中的像素的灰度值的统计性信息决定修正量的工序；对于与上述灰度范围对应的所有灰度值，把与各个灰度值对应的上述修正系数与上述修正量之积加到上述灰度值上，将所得到的结果作为修正曲线数据存储的工序；以及参照上述修正曲线数据进行上述输入图像数据的灰度修正的工序。

倘采用上述的图像处理装置或图像处理方法，则可以进行具有规定的灰度范围的输入图像数据的修正。所谓规定的灰度范围，例如在8位的输入图像数据的情况下，就是0～255。此外，作为输入图像数据的修正，例如包括对比度修正、亮度修正、色度修正等。这些修正，可以采用根据预先决定好的修正曲线变更输入图像数据的灰度值的办法进行。在这里，修正曲线与灰度范围的全体或一部分对应。就是说，既可以对于灰度范围的全体设定修正曲线，也可以对于灰度范围的一部分设定修正曲线。在对灰度范围的一部分设定修正曲线的情况下，与修正曲线对应的范围以外的范围，可以采用由修正直线进行的修正等的别的修正方法。这样的修正曲线，包括1个或1个以上的修正点，而且包括把多个特定的曲线图案部分组合起来构成的组合部分。作为特定的曲线图案部分，例如是正弦波的重复部分等，包括那些符号虽然不同但是曲线图案相同的部分。

这样的修正曲线，预先作成并保持有修正曲线数据，对每一个输入图像数据都参照相应的修正曲线数据进行修正。修正曲线数据可以采用对与上述灰度范围对应的所有灰度值，参照上述系数保持装置，把与各个灰度值对应的上述修正系数与上述修正量之积加到上述灰度值上的办法产生。

借助于此，就没有必要执行目的为对每一个输入图像数据进行修正处理的运算，因而，可以减小功耗。

在上述图像处理装置的一个方式中，上述修正点可以设定为对于上述灰度范围的中心对称的2点中的任意一方。借助于此，就对于该点对称的部分来说，可以使应保持的修正系数减少到1/2。

在上述图像处理装置的一个方式中，上述修正，包括对上述输入图像数据的2个色差数据进行修正的色度修正，上述修正装置，可以采用对上述2个色差数据，采用以时分方式参照同一修正曲线数据的办法进行修正。借助于此，就没有必要对2个色差数据中的每一者都保持修正曲线数据，可以减少必要的存储器容量。

附图说明

图1示出了本发明的图像处理系统的构成。

图2示出了图1所示的图像处理系统的详细构成。

图3示出了实施方式1的图像处理装置的构成。

图4示出了实施方式1的灰度修正曲线的例子。

图5示出了实施方式1的修正量计算部分的构成。

图6示出了实施方式2的图像处理装置的构成。

图7示出了实施方式2的对比度修正曲线的例子。

图8示出了实施方式2的Y修正处理部分的构成。

图9示出了实施方式3的图像处理装置的构成。

图10示出了实施方式3的亮度修正曲线的例子。

图11示出了实施方式4的图像处理装置的构成。

图12示出了实施方式4的色度修正曲线的例子。

图13示出了实施方式4的UV修正处理部分的构成。

图14示出了实施方式5的图像处理装置的构成。

图15示出了实施方式5的对比度/色度修正处理部分的构成。

图16示出了对比度/色度修正的计时图表。

图17示出了实施方式6的LUT制作部分的构成。

图18示出了实施方式7的图像处理装置的构成。

图19示出了实施方式7的LUT制作部分的构成。

图20示出了实施方式8的图像处理装置的构成。

图21示出了实施方式8的LUT制作部分的构成。

图22示出了实施方式8的色度修正处理的计时图表。

标号说明

10 图像输入装置

20 图像处理装置

30 图像输出装置

201 RGB/YUV变换部分

202 YUV/RGB变换部分

210 频率分布曲线(ヒストグラム)制作部分

220 图像统计量计算部分

230～233 修正量计算部分

240～242 Y修正处理部分

243 UV修正处理部分

244 对比度/色度修正处理部分

264 LUT制作部分

具体实施方式

以下，参看附图对本发明的优选实施方式进行说明。

[基本构成]

图1借助于框图示出了本发明的一个实施方式的图像处理系统，图2借助于框图示出了具体的硬件构成例。

在图1中，图像输入装置10采用对图像进行摄像等的办法向图像处理装置20输出图像数据，图像处理装置20进行规定的对比度增强等的图像处理后向图像输出装置30输出，图像输出装置30显示增强了对比度后的图像。

作为图像输入装置10的具体例，如图2所示，相当于扫描仪11或数字静像照相机12或者视频摄像机14等。此外，本发明由于在动态图像的修正中特别有效，故作为图像输入装置10，除上述以外，还可以使用移动电话的照相机、DVD播放机等的图像设备等。再有，也可以把从网络设备传输的信息图像或由电波传输的信息图像等用做来自图像输入装置10的输入图像。

由计算机21和硬盘22等构成的计算机系统相当于图像处理装置20的具体例。打印机31或显示器32等相当于图像输出装置30的具体例，但是，除此之外，在彩色复印机、彩色传真机、作为显示器设备的液晶面板、有机EL面板、投影机等中也可以应用。

在本图像处理系统中，作为图像修正的一个例子，由于是一种想要对对比度弱的图像提供最佳的对比度的图像修正，故就变成为或者是用作为图像输入装置10的扫描仪11对照片进行摄影的图像数据，或者是用数字静像照相机12摄影的对比度弱的图像数据，或者是用视频摄像机14摄影的动态图像等为处理的对象，向作为图像处理装置20的计算机系统输入。

图像处理装置20，至少要构成：抽出亮度的分布的亮度分布检测装置219、根据该所检测到的亮度分布首先检测亮度分布的扩展量的亮度分布扩展量检测装置229、根据该扩展量把多的灰度数分配给分布密度大的范围同时把少的灰度数分配给分布密度小的范围的灰度数分配装置239、以及根据所分配的亮度的灰度变换图像数据的图像数据变换装置249。当然，图像处理装置20，除此之外，还可以构成对因每一个机种不同而产生的颜色的差异进行修正的色变换装置、对与每一机种对应的分辨率进行变换的分辨率变换装置等。在本例中，计算机21在使用RAM等的同时，还执行保存在内部的ROM或硬盘22内的各个图像处理的程序。

该图像处理程序的执行结果，如后所述，可作为增强了对比度的图像数据而得到，根据所得到的图像数据用本身为图像输出装置30的打印机31进行打印，或在本身为图像输出装置30的显示器32上显示。另外，该图像数据，更为具体地说，是RGB(红、绿、蓝)的灰度数据，此外，图像也可以作为在纵向(高度)和横向(宽度)上网格状地排列的点矩阵数据而构成。

[实施方式1]

其次，对本发明的实施方式1进行说明。图3示出了实施方式1的图像处理装置20a的构成。图像处理装置20a是图1所示的图像处理装置20的一个例子，从图像输入装置10接受图像输入RGB_IN，向图像输出装置30输出图像输出RGB_OUT。

如图所示，实施方式1的图像处理装置20a，具备：RGB/YUV变换部分201，频率分布曲线制作部分210，图像统计量计算部分220，修正量计算部分230，Y修正处理部分240，YUV/RGB变换部分202。在这里，在与图1所示的基本构成之间的关系中，频率分布曲线制作部分210与亮度分布检测装置219对应，图像统计量计算部分220与亮度分布扩展量检测装置229对应，修正量计算部分230与灰度数分配装置239对应，Y修正处理部分240与图像数据变换装置249对应。

RGB/YUV变换部分201，把本身为RGB数据的图像输入RGB_IN变换成亮度(Y)和色差(U、V)数据(以下，也叫做‘YUV数据’)。从RGB数据向YUV数据进行变换的变换式如下所示。

Y＝+0.2990R+0.5870G+0.1140B

U＝-0.1684R-0.3316G+0.5000B

V＝+0.5000R-0.4187G-0.0813B

频率分布曲线制作部分210，制作所得到的Y(亮度)数据的频率分布曲线(ヒストグラム)，图像统计量计算部分220根据该频率分布曲线计算图像统计量。然后，修正量计算部分230根据图像统计量计算出Y数据的修正量后提供给Y修正处理部分240。

从RGB/YUV变换部分201向Y修正处理部分240提供YUV数据，Y修正处理部分240根据计算出来的修正量执行Y数据的修正。然后，把含有修正后的Y数据的YUV数据送往YUV/RGB变换部分202。

YUV/RGB变换部分202，把借助于Y修正处理部分240修正后的YUV数据变换成本身为RGB数据的图像输出RGB_OUT后输出。从YUV数据向RGB数据变换的变换式如下所示。

R＝Y+1.4020V

G＝Y-0.3441U-0.7139V

B＝Y+1.7718U-0.0012V

在本发明中，特别是注意到了动态图像的图像修正处理，作为图像输入RGB_IN，规定为具有恒定的再现周期的连续输入的帧数据。

为此，在频率分布曲线制作部分210制作成1帧的帧数据的频率分布曲线后，若不能迅速地借助于修正量计算部分230进行修正量计算和借助于Y修正处理部分240进行修正处理，则不可能保持动态图像的实时性、连续性。例如，如果在制作要在图像修正中使用的修正曲线的LUT时进行内插运算等，则其运算时间就会对全体的处理速度造成影响，有可能会产生大的处理延迟。

于是，在本实施方式中，采用在完成了图像输入的频率分布曲线的制作、图像统计量计算和修正量计算后，就立即对接着输入进来的帧数据应用该修正进行修正处理而不进行内插运算和LUT制作的办法，来实现实时的修正。另外，由于频率分布曲线和修正量是用前一帧的帧数据制成的，故作为以之为基础的修正的对象的帧将变成为下一帧。就是说，作为修正量的计算基础的帧，和将成为用该修正量进行修正的对象的帧错开(延迟)了1帧，但是，对于30帧/秒等某种程度或以上的帧的动态图像来说，可以说这种延迟在人的视觉上不会成为问题。

另外，在RGB数据和YUV数据间的变换的详细的方法中虽然没有什么特别规定，但是为了高速且用简单的构成(省资源)执行，理想的是采用简化计数的办法借助于积和运算和移位运算(用电路方式削除低位位)进行变换。此外，在图像输入是YUV数据而不是RGB数据的情况下，当然该变换是不需要的。另外，本发明的应用，并不限定于RGB数据、YUV数据。

其次，详细地对Y修正处理部分240中的修正处理进行说明。在本实施方式中，Y修正处理部分240所进行的修正，作为利用修正曲线对多灰度数据进行修正的一般的曲线修正进行说明，而与对比度修正、亮度修正、色度修正等这样的类别无关。

具体地说，如下所述地决定规定修正曲线的修正点。另外，所说的修正点，是修正曲线上的点，是作为决定修正曲线的基准的点。

(1)修正点的个数定为1个或1个以上。

(2)修正点的输入坐标(修正特性的X轴)预先固定(就是说，定为与图像的内容无关)。

(3)修正点的输出坐标(修正特性的Y轴)随着图像内容逐次变化。

例如，若设修正输入坐标为X1、X2、…、Xn，设从图像内容求得的修正量为ΔY1、ΔY2、…、ΔYn，则修正点坐标就变成为(X1、X1+ΔY1)、(X2、X2+ΔY2)、…、(Xn、Xn+ΔYn)。如果用一般的仿样内插算法把这些修正点和不使之变化的固定点(就是说，最小灰度值和最大灰度值)连接起来，则修正曲线的公式如下。

在0≤X＜X1时，则变成为

Y＝F11[X]×ΔY1+F12[X]×ΔY2+…+F1n[X]×ΔYn+X

在X1≤X＜X2时，则变成为

Y＝F21[X]×ΔY1+F22[X]×ΔY2+…+F2n[X]×ΔYn+X

………

在Xn≤X时，则变成为

Y＝Fn1[X]×ΔY1+Fn2[X]×ΔY2+…+Fnn[X]×ΔYn+X

把这些归纳起来，则变成为

Y＝F1[X]×ΔY1+F2[X]×ΔY2+…+Fn[X]×ΔYn+X 式(1)

其中，F1[X]、F2[X]、…、Fn[X]是X的函数，由于当X1、X2、…、Xn决定下来时，这些函数也就一意地决定下来，故对于从最小灰度到最大灰度的X都预先计算出来存放到表内。例如，如果输入灰度为8位(比特)，表值为8位，则一个表的大小就变成为256×8位的大小，灰度修正特性就变成为图4所示的那样。

其次，说明本实施方式的Y修正处理部分的基本构成。图5示出了本实施方式的Y修正处理部分240的构成。如图所示，向Y修正处理部分240中，输入图像输入X和修正量ΔY1～ΔYn。Y修正处理部分240，具有与F1[X]～Fn[X]对应的表(在本例中为256×8位)，按照式(1)把图像输入和系数F1[X]～Fn[X]中的每一者之间的积加到ΔY1、ΔY2～ΔYn上，把它们的合计作为图像输出Y输出。

灰度修正可用以下的步骤进行。

(1)首先，预先计算出系数F1[X]、F2[X]、…、Fn[X]。这些系数，如图5所示，可以作成表预先保持在ROM存储器内。此外，在有存储器削减的要求的情况下，也可以保持原状地用固定值电路化。

(2)其次，开始输入图像，借助于频率分布曲线制作部分210和图像统计量计算部分220解析帧数据的内容，借助于修正量计算部分230决定修正量ΔY1～ΔYn。

(3)然后，把将依赖于图像输入X决定的系数F1[X]、F2[X]、…、Fn[X]分别乘以修正量ΔY1、ΔY2～ΔYn后的积加到原来的图像输入X上，执行灰度修正。如上所述，由于用预先计算好的值仅仅用积和运算进行修正而不是在求得了修正量ΔY1、ΔY2～ΔYn后再绘制仿样曲线，故高速的修正处理就变成为可能。

如上所述，倘采用本实施方式，则即便是在在图像显示装置等的CPU的使用中没有自由度的情况下(例如，由于CPU正在执行别的处理等的理由而完全不能使用、虽然可以使用但是处理速度慢、不能像对比度修正电路所要求的定时那样地使用CPU等的情况下)，由于也可以借助于上边所说的修正电路自身简单地进行仿样内插，故可以实时地修正并显示动态图像等。此外，由于对输入图像中的各个像素值可以实时地进行内插、修正，故不再需要用来预先保持内插结果的LUT存储器，图像显示装置自身的低成本化就成为可能。

[实施方式2]

其次，对本发明的实施方式2进行说明。实施方式2涉及作为利用修正曲线的图像修正具体地进行对比度修正的情况下的图像处理系统。这里所说的对比度修正，是采用对于输入进来的图像的Y(亮度)数据，降低低亮度像素的灰度值，提高高亮度像素的灰度值的办法提高对比度的修正。

图6示出了实施方式2的图像处理装置20b的构成。实施方式2的图像处理装置20b的基本构成，与图3所示的实施方式1的图像处理装置20a大体上是同样的。但是，在不设置图像统计量计算部分220而代之以设置标准偏差计算部分221这一点，不设置修正量计算部分230而代之以设置对比度修正量计算部分231这一点，以及Y修正处理部分241具备执行对比度修正的构成这一点不同。

在图6中，来自图像输入装置10的图像输入RGB_IN借助于RGB/YUV变换部分201变换成YUV数据。Y数据被送往频率分布曲线制作部分210，用帧单位制作成亮度的频率分布曲线后供往标准偏差计算部分221。标准偏差计算部分221计算以帧为单位的亮度的标准偏差，供往对比度修正量计算部分231。对比度修正量计算部分231根据标准偏差计算对比度修正量，供往Y修正处理部分241。Y修正处理部分241根据所接受到的修正量执行Y数据的对比度修正。然后，对比度修正后的Y数据和U数据以及V数据，借助于YUV/RGB变换部分202变换成本身为RGB数据的图像输出RGB_OUT，向图像输出装置30输出。

其次，详细地对Y修正处理部分241的修正处理进行说明。在本实施方式中，作为图像修正进行对比度修正，如下所述地决定规定修正曲线的修正点(参看图7(a))。

(1)把修正点的个数设定为2个。

(2)将修正点的输入坐标(修正特性的X轴)设定为64(＝256×1/4)和192(＝256×3/4)。

(3)使修正点输出坐标(修正特性的Y轴)与修正量的绝对值相等，在64时减少灰度，在192时增加灰度。

就是说，若设修正量的绝对值为ΔY，则修正点坐标就变成为(64，64-ΔY)和(192，192+ΔY)。

对比度修正量ΔY例如如下所述地决定。设帧图像的亮度标准偏差为σ，设要进行对比度的修正的上限的σ为σlimit，修正量ΔY为

ΔY＝σlimit-σ(σ＜σlimit)

ΔY＝0 (σ≥σlimit)

但是，上述只是修正量推导的一个例子，是用来说明由取决于图像的内容随时变化的参数适应性地决定修正量的例子。因此，本发明的修正量推导方法并不限定于上述的例子。

若用仿样内插算法，把固定点(0，0)、修正点(64，64-ΔY)和(192，192+ΔY)、固定点(255，255)连接起来，则输入亮度y和输出亮度Y之间的关系就变成为如下式所示。

在0≤y＜64时，

Y＝y(y²-12288)/2¹⁹×ΔY+y

在64≤y＜192时，

Y＝y’(y’²-12288)/2¹⁹×ΔY+y，但是，y’＝128-y

在192≤y＜255时，

Y＝y”(y”²-12288)/2¹⁹×ΔY+y，但是，y”＝y-256

若设上式为Y＝F[y]×ΔY+y，则修正量ΔY的系数F[y]则变成为如图7(b)那样。如图示所示，由于F[y]将变成为具有类似于正弦波(sin波)的值的周期性的波形，只要把128≤y≤192的部分看作是基本的曲线图案，只把该部分的系数表格化后存储起来即可。

对比度修正处理，可借助于Y修正处理部分241，如下所述地执行。

(1)预先计算好系数F[y]。但是，只计算128≤y≤192的曲线图案部分，把它重新定义为F’[z](0≤z≤64)。把F’[z]当作某一位长度(例如8位)的固定小数点数，使之变成为表后预先保持在ROM存储器内，为了削减存储器也可以保持原状地用固定值电路化。

(2)如果开始图像输入，频率分布曲线制作部分210就制作频率分布曲线，标准偏差计算部分221计算标准偏差，对比度修正量计算部分231决定修正量ΔY。

(3)采用把给借助于输入y决定的F[y]乘上ΔY后的积加到原来的数据y的办法，执行对比度修正。图8示出了进行对比度修正的y修正处理部分241的构成例。借助于图示的电路就可以执行上述的对比度修正。

但是，Y修正处理部分

在0≤y＜64的时候，设为F[y]＝-F’[y]

在64≤y＜128的时候，设为F[y]＝-F’[128-y]

在128≤y＜192的时候，设为F[y]＝F’[y-128]

在192≤y＜255的时候，设为F[y]＝F’[256-y]

如上所述，由于可以用预先计算好的值只通过积和运算来进行修正而不是在求出修正量ΔY之后再绘制仿样(スプライン)曲线，故可以进行高速的修正处理。此外，由于可以利用修正曲线的周期性仅仅把修正曲线的一部分存储起来使用(就是说，把修正曲线看作特定的曲线图案的组合，仅仅存储该对于曲线图案部分的系数)，故系数表的大小的削减或存储系数的电路的削减是可能的。

[实施方式3]

其次，对本发明的实施方式3进行说明。实施方式3涉及作为利用修正曲线的图像修正具体地进行亮度修正的情况时的图像处理系统。亮度修正，是对于输入进来的图像的Y(亮度)数据，全体的亮度分布偏向低亮度或偏向高亮度一侧的情况下的修正(亮度修正)。

图9示出了实施方式3的图像处理装置20c的构成。实施方式3的图像处理装置20c的基本构成，与图3所示的实施方式1的图像处理装置20a大体上是同样的，具体地说，具备：RGB/YUV变换部分201，亮度总和计算部分212，亮度平均值计算部分222，亮度修正量计算部分232，Y修正处理部分242和YUV/RGB变换部分202。

在图9中，来自图像输入装置10的图像输入RGB_IN借助于RGB/YUV变换部分201变换成YUV数据。Y数据被送往亮度总和计算部分212，以帧单位计算亮度的总和后供往亮度平均值计算部分222。亮度平均值计算部分222计算以帧为单位的亮度的总和，供往亮度修正量计算部分232。亮度修正量计算部分232根据亮度平均值计算亮度修正量，供往Y修正处理部分242。Y修正处理部分242，根据所接受到的修正量执行Y数据的亮度修正。然后，亮度修正后的Y数据、U数据和V数据借助于YUV/RGB变换部分202变换成本身为RGB数据的RGB_OUT，向图像输出装置30输出。

其次，对于Y修正处理部分242的修正处理详细地进行说明。在本实施方式中，作为图像修正进行亮度修正，如下所述地决定规定修正曲线的修正点(参看图10(a))。

(1)把修正点的个数设定为1个。

(2)修正点的输入坐标(修正特性的X轴)，在修正量＜0的时候，定为64，在修正量＞0的时候定为192(对输入坐标128的对称值的例子)。

(3)修正点的输出坐标(修正特性的Y轴)，在输入坐标为64时减少灰度，在输入坐标192时增加灰度。

就是说，若设修正量的绝对值为ΔY，则修正点坐标就变成为(64，64-ΔY)和(192，192+ΔY)中的一者。

色度修正量ΔY，例如如下所述地决定。若设输入进来的帧图像的亮度平均值为A，决定高亮度化还是低亮度化的阈值为Ath，则修正量ΔY将变成为

ΔY＝Ath-A

另外，该亮度修正量的决定方法是一个例子，也可以采用别的修正量的决定方法。

对于ΔY＞0的情况，若用仿样内插算法把固定点(0，0)、修正点(192，192+ΔY)，固定点(255，255)连接起来，则输入亮度y与输出亮度之间的关系就变成为下式。

在0≤y＜192时，

Y＝-y(y²-61440)/(9×2¹⁹)×ΔY+y

在192≤y＜255时，

Y＝-y’(y’²-28672)/(3×2¹⁹)×ΔY+y，但是，y’＝256-y

另一方面，在ΔY＜0时，若同样地用仿样内插算法把固定点(0，0)、修正点(64，64+ΔY)、固定点(255，255)连接起来，则输入亮度y与输出亮度Y之间的关系就变成为下式。

在0≤y＜64时，

Y＝-y(y²-28672)/(3×2¹⁹)×ΔY+y

在64≤y＜255时，

Y＝-y’(y’²-61440)/(9×2¹⁹)×ΔY+y，但是，y’＝256-y

若设上式为Y＝G[y]×ΔY+y，则修正量ΔY的系数G[y]变成为如图10(b)所示的那样。如图示所示，由于G[y]在ΔY＞0和ΔY＜0的时候，将变成为以128为中心的对称的波形，只要把ΔY＞0这一方表格化后存储起来即可。

亮度修正处理，可借助于Y修正处理部分241，如下所述地执行。

(1)预先计算好ΔY＞0的系数G[y]。可以把G[y]当作某一位长度(例如8位)的固定小数点数，将之变成表保持在ROM存储器内，为了削减存储器也可以保持原状地用固定值电路化。

(2)开始图像输入后，亮度总和计算部分212计算每一帧的亮度的总和，亮度平均值计算部分222计算亮度的平均值，亮度修正量计算部分232决定修正量ΔY。

(3)采用把在ΔY＞0的时候给G[y]，在ΔY＜0的时候给G[255-y]乘上ΔY的积加到原来的数据y上的办法，执行亮度修正。另外，也可以在ΔY＜0的时候，从原来的数据y中减去将G[255-y]乘以Δy的积。

另外，如果设修正点为输入y＝128，则亮度修正曲线与实施例2同样将变成为与sin波类似的左右对称的波形，故可以采用仅仅使0～128的部分(图10(b)的亮度修正系数的曲线中的山峰的一半)表格化的办法削减存储器。

[实施方式4]

其次，对本发明的实施方式4进行说明。实施方式4涉及作为利用修正曲线的图像修正具体地进行色度修正(色度增强)的情况下的图像处理系统。

图11示出了实施方式4的图像处理装置20d的构成。实施方式4的图像处理装置20d的基本构成，与图3所示的实施方式1的图像处理系统20a大体上是同样的，具体地说，具备RGB/YUV变换部分201、色度总和计算部分213、色度平均值计算部分223、色度修正量计算部分233、UV修正处理部分243和YUV/RGB变换部分202。

在图11中，来自图像输入装置10的图像输入RGB_IN借助于RGB/YUV变换部分201变换成YUV数据。U数据和V数据被送往色度总和计算部分213，以帧单位计算色度的总和后供往色度平均值计算部分223。色度平均值计算部分223计算以帧为单位的色度的平均值后供往色度修正量计算部分233。色度修正量计算部分233根据色度平均值计算色度修正量，供往UV修正处理部分243。UV修正处理部分243，根据所接受到的修正量执行UV数据的色度修正。然后，借助于YUV/RGB变换部分202，把Y数据和色度修正后的U数据和V数据变换成本身为RGB数据的图像输出RGB_OUT，向图像输出装置30输出。

就如由先前所示的RGB/YUV变换式可以理解的那样，U、V的值有时候也会取负的值，变成为-128～+128的范围内的值。U、V的值虽然也可以原状不变地用2的补数处理，但是在以下的例子中，为了简化起见，决定先给U、V的值加上128变换成0～255的范围的值之后再进行修正处理，而在要从YUV数据返回到RGB数据时则减去128。另外，该处理不论哪一者，都可以采用使表示U、V的值的符号的最高位反转的办法实现。

以下对像这样地使值的范围变更为0～255的u+128、v+128分别进行色度修正处理。另外，由于对u+128的处理与对v+128的处理是同样的，故以下仅仅用u+128进行说明。

详细地对UV修正处理部分243的修正处理进行说明。在本实施方式中，作为图像修正进行色度修正，如下所述地决定规定修正曲线的修正点(参看图12(a)和(b))。

(1)把修正点的个数设定为2个。

(2)修正点的输入坐标(修正特性的X轴)，定为64(＝256×1/4)和192(＝256×3/4)。

(3)修正点输出坐标(修正特性的Y轴)，使修正量的绝对值相等，在输入坐标为64时就减少灰度，在输入坐标为192时就增加灰度。

就是说，若设修正量的绝对值为ΔS，则修正点坐标就变成为(64，64-ΔS)和(192，192+ΔS)。

色度修正量ΔS，例如如下所述地决定。若用S＝(|u|+|v|)/2表示色度S，设帧图像的色度平均值为Sa，设要进行色度修正的上限的色度平均值Sa为Slimit，则色度修正量ΔS将变成为

ΔS＝Slimit-Sa(Sa＜Slimit)

ΔS＝0 (Sa≥Slimit)

另外，该色度修正量的决定方法是一个例子，也可以采用其它的修正量的决定方法。

对U和V的色度修正，可借助于UV修正处理部分243，与对Y进行的对比度修正同样地进行。

(1)预先计算好系数F[y]。

(2)开始图像输入后，色度总和计算部分213计算色度的总和，色度平均值计算部分223计算色度的平均值，色度修正量计算部分233决定修正量ΔS。

(3)采用把将由输入u+128决定的F[u+128]乘以ΔS后的积加到原来的数据y上的办法执行色度修正。图13示出了进行色度修正的UV修正处理部分243的构成例。借助于图示的电路，就可以执行色度修正。

另外，由于对于输入v+128也可以进行与u+128同样地处理，故如图13所示，结果就变成为在UV修正处理部分243内含有2个积和运算电路。

[实施方式5]

其次，对本发明的实施方式5进行说明。实施方式5是图像修正进行对比度修正和色度修正这两方的图像处理系统。图14示出了实施方式5的图像处理装置20e的构成。如图所示，图像处理装置20e，具备：RGB/YUV变换部分201，YUV/RGB变换部分202，频率分布曲线制作部分210，标准偏差计算部分221，对比度修正量计算部分231，色度总和计算部分213，色度平均值计算部分223，色度修正量计算部分233，多路转换器204，对比度/色度修正处理部分244。

在图14中，从图像输入装置10输入进来的图像输入RGB_IN借助于RGB/YUV变换部分201变换成YUV数据。Y、U、V的各个数据被供往对比度/色度修正处理部分244，同时，Y数据被供往频率分布曲线制作部分210，U和V数据则被供往色度总和计算部分213。

对比度修正和色度修正，基本上可与上边所说的实施方式2和实施方式4同样地进行。就对比度修正来说，频率分布曲线制作部分210产生每一帧的亮度的频率分布曲线，标准偏差计算部分221计算其标准偏差值，对比度修正量计算部分231根据标准偏差计算对比度修正量，供往多路转换器204。另一方面，就色度修正来说，色度总和计算部分213，对于U数据和V数据中的每一者，计算每一帧的色度的总和，色度平均值计算部分223计算色度的平均值，色度修正量计算部分233根据平均值计算色度的修正量并供往多路转换器204。

多路转换器204是为了以时分方式向对比度/色度修正处理部分244供给对比度修正量和色度修正量而设置的。对比度/色度修正处理部分244，借助于与实施方式2同样的手法，根据对比度修正量对Y数据的对比度进行修正，同时，借助于与实施方式4同样的手法，根据色度修正量对U数据和V数据的色度进行修正，并把修正后的Y、U、V数据供往YUV/RGB变换部分202。YUV/RGB变换部分202，把所接受到的YUV数据变换成RGB数据，作为图像输出RGB_OUT向图像输出装置30输出。

图15示出了对比度/色度修正处理部分244的详细构成。多路转换器244a作为图像输入接受上边所说的y、u+128、v+128，以时分方式选择其中的1者供往修正模块245。多路转换器244a和多路转换器204的动作是同步的，在多路转换器244a选中了图像输入y时，多路转换器204就选择对比度修正量ΔY。此外，在多路转换器244a选中了图像输入u+128或v+128时，多路转换器204就选择色度修正量ΔS。

修正模块245，根据所给予的y、u+128、v+128中的任何一者的输入参照表决定系数F[]的值，将之加到原来的数据上，把修正后的图像数据供往多路解调器244b。多路解调器244b，以时分方式把对比度修正后的图像输出Y，色度修正后的图像输出U+128和V+128供往YUV/RGB变换部分202。

图16是示出了用本实施方式的图像处理装置20e进行的对比度修正和色度修正的时分处理例子的计时图表。时分处理用输入图像的4倍的时钟进行。就是说，对于y、u+128、v+128这3个输入，控制多路转换器244a和204，按照该顺序进行对比度修正和色度修正，把修正后的Y数据和U+128数据暂时保存在未画出来的缓冲器内。这是为了要进行与之后得到的修正后的V+128数据之间的定时调整。然后，在得到了V+128数据的那一时刻，输出修正后的Y数据、U+128数据和V+128数据。

如在实施方式4中说明的那样，对比度修正和色度修正基本上可使用同一修正曲线进行。因此，如本实施方式所示，采用共享保存规定修正曲线的系数F[]的表，以时分方式处理将成为修正的对象的数据(Y、U和V数据)的办法，就可以简化存储系数F[]的表ROM存储器或用于此目的的电路，以及与各个数据对应的积和运算部分的构成。

[实施方式6]

在迄今为止所说明的实施方式1到5中，都是在进行图像修正时，不是把与修正曲线对应的数据存储到LUT内，而是仅仅把所需最小限度的系数数据预先存储到表内，通过输入图像数据与该系数数据表的积和运算实时地进行修正。该方法的优点在于不需要预先存储与修正曲线对应的数据的比较大的容量的LUT存储器。另一方面，该方法，由于每次都要对全部像素数据进行积和运算，故存在着伴随于运算的功耗的增加的可能性。于是，在以下的实施方式6到8中，作为使用已存储有修正曲线的LUT的方法，提供借助于本发明的手法高效率地制作该LUT的手法。

图17示出了本实施方式的灰度修正LUT制作部分的构成。向灰度修正LUT制作部分280输入修正量ΔY1～ΔYn，同时，作为LUT索引依次输入作为修正对象的图像数据所能够采取的灰度值(0～255)。采用把根据修正量与输入灰度值相对应地决定的系数F[]与修正量之间的积加到输入灰度值上的办法，就可以得到应存储到LUT存储器内的LUT值。因此，就可以借助于与输入图像数据所能够采取的灰度值对应的次数的积和运算，产生用于进行图像修正的LUT。

[实施方式7]

实施方式7，是涉及实施方式6的修正曲线的LUT的制作，特别是把它应用于对比度的修正的例子。图18示出了本实施方式的图像处理装置20f的构成。如图所示，图像处理装置20f具备：RGB/YUV变换部分201，YUV/RGB变换部分202，频率分布曲线制作部分210，标准偏差计算部分221，对比度修正量计算部分231，LUT制作部分264，Y修正处理部分265。在这里，RGB/YUV变换部分201、YUV/RGB变换部分202、频率分布曲线制作部分210、标准偏差计算部分221和对比度修量正计算部分231，与图6所示的实施方式2的相应的部分是相同的，故省略其说明。

图19示出了LUT制作部分264的构成例。根据要输入的0～255的灰度值决定的系数F[]与对比度修正量ΔY之积被加到输入灰度值上，作为LUT值被存储在LUT存储器内。LUT存储器可设置在修正处理部分265内。如图18所示，Y修正处理部分265，把从RGB/YUV变换部分201供给的原来的数据y当作输入灰度值，参照LUT存储器决定输出灰度值后向YUV/RGB变换部分202输出。

在本实施方式中，在LUT存储器内制作LUT之前的期间，可以借助于图19所示的LUT制作部分264执行积和运算迅速地制作LUT。此外，由于在制作成LUT之后，对于输入图像数据参照该LUT就可以得到修正后的数据，故可以抑制功耗的增加。

另外，以上虽然说明的是对比度修正，但是，也可以同样地进行亮度修正。

[实施方式8]

其次，说明本发明的实施方式8。实施方式8是涉及实施方式6的修正曲线的LUT的制作，将之应用于色度修正的例子。但是，若单纯地应用于色度修正，则对于U数据和V数据分别需要1个LUT存储器，但是，由于应在它们中存储的内容是同样的，所以会造成存储器的浪费。因此，决定设置U数据和V数据的共用的LUT存储器，在色度修正处理的执行中以时分方式读出该共用的LUT存储器进行修正。

图20示出了本实施方式的图像处理系统的构成。本发明的图像处理系统20g，除去不进行对比度修正而代之以进行色度修正之外，基本上与图18所示的实施方式7的图像处理系统20f是同样的。具体地说，在图20中设置有本实施方式的频率分布曲线制作部分210、标准偏差计算部分221、取代对比度修正量计算部分223而设置色度总和计算部分213、色度平均值计算部分223和色度修正量计算部分233。此外，色度总和计算部分213、色度平均值计算部分223和色度修正量计算部分233的构成，与图11所示的实施方式4的构成是同样的。

图21示出了修正LUT制作部分264a的构成。采用输入u+128、v+128，把与输入对应的系数和由色度修正量计算部分233提供的修正量ΔS之积加到输入数据上的办法计算LUT值，将之存储到LUT存储器内。在修正LUT的制作处理中，可以对于u+128或v+128中的一方以灰度值0～255为输入制作LUT存储器。

图22是利用如此制作成的LUT存储器的色度修正处理的计时图表。由于以时分方式处理u+128和v+128这2个输入数据，故结果就变成为要用输入数据的2倍的时钟进行处理。在图22中，对于u+128和v+128，以时分方式指定与输入数据的灰度值对应的LUT地址(LUT存储器内的地址)，把来自该地址的读出数据暂时存储到缓冲器内。该缓冲器是为了把使用LUT存储器的色度修正后的U数据存储起来以进行与V数据之间的定时调整而设置的。然后，当在下一个定时处得到了色度修正后的V数据(V+128)后，该数据就与暂时存储在缓冲器内的修正后的U数据(U+128)一起向YUV/RGB变换部分202输出。

另外，在本实施方式中，虽然存储器的钟频需要输入图像数据的频率的2倍的频率，但是与一般的图像速率中的像素频率比较，由于存储器的可动作频率充分地高，故这一点不会成为问题。因此，采用以时分方式使用U数据和V数据共用的LUT的办法，就可以得到与LUT存储器削减量对应的成本削减效果。

Claims

1.一种进行具有规定的灰度范围的输入图像数据的修正的图像处理装置，其特征在于，具备：

系数保持装置，用于对于与上述灰度范围的全体或一部分对应并且含有1个或1个以上的修正点的修正曲线，保持该修正曲线的修正系数；

修正量决定装置，用于根据上述输入图像数据中的像素的灰度值的统计性信息决定修正量；以及

修正装置，用于通过把根据上述输入图像数据决定的上述修正系数与上述修正量之积加到上述输入图像数据上的运算，进行上述输入图像数据的修正。

2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于：上述系数保持装置，仅仅保持与上述修正曲线的曲线图案的一部分对应的修正系数；

上述修正装置，具备根据与上述曲线图案的一部分对应的修正系数，产生上述修正曲线的修正系数的装置。

3.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于：上述修正曲线包括以上述修正曲线的水平轴或垂直轴为基准轴，与上述修正曲线的曲线图案的一部分对称的部分。

4.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于：上述修正点是对于上述灰度范围的中心对称的2点；

在该2点处的修正量的绝对值相等且符号相反；

上述系数保持装置，保持含有上述2点作为上述修正点的修正曲线的修正系数。

5.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于：上述修正点是距上述灰度范围的下限1/4的点和距上限1/4的点这2点；

在该2点处的修正量的绝对值相等且符号相反；

6.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于：上述修正点，是对于上述灰度范围的中心对称的2点之一。

7.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于：上述修正装置，使用由上述系数保持装置保持的相同的修正系数，进行对上述输入图像的亮度的修正和对色差的修正。

8.根据权利要求7所述的图像处理装置，其特征在于：上述修正装置，通过以时分方式参照上述系数保持装置并行地进行对上述亮度的修正和对上述色差的修正。

9.一种进行具有规定的灰度范围的输入图像数据的修正的图像处理装置，其特征在于，具备：

修正量决定装置，用于根据上述输入图像数据中的像素的灰度值的统计性信息决定修正量；

修正曲线数据产生装置，对于与上述灰度范围对应的全灰度值，把与各个灰度值对应的上述修正系数与上述修正量之积加到上述灰度值上，将所得到的结果作为修正曲线数据存储；以及

修正装置，用于参照上述修正曲线数据进行上述输入图像数据的灰度修正。

10.根据权利要求9所述的图像处理装置，其特征在于：上述修正点是对于上述灰度范围的中心对称的2点；

在该2点处的修正量的绝对值相等且符号相反；

11.根据权利要求9所述的图像处理装置，其特征在于：上述修正点是距上述灰度范围的下限1/4的点和距上限1/4的点这2点；

在该2点处的修正量的绝对值相等且符号相反；

12.根据权利要求9所述的图像处理装置，其特征在于：上述修正点，是对于上述灰度范围的中心对称的2点之一。

13.根据权利要求9所述的图像处理装置，其特征在于：上述修正，包括对上述输入图像数据的2个色差数据进行修正的色度修正；

上述修正装置，对于上述2个色差数据，以时分方式参照相同的修正曲线数据进行修正。

14.一种进行具有规定的灰度范围的输入图像数据的修正的图像处理方法，其特征在于，具备：

对于与上述灰度范围的全体或一部分对应并且含有1个或1个以上的修正点的修正曲线，保持该修正曲线的修正系数的工序；

根据上述输入图像数据中的像素的灰度值的统计性信息决定修正量的工序；以及

把根据上述输入图像数据决定的上述修正系数与上述修正量之积加到上述输入图像数据上，进行上述输入图像数据的修正的工序。

15.一种进行具有规定的灰度范围的输入图像数据的修正的图像处理方法，其特征在于，具备：

根据上述输入图像数据中的像素的灰度值的统计性信息决定修正量的工序；

对于与上述灰度范围对应的全灰度值，把与各个灰度值对应的上述修正系数与上述修正量之积加到上述灰度值上，将所得到的结果作为修正曲线数据存储的工序；以及

参照上述修正曲线数据进行上述输入图像数据的灰度修正的工序。