JP2001275015A - 画像処理回路及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、画像処理回路及び画像処理方法に
関し、例えばビデオカメラ、電子スチルカメラ等に適用
して、コントラスト感の低下、不自然なエッジ強調を有
効に回避して、高い圧縮率でダイナミックレンジを圧縮
することができるようにする。 【解決手段】 本発明は、エッジを保存したまま入力画
像Ｘを平滑化してゲイン補正係数Ｇを求め、このゲイン
補正係数Ｇにより入力画像Ｘの画素値ｘ（ｉ，ｊ）を補
正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理回路及び
画像処理方法に関し、例えばビデオカメラ、電子スチル
カメラ等における撮像結果の処理、記録、液晶表示装置
等における画像表示、パーソナルコンピュータ等による
画像処理、画像合成、さらにはこれらによる画像の伝送
に適用することができる。本発明は、エッジを保存した
まま入力画像を平滑化してゲイン補正係数を求め、この
ゲイン補正係数により入力画像の画素値を補正すること
により、コントラスト感の低下、不自然なエッジ強調を
有効に回避して、高い圧縮率でダイナミックレンジを圧
縮することができるようにする。

【０００２】

【従来の技術】従来、撮像装置等の種々の画像処理回路
においては、画像のダイナミックレンジを圧縮して記
録、再生等の種々の処理を実行するようになされてい
る。

【０００３】このようなダイナミックレンジを圧縮する
処理としては、画像全体の階調を補正する方法と、画像
の低周波数成分についてのみ階調を補正する方法とがあ
り、前者においては、ガンマ補正、ニー補正、さらには
いわゆるヒストグラム等価等により階調を補正してダイ
ナミックレンジを圧縮するようになされている。これに
対して後者においては、ガンマ補正、ニー補正等により
ダイナミックレンジを圧縮するようになされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれらの
ダイナミックレンジ圧縮法にあっては、実用上未だ不十
分な問題があった。

【０００５】すなわち画像全体の階調をガンマ補正、ニ
ー補正等により補正する方法にあっては、ハイライト部
やヒストグラムの少ない輝度域等の、コントラストの圧
縮対象である輝度域において、ダイナミックレンジと同
時に被写体のコントラストも圧縮される。これによりこ
の方法の場合では、ダイナミックレンジの圧縮率を大き
くすることが困難で、またダイナミックレンジの圧縮に
よりコントラストの劣化したメリハリのない画像が生成
される問題があった。

【０００６】これに対して画像の低周波数成分について
のみガンマ補正、ニー補正等により階調を補正する方法
にあっては、ダイナミックレンジの圧縮により画像の低
周波成分と高周波成分との比率が変化する。これにより
この方法の場合では、ダイナミックレンジの圧縮により
エッジが不自然に強調され、品位のない画像が生成され
る問題があった。

【０００７】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、コントラスト感の低下、不自然なエッジ強調を有効
に回避して、高い圧縮率でダイナミックレンジを圧縮す
ることができる画像処理回路及び画像処理方法を提案し
ようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め請求項１又は請求項２の発明においては、画像処理回
路又は画像処理方法に適用して、入力画像のエッジを保
存して入力画像の画素値を平滑化し、この平滑化の出力
値に応じてゲイン補正係数を生成して入力画像の画素値
を補正する。

【０００９】請求項１又は請求項２の構成によれば、入
力画像のエッジを保存して入力画像の画素値を平滑化す
れば、入力画像から、画像のダイナミックレンジを決定
付ける成分だけを独立して取り出することができる。こ
れによりこの平滑化の出力値に応じてゲイン補正係数を
生成して入力画像の画素値を補正すれば、画像のダイナ
ミックレンジとは独立な、圧縮せずに保存しておくこと
が望まれる被写体のコントラストについては劣化を有効
に回避して、所望の圧縮率によりダイナミックレンジを
圧縮することができる。また被写体のコントラストにつ
いては劣化を有効に回避できることにより、不自然なエ
ッジ強調も防止することができ、これらにより入力画像
の品位を維持したまま、高い圧縮率により入力画像のダ
イナミックレンジを圧縮することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。

【００１１】（１）第１の実施の形態の構成 （１−１）第１の実施の形態の全体構成 図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像処理回路
を示すブロック図である。この画像処理回路１は、ビデ
オカメラ、電子スチルカメラ等の撮像装置、種々の画像
処理装置、画像伝送装置、さらにはパーソナルコンピュ
ータにおける画像処理等に適用され、入力画像Ｘのダイ
ナミックレンジを圧縮して出力画像Ｙをする。

【００１２】なおここで入力画像Ｘ及び出力画像Ｙは、
２次元デジタル画像であり、以下においては、水平方向
及び垂直方向における画素の位置をそれぞれ符号ｉ及び
ｊにより表して、それぞれ入力画像Ｘ及び出力画像Ｙの
画素値をｘ（ｉ、ｊ）及びｙ（ｉ、ｊ）により表す。ま
たこれら画素値ｘ（ｉ、ｊ）及びｙ（ｉ、ｊ）に対応す
る各処理値を同様に符号ｉ及びｊを用いて示す。

【００１３】この画像処理回路１において、非線型平滑
化器２は、図２（Ａ）に示すように、大きなダイナミッ
クレンジによる入力される入力画像Ｘの画素値ｘ（ｉ、
ｊ）を平滑化して、画素値ｓ（ｉ、ｊ）（図２（Ｂ））
による平滑化画像Ｓを出力する。この平滑化の処理にお
いて、非線型平滑化器２は、入力画像の画素値情報と空
間情報とから、各画素値ｘ（ｉ、ｊ）がエッジにおける
ものか否か判定して処理することにより、小振幅成分の
みを平滑化し、大きなエッジ成分については、平滑化の
処理を実行しないようにする。これにより非線型平滑化
器２は、エッジを保存したまま入力画像Ｘの画素値ｘ
（ｉ、ｊ）を平滑化し、画像のダイナミックレンジを決
定付ける成分だけを独立して取り出すようになされてい
る。

【００１４】ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３は、非
線型平滑化器２から出力される平滑化画像Ｓの画素値ｓ
（ｉ、ｊ）を基準にして入力画像Ｘの画素値ｘ（ｉ、
ｊ）を補正するためのゲイン補正係数ｇ（ｉ、ｊ）（図
２（Ｃ））を出力する。ここで画像処理回路１では、こ
のゲイン補正係数ｇ（ｉ、ｊ）により入力画像Ｘの画素
値ｘ（ｉ、ｊ）を補正してダイナミックレンジを圧縮す
ることにより、ルックアップテーブル３は、例えば図３
に示すような単調減少特性を有する入出力特性によりこ
のゲイン補正係数ｇ（ｉ、ｊ）を出力する。なおここで
この図３に示す入出力特性においては、平滑化画像Ｓの
画素値ｓ（ｉ、ｊ）が所定値ｓ１より小さい場合には、
値１、０のゲイン補正係数ｇ（ｉ、ｊ）を出力し、平滑
化画像Ｓの画素値ｓ（ｉ、ｊ）がこの所定値ｓ１より増
大するに伴って指数関数的にゲイン補正係数ｇ（ｉ、
ｊ）が減少し、画素値ｓ（ｉ、ｊ）の最大値ｓ ｍａｘ
でゲイン補正係数ｇ（ｉ、ｊ）が値ｇ１となる特性であ
る。

【００１５】このような入出力特性により、ルックアッ
プテーブル３は、例えば図２（Ａ）に示したような小さ
な画素値の変化を伴ってエッジの前後で入力画像Ｘの画
素値ｘ（ｉ、ｊ）が立ち上がっている場合には、小さな
画素値の変化が取り除かれてなる平滑化画像Ｓの画素値
ｓ（ｉ、ｊ）が得られ、この平滑化画像Ｓの画素値ｓ
（ｉ、ｊ）の小さな部位ほど値の小さなゲイン補正係数
ｇ（ｉ、ｊ）（図２（Ｃ））を出力する。このとき平滑
化画像Ｓの画素値ｓ（ｉ、ｊ）においてエッジが保存さ
れていることにより、ルックアップテーブル３は、エッ
ジの部分では値が急激に変化するようにゲイン補正係数
ｇ（ｉ、ｊ）を出力する。

【００１６】遅延回路４は、非線型平滑化器２、ルック
アップテーブル３における画像データの処理に要する時
間の分だけ、入力画像Ｘを構成する画像データを所定時
間遅延させ、これによりルックアップテーブル３から出
力されるゲイン補正係数ｇ（ｉ、ｊ）に対して入力画像
Ｘの画素値ｘ（ｉ、ｊ）をタイミング合わせして出力す
る。

【００１７】乗算回路５は、遅延回路４から出力される
入力画像Ｘの画素値ｘ（ｉ、ｊ）をゲイン補正係数ｇ
（ｉ、ｊ）で乗算することにより、入力画像Ｘの画素値
ｘ（ｉ、ｊ）をゲイン補正係数ｇ（ｉ、ｊ）により補正
して画素値ｚ（ｉ、ｊ）による画像Ｚを出力する。

【００１８】ここでこの実施の形態においては、ゲイン
補正係数ｇ（ｉ、ｊ）が値１以下に設定されていること
により、乗算回路５は、図２（Ｄ）に示すように、入力
画像Ｘのダイナミックレンジを圧縮してなる画素値ｚ
（ｉ、ｊ）による画像Ｚを出力することになる。さらに
エッジを保存したまま小さな画素値の変化が取り除かれ
てなる平滑化画像Ｓより、エッジの部分では値が急激に
変化するようにゲイン補正係数ｇ（ｉ、ｊ）が生成され
ることにより、エッジを除く他の部分では、入力画像Ｘ
における小さな画素値の変化を保存したまま、エッジの
部分だけ画素値の変化を圧縮した傾向により画素値ｚ
（ｉ、ｊ）による画像Ｚが生成される。すなわち画像の
大局的なダイナミックレンジのみ選択的に圧縮して画像
Ｚが生成される。

【００１９】これによりこの実施の形態では、小さな画
素値の変化が圧縮されてなるコントラスト感の低下、周
波数特性の変化による不自然なエッジ強調を有効に回避
して、高い圧縮率でダイナミックレンジを圧縮してなる
画像Ｚを出力するようになされている。

【００２０】ルックアップテーブル（ＬＵＴ）６は、こ
のようにしてダイナミックレンジを圧縮してなる画像Ｚ
の特性を最終的に設定して出力画像Ｙを生成する。すな
わちルックアップテーブル６は、図４に示すように、黒
近傍、白近傍の階調を圧縮する入出力特性に設定され
る。これによりルックアップテーブル６は、乗算回路５
から出力される画像データのダイナミックレンジにおい
て、出力画像Ｙのダイナミックレンジを越える部分にお
ける階調の飽和を防止し、出力画像Ｙにおいて黒近傍又
は自近傍において階調が失われるような状況を有効に回
避するようになされている。

【００２１】（１−２）非線型平滑化器 図５は、非線型平滑化器２の構成を示すブロック図であ
る。この非線型平滑化器２において、ローパスフィルタ
（ＬＰＦ）１１は、入力画像Ｘを平滑化する二次元の線
形ローパスフィルタにより構成され、入力画像Ｘにおけ
る画素値ｘ（ｉ、ｊ）を事前にある程度平滑化すること
により、以降の処理により点状のノイズの発生を防止す
る。なおローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１は、入力画像
Ｘの水平方向、垂直方向に対してそれぞれ１次元の線形
ローパスフィルタを適用することもよっても、同様の処
理を実行することができる。

【００２２】ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１２は、
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１より出力される画像デ
ータＦ１の画素値を対数変換して出力し、これにより続
く以降の処理において対数化された画素値により画素値
を平滑化し、画素値によって平滑化の程度が異ならない
ようにする。

【００２３】改良型εフィルタ１３ＡＸは、εフィルタ
と呼ばれる非線型平滑化フィルタの一部を変更したフィ
ルタであり、ルックアップテーブル１２より入力される
入力画像Ｌ１の水平方向について、エッジを保存したま
ま画素値を平滑化して出力する。

【００２４】続く改良型εフィルタ１３ＢＸは、改良型
εフィルタ１３ＡＸと同様の非線型平滑化フィルタであ
り、改良型εフィルタ１３ＡＸより入力される入力画像
Ｌ２の水平方向について、エッジを保存したまま画素値
を平滑化して出力する。改良型εフィルタ１３ＢＸは、
後述する遅延回路における遅延時間が改良型εフィルタ
１３ＡＸと異なることにより、平滑化の処理に供するサ
ンプリングピッチが改良型εフィルタ１３ＢＸと異なる
点を除いて、改良型εフィルタ１３ＢＸと同一に構成さ
れる。

【００２５】非線型平滑化器２では、このような平滑化
の処理に供するサンプリングピッチが異なる改良型εフ
ィルタを所定段数だけ直列に接続して配置する。これに
より非線型平滑化器２では、各サンプリングピッチに対
応する各周波数成分の画素値の変動に対してそれぞれ平
滑化の処理を実行し、周波数帯域全体として見たとき
に、広い周波数帯域にわたって十分に平滑化の処理を実
行するようになされている。

【００２６】改良型εフィルタ１３ＡＹ、１３ＢＹ、…
…は、垂直方向について平滑化の処理を実行する点を除
いて、改良型εフィルタ１３ＡＸ、１３ＢＸ、……と同
一に構成される。このためこれら改良型εフィルタ１３
ＡＹ、１３ＢＹ、……の初段である改良型εフィルタ１
３ＡＹは、図示しないメモリを介して画像データの配列
が変更されて入力されるようになされている。これらに
より非線型平滑化器２は、水平方向及び垂直方向に、エ
ッジを保存したまま広い周波数帯域で平滑化の処理を実
行する。

【００２７】ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１４は、
改良型εフィルタ１３ＡＹ、１３ＢＹ、……により平滑
化された画像データに対して、ルックアップテーブル１
２とは逆に、逆対数変換の処理を実行して出力する。ロ
ーパスフィルタ（ＬＰＦ）１５は、ローパスフィルタ１
１と同様の線形ローパスフィルタであり、エッジを保存
して平滑化されてなるルックアップテーブル１４の出力
画像Ｌ２に対して、僅かにエッジを鈍らせ、これにより
出力画像Ｙのエッジ近傍領域を滑らかにして、一連の処
理による違和感を防止する。

【００２８】（１−２−１）改良型εフィルタ 改良型εフィルタ１３ＡＸは、一般のεフィルタの構成
を一部変更したフィルタであることにより、以下におい
てはεフィルタとの対比により改良型εフィルタ１３Ａ
Ｘの構成を説明する。なお改良型εフィルタ１３ＢＸ、
……は、平滑化の処理に供するサンプリングピッチが異
なる点を除いて、改良型εフィルタ１３ＡＸと同一の構
成であることにより、ここではこの異なる構成に係る部
位について適宜説明し、重複した説明は省略する。また
改良型εフィルタ１３ＡＹ、１３ＢＹ、……について
は、処理対象である画像データの入力順序が異なる点を
除いて、改良型εフィルタ１３ＡＸ、１３ＢＸ、……と
同一構成であることにより、ここでは重複した説明を省
略する。

【００２９】ここで通常のεフィルタは、１次元による
２Ｎ＋１タップの場合、次式により入出力特性を表する
ことができる。なおここでｓ_n は出力値であり、ｒ_n は
入力値であり、εは所定の基準値である。またｒ_n は処
理対象の中心の入力値であり、ａ_k は重み付け係数であ
る。また第２式のシグマの範囲は、ｋ＝−Ｎからｋ＝Ｎ
の範囲である。

【００３０】

【数１】

【００３１】これによりεフィルタでは、図６（Ａ）に
示すように、画素値ｒ_n である画素ｐ_n について出力値
ｓ_n を計算する場合、計算の対象である画素ｐ₁ 〜ｐ
_2N+1のうちで、中心画素値ｒ_n に対する画素値差分の絶
対値│ｒ_n −ｒ_n-k │が基準値εより大きな画素ｐ_n-k
については、その画素値ｒ_n-k が中心画素値ｒ_n に置き
換えられて、またこの画素値差分の絶対値│ｒ_n −ｒ
_n-k │が基準値ε以下の画素ｐ_n-k については、この画
素ｐ_n-k の画素値ｒ_n-k が使用されて、重み付け加算の
処理が実行される。

【００３２】すなわちεフィルタでは、図６（Ａ）に示
すように、画素Ｐ_n の出力値ｓ_n を計算する場合に、こ
の画素Ｐ_n の前後の画素の中で、基準値εを判定基準と
して、画素Ｐ_n より大きく画素値ｒ_m が異なる画素ｐ_m
については、画素値ｒ_m を画素値ｒ_n に置き換えて計算
するものであり、これにより単なる線型ローパスフィル
タによる処理との比較により図６（Ｂ）に示すように、
エッジを保存したまま、小さな画素値の変化を抑圧す
る。

【００３３】ところがこの方法の場合、出力値を算出す
る画素Ｐ_n の値ｒ_n を中心にして基準値εにより画素値
を判定し、画素Ｐ_n の画素値ｒ_n との置き換えにより重
み付け加算して出力値ｓ_n を計算することにより、図６
の示したエッジの両側のように、ほぼ一定の直流レベル
により画素値ｘが変化している場合には、エッジを保存
して小さな画素値の変化を抑圧することができるのに対
し、図７に示すように、直流レベルが変化している場合
には、十分に平滑化することが困難になる。

【００３４】すなわち入力値ｒの直流レベルが徐々に増
大又は減少している場合には、出力値ｓ_n を算出するＰ
_n より遠ざかるに従って基準値εによる領域に含まれる
画素数が少なくなる。またこの場合に、画素Ｐ_n の値ｒ
_n の置き換えにより重み付け加算しても、正しく直流レ
ベルの変化を反映して平滑化の処理を実施していないこ
とになる。

【００３５】このためこの実施の形態では、（１）式と
の対比により次式により示すように、直流レベルの変化
を一定の関数により近似し、画素Ｐ_n の画素値ｒ_n を中
心にしてこの関数により領域（２ε１）を設定して画素
値を判定する。またこの領域より飛び出す画素について
は、この関数上における画素値に置き換えて平滑化の処
理を実行する。なおここで（２）式中の第２式のシグマ
の範囲は、ｋ＝−Ｎからｋ＝Ｎの範囲であり、（３）式
中の第２式のシグマの範囲は、ｓ＝−Ｍからｓ＝Ｍ−１
の範囲である。

【００３６】

【数２】

【００３７】

【数３】

【００３８】ここではこの関数に一次関数を適用し、こ
のような直流レベルの変化を直線近似して処理する。す
なわち出力値ｓ_n を計算する前後２Ｍ画素間で、隣接す
る画素間を結ぶ直線の傾きの平均値Ｋ_a を求め、さらに
この傾きの平均値Ｋ_a を基準にして領域を設定して画素
値を判定し、さらにはこの直線上に位置するように画素
値を置き換える。これによりこの実施の形態では、従来
に比して一段と確実にエッジを保存しつつ平滑化の処理
を実行できるようになされている。なお改良型εフィル
タのＫ_a ＝０の場合が、図６について説明した一般のε
フィルタによる特性である。

【００３９】図８は、改良型εフィルタ１３ＡＸを示す
ブロック図である。この改良型εフィルタ１３ＡＸは、
所定の遅延時間による遅延回路（Ｄ）２１Ａ〜２１Ｆに
平滑処理に、係る画素値ｒを順次入力し、これにより７
タップにより構成される。ここでこれら遅延回路２１Ａ
〜２１Ｆは、図９に示すように、所定段数（ｍ個）のレ
ジスタ２２Ａ〜２２Ｎを直列接続して構成される。これ
により改良型εフィルタ１３ＡＸは、レジスタ列２２Ａ
〜２２Ｎの段数（すなわち遅延回路２１Ａ〜２１Ｆの遅
延時間に対応する）に応じたサンプリングピッチによ
り、７サンプリングの画素値ｒ（ｉ，ｊ）を選択できる
ようになされている。

【００４０】かくするにつき改良型εフィルタ１３ＡＸ
は、このようにレジスタ２２Ａ〜２２Ｎの段数に対応す
るサンプリングピッチにより画素値ｒを選択して処理す
ることにより、その分、出力値ｓを計算する画素の前
後、広い範囲の画素値を使用して平滑化の処理を実行
し、この広い範囲に対応する後段の処理を簡略化するよ
うになされている。なお、このように広い範囲の画素値
を使用して平滑化の処理を実行すれば、その分低い周波
数による画素値の変化を十分に抑圧することができる。

【００４１】なお改良型εフィルタ１３ＢＸ、……にお
いては、この改良型εフィルタ１３ＡＸとはこのレジス
タの段数が異なるよう構成されて対応する遅延回路２１
Ａ〜２１Ｆの遅延時間がこの改良型εフィルタ１３ＡＸ
とは異なるように設定され、これによりこの改良型εフ
ィルタ１３ＡＸとは異なる周波数特性により平滑化の処
理を実行するようになされている。

【００４２】傾き計算回路２４（図８）は、初段の遅延
回路２１Ａに入力される画素値をこれら遅延回路２１Ａ
〜２１Ｆの出力値と共に入力することにより、遅延回路
２１Ａ〜２１Ｆの遅延時間に対応する７サンプリングの
ｒ（ｉ，ｊ）を入力し、（３）式の演算処理を実行する
ことにより傾きの平均値ｋａを計算して出力する。

【００４３】演算回路２５Ａ〜２５Ｆは、それぞれ遅延
回路２１Ａ〜２１Ｆより出力される７タップの画素値の
うち、中心タップの出力値ｒ_n を除く各タップ出力ｒ
_n-3m、ｒ_n-2m、ｒ_n-m 、ｒ_n+m 、ｒ_n+2m、ｒ_n+3mについ
て、（２）式中の第３式及び第４式の演算処理を実行
し、演算結果ｗ_n-3m、ｗ_n-2m、ｗ_n-m 、ｗ_n+m 、
ｗ_n+2m、ｗ_n+3mを出力する。なおここでｍは、遅延回路
２１Ａ〜２１Ｆにおけるレジスタの段数である。

【００４４】すなわち演算回路２５Ａ（２５Ｂ〜２５
Ｆ）は、図１０に示すように、乗算回路２８に傾きの平
均値ｋａを入力し、ここでそれぞれ各タップ出力
ｒ_n-3m、ｒ_n-2m、ｒ_n-m 、ｒ_n+m 、ｒ_n+2m、ｒ_n+3mに対
応する中心タップからの距離ｋを乗算し、これにより傾
きＫ_a による一次関数について、各タップ出力ｒ_n-3m、
ｒ_n-2m、ｒ_n-m 、ｒ_n+m 、ｒ_n+2m、ｒ_n+3mのサンプリン
グ点における中心タップ出力ｒ_n からの偏差Ｋ_a ｋを計
算する（（２）式及び（３）式参照）。

【００４５】減算回路２９は、この乗算回路２８の出力
値Ｋ_a ｋを各タップ出力ｒ_n-3m、ｒ_n-2m、ｒ_n-m 、ｒ
_n+m 、ｒ_n+2m、ｒ_n+3mより減算することにより（２）式
中のｖ_n-k を計算して出力する。

【００４６】減算回路３０は、この減算回路２９の出力
値ｖ_n-k を中心タップ出力ｒ_n から減算することによ
り、（２）式中の（ｒ_n −ｖ_n-k ）を計算して出力す
る。

【００４７】絶対値化回路３１は、この減算回路３０の
出力値（ｒ_n −ｖ_n-k ）を絶対値化することにより、
（２）式中の│ｒ_n −ｖ_n-k │を計算して出力する。

【００４８】比較回路（ＣＭＰ）３２は、この絶対値化
回路３１の出力値│ｒ_n −ｖ_n-k │と図７について上述
した領域設定用の基準値ε１とを比較することにより、
（２）式における大小判定の処理を実行し、判定結果を
セレクタ（ＳＥＬ）の切り換え信号として出力する。

【００４９】加算回路３４は、中心タップ出力ｒ_n と乗
算回路２８の出力値Ｋ_a ｋを加算することにより、
（２）式中のｒ_n ＋Ｋ_a ・ｋを計算して出力する。

【００５０】セレクタ３３は、比較回路３２から出力さ
れる切り換え信号ＳＥＬにより、各各タップ出力
ｒ_n-3m、ｒ_n-2m、ｒ_n-m 、ｒ_n+m 、ｒ_n+2m、ｒ_n+3m又は
加算回路３４の出力値ｒ_n ＋Ｋ_a ・ｋを選択的に出力す
る。

【００５１】これらにより演算回路２５は、傾き計算回
路２４で計算された傾きによる一次関数が出力値ｓを計
算する画素ｐ_n の画素値ｒ_n の位置を通過するように配
置すると共に、この配置による直線の上下に値ε１の領
域を設定し、この領域より画素値が飛び出す画素につい
ては、エッジと判定してこの直線上における画素値を置
き換え、この領域内の画素については、この画素本来の
画素値により演算結果を出力する。

【００５２】重み付け回路３６Ａ〜３６Ｇは（図８）、
それぞれ各タップ出力に対応する重み付け係数により演
算回路２５Ａ〜２５Ｆの出力値又は中央タップの出力値
を重み付けして出力し、これにより（２）式中の第１式
におけるシグマの各項の演算処理を実行する。

【００５３】加算回路３７は、これら重み付け回路３６
Ａ〜３６Ｇの出力値を加算し、これにより（２）式中の
第１式の演算処理を実行し、処理結果を出力する。

【００５４】（１−２−２）ルックアップテーブル３ ここで図１１は、この画像処理回路１による低周波数成
分の階調変換特性を示す特性曲線図である。ルックアッ
プテーブル３は、図１１に示す階調変換特性により入出
力特性が設定される。

【００５５】すなわち符号Ｌ２による特性により示すよ
うに、この画像処理回路１において、最も大きな値によ
り低周波数成分による画素値ｓ ｍａｘが入力された場
合に、対応する出力値がｓ ｃｍｐとなるようにする。
この場合ダイナミックレンジの圧縮率ｇ１は、ｓ ｃｍ
ｐ／ｓ ｍａｘで表される。符号Ｌ２により表されるよ
うに、低周波数成分による画素値ｓ１までの範囲におい
ては、入力値に対して利得１による出力値を出力するよ
うにする。なお画素値ｓ１は、出力画像のダイナミック
レンジの上限値より小さな値とし、入力画像Ｘにおいて
値ｓ１以下の画素値については、敢えて階調を圧縮する
必要が無いものとする。

【００５６】ルックアップテーブル３は、この画素値ｓ
１までの変換特性である利得１の変換特性（符号Ｌ１に
より示す）を用いて、各縦軸の値をこの符号Ｌ１による
変換特性により割り算して符号Ｌ２／Ｌ１により表され
る演算により入出力特性が設定されるようになされてい
る。

【００５７】（２）第１の実施の形態の動作 以上の構成において、画像処理回路１においては（図
１）、撮像結果等による入力画像Ｘが非線型平滑化器２
に入力され（図２（Ａ）及び（Ｂ））、ここでエッジを
保存したまま平滑化処理されて平滑化画像Ｓが生成され
る。ここでこの平滑化画像Ｓにおいては、エッジを保存
したまた平滑化処理されていることにより、画像のダイ
ナミックレンジとは独立な、圧縮せずに保存しておくこ
とが望まれる被写体のコントラストを決定付ける成分が
除去されて、画像のダイナミックレンジを決定付ける成
分だけを独立して取り出されていることになる。

【００５８】画像処理回路１においては、この平滑化画
像Ｓによりルックアップテーブル３をアクセスしてゲイ
ン補正係数ｇ（ｉ，ｊ）が順次生成され（図２（Ｃ）及
び図３）、遅延回路４を介して入力される入力画像Ｘの
画素値ｘ（ｉ，ｊ）が乗算回路５で乗算されて入力画像
Ｘのダイナミックレンジが圧縮される（図２（Ｄ））。
このとき入力画像Ｘにおいては、画像のダイナミックレ
ンジを決定付ける成分だけである平滑化画像Ｓによるゲ
イン補正係数ｇ（ｉ，ｊ）により画素値ｘ（ｉ，ｊ）が
補正されることにより、局所的な画素値の変化、画像の
エッジについては保存されたまま、大局的な画素値の変
化のみ選択的に圧縮されて生成され、これにより見た目
のコントラストであるコントラスト感の劣化を防止して
ダイナミックレンジが十分に圧縮されてなる画像Ｚが生
成される。またエッジについても、周波数特性の変化が
防止され、これによりエッジの不自然な強調が防止され
る。

【００５９】画像処理回路１においては、このようにし
てダイナミックレンジが圧縮されてなる画像Ｚの画素値
によるルックアップテーブル６のアクセスにより（図１
及び図４）、黒近傍、白近傍の階調が選択的に圧縮さ
れ、これにより極めて大きなダイナミックレンジによる
入力画像Ｘが入力された場合であっても、黒近傍、白近
傍で階調が失われる状況を有効に回避して出力画像Ｙが
出力される。

【００６０】これにより画像処理回路１においては、例
えばビデオカメラ、電子スチルカメラ等の撮像装置にお
いて、撮像結果よりダイナミックレンジの狭い記録再生
系で撮像結果を記録再生して撮像結果の品位の劣化を防
止することができる。なお撮像装置においては、撮像素
子の選定により、また感度の異なる画像の合成等によ
り、このような通常に比してダイナミックレンジに広い
撮像結果を得ることができる。また画像表示装置に適用
して、このようなダイナミックレンジの広い画像を表示
する場合に、高品位の画像を表示することができる。

【００６１】また逆光補正等の画像補正、コンピュータ
による画像合成、画像処理に適用して、広いダイナミッ
クレンジによる画像を種々に処理しても、品位の劣化を
防止して処理結果を伝送、記録、再生することができる
ことにより、このような種々の処理についても高品位に
処理することができる。また画像伝送装置に適用した場
合には、画質の劣化を有効に回避して高速度で画像伝送
することができる。

【００６２】このようにしてエッジ成分を保存して画素
値を平滑化するにつき、画像処理回路１では（図５）、
非線型平滑化器２において、ローパスフィルタ１１によ
り入力画像Ｘの画素値ｘ（ｉ，ｊ）を帯域制限した後、
改良型εフィルタ１３ＡＸ、……によりエッジを保存し
た平滑化の処理が実行され、これにより出力画像Ｙにお
ける点状のノイズが防止される。

【００６３】またこの非線型平滑化器２の最終段のロー
パスフィルタ１５によって平滑化画像Ｓを帯域制限する
ことにより、エッジ近傍の不自然な画素値の変化が低減
され、これによりエッジ近傍が滑らかに表現されてなる
出力画像Ｙが得られる。

【００６４】さらにルックアップテーブル１２により画
素値ｘ（ｉ，ｊ）を対数変換してエッジを保存した平滑
化の処理を実行した後、ルックアップテーブル１４によ
り逆対数変換して平滑化画像Ｓが生成され、これにより
平滑化の処理結果における画素値による処理結果の相違
が防止され、出力画像Ｙにおける不自然なダイナミック
レンジの圧縮が防止される。

【００６５】さらに改良型εフィルタ１３ＡＸ、１３Ａ
Ｘ、……により、順次エッジを保存して高周波数成分を
抑圧するフィルタリングの処理が水平方向に実行された
後、続く改良型εフィルタ１３ＡＹ、１３ＡＹ、……に
より、同様の処理が垂直方向に実行され、これにより垂
直、水平方向、さらには斜め方向に、十分なコントラス
ト感を確保し、かつエッジの不自然さを防止してなる出
力画像Ｙを生成することが可能となる。

【００６６】さらにこのように各方向に順次エッジを保
存したフィルタリング処理を実行する改良型εフィルタ
１３ＡＸ、１３ＡＸ、……、１３ＡＹ、１３ＡＹ、……
において、異なるサンプリングピッチによりフィルタリ
ングの処理を繰り返し実行し、これにより画像処理回路
１では、エッジの情報を保存したまま広い周波数帯域で
十分平滑化されてなる平滑化画像Ｓが生成される。これ
により画像処理回路１では、このような平滑化画像Ｓに
特定周波数成分のみが選択的に残らないように平滑化の
処理を実行することができ、その分出力画像Ｙの画質劣
化を有効に回避することができる。

【００６７】各改良型εフィルタ１３ＡＸ、１３ＡＸ、
……、１３ＡＹ、１３ＡＹ、……においては（図７及び
図８）、遅延回路２１Ａ〜２１Ｆの直列回路に順次画素
値ｒが入力され、この遅延回路２１Ａ〜２１Ｆよる７つ
のタップ出力について、中心タップ出力を基準にして他
の各タップ出力の値がそれぞれ演算回路２５Ａ〜２５Ｆ
で判定される（図１０）。さらにこの判定により、中心
タップ出力に対して大きく画素値が異なる場合にはエッ
ジを跨ぐものと判定され、この大きく異なる画素値が所
定値に置き換えられ、これら中心タップ出力と他のタッ
プ出力との間の重み付け加算が重み付け回路３６Ａ〜３
６Ｆ、加算回路３７により実行されて平滑化の処理が実
行される。

【００６８】この処理において各改良型εフィルタ１３
ＡＸ、１３ＡＸ、……、１３ＡＹ、１３ＡＹ、……にお
いては、各遅延回路２１Ａ〜２１Ｆがレジスタ２２Ａ〜
２２Ｎの直列回路により構成されていることにより、連
続する画素値をこの直列接続したレジスタ数によるピッ
チによりサンプリングして平滑化の処理が実行される。
これにより演算回路２５Ａ〜２５Ｆ、重み付け回路３６
Ａ〜３６Ｆ、加算回路３７については、このタップ出力
に対応する数だけ配置して平滑化の処理を実行でき、そ
の分全体構成を簡略化することができる。また平滑化の
処理対象である画素値については、これら演算回路２５
Ａ〜２５Ｆ、重み付け回路３６Ａ〜３６Ｆ、加算回路３
７の構成に比して、広い範囲の画素値を用いて平滑化の
処理を実行することができ、これにより例えば低い周波
数による脈動についても十分に平滑化することができ
る。

【００６９】画像処理回路１では、これら各改良型εフ
ィルタ１３ＡＸ、１３ＡＸ、……、１３ＡＹ、１３Ａ
Ｙ、……において、この遅延回路２１Ａ〜２１Ｆ構成す
るレジスタ２２Ａ〜２２Ｎの段数が異なるように設定さ
れていることにより、上述したように、異なるサンプリ
ングピッチによりフィルタリングの処理を繰り返し実行
し、出力画像Ｙの画質劣化が防止される。

【００７０】このようにして中心タップ出力を基準にし
てエッジ判定して画素値を置き換える処理において、各
改良型εフィルタ１３ＡＸ、１３ＡＸ、……、１３Ａ
Ｙ、１３ＡＹ、……においては、各タップ出力の低周波
数成分を所定の関数に近似し、中心タップ出力を基準に
してこの関数により領域（２ε１）が設定され（図
７）、この領域の属するか否かによりエッジ判定され
る。これにより各改良型εフィルタ１３ＡＸ、１３Ａ
Ｘ、……、１３ＡＹ、１３ＡＹ、……においては、画素
値が徐々に増大傾向にある場合、減少傾向にある場合に
あっても、このような変化の傾向が見られない場合と同
様に、エッジを判定することができ、これによりこのよ
うな判定の変化による出力画像Ｙの劣化を防止すること
ができる。

【００７１】またエッジの部分と判定して画素値を置き
換える場合でも、このようにして求められた関数を基準
にして置き換えの画素値が決定され、これにより画素値
を置き換えて求められる重み付け処理結果にこのような
低い周波数による画素値の変化を反映して出力画像をさ
らに一層高品位なものとすることができる。

【００７２】さらにこの実施の形態では、この関数とし
て一次関数が適用されることにより、単に直線の傾きを
求め、さらにはこの傾きにより判定等の処理を実行する
だけの簡易な構成により一連の処理を実行することがで
きる。

【００７３】すなわち各改良型εフィルタ１３ＡＸ、１
３ＡＸ、……、１３ＡＹ、１３ＡＹ、……においては、
傾き計算回路２４において、７つのタップ出力の中から
隣接するタップ出力間で差分値が計算され、この差分値
の平均化により傾きの平均値Ｋ_a が計算される。さらに
各演算回路２５Ａ〜２５Ｆにおいて、中心タップを除く
他のタップ出力のサンプリング位置について、この傾き
の平均値Ｋ_a と、中心タップ位置からの距離ｋにより、
この傾きによる場合の中心タップ出力からの差分値Ｋ_a
ｋが乗算回路２８で計算され、続く減算回路２９、３０
でこの傾きＫ_aによる関数上における画素値と実際のタ
ップ出力による画素値との差分値が計算され、比較回路
３２において、この差分値が基準値ε１より大きいか否
か判定される。これにより一次関数による近似関数を用
いて、エッジか否かの判定処理が実行される。

【００７４】さらに他方で、加算回路３４において、こ
の傾きＫ_a による関数上における画素値が計算され、比
較回路３２における判定結果に応じて、実際のタップ出
力とこのようにして計算された関数上における画素値と
が選択出力され、これによりエッジを跨ぐ場合には、一
次関数による近似関数を用いて計算した画素値に置き換
えられて各タップ出力が対応する重み付け回路に出力さ
れる。

【００７５】これらにより画像処理回路１では、ダイナ
ミックレンジの広い種々の画質による入力画像Ｘについ
て、エッジの劣化、コントラスト感の低下を防止して十
分にダイナミックレンジを圧縮することができる。

【００７６】（３）第１の実施の形態の効果 以上の構成によれば、エッジを保存したまま入力画像Ｘ
を平滑化してゲイン補正係数ｇを求め、このゲイン補正
係数ｇにより入力画像の画素値を補正することにより、
コントラスト感の低下、不自然なエッジ強調等を有効に
回避して、高い圧縮率でダイナミックレンジを圧縮する
ことができるようにする。

【００７７】またこのようにしてダイナミックレンジを
圧縮した後、さらにルックアップテーブル６により階調
を補正することにより、黒近傍、白近傍における階調の
喪失を有効に回避することができる。

【００７８】またこのようにエッジを保存したまま入力
画像Ｘを平滑化する際に、ローパスフィルタにより帯域
制限した後、対数変換して処理し、また処理結果を逆対
数変換することにより、点状のノイズの発生を防止し、
また画素値による処理結果の相違を防止することができ
る。

【００７９】さらにエッジを保存したまま入力画像Ｘを
平滑化する際に、サンプリングピッチが異なる複数のフ
ィルタリングを繰り返すことにより、広い周波数帯域で
一様に平滑化することができ、これにより高い品位によ
る出力画像Ｙを出力することができる。

【００８０】また連続する画素を所定ピッチによりサン
プリングしてこの平滑化の処理を実行することにより、
簡易な構成により広い範囲の画素値をサンプリングして
平滑化の処理を実行することができ、これにより低い周
波数についても十分に平滑化の処理を実行して、高品位
の出力画像Ｙを得ることができる。

【００８１】またこの平滑化の処理において、画素値に
より関数を近似し、この関数により領域を設定してエッ
ジ判定することにより、さらにこの関数を利用して置き
換えの画素値を計算することによっても、高品位の出力
画像Ｙを得ることができる。

【００８２】さらにこの関数を一次関数としたことによ
り、全体構成を簡略化することができる。

【００８３】（４）第２の実施の形態 図１２は、図１との対比により本発明の第２の実施の形
態に係る画像処理回路を示すブロック図である。この画
像処理回路４１において、画像処理回路１との同一の構
成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略
する。

【００８４】この画像処理回路４１は、画像処理回路１
と同様に、図１３に示すように、画素値ｘ（ｉ，ｊ）に
よる入力画像Ｘ（図１３（Ａ））を平滑化して平滑化画
像Ｓを生成し（図１３（Ｂ））、この平滑化画像Ｓの画
素値ｓ（ｉ，ｊ）より生成されるゲイン補正係数ｇ
（ｉ，ｊ）（図１３（Ｃ））により入力画像Ｘのダイナ
ミックレンジを圧縮する。この処理において、画像処理
回路４１は、平滑化処理による出力値ｓ（ｉ，ｊ）を入
力画像Ｘの画素値ｘ（ｉ，ｊ）より減算して得られる減
算値ｘ（ｉ，ｊ）−ｓ（ｉ，ｊ）を用いて、出力画像Ｙ
の画素値ｙ（ｉ，ｊ）の変化を強調する。

【００８５】すなわちこの画像処理回路４１は、遅延回
路４及び乗算回路５間に、順次減算回路４２、乗算回路
４３、加算回路４４が配置される。ここで減算回路４２
は、入力画像Ｘの画素値ｘ（ｉ，ｊ）より平滑化処理に
よる出力値ｓ（ｉ，ｊ）を減算し、減算値ｘ（ｉ，ｊ）
−ｓ（ｉ，ｊ）を出力する（図１３（Ｄ））。続く乗算
回路４３は、この減算値ｘ（ｉ，ｊ）−ｓ（ｉ，ｊ）を
所定利得Ｋにより増幅し（図１３（Ｅ））、加算回路４
４は、この乗算回路４３の出力値に平滑化画像Ｓの画素
値ｓ（ｉ，ｊ）を加算する。これによりこの画像処理回
路４１は、入力画像Ｘに比して、非線型平滑化器２によ
り除去される小さな脈動を強調してなる加算回路４４の
加算結果を乗算回路５で乗算して出力画像Ｙを生成し、
このように小さな脈動を強調してなる画像を処理する
分、図１について上述した画像処理回路１に比していわ
ゆるシャープな画像を出力することができるようになさ
れている。

【００８６】図１２に示す構成によれば、平滑化処理に
よる出力値ｓ（ｉ，ｊ）を入力画像Ｘの画素値ｘ（ｉ，
ｊ）より減算して得られる減算値ｘ（ｉ，ｊ）−ｓ
（ｉ，ｊ）を用いて出力画像Ｙの画素値ｙ（ｉ，ｊ）の
変化を強調することにより、第１の実施の形態の効果に
加えて、一段とシャープな画像を出力することができ
る。

【００８７】（５）第３の実施の形態 図１４は、図１２との対比により本発明の第３の実施の
形態に係る画像処理回路を示すブロック図である。この
画像処理回路５１において、画像処理回路４１との同一
の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は
省略する。

【００８８】この画像処理回路５１では、平滑化画像Ｓ
の出力値ｓ（ｉ、ｊ）によりルックアップテーブル（Ｌ
ＵＴ）５２をアクセスして乗算回路４３における利得を
設定する。ここでこのルックアップテーブル５２におい
ては、図１５に示すように入出力特性が設定される。こ
れによりルックアップテーブル５２は、出力値ｓ（ｉ、
ｊ）が所定値以下の場合には、乗算回路４３を一定利得
に設定し、この所定値以上に出力値ｓ（ｉ、ｊ）が増大
すると、徐々に値１に近づくように利得を設定する。

【００８９】これにより画像処理回路５１では、画素値
の大きな領域については、コントラストを強調する程度
を低減するようになされている。すなわち画像一般にお
いては、大きい画素値を持つ画素近傍程、コントラスト
も十分に大きい場合が多く、一様にコントラストを強調
したのでは、このような画素近傍では必要以上にコント
ラストを強調することになり、その分処理結果において
は、品位が劣化して観察される。ところがこの実施の形
態のように、画素値の大きな領域について、コントラス
トを強調する程度を低減すれば、全体として自然な品位
の高い画像を出力することができる。

【００９０】図１４に示す構成によれば、画素値に応じ
て強調する程度を可変することにより、さらに一段と品
位の高い画像を出力することができる。

【００９１】（６）第４の実施の形態 図１６は、図１２との対比により本発明の第４の実施の
形態に係る画像処理回路を示すブロック図である。

【００９２】この画像処理回路６１は、図１７に示すよ
うに、ノイズ除去フィルタ６２により入力画像Ｘのノイ
ズを事前に除去した後、続く乗算回路６３により、一様
な利得により乗算してダイナミックレンジを拡大し（図
１７（Ａ）及び（Ｂ））、画像処理回路１によりダイナ
ミックレンジを圧縮して元の入力画像Ｘのダイナミック
レンジにより出力する（図１７（Ｃ））。

【００９３】ここでノイズ除去フィルタ６２は、一般的
なコアリング処理、メディアンフィルタ、εフィルタ又
は改良型εフィルタが適用される。またこの実施の形態
において、画像処理回路１は、図３について上述した特
性とは逆に、所定の画素値以上では一定の利得により画
素値を補正し、所定の画素値以下の範囲では利得が低下
するように画素値を補正する。

【００９４】この図１６に示す構成によれば、逆光画像
などコントラストが極端に高い画像について、画質の劣
化を有効に回避して階調の補正等の処理を実行すること
ができる。

【００９５】すなわち図１等について上述した画像処理
回路においては、図３に示すような単調減少による特性
により画素値を補正することにより、入力画像Ｘの暗い
部分の明度は下げずに、明るい部分のみ明度を下げてダ
イナミックレンジを圧縮することになる。ところがこの
実施の形態では、これとは逆の特性によりダイナミック
レンジを圧縮することにより、入力画像Ｘの適度な明る
さを持つ部分はそれ以上明るくならないようにしなが
ら、暗い部分のみ明度を上げて全体のコントラストを圧
縮することができる。これにより逆光補正等の処理を実
行することができる。

【００９６】（７）第５の実施の形態 図１８は、本発明の第５の実施の形態に係る画像処理回
路を示すブロック図である。この画像処理回路７１にお
いて、マトリクス回路７２は、赤色、青色、緑色の色信
号Ｒ、Ｂ、Ｇを演算処理して輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−
Ｙ、Ｂ−Ｙを生成する。

【００９７】画像処理回路１は、この輝度信号Ｙを選択
的に処理することにより、輝度信号Ｙのダイナミックレ
ンジを圧縮して出力する。かくするにつき、この画像処
理回路７１は、このように輝度信号Ｙについてのみ画像
処理回路１で選択的にダイナミックレンジを圧縮するこ
とにより、赤色、青色、緑色の色信号Ｒ、Ｂ、Ｇ間にお
ける信号レベルの比率の変化を防止し、この比率の変化
による色相の変化を防止するようになされている。

【００９８】除算器７３及び７４は、それぞれ色差信号
Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを輝度信号Ｙにより割り算することによ
り、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを輝度信号Ｙにより正規化
する。遅延回路７７及び７８は、この除算器７３及び７
４から出力される色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを画像処理回
路１における処理の分、遅延させて出力する。乗算回路
７７及び７８は、それぞれ遅延回路７７及び７８から出
力される色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに、画像処理回路１か
ら出力される輝度信号Ｙを乗算することにより、除算器
７３及び７４により正規化処理された色差信号の画素値
を補正する。

【００９９】すなわち単に輝度信号のみのダイナミック
レンジを圧縮した場合であっても、色差信号において
は、輝度信号と色信号との差分信号であることにより、
何ら色差信号の信号レベルを補正しない場合、対応する
輝度レベルで彩度の成分の比率が上がり、結局画像全体
として見たとき彩度が高くなってしまう。

【０１００】これによりこの実施の形態では、輝度信号
成分により色差信号成分を事前に正規化して輝度信号成
分のダイナミックレンジを圧縮した後、この輝度信号成
分による画素値で正規化処理された色差信号成分の画素
値を補正することにより、このような彩度の変化を防止
してカラーによる映像信号のダイナミックレンジを良好
に抑圧するようになされている。

【０１０１】（８）他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、改良型εフィルタに
おいて、１次関数の近似によりエッジ判定し、また画素
値を置き換える場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、例えば２次関数等により近似してこれらの処理
を実行してもよい。

【０１０２】また上述の実施の形態においては、改良型
εフィルタにおいて、関数の近似によりエッジ判定し、
また画素値を置き換える場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、エッジの判定だけ、又は画素値の置き
換えだけに関数による近似を利用してもよい。

【０１０３】また上述の実施の形態においては、改良型
εフィルタにおいて、連続する画素値を所定のサンプリ
ングピッチによりサンプリングして処理する場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、実用上十分な回路
規模を確保することができる場合等にあっては、連続す
る画素をそのまま処理するようにしてもよい。

【０１０４】また上述の実施の形態においては、改良型
εフィルタによる繰り返しの処理により入力画像を平滑
化する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
実用上十分な特性を得ることができる場合、繰り返しの
処理を省略してもよい。

【０１０５】また上述の実施の形態においては、改良型
εフィルタにより非線型平滑化器を構成する場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、通常のεフィルタ
により非線型平滑化器を構成してもよい。

【０１０６】また上述の実施の形態においては、最終的
にルックアップテーブル６により入出力特性を補正する
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、このル
ックアップテーブル６による処理を省略してもよく、ま
たルックアップテーブル３により併せて特性を補正する
ようにしてもよい。

【０１０７】また上述の実施の形態においては、各回路
ブロックで画素値等を処理して画像処理回路を構成する
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、全体又
は一部を演算処理により構成するようにしてもよい。

【０１０８】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、エッジを
保存したまま入力画像を平滑化してゲイン補正係数を求
め、このゲイン補正係数により入力画像の画素値を補正
することにより、コントラスト感の低下、不自然なエッ
ジ強調を有効に回避して、高い圧縮率でダイナミックレ
ンジを圧縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像処理回路
を示すブロック図である。

【図２】図１の画像処理回路の動作の説明に供するタイ
ムチャートである。

【図３】図１の画像処理回路のルックアップテーブル３
の特性を示す特性曲線図である。

【図４】図１の画像処理回路のルックアップテーブル６
の特性を示す特性曲線図である。

【図５】図１の画像処理回路の非線型平滑化器を示すブ
ロック図である。

【図６】図５の非線型平滑化器の動作の説明に供するタ
イムチャートである。

【図７】図５の非線型平滑化器の改良型εフィルタの説
明に供するタイムチャートである。

【図８】図５の非線型平滑化器の改良型εフィルタを示
すブロック図である。

【図９】図８の改良型εフィルタの遅延回路を示すブロ
ック図である。

【図１０】図８の改良型εフィルタの演算回路を示すブ
ロック図である。

【図１１】図１の画像処理回路のルックアップテーブル
３の特性の説明に供する特性曲線図である。

【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る画像処理回
路を示すブロック図である。

【図１３】図１２の画像処理回路の動作の説明に供する
タイムチャートである。

【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る画像処理回
路を示すブロック図である。

【図１５】図１２の画像処理回路のルックアップテーブ
ル５２の説明に供する特性曲線図である。

【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る画像処理回
路を示すブロック図である。

【図１７】図１６の画像処理回路の動作の説明に供する
タイムチャートである。

【図１８】本発明の第５の実施の形態に係る画像処理回
路を示すブロック図である。

【符号の説明】

１、４１、５１、６１、７１……画像処理回路、２……
非線型平滑化器、３、６、１２、１４、５２……ルック
アップテーブル、１１、１５……ローパスフィルタ、１
３ＡＸ、１３ＢＸ、１３ＡＹ、１３ＢＹ……改良型εフ
ィルタ、２４……傾き検出回路、２５Ａ〜２５Ｆ……演
算回路、６２……雑音除去フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 和彦 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5B057 BA28 CC01 CE02 CE05 CE06 CE11 CE17 CE20 DC16 5C021 PA12 PA17 PA34 PA42 PA53 PA57 PA58 PA66 PA67 PA76 PA80 PA99 RA02 RB03 RB07 RB09 SA25 XA31 5C066 AA01 AA03 AA05 BA01 CA05 EA05 EA07 EA11 GA01 GA02 GA26 GB01 HA01 JA01 KA12 KC02 KC11 KD02 KD04 KD06 KD08 KE02 KE03 KE05 KE09 KL13 LA02 5C077 LL02 MP01 MP07 PP02 PP03 PP10 PP15 PP16 PP28 PP47 PQ03 PQ08 PQ23 RR21 TT09

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力画像のダイナミックレンジを圧縮する
   画像処理回路において、 前記入力画像のエッジを保存して前記入力画像の画素値
   を平滑化する平滑化手段と、 前記平滑化手段の出力値に応じてゲイン補正係数を生成
   する補正係数生成手段と、 前記ゲイン補正係数により前記入力画像の画素値を補正
   する画素値補正手段とを備えることを特徴とする画像処
   理回路。
2. 【請求項２】入力画像のダイナミックレンジを圧縮する
   画像処理方法において、 前記入力画像による画像のエッジを保存して前記入力画
   像の画素値を平滑化する平滑化処理と、 前記平滑化処理の出力値に応じてゲイン補正係数を生成
   する補正係数生成処理と、 前記ゲイン補正係数により前記入力画像の画素値を補正
   する画素値補正処理とを有することを特徴とする画像処
   理方法。
3. 【請求項３】前記画素値補正処理により補正された画素
   値の階調を補正する階調補正処理を有することを特徴と
   する請求項２に記載の画像処理方法。
4. 【請求項４】前記平滑化処理による出力値を前記入力画
   像の画素値より減算して得られる減算値を用いて、前記
   画素値補正処理により補正される画素値の変化を強調す
   る画像強調処理を有することを特徴とする請求項２に記
   載の画像処理方法。
5. 【請求項５】前記入力画像のノイズを事前に除去するノ
   イズ除去処理と、 前記ノイズ除去処理した前記入力画像の画素値を一様な
   利得により乗算してダイナミックレンジを拡大し、前記
   平滑化処理及び前記画素値補正処理に供給するダイナミ
   ックレンジ拡大処理とを有することを特徴とする請求項
   ２に記載の画像処理方法。
6. 【請求項６】前記平滑化処理は、 前記入力画像より低周波数成分を抽出するフィルタリン
   グ処理と、 前記フィルタリング処理した画素値を対数変換する対数
   変換処理と、 前記対数変換処理した画像のエッジを保存して高周波数
   成分を抑圧する非線型のフィルタリング処理と、 前記非線型のフィルタリング処理による画素値を逆対数
   変換する逆対数変換処理とを有することを特徴とする請
   求項２に記載の画像処理方法。
7. 【請求項７】前記非線型のフィルタリング処理は、 前記入力画像における画素値のサンプリングピッチが異
   なり、かつ画像のエッジを保存して高周波数成分を抑圧
   する複数のフィルタリングを繰り返して実行されること
   を特徴とする請求項６に記載の画像処理方法。
8. 【請求項８】前記非線型のフィルタリング処理は、 連続する画素を所定ピッチによりサンプリングして実行
   されることを特徴とする請求項６に記載の画像処理方
   法。
9. 【請求項９】前記非線型のフィルタリング処理は、 処理対象の画素を基準とした所定範囲の画素について、
   該画素の画素値の低周波数成分を近似する所定の近似関
   数を生成する近似関数生成の処理と、 前記近似関数を基準にして、前記低周波数成分に対応す
   る領域を設定する領域設定の処理と、 前記処理対象の画素を基準とした所定範囲の画素のそれ
   ぞれについて、画素値が前記領域に属するか否か判定
   し、該判定結果に応じて前記近似関数による対応する画
   素値に、該判定に係る画素値を選択的に置き換える画素
   値の置き換え処理と、 前記画素値の置き換え処理による画素値を重み付け加算
   する重み付け加算の処理とを有することを特徴とする請
   求項６に記載の画像処理方法。
10. 【請求項１０】前記平滑化処理の出力値に対する前記ゲ
    イン補正係数の特性が単調減少特性であることを特徴と
    する請求項２に記載の画像処理方法。
11. 【請求項１１】前記ノイズ除去処理が、コアリング処理
    であることを特徴とする請求項５に記載の画像処理方
    法。
12. 【請求項１２】前記ノイズ除去処理が、メディアンフィ
    ルタによる処理であることを特徴とする請求項５に記載
    の画像処理方法。
13. 【請求項１３】前記ノイズ除去処理が、 処理対象の画素を基準とした所定範囲の画素について、
    前記処理対象の画素の画素値を基準にした判定に応じ
    て、該判定に係る画素値を選択的に置き換える画素値の
    置き換え処理と、 前記画素値の置き換え処理による画素値を重み付け加算
    する重み付け加算の処理とを有することを特徴とする請
    求項６に記載の画像処理方法。
14. 【請求項１４】前記入力画像の輝度信号成分により前記
    入力画像の色差信号成分を事前に正規化し、前記輝度信
    号成分による画素値を前記平滑化処理及び前記画素値補
    正処理に供給する正規化処理と、 前記画素値補正処理された輝度信号成分による画素値に
    より、前記正規化処理された色差信号成分の画素値を補
    正する色差信号補正処理とを有することを特徴とする請
    求項２に記載の画像処理方法。