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JP2010026690A - Image processing device - Google Patents

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JP2010026690A
JP2010026690A JP2008185861A JP2008185861A JP2010026690A JP 2010026690 A JP2010026690 A JP 2010026690A JP 2008185861 A JP2008185861 A JP 2008185861A JP 2008185861 A JP2008185861 A JP 2008185861A JP 2010026690 A JP2010026690 A JP 2010026690A
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JP
Japan
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gradation
image signal
value
processing apparatus
local
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008185861A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Kagawa
周一 香川
Hideki Yoshii
秀樹 吉井
Jun Someya
潤 染谷
Hiroaki Sugiura
博明 杉浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

【課題】高階調領域と低階調領域において、色潰れを起こすことがない画像処理装置を得ることを目的とする。
【解決手段】この発明に係る画像処理装置によれば、階調補正パラメータ算出手段8が入力画像信号の最大成分値に対応した変換比率を階調補正テーブルから読み取って階調補正パラメータとして算出しているため、この階調補正パラメータを前記最大成分値よりも小さい他の成分に乗算しても最大階調を超えることはなく、色潰れを起こすことはない。
また、局所補正手段6が対象画素の周辺明度に応じて局所的に入力画像信号の大きさを補正しているため、局所的な暗部の画像信号を予め強めこの部分の階調差を拡大することができ、階調補正テーブル曲線に従ってこの暗部の階調差が圧縮されるような補正が行われた場合であっても、階調情報が保たれて色潰れが起こることはない。
【選択図】図1
An object of the present invention is to obtain an image processing apparatus that does not cause color collapse in a high gradation region and a low gradation region.
According to the image processing apparatus of the present invention, the gradation correction parameter calculation means 8 reads a conversion ratio corresponding to the maximum component value of the input image signal from the gradation correction table and calculates it as a gradation correction parameter. Therefore, even if this gradation correction parameter is multiplied by another component smaller than the maximum component value, the maximum gradation is not exceeded and color collapse does not occur.
Further, since the local correction means 6 locally corrects the magnitude of the input image signal in accordance with the peripheral brightness of the target pixel, the local dark portion image signal is strengthened in advance and the gradation difference of this portion is expanded. Even when correction is performed such that the gradation difference in the dark portion is compressed according to the gradation correction table curve, gradation information is maintained and color collapse does not occur.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、入力画像信号の階調を補正して出力する画像処理装置に関するものである。   The present invention relates to an image processing apparatus that corrects and outputs the gradation of an input image signal.

従来の画像処理装置では、以下のように入力画像信号の補正を行っていた。まず、入力画像信号の各成分(R(赤)、G(緑)、B(青))から輝度信号を生成し、この輝度信号について、一画面中で出現頻度の分布を抽出し、分布の多い輝度領域により多くの階調が割り当てられるように、階調補正テーブルを作成する。次に各画素の輝度信号の階調レベルに対応する変換比率を階調補正テーブルから読み取り、この変換比率を各画素の入力画像信号の各成分に乗じて補正を行っていた。   In the conventional image processing apparatus, the input image signal is corrected as follows. First, a luminance signal is generated from each component (R (red), G (green), and B (blue)) of the input image signal, and for this luminance signal, a distribution of appearance frequencies in one screen is extracted, A gradation correction table is created so that many gradations are assigned to many luminance areas. Next, the conversion ratio corresponding to the gradation level of the luminance signal of each pixel is read from the gradation correction table, and correction is performed by multiplying each component of the input image signal of each pixel by this conversion ratio.

以上のように作成された階調補正テーブルを用いて入力画像信号の各成分の補正を行っていたため、分布の多い輝度領域での明暗を細分化できコントラストの向上を図ることができる。また、共通の変換比率が入力画像信号の各成分に乗算されるので、入力信号と出力信号とで色バランスの変化が生じにくい(例えば、特許文献1参照)。   Since each component of the input image signal is corrected using the gradation correction table created as described above, it is possible to subdivide light and darkness in a luminance region with many distributions and improve contrast. In addition, since each component of the input image signal is multiplied by a common conversion ratio, the color balance hardly changes between the input signal and the output signal (see, for example, Patent Document 1).

特開2004−342030号公報(第5−14頁、第1−13図)JP 2004-342030 A (page 5-14, FIG. 1-13)

ここで、入力画像信号の各成分(R、G、B)から輝度信号(Y)は、下記式によって算出される。
Y=α・R+β・G+γ・B;α=0.30、β=0.59、γ=0.11
階調補正テーブルから、上式により算出した輝度信号の階調レベルに対応する変換比率を読み取った場合、変換比率が1より大きな場合があり得る。補正前のある成分が最大階調に近いところにあった場合に、この成分に対してこのような変換比率をそのまま乗ずると、補正後の当該成分が最大階調を越えることとなるため、クリップ回路等により強制的に最大階調に抑えられて出力されることとなる。従って、このような場合には、最大階調付近の階調差が適正に表現されず、色潰れが発生するという問題があった。
Here, the luminance signal (Y) from each component (R, G, B) of the input image signal is calculated by the following equation.
Y = α · R + β · G + γ · B; α = 0.30, β = 0.59, γ = 0.11.
When the conversion ratio corresponding to the gradation level of the luminance signal calculated by the above equation is read from the gradation correction table, the conversion ratio may be larger than 1. If a component before correction is close to the maximum gradation and this component is multiplied by this conversion ratio, the corrected component will exceed the maximum gradation. The output is forcibly suppressed to the maximum gradation by a circuit or the like. Therefore, in such a case, the gradation difference near the maximum gradation is not properly expressed, and there is a problem that color collapse occurs.

また、全体的に明るい画面の中に小面積の暗部(例えば陰の部分)が存在するような画面、すなわち一画面を構成する全画素中に高階調を有するものの出現頻度が多い中にあって低階調の画素の出現頻度が少ない場合には、従来の画像処理装置における階調補正テーブルを使用すると、この低階調の画素には少ない階調しか割り当てられないことになるため、この暗部では補正後の階調差がなくなりこの場合も色潰れを起こしてしまうという問題もあった。   In addition, a screen in which a dark area (for example, a shadow portion) of a small area exists in a bright screen as a whole, that is, a pixel having a high gradation in all pixels constituting one screen is frequently present. When the appearance frequency of the low gradation pixel is low, if the gradation correction table in the conventional image processing apparatus is used, only a small gradation can be assigned to the low gradation pixel. However, there is a problem that the gradation difference after correction disappears and color collapse occurs in this case.

本発明は、上記に示したような問題点を解決するためになされたもので、色潰れを起こすことがない画像処理装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain an image processing apparatus that does not cause color collapse.

この発明に係る画像処理装置は、最大成分値検出部が各画素について入力画像信号の複数の成分の最大のものを最大成分値として検出し、階調補正パラメータ算出手段が階調補正テーブルからこの最大成分値に対応した変換比率を読み取って階調補正パラメータとして算出し、乗算手段がこの階調補正パラメータを入力画像信号の各成分に乗算して出力画像信号を生成することを特徴とする。
また、この発明に係る画像処理装置は、周辺明度検出手段が各画素周辺の所定領域内における周辺明度を算出し、この周辺明度に基づいて局所補正値算出手段が当該画素における局所補正値を算出し、この局所補正値に基づいて局所補正手段が当該画素における入力画像信号の大きさを補正することを特徴とする。
In the image processing apparatus according to the present invention, the maximum component value detection unit detects the maximum of the plurality of components of the input image signal for each pixel as the maximum component value, and the gradation correction parameter calculation means detects this from the gradation correction table The conversion ratio corresponding to the maximum component value is read and calculated as a gradation correction parameter, and the multiplication means multiplies each component of the input image signal by this gradation correction parameter to generate an output image signal.
Further, in the image processing apparatus according to the present invention, the peripheral lightness detection means calculates the peripheral lightness in a predetermined area around each pixel, and the local correction value calculation means calculates the local correction value for the pixel based on the peripheral lightness The local correction means corrects the magnitude of the input image signal in the pixel based on the local correction value.

この発明に係る画像処理装置によれば、階調補正パラメータ算出手段が入力画像信号の最大成分値に対応した変換比率を階調補正テーブルから読み取って階調補正パラメータとして算出しているため、この階調補正パラメータを前記最大成分値よりも小さい他の成分に乗算しても最大階調を超えることはなく、色潰れを起こすことはない。
また、この発明に係る画像処理装置によれば、局所補正手段が対象画素の周辺明度に応じて局所的に入力画像信号の大きさを補正しているため、局所的な暗部の画像信号を予め強めこの部分の階調差を拡大することができ、階調補正テーブル曲線に従ってこの暗部の階調差が圧縮されるような補正が行われた場合であっても、階調情報が保たれて色潰れが起こることはない。
According to the image processing apparatus of the present invention, the gradation correction parameter calculating means reads the conversion ratio corresponding to the maximum component value of the input image signal from the gradation correction table and calculates it as the gradation correction parameter. Even if the gradation correction parameter is multiplied by another component smaller than the maximum component value, the maximum gradation is not exceeded, and color collapse does not occur.
Further, according to the image processing apparatus of the present invention, since the local correction unit locally corrects the magnitude of the input image signal according to the peripheral brightness of the target pixel, the local dark portion image signal is preliminarily obtained. The gradation difference of this part can be enlarged, and even when correction is performed so that the gradation difference of this dark part is compressed according to the gradation correction table curve, the gradation information is maintained. Color collapse does not occur.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
この画像処理装置は、第一の最大値検出手段1、最大値分布抽出手段2、階調補正テーブル作成手段3、周辺明度検出手段4、局所補正値算出手段5a、局所補正手段6、第二の最大値検出手段7、階調補正パラメータ算出手段8、乗算手段9から構成される。
本画像時処理装置には、入力画像信号R1、G1、B1が入力される。ここで、入力画像信号R1、G1、B1は、それぞれ各画素における赤、緑、青の成分の大きさを表す原色信号である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
The image processing apparatus includes a first maximum value detection unit 1, a maximum value distribution extraction unit 2, a gradation correction table creation unit 3, a peripheral brightness detection unit 4, a local correction value calculation unit 5a, a local correction unit 6, and a second correction unit. Maximum value detecting means 7, gradation correction parameter calculating means 8, and multiplying means 9.
Input image signals R1, G1, and B1 are input to the image processing apparatus. Here, the input image signals R1, G1, and B1 are primary color signals representing the sizes of red, green, and blue components in the respective pixels.

本実施の形態は、階調補正テーブルを作る際の分布を抽出する特徴量として、各画素における入力画像信号の各成分の最大値を用いるものであるが、これは画素毎の入力信号より得られる他の特徴量であってもよく、例えば各成分より算出された輝度信号を用いてもよい。この場合には、第一の最大値検出手段1の代わりに輝度算出手段、最大値分布抽出手段2の代わりに輝度分布抽出手段という構成とすればよい。   In this embodiment, the maximum value of each component of the input image signal at each pixel is used as a feature value for extracting the distribution when creating the gradation correction table. This is obtained from the input signal for each pixel. For example, a luminance signal calculated from each component may be used. In this case, a configuration of a luminance calculation unit instead of the first maximum value detection unit 1 and a luminance distribution extraction unit instead of the maximum value distribution extraction unit 2 may be adopted.

次に各構成要素の動作について、以下に説明する。
入力画像信号は、第一の最大値検出手段1に入力される。第一の最大値検出手段1は、各画素について入力画像信号の各成分R1、G1、B1の中から最大の階調をリアルタイムで検出して、これを最大値分布抽出手段2に出力する。例えば、R1=10、G1=20、B1=30のときには、B1の30の値を出力する。
Next, the operation of each component will be described below.
The input image signal is input to the first maximum value detection means 1. The first maximum value detection means 1 detects the maximum gradation in real time from the components R1, G1, B1 of the input image signal for each pixel, and outputs this to the maximum value distribution extraction means 2. For example, when R1 = 10, G1 = 20, and B1 = 30, the value 30 of B1 is output.

最大値分布抽出手段2は、ある一定期間、例えば1画面分(1フレーム分)について、画素毎の入力画像信号の最大値の分布を抽出し、階調補正テーブル作成手段3に出力する。1画面分(1フレーム分)の画素数が100万画素であれば、100万画素分の入力画像信号の最大値がどのように分布しているかを抽出する。
分布は階調値毎に抽出してもよいが(例えば、総階調を10bitのデジタル信号で表現する場合には総階調数が1024であり、この場合には1024の階調分布を抽出)、階調数が多くなると回路規模も大きくなってしまう。この場合には、複数の階調値を一つの階級としてまとめ、階級毎の出現度数を求めることで分布を抽出することにより、コントラストの改善という効果に見合うように、回路規模を最適化することができる。図2には1024階調の入力を、16個の階級に分けてその出現度数を求めたときのヒストグラムの一例を示す。
The maximum value distribution extraction unit 2 extracts the distribution of the maximum value of the input image signal for each pixel for a certain period, for example, one screen (one frame), and outputs it to the gradation correction table creation unit 3. If the number of pixels for one screen (one frame) is 1 million pixels, it is extracted how the maximum value of the input image signal for 1 million pixels is distributed.
The distribution may be extracted for each gradation value (for example, when the total gradation is expressed by a 10-bit digital signal, the total number of gradations is 1024. In this case, 1024 gradation distributions are extracted. ) As the number of gradations increases, the circuit scale also increases. In this case, by optimizing the circuit scale to match the effect of improving contrast by collecting multiple gradation values as one class and extracting the distribution by calculating the appearance frequency for each class Can do. FIG. 2 shows an example of a histogram when the input frequency of 1024 gradations is divided into 16 classes and the appearance frequency is obtained.

階調補正テーブル作成手段3は、最大値分布抽出手段2から入力された入力画像信号の最大値の分布、例えば図2に示したようなヒストグラムから、階調補正テーブルを作成する。例えば16階級のヒストグラムから作成された階調補正テーブルを作成する場合を図3に示す。図3の横軸は入力画像信号の最大値の階調で、縦軸は階級ごとの正規化出現度数(棒グラフ)、または補正後の階調(折れ線グラフ)である。
棒グラフは、図2に示した階級毎の出現度数を(階調範囲の最大値)を(1フレーム内の画素数)で除したもの、すなわち本例では1023/1,000,000を乗じて正規化したもの(正規化出現度数)を示す。左下から右上に伸びた曲線が、入力画像信号を出力画像信号に変換する階調補正テーブルに対応する曲線であり、各階級の最大値を横軸座標値とし、当該階級までの正規化出現度数の累積値を縦軸座標値とするものである。
このように階調補正テーブル曲線を作成することにより、この曲線は出現度数の多い階級あるいは階調領域では傾きが大きく、逆に出現度数の少ない階級あるいは階調領域では傾きが小さくなり、またこの階調補正テーブルによる補正前後で、信号の最大階調(1023)が一致することとなる。
The gradation correction table creation means 3 creates a gradation correction table from the maximum value distribution of the input image signal input from the maximum value distribution extraction means 2, for example, a histogram as shown in FIG. For example, FIG. 3 shows a case where a gradation correction table created from a 16-class histogram is created. The horizontal axis in FIG. 3 is the gradation of the maximum value of the input image signal, and the vertical axis is the normalized appearance frequency (bar graph) for each class or the corrected gradation (line graph).
The bar graph is obtained by dividing the appearance frequency for each class shown in FIG. 2 by dividing (the maximum value of the gradation range) by (the number of pixels in one frame), that is, multiplying by 1023 / 1,000,000 in this example. Indicates the normalized value (normalized appearance frequency). The curve extending from the lower left to the upper right is the curve corresponding to the gradation correction table for converting the input image signal to the output image signal, and the normalized value of the frequency up to that class, with the maximum value of each class as the horizontal axis coordinate value. Is the vertical axis coordinate value.
By creating a gradation correction table curve in this way, this curve has a large slope in a class or gradation area with a high appearance frequency, and conversely, a slope becomes small in a class or gradation area with a low appearance frequency. The maximum gradation (1023) of the signal matches before and after the correction by the gradation correction table.

尚、上記以外の方法で、出現度数の多い階級あるいは階調領域で傾きが大きくなり、逆に出現度数の少ない階級あるいは階調領域で傾きが小さくなるように階調補正テーブル曲線を作成してもよい。
また、曲線の傾きに、下限値や上限値を設定し、得られる階調補正パラメータ曲線に制限を加えることも可能である。この場合、各階級における、曲線に沿う縦軸方向の増加分(図3でΔy)の総和が最大階調(この例では1023)となるように、曲線の傾きの制限を行った階級以外の階級について、曲線の傾きを併せて調整を行っておくのが望ましい。
In addition, a method other than the above is used to create a gradation correction table curve so that the slope increases in a class or gradation area with a high appearance frequency and conversely decreases in a class or gradation area with a low appearance frequency. Also good.
It is also possible to set a lower limit value and an upper limit value for the slope of the curve, and to limit the gradation correction parameter curve obtained. In this case, in each class, a class other than the class in which the slope of the curve is limited so that the sum of the increments in the vertical axis along the curve (Δy in FIG. 3) becomes the maximum gradation (1023 in this example). It is desirable to adjust the class together with the slope of the curve.

周辺明度検出手段4は、各画素における入力画像信号から明度信号を算出するとともに、当該画素を含む周辺の所定の局所領域(例えば当該画素を中心とする縦5画素、横5画素の範囲)の明度信号を算出し、当該画素における周辺明度YLとして局所補正値算出手段5aに出力する。
ここで、各画素における明度信号は、例えば各画素における入力画像信号の各成分R1、G1、B1を加算して、または各成分に重みを付けて加算することにより求めることができる。また、所定の局所領域における明度信号は、この領域を構成する各画素の明度信号の平均値として求めてもよいし、または各画素の明度信号を最小値から最大値まで並べたときの中央付近にあるものを選択して求めてもよい。
The peripheral brightness detection means 4 calculates a brightness signal from the input image signal at each pixel, and at the same time, a predetermined local region around the pixel (for example, a range of 5 pixels vertically and 5 pixels horizontally centering on the pixel). A lightness signal is calculated and output to the local correction value calculating means 5a as the peripheral lightness YL at the pixel.
Here, the lightness signal in each pixel can be obtained, for example, by adding the components R1, G1, and B1 of the input image signal in each pixel or adding each component with a weight. In addition, the brightness signal in a predetermined local area may be obtained as an average value of the brightness signal of each pixel constituting this area, or near the center when the brightness signal of each pixel is arranged from the minimum value to the maximum value. You may select and find what is in

局所補正値算出手段5aは、周辺明度検出手段4にて求められた周辺明度YLから局所補正値KLを算出し、局所補正手段6に出力する。局所補正値算出手段5aは、例えば周辺明度YLの値で読み出しアドレスを特定し、予め対応する局所補正値KLの値をルックアップテーブルに記憶させておくことにより実現することができる。
図4は、周辺明度YLと局所補正値KLの関係の一例を表す図である。図4において、局所補正値KLは、周辺明度が所定値より大きい場合には1.0であり、周辺明度が所定値より小さい場合には周辺明度が小さくなるほど大きくなる。ここで、入力画像信号に応じてどの明度領域を予め強めておきたいかということに基づき、この所定値を任意に定めることができる。
The local correction value calculation means 5 a calculates the local correction value KL from the peripheral lightness YL obtained by the peripheral lightness detection means 4 and outputs it to the local correction means 6. The local correction value calculation means 5a can be realized, for example, by specifying the read address by the value of the peripheral brightness YL and storing the corresponding local correction value KL in the lookup table in advance.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the relationship between the peripheral brightness YL and the local correction value KL. In FIG. 4, the local correction value KL is 1.0 when the peripheral lightness is greater than a predetermined value, and increases as the peripheral lightness decreases when the peripheral lightness is smaller than the predetermined value. Here, the predetermined value can be arbitrarily determined based on which brightness region is to be strengthened in advance according to the input image signal.

局所補正手段6は、入力画像信号の各成分R1、G1、B1にそれぞれ局所補正値KLを乗じて第二の画像信号R2、G2、B2を算出する。よって、周辺明度YLと局所補正値KLが前記の図4に示す関係である場合、周辺明度YLが小さい場合(周辺が暗い場合)に入力画像信号R1、G1、B1に大きな値を乗じることになる。すなわち、当該画素の周辺が暗い場合に大きな値が乗算され、信号ゲインが向上することにより明るさが向上することになる。   The local correction unit 6 calculates the second image signals R2, G2, and B2 by multiplying the components R1, G1, and B1 of the input image signal by the local correction values KL, respectively. Therefore, when the peripheral brightness YL and the local correction value KL are in the relationship shown in FIG. 4, the input image signals R1, G1, and B1 are multiplied by a large value when the peripheral brightness YL is small (when the periphery is dark). Become. That is, when the periphery of the pixel is dark, a large value is multiplied, and the brightness is improved by improving the signal gain.

第二の最大値検出手段7は、各画素について局所補正手段6にて得られた第二の画像信号の各成分R2、G2、B2の中から最大値を検出して、階調補正パラメータ算出手段8に出力する。処理内容は第一の最大値検出手段1と同様である。   The second maximum value detection means 7 detects the maximum value from the components R2, G2, B2 of the second image signal obtained by the local correction means 6 for each pixel, and calculates a gradation correction parameter. Output to means 8. The processing content is the same as that of the first maximum value detecting means 1.

階調補正パラメータ算出手段8は、階調補正テーブル作成手段3により得られた階調補正テーブル曲線と、第二の最大値検出手段7により得られた第二の画像信号の各成分の最大値を用いて、第二の画像信号R2、G2、B2に対して乗ずるべき変換比率、すなわち階調補正パラメータを算出し、乗算手段9に出力する。
算出例を図5に示す。図5において、左下から右上に伸びた曲線は図3と同じ階調補正テーブル曲線である。ある画素について、第二の最大値検出手段7から、当該画素における第二の画像信号の各成分の最大値が入力される。この最大値の値をxとし、階調補正テーブル曲線上でこのxに対応する縦軸の座標をyとすると、この点(x、y)に向けて原点から引いた直線の傾きgが求めるべき変換比率(階調補正パラメータ)である。
傾きgを求める方法はいくつかあるが、一例としては、当該最大値xが含まれる階級の上限の階調xにおける傾きgと、この階級の一つ下の階級の上限の階調xにおける傾きgから、下記数1により内分して計算する方法がある。
The gradation correction parameter calculation means 8 is the gradation correction table curve obtained by the gradation correction table creation means 3 and the maximum value of each component of the second image signal obtained by the second maximum value detection means 7. Is used to calculate a conversion ratio to be multiplied with respect to the second image signals R2, G2, and B2, that is, a gradation correction parameter, and output the result to the multiplication unit 9.
A calculation example is shown in FIG. In FIG. 5, the curve extending from the lower left to the upper right is the same gradation correction table curve as in FIG. For a certain pixel, the maximum value of each component of the second image signal in the pixel is input from the second maximum value detecting means 7. A straight line drawn from the origin toward this point (x m , y m ), where x m is the maximum value and y m is the coordinate of the vertical axis corresponding to x m on the gradation correction table curve. a gradient g m is the conversion ratio to be obtained (tone correction parameter).
There are several methods for determining the slope g m, as an example, the slope g 2 in the upper tone x 2 of the class that contains the maximum value x m, floor upper ranks under one of the class from the slope g 1 in tone x 1, there is a method of calculation by internally dividing by formula 1 below.

Figure 2010026690
Figure 2010026690

この方法では、数学的に若干の誤差が生じるが、問題となるレベルではない。また、gを算出するための除数が固定値(上記の例では、x−x)であるため、除算器を用いず、回路規模を縮小することができる。例えば、この固定値を2(nは1以上の整数)としておけば、シフト処理により除算を行うことができる。
もちろん、階調補正テーブル曲線がわかっているので、除算器などを用いて下記数2により直接傾きgを求めても良い。y、yは、階調補正テーブル曲線上で階調x、xに各々対応する縦軸の座標である。
This method causes some mathematical errors, but not at a problematic level. Further, the divisor is a fixed value for calculating the g m (in the above example, x 2 -x 1) because it is, without using the divider, it is possible to reduce the circuit scale. For example, if this fixed value is 2 n (n is an integer of 1 or more), division can be performed by shift processing.
Of course, since the gradation correction table curve is known, the slope g m may be directly obtained by the following equation 2 using a divider or the like. y 1 and y 2 are the coordinates of the vertical axis corresponding to each of the gradations x 1 and x 2 on the gradation correction table curve.

Figure 2010026690
Figure 2010026690

乗算手段9は、第二の画像信号の各成分R2、G2,B2に階調補正パラメータ算出手段8で得られた階調補正パラメータを乗算して、出力画像信号R3、G3、B3を算出する。乗算手段9は、特に説明を必要としない通常の乗算器を用いて構成できる。   The multiplication means 9 multiplies each component R2, G2, B2 of the second image signal by the gradation correction parameter obtained by the gradation correction parameter calculation means 8, and calculates the output image signals R3, G3, B3. . The multiplication means 9 can be configured using a normal multiplier that does not require any particular explanation.

次に本実施の形態による画像処理装置の効果を図6により説明する。図6に示された階調補正テーブル曲線は、この発明による効果を判りやすくするために、図3や図5に示されたものとは異なるものを使用している。
横軸下に記されたR、G、Bの記号は、各々第二の画像信号の各成分R2,G2、B2の階調である。Yは、各成分R2、G2、B2の階調から計算される輝度信号の階調である。R、G、B、Yの階調補正テーブル曲線上に対応する点と原点とを結ぶ直線の傾きが、それぞれ、g、g、g、gである。本実施の形態に係る画像処理装置によれば、各成分の最大値はBの階調であり、傾きgが乗算手段9で乗算される変換比率、すなわち階調補正パラメータになる。
Next, the effect of the image processing apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The gradation correction table curve shown in FIG. 6 is different from those shown in FIGS. 3 and 5 in order to make the effect of the present invention easy to understand.
Symbols R, G, and B written below the horizontal axis are the gradations of the components R2, G2, and B2 of the second image signal, respectively. Y is the gradation of the luminance signal calculated from the gradation of each component R2, G2, B2. The gradients of the straight lines connecting the corresponding points on the R, G, B, and Y gradation correction table curves and the origin are g r , g g , g b , and g y , respectively. According to the image processing apparatus according to this embodiment, the maximum value of each component is tone of B, the conversion ratio of slope g b are multiplied by the multiplication means 9, that is, tone correction parameter.

ここで仮に、Gから算出された傾きgとBを乗算した場合は乗算結果はBG0となり、また、従来の画像処理装置のようにYから算出された傾きgとBを乗算した場合は乗算結果はBY0となり、共に最大階調(1023)を超える。実際にはクリップ回路などにより最大階調値に制限して出力されるため、この付近の階調差が適正に表現されず色潰れが起きる(この例では、B(青)の階調が潰れる)。
それに対して、本実施の形態に係る画像処理装置によれば、傾きgは最大値の成分であるBに乗算しても最大階調(本例では1023)を超えないように、階調補正テーブル曲線が定められているため、Bよりも小さいRやGにgを乗じても最大階調を超えることはない。従って、色潰れが起こることはない。
Here, if the gradient g g calculated from G is multiplied by B, the multiplication result is BG0, and if the gradient g y calculated from Y is multiplied by B as in the conventional image processing apparatus, The multiplication result is BY0, both of which exceed the maximum gradation (1023). Actually, since the output is limited to the maximum gradation value by a clip circuit or the like, the gradation difference in the vicinity is not properly expressed and color collapse occurs (in this example, the gradation of B (blue) is destroyed) ).
On the other hand, according to the image processing apparatus according to the present embodiment, the gradient g b does not exceed the maximum gradation (1023 in this example) even if it is multiplied by B which is the component of the maximum value. since the correction table curves is defined, it does not exceed the maximum gradation be multiplied by g b small R and G than B. Therefore, color collapse does not occur.

また、局所補正手段6が、図4に示す局所補正値KLを用いて、暗部の第二の画像信号R2、G2、B2を予め強め、暗部の階調差を拡大している。このため、暗部の出現頻度の分布の少ない画面で、階調補正テーブル曲線に従って暗部の階調差が圧縮されるような補正が行われた場合であっても、階調情報が保たれて色潰れが起こることはない。   Further, the local correction means 6 uses the local correction value KL shown in FIG. 4 to strengthen the second image signals R2, G2, and B2 in the dark part in advance, and enlarge the gradation difference in the dark part. For this reason, even if correction is performed on a screen with a low distribution of appearance frequency of dark areas so that the gradation difference in the dark areas is compressed according to the gradation correction table curve, the gradation information is maintained and the color is maintained. There is no crushing.

更に、従来の画像処理装置と同様に、階調補正テーブル作成手段3が、図3に示すように出現度数の分布の多い階調領域に多くの階調を割り当てるように階調補正テーブルを作成し、その領域での明暗を細分化できるため、コントラストの向上が図れるという効果がある。
また、乗算手段9が、共通の階調補正パラメータgを第二の画像信号(R2、G2、B2)に乗ずることにより出力画像信号(R3、G3、B3)を得ているため、色変化を防止することができるという効果もある。
Further, as in the conventional image processing apparatus, the gradation correction table creating means 3 creates a gradation correction table so that many gradations are assigned to a gradation region having a high frequency distribution as shown in FIG. However, the contrast in the area can be subdivided, so that the contrast can be improved.
Further, since the multiplication means 9, to obtain an output image signal (R3, G3, B3) by multiplying the common tone correction parameter g b a second image signal (R2, G2, B2), color change There is also an effect that can be prevented.

実施の形態2.
図7は、本発明の実施の形態2に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
本実施の形態と実施の形態1とは、局所補正値算出手段5bが異なるのみであるため、他の構成の説明は省略し、以下では局所補正値算出手段5bの動作について説明する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an image processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
Since the present embodiment and Embodiment 1 are different only in the local correction value calculation means 5b, the description of other configurations is omitted, and the operation of the local correction value calculation means 5b will be described below.

局所補正値算出手段5bは、周辺明度検出手段4から出力された周辺明度YL以外に、階調補正テーブル作成手段3で作成された階調補正テーブル曲線、特に低階調領域での傾きを参照して局所補正値KLを生成する。
図8は、周辺明度YLと局所補正値KLとの関係の一例を示す図であり、(A)は階調補正テーブル曲線における低階調領域の傾きが小さい場合、(B)は低階調領域の傾きが中程度の場合、(C)は低階調領域の傾きが大きい場合である。
The local correction value calculation means 5b refers to the gradation correction table curve created by the gradation correction table creation means 3, in particular the slope in the low gradation area, in addition to the surrounding brightness YL output from the surrounding brightness detection means 4. Thus, a local correction value KL is generated.
FIG. 8 is a diagram showing an example of the relationship between the peripheral brightness YL and the local correction value KL. FIG. 8A shows a case where the gradient of the low gradation region in the gradation correction table curve is small, and FIG. When the slope of the area is medium, (C) is when the slope of the low gradation area is large.

階調補正テーブル曲線における低階調領域の傾きが小さい場合には、この領域の入力画像信号の階調差が大きく圧縮して補正されることになるため、階調差が小さくなり色潰れを起こすこととなる。このような場合には、図8(A)に示す特性の局所補正値KLを用いることにより、暗部の信号を予め大きくしこの部分に割り当てられる階調数を増やしておくことにより、階調情報が保たれ色潰れを防ぐことができる。   When the gradient of the low gradation area in the gradation correction table curve is small, the gradation difference of the input image signal in this area is greatly compressed and corrected. It will happen. In such a case, by using the local correction value KL having the characteristics shown in FIG. 8A, the dark portion signal is increased in advance and the number of gradations assigned to this portion is increased. Can be maintained and color collapse can be prevented.

逆に階調補正テーブル曲線の低階調領域の傾きが大きい場合には、この領域の入力画像信号の階調差が圧縮されず、予め暗部の階調差を拡大しなくても色潰れを起こすこともない。従って、図8(C)に示す曲線を用いればよい。
実施の形態1においては、階調補正テーブル曲線の状況によらずに一律に同じ局所補正値KLを使用するため、階調補正テーブル曲線の低階調領域の傾きが大きい場合には暗部が明るくなりすぎる場合もあったが、本実施の形態によればこのような状態を改善でき、暗部が明るくなりすぎるのを防止できるという効果もある。

On the contrary, when the gradient of the low gradation area of the gradation correction table curve is large, the gradation difference of the input image signal in this area is not compressed, and color crushing occurs even if the gradation difference in the dark part is not enlarged in advance. There is no waking. Therefore, a curve shown in FIG.
In the first embodiment, the same local correction value KL is used uniformly regardless of the condition of the gradation correction table curve. Therefore, when the gradient of the low gradation area of the gradation correction table curve is large, the dark portion is bright. However, according to the present embodiment, it is possible to improve such a state and to prevent the dark part from becoming too bright.

この発明の実施の形態1に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the image processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1において、入力画像信号の最大値の分布の例を示す図である。In Embodiment 1 of this invention, it is a figure which shows the example of distribution of the maximum value of an input image signal. この発明の実施の形態1において、入力画像信号の最大値の分布から階調補正テーブル曲線を作成する例を示す図である。In Embodiment 1 of this invention, it is a figure which shows the example which produces a gradation correction table curve from distribution of the maximum value of an input image signal. この発明の実施の形態1において、周辺明度YLと局所補正値KLの関係の一例を示す図である。In Embodiment 1 of this invention, it is a figure which shows an example of the relationship between the peripheral brightness YL and the local correction value KL. この発明の実施の形態1において、階調補正パラメータを算出する例を示す図である。It is a figure which shows the example which calculates a gradation correction parameter in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る画像処理装置の効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of the image processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the image processing apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2において、周辺明度YLと局所補正値KLの関係の一例を示す図である。In Embodiment 2 of this invention, it is a figure which shows an example of the relationship between the peripheral brightness YL and the local correction value KL.

符号の説明Explanation of symbols

2 最大値分布抽出手段
3 階調補正テーブル作成手段
4 周辺明度検出手段
5a 局所補正値算出手段
5b 局所補正値算出手段
6 局所補正手段
7 第二の最大値検出手段
8 階調補正パラメータ算出手段
9 乗算手段
2 Maximum value distribution extraction means 3 Gradation correction table creation means 4 Peripheral brightness detection means 5a Local correction value calculation means 5b Local correction value calculation means 6 Local correction means 7 Second maximum value detection means 8 Tone correction parameter calculation means 9 Multiplication means

Claims (6)

入力画像信号の特徴量の出現度数について一定期間の分布を抽出する分布抽出手段と、
前記分布に基づいて階調補正テーブルを作成する階調補正テーブル作成手段と、
各画素についての前記入力画像信号からこの画素周辺の所定領域内における周辺明度を算出する周辺明度検出手段と、
前記周辺明度に基づいて前記画素における局所補正値を算出する局所補正値算出手段と、
前記局所補正値に基づいて前記画素における入力画像信号の大きさを補正して第2の画像信号を生成する局所補正手段と、
前記第2の画像信号の複数の成分の最大のものを、最大成分値として検出する最大成分値検出手段と、
前記最大成分値と前記階調補正テーブルから階調補正パラメータを算出する階調補正パラメータ算出手段と、
前記階調補正パラメータと前記第二の画像信号を乗算して出力画像信号を生成する乗算手段と、
を備えた画像処理装置。
A distribution extracting means for extracting a distribution of a certain period with respect to the appearance frequency of the feature amount of the input image signal;
A gradation correction table creating means for creating a gradation correction table based on the distribution;
Surrounding brightness detection means for calculating a surrounding brightness in a predetermined area around the pixel from the input image signal for each pixel;
Local correction value calculating means for calculating a local correction value in the pixel based on the peripheral brightness;
Local correction means for generating a second image signal by correcting the magnitude of the input image signal at the pixel based on the local correction value;
Maximum component value detecting means for detecting a maximum one of the plurality of components of the second image signal as a maximum component value;
Gradation correction parameter calculation means for calculating a gradation correction parameter from the maximum component value and the gradation correction table;
Multiplication means for multiplying the gradation correction parameter and the second image signal to generate an output image signal;
An image processing apparatus.
特徴量は、入力画像信号の複数の成分の最大のものであることを特徴とする、
請求項1に記載の画像処理装置。
The feature amount is a maximum one of a plurality of components of the input image signal,
The image processing apparatus according to claim 1.
一定期間は、1フレーム期間であることを特徴とする、
請求項1に記載の画像処理装置。
The fixed period is one frame period,
The image processing apparatus according to claim 1.
局所補正値算出手段は、周辺明度が所定値より大きい場合には局所補正値を1とし、前記所定値以下の場合には前記局所補正値を1以上とし、
局所補正手段は、前記局所補正値を入力画像信号に乗算して第2の画像信号を生成することを特徴とする、
請求項1に記載の画像処理装置。
The local correction value calculation means sets the local correction value to 1 when the peripheral brightness is larger than the predetermined value, and sets the local correction value to 1 or more when the surrounding lightness is equal to or lower than the predetermined value.
The local correction means generates the second image signal by multiplying the input image signal by the local correction value,
The image processing apparatus according to claim 1.
分布抽出手段は、入力画像信号の特徴量の階調範囲を複数の階級に分け、前記特徴量の前記階級毎の出現度数の一定期間の分布を抽出し、
階調補正テーブル作成手段は、各階級の最大階調に対して、前記階調範囲の最小階級から前記各階級までの正規化した出現度数の累積値を対応づけた折線グラフを作成することを特徴とする、
請求項1に記載の画像処理装置。
The distribution extraction means divides the gradation range of the feature amount of the input image signal into a plurality of classes, extracts a distribution of the appearance frequency of the feature quantity for each class for a certain period,
The gradation correction table creating means creates a line graph in which the cumulative value of the normalized appearance frequency from the minimum class of the gradation range to each class is associated with the maximum gradation of each class. Features
The image processing apparatus according to claim 1.
局所補正値算出手段は、階調補正テーブルを参照して局所補正値を算出することを特徴とする、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像処理装置。
The local correction value calculating means calculates the local correction value with reference to the gradation correction table,
The image processing apparatus according to claim 1.
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