JP2006165828A - Gradation correcting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デレビ受像機等に採用される液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、デジタルマイクロミラー(DMD)ディスプレイのような表示デバイスにおいて、ビデオ信号のコントラストを改善する階調補正装置に関するものである。 The present invention relates to a gradation correction apparatus for improving the contrast of a video signal in a display device such as a liquid crystal display, a plasma display, or a digital micromirror (DMD) display employed in a television receiver or the like.
従来の階調補正装置は、ビデオ信号の階調補正をするために、周知のヒストグラム均等法を用いている。この方法は、画面全体の輝度値のヒストグラムに応じて、画面全体に対して同じ補正曲線を用いた階調補正を適用する方法である。しかし、画面全体に同じ階調補正を行った場合には、明暗が混在する画面において、暗い領域が真っ黒に見える黒潰れや明るい領域が真っ白に見える白潰れのような細部情報の消失が発生することがあった。 A conventional gradation correction apparatus uses a well-known histogram equalization method to perform gradation correction of a video signal. This method is a method in which gradation correction using the same correction curve is applied to the entire screen in accordance with a histogram of luminance values of the entire screen. However, when the same gradation correction is performed on the entire screen, details disappear, such as black areas where dark areas appear black and white areas where bright areas appear white on dark and light screens. There was a thing.
この改善策として、画面全体を複数ブロックに分割し、輝度平均値をブロック毎に求め、各ブロックの輝度平均値に応じて、あらかじめ用意された補正曲線から最適なものを選択及び適用することによって、局所的な階調補正を行う階調補正装置の提案がある(例えば、特許文献1参照)。 As an improvement measure, the entire screen is divided into a plurality of blocks, an average brightness value is obtained for each block, and an optimal correction curve prepared in advance is selected and applied according to the average brightness value of each block. There is a proposal of a gradation correction apparatus that performs local gradation correction (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記した従来の階調補正装置では、あらかじめ用意されている補正曲線のいずれかを選択し、選択された補正曲線を用いて階調補正を行うため、適切な補正曲線の類似曲線を補正曲線として用いていることになり、適切な補正ができない可能性がある。 However, in the above-described conventional gradation correction device, one of the correction curves prepared in advance is selected, and gradation correction is performed using the selected correction curve, so that a similar curve of an appropriate correction curve is corrected. Since it is used as a curve, there is a possibility that appropriate correction cannot be made.
また、上記した従来の階調補正装置では、階調補正に際して、輝度信号と色信号について個別の回路で平均輝度測定、ヒストグラム測定、補正曲線選択、及び選択された補正曲線の適用といった処理がなされる。このため、RGB信号で駆動する表示デバイスに適用した場合には、輝度信号と色信号のそれぞれについて上記処理を実行後、RGB信号に変換することとなり、回路規模が増加する要因になる。 Further, in the above-described conventional gradation correction apparatus, processing such as average luminance measurement, histogram measurement, correction curve selection, and application of the selected correction curve is performed on the luminance signal and the color signal in separate circuits when the gradation correction is performed. The For this reason, when it is applied to a display device driven by RGB signals, the luminance signal and the color signal are converted into RGB signals after the above processing is performed, which increases the circuit scale.
さらに、画面を複数ブロックに分割し、ブロック毎の補正曲線を適用する場合には、比較的小さな暗い領域や明るい領域が動く際に、その部分で波打つような歪(「波打ち歪」とも言う。)が発生する可能性がある。 Further, when the screen is divided into a plurality of blocks and a correction curve for each block is applied, when a relatively small dark area or bright area moves, distortion that undulates in that area (also called “ripple distortion”). ) May occur.
そこで、本発明は、上記したような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、画面の各ブロックの輝度ヒストグラムに基づいて生成された補正曲線を用いて、細部情報の消失が生じにくい適切な階調補正を行うことができる階調補正装置を提供することである。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and its purpose is to use the correction curve generated based on the luminance histogram of each block on the screen to obtain detailed information. It is an object of the present invention to provide a gradation correction apparatus capable of performing appropriate gradation correction that is less likely to cause disappearance.
本発明の他の目的は、局所的な波打ち歪が生じにくい階調補正を行うことができる階調補正装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a gradation correction apparatus capable of performing gradation correction that is unlikely to cause local wavy distortion.
本発明の階調補正装置は、RGB信号から輝度信号を生成する輝度信号生成部と、前記輝度信号から、画面を分割した領域であるブロック毎に輝度レベルと該輝度レベルに対応する画素の個数との関係を示すヒストグラムを測定するブロック輝度ヒストグラム測定部と、前記ヒストグラムにおける画素の個数が所定の閾値以上となる輝度レベルの範囲内の最も低い輝度レベルである補正曲線開始位置と、前記ヒストグラムにおける画素数が前記閾値以上となる輝度レベルの範囲内の最も高い輝度レベルである補正曲線終了位置を前記ブロック毎に検出して蓄積する輝度ヒストグラム補正曲線蓄積部と、前記補正曲線開始位置及び前記補正曲線終了位置に基づいて前記ブロック毎に補正曲線を生成し、生成された補正曲線を用いて前記RGB信号を補正する補正曲線適用部とを有するものである。 The gradation correction device of the present invention includes a luminance signal generation unit that generates a luminance signal from RGB signals, and a luminance level and the number of pixels corresponding to the luminance level for each block that is a region into which the screen is divided from the luminance signal. A block luminance histogram measurement unit that measures a histogram indicating a relationship between the correction curve start position, which is the lowest luminance level within a luminance level range in which the number of pixels in the histogram is equal to or greater than a predetermined threshold, A luminance histogram correction curve accumulating unit that detects and accumulates for each block the correction curve end position that is the highest luminance level within the luminance level range in which the number of pixels is equal to or greater than the threshold, the correction curve start position, and the correction A correction curve is generated for each block based on the curve end position, and the RGB signal is generated using the generated correction curve. Those having a correction curve application unit that corrects.
本発明によれば、画面を分割したブロック毎に生成された補正曲線を用いて階調を補正するので、黒潰れや白潰れ等の細部情報の消失が生じにくい階調補正を行うことができるという効果がある。 According to the present invention, since the gradation is corrected using the correction curve generated for each block obtained by dividing the screen, it is possible to perform gradation correction in which detailed information such as black crushing and white crushing is unlikely to occur. There is an effect.
また、本発明によれば、ブロック毎の輝度ヒストグラムに応じた補正曲線を、各ブロックにおいて生成し、階調補正に用いるので、あらかじめ記憶された補正曲線から選択された補正曲線を階調補正に適用する場合に比べ、より適切な補正曲線を適用でき、より適切な階調補正を行うことができるという効果がある。 Further, according to the present invention, a correction curve corresponding to the luminance histogram for each block is generated in each block and used for gradation correction, so that a correction curve selected from previously stored correction curves is used for gradation correction. Compared with the case of applying, there is an effect that a more appropriate correction curve can be applied and more appropriate gradation correction can be performed.
さらに、本発明によれば、輝度のヒストグラム又は平均値を輝度信号及び色信号について個別に測定し、補正曲線を個別に生成又は選択して適用するという従来の方法ではなく、一つのヒストグラム測定値により生成された補正曲線をRGB信号に同様に適用するので、小さな回路規模で、輝度及び色のコントラストを改善することができるという効果がある。 Further, according to the present invention, instead of the conventional method of measuring the luminance histogram or average value for the luminance signal and the color signal individually and generating or selecting the correction curve individually, the single histogram measurement value is used. Since the correction curve generated by the above is similarly applied to the RGB signal, there is an effect that the luminance and color contrast can be improved with a small circuit scale.
さらにまた、補正曲線領域平均部により補正曲線のコントラスト強調度を隣接するブロックのヒストグラムに基づいて平均化する場合には、比較的小さな暗い領域や明るい領域が動く際に発生することがある波打ち歪の発生を抑制することができるという効果がある。 Furthermore, when the contrast enhancement degree of the correction curve is averaged based on the histogram of adjacent blocks by the correction curve area average unit, the wavy distortion that may occur when a relatively small dark area or bright area moves. There is an effect that it is possible to suppress the occurrence of.
また、補正曲線時間平均部により補正曲線のコントラスト強調度を時間方向で平均化する場合には、面フリッカの発生を抑制することができるという効果がある。 Further, when the contrast enhancement degree of the correction curve is averaged in the time direction by the correction curve time averaging unit, there is an effect that occurrence of surface flicker can be suppressed.
さらに、補正曲線線形補間部により線形補間された補正曲線開始位置及び線形補間された補正曲線終了位置に基づいて補正曲線を生成する場合には、ブロックの境界においても徐々に(滑らかに)輝度を変化させることができ、より適切な階調補正を行うことができるという効果がある。 Furthermore, when generating a correction curve based on the correction curve start position and the linearly interpolated correction curve end position linearly interpolated by the correction curve linear interpolation unit, the luminance is gradually (smoothly) also at the block boundary. There is an effect that it can be changed, and more appropriate gradation correction can be performed.
さらにまた、遅延調整部を備えた、補正曲線の生成のための時間に対応する時間だけ補正対象となる信号を遅延させた場合には、より一層適切な階調補正を行うことができるという効果がある。 Furthermore, when the signal to be corrected is delayed by a time corresponding to the time for generating the correction curve, provided with the delay adjustment unit, it is possible to perform more appropriate gradation correction. There is.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る階調補正装置の構成を示すブロック図である。図1に示されるように、実施の形態1に係る階調補正装置は、RGB信号Rin,Gin,Binから輝度信号Yinを求める輝度信号生成部1と、画面上の任意のブロックに分割された領域における輝度信号のヒストグラムを測定するブロック輝度ヒストグラム測定部2と、測定したヒストグラムに基づいて補正曲線を生成するための値を保存する輝度ヒストグラム補正曲線蓄積部3とを有する。また、実施の形態1に係る階調補正装置は、各ブロックの補正曲線を隣接するブロックの補正曲線を用いて平均化する補正曲線領域平均部4と、補正曲線が時間方向に急激に変化しないようにする補正曲線時間平均部5と、各ブロックの補正曲線を適用する画素の位置に応じて線形補間する補正曲線線形補間部6と、求められた補正曲線を用いてRGB信号Rin,Gin,Binを補正する補正曲線適用部7とを有する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a gradation correction apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the gradation correction apparatus according to the first embodiment is divided into a luminance signal generation unit 1 that obtains a luminance signal Yin from RGB signals Rin, Gin, and Bin and an arbitrary block on the screen. A block luminance
図1に示されるRin,Gin,Binは、それぞれデジタル化されたビデオ信号のRGB信号である。輝度信号生成部1は、RGB信号Rin,Gin,Binから輝度信号Yinを求めるマトリクス回路である。輝度信号生成部1により生成される輝度信号Yinは、補正曲線を生成するために用いられるものであり、特に高い精度が要求されるものではないので、簡易な構成のものを使用することも可能である。 Rin, Gin and Bin shown in FIG. 1 are RGB signals of digitized video signals. The luminance signal generation unit 1 is a matrix circuit that obtains a luminance signal Yin from the RGB signals Rin, Gin, and Bin. The luminance signal Yin generated by the luminance signal generation unit 1 is used for generating a correction curve, and since it does not require particularly high accuracy, it is possible to use a simple configuration. It is.
図2は、ブロック輝度ヒストグラム測定部2の動作を説明するための図である。図2に示されるように、ブロック輝度ヒストグラム測定部2は、画面全体を任意のブロックに分割して、ブロック毎に輝度ヒストグラムを求める。図2には、ブロックA1〜A7,B1〜B7,C1〜C7,D1〜D7の28個のブロックが示されているが、ブロックの数及び配列は、図示のものに限定されない。また、図2には、輝度ヒストグラムの例として、ブロックB3,B4,B5の輝度ヒストグラムHISB3,HISB4,HISB5を示している。ブロック輝度ヒストグラム測定部2は、輝度信号Yinの輝度値毎に輝度信号の個数(画素の個数)を測定して蓄えるが、必ずしも入力された輝度信号Yinの輝度値毎に輝度信号の個数(画素の個数)を蓄える必要はなく、例えば、入力輝度値0から15までの範囲内にある画素の個数、入力輝度値16から31までの範囲内にある画素の個数というように、各区間(各範囲)における画素の個数を蓄えるように構成してもよい。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the block luminance
図3(a)及び(b)は、ブロック輝度ヒストグラム測定部2により測定されたヒストグラムから補正曲線を生成するための輝度ヒストグラム補正曲線蓄積部3及び後述する補正曲線適用部7の動作を説明するための図である。輝度ヒストグラム補正曲線蓄積部3は、ブロック輝度ヒストグラム測定部2により測定されたヒストグラムから、補正曲線を生成するために必要な値をブロック毎に測定し保存する。図3(a)及び(b)のそれぞれは、ある一つのブロック(ここではブロックB3,B5)におけるヒストグラムHISB3,HISB5と、それらに対応する補正曲線CORB3,CORB5を一つにまとめて描いた図である。図3(a)及び(b)において、ヒストグラムHISB3,HISB5は、横軸が入力輝度信号レベルYinであり、縦軸がその輝度レベルに相当する画素の個数Ynumである座標系に描かれている。また、図3(a)及び(b)において、補正曲線CORB3,CORB5は、横軸が入力輝度信号レベルYinであり、縦軸がその出力輝度信号レベルYoutである座標系に描かれている。また、THは、ヒストグラム軸に相当する画素の個数を示す所定の閾値であり、画素の個数が閾値TH以上の範囲において、最も低い輝度レベルYinを補正曲線開始位置St(図3(a)においてはStB3、図3(b)においてはStB5で示す。)とし、最も高い輝度レベルYinを補正曲線終了位置En(図3(a)においてはEnB3、図3(b)においてはEnB5で示す。)とする。
FIGS. 3A and 3B illustrate the operations of the luminance histogram correction
輝度ヒストグラム補正曲線蓄積部3は、ブロック毎に補正曲線開始位置St及び補正曲線終了位置Enを保存するものであり、ブロック毎のヒストグラムを蓄えておく必要はない。このため、階調補正装置に、あらかじめ補正曲線を用意しておく必要がなく、また、それぞれのブロックのヒストグラム分布に適応した補正曲線を、補正曲線開始位置St及び補正曲線終了位置Enに基づいて生成する(後述する補正曲線適用部7による)ことができるため、メモリ規模を小さくすることができる。
The luminance histogram correction
図4は、補正曲線領域平均部4の動作を説明するための図である。補正曲線領域平均部4は、輝度ヒストグラム補正曲線蓄積部3により求められた補正曲線開始位置St及び補正曲線終了位置Enを隣接するブロックの補正曲線開始位置及び補正曲線終了位置を用いて平均化する。図4には、中心となるブロックC4と、このブロックC4に隣接する8個のブロックB3〜B4,C3,C5,D3〜D5が示されている。また、図4は、各ブロックB3〜B4,C3〜C5,D3〜D5の補正曲線開始位置がStB3〜StB5,StC3〜StC5,StD3〜StD5であり、各ブロックB3〜B4,C3〜C5,D3〜D5の補正曲線終了位置がEnB3〜EnB5,EnC3〜EnC5,EnD3〜EnD5であることを示している。例えば、図4に示されるように、補正曲線開始位置StC4及び補正曲線終了位置EnC4を持ったブロックC4(注目ブロック)が存在する場合、ブロックC4の補正曲線開始位置StC4及び補正曲線終了位置EnC4を以下の式(1)及び(2)により平均化する。なお、式(1)及び(2)において、AveStC4及びAveEnC4は、それぞれブロックC4の補正曲線開始位置StC4及び補正曲線終了位置EnC4についての平均化処理によって得られた平均化された補正曲線開始位置及び平均化された補正曲線終了位置であり、a及びbはそれぞれ定数である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the correction curve
また、注目ブロックが画面の端であり、隣接ブロックが図4のように8ブロック存在しない場合は、存在する隣接ブロックだけを使用した平均化を行う。例えば、注目ブロックが画面の辺に接する場合には、5個の隣接ブロックを使用して平均化を行う。また、例えば、注目ブロックが画面の角にある場合には、3個の隣接ブロックを使用して平均化を行う。なお、これらの平均化処理は、補正曲線開始位置St及び補正曲線終了位置Enの両方について、同様に行う。 If the target block is the edge of the screen and there are no 8 adjacent blocks as shown in FIG. 4, averaging is performed using only the existing adjacent blocks. For example, when the target block touches the side of the screen, averaging is performed using five adjacent blocks. Further, for example, when the target block is at the corner of the screen, averaging is performed using three adjacent blocks. These averaging processes are performed in the same manner for both the correction curve start position St and the correction curve end position En.
このことは、補正曲線のコントラスト強調範囲(後述する図6(b)のStcentからEncentまでの範囲)だけでなく、コントラスト強調度(後述する図6(b)のStcentからEncentまでの範囲の補正曲線CORcent1の直線部分の傾斜)をも隣接するブロック領域の補正曲線開始位置(後述する図6(a)のStnear)及び補正曲線終了位置(後述する図6(a)のEnnear)を用いて平均することになり、従来(比較例)の輝度平均値から補正曲線を選択する方法に比べ、比較的小さな暗い領域や明るい領域が動く際に発生する波打ち歪を、より効果的に抑制することが可能となる。以下に、従来の領域平均による補正曲線と、本発明の補正曲線の違いを図面を参照しながら詳細に説明する。 This is not only the contrast enhancement range of the correction curve (the range from St cent to En cent in FIG. 6B described later), but also the contrast enhancement degree (from St cent to En cent in FIG. 6B described later). The correction curve start position (St near in FIG. 6A to be described later) and the correction curve end position (in FIG. 6A to be described later) are also included in the adjacent block region. En near ), and compared with the conventional method of selecting the correction curve from the average brightness value (comparative example), the wavy distortion that occurs when a relatively small dark area or bright area moves is more It becomes possible to suppress effectively. Hereinafter, the difference between the correction curve based on the conventional area average and the correction curve of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図5(a)乃至(c)は、輝度平均値から補正曲線を選択する従来の装置(比較例)における補正曲線領域平均部の動作を説明するための図である。図5(a)は、例えば、隣接ブロックの輝度平均値がYAnearであり、輝度平均値YAnearに基づいて選択された補正曲線がCORnearである場合を示している。図5(b)は、例えば、中心ブロックの輝度平均値がYAcentであり、輝度平均値YAcentに基づいて選択された補正曲線がCORcentである場合を示している。図5(c)は、輝度平均値YAnearと輝度平均値YAcentの平均値(図5(c)においては、輝度平均値YAnearと輝度平均値YAcentの中間位置)AveYAに基づく補正曲線CORaveを選択することを示している。図5(a)乃至(c)は、あらかじめ用意された一定の傾き(図5(a)における範囲Rnear内、及び図5(b)における範囲Rcent内)を持った補正曲線を選択するため、補正曲線のコントラスト強調範囲を平均化しているだけである。 FIGS. 5A to 5C are diagrams for explaining the operation of the correction curve area average unit in the conventional apparatus (comparative example) that selects the correction curve from the luminance average value. FIG. 5A shows a case where, for example, the luminance average value of the adjacent block is YA near and the correction curve selected based on the luminance average value YA near is COR near . FIG. 5B shows, for example, a case where the average luminance value of the central block is YA cent and the correction curve selected based on the average luminance value YA cent is COR cent . FIG. 5C shows an average value of the luminance average value YA near and the luminance average value YA cent (in FIG. 5C, an intermediate position between the luminance average value YA near and the luminance average value YA cent ), a correction curve based on AveYA. It shows selecting COR ave . 5A to 5C select a correction curve having a predetermined slope (within the range R near in FIG. 5A and the range R cent in FIG. 5B). Therefore, only the contrast enhancement range of the correction curve is averaged.
一方、図6(a)乃至(c)は、実施の形態1における補正曲線領域平均部4の動作を説明するための図である。図6(a)は、補正曲線領域平均部4による平均化処理に用いられる隣接ブロックの補正曲線開始位置がStnearであり、補正曲線終了位置がEnnearであることを示している。図6(b)は、補正曲線領域平均部4による平均化処理に用いられる中心ブロックの補正曲線開始位置がStcentであり、補正曲線終了位置がEncentであることを示している。図6(c)は、中心ブロックの補正曲線開始位置Stcent及び補正曲線終了位置Encentと、隣接ブロック(実際には、複数の隣接ブロック)の補正曲線開始位置Stnear及び補正曲線終了位置Ennearとを用いて、平均化された補正曲線開始位置AveSt及び平均化された補正曲線終了位置AveEnを求め、求められた平均化された補正曲線開始位置AveSt及び平均化された補正曲線終了位置AveEnに基づいて補正曲線CORave1を生成する場合を示している。実施の形態1においては、補正曲線のコントラスト強調範囲だけでなく、補正曲線の傾き(コントラスト強調度)をも平均化しているので、比較的小さな暗い領域や明るい領域が動く際に発生する波打ち歪をより効果的に抑制することが可能である。
On the other hand, FIGS. 6A to 6C are diagrams for explaining the operation of the correction curve region
次に、補正曲線時間平均部5は、時間方向にヒストグラムが急激に変化することにより、ブロックの輝度が瞬間的に変化する「面フリッカ」を防ぐことを目的とする。補正曲線領域平均部4の出力である、平均化された補正曲線開始位置AveSt及び平均化された補正曲線終了位置AveEnに対しては、補正曲線時間平均部5により、時間的に急激な変化を抑制するフィルター処理がなされる。
Next, the correction curve
このフィルター処理は、
1フレーム前の平均化された補正曲線開始位置AveStを、AveSt(t−1)とし、
1フレーム前の平均化された補正曲線終了位置AveEnを、AveEn(t−1)とし、
現フレームの平均化された補正曲線開始位置AveStを、AveSt(t)とし、
現フレームの平均化された補正曲線終了位置AveEnを、AveEn(t)とし、
補正曲線時間平均部5によるフィルター処理が施された平均化された補正曲線開始位置AveStを、TAveStとし、
補正曲線時間平均部5によるフィルター処理が施された平均化された補正曲線終了位置AveEnを、TAveEnとし、
時間変化量の閾値を、CHとしたときに、次式(3)〜(8)によって表すことができる。
This filtering process
The average correction curve start position AveSt one frame before is AveSt (t−1),
The average corrected curve end position AveEn one frame before is AveEn (t−1),
Let AveSt (t) be the average correction curve start position AveSt of the current frame,
Let AveEn (t) be the average correction curve end position AveEn of the current frame,
The averaged correction curve start position AveSt that has been subjected to the filter processing by the correction curve
The averaged correction curve end position AveEn that has been subjected to the filter processing by the correction curve
When the threshold value of the time change amount is CH, it can be expressed by the following equations (3) to (8).
AveSt(t)>AveSt(t−1)+CHのとき(即ち、輝度上昇率が閾値CHより大きいとき)には、
TAveSt=AveSt(t−1)+1 …式(3)
とし、
AveSt(t)<AveSt(t−1)−CHのとき(即ち、輝度減少率が閾値CHより大きいとき)には、
TAveSt=AveSt(t−1)−1 …式(4)
とし、
上記以外のとき(輝度変化率が所定範囲内のとき)には、
TAveSt=AveSt(t−1) …式(5)
とする。
When AveSt (t)> AveSt (t−1) + CH (that is, when the luminance increase rate is larger than the threshold value CH),
TaveSt = AveSt (t−1) +1 (3)
age,
When AveSt (t) <AveSt (t−1) −CH (that is, when the luminance reduction rate is larger than the threshold value CH),
TaveSt = AveSt (t−1) −1 Expression (4)
age,
In other cases (when the luminance change rate is within a predetermined range)
TaveSt = AveSt (t−1) (5)
And
同様に、
AveEn(t)>AveEn(t−1)+CHのとき(即ち、輝度上昇率が閾値CHより大きいとき)には、
TAveEn=AveEn(t−1)+1 …式(6)
とし、
AveEn(t)<AveEn(t−1)−CHのとき(即ち、輝度減少率が閾値CHより大きいとき)には、
TAveEn=AveEn(t−1)−1 …式(7)
とし、
上記以外のとき(輝度変化率が所定範囲内のとき)には、
TAveEn=AveEn(t−1) …式(8)
とする。
Similarly,
When AveEn (t)> AveEn (t−1) + CH (that is, when the luminance increase rate is larger than the threshold value CH),
TaveEn = AveEn (t−1) +1 (6)
age,
When AveEn (t) <AveEn (t−1) −CH (that is, when the luminance reduction rate is larger than the threshold value CH),
TaveEn = AveEn (t−1) −1 (7)
age,
In other cases (when the luminance change rate is within a predetermined range)
TaveEn = AveEn (t−1) (8)
And
補正曲線時間平均部5は、上記式(3)〜(8)のようなフィルター処理以外にも、数フレーム分のデータを蓄えて平均化することによるフィルター処理でもよい。これにより、時間方向にヒストグラムが急激に変化することによる「面フリッカ」を防ぐことができる。
The correction curve
図7(a)及び(b)は、補正曲線線形補間部6の動作を説明するための図である。図7(a)は4個のブロックを示し、図7(b)は、図7(a)の4個のブロックのそれぞれの中心位置CENC4,CENC5,CEND5,CEND4を繋ぐ破線の四角形を拡大して示したものである。
FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining the operation of the correction curve
図7(a)及び(b)に示されるように、補正曲線線形補間部6は、補正曲線適用部7による階調補正の対象となる画素を注目画素OBJとしたときに、注目画素OBJの属するブロックC4内における注目画素OBJの位置と、注目画素OBJの属するブロックC4の中心位置CENC4と、注目画素OBJの属するブロックC4に隣接するブロックC5,D4,D5の中心位置とに基づく線形補間により、注目画素OBJの階調補正に用いられる補正曲線を生成する際に用いられる、線形補間された補正曲線開始位置LAveSt及び線形補間された補正曲線終了位置LAveEnを求める。より具体的に言えば、図7(b)に示されるように、補正曲線線形補間部6は、注目画素OBJから注目画素OBJの属するブロックC4の中心位置CENC4までの水平方向距離h及び垂直方向距離vと、注目画素OBJから注目画素OBJの属するブロックC4の隣接ブロックC5又はD5の中心位置CENC5又はCEND5までの水平方向距離(x−h)と、注目画素OBJから注目画素OBJの属するブロックC4の隣接ブロックD4又はD5の中心位置CEND4又はCEND5までの垂直方向距離(y−v)とに基づく線形補間(重み係数を掛けることによる線形補間)により、注目ブロック及び隣接ブロックのTAveSt及びTAveEnから、注目画素OBJの階調補正に用いられる補正曲線を生成する際に用いられる、線形補間された補正曲線開始位置LAveSt及び線形補間された補正曲線終了位置LAveEnを求める。ここで、xは、各ブロックの水平幅、yは各ブロックの垂直幅を示す。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the correction curve
図7(a)及び(b)における4つのブロックC4,C5,D4,D5において、例えば、ブロックC4における画素に注目する。注目画素OBJはブロックC4の中心位置CENC4よりブロックC5,D4,D5側に寄っている。ここで、各ブロックのTAveSt、TAveEnをそれぞれStC4,EnC4,StC5,EnC5,StD4,EnD4,StD5,EnD5とすると、注目画素に適用される線形補間された平均化補正曲線開始位置LAveSt及び線形補間された平均化補正曲線終了位置LAveEnは以下の式(9)及び(10)で求められる。 In the four blocks C4, C5, D4, and D5 in FIGS. 7A and 7B, attention is paid to the pixel in the block C4, for example. The target pixel OBJ is closer to the blocks C5, D4, and D5 than the center position CEN C4 of the block C4. Here, assuming that TaveSt and TaveEn of each block are St C4 , En C4 , St C5 , En C5 , St D4 , En D4 , St D5 , and En D5 , linearly-interpolated averaging correction applied to the pixel of interest The curve start position LaveSt and the linearly interpolated averaging correction curve end position LaveEn are obtained by the following equations (9) and (10).
式(9)及び(10)で、画素毎にその位置に従って線形補間された平均化補正曲線開始位置LAveSt及び線形補間された平均化補正曲線終了位置LAveEnを求めることによって、隣接するブロックにおけるヒストグラムが異なっていても、画素毎にスムーズに変化する補正曲線を生成することができる。 In Equations (9) and (10), the average correction curve start position LaveSt and the linearly interpolated average correction curve end position LaveEn linearly interpolated according to the position of each pixel are obtained, whereby the histograms in adjacent blocks are obtained. Even if they are different, it is possible to generate a correction curve that smoothly changes for each pixel.
補正曲線適用部7は、各画素について補正曲線線形補間部6で求められた線形補間された平均化補正曲線開始位置LAveSt及び線形補間された平均化補正曲線終了位置LAveEnから補正曲線を生成し、各画素に適用する。
The correction
図3(a)及び(b)を用いて、補正曲線の生成方法を説明する。入力輝度信号レベルYinに対してある傾きを持った補正曲線を適用する時、その曲線の上部クリップ値に相当するレベルをCHi、下部クリップ値に相当するレベルをCLoとする。これは、出力輝度信号レベルYoutは下部クリップ値に相当するレベルCLoから上部クリップ値に相当するレベルCHiの範囲を超えて補正されることはないことを意味する。補正曲線は最終的に求められた線形補間された平均化された補正曲線開始位置LAveStと下部クリップ値に相当するレベルCLoが交差するポイントから、線形補間された平均化補正曲線終了位置LAveEnと上部クリップ値に相当するレベルCHiが交差するポイントまでを直線で繋ぎ、下部クリップ値に相当するレベルCLoから上部クリップ値に相当するレベルCHiを超える範囲ではクリップをする曲線となる。例えば、広範囲に輝度ヒストグラムが分布している場合、補正曲線は傾き1の直線に近くなり、輝度ヒストグラム分布があるレベルに集中している場合、補正曲線の傾きは急峻になる。 A method for generating a correction curve will be described with reference to FIGS. When a correction curve having a certain slope with respect to the input luminance signal level Yin is applied, the level corresponding to the upper clip value of the curve is CHi, and the level corresponding to the lower clip value is CLo. This means that the output luminance signal level Yout is not corrected beyond the range from the level CLo corresponding to the lower clip value to the level CHi corresponding to the upper clip value. The correction curve starts from the point at which the linearly interpolated averaged correction curve start position LAveSt finally obtained and the level CLo corresponding to the lower clip value intersect, and the linearly interpolated average correction curve end position LAveEn and the upper part A line is connected to a point where the level CHi corresponding to the clip value intersects with a straight line, and the curve is clipped in a range from the level CLo corresponding to the lower clip value to the level CHi corresponding to the upper clip value. For example, when the luminance histogram is distributed over a wide range, the correction curve is close to a straight line having a slope of 1, and when the luminance histogram distribution is concentrated at a certain level, the slope of the correction curve is steep.
補正曲線適用部7は、生成した補正曲線を入力輝度信号レベルYinにではなく、入力R,G,B信号Rin,Gin,Binに適用する。これにより、白の色温度が変わることなく、階調補正が可能となる。また、同時に色のコントラストを向上させることもできる。
The correction
なお、上記説明においては、階調制御装置が、補正曲線領域平均部4、補正曲線時間平均部5、及び補正曲線線形補間部6を備える場合を説明したが、装置の構成を簡略にこれらの構成4〜6の1つ又は2つ以上を省略した構成とすることも可能である。構成4〜6の1つ又は2つ以上を省略した構成を採用した場合にも、黒潰れや白潰れ等の細部情報の消失を回避することができるという効果を得ることができる。
In the above description, the case where the gradation control device includes the correction curve region
また、補正曲線領域平均部4及び補正曲線時間平均部5の配置を逆にして、補正曲線時間平均部5による処理を先に行うことも可能である。
It is also possible to reverse the arrangement of the correction curve area
実施の形態2.
図8は、本発明の実施の形態2に係る階調補正装置の構成を示すブロック図である。図8において、図1の構成と同一又は対応する構成には同じ符号を付す。
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the gradation correction apparatus according to
図8に示されるように、実施の形態2に係る階調補正装置は、任意のブロックに分割された領域での輝度信号のヒストグラムを測定するブロック輝度ヒストグラム測定部2と、測定したヒストグラムより補正曲線を生成するための値を保存する輝度ヒストグラム補正曲線蓄積部3と、ブロック毎の補正曲線を隣接するブロックより平均する補正曲線領域平均部4と、補正曲線が時間方向に急激に変化しないようにする補正曲線時間平均部5と、各ブロックの補正曲線を適用する画素の位置に応じて線形補間する補正曲線線形補間部6と、求められた補正曲線を入力輝度信号Yinに適用して補正された出力輝度信号Youtを生成する補正曲線適用部7と、求められた補正曲線とその適用する画素の位置を合わせる遅延調整部8とを有する。
As shown in FIG. 8, the gradation correction apparatus according to the second embodiment includes a block luminance
実施の形態2は、本発明を輝度信号Yinのみに適用したものであり、ブロック輝度ヒストグラム測定部2、輝度ヒストグラム補正曲線蓄積部3、補正曲線領域平均部4、補正曲線時間平均部5、及び補正曲線線形補間部6は入力輝度信号Yinに対して、実施の形態1の場合と同様の働きをする。
In the second embodiment, the present invention is applied only to the luminance signal Yin. The block luminance
図8における補正曲線適用部7は、補正曲線線形補間部6で求められた線形補間された平均化補正曲線開始位置LAveSt及び線形補間された平均化補正曲線終了位置LAveEnに基づいて補正曲線を生成し、この生成された補正曲線を用いて各画素について輝度信号を補正する。これにより、輝度信号のみの階調補正が可能となる。また、遅延調整部8は、入力画素の補正曲線が補正曲線線形補間部6により求められる時間まで、入力画素を遅延させるラインメモリである。これにより、補正曲線適用部7は入力画素の補正曲線が生成された時点で入力画素に適用することが可能となり、ブロックの大きさに関わるだけのラインメモリを有するが、より現在の入力画像のヒストグラムに適した補正曲線を適用することが可能となり、コントラスト改善効果も向上する。
The correction
実施の形態2の階調補正装置は、RGB信号に対してではなく、輝度信号のコントラストのみ改善する場合に有効であり、実施の形態1の場合と同様の効果を得ることができる。なお、実施の形態2において、上記以外の点は、上記実施の形態1の場合と同じである。また、遅延調整部8を備えず、入力された輝度信号Yinに補正曲線適用部7による補正を行ってもよい。
The gradation correction apparatus according to the second embodiment is effective in improving only the contrast of the luminance signal, not the RGB signal, and can obtain the same effect as in the first embodiment. In the second embodiment, points other than those described above are the same as those in the first embodiment. In addition, the
実施の形態3.
図9は、本発明の実施の形態3に係る階調補正装置の構成を示すブロック図である。図9において、図1の構成と同一又は対応する構成には同じ符号を付す。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a gradation correction apparatus according to
図9に示されるように、実施の形態3に係る階調補正装置は、RGB信号より輝度信号を求める輝度信号生成部1と、任意のブロックに分割された領域での輝度信号のヒストグラムを測定するブロック輝度ヒストグラム測定部2と、測定したヒストグラムより補正曲線を生成するための値を保存する輝度ヒストグラム補正曲線蓄積部3と、ブロック毎の補正曲線を隣接するブロックより平均する補正曲線領域平均部4と、補正曲線が時間方向に急激に変化しないようにする補正曲線時間平均部5と、各ブロックの補正曲線を適用する画素の位置に応じて線形補間する補正曲線線形補間部6と、求められた補正曲線とその適用する画素の位置を合わせる遅延調整部8と、求められた補正曲線をRGB信号に適用する補正曲線適用部7とを有する。
As shown in FIG. 9, the gradation correction apparatus according to the third embodiment measures a luminance signal generator 1 that obtains a luminance signal from RGB signals, and a histogram of the luminance signal in an area divided into arbitrary blocks. A block luminance
実施の形態3は、上記実施の形態1の構成に遅延調整部8を追加したものであり、輝度信号生成部1、ブロック輝度ヒストグラム測定部2、輝度ヒストグラム補正曲線蓄積部3、補正曲線領域平均部4、補正曲線時間平均部5、補正曲線線形補間部6、及び補正曲線適用部7は実施の形態1と同様の働きをする。
In the third embodiment, a
遅延調整部8は、入力画素の補正曲線が補正曲線線形補間部6により求められる時間まで、入力画素を遅延させるラインメモリである。これにより、補正曲線適用部7は入力画素の補正曲線が生成された時点で入力画素に適用することが可能となり、ブロックの大きさに関わるだけのラインメモリを有するが、より現在の入力画像のヒストグラムに適した補正曲線を適用することが可能となり、コントラスト改善効果も向上する。
The
なお、実施の形態3は、実施の形態2と同様に、生成された補正曲線を輝度信号に適用してもよい。また、実施の形態3において、上記以外の点は、上記実施の形態1又は2の場合と同じである。 In the third embodiment, as in the second embodiment, the generated correction curve may be applied to the luminance signal. Further, in the third embodiment, the points other than the above are the same as those in the first or second embodiment.
1 輝度信号生成部、 2 ブロック輝度ヒストグラム測定部、 3 輝度ヒストグラム補正曲線蓄積部、 4 補正曲線領域平均部、 5 補正曲線時間平均部、 6 補正曲線線形補間部、 7 補正曲線適用部、 8 遅延調整部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brightness signal production | generation part, 2 Block brightness | luminance histogram measurement part, 3 Brightness histogram correction curve storage part, 4 Correction curve area average part, 5 Correction curve time average part, 6 Correction curve linear interpolation part, 7 Correction curve application part, 8 Delay Adjustment unit.
Claims (10)
前記輝度信号から、画面を分割した領域であるブロック毎に輝度レベルと該輝度レベルに対応する画素の個数との関係を示すヒストグラムを測定するブロック輝度ヒストグラム測定部と、
前記ヒストグラムにおける画素の個数が所定の閾値以上となる輝度レベルの範囲内の最も低い輝度レベルである補正曲線開始位置と、前記ヒストグラムにおける画素数が前記閾値以上となる輝度レベルの範囲内の最も高い輝度レベルである補正曲線終了位置を前記ブロック毎に検出して蓄積する輝度ヒストグラム補正曲線蓄積部と、
前記補正曲線開始位置及び前記補正曲線終了位置に基づいて前記ブロック毎に補正曲線を生成し、生成された補正曲線を用いて前記RGB信号を補正する補正曲線適用部と
を有することを特徴とする階調補正装置。 A luminance signal generation unit that generates a luminance signal from the RGB signals;
A block luminance histogram measuring unit for measuring a histogram indicating a relationship between a luminance level and the number of pixels corresponding to the luminance level for each block which is an area obtained by dividing the screen from the luminance signal;
The correction curve start position, which is the lowest luminance level within the range of luminance levels where the number of pixels in the histogram is equal to or greater than a predetermined threshold, and the highest within the range of luminance levels where the number of pixels in the histogram is equal to or greater than the threshold A luminance histogram correction curve accumulating unit for detecting and accumulating a correction curve end position that is a luminance level for each block;
A correction curve applying unit that generates a correction curve for each block based on the correction curve start position and the correction curve end position, and corrects the RGB signal using the generated correction curve. Tone correction device.
前記補正曲線適用部による前記補正曲線の生成が、前記補正曲線領域平均部により平均化された補正曲線開始位置及び前記補正曲線領域平均部により平均化された補正曲線終了位置に基づいて実行される
ことを特徴とする請求項1に記載の階調補正装置。 A correction curve area averaging unit that averages the correction curve start position and the correction curve end position using the correction curve start position and the correction curve end position of the adjacent block;
The generation of the correction curve by the correction curve application unit is executed based on the correction curve start position averaged by the correction curve region average unit and the correction curve end position averaged by the correction curve region average unit. The gradation correction apparatus according to claim 1, wherein:
前記補正曲線適用部による前記補正曲線の生成が、前記補正曲線時間平均部によって処理された前記平均化された補正曲線開始位置及び前記補正曲線時間平均部によって処理された前記平均化された補正曲線終了位置に基づいて実行される
ことを特徴とする請求項2に記載の階調補正装置。 Limiting the difference between the averaged correction curve start position in the past frame and the averaged correction curve start position in the current frame to a predetermined value or less, and the averaged correction curve end position in the past frame And a correction curve time average unit for executing a process of limiting the difference between the averaged correction curve end position in the current frame to a predetermined value or less,
Generation of the correction curve by the correction curve application unit is the averaged correction curve start position processed by the correction curve time average unit and the averaged correction curve processed by the correction curve time average unit The gradation correction apparatus according to claim 2, wherein the gradation correction apparatus is executed based on an end position.
前記補正曲線適用部による前記補正曲線の生成が、前記補正曲線線形補間部により線形補間された補正曲線開始位置及び前記補正曲線線形補間部により線形補間された補正曲線終了位置に基づいて実行される
ことを特徴とする請求項3に記載の階調補正装置。 When the target pixel of gradation correction by the correction curve application unit is a target pixel, the position of the target pixel in the block to which the target pixel belongs, the center position of the block to which the target pixel belongs, and the target pixel The linearly interpolated correction curve start position and the linearly interpolated used for generating the correction curve used for the gradation correction of the pixel of interest by linear interpolation based on the center position of the block adjacent to the block to which the pixel belongs A correction curve linear interpolation unit for obtaining a correction curve end position;
The generation of the correction curve by the correction curve application unit is executed based on the correction curve start position linearly interpolated by the correction curve linear interpolation unit and the correction curve end position linearly interpolated by the correction curve linear interpolation unit. The gradation correction apparatus according to claim 3.
前記補正曲線適用部により実行される前記RGB信号の補正が、前記遅延調整部により遅延した前記RGB信号に対して実行される
ことを特徴とする請求項1から4までのいずれかに記載の階調補正装置。 A delay adjusting unit for delaying the RGB signals;
The floor according to any one of claims 1 to 4, wherein the correction of the RGB signal executed by the correction curve application unit is executed on the RGB signal delayed by the delay adjustment unit. Tonal correction device.
前記ヒストグラムにおける画素の個数が所定の閾値以上となる輝度レベルの範囲内の最も低い輝度レベルである補正曲線開始位置と、前記ヒストグラムにおける画素数が前記閾値以上となる輝度レベルの範囲内の最も高い輝度レベルである補正曲線終了位置を前記ブロック毎に検出して蓄積する輝度ヒストグラム補正曲線蓄積部と、
前記補正曲線開始位置及び前記補正曲線終了位置に基づいて前記ブロック毎に補正曲線を生成し、生成された補正曲線を用いて前記輝度信号を補正する補正曲線適用部と
を有することを特徴とする階調補正装置。 A block luminance histogram measurement unit that measures a histogram indicating a relationship between a luminance level and the number of pixels corresponding to the luminance level for each block, which is an area obtained by dividing the screen, from the luminance signal;
The correction curve start position, which is the lowest luminance level within the range of luminance levels where the number of pixels in the histogram is equal to or greater than a predetermined threshold, and the highest within the range of luminance levels where the number of pixels in the histogram is equal to or greater than the threshold A luminance histogram correction curve accumulating unit for detecting and accumulating a correction curve end position that is a luminance level for each block;
A correction curve applying unit that generates a correction curve for each block based on the correction curve start position and the correction curve end position, and corrects the luminance signal using the generated correction curve. Tone correction device.
前記補正曲線適用部による前記補正曲線の生成が、前記補正曲線領域平均部により平均化された補正曲線開始位置及び前記補正曲線領域平均部により平均化された補正曲線終了位置に基づいて実行される
ことを特徴とする請求項6に記載の階調補正装置。 A correction curve area averaging unit that averages the correction curve start position and the correction curve end position using the correction curve start position and the correction curve end position of the adjacent block;
The generation of the correction curve by the correction curve application unit is executed based on the correction curve start position averaged by the correction curve region average unit and the correction curve end position averaged by the correction curve region average unit. The gradation correction apparatus according to claim 6.
前記補正曲線適用部による前記補正曲線の生成が、前記補正曲線時間平均部によって処理された前記平均化された補正曲線開始位置及び前記補正曲線時間平均部によって処理された前記平均化された補正曲線終了位置に基づいて実行される
ことを特徴とする請求項7に記載の階調補正装置。 Limiting the difference between the averaged correction curve start position in the past frame and the averaged correction curve start position in the current frame to a predetermined value or less, and the averaged correction curve end position in the past frame And a correction curve time average unit for executing a process of limiting the difference between the averaged correction curve end position in the current frame to a predetermined value or less,
Generation of the correction curve by the correction curve application unit is the averaged correction curve start position processed by the correction curve time average unit and the averaged correction curve processed by the correction curve time average unit The gradation correction apparatus according to claim 7, wherein the gradation correction apparatus is executed based on an end position.
前記補正曲線適用部による前記補正曲線の生成が、前記補正曲線線形補間部により線形補間された補正曲線開始位置及び前記補正曲線線形補間部により線形補間された補正曲線終了位置に基づいて実行される
ことを特徴とする請求項8に記載の階調補正装置。 When the target pixel of gradation correction by the correction curve application unit is a target pixel, the position of the target pixel in the block to which the target pixel belongs, the center position of the block to which the target pixel belongs, and the target pixel The linearly interpolated correction curve start position and the linearly interpolated used for generating the correction curve used for the gradation correction of the pixel of interest by linear interpolation based on the center position of the block adjacent to the block to which the pixel belongs A correction curve linear interpolation unit for obtaining a correction curve end position;
The generation of the correction curve by the correction curve application unit is executed based on the correction curve start position linearly interpolated by the correction curve linear interpolation unit and the correction curve end position linearly interpolated by the correction curve linear interpolation unit. The gradation correction apparatus according to claim 8, wherein:
前記補正曲線適用部により実行される前記輝度信号の補正が、前記遅延調整部により遅延した前記輝度信号に対して実行される
ことを特徴とする請求項6から9までのいずれかに記載の階調補正装置。 A delay adjusting unit for delaying the luminance signal;
The floor according to any one of claims 6 to 9, wherein the correction of the luminance signal executed by the correction curve applying unit is executed on the luminance signal delayed by the delay adjusting unit. Tonal correction device.
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