JP3375921B2 - 入力映像の輝度を維持する画質改善装置及びその方法 - Google Patents
入力映像の輝度を維持する画質改善装置及びその方法Info
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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- H04N5/44—Receiver circuitry for the reception of television signals according to analogue transmission standards
- H04N5/57—Control of contrast or brightness
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- G—PHYSICS
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はヒストグラム等化を
用いた画質改善に係り、具体的には、入力映像の輝度を
維持して、コントラストを改善する画質改善装置及びそ
の方法に関する。
用いた画質改善に係り、具体的には、入力映像の輝度を
維持して、コントラストを改善する画質改善装置及びそ
の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ヒストグラム等化の基本動作は、入力映
像のヒストグラムを基に与えられた入力映像を変換する
ものであって、ここでヒストグラムとは、与えられた入
力映像におけるグレーレベルの分布を言う。かかるグレ
ーレベル内容のヒストグラムは、映像の外観の全体的な
描写を与える。映像のピクセル分布に応じて適宜調整さ
れたグレーレベルは、外観又は映像のコントラストを改
善させる。
像のヒストグラムを基に与えられた入力映像を変換する
ものであって、ここでヒストグラムとは、与えられた入
力映像におけるグレーレベルの分布を言う。かかるグレ
ーレベル内容のヒストグラムは、映像の外観の全体的な
描写を与える。映像のピクセル分布に応じて適宜調整さ
れたグレーレベルは、外観又は映像のコントラストを改
善させる。
【０００３】図１は、通常のヒストグラム等化器のブロ
ック図である。入力映像Ｉ（ｘ，ｙ）が空間的位置
（ｘ、ｙ）においてＸ＝｛Ｘ0 ，Ｘ1,...,ＸL-1 ｝（こ
こで、Ｘ0 ＝０はブラックレベルを表し、ＸL-1 ＝１は
ホワイトレベルを表す）として与えられるＬ個の離散グ
レーレベルの内１つのレベル値を有するとしたとき、ヒ
ストグラム検出器１０２は｛Ｘk ｜ｋ∈｛0,1,2,...,Ｌ
−１｝｝に該当するピクセルの発生頻度ｎk を算出し、
ＰＤＦ計算器１０４は、このピクセルの発生頻度ｎk よ
り確率密度関数（Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ Ｄｅｎｓｉ
ｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ；ＰＤＦ）を計算する。このと
き、この確率密度関数Ｐ（Ｘk ）は、次の式のように表
される。 Ｐ（Ｘk ）＝ｎk ｜Ｎ （ここで、Ｐ（Ｘk ）は与えられた映像｛Ｘ｝における
ｋ番目のグレーレベル（Ｘk ）の確率を表し、ｎk は与
えられた映像｛Ｘ｝における前記グレーレベル（Ｘk ）
の出現回数を表し、Ｎは与えられた映像｛Ｘ｝の全ピク
セル数を表す。）ＰＤＦ積分器１０６は、ＰＤＦ計算器
１０４で計算されたＰＤＦに対して積分を行い、次の式
のように表される累積密度関数（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ
Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ；ＣＤＦ）ｃ
(Ｘ k ）を得る。
ック図である。入力映像Ｉ（ｘ，ｙ）が空間的位置
（ｘ、ｙ）においてＸ＝｛Ｘ0 ，Ｘ1,...,ＸL-1 ｝（こ
こで、Ｘ0 ＝０はブラックレベルを表し、ＸL-1 ＝１は
ホワイトレベルを表す）として与えられるＬ個の離散グ
レーレベルの内１つのレベル値を有するとしたとき、ヒ
ストグラム検出器１０２は｛Ｘk ｜ｋ∈｛0,1,2,...,Ｌ
−１｝｝に該当するピクセルの発生頻度ｎk を算出し、
ＰＤＦ計算器１０４は、このピクセルの発生頻度ｎk よ
り確率密度関数（Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ Ｄｅｎｓｉ
ｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ；ＰＤＦ）を計算する。このと
き、この確率密度関数Ｐ（Ｘk ）は、次の式のように表
される。 Ｐ（Ｘk ）＝ｎk ｜Ｎ （ここで、Ｐ（Ｘk ）は与えられた映像｛Ｘ｝における
ｋ番目のグレーレベル（Ｘk ）の確率を表し、ｎk は与
えられた映像｛Ｘ｝における前記グレーレベル（Ｘk ）
の出現回数を表し、Ｎは与えられた映像｛Ｘ｝の全ピク
セル数を表す。）ＰＤＦ積分器１０６は、ＰＤＦ計算器
１０４で計算されたＰＤＦに対して積分を行い、次の式
のように表される累積密度関数（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ
Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ；ＣＤＦ）ｃ
(Ｘ k ）を得る。
【０００４】
【数１】
【０００５】非線形マッパー１０８は、ＰＤＦ積分によ
り得られたＣＤＦｃ(Ｘ k ）を入力映像Ｉ（ｘ，ｙ）に対
するマッピング関数として用いて非線形マッピングし、
より広範囲なダイナミックレンジを有する出力映像、す
なわち、コントラストの改善された出力映像（ＩH
（ｘ，ｙ））を提供する。図２は、入力映像の大半が高
輝度領域に集中している場合におけるＣＤＦ及びこれを
用いた非線形マッピングを示す線図である。図２におい
て、グレーレベル｛Ｘi 〜ＸL-1 ｝に集中している入力
映像レベルが、ＣＤＦに基づくマッピングを通じて出力
レベル｛ｆ（Ｘi）〜ｆ（ＸL-1 ）｝というより広範囲
な領域に再分配され、これにより与えられたダイナミッ
クレンジが有効に使用でき、結果としてコントラストが
改善される。
り得られたＣＤＦｃ(Ｘ k ）を入力映像Ｉ（ｘ，ｙ）に対
するマッピング関数として用いて非線形マッピングし、
より広範囲なダイナミックレンジを有する出力映像、す
なわち、コントラストの改善された出力映像（ＩH
（ｘ，ｙ））を提供する。図２は、入力映像の大半が高
輝度領域に集中している場合におけるＣＤＦ及びこれを
用いた非線形マッピングを示す線図である。図２におい
て、グレーレベル｛Ｘi 〜ＸL-1 ｝に集中している入力
映像レベルが、ＣＤＦに基づくマッピングを通じて出力
レベル｛ｆ（Ｘi）〜ｆ（ＸL-1 ）｝というより広範囲
な領域に再分配され、これにより与えられたダイナミッ
クレンジが有効に使用でき、結果としてコントラストが
改善される。
【０００６】そこで、一般に、ヒストグラム等化に基づ
くコントラスト改善方法は、映像信号のグレーレベルを
与えられたダイナミックレンジに亘って一様に分布させ
ることによりコントラストの改善を図っている。その結
果、前記方法は、比較的に計算量が少なく、且つコント
ラストの改善効果が大であることから、映像信号のコン
トラストを改善する目的で多用されている。
くコントラスト改善方法は、映像信号のグレーレベルを
与えられたダイナミックレンジに亘って一様に分布させ
ることによりコントラストの改善を図っている。その結
果、前記方法は、比較的に計算量が少なく、且つコント
ラストの改善効果が大であることから、映像信号のコン
トラストを改善する目的で多用されている。
【０００７】ところが、累積密度関数そのものをマッピ
ング関数に用いて入力映像レベルの分布を変えるという
通常のヒストグラム等化で見られる最大の問題は、変換
関数として用いられる累積密度関数に応じて、入力信号
及び出力信号間の平均輝度が大いに変わる場合があると
いうことである。すなわち、グレーレベルの分布を一様
にする作用により等化された映像信号の平均輝度は、入
力映像の輝度によらずに中間値に収束するため、明るい
画面の場合、とりわけブラックレベルに対する密度が低
い場合には、画面が全体として暗くなり、かえって画質
が劣化したかに見える。この理由から、ヒストグラム等
化は、主として暗い画面を詳しく観察するのに限って用
いられ、テレビやビデオ一体型カメラ等における使用は
回避されている。
ング関数に用いて入力映像レベルの分布を変えるという
通常のヒストグラム等化で見られる最大の問題は、変換
関数として用いられる累積密度関数に応じて、入力信号
及び出力信号間の平均輝度が大いに変わる場合があると
いうことである。すなわち、グレーレベルの分布を一様
にする作用により等化された映像信号の平均輝度は、入
力映像の輝度によらずに中間値に収束するため、明るい
画面の場合、とりわけブラックレベルに対する密度が低
い場合には、画面が全体として暗くなり、かえって画質
が劣化したかに見える。この理由から、ヒストグラム等
化は、主として暗い画面を詳しく観察するのに限って用
いられ、テレビやビデオ一体型カメラ等における使用は
回避されている。
【０００８】従って、一般に、ヒストグラム等化は、ヒ
ストグラム分布を一様にするための累積密度関数に基づ
く通常の方法を用いると、平均値が、入力映像の輝度に
よらずに中間値に収束する。その結果、暗い画面の場合
には、見えない部分が見えるようになりつつ画面が明る
くなり、画質が改善される。これとは逆に、明るい画面
の場合には、コントラストは改善されるものの、画面が
全体として暗くなり、かえって不自然な画像表示となる
問題があった。
ストグラム分布を一様にするための累積密度関数に基づ
く通常の方法を用いると、平均値が、入力映像の輝度に
よらずに中間値に収束する。その結果、暗い画面の場合
には、見えない部分が見えるようになりつつ画面が明る
くなり、画質が改善される。これとは逆に、明るい画面
の場合には、コントラストは改善されるものの、画面が
全体として暗くなり、かえって不自然な画像表示となる
問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みて成されたものであり、その目的は、入力映像と、ヒ
ストグラム等化により等化された出力映像との平均輝度
値の変化を前もって予測し、これを等化された映像信号
に取り入れることにより、入力映像の輝度を維持する画
質改善装置を提供することにある。
みて成されたものであり、その目的は、入力映像と、ヒ
ストグラム等化により等化された出力映像との平均輝度
値の変化を前もって予測し、これを等化された映像信号
に取り入れることにより、入力映像の輝度を維持する画
質改善装置を提供することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、入力映像と、ヒスト
グラム等化により等化された出力映像との平均輝度変化
を予め予測し、これを等化された映像信号に取り入れる
ことにより、入力映像の輝度を維持する画質改善方法を
提供することにある。
グラム等化により等化された出力映像との平均輝度変化
を予め予測し、これを等化された映像信号に取り入れる
ことにより、入力映像の輝度を維持する画質改善方法を
提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の諸目的を達成する
ために、本発明にかかる画質改善装置は、所定数のグレ
ーレベルで表現される入力映像を等化し、等化された出
力映像を提供するヒストグラム等化器、及び入力映像の
平均値及び等化された出力映像の平均値をそれぞれ抽出
し、その差分に該当する平均値変化分に基づき、等化さ
れた出力映像を補償する補償器を含むことを特徴として
いる。
ために、本発明にかかる画質改善装置は、所定数のグレ
ーレベルで表現される入力映像を等化し、等化された出
力映像を提供するヒストグラム等化器、及び入力映像の
平均値及び等化された出力映像の平均値をそれぞれ抽出
し、その差分に該当する平均値変化分に基づき、等化さ
れた出力映像を補償する補償器を含むことを特徴として
いる。
【００１２】上記の他の目的を達成するために、本発明
にかかる画質改善方法は、所定数のグレーレベルで表現
される入力映像を等化し、等化された出力映像を提供す
るステップ、及び入力映像の平均値及び等化された出力
映像の平均値をそれぞれ抽出し、その差分に該当する平
均値変化分に基づき、等化された出力映像を補償するス
テップを含むことを特徴としている。
にかかる画質改善方法は、所定数のグレーレベルで表現
される入力映像を等化し、等化された出力映像を提供す
るステップ、及び入力映像の平均値及び等化された出力
映像の平均値をそれぞれ抽出し、その差分に該当する平
均値変化分に基づき、等化された出力映像を補償するス
テップを含むことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面に基づき、
本発明による入力映像の輝度を維持する画質改善装置及
びその方法の好適な実施例について説明する。図３は、
本発明による画質改善装置の一実施例によるブロック構
成図である。これを参照すると、本発明による画質改善
装置は、ヒストグラム検出器２０２、ＰＤＦ計算器２０
４、ＰＤＦ積分器２０６及び非線形マッパー２０８の出
力を用いて入力映像の平均値を抽出するための入力平均
値抽出器２１０と、等化された出力映像の平均値を予測
するため、ＰＤＦ計算器２０４の出力とＰＤＦ積分器２
０６の出力を用いて非線形マッパー２０８の出力映像の
平均値を抽出する出力平均値抽出器２１２と、入力平均
値と出力平均値との差分を計算し、平均値変化分を提供
する平均値変化分抽出器２１４と、及び非線形マッパー
２０８の出力に平均値変化分抽出器２１４からの平均値
変化分を加算する加算器２１６とからなる。前記装置
は、入力映像の平均値と、等化された映像の平均値との
差分を抽出し、抽出された平均値の差分に基づいて等化
された映像を補償することにより、入力映像の輝度を維
持する。
本発明による入力映像の輝度を維持する画質改善装置及
びその方法の好適な実施例について説明する。図３は、
本発明による画質改善装置の一実施例によるブロック構
成図である。これを参照すると、本発明による画質改善
装置は、ヒストグラム検出器２０２、ＰＤＦ計算器２０
４、ＰＤＦ積分器２０６及び非線形マッパー２０８の出
力を用いて入力映像の平均値を抽出するための入力平均
値抽出器２１０と、等化された出力映像の平均値を予測
するため、ＰＤＦ計算器２０４の出力とＰＤＦ積分器２
０６の出力を用いて非線形マッパー２０８の出力映像の
平均値を抽出する出力平均値抽出器２１２と、入力平均
値と出力平均値との差分を計算し、平均値変化分を提供
する平均値変化分抽出器２１４と、及び非線形マッパー
２０８の出力に平均値変化分抽出器２１４からの平均値
変化分を加算する加算器２１６とからなる。前記装置
は、入力映像の平均値と、等化された映像の平均値との
差分を抽出し、抽出された平均値の差分に基づいて等化
された映像を補償することにより、入力映像の輝度を維
持する。
【００１４】ここで、ヒストグラム検出器２０２、ＰＤ
Ｆ計算器２０４、ＰＤＦ積分器２０６及び非線形マッパ
ー２０８は、図１に示されたヒストグラム検出器１０
２、ＰＤＦ計算器１０４、ＰＤＦ積分器１０６及び非線
形マッパー１０８の構成とおよそ同様であるため、その
動作についての詳細な説明は省略する。ここで、ヒスト
グラム検出器２０２とＰＤＦ計算器２０４とを個々に構
成したが、入力映像のヒストグラム分布を検出し、この
ヒストグラム分布に基づく確率密度関数を求める１つの
要素で構成しても良い。
Ｆ計算器２０４、ＰＤＦ積分器２０６及び非線形マッパ
ー２０８は、図１に示されたヒストグラム検出器１０
２、ＰＤＦ計算器１０４、ＰＤＦ積分器１０６及び非線
形マッパー１０８の構成とおよそ同様であるため、その
動作についての詳細な説明は省略する。ここで、ヒスト
グラム検出器２０２とＰＤＦ計算器２０４とを個々に構
成したが、入力映像のヒストグラム分布を検出し、この
ヒストグラム分布に基づく確率密度関数を求める１つの
要素で構成しても良い。
【００１５】映像信号の平均値は、輝度に最も密接な値
である。一般に、かかる平均値の検出は、映像信号を積
分した上で、その結果を画面寸法、すなわち、全ピクセ
ル数で除算することによりなされる。しかし、本発明に
かかる入力平均値抽出器２１０は、ＰＤＦ計算器２０２
により計算されたＰＤＦから入力映像の平均値ＩM を得
ている。ここで、得られた平均値ＩM は通常の平均値に
等しくなる。すなわち、前記したＰＤＦの定義に基づ
き、入力映像の平均値ＩM は、次の式に従って得られ
る。
である。一般に、かかる平均値の検出は、映像信号を積
分した上で、その結果を画面寸法、すなわち、全ピクセ
ル数で除算することによりなされる。しかし、本発明に
かかる入力平均値抽出器２１０は、ＰＤＦ計算器２０２
により計算されたＰＤＦから入力映像の平均値ＩM を得
ている。ここで、得られた平均値ＩM は通常の平均値に
等しくなる。すなわち、前記したＰＤＦの定義に基づ
き、入力映像の平均値ＩM は、次の式に従って得られ
る。
【００１６】
【数２】
【００１７】さらに、出力平均値抽出器２１２は、ＰＤ
Ｆ計算器２０４から提供されるＰＤＦ及びＰＤＦ積分器
２０６から提供されるＣＤＦを用い、非線形マッパー２
０８から出力される等化された映像の平均値ＯM を次の
式に従って抽出する。
Ｆ計算器２０４から提供されるＰＤＦ及びＰＤＦ積分器
２０６から提供されるＣＤＦを用い、非線形マッパー２
０８から出力される等化された映像の平均値ＯM を次の
式に従って抽出する。
【００１８】
【数３】
【００１９】ここで、Ｐ（Ｘk ）はＰＤＦ計算器２０４
から提供されるＰＤＦを表し、ｃ（Ｘk ）はＰＤＦ積分
器２０６から提供されるＣＤＦを表し、［ ］は非線形
マッパー２０８で使用するヒストグラム分布を一様にす
る変換関数の一例を表し、ｇmax 及びｇmin は、出力ダ
イナミックレンジの最大値及び最小値をそれぞれ表す。
そこで、出力平均値ＯM は、非線形マッパー２０８から
の平均値に実質的に同様である。しかし、非線形マッパ
ー２０８で使用する変換関数を勘案すれば、非線形マッ
パー２０８の出力を前もって予測することができる。
から提供されるＰＤＦを表し、ｃ（Ｘk ）はＰＤＦ積分
器２０６から提供されるＣＤＦを表し、［ ］は非線形
マッパー２０８で使用するヒストグラム分布を一様にす
る変換関数の一例を表し、ｇmax 及びｇmin は、出力ダ
イナミックレンジの最大値及び最小値をそれぞれ表す。
そこで、出力平均値ＯM は、非線形マッパー２０８から
の平均値に実質的に同様である。しかし、非線形マッパ
ー２０８で使用する変換関数を勘案すれば、非線形マッ
パー２０８の出力を前もって予測することができる。
【００２０】平均値変化分抽出器２１４は、入力平均値
抽出器２１０で抽出された入力平均値と、出力平均値抽
出器２１２で抽出された出力平均値との差分DMを求め
る。例えば、出力映像の輝度が入力映像のそれより低い
場合に限って平均値を補償するため、平均値変化分(DM
＝IM−OM)が“０”より大きい場合、即ち、DM＞０の場
合には、平均値変化分DMを出力する。一方、平均値変化
分DMが“０”より小さい場合、即ち、DM＜０の場合に
は、０を出力する。そこで、加算器２１６は、非線形マ
ッパー２０８からの等化された信号(IH(ｘ、ｙ))に平均
値変化分抽出器２１４からの平均値変化分DMを加算する
ことにより、加算器２１６から輝度の補償された映像信
号(IE(ｘ、ｙ))を得ることができる。
抽出器２１０で抽出された入力平均値と、出力平均値抽
出器２１２で抽出された出力平均値との差分DMを求め
る。例えば、出力映像の輝度が入力映像のそれより低い
場合に限って平均値を補償するため、平均値変化分(DM
＝IM−OM)が“０”より大きい場合、即ち、DM＞０の場
合には、平均値変化分DMを出力する。一方、平均値変化
分DMが“０”より小さい場合、即ち、DM＜０の場合に
は、０を出力する。そこで、加算器２１６は、非線形マ
ッパー２０８からの等化された信号(IH(ｘ、ｙ))に平均
値変化分抽出器２１４からの平均値変化分DMを加算する
ことにより、加算器２１６から輝度の補償された映像信
号(IE(ｘ、ｙ))を得ることができる。
【００２１】図４は、本発明による画質改善装置の他の
実施例を示すブロック図である。ここで、前記装置は、
加算器２１６にかわって、平均値変化分ＤM に応じて非
線形マッパー３０８で使用する変換関数を変えるための
変換関数調整器３１６がさらに具備された以外は、図３
に示された装置に実質的に同様である。そこで、以下で
は変換関数調整器３１６を中心に説明する。
実施例を示すブロック図である。ここで、前記装置は、
加算器２１６にかわって、平均値変化分ＤM に応じて非
線形マッパー３０８で使用する変換関数を変えるための
変換関数調整器３１６がさらに具備された以外は、図３
に示された装置に実質的に同様である。そこで、以下で
は変換関数調整器３１６を中心に説明する。
【００２２】変換関数調整器３１６は、平均値変化分抽
出器３１４で抽出された平均値変化分ＤM に基づき変換
関数を調整することにより、非線形マッパー３０８から
直接的に輝度の補償された等化された映像（ＩE （ｘ，
ｙ））が得られるようにする。すなわち、例えば、変換
関数調整器３１６は、平均値変化分抽出器３１４からの
平均値変化分ＤM を、出力ダイナミックレンジの最大値
ｇmax 及び最小値ｇmin に加算することにより、次の式
（１）のような変換関数を式（２）のように調整する。
さらに、前記変換関数調整器３１６は、変換関数として
用いられる累積密度関数ｃ（Ｘ）を調整することもでき
る。
出器３１４で抽出された平均値変化分ＤM に基づき変換
関数を調整することにより、非線形マッパー３０８から
直接的に輝度の補償された等化された映像（ＩE （ｘ，
ｙ））が得られるようにする。すなわち、例えば、変換
関数調整器３１６は、平均値変化分抽出器３１４からの
平均値変化分ＤM を、出力ダイナミックレンジの最大値
ｇmax 及び最小値ｇmin に加算することにより、次の式
（１）のような変換関数を式（２）のように調整する。
さらに、前記変換関数調整器３１６は、変換関数として
用いられる累積密度関数ｃ（Ｘ）を調整することもでき
る。
【００２３】
Ｉx ＝（ｇmax −ｇmin ）・ｃ（Ｘk ）＋ｇmin （１）
Ｉx ＝（ｇmax'−ｇmin'）・ｃ（Ｘk ）＋ｇmin' （２）
（上記式（２）において、ｇmax'＝ｇmax ＋ＤM ，ｇmi
n'＝ｇmin ＋ＤM である） その結果、非線形マッパー３０８は、入力映像（Ｉ
（ｘ，ｙ））を変換関数調整器３１６により調整された
変換関数を用いてマッピングし、輝度の補償された等化
された映像（ＩE （ｘ，ｙ））を提供する。本発明によ
る画質改善装置及びその方法は、明るい画面における平
均輝度の低下を抑えることにより、ヒストグラム等化に
起因する画質劣化を防止している。その結果、本発明
は、テレビなどの映像機器に適用可能である。
n'＝ｇmin ＋ＤM である） その結果、非線形マッパー３０８は、入力映像（Ｉ
（ｘ，ｙ））を変換関数調整器３１６により調整された
変換関数を用いてマッピングし、輝度の補償された等化
された映像（ＩE （ｘ，ｙ））を提供する。本発明によ
る画質改善装置及びその方法は、明るい画面における平
均輝度の低下を抑えることにより、ヒストグラム等化に
起因する画質劣化を防止している。その結果、本発明
は、テレビなどの映像機器に適用可能である。
【００２４】本発明は、映像信号の画質改善に係わる広
範囲な装置、すなわち、放送機器、レーダ信号処理シス
テム、医用工学装備及び家電製品等に応用することがで
きる。
範囲な装置、すなわち、放送機器、レーダ信号処理シス
テム、医用工学装備及び家電製品等に応用することがで
きる。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は、入力映像
の平均値と、等化された出力映像の平均値との差分を抽
出し、この抽出された平均値変化分を等化された出力映
像に取り入れることにより、とりわけ明るい画面におけ
る平均輝度の低下を抑え、ヒストグラム等化に起因する
画質劣化を防止している。その結果、より安定した画質
を得ることができる。
の平均値と、等化された出力映像の平均値との差分を抽
出し、この抽出された平均値変化分を等化された出力映
像に取り入れることにより、とりわけ明るい画面におけ
る平均輝度の低下を抑え、ヒストグラム等化に起因する
画質劣化を防止している。その結果、より安定した画質
を得ることができる。
【図１】通常のヒストグラム等化器のブロック図であ
る。
る。
【図２】図１に示された非線形マッパーにおいて、累積
密度関数に基づく非線形マッピングを示すグラフ図であ
る。
密度関数に基づく非線形マッピングを示すグラフ図であ
る。
【図３】本発明による画質改善装置の一実施例によるブ
ロック図である。
ロック図である。
【図４】本発明による画質改善装置の他の実施例による
ブロック図である。
ブロック図である。
２０２，３０２ ヒストグラム検出器
２０４，３０４ ＰＤＦ計算器
２０６，３０６ ＰＤＦ積算器
２０８，３０８ 非線形マッパー
２１０，３１０ 入力平均値抽出器
２１２，３１２ 出力平均値抽出器
２１４，３１４ 平均値変化分抽出器
２１６ 加算器
３１６ 変換関数調整器
Claims (16)
- 【請求項１】 所定数のグレーレベルで表現される入力
映像を等化し、等化された出力映像を提供するヒストグ
ラム等化器と、 前記入力映像の平均値及び等化された出力映像の平均値
をそれぞれ抽出し、その差分に該当する平均値変化分に
基づき、前記等化された出力映像を補償する補償器とを
含む画質改善装置。 - 【請求項２】 前記ヒストグラム等化器は、 前記入力映像のヒストグラム分布を検出し、このヒスト
グラム分布に基づく確率密度関数を求める第１計算器
と、 前記確率密度関数を積分して累積密度関数を求める第２
計算器と、 前記累積密度関数を変換関数に用いて前記入力映像をマ
ッピングし、等化された出力映像を提供するマッパーと
を含む請求項１に記載の画質改善装置。 - 【請求項３】 前記補償器は、 前記確率密度関数を用い、前記入力映像の平均値を抽出
する入力平均値抽出器と、 前記確率密度関数及び累積密度関数を用い、前記等化さ
れた出力映像の平均値を抽出する出力平均値抽出器と、 前記入力映像の平均値及び前記等化された出力映像の平
均値の差分を検出し、平均値変化分を提供する平均値変
化分抽出器と、 前記等化された出力映像に前記平均値変化分を加算し、
輝度の補償された等化された映像を提供する加算器とを
含む請求項２に記載の画質改善装置。 - 【請求項４】 前記平均値変化分抽出器は、前記入力映
像の平均値が前記等化された出力映像の平均値より大き
い時にのみ平均値変化分を前記加算器に提供することを
特徴とする請求項３に記載の画質改善装置。 - 【請求項５】 前記補償器は、 前記確率密度関数を用い、前記入力映像の平均値を抽出
する入力平均値抽出器と、 前記確率密度関数及び累積密度関数を用い、前記等化さ
れた出力映像の平均値を抽出する出力平均値抽出器と、 前記入力映像の平均値及び前記等化された出力映像の平
均値の差分を検出し、平均値変化分を提供する平均値変
化分抽出器と、 前記平均値変化分に基づき、前記変換関数を調整する変
換関数調整器とを含む請求項２に記載の画質改善装置。 - 【請求項６】 前記平均値変化分抽出器は、前記入力映
像の平均値が前記等化された出力映像の平均値より大き
い時にのみ平均値変化分を前記変換関数調整器に提供す
ることを特徴とする請求項５に記載の画質改善装置。 - 【請求項７】 前記変換関数調整器は、前記平均値変化
分に応じて前記累積密度関数を調整することを特徴とす
る請求項５に記載の画質改善装置。 - 【請求項８】 前記変換関数調整器は、前記平均値変化
分に応じて前記等化された出力映像のダイナミックレン
ジを調整することを特徴とする請求項５に記載の画質改
善装置。 - 【請求項９】 （ａ）所定数のグレーレベルで表現され
る入力映像を等化し、等化された出力映像を提供するス
テップと、 （ｂ）前記入力映像の平均値及び前記等化された出力映
像の平均値をそれぞれ抽出し、その差分に該当する平均
値変化分に応じて前記等化された出力映像を補償するス
テップとを含む画質改善方法。 - 【請求項１０】 前記ステップ（ａ）は、 （ａ１）入力映像のヒストグラム分布を検出し、このヒ
ストグラム分布に基づく確率密度関数を求めるステップ
と、 （ａ２）前記確率密度関数を積分し、累積密度関数を求
めるステップと、 （ａ３）前記累積密度関数を変換関数に用いて前記入力
映像をマッピングし、等化された出力映像を提供するス
テップとを含む請求項９に記載の画質改善方法。 - 【請求項１１】 前記ステップ（ｂ）は、 （ｂ１）前記確率密度関数を用い、入力映像の平均値を
抽出するステップと、 （ｂ２）前記確率密度関数及び累積密度関数を用い、前
記等化された出力映像の平均値を抽出するステップと、 （ｂ３）前記入力映像の平均値及び前記等化された出力
映像の平均値の差分を検出し、平均値変化分を提供する
ステップと、 （ｂ４）前記等化された出力映像に前記平均値変化分を
加算し、輝度の補償された等化された映像を提供するス
テップとを含む請求項１０に記載の画質改善方法。 - 【請求項１２】 前記ステップ（ｂ３）においては、 前記入力映像の平均値が前記等化された出力映像の平均
値より大きい時にのみ平均値変化分を提供することを特
徴とする請求項１１に記載の画質改善方法。 - 【請求項１３】 前記ステップ（ｂ）は、 （ｂ１）前記確率密度関数を用い、入力映像の平均値を
抽出するステップと、 （ｂ２）前記確率密度関数及び累積密度関数を用い、前
記等化された出力映像の平均値を抽出するステップと、 （ｂ３）前記入力映像の平均値及び前記等化された出力
映像の平均値の差分を検出し、平均値変化分を提供する
ステップと、 （ｂ４）前記平均値変化分に基づき、前記変換関数を調
整するステップとを含む請求項１０に記載の画質改善方
法。 - 【請求項１４】 前記ステップ（ｂ３）においては、 前記入力映像の平均値が前記等化された出力映像の平均
値より大きい時にのみ平均値変化分を提供することを特
徴とする請求項１３に記載の画質改善方法。 - 【請求項１５】 前記ステップ（ｂ４）においては、 前記平均値変化分に応じて前記累積密度関数を調整する
ことを特徴とする請求項１３に記載の画質改善方法。 - 【請求項１６】 前記ステップ（ｂ４）においては、 前記平均値変化分に応じて前記等化された出力映像のダ
イナミックレンジを調整することを特徴とする請求項１
３に記載の画質改善方法。
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