JP3501252B2

JP3501252B2 - 階調補正装置

Info

Publication number: JP3501252B2
Application number: JP07597296A
Authority: JP
Inventors: 直弘藤村; 仁志長谷川; 拓二蔵下; 宏大西; 雅之辻; 祐治山本; 伸次竹内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-06-16
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2004-03-02
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: JPH0965252A; US5808697A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はテレビ受像機、ビデ
オテープレコーダ又は他のビデオ機器におけるビデオ信
号の輝度及び色飽和度の階調補正をする階調補正装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の階調補正装置は、ビデオ信号の輝
度階調補正をするために周知のヒストグラム均等化方法
を用いている。この方法においては、画面の輝度値の正
規化された累積ヒストグラムを計算し、その正規化され
たヒストグラムを補正曲線として用いることにより達成
される。

【０００３】以下図２２を参照して詳細に説明する。図
２２はヒストグラム均等化方法を輝度信号に適用する従
来の階調補正装置を示す。この階調補正装置はヒストグ
ラムメモリ１０２、ヒストグラム演算回路１０４、リミ
ッタ・加算回路１０６、累積制御レジスタ回路１０８、
正規化制御レジスタ回路１１０、累積ヒストグラム計算
回路１１２、累積ヒストグラムメモリ１１４、ルックア
ップテーブル演算回路１１６、ルックアップテーブル１
１８、黒レベル補正テーブル１２０、白レベル補正テー
ブル１２２、２つの乗算部１２４、１２６、及び加算部
１２８を有する。

【０００４】ヒストグラムメモリ１０２は各画面の最初
に初期化されてオールゼロ状態となり、デジタル化され
た輝度信号Ｙをアドレス信号として受ける。リミッタ・
加算回路１０６は指定されたアドレスの値を増加してヒ
ストグラムメモリ１０２内に輝度ヒストグラムを作成す
る。画面の最後に、ヒストグラム演算回路１０４はヒス
トグラムデータを読み、種々の統計を計算し、クリッピ
ングレベル、一定加算値、累積ヒストグラムの開始及び
終了輝度レベル、最大正規化輝度レベルを求める。これ
らの制御パラメータはリミッタ・加算回路１０６、累積
制御レジスタ回路１０８、正規化制御レジスタ回路１１
０に供給される。

【０００５】リミッタ・加算回路１０６はヒストグラム
メモリ１０２内のヒストグラムを指定されたクリッピン
グレベルでクリップし、次いで、ヒストグラム内の全て
の計数値に一定加算値を加算する。これらの訂正は過度
の強調を防ぐ働きをする。

【０００６】累積ヒストグラム計算回路１１２は訂正さ
れたヒストグラムから、累積制御レジスタ回路１０８で
指定された開始レベルと終了レベルの間における累積合
計を計算し、結果として得られた累積ヒストグラムを累
積ヒストグラムメモリ１１４に記憶させる。ルックアッ
プテーブル演算回路１１６は累積ヒストグラムを、正規
化制御レジスタ回路１１０の最大輝度レベルに従って正
規化し、補正曲線（ないしそれを表わす関数）を生成す
る。この補正曲線はルックアップテーブル１１８に記憶
される。輝度信号Ｙはルックアップテーブル１１８にア
ドレス信号として供給される。

【０００７】輝度スケールの黒及び白の端部でコントラ
スト圧縮が起きるのを防ぐため、輝度信号Ｙは、またア
ドレス信号として黒レベル補正テーブル１２０及び白レ
ベル補正テーブル１２２に供給される。これらは補正因
子を記憶し、これらのテーブル１１８、１２０、１２２
の出力は掛合わせられる。結果として得られる積は、過
度の強調に対する、さらなる安全のため、元の輝度信号
Ｙに加算される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ヒストグラム均等化方
法は、基本的な形で適用された場合、輝度スケールの一
部においてコントラストを過度に強調してしまい、スケ
ールの他の部分においてコントラストを著しく低下させ
る傾向がある。特に、スケールの黒及び白に近い部分で
コントラストを過度に圧縮し、画面の最も暗い部分及び
最も明るい部分で詳細が失われる傾向がある。この問題
の一つの原因は、画面が部分によって異なる輝度特性を
持っていても、画面の全ての部分に同じ補正曲線を適用
することである。

【０００９】そこで、図２２の装置では、過度の強調及
び他の望ましくない効果を抑えるために、一連の複雑な
訂正を行なっている。

【００１０】スチル画面の場合、公知の適用ヒストグラ
ム均等化方法は、画面内の各画素に対し別個に補正曲線
を計算することにより、この問題を解決している。しか
し、この方法は、ビデオ画面の切換わる速度に対して
は、遅過ぎる。

【００１１】また、より速い方法として、所定の補正曲
線の組を用意しておき、画面を複数のブロックに分割
し、各ブロックに対し別個に補正曲線を選択し、選択さ
れた補正曲線の加重平均を用いて輝度レベルを変換する
方法が知られている。このブロック適応法はスチル画像
には満足できるものである。しかし、動画像に適用され
た場合、暗い領域及び明るい領域の境界が動くとき、そ
の部分で「波打つ」ような歪を発生する。また、一つの
フレームと次のフレームの間において補正曲線が頻繁に
かつ急に切換わる結果、フリッカも問題となる。さらに
他の問題は、補正曲線が選択されている間画面を一時的
に記憶しておかなければならないことである。一つのビ
デオ画面を記憶するだけでも多量のメモリが必要であ
り、スペースを取り、階調補正装置のコストが高くな
る。

【００１２】輝度階調補正のみならず色階調補正のため
にも輝度情報を利用する階調補正装置もある。これによ
る問題の一つは、輝度特性と色特性とが固定した関係を
持たないため色階調補正が不適切になることである。

【００１３】上記従来の階調補正方法の全てに共通する
さらに他の問題は、ビデオ信号が、上部及び下部に帯状
の無画像領域を有する場合、またはビデオ信号が輝度オ
フセットを有する場合に、補正曲線の計算及び選択に誤
り生じることである。

【００１４】本発明の目的は、部分において詳細を失う
ことなく、ビデオ信号の階調補正を適切に行なうことで
ある。

【００１５】本発明の他の目的は、「波打ち」歪を発生
することなく、輝度階調補正を行なうことにある。

【００１６】本発明の他の目的は、フリッカを生じるこ
となく、輝度階調補正を行なうことである。

【００１７】本発明の他の目的は、輝度階調補正とは独
立にビデオ信号の色飽和度階調補正を行なうことであ
る。

【００１８】本発明の他の目的は、色相を変えることな
くビデオ信号の色飽和度階調補正を行なうことである。

【００１９】本発明の他の目的は、画面の一時的記憶を
することなく、階調補正を行なうことである。

【００２０】本発明の他の目的は、上部及び下部に帯状
の無画領域がある場合にも、ビデオ信号の階調補正を適
切に行なうことである。

【００２１】本発明の他の目的は、輝度オフセットがあ
る場合にも、ビデオ信号の階調補正を適切に行なうこと
である。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の階調補正装置
は、画面の列により構成された動画像を表わすビデオ信
号を処理するものである。ブロック平均計算部により、
各ビデオ画面が複数のブロック状領域に分割され、各領
域について平均の輝度レベルが計算される。この各領域
についての平均レベルは、当該領域内の画素のみに基づ
いて計算しても良く、当該領域内の全部または一部と隣
接する領域内の全部または一部の画素に基づいて行なっ
ても良い。

【００２３】これらの平均輝度レベルは、補正曲線選択
部に供給され、そこで選択値保持部に記憶された選択値
信号が調整（変更、更新）される。選択値信号は、画面
列内の複数の画面の平均輝度レベルに基づいて、細かな
ステップで調整される。フリッカを避けるため、所定数
の相連続する画面において、平均輝度レベルが同じ方向
に変化し続けたときにのみ、補正曲線が選択値信号を変
更するのが望ましい。

【００２４】主補正部は、所定数の補正曲線の組を備え
ている。選択値保持部内に記憶されている選択値信号が
これらの補正曲線の一つを選択する。主補正部は、選択
された補正曲線に従ってビデオ信号の輝度レベルを補正
する。

【００２５】補正のため種々の変換法を用い得る。選択
値保持部が画面一つにつき一つの選択値信号を記憶して
も良く、また各領域について一つの選択値信号を記憶し
ても良い。後者の場合、階調補正装置は、該画素を含む
領域のために選択された補正曲線と、隣接する領域のた
めに選択された補正曲線の双方に従って、各画素の輝度
レベルを変換する。変換の結果は加重平均計算部により
組合せられる。

【００２６】カラービデオ信号の場合には、階調補正装
置は、ヒストグラム均等化方法を用いて、色飽和度階調
補正を行なう。階調補正は、変調された色信号に対し
て、即ち色差信号に復調される前に行なわれる。色相の
変化を避けるため、色信号の個々の周期の間振幅の補正
を直線的に行なうのが望ましい。

【００２７】本発明の階調補正装置は、有効映像領域の
上及び下に無画領域を有するビデオ信号を検出するレタ
ーボックス信号検出部を備え、階調補正を有効映像領域
に限定することができるのが望ましい。

【００２８】また、本発明の階調補正装置は、階調補正
に先立ち、輝度信号の黒オフセットを検出し除去する黒
オフセット除去部を備えるのが望ましい。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。「画面」という言葉は順に走査され
るビデオ信号の１フレーム又はＮＴＳＣ方式におけるよ
うにインターレースされたビデオ信号の１フィールドを
意味する。何れの場合にも、１画面は１垂直走査期間に
対応する。

【００３０】第１の実施の形態図１を参照し、第１の実施の形態の階調補正装置は輝度
階調補正回路２及び色階調補正回路４を有する。輝度階
調補正回路２はブロック平均計算部６と、補正曲線選択
部８と、選択値保持部１０と、主補正部１２と、３つの
副補正部１４、１６及び１８と、加重平均計算部２０
と、パラメータテーブル２２とを有する。色階調補正回
路４は包線線検出部２４と、色ヒストグラム計算部２６
と、正規化部２８と、累積ヒストグラム計算部３０と、
ヒストグラム補正部３２とを有する。

【００３１】これらの回路は例えばＡＳＩＣ（特定用途
向け集積回路）における標準セルのごとき標準的なビル
ディングブロックを用いて構成することができる。代り
に、例えばデジタル信号処理部のごとき汎用プロセッサ
とメモリとを設け、これらの回路の一部又は全部の機能
を実行するようプログラムしても良い。

【００３２】次に輝度階調補正回路２の動作を説明す
る。

【００３３】ブロック平均計算部６は、動画像を構成す
るビデオ画面の列における個々の画素の輝度レベルを示
すデジタル化された輝度信号Ｙを受ける。輝度信号Ｙ
は、例えば、複合ビデオ信号より輝度成分を分離したも
のである。ブロック平均計算部６は各画面を複数の、互
いに形状及び大きさの等しい矩形のブロックに分割し、
各ブロック内の平均画素輝度値を計算する。ブロック平
均計算部６は、例えばそれぞれ異なるブロックに割当て
られたレジスタ群と、各輝度値を適切なレジスタに加算
する加算部とを有する。全ての画面が同じようにブロッ
クに分割される。

【００３４】図２は、ブロックＡ（後述の理由により４
つのサブブロックに分割されている）とそれに隣接する
８つのブロックＢ〜Ｉを示す。ブロックＡに関し、ブロ
ック平均計算部は、９つのブロックＡ〜Ｉ内の全ての画
素の平均レベルを出力する。

【００３５】ブロックＡが例えば画面の左上の隅に位置
する場合、ブロックＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、及びＧが存在しな
い。この場合、ブロック平均計算部６は、これらの存在
しないブロックＢ、Ｃ、及びＥの代りに、ブロックＡの
平均輝度レベルを用い、さらに存在しないブロックＤの
代りにブロックＦの平均輝度レベルを用い、存在しない
ブロックＧの代りにブロックＨの平均輝度レベルを用い
る。

【００３６】再び図１を参照し、選択値保持部１０は各
ブロックに対し一つの選択値信号を記憶する。これらの
選択値信号は主及び副補正部１２、１４、１６及び１８
で用いられる補正曲線を選択する。補正曲線は、互いに
異なり、しかし重なり合う輝度範囲においてコントラス
トを強調する所定の補正曲線の組に属する。補正曲線
は、強調する輝度範囲の順に番号が付されており、大き
い番号の補正曲線ほどより明るい輝度範囲のコントラス
トを強調する。各選択値信号の値はその選択値信号によ
り選択される補正曲線の番号である。

【００３７】補正曲線選択部８は選択値保持部１０に記
憶された選択値信号を以下のようにして調整する。

【００３８】ブロック平均計算部６により出力される各
平均輝度レベルから、補正曲線選択部８はまず、その平
均輝度レベルに最も近い値を中心とする輝度範囲内のコ
ントラストを強調する補正曲線の補正曲線番号を求め
る。一つの好ましい方法によれば、補正曲線により強調
される輝度範囲は、輝度スケール上での量子化ステップ
サイズに等しいステップでずれている。この場合、補正
曲線選択部８は、例えば、平均輝度レベルがある上限下
限内であれば、平均輝度レベルから固定値を差引き、ま
たもし平均輝度レベルがこれらの上限下限外であれば、
最小又は最大の補正曲線番号を用いることにより補正曲
線番号を求める。

【００３９】各ブロックのために、補正曲線選択部８は
このようにして求めた補正曲線番号を選択値保持部１０
に記憶されている選択値信号と比較し、補正曲線番号
が、選択値信号よりも大きいと判定された回数を計数し
て記憶する。この計数値（第１の計数値）は上記のよう
にして求められた補正曲線番号が選択値信号と等しいか
それより小さいとゼロにリセットされる。上記第１の計
数値がある値（例えば「１０」）に達すると、補正曲線
選択部８は選択値保持部１０に記憶されている選択値信
号の値を「１」だけ増加する。この結果、選択値信号は
一つだけ大きい番号の補正曲線を選択するようになる。

【００４０】同様に、補正曲線選択部８は、補正曲線番
号が、選択値信号よりも小さいと判定された回数を計数
して記憶し、この計数値（第２の計数値）を、補正曲線
番号が選択値信号と等しいかそれより大きいとゼロにリ
セットし、上記第２の計数値がある値（例えば「１
０」）に達すると、選択値保持部１０に記憶されている
選択値信号の値を「１」だけ減少する。

【００４１】互いに独立の第１及び第２の計数値が、各
ブロックのために維持される。

【００４２】選択値信号が増加又は減少される毎に、そ
の選択値信号のために上記の計数処理が再び開始され
る。この結果、選択値信号の変化の速度は制限される。
即ち、少なくとも１０画面の間は変化せず、関連するブ
ロックのために補正曲線選択部８で求められた補正曲線
番号が１０画像の間、選択値信号よりも大きい状態が続
いたとき、または選択値信号よりも小さい状態が続いた
ときにのみ上記選択値信号を変化させる。

【００４３】言換えれば、ある輝度範囲においてコント
ラストの強調を行なっている状態において、上記平均輝
度レベルに従って選択された補正曲線番号が、上記ある
輝度範囲よりも高い輝度範囲においてコントラストを強
調するためのものである状態が所定の画面数続いたら、
上記選択値信号を、上記ある輝度範囲よりも高い輝度範
囲において強調を行なう補正曲線を指定する信号に変更
し、一方上記平均輝度レベルに従って選択された補正曲
線番号が、上記ある輝度範囲よりも低い輝度範囲におい
てコントラストを強調するためのものである状態が所定
の画面数続いたら、上記選択値信号を、上記ある輝度範
囲よりも低い輝度範囲において強調を行なう補正曲線を
指定する信号に変更している。

【００４４】選択値保持部１０は、記憶されている選択
値信号を主及び副補正部１２、１４、１６及び１８に出
力する。補正部１２、１４、１６及び１８はまた輝度信
号Ｙをも受ける。選択値保持部１０からの選択値信号は
輝度信号Ｙと以下のような関係を有するように出力され
る。

【００４５】再び、図２を参照し、ブロックＡは４つの
サブブロックＡ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４に分割されてい
る。補正部がサブブロックＡ１内の画素の輝度信号Ｙを
受けるときは、選択値保持部１０は、ブロックＡのため
に記憶された選択値信号を主補正部１２に出力するとと
もに、ブロックＢ、Ｃ及びＥのために記憶された選択値
信号を副補正部１４、１６及び１８に出力する。補正部
がサブブロックＡ２内の画素の輝度信号Ｙを受けるとき
は、選択値保持部１０は、ブロックＡのために記憶され
た選択値信号を主補正部１２に出力するとともに、ブロ
ックＣ、Ｄ及びＦのために記憶された選択値信号を副補
正部１４、１６及び１８に出力する。補正部がサブブロ
ックＡ３内の画素の輝度信号Ｙを受けるときは、選択値
保持部１０は、ブロックＡのために記憶された選択値信
号を主補正部１２に出力するとともに、ブロックＥ、Ｇ
及びＨのために記憶された選択値信号を副補正部１４、
１６及び１８に出力する。補正部がサブブロックＡ４内
の画素の輝度信号Ｙを受けるときは、選択値保持部１０
は、ブロックＡのために記憶された選択値信号を主補正
部１２に出力するとともに、ブロックＦ、Ｈ及びＩのた
めに記憶された選択値信号を副補正部１４、１６及び１
８に出力する。

【００４６】平均輝度レベルの計算と同様、表示面の縁
においては特別の考慮が必要である。Ａが画面の左上の
隅のものであり、ブロックＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＧは存在
しない場合には、サブブロックＡ１内画素に対しては、
ブロックＡのために記憶された選択値信号が４つの補正
部１２、１４、１６及び１８の全てに対して出力され
る。サブブロックＡ２内の画素に対しては、ブロックＡ
のために記憶された選択値信号が２つの補正部１２及び
１４に出力され、ブロックＦのために記憶された選択値
信号が他の２つの補正部１６及び１８に出力される。サ
ブブロックＡ３内の画素に対しては、ブロックＡのため
に記憶された選択値信号が２つの補正部１２及び１４に
出力され、ブロックＨのために記憶された選択値信号が
他の２つの補正部１６及び１８に出力される。

【００４７】補正曲線選択部８が選択値信号を変更する
時には、ブロック平均計算部６及び補正部１２、１４、
１６及び１８への画素値の入力は完了しているので、補
正部は次の画面まで新たな選択値信号の受信を開始しな
い。従って、各ビデオ画面は前の画面に基づいて選択さ
れた補正曲線により変換される。変換処理について次に
説明する。

【００４８】図３（ａ）及び（ｂ）は、補正部１２、１
４、１６及び１８で用いられる補正曲線の２つの例を示
す。両者において、横軸は入力輝度値を表わし、縦軸は
出力値を表わす。図３（ａ）の補正曲線は、Ｙ１をＹａ
に、Ｙ３をＹｂに、Ｙ５をＹｃにそれぞれ変換し、輝度
値Ｙ２を中心とするＹ１とＹ３の間の範囲を強調する。
図３（ｂ）の補正曲線は、Ｙ１、Ｙ３、Ｙ５を異なる値
Ｙｄ、Ｙｅ、Ｙｆにそれぞれ変換し、輝度値Ｙ４を中心
とするＹ３とＹ５の間の範囲を強調する。

【００４９】補正部１２、１４、１６及び１８は、補正
曲線（具体的にはそのパラメータ値）を記憶し、図３
（ａ）及び（ｂ）に示される変換処理、即ち輝度信号Ｙ
に対する演算を行なう。図３（ａ）の変換を行なうに
は、輝度信号ＹをＹ₁及びＹ₃と比較し、以下の演算の何
れかを行なう。

【００５０】Ｙ＜Ｙ₁ならＹ’＝Ｍ₀ＹＹ₁＜Ｙ＜Ｙ₃ならＹ’＝Ｍ₁Ｙ＋Ｍ₂ Ｙ₃＜ＹならＹ’＝Ｍ₃Ｙ＋Ｍ₄ パラメータＭ₀、Ｍ₁、Ｍ₂、Ｍ₃及びＭ₄は補正部内に予
め記憶させておいても良い。しかし、選択値信号及び輝
度信号に基づいて必要に応じて発生するのが好ましい。
輝度信号Ｙと比較される値Ｙ₁及びＹ₃も同様に選択値信
号に基づいて発生することができる。以上の動作を行な
うため補正部１２、１４、１６及び１８の各々は乗算器
と、加算器と、必要に応じてパラメータ発生論理回路と
を有する。４つの補正部１２、１４、１６及び１８は、
互に同一の内部構成を有し、同じ補正曲線を発生し得る
ものである。

【００５１】加重平均計算部２２は、このようにして補
正部１２、１４、１６及び１８により出力された４つの
輝度値Ｙ’の加重平均を求める。重み付けは画素の位置
に応じて定められ、近いブロック程大きな重みが付けら
れる。例えば、図２のサブブロックＡ１の左上の隅の画
素については、４つの値にほぼ同じ重みが付けられる。
サブブロックＡ１の右下の画素については、ブロックＡ
のために選択された補正曲線により得られた値に最も大
きな重みが付けられ、ブロックＣ、Ｅの補正曲線により
得られた値に次に大きな重みが付けられ、ブロックＢの
補正曲線により得られた値に最も小さい重みが付けられ
る。加重平均計算部２２内に設けられたカウンタにより
適切な重み付けがなされる。

【００５２】加重平均計算部２２で得られた加重平均は
補正された輝度信号Ｙenhとして出力される。

【００５３】図１のパラメータテーブル２２は、補正曲
線番号を求め、選択値信号を調整するときに補正曲線選
択部８により用いられ、また変換処理を行なうときに補
正部１２、１４、１６及び１８により用いられるパラメ
ータデータを記憶する。これらのパラメータデータは、
階調補正装置の電源投入時に補正曲線選択部８及び補正
部１２、１４、１６及び１８に書込まれる。そのように
する代りに、階調補正装置の製造時にパラメータデータ
を書込むようにしても良い。この場合、パラメータテー
ブルは製造工程を制御する装置内に存在するものであ
る。

【００５４】補正部１２、１４、１６及び１８で用いら
れる補正曲線は、過度の強調、及びヒストグラム均等化
に伴う他の問題を回避するように構成される。各画面の
異なる部分に、異なる補正曲線を選択することにより、
本発明の階調補正装置は、局部の詳細が失われるのを避
けることができる。

【００５５】１つのブロックではなく、９つのブロック
の平均輝度レベルを計算することにより、互いに隣接す
るブロックのために求められた補正曲線番号相互間の差
異が平滑化される。これにより、画像が動いているとき
（画面を構成する物体等が周囲のものに対して動いてい
るとき、或いはパンやズームイン、ズームアップにより
画面中における物体等の位置や大きさが変化していると
き）にブロック分割法により発生する「波打ち」歪が減
る。補正曲線の変更を、一度に最小幅だけ、かつ制限さ
れた速さで行なうことにより、この「波打ち」歪がさら
に減り、またフリッカが目立たないレベルまで抑制され
る。

【００５６】さらに各ビデオ画面の輝度レベルを、先行
する画面に基づいて選択された補正曲線により変換する
ことにより、本発明の階調補正装置では輝度信号を一時
的に記憶する必要がない。

【００５７】次に、色階調補正回路４の動作を説明す
る。この第１の実施の形態における色階調補正回路４は
従来のヒストグラム均等化方法を用いているので、簡単
な説明に留める。

【００５８】再び図１を参照し、色階調補正回路４は、
振幅及び位相変調された副搬送波信号であるアナログ色
信号Ｃを受ける。色信号は例えば上記複合ビデオ信号の
色成分である。この信号Ｃの振幅は色飽和度を表わし、
位相は色相を表わす。

【００５９】包線線検出部２４は色信号Ｃの振幅を表わ
すアナログ信号を発生する。色ヒストグラム計算部２６
は、包線線検出部２４の出力をサンプルし、各画面につ
いてその画面内の色振幅値のヒストグラムを作成する。
図４はそのようなヒストグラムの一例を示す。色振幅は
横軸に取られ、計数値（度数）が縦軸に取られている。
図４において、色振幅は１６の量子化ステップにデジタ
ル化されている。

【００６０】正規化部２８は周知の正規化手順を適用し
て、色ヒストグラムを正規化する。即ち、累積ヒストグ
ラムの最終値が予め定めた値に一致するように各ヒスト
グラムデータ（計数値）に互いに同一の係数を掛ける。

【００６１】累積ヒストグラム計算部３０は正規化され
た色ヒストグラムの値の累積合計を求め、累積色ヒスト
グラムを得る。図５は、図４の色ヒストグラムに対応す
る累積色ヒストグラムを示し、横軸は色信号の入力振幅
を、縦軸は出力振幅を表わす。

【００６２】ヒストグラム補正部３２は色信号Ｃを受け
てデジタル化し、先行する画面について累積ヒストグラ
ム３０により得られた累積色ヒストグラムに従って色信
号値を変換する。この変換は、大きさを変えるが、信号
値の符号は変えない。その結果色飽和度階調補正が行な
われる。前の画面について得られた累積色ヒストグラム
を用いるので、色信号を一時的に記憶する必要がない。

【００６３】変換の結果は、補正された色信号Ｃenhと
して出力される。Ｃenhはデジタル的に発生されるが、
後に行なわれる色差信号への復調を容易にするためアナ
ログ形態に戻されるのが望ましい。

【００６４】色信号Ｃを輝度信号Ｙとは独立に処理する
ことにより、本発明の階調補正装置は、ビデオ信号の輝
度特性に関わりなく、色飽和度階調補正を適切に行なう
ことができる。復調の前に色信号を処理することによ
り、本発明の階調補正装置は、ヒストグラム均等化方法
を一度だけ適用することにより、飽和度階調補正を行な
うことができる。これに対し、色差信号の階調補正は２
つの別個の動作を必要とする。

【００６５】人の目は輝度差に対してよりも色飽和度の
差に対し感度が低いので、この方法を色信号に適用した
場合、ヒストグラム均等化の欠点が比較的目立たなくな
る。同じ理由で、色信号は、輝度信号よりも少ないステ
ップ数でデジタル化しても良く、ヒストグラム均等化回
路の規模を小さくできる。

【００６６】色信号Ｃはアナログ信号であるものとして
説明したが、サンプルされたデジタル信号の形態で階調
補正装置に入力することとしても良い。この場合ヒスト
グラム補正部３２内でサンプリングを行なう必要がな
い。またこの場合、包絡線検出部２４は、例えば色信号
Ｃをアナログ信号に変換した上で振幅値を求める。

【００６７】次に、第１の実施の形態の変形例について
説明する。

【００６８】ブロック平均計算部６の負荷を減らすため
に、ブロックのための平均輝度レベルを画素の一部（よ
り少ない画素からなる組）のみから計算することとして
も良い。例えば図６に示すように、ブロックＡの平均輝
度レベルを、ブロックＡ内の全ての画素及び各隣接ブロ
ック内の画素の一部のみ（黒い点により示されている）
の輝度レベルの和から求めても良い。

【００６９】図７は、ブロックＡに関連付けられた画素
の組がブロックＡ内の画素の半分と隣接ブロックＣ、
Ｅ、Ｆ、Ｈ内に分布した同数の画素を含む場合を示して
いる。図７のパターンが全てのブロックに適用される
と、各画素は１ブロックにのみ関連付けられている。こ
の方法では、計算の量を増やすことなく歪を抑制するこ
とができる。

【００７０】第１の実施の形態は白黒のビデオ信号に適
用することができる。この場合、色信号Ｃはなく、従っ
て色階調補正回路４は省略することができる。

【００７１】第２の実施の形態図８は第２の実施の形態を示している。図１に示す回路
に対応する回路は（動作は異なる場合もあるが）、同じ
参照符号が付けられている。

【００７２】輝度階調補正回路２においては、ブロック
平均計算部６、補正曲線メモリ１２及びマッピングテー
ブル２２は第１の実施の形態と同様である。一方、補正
曲線選択部８及び選択値保持部１０は異なる。また、副
補正部や加重平均回路が設けられていない。補正曲線選
択部８は輝度ヒストグラム計算部３４と最大計数値選択
部３６を備えている。

【００７３】色階調補正回路４において、第１の実施の
形態の包線線検出部２４の代りに４ｆ_SCサンプル回路３
８、絶対値化処理部４０、及び１周期平均計算部４２を
有する。記号ｆ_SCは色信号Ｃの周波数を示しており、副
搬送波周波数と呼ばれる。

【００７４】次に、輝度階調補正回路２の動作を説明す
る。但し、ブロック平均計算部６及び補正曲線メモリ１
２の説明は重複を避けるため省略する。

【００７５】ブロック平均計算部６で計算された平均輝
度値は輝度ヒストグラム計算部３４に入力され、ここで
平均値のヒストグラムが求められる。１画面につき一つ
のヒストグラムが作成される。このヒストグラムの一例
が図９に示されている。図９で横軸は複数の重なり合う
輝度範囲を表わし、縦軸は平均輝度値が上記各範囲に入
るブロックの数を表わす。

【００７６】図９の最も左側は、平均輝度値が０から２
０までのブロックを表わす。次の範囲は、平均輝度値が
１５から３５までのブロックを表わす。平均輝度値が１
５から２０までのブロックは両範囲で計数される。他の
範囲も同様に重なり合う。この重なり合いは、ヒストグ
ラムの形を滑らかにする傾向がある。

【００７７】最大計数値選択部３６は、輝度ヒストグラ
ム計算部３４で作成されたヒストグラム内の計数値を比
較し、計数値が最も高い輝度範囲を見付け、その範囲内
の輝度値、好ましくは最小輝度値に従って補正曲線番号
を発生する。この補正曲線番号を持つ補正曲線は、この
輝度範囲内においてコントラストを強調する補正曲線で
あるべきである。ただし、補正曲線により強調される輝
度範囲は輝度ヒストグラム内の輝度範囲と同一でなくて
も良い。補正曲線番号と輝度レベル値との間に一対一の
対応関係があれば、図９のヒストグラムから、最大計数
値選択部がマッピング番号「３０」を選択する。各ブロ
ックではなく、各画面に対し一つの補正曲線が選択され
る。

【００７８】補正曲線選択部８は、選択値保持部１０内
の選択値信号を調整するため、第１の実施の形態につい
て説明したのと同様の処理を行ない、最大計数値選択部
３６に求められたより補正曲線番号が選択値信号の値よ
りも大きい状態又は小さい状態が、所定数の相連続する
画面だけ続いたとき、選択値信号を「１」だけ増加又は
減少させる。

【００７９】輝度ヒストグラム内の重なり合う範囲の数
は、主補正部１２で用いられる補正曲線の総数よりも小
さくても良い。その場合、補正曲線の一部のみが、輝度
ヒストグラムから求められた補正曲線番号により直接選
択され、他の補正曲線は選択値信号の増加、減少により
選択される。

【００８０】選択値保持部１０には一つの選択値信号の
みが記憶されている。主補正部１２は、記憶されている
選択値信号により選択される単一の補正曲線に従って全
ての画素について変換を行なう。主補正部１２の出力が
強調された輝度信号Ｙenhである。

【００８１】第２の実施の形態における輝度階調補正回
路２は、第１の実施の形態におけるものと同様に、ヒス
トグラム均等化方法の諸問題を解決し、フリッカをなく
し、輝度信号を一時的に記憶する必要をなくす。「波打
ち」歪も回避される。画面全体について同じ補正曲線が
用いられるからである。

【００８２】次に、色階調補正回路４の動作を説明す
る。

【００８３】４ｆ_SCサンプル回路３８は、色信号Ｃを副
搬送波周波数の４倍でサンプルすることにより、デジタ
ル化する。図１０は、４つの相連続するサンプルｇ₁、
ｇ₂、ｇ₃、ｇ₄を図示している。４つのサンプルから成
る各グループは、色信号の１周期に対応する。

【００８４】絶対値化処理部４０はサンプル値の絶対値
を求める。図１１（ａ）に示すように、これは色信号の
整流と等価である。絶対値化処理部４０の出力は図１１
（ｂ）に示すように負ではないサンプル値の列である。

【００８５】１周期平均計算部４２は、絶対値化処理部
４０から出力された４つの相連続する絶対値サンプル値
のグループの平均値を求める。計算された平均絶対値は
色信号Ｃの１周期の振幅を近似的に代表する。１周期平
均計算部４２は、４つのサンプル値を、その平均絶対値
で置き換え、図１２に示すデジタル化した振幅信号を出
力するものとも言える。

【００８６】第２の実施の形態における色ヒストグラム
計算部２６は、色振幅スケールを複数の範囲に分割し、
各範囲のおける平均絶対値の数を計数する。図１３は、
色ヒストグラムを示し、色振幅が横軸状の４つの範囲
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに分割されている。縦軸は各画面内にお
ける、各範囲内の計数を表わす。

【００８７】正規化に先立ち、色ヒストグラム計算部２
６は、このヒストグラムを、ある計数レベル（点線４４
で示される）でクリップし、クリップされた計数を再配
分する。数学的には、図１３において、（Ｗ−Ｚ）が領
域Ａの計数から差引かれ、（Ｗ−Ｚ）／４が領域Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄの各々の計数に加算される。クリッピング及
び再配分により、色コントラストの過度の強調が回避さ
れる。

【００８８】クリッピングレベルＺは、ヒストグラムが
平坦であると仮定したときに生じるであろう値、例え
ば、図１３において、各画面あたりの色信号周期の総数
の１／４、を基準値として、この基準値に１よりも大き
いパラメータＸを掛けることにより設定することができ
る。代りに、ヒストグラム内の最大の計数値に、１より
も小さいパラメータＸを掛けることにより、クリッピン
グレベルＺを設定しても良い。

【００８９】このようにクリップされ、再配分されて、
色ヒストグラムは正規化部２８と累積ヒストグラム計算
部３０に供給され、正規化累積色ヒストグラムに変換さ
れる。この第２の実施の形態では、正規化累積色ヒスト
グラムは概念的に図１４に実線で示すように、４つの領
域の各々において真っ直ぐな線分から成る折れ線関数で
ある。線分の傾斜は、クリップされ再配分された色ヒス
トグラム値に比例する。

【００９０】線分を概念的に延長した４本の線にも、図
１４で符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが付されている。実際に累積
ヒストグラム計算部３０が出力するのは、それぞれ４本
の線の各々を線形関数ｇ’＝Ｐ₁ｇ＋Ｐ₂ で定義する４対のパラメータＰ₁及びＰ₂である。

【００９１】ヒストグラム補正部３２は、４ｆ_SCサンプ
リング回路３８により出力された、デジタル化された色
信号と、１周期平均計算部４２により出力された平均絶
対値と、累積ヒストグラム計算部３０により出力された
パラメータとを受ける。各グループの４つの色サンプル
について、ヒストグラム補正部３２はそれらの平均絶対
値が属する範囲を見付け、その範囲に対し、累積ヒスト
グラム計算部３０により、パラメータＰ₁及びＰ₂を得
る。これらのパラメータは４つのサンプル値の各々の大
きさ（絶対値）を、上記の数式により変えるのに用いら
れる。サンプル値の符号は変えられない。

【００９２】例えば、図１０の４つのサンプル値ｇ₁、
ｇ₂、ｇ₃、ｇ₄の平均値は１８（図１２）であり、これ
は範囲Ｂに属する（図１３）。従って、４つのサンプル
が図１４の線Ｂにより、｜ｇ₁'｜、｜ｇ₂'｜、｜ｇ₃'
｜、｜ｇ₄'｜に変換される。符号を付したｇ₁'、ｇ₂'、
ｇ₃'、ｇ₄'が補正された色信号Ｃenhの一部として出力
される。（ｇ₁'、ｇ₂'は正、ｇ₃'、ｇ₄'は負である）。

【００９３】上記した処理は、色信号の同じ周期内の４
つのサンプルＧすべて線形的に処理されることを保証す
る。これにより、色信号の位相の変化を防ぐことができ
る。従って、第２の実施の形態は、色相を変えることな
く色飽和度を強調することができる。

【００９４】次に、第２の実施の形態の変形例について
説明する。

【００９５】動画が映画フィルムからビデオカセットに
転写された場合、結果として得られるビデオ信号は元の
光信号よりもダイナミックレンジが狭く、輝度スケール
上の黒に近い側を強調する必要が特に高い。上述のよう
に、最大計数値選択部３６が輝度ヒストグラム中の最も
計数値が大きい輝度範囲の最小輝度値に対応する補正曲
線番号を選択するのは、この点で好ましい。

【００９６】しかし、予め記録されたビデオカセットの
製造者は、黒オフセットと呼ばれる輝度オフセットを加
えて、輝度レベルの分布を輝度スケール上の高い方に所
定量シフトさせている。このため、選択値信号が輝度ス
ケールの黒の側から遠退く結果となる。

【００９７】これに対処するため、輝度ヒストグラムを
計算するに当たり、輝度ヒストグラム計算部３４を所定
のカットオフレベル以上の画素を無視するよう構成する
ことができる。例えば、図９において、１４０を超える
輝度値を無視することとしても良い。これにより、選択
値信号が輝度スケールの黒側の端部から離れ過ぎるのを
防ぐことができる。

【００９８】上記の第２の実施の形態では輝度ヒストグ
ラム内の計数値が最も高い輝度範囲内の最小の輝度値に
対応する補正曲線番号を選択するものとして説明した
が、このようにする代りに、他の値、例えば、最大の輝
度値または中間値を選択することとしても良い。

【００９９】色階調補正回路４における、色信号のサン
プリングは１周期に４回とは限らず、より高い周波数で
行なっても良い。

【０１００】色振幅範囲の数は、上記の説明では４つ
（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）であったが、本発明はこの数には限
定されず、例えば４よりも多数の範囲を設けて色飽和度
をより細かく調整するようにしても良い。

【０１０１】累積ヒストグラム計算部３０はパラメータ
の対を出力するものとして説明した。しかし、累積ヒス
トグラム計算部３０が各色振幅範囲について線形の補正
曲線を表わすルックアップテーブルを出力することとし
ても良い。この場合、ヒストグラム補正部３２は乗算を
行なわなくても良い。

【０１０２】第１及び第２の実施の形態における輝度及
び色階調補正回路は互いに独立であるので、それらを様
々に組合せることができる。例えば、第１の実施の形態
の輝度階調補正回路２を第２の実施の形態の色階調補正
回路４と組合せることができ、第２の実施の形態の輝度
階調補正回路２を第１の実施の形態の色階調補正回路４
と組合せることができる。

【０１０３】第１及び第２の実施の形態を組合せ、モー
ド信号により補正曲線選択部８を切換え、第１のモード
においては第１の実施の形態で説明したように、第２の
モードにおいては第２の実施の形態で説明したように動
作させるようにしても良い。この場合、副補正部１４、
１６及び１８並びに加重平均計算部１８が第１のモード
においては、動作可能とされ、第２のモードにおいて
は、動作不能とされる。

【０１０４】第３の実施の形態図１５は第３の実施の形態の輝度階調補正回路２の構成
を示す。この第３の実施の形態もまた、例えば第２の実
施の形態の色階調補正回路４を用いている。

【０１０５】第３の実施の形態のブロック平均計算部
６、補正曲線選択部８、選択値保持部１０及び加重平均
計算部２０は、図１において同じ符号で示された、第１
の実施の形態の対応する回路と同様である。第１の実施
の形態のパラメータテーブル及び補正部の代りに単一の
補正曲線メモリ４５が用いられている。

【０１０６】図１６は補正曲線メモリ４５内に記憶され
る補正曲線の２つの例を示す。第１及び第２の実施の形
態における補正曲線は複数の線分で構成されており、パ
ラメータから計算可能であったが、図１６の補正曲線は
滑らかな曲線であり、ルックアップテーブルを構成する
補正曲線メモリ４５内に記憶されている。図１６の横軸
上の輝度値Ｙは補正曲線メモリ４６の下位のアドレスビ
ットに対応する。縦軸の輝度値は対応するアドレスにデ
ータとして記憶されているものである。例えば、Ｙａは
アドレスＹ１に記憶されている。

【０１０７】補正曲線メモリ４５は、それぞれ異なる輝
度範囲を強調する複数の補正曲線（そのうち２つのみが
図１６に示されている）のデータを記憶している。補正
曲線メモリ４５において、異なる補正曲線は、異なる上
位のアドレスビットにより区別される。各補正曲線が２
５６の入力を有するルックアップテーブルとして記憶さ
れるとすると、最初の補正曲線はアドレス００００〜０
０ＦＦ（１６進数表示）に記憶され、２番目の補正曲線
がアドレス０１００〜０１ＦＦに記憶され、以下同様に
各々２５６のアドレスを用いて記憶される。

【０１０８】次に第３の実施の形態の動作を、特に選択
値保持部１０及び補正曲線メモリ４５を中心として説明
する。他の回路は第１の実施の形態と同様に動作する。

【０１０９】補正曲線メモリ４５は、選択値保持部１０
から出力された選択値信号を、上位アドレスビットとし
て、輝度信号Ｙを下位アドレスビットとして受ける。第
１の実施の形態と同様、選択値保持部１０の出力は輝度
信号Ｙと同期している。但し、４つの選択値信号を同時
に出力するのではなく、選択値保持部は、４つの選択値
信号を一つずつ順番に出力する。図２を再び参照し、補
正曲線メモリ４５が、サブブロックＡ１内の画素の輝度
値を受けている間、選択値保持部１０は例えば最初にブ
ロックＡの選択値信号を受け、次にブロックＢの選択値
信号を受け、次にブロックＣの選択値信号を受け、次に
ブロックＥの選択値信号を受ける。

【０１１０】これらのアドレス入力に応じて補正曲線メ
モリ４５は各入力輝度値Ｙに対し、それぞれの補正曲線
による４つの変換値を出力する。加重平均計算部２０は
これら４つの値の加重平均を求め、これを強調された輝
度信号Ｙenhとして出力する。

【０１１１】第３の実施の形態の一つの利点は、如何な
る形の補正曲線でも描くことができ、従って、最適のコ
ントラスト強調を行ない得ることである。

【０１１２】第３の実施の形態の変形例として、補正曲
線選択部８及び選択値保持部１０が第２の実施の形態と
同じように動作し、各画面について単一の補正曲線を選
択するようにしても良い。

【０１１３】他の変形例として、選択値保持部１０がＮ
個（Ｎは２以上の整数）の最も最近の画面のための選択
値信号を記憶し、出力し、加重平均計算部２０が、これ
らの最も最近のＮ個の画面において選択された補正曲線
により各入力画素を変換して得たすべての輝度レベルの
平均を計算し、これによりこれまでに述べた実施の形態
におけるよりもフリッカ及び「波打ち」歪を一層減らす
こととしても良い。

【０１１４】補正曲線メモリ４５は、機能的には第１及
び第２の実施の形態の主補正部１２と等価である。両者
の違いは補正曲線の形と、マッピング処理の動作の方法
である。

【０１１５】第４の実施の形態第４の実施の形態は、第１、第２又は第３の実施の形態
の輝度階調補正回路２と色階調補正回路４を備え、さら
に帯状の無画領域を有するビデオ信号に対応する手段を
備えている。

【０１１６】図１７を参照し、第４の実施の形態では、
第１、第２又は第３の実施の形態の輝度階調補正回路２
及び色階調補正回路４に、レターボックス信号判定部４
６と、第１の垂直制限部４７と、第２の垂直制限部４８
とが付加されている。レターボックス信号判定部４６及
び垂直制限部４７、４８の動作を以下に説明する。輝度
及び色階調補正回路２及び４は上記と同様に動作する。

【０１１７】レターボックス信号は、図１８に示す種類
のビデオ信号であり、有効映像領域と上部及び下部の黒
色の帯状の無画領域（黒帯）から成る。レターボックス
信号は、あるアスペクト比のビデオ信号を異なるアスペ
クト比の表示面（スクリーン）で再生するために作成さ
れる。例えば、アスペクト比が１６：９のＥＤＴＶ信号
をアスペクト比が４：３の表示面で再生する場合がこれ
に当たる。

【０１１８】再び図１７を参照し、輝度信号Ｙはレター
ボックス信号検出部４６と垂直制限部４７に入力され
る。レターボックス信号判定部４６は輝度信号Ｙがレタ
ーボックス信号であるかどうかの判断をする。輝度信号
がレターボックス信号であるときは、レターボックス信
号判定部４６は、有効映像領域の上部及び下部の水平走
査線の線番号を求め、また有効映像領域の下側の無画領
域に字幕が存在するかどうかの判定をする。

【０１１９】これらの判定等の結果は、垂直制限部４
７、４８に供給される。垂直制限部４７、４８は輝度信
号Ｙ及び色信号Ｃと、レターボックス制御信号Ｌとを輝
度及び色階調補正回路２及び４に供給する。

【０１２０】輝度信号Ｙがレターボックス信号であると
きは、これらのレターボックス制御信号Ｌは第１、第２
及び第３の実施の形態で説明した輝度及び色階調補正の
処理を有効映像領域に限定する。下側の無画領域に字幕
が存在するときには、レターボックス制御信号Ｌが、輝
度及び色階調補正回路２及び４に対し、字幕のコントラ
ストを強調するために特定の補正曲線を用いること、又
は輝度及び色信号が変化しないようにする恒等関数を用
いることを指示することとしても良い。

【０１２１】図１９は、レターボックス信号判定部４６
の内部構成の一例を示す。輝度信号は比較部５０に入力
され、各画素における輝度信号のレベルが第１のしきい
値と比較され、その比較結果に応じて画素が明るいもの
と暗いものとに分類される。

【０１２２】有効映像領域が始まる位置を検出するため
に、明画素計数部５２が、比較部５０から出力される比
較結果に基づき、各水平走査線上の明るい画素を計数す
る。各水平走査線の最後において、明画素計数部５２は
明画素数を出力し、リセットし、次の水平走査線におい
てゼロから計数する再開する。開始ライン検出部５２
は、明画素計数部５２により出力された計数値を第２の
しきい値と比較する。上記計数値が第２のしきい値を超
えた最初の走査線が有効映像領域の開始ラインとみなさ
れる。開始ラインが検出されると、開始ライン検出部５
４は検出信号と、開始ラインの線番号とを出力する。

【０１２３】開始ライン検出部５４からの検出信号は、
暗画素計数部５６を活性化する。暗画素計数部５６も振
幅比較部５０の出力を受けており、活性化されると、各
水平走査線上の暗い画素を計数し始める。終了ライン検
出部５８は、結果として得られる暗画素計数値を第３の
しきい値と比較する。暗画素計数値が第３のしきい値を
超える最初の水平走査線が有効映像領域の終端、即ち下
側の無画領域の最初の線と判定される。終了ライン検出
部５８は、終了ラインが検出されると検出信号と、終了
ラインの線番号とを出力する。

【０１２４】終了ライン検出部５８からの検出信号は、
第２の明画素計数部６０を活性化する。この第２の明画
素計数部６０も、振幅比較部５０の出力を受けており、
活性化されると、各水平線上の明るい画素を計数し始め
る。字幕検出部６２は結果として得られる計数値を第４
のしきい値と比較し、明画素計数値が第４のしきい値を
超える水平走査線が下側の無画領域内に一本でも見付か
れば、検出信号を出力する。

【０１２５】従って、ビデオ信号の各画面について、レ
ターボックス信号判定部４６は、画面内の開始ライン及
び終了ラインを特定する１対の線番号と、字幕の有無を
示す信号とを出力する。図１５の垂直制限部４７、４８
はこの情報をレターボックス制御信号Ｌに変換し、第
１、第２及び第３の実施の形態について説明した、平均
値の計算、ヒストグラムの作成等の階調補正動作が開始
ラインから終了ラインまで（開始ラインを含み終了ライ
ンを含まない）領域に限定されるように制御する。この
ようにする結果、補正曲線の選択又は計算が、レターボ
ックス映像の上部及び下部の無画領域による影響を受け
ない。

【０１２６】アスペクト比は通常画面毎に変るわけでは
ないので、レターボックス信号判定部４６は、所定数の
連続する画面だけ、開始及び終了ライン番号を監視し、
その平均値を出力するようにしても良い。代りに、変化
が所定数の連続した画面だけ続いたときに限り開始及び
終了ライン番号を変更するように、レターボックス信号
判定部４６を構成しても良い。こうすれば、一時的なレ
ターボックスの誤検出などにより階調補正が影響を受け
ることが防げる。

【０１２７】ある種のビデオ信号、例えばＥＤＴＶ−Ｉ
Ｉビデオ信号は、アスペクト比を示す識別（ＩＤ）コー
ドを備えている。そこで、レターボックス信号判定部４
６に、そのＩＤコードを復号するデコーダを設けてお
き、明るい画素、暗い画素を計数する代りに、特定され
た信号の形態の標準で定められた開始及び終了ラインを
設定することとしても良い。

【０１２８】第５の実施の形態図２０を参照し、第５の実施の形態は、輝度情報及び色
情報の双方を用いてレターボックス信号を検出する。第
５の実施の形態のレターボックス信号判定部４６及び垂
直制限部４７、４８は第４の実施の形態において説明し
たのと概して同様である。しかし、第５の実施の形態で
は、第２の実施の形態の色階調補正回路４を用い、第２
の垂直制限部４８を１周期平均計算部４２と色ヒストグ
ラム計算部２６の間に配置している。第５の実施の形態
は、さらに加算部６４を備えている。この加算部６４
は、１周期平均計算部４２から出力される振幅信号（図
１２）を輝度信号Ｙに加算し、和をレターボックス信号
判定部４６に供給している。

【０１２９】第５の実施の形態におけるレターボックス
信号判定部４６は、加算部６４からの和に対し、第４の
実施の形態のレターボックス信号判定部４６が輝度信号
Ｙに対して行なうのと同じ処理をする。第５の実施の形
態における他の回路は、上記した第１ないし第４の実施
の形態について説明したのと同様に動作する。従って、
詳細な説明は省略する。第１、第２又は第３の実施の形
態における輝度階調補正回路２を用いることができる。

【０１３０】レターボックス信号の開始及び終了ライン
の検出を輝度及び色信号の双方に基づいて行なうことに
より、第５の実施の形態は、輝度は低いが、色飽和度の
レベルが高い走査線を正しく認識することができる。こ
のような走査線は、青色の領域、例えば雲のない空の部
分または、青色の背景、または縁領域において生じる。

【０１３１】第６の実施の形態図２１を参照し、第６の実施の形態は、第１、第２又は
第３の実施の形態の輝度及び色階調補正回路２及び４を
備え、さらに輝度前処理回路を備えている。この輝度前
処理回路は、第４の実施の形態の比較部５０と、暗画素
計数部６６と、暗ライン計数部６８と、黒オフセット除
去部７０とから成る。

【０１３２】次に、前処理動作を説明する。

【０１３３】比較部５０は、第４の実施の形態で説明し
たように動作するもので、画素の輝度レベルをしきい値
と比較することにより、画素を明るいものと暗いものと
に分類する。このしきい値を、以下第５のしきい値と呼
ぶが、その値は第４の実施の形態の第１のしきい値と同
じであっても良い。

【０１３４】暗画素計数部６６は各水平走査線上の暗い
画素を計数し、その数を第６のしきい値と比較し、走査
線を明るいものと暗いものとに分類する。暗い画素の数
が第６のしきい値を超えた走査線が、暗い走査線であ
る。

【０１３５】暗ライン計数部６８は、所定数の連続した
画面における暗い走査線を計数し、その数を第３のしき
い値と比較する。

【０１３６】このようにして計数された暗い走査線の数
が第７のしきい値よりも小さいときには、黒オフセット
検出部７０は輝度信号から所定の定数を減算し、全ての
画素の輝度レベルを均一に減らす。減らされた輝度値は
輝度階調補正回路２に入力される。暗い走査線が第７の
しきい値以上であれば、輝度値は減らされない。

【０１３７】先に述べたように、予め記録されたビデオ
カセットには黒オフセットが輝度信号に加えられてい
る。このオフセットはコントラストを強調するものでは
なく、輝度レベルを全体的に押上げるためのものであ
る。第６の実施の形態における前処理の目的は、この黒
オフセットを検出し、除去することにより、元々黒であ
った画素を真に黒として再生し、輝度コントラストを適
切な補正曲線により強調することである。

【０１３８】暗ライン計数部６８が暗い走査線を計数す
る画面の数（上記所定数）は如何なる正の数であっても
良い。多数の画面にわたって計数をすると、黒オフセッ
ト除去部７０の応答が遅くなるが、黒オフセット除去部
７０の頻繁なオン／オフスイッチングによるフリッカの
危険が減る。

【０１３９】フリッカに対する保護の他の方法として、
暗ライン計数部６８が各画面における暗ラインを計数
し、所定数の連続した画面において、黒ライン計数値が
第７のしきい値を超えたときにのみ、または所定数の連
続した画面において、黒ライン計数値が第７のしきい値
を超えなかったときにのみ、黒オフセット除去部７０が
オン／オフするようにしても良い。

【０１４０】第６の実施の形態は、第４又は第５の実施
の形態と組合せて用いることにより、黒オフセット及び
レターボックスビデオ信号の両方を検出し、処理するの
が望ましい。第１及び第５のしきい値が同じであれば、
比較部５０を共用できる。暗ライン計数部６８はレター
ボックス信号の開始及び終了ラインを知らされるべきで
ある。それにより、無画領域における暗い線を、黒オフ
セットの検出の対象外とするためである。

【０１４１】色飽和度階調補正のためのヒストグラム均
等化方法と、輝度階調補正のための補正曲線選択方法と
を用いることにより、本発明の階調補正装置は、輝度及
び色の両方について、独立した、かつ適切な階調補正を
行なうことができる。第４ないし第６の実施の形態にお
ける、レターボックス信号判定部及び黒オフセット除去
部を用いることにより、標準的でないアスペクト比のビ
デオ信号の場合も、黒オフセットを有するビデオ信号の
場合も、階調補正を正しく行なうことができる。

【０１４２】図２２に示す従来の階調補正装置では、輝
度信号に対してヒストグラム均等化方法が適用されると
きには、過度の強調及び他の望ましくない効果を抑える
ために、一連の複雑な訂正を行なう必要があった。本発
明では、輝度補正曲線は、これらの望ましくない結果が
生じるのを防ぐことができ、上記のような訂正が不要で
ある。

【０１４３】ヒストグラム均等化方法を色信号に適用す
るときには補正は少なくても良い。上述のように、人の
目は色差に対し比較的鈍感だからである。本発明の第２
の実施の形態における色階調補正回路はクリッピング処
理を行なうが、図２２に示された白レベル補正テーブ
ル、黒レベル補正テーブルにより供給された補正因子な
どは不要である。

【０１４４】本発明の階調補正装置はこのように、輝度
信号及び色信号をともに、それらの各々に適切な方法
で、効率的に処理する。

【０１４５】本発明の上記の実施の形態の変形について
も上述したが、当業者は、本発明の特許請求の範囲内に
おいて、さらなる変形が可能であることを認識するであ
ろう。

【０１４６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、局部における
コントラストをできるだけ強調するとともに、ビデオ信
号の輝度階調補正を行なうことができる。また、輝度信
号の一時的記憶が不要である。

【０１４７】請求項２の発明によれば、フリッカ、「波
打ち」歪を小さくすることができる。

【０１４８】請求項３の発明によれば、計算の量を少な
くして、フリッカ、「波打ち」歪を小さくすることがで
きる。

【０１４９】請求項４の発明によれば、フリッカ、「波
打ち」歪を一層小さくして、輝度階調補正を行なうこと
ができる。

【０１５０】請求項５の発明によれば、隣接領域の平均
輝度を考慮した階調補正を適切に行なうことができ、フ
リッカ、「波打ち」歪みを抑制する一方、局部における
コントラストを最大限に強調できる。

【０１５１】請求項６の発明によれば、フリッカ、「波
打ち」歪みを一層小さくすることができる。

【０１５２】請求項７の発明によれば、適切に各画面に
おける最適の補正曲線を選択することができる。

【０１５３】請求項８の発明によれば、輝度の低い部分
について適切にコントラストの強調を行なうことができ
る。

【０１５４】請求項９の発明によれば、ヒストグラムの
形が滑らかとなり、フリッカを一層小さくすることがで
きる。

【０１５５】請求項１０の発明によれば、輝度及び色の
双方について独立に、最適の階調補正を行うことができ
る。

【０１５６】請求項１１の発明によれば、色相を変える
ことなく、色飽和度を強調することができる。

【０１５７】請求項１２の発明によれば、色コントラス
トの過度の強調を回避することができる。

【０１５８】請求項１３の発明によれば、レターボック
ス信号に対しても、適切に輝度階調補正を行なうことが
できる。

【０１５９】請求項１４の発明によれば、輝度信号と色
信号の両方に基づいて、レターボックス信号を検出する
ことができ、輝度は低いが色飽和度の高い部分をレター
ボックス信号の無画領域と誤認するのを避けることがで
きる。

【０１６０】請求項１５の発明によれば、識別コードを
有するレターボックス信号を確実に検出することができ
る。

【０１６１】請求項１６の発明によれば、識別コードを
含まないレターボックス信号であっても確実に検出する
ことができる。

【０１６２】請求項１７の発明によれば、字幕がある場
合にも、その部分の階調補正を適切に行なうことができ
る。

【０１６３】請求項１８の発明によれば、黒オフセット
がある場合にも、階調補正を適切に行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のブロック図であ
る。

【図２】ブロックのサブブロックへの分割及び隣接ブ
ロックを示す図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は補正曲線を示す図であ
る。

【図４】色ヒストグラムを示す図である。

【図５】累積ヒストグラムを示す図である。

【図６】ブロックについての平均輝度レベルの計算の
一方法において用いられる画素を示す図である。

【図７】ブロックについての平均輝度レベルの計算の
他の方法において用いられる画素を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態のブロック図であ
る。

【図９】第２の実施の形態において計算される平均輝
度ヒストグラムを示す図である。

【図１０】色信号の波形を示す図である。

【図１１】（ａ）は、図１０の波形を絶対値に変換し
たものを示す図、（ｂ）は、図１０の波形をサンプルさ
れた絶対値に変換したものを示す図である。

【図１２】図１１（ｂ）の平均値の波形を示す図であ
る。

【図１３】第２の実施の形態における色ヒストグラム
クリッピングを示す図である。

【図１４】第２の実施の形態における色変換を示す図
である。

【図１５】本発明の第３の実施の形態のブロックであ
る。

【図１６】（ａ）及び（ｂ）は第３の実施の形態にお
いて用い得る補正曲線の例を示す図である。

【図１７】本発明の第４の実施の形態のブロック図で
ある。

【図１８】レターボックス信号を示す図である。

【図１９】図１７のレターボックス信号判定部の内部
構成を示す図である。

【図２０】本発明の第５の実施の形態のブロック図で
ある。

【図２１】本発明の第６の実施の形態のブロック図で
ある。

【図２２】従来の階調補正装置のブロック図である。

【符号の説明】

２：輝度階調補正回路４：色階調補正回路６：
ブロック平均計算部８：補正曲線選択部１０：
選択値保持部１２：主補正部１３：加重平均回
路１４、１６、１８：副補正部２０：加重平均
計算部２２：パラメータテーブル２４：包絡線
検出部２６：色ヒストグラム計算部２８：正規
化部３０：累積ヒストグラム計算部３２：ヒス
トグラム補正部３４：輝度ヒストグラム計算部３
６：最大計数値選択部３８：４ｆ_SCサンプル回路
４０：絶対値化処理部４２：１周期平均計算部
４５：補正曲線メモリ４６：レターボックス信号
判定部４７、４８：垂直制限部５０：振幅比較部
５２：明画素計数部５４：開始ライン検出部
５６：暗画素計数部５８：終了ライン検出部６
０：明画素計数部６２：字幕検出部６６：暗画
素計数部６８：暗ライン計数部７０：黒オフセ
ット除去部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大西宏東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者辻雅之東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者山本祐治東京都千代田区大手町二丁目６番２号三菱電機エンジニアリング株式会社内 (72)発明者竹内伸次東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (56)参考文献特開平４−34594（ＪＰ，Ａ) 特開平６−95632（ＪＰ，Ａ) 特開平５−207500（ＪＰ，Ａ) 特開平５−122551（ＪＰ，Ａ) 特開平３−158077（ＪＰ，Ａ) 特開平６−215128（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/66 H04N 5/20 H04N 9/68

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】動画像を構成する画面の列の画素の輝度
レベルを表わすビデオ信号の階調補正をする階調補正装
置であって、ブロック平均計算部（６）、選択値保持部（１０）、補
正曲線選択部（８）及び主補正部（１２）を有し、上記ブロック平均計算部（６）は、上記ビデオ信号を受
け、上記画面の列内の各画面を同様な複数のブロック状
の領域に分割し、上記複数の領域内の画素の平均輝度レ
ベルを計算し、上記補正曲線選択部（８）は、上記ブロック平均計算部
（６）及び上記選択値保持部（１０）に接続され、上記
平均輝度レベルに最も近い値を中心とする輝度範囲内の
コントラストを強調する補正曲線の補正曲線番号を求
め、上記補正曲線番号と上記選択値保持部（１０）に記
憶された前の画面に基づいて選択された補正曲線を示す
選択値信号と比較し、上記補正曲線番号が上記選択値信
号よりも大きい状態および小さい状態の回数を計数し、
上記大きい状態又は上記小さい状態の何れかの回数が所
定数連続するとき、上記選択値信号を「１」だけ増加又
は減少させて調整し、上記選択値保持部（１０）は、上記選択値信号を記憶
し、上記主補正部（１２）は、上記選択値保持部（１０）に
接続され、上記ビデオ信号と上記選択値信号とを受け、
上記選択値信号に従って所定の補正曲線の組の中から補
正曲線を選択し、このようにして選択された補正曲線に
従って上記ビデオ信号により表わされる輝度レベルを補
正することを特徴とする階調補正装置。
【請求項２】上記ブロック平均計算部（６）は、上記
平均輝度レベルを、上記各領域内の画素の一部のみから
計算することを特徴とする請求項１に記載の階調補正装
置。
【請求項３】上記ブロック平均計算部（６）は、上記
平均輝度レベルを、一つの領域にのみ関連付けられたパ
ターンを全ての領域に適用して計算することを特徴とす
る請求項２に記載の階調補正装置。
【請求項４】上記主補正部（１２）における所定の補
正曲線の組の補正曲線は、それぞれ互いに異なる輝度範
囲においてコントラストの強調を行なうものであり、上記補正曲線は補正曲線番号により特定され、上記選択値信号は上記補正曲線を上記補正曲線番号によ
り特定し、上記補正曲線選択部（８）は、ある輝度範囲においてコ
ントラストの強調を行なっている状態において、上記補正曲線番号が、上記選択値信号よりも大きい状態
の回数が所定数連続するとき、上記選択値信号を「１」
だけ増加させ、上記補正曲線番号が、上記選択値信号よりも小さい状態
の回数が所定数連続するとき、上記選択値信号を「１」
だけ減少させることを特徴とする請求項１に記載の階調
補正装置。
【請求項５】上記補正曲線選択部（８）は、上記領域
の各々について、上記補正曲線番号を求め、上記選択値保持部（１０）は、上記領域の各々について
別個の選択値信号を記憶し、上記補正曲線選択部（８）は、上記各画面において、上
記領域について求められた補正曲線番号に従って上記領
域の各々に対し別個に上記選択値信号を調整し、上記主補正部（１２）は、上記領域の各々について、輝
度レベルを、上記領域のために上記選択値保持部（１
０）内に記憶された選択値信号により指定される補正曲
線に従って変換し、さらに、複数の副補正部（１４、１６、１８）と、加重
平均計算部（２０）とを有し、該副補正部（１４、１６、１８）は、それぞれ上記選択
値保持部（１０）に接続され、上記主補正部（１２）が
第１の領域についての選択値信号を受ける時に、上記副
補正部（１４、１６、１８）は上記第１の領域に隣接す
る領域についての選択値信号を受け、このようにして受
信した選択値信号に応じて選択された補正曲線に従っ
て、上記主補正部（１２）と同様にして上記第１の領域
内の輝度レベルの変換を行ない、上記加重平均計算部（２０）は上記主補正部（１２）及
び上記副補正部（１４、１６、１８）における変換によ
り得られた輝度レベルを受け、各画素について、該画素
の、各領域内の位置に応じた重みをつけて上記輝度レベ
ルの加重平均を取ることを特徴とする請求項４に記載の
階調補正装置。
【請求項６】上記した動画像を構成する画面の列の画
素の輝度レベルを表わすビデオ信号の階調補正とは別個
に、ビデオ信号の色成分である色信号について階調補正
を行なう色階調補正回路を有することを特徴とする請求
項１に記載の階調補正装置。
【請求項７】上記ビデオ信号の色成分は、副搬送波信
号の振幅により色飽和度を表わすものであり、さらに、サンプリング回路（３８）、絶対値化処理部
（４０）、１周期平均計算部（４２）、色ヒストグラム
計算部（２６）、正規化部（２８）、累積ヒストグラム
計算部（３０）、及びヒストグラム補正部（３２）を有
し、上記サンプリング回路（３８）は、色成分を該副搬送波
の周波数の４倍以上のサンプル周波数でサンプルしてサ
ンプル値を得、上記絶対値化処理部（４０）は、上記サンプリング回路
（３８）に接続されて、上記サンプル値の絶対値を求
め、上記１周期平均計算部（４２）は、上記絶対値化処理部
（４０）に接続され、それぞれ上記色信号の１周期内の
絶対値から上記絶対値の平均を求め、上記色ヒストグラム計算部（２６）は、上記画面の列の
中の各画面について、上記１周期平均計算部（４２）に
より計算された色平均値のヒストグラムを計算し、上記色ヒストグラムは異なる範囲に属する平均値の計数
値から成り、上記正規化部（２８）は、上記色ヒストグラム計算部
（２６）に接続され、上記色ヒストグラムを正規化し
て、正規化された色ヒストグラムを作成し、上記累積ヒストグラム計算部（３０）は、上記正規化部
（２８）に接続され、上記正規化された色ヒストグラム
から、累積色ヒストグラムを計算し、上記ヒストグラム補正部（３２）は、上記累積ヒストグ
ラム計算部（３０）に接続され、上記累積色ヒストグラ
ムにより求められた線形の式に従って上記副搬送波信号
の上記各周期内の全てのサンプル値を変換することによ
り、上記副搬送波信号の振幅を調整することを特徴とす
る請求項６に記載の階調補正装置。
【請求項８】上記色ヒストグラム計算部（２６）は、
所定のクリッピングレベルを超える計数値から、上記計
数値が上記クリッピングレベルを超える量を差引くこと
により、上記色ヒストグラムをクリップし、次いでこの
ように差引かれた量を上記色ヒストグラム内の全ての計
数値に等しく再配分することを特徴とする請求項７に記
載の階調補正装置。
【請求項９】さらに、レターボックス信号判定部（４
６）、第１の垂直制限部（４７）及び第２の垂直制限部
（４８）を有し、上記レターボックス信号判定部（４６）は上記ビデオ信
号を受け、上記ビデオ信号を第１のしきい値と比較し、
上記ビデオ信号が上側及び下側の無画領域相互間に配置
された有効映像領域を表わすものかどうかの判定をし、上記第１の垂直制限部（４７）は、上記レターボックス
信号判定部（４６）に接続され、上記ブロック平均計算
部（６）及び上記主補正部（１２）による処理から上記
無画領域を排除し、上記第２の垂直制限部（４８）は、上記レターボックス
信号判定部（４６）に接続され、上記色ヒストグラム計
算部（２６）及び上記ヒストグラム補正部（３２）によ
る処理から上記無画領域を排除することを特徴とする請
求項７に記載の階調補正装置。
【請求項１０】さらに加算部（６４）を有し、該加算
部（６４）は、上記１周期平均計算部（４２）に接続さ
れ、上記絶対値の平均値を上記ビデオ信号に加算し、結
果として得られる和を、上記ビデオ信号の代りに上記レ
ターボックス信号判定部（４６）に供給することを特徴
とする請求項９に記載の階調補正装置。
【請求項１１】上記レターボックス信号判定部（４
６）は、さらに、上記ビデオ信号に含まれる識別コード
を認識することによりレターボックス信号を検出するこ
とを特徴とする請求項９に記載の階調補正装置。
【請求項１２】上記ビデオ信号は、相連続した水平走
査線を有し、上記レターボックス信号判定部（４６）
は、第１の計数部（５２）、開始ライン検出部（５
４）、第２の計数部（５６）及び終了ライン検出部（５
８）を有し、上記第１の計数部（５２）は、各水平走査線上の、輝度
レベルが上記第１のしきい値を超える画素を計数し、結
果として得られる計数値を出力し、上記開始ライン検出部（５４）は、上記第１の計数部
（５２）に接続され、上記第１の計数部（５２）により
出力された上記計数値を第２のしきい値と比較し、上記
有効映像領域の開始水平走査線を検出し、上記第２の計数部（５６）は、上記開始ライン検出部
（５４）による、上記開始水平走査線の検出の後、各水
平線上の、輝度レベルが上記第１のしきい値以下の画素
を計数し、結果として得られる計数値を出力し、上記終了ライン検出部（５８）は、上記第２の計数部
（５６）に接続され、上記第２の計数部（５６）により
出力された上記計数値を第３のしきい値と比較し、上記
有効映像領域の終了水平走査線を検出し、上記レターボックス信号判定部（４６）は、上記第１の
垂直制限部（４７）と上記第２の垂直制限部（４８）に
上記開始水平走査線及び終了水平走査線を知らせること
を特徴とする請求項９に記載の階調補正装置。
【請求項１３】上記レターボックス信号判定部（４
５）はさらに、第３の計数部（６０）及び字幕検出部
（６２）を有し、上記第３の計数部（６０）は、上記終了ライン検出部
（５８）による、上記終了水平走査線の検出の後、各水
平走査線上の、輝度が上記第１のしきい値を超える画素
を計数し、上記字幕検出部（６２）は、上記第３の計数部（６０）
に接続され、上記第３の計数部（６０）により出力され
計数値を第４のしきい値と比較し、上記有効映像領域の
下に字幕が存在するかどうかの判定を行ない、字幕が存
在する場合、そのことを上記第１の垂直制限部（４７）
に知らせ、上記字幕が存在する場合、上記垂直制限部（４８）は、
上記主補正部（１２）に、上記有効画像領域の下におい
て字幕のコントラストを強調するために、所定の補正曲
線を適用するよう指示することを特徴とする請求項１２
に記載の階調補正装置。
【請求項１４】上記ビデオ信号は相連続した水平走査
線を含み、上記階調補正装置はさらに、比較部（５
０）、第４の計数部（６６）、第５の計数部（６８）、
黒オフセット除去部（７０）を有し、上記比較部（５０）は、上記ビデオ信号を受け、上記ビ
デオ信号の輝度レベルを第５のしきい値と比較し、上記第４の計数部（６６）は、輝度レベルが上記第５の
しきい値以下である画素を計数し、各水平走査線につい
て暗画素数を生成し、上記第５の計数部（６８）は、上記暗画素数が第６のし
きい値を超えた水平走査線を計数し、これにより上記画
面の列の中の各画面について暗ライン計数値を生成し、上記黒オフセット除去部（７０）は、上記暗ライン計数
値が第７のしきい値を超えないときに、上記ビデオ信号
から所定値を均一に減算し、結果として得られる信号
を、上記ビデオ信号の代りに、上記ブロック平均計算部
（６）に供給することを特徴とする請求項１に記載の階
調補正装置。