JP3930522B2 - 非線形ラプラシアンを用いた色遷移を改善する装置およびその方法 - Google Patents

非線形ラプラシアンを用いた色遷移を改善する装置およびその方法 Download PDF

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Description

本発明は、非線形ラプラシアンを用いて色遷移を改善する装置およびその方法に関するものであり、これにより色信号の鈍化を原因とする色ぶれ現象は、非線形ラプラシアン演算を用いて改善できる。
一般にヒトの視覚は、色相の変化よりも輝度の変化に敏感である。したがって、輝度信号と色差信号をＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）、ＰＡＬ（Ｐｈａｓｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ Ｌｉｎｅ）およびＳＥＣＡＭ（Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｃｏｕｌｅｕｒ Ａ Ｍｅｍｏｉｒｅ）規格で送信する場合、色差信号は輝度信号に比べより狭い帯域幅で送信される。
しかしながら、色差信号の帯域幅が更に狭くなるにつれ、画面に表示される色遷移は鈍くなり、それにより色信号は劣化する。
このような現象を緩和するため、色遷移を改善する装置が使用されてきた。
色遷移を改善する従来の装置は下記特許文献１に開示されている。図１に示すとおり、下記特許文献１に開示されている装置は、低周波帯域の入力色差信号Ｆのみを通すガウシアンフィルタ１００、ガウシアンフィルタ１００の出力信号の２次微分を得る２次微分算出器１１０、２次微分算出器１１０から出力された２次微分信号Ｆ”の符号Ｓｉｇｎ（Ｆ”）を検出するための符号検出器１２０、入力色差信号Ｆのローカルマキシマムまでの距離を算出するためのローカルマキシマム距離測定ユニット１３０とローカルミニマムまでの距離を算出するためのローカルミニマム距離測定ユニット１４０、ローカルマキシマム距離測定ユニット１３０及びローカルミニマム距離測定ユニット１４０それぞれより出力されるローカルマキシマムおよびローカルミニマムまでの距離、および２次微分信号Ｆ”の符号Ｓｉｇｎ（Ｆ”）を用いて補正信号Ｒを演算するためのロジックコントローラ１５０、２次微分信号Ｆ”のゲインｇを決定するためのゲイン制御関数ユニット１６０、ロジックコントローラ１５０の補正信号Ｒにゲイン制御関数ユニット１６０のゲインｇを乗ずるための乗算器１７０、および入力色差信号Ｆに乗算器１７０の出力信号ＡＲを加えて、鮮明度を増した色差信号Ｇを生成させる加算器１８０と、を具備する。
米国特許出願公開第２００３／０１０７６７８号明細書
この様に構成された色遷移を改善する一般的な装置においては、入力色差信号Ｆはガウシアンフィルタ１００で低周波成分を除去され、次に２次微分算出器１１０で２次微分されて、２次微分信号Ｆ”が出力される。その後、出力された２次微分信号Ｆ”の符号Ｓｉｇｎ（Ｆ”）は符号検出器１２０で検出され、ロジックコントローラ１５０に入力される。
更に、入力色差信号Ｆのローカルマキシマムおよびローカルミニマムまでの距離が、ローカルマキシマム距離測定ユニット１３０およびローカルミニマム距離測定ユニット１４０で検出され、ロジックコントローラ１５０に入力される。
次にロジックコントローラ１５０はローカルマキシマムおよびローカルミニマムまでの距離、および符号Ｓｉｇｎ（Ｆ”）を用いて補正信号Ｒを算出し、算出した補正信号Ｒを乗算器１７０に入力する。
そして、ゲイン制御関数ユニット１６０は、２次微分算出器１１０から出力された２次微分信号Ｆ”に応じてゲインｇを乗算器１７０に出力し、そして乗算器１７０はロジックコントローラ１５０から出力された補正信号Ｒにゲインｇを乗ずる。その後、加算器１８０は、乗算器１７０から出力された信号ＡＲを入力色差信号Ｆに加える。このように、向上した鮮明度を持つ色差信号Ｇが出力される。
しかしながら、２次微分演算を使用して色遷移を改善する上記従来の装置には、ノイズに強い色遷移の強度成分を抽出するために、信号をガウシアンフィルタでフィルタリングする必要があり、また、２次微分を得るために非常に多くの演算が必要とされるという問題点がある。
さらに、ゲイン制御関数ユニットにおいて演算に用いられる関数は、単調減少関数の形のもののみであるため、この関数を制御できないという問題点もある。
本発明は上記問題点を解決することを課題とし、ＹＵＶ空間のＵおよびＶ信号を処理するにあたり、非線形ラプラシアン演算によって色遷移を制御し、それによってアルゴリズムを単純化し、ノイズの影響を軽減する非線形ラプラシアンを用いた色遷移を改善する装置および方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の装置は、色遷移を改善する装置であって、非線形ラプラシアン演算ユニットは、入力色差信号を中心とする予め定められた大きさを有するマスク領域内の色差信号の最小値および最大値を検出して非線形ラプラシアン演算を行うことによって補正信号を算出し、遷移増加方向検出ユニットは、算出された補正信号に基づいて遷移増加方向信号を決定し、遷移大きさ生成ユニットは、補正信号に基づいて遷移大きさ信号を生成し、遷移制御ユニットは、上記最小値および最大値、補正信号、遷移増加方向信号、および遷移大きさ信号に基づいて入力色差信号の遷移を制御して出力色差信号を生成する。
また、上記課題を解決するために、本発明の方法は、色遷移を改善する方法であって、入力色差信号を中心とする予め定められた大きさを有するマスクの領域内の色差信号の最小値および最大値を検出するステップと、検出した最小値および最大値を用いて非線形ラプラシアン演算を行うことによって補正信号を生成するステップと、補正信号の大きさに応じて遷移増加方向信号および遷移大きさ信号を生成するステップ、および上記最小値と最大値、補正信号、遷移増加方向信号および遷移大きさ信号に基づいて入力色差信号の遷移を制御して、出力色差信号を生成するステップと、を含む。
本発明の非線形ラプラシアンを用いた色遷移を改善する装置と方法は、２次微分やガウシアンフィルタリングを用いることなく非線形ラプラシアン演算を実行し、ノイズおよび粗さの影響が少ない色差信号の遷移である補正信号を抽出する。これによってハードウエアおよびソフトウエアのアルゴリズムの複雑さが低減される。
遷移増加方向信号は、抽出された補正信号の値に基づいて、入力色差信号の遷移を増加させるように生成される。また、遷移大きさ信号は、抽出された補正信号の値に基づいて、予め定められた式を用いて生成される。更に、入力色差信号の遷移は、遷移増加方向信号および遷移大きさ信号によって制御される。これにより色ぶれ現象が効率よく低減される。
以下に、本発明の好適な実施態様を、図２〜９を参照しながら詳しく説明する。
図２は、本発明にかかる色遷移を改善する装置の構成を示すブロック図である。ここでは、参照番号２００は、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）について非線形ラプラシアン演算を行い、補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を生成する非線形ラプラシアン演算ユニットを表す。非線形ラプラシアン演算ユニット２００は、入力信号（Ｕｉ（ｍ，ｎ））を中心とするＮ×Ｎマスク領域内の色差信号の最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］および最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を検出する最小値／最大値検出ユニット２０２、および最小値／最大値検出ユニット２０２により検出された最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］と最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］および入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）について四則演算を施して補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を算出する補正信号算出ユニット２０４とを含む。
参照番号２１０は、非線形ラプラシアン演算ユニット２００によって生成された補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］に基づき遷移増加方向を決定し、遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を生成する遷移増加方向検出ユニットを表す。参照番号２２０は、非線形ラプラシアン演算ユニット２００によって生成された補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］に基づき遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）を生成する遷移大きさ生成ユニットを表す。
参照番号２３０は、遷移制御ユニットを表す。遷移制御ユニット２３０は、最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］と最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］、遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］、および遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）に基づいて、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）の遷移を制御する。
ここでは、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）は、ＹＵＶ空間内のＵ信号であり、これは輝度信号と青色成分との差を表している。輝度信号と赤色成分との差であるＶ信号も、Ｕ信号と同様にして処理され、色遷移が改善される。
入力色差信号（Ｕｉ（ｍ，ｎ））が非線形ラプラシアン演算ユニット２００に入力されると、最小値／最大値検出ユニット２０２は、入力色差信号（Ｕｉ（ｍ，ｎ））を中心とするＮ×Ｎマスク領域内の全ての色信差号を検出し、次に検出した色差信号のうち最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］および最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を検出する。補正信号算出ユニット２０４は、検出された最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］および最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］について四則演算を施し、入力色差信号（Ｕｉ（ｍ，ｎ））に関する非線形ラプラシアンである補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を算出する。より具体的には、補正信号算出ユニット２０４は、検出された最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］と入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）と検出された最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］とにラプラシアン演算を施すことによって補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を算出する。ここで、Ｎ×Ｎマスク領域内の全ての色信差号の線形演算ではなく、Ｎ×Ｎマスク領域内における色差信号の最大値と最小値とを用いたラプラシアン演算であることから、結果として非線形ラプラシアン演算が施されたことになる。
遷移増加方向検出ユニット２１０は、非線形ラプラシアン演算ユニット２００から出力された補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］に基づいて遷移増加方向を決定し、次に遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を出力する。さらに遷移大きさ生成ユニット（２２０）は、補正信号の大きさ（｜ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］｜）を算出してから、自動または手動により遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）を出力する。ここで、遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］とは、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を増加方向と減少方向とのどちらに変化させるかを示す信号である。また、遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）とは、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）をどの程度変化させるかを示す信号である。
遷移制御ユニット２３０は、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）が色遷移の改善された出力色差信号（Ｕｏ（ｍ，ｎ））に遷移するように、遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］、遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）および入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）の最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］および最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を用いて、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）の色遷移を制御する。
図３に示すように、非線形ラプラシアン演算ユニット２００の非線形ラプラシアン演算においては、最小値／最大値検出ユニット２０２は、まず入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を中心とするＮ×Ｎマスク領域内の色差信号、例えば３×３マスクの領域内にある９つの色差信号を検出し、続いてこの領域内における最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］および最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を検出する。補正信号算出ユニット２０４においては、乗算器３０４は入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）に２を乗じ、加算器３００は、最小値／最大値検出ユニット２０２によって検出された最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］および最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を相互に加算する。更に、減算器３０２は、加算器３００の出力信号から乗算器３０４の出力信号を減じて入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）の補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を得る。
補正信号算出ユニット２０４の上記演算は、モフォロジカル・ラプラシアン(Mophological Laplacian)演算に類似しており、式（１）で表すことができる：
Figure 0003930522
即ち、従来技術では、ノイズおよび粗さの影響を低減するために、色遷移を改善するための前処理として、ローパスフィルタリング（例えばガウシアンフィルタリング）が不可決であった。しかしながら、本発明の非線形ラプラシアン演算は、ノイズおよび粗さの影響が少ない色差信号の遷移を引き出すことができ、かつ、ハードウエアおよびソフトウエアのアルゴリズムの複雑さを低減できる。
図４は、本発明の遷移増加方向検出ユニット２１０の検出演算を示したフローチャートである。図に示すように、遷移増加方向検出ユニット２１０は、非線形ラプラシアン演算ユニット２００から出力された補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を受信し（ステップＳ４００）、続いて、補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が０より大きいか、または０より小さいかを判定する（ステップＳ４０２およびＳ４０４）。
ステップＳ４０２で補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が０より大きいと判定された場合、遷移増加方向検出ユニット２１０は遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値を１に設定する（ステップＳ４０６）。ステップＳ４０４で補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が０未満であると判定された場合、遷移増加方向検出ユニット２１０は遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値を−１に設定する（ステップＳ４０８）。さらに、補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が０より大きくなく、および０未満でもない、即ちＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］＝０である場合、遷移増加方向検出ユニット２１０は遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値を０に設定する（ステップＳ４１０）。
遷移増加方向検出ユニット２１０は、非線形ラプラシアン演算ユニット２００から出力された補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の符号を利用して遷移増加方向を検出するものである。
図５は、本発明にかかる色遷移を改善する装置の遷移増加方向検出ユニットの検出演算を示した波形図である。画像の境界領域は、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）の勾配に変動がない第１および第４区間と、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）の勾配が増加段階にある第２区間、そして入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）の勾配が減少段階にある第３区間に区分される。
第１および第４区間における入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）の勾配に変動はないため、補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］は０であり、従って遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］もまた０である。第３区間においては、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）の勾配は減少するため、補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］は０より小さく、従って遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］は−１である。入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）の勾配は、第２区間と第３区間の境界点であるＡ点で増加状態から減少状態に変わるため、補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］は０であり、従って遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］もまた０である。第２区間においては入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）の勾配は増加するため、補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］は０より大きく、従って遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］は１である。
このように、遷移増加方向検出ユニット２１０は、補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が正の場合は、遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を１として出力し、補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が負の場合は遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を−１として出力し、補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が０の場合は、遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を０として出力する。
遷移大きさ生成ユニット（２２０）は、補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を２次有理式である式（２）に代入し、遷移大きさを決定する。
Figure 0003930522

式（２）中の、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｋは経験的に定められた定数であり、ａ＝０または１、ｂ＜ｄ、ｃ＜ｅ、０＜ｋ＜１またはｋ＝１である。
本発明にかかる色遷移を改善する装置には、自動モードおよび手動モードがある。装置を手動モードに設定すると、ユーザによる遷移大きさ生成ユニット（２２０）の直接制御によって遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）が設定可能となる。言い換えれば、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅは自動モードおよび手動モードの両方において同一に設定されるパラメータであるが、ｋは、自動モードでは１に設定され、手動モードでは０から１の範囲に設定可能となり、ユーザによる遷移大きさの制御が可能となる。この場合パラメータｋは、画像全体にわたって色差信号を制御する機能を有する。
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｋのパラメータ条件に従えば、遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）は１より大きくなることはないため、遷移制御の程度は高くなく、オーバーシュートまたはアンダーシュート等のゆがみ現象を防ぐことができる。遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）は補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を使用して得た値であるので、ノイズおよび粗さに対し強い特性を持ち、これによって局所領域内の色差信号が制御されうる。
したがって、入力色差信号の増加方向は遷移増加方向信号によって決定され、遷移大きさ信号に基づいて入力色差信号をどれだけ増加または減少させるかについての情報は、最終端である遷移制御ユニット２３０に送られる。
入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）、遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］、遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）および入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）の最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］および最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］は、遷移制御ユニット２３０に入力される。
図６は、本発明における遷移制御ユニットの演算プロセスを示したフローチャートである。この図に示すように、遷移制御ユニット２３０は、遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が１であるか、または−１であるかを判定する（ステップＳ６００およびＳ６０２）。遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が１と判定された場合、遷移制御ユニット２３０は、出力色差信号Ｕｏ（ｍ，ｎ）の値をＵｉ（ｍ，ｎ）−ｇ（ｍ，ｎ）×｛Ｕｉ（ｍ，ｎ）−ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］｝と決定する（ステップＳ６０４）。遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が−１と判定された場合は、遷移制御ユニット２３０は、出力色差信号（Ｕｏ（ｍ，ｎ））の値をＵｉ（ｍ，ｎ）＋ｇ（ｍ，ｎ）×｛ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）−Ｕｉ（ｍ，ｎ）］｝と決定する（ステップＳ６０６）。遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が、１または−１ではなく０と判定された場合、遷移制御ユニット２３０は、出力色差信号Ｕｏ（ｍ，ｎ）の値を入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）の値と決定する（ステップＳ６０８）。
遷移制御ユニット２３０の演算プロセスは、遷移増加方向に応じて入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を増減し、その結果として入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）の遷移の変化の度合いが増すように、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）に遷移大きさを乗ずる。
さらに、遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］が０の場合、それは入力色差信号に遷移がないか、または、その遷移増加および遷移減少がそこで互いに入れ替わる状態であることを意味する。この場合、元の入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）は、そのまま保存され、出力される。このように信号を保存することにより、色差信号が平坦であるか、または遷移増加の中間点（遷移増加および遷移減少がそこで互いに入れ替わる点）の領域にある色差信号の歪みが防止できる。
本発明の色遷移を改善する装置において、最終端である遷移制御ユニット２３０から出力される出力色差信号Ｕｏ（ｍ，ｎ）は、図７に示されている。ここで、遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値は、遷移のない第１と第４区間、および第２と第３区間の境界点であるＡ点では０であるため、元の入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）が出力色差信号Ｕｏ（ｍ，ｎ）としてそのまま出力される。
しかしながら、遷移制御ユニット２３０は、遷移が増加する第２区間において、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）に比べ所定の大きさだけ減少させた出力色差信号Ｕｏ（ｍ，ｎ）を出力する。それは、遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が１であるためである。さらに、遷移制御ユニット２３０は、遷移が減少する第３区間においては、遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が−１であるため、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）に比べ所定の大きさだけ増加させた出力色差信号Ｕｏ（ｍ，ｎ）を出力する。それにより色ぶれ現象を防止する。
図８は、本発明にかかる色遷移の改善方法を示したフローチャートである。図に示すように、非線形ラプラシアン演算ユニット２００の最小値／最大値検出ユニット２０２は、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を中心とするＮ×Ｎマスク領域内の色差信号の値を検出し、次に最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］および最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を抽出する（ステップＳ８００）。
次に、補正信号算出ユニット２０４は、抽出された最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］と最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］、および入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を用いて補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を算出する（ステップＳ８２０）。
続いて、遷移増加方向検出ユニット２１０は、算出された補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値がＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］＞０か、またはＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］＜０かを判定する（ステップＳ８０４およびＳ８０６）。
ステップＳ８０４において、ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］＞０と判定された場合、遷移増加方向検出ユニット２１０は、遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値を１として出力し（ステップＳ８０８）、遷移大きさ生成ユニット（２２０）は、補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を２次有理式である式（２）に代入して遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）を決定する。（ステップＳ８１０）続いて、遷移制御ユニット２３０は、遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）に基づいてそのレベルが低下する出力色差信号Ｕｏ（ｍ，ｎ）＝Ｕｉ（ｍｉｎ）−ｇ（ｍ，ｎ）×｛Ｕｉ（ｍ，ｎ）−ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］｝を算出し、出力する（ステップＳ８１２）。
ステップＳ８０４において、ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］＞０を満たさず、かつ、ステップＳ８０６において、ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］＜０を満たす場合、遷移増加方向検出ユニット２１０は、遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値を−１として出力し（ステップＳ８１４）、遷移大きさ生成ユニット（２２０）は、補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を２次有理式である式（２）に代入して遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）を決定する（ステップＳ８１６）。そして、遷移制御ユニット２３０は、遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）に基づいてそのレベルが上昇する出力色差信号Ｕｏ（ｍ，ｎ）＝Ｕｉ（ｍ，ｎ）＋ｇ（ｍ，ｎ）×｛ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］−Ｕｉ（ｍ，ｎ）｝を算出し、出力する（ステップＳ８１８）。
更に、ステップＳ８０４において、ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］＞０を満たさず、ステップＳ８０６においてもＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］＜０を満たさない場合、即ちＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］＝０である場合、遷移増加方向検出ユニット２１０は、遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値を０として出力し（ステップＳ８２０）、遷移制御ユニット２３０は、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を出力色差信号Ｕｏ（ｍ，ｎ）として出力する（ステップＳ８２２）。
図９（ａ）は、本発明にかかる色遷移を改善するための装置および方法において入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を画面に直接表示した状態、図９（ｂ）は、本発明にかかる色遷移を改善するための装置および方法において入力色差信号を処理して画面に表示した状態を示す図である。図９（ａ）に示すように、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）が、直接画面に表示される場合は、境界領域における左右の広い領域９００にわたって色ぶれ現象が生じる。
しかしながら、本発明の色遷移を改善するための装置および方法に従って、入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を処理してから画面に表示すると、図９（ｂ）に示すように、色ぶれ現象の発生は境界領域における左右の狭い領域９１０に限定され、これにより色ぶれ現象が低減されることが分かる。
上記からもわかるように、色遷移を改善するための従来のアルゴリズムとは異なり、本発明は２次微分演算およびローパスフィルタリングを使用しないため、ソフトウエアを利用して簡単に実装できること、およびハードウエアのコストを削減することができるという利点がある。
更に、本発明はディスプレイ装置およびソフトウエアの分野に簡単に応用でき、それにより色信号の鈍化を原因とする色ぶれ現象を低減できるという利点も有する。
すなわち、Ｎ×Ｎマスク領域内の全ての色信差号を用いてガウシアンフィルタリング、２次微分演算を行うのではなく、検出された最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］と入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）と検出された最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］とにラプラシアン演算を施すことによって補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を算出することで、色信号の鈍化を防止しながら、同時に計算処理を極めて単純化できる。
ここでは、特定の実施態様について本発明を詳しく説明したが、当業者は添付の請求項に定義された本発明の技術的精神および範囲から逸脱することなしに、本発明に様々な改良および変更を加えることができることは、明らかである。例えば、ＹＵＶ空間のＵ信号は、例として説明したものであり、同じ事はＶ信号にも当てはまる。
色遷移を改善する従来の装置の構成を示すブロック図である。 本発明にかかる色遷移を改善する装置の構成を示すブロック図である。 本発明にかかる色遷移を改善する装置における、特に、補正信号算出ユニットの構成を示すブロック図である。 本発明にかかる色遷移を改善する装置における、遷移増加方向検出ユニットの動作を示すフローチャートである。 本発明にかかる色遷移を改善する装置における、遷移増加方向検出ユニットの動作を示す略図である。 本発明にかかる色遷移を改善する装置における、遷移制御ユニットの動作を示すフローチャートである。 本発明にかかる色遷移を改善する装置における、出力色差信号の特性を示す図である。 本発明にかかる色遷移を改善する方法を示すフローチャートである。 （ａ）は入力色差信号が画面に表示された状態を示す図であり、（ｂ）は入力色差信号が処理されて画面に表示された状態を示す図である。
符号の説明
２００…非線形ラプラシアン演算ユニット、２０２…最小値／最大値検出ユニット、２０４…補正信号算出ユニット、２１０…遷移増加方向検出ユニット、２２０…遷移大きさ生成ユニット、２３０…遷移制御ユニット

Claims (16)

  1. 非線形ラプラシアンを用いた色遷移を改善する装置であって、
    入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を中心とする予め定められた大きさを有するマスクの領域内の色差信号の最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］および最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を検出し、前記最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］と前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）と前記最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］とにラプラシアン演算を施すことによって補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を算出する非線形ラプラシアン演算ユニットと、
    前記補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］に基づいて、前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を増加方向と減少方向とのどちらに変化させるかを示す遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を決定する遷移増加方向検出ユニットと、
    前記補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］に基づいて、前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）をどの程度変化させるかを示す遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）を生成する遷移大きさ生成ユニットと、
    前記最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］および前記最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］と、前記遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］と、前記遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）とに基づいて、前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）の遷移を制御し、出力色差信号Ｕｏ（ｍ，ｎ）を生成する遷移制御ユニットと
    を備える装置。
  2. 前記非線形ラプラシアン演算ユニットは、
    前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を中心とするＮ×Ｎマスク領域内の最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］および最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を検出する最小値／最大値検出ユニットと、
    前記最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］と前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）と前記最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］とにラプラシアン演算を施すことによって補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を算出する補正信号算出ユニットと
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 前記補正信号算出ユニットは、
    最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］と最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を相互に加算する加算器と、
    前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）に２を乗ずる乗算器と、
    前記加算器の出力信号から前記乗算器の出力信号を減じて前記補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を出力する減算器と
    を備えたことを特徴とする請求項２に記載の装置。
  4. 前記補正信号算出ユニットは、式（１）にかかる非線形ラプラシアン演算を実施する
    ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
    Figure 0003930522
  5. 前記遷移増加方向検出ユニットは、前記補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が０より大きい場合、前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を減少させる旨を示す遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を出力し、前記補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が０未満である場合、前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を増加させる旨を示す遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を出力し、前記補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が０である場合は、前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を増減させない旨を示す遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を出力する
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  6. 前記遷移大きさ生成ユニットから出力される前記遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）は、前記遷移大きさ信号がユーザにより制御される手動モードか、または前記遷移大きさ信号がユーザにより制御されない自動モードかのいずれかによって設定される
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  7. 前記手動モードにおける前記遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）は、式（２）に従って算出され、式中のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは経験的に定められた定数であり、ａ＝０または１、ｂ＜ｄ、ｃ＜ｅであり、ｋはユーザにより０＜ｋ＜１に設定される値である
    ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
    Figure 0003930522
  8. 前記自動モードにおける前記遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）は、式（２）に従って算出され、式中のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｋは経験的に定められた定数であり、ａ＝０または１、ｂ＜ｄ、ｃ＜ｅおよびｋ＝１であることを特徴とする請求項６に記載の装置。
    Figure 0003930522
  9. 前記遷移制御ユニットから出力される前記出力色差信号Ｕｏ（ｍ，ｎ）は、前記遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を減少させる旨を示す場合、Ｕｉ（ｍ，ｎ）−ｇ（ｍ，ｎ）×｛（Ｕｉ（ｍ，ｎ）−ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］｝と決定され、前記遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を増加させる旨を示す場合、Ｕｉ（ｍ，ｎ）＋ｇ（ｍ，ｎ）×｛ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］−（Ｕｉ（ｍ，ｎ）｝と決定され、前記遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を増減させない旨を示す場合、前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）と決定される
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  10. 非線形ラプラシアンを用いた色遷移を改善する方法であって、
    入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を中心とする予め定められた大きさを有するマスクの領域内の色差信号における最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］および最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を検出するステップと、
    前記最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］と前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）と前記最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］とにラプラシアン演算を施すことによって補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］を算出するステップと、
    前記補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の大きさに基づいて、前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を増加方向と減少方向とのどちらに変化させるかを示す遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］および前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）をどの程度変化させるかを示す遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）を生成するステップと、
    前記最小値ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］と前記最大値ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］、前記遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］、および前記遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）に基づいて、前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）の遷移を制御し、出力色差信号Ｕｏ（ｍ，ｎ）を生成するステップと
    を含む方法。
  11. 前記非線形ラプラシアン演算は、式（１）に従って実施される
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
    Figure 0003930522
  12. 前記遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］として、前記補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が０より大きい場合、前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を減少させる旨を示す信号が生成され、前記補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が０未満である場合、前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を増加させる旨を示す信号が生成され、前記補正信号ＮＬ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が０の場合、前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を増減させない旨を示す信号が生成される
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  13. 前記遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）は、前記遷移大きさ信号がユーザにより制御される手動モードか、または前記遷移大きさ信号がユーザにより制御されない自動モードかのいずれかによって設定される
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  14. 前記手動モードにおける前記遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）は、式（２）に従って算出され、式中のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは経験的に定められた定数であり、ａ＝０または１、ｂ＜ｄ、ｃ＜ｅであり、ｋはユーザにより０＜ｋ＜１に設定される値である
    ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
    Figure 0003930522
  15. 前記自動モードにおける前記遷移大きさ信号ｇ（ｍ，ｎ）は、式（２）に従って算出され、式中のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｋは経験的に定められた定数であり、ａ＝０または１、ｂ＜ｄ、ｃ＜ｅおよびｋ＝１である
    ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
    Figure 0003930522
  16. 前記出力色差信号Ｕｏ（ｍ，ｎ）は、前記遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を減少させる旨を示す場合、Ｕｉ（ｍ，ｎ）−ｇ（ｍ，ｎ）×｛（Ｕｉ（ｍ，ｎ）−ｍｉｎ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］｝と決定され、前記遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を増加させる旨を示す場合、Ｕｉ（ｍ，ｎ）＋ｇ（ｍ，ｎ）×｛ｍａｘ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］−（Ｕｉ（ｍ，ｎ）｝と決定され、前記遷移増加方向信号Ｄｉｒ［Ｕｉ（ｍ，ｎ）］の値が前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）を増減させない旨を示す場合、前記入力色差信号Ｕｉ（ｍ，ｎ）と決定される
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
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