JP5410378B2 - 映像信号補正装置および映像信号補正プログラム - Google Patents

Description

本発明は、映像信号のコントラスト補正を行う映像信号補正装置および映像信号補正プログラムに関する。

一般に、撮影カメラは、実世界の広大なダイナミックレンジを、ディスプレイなどのデバイスに表示するため、光学的な絞りやフィルタを調整してダイナミックレンジの圧縮を行っている。しかし、屋外のスポーツ中継などでは、日照部分とその影の部分との間に大きな輝度差がついているため、光学的な調整のみでは、高輝度域と低輝度域の双方の細部の画質（ディティール）を保ったまま表示を行うことが非常に困難である。そのため、撮影対象を高輝度側あるいは低輝度側のどちらかに限定せざるをえず、一方がよく見えるような光学的な調整を行ってきた。このとき、他方の画質は劣化することになる。
このような問題を解決するために手法（トーンリプロダクション手法）として、種々の提案がなされている（例えば、非特許文献１）。

ここで、非特許文献１に提案されている手法（以下、従来手法という）について簡単に説明する。
従来手法では、Ｌ_ｗ（ｘ，ｙ）を、画像中の画素（ｘ，ｙ）に対応する実世界の放射輝度としたとき、以下の式（１）に示す放射輝度の対数平均Ｌ_ｗ′を算出する。この対数平均Ｌ_ｗ′は、画像内の基準となる明るさであって、写真光学で知られるゾーンシステムの中間グレーゾーン（中間輝度域）を決めるための指標となる。

ここで、Ｎは画像の画素数、δは輝度値が“０”のときに起こる計算上のアンダーフローを防ぐための微小値である。
また、従来手法は、以下の式（２）に示すスケーリングされた輝度Ｌ（ｘ，ｙ）を定義する。

ここで、ａはキー値と呼ばれ、画像が主観的に明るい（ハイキー）か、暗い（ロウキー）かを決める値である。通常、キー値には、ａ＝０．１８が広く用いられる。
そして、従来手法は、以下の式（３）により、画像全体の表示範囲をスケーリングすることで、映像信号（ディスプレイ）上の仮の輝度値Ｌ_ｄ（ｘ，ｙ）を特定する。

これによって、ディスプレイに表示可能な０．０〜１．０倍のダイナミックレンジに輝度がスケーリングされることになる。

次に、従来手法は、周辺領域の輝度値と大きく異なる画素のコントラストを強調する。
すなわち、従来手法は、複数の空間スケールｓ_ｉで定義された円形のガウシアンカーネルによって、前記式（２）で演算したスケーリングされた輝度値Ｌ（ｘ，ｙ）で特定される輝度画像を畳み込んだ結果の輝度値Ｖ（ｘ，ｙ，ｓ_ｉ）を用いて、以下の式（４）に示すアクティビティ（コントラスト判定の尺度）（Ａｃｔｉｖｉｔｙ（ｘ，ｙ，ｓ_ｉ））を演算する。

ここで、φはその値を小さくするとエッジが強調される方向に働く先鋭度パラメータである。ａは前記式（２）と同じキー値である。また、従来手法では、最小のｓ_ｉを“０．３５”とし、順次１．６倍ずつ大きくすることで、８つの空間スケールｓ_１〜ｓ_８を使用している。

そして、従来手法は、｜Ａｃｔｉｖｉｔｙ（ｘ，ｙ，ｓ_ｉ）｜＞ε（εは、コントラストの有無を判定するための閾値）を満たす、最も小さいｓ_１〜ｓ_８（ここでは、ｓ_ｍとする）で特定される輝度値Ｖ（ｘ，ｙ，ｓ_ｉ）を用いて、以下の式（５）により、映像信号としてのコントラスト補正後の輝度値Ｌ_ｄ（ｘ，ｙ）を演算する。

これによって、従来手法は、コントラストを保ちつつ、実世界の放射輝度分布をディスプレイのダイナミックレンジに収めることができる。

E.Reinhard, M.Stark, P.Shirley, and J.Ferwerda, "Photographic Tone Reproduction for Digital Images", ACM Transactions on Graphics, vol.21, no.3, pp.267-276,2002.

前記した従来手法は、入力する輝度分布を実世界の放射輝度分布としているため、当該手法を、動画像に適用し実時間で処理することは、撮影カメラの光学系や電気的な信号処理、さらには、その後段の映像処理などが複雑に関係するために、現状では不可能である。
また、従来手法では、コントラスト補正を行うための演算の性質上、低輝度部分のコントラスト補正の効果を十分に得ることができないという問題がある。すなわち、従来手法は、前記式（５）において、コントラスト補正の演算を行うため、低輝度においては、分母の値“１”が大きく影響し、低輝度部分の変化を適切に表現できないという問題がある。

さらに、従来手法は、実世界の放射輝度分布を補正対象としているため、すでにカメラで撮影された既存の映像信号のコントラスト補正には、適用することができない。例えば、一般的にカメラで撮影された映像には、画質や表現力の向上のため、例えば、ニー補正処理によって、高輝度域を圧縮させるなどのさまざまな信号処理が行われている。このため、カメラで撮影された映像信号の輝度分布は、実世界の放射輝度分布とは異なったものとなり、従来手法をそのまま適用すると、映像全体のトーンが変化してしまうという問題がある。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、カメラ撮影された映像信号に対して、映像全体のトーンに影響を与えずに、低輝度部分を局所的にコントラスト補正することが可能な映像信号補正装置および映像信号補正プログラムを提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するために創案されたものであり、まず、請求項１に記載の映像信号補正装置は、映像信号のコントラストを補正する映像信号補正装置であって、仮想放射輝度算出手段と、フィルタ手段と、変化量算出手段と、カーネル決定手段と、輝度値選択手段と、低輝度値補正手段と、映像画素値変換手段と、を備える構成とした。

かかる構成において、映像信号補正装置は、仮想放射輝度算出手段によって、カメラにおける信号処理された映像信号の特性を示すカメラ特性に基づいて、映像信号の輝度成分に対してカメラ特性の逆特性による演算を行うことで、信号処理前の仮想的な放射輝度成分を算出する。通常、カメラで撮影された映像信号は、ガンマ、ニーなどの信号処理によって、非線形な信号となっている。そこで、仮想放射輝度算出手段によって、映像信号に対してカメラ特性の規格から想定される、おおよその逆特性をかけることで、コントラスト算出のためには十分線形とみなすことができる輝度信号に変換することができる。

そして、映像信号補正装置は、フィルタ手段によって、仮想放射輝度算出手段で算出された放射輝度成分に対して、画素ごとに、予め定めた複数の大きさのガウシアンカーネルにより畳み込み演算を行う。これによって、大きさの異なるガウシアンカーネルを適用した輝度値（フィルタ済輝度値）が複数生成されることになる。

また、映像信号補正装置は、変化量算出手段によって、フィルタ手段で算出された同一画素における複数のフィルタ済輝度値において、ガウシアンカーネルの大きさの順番が隣り合うガウシアンカーネルにより算出した２組のフィルタ済輝度値ごとに変化量を算出する。

そして、映像信号補正装置は、カーネル決定手段によって、変化量算出手段で算出された変化量が予め定めた閾値よりも大きくなる最小のガウシアンカーネルを、当該画素に適用するガウシアンカーネルとして決定する。これによって、コントラスト差が予め定めた量よりも大きくなる最小のガウシアンカーネルが決定される。

そして、映像信号補正装置は、輝度値選択手段によって、フィルタ手段で算出された同一画素における複数のフィルタ済輝度値から、カーネル決定手段で決定されたガウシアンカーネルを適用して算出されたフィルタ済輝度値を当該画素における輝度値として選択することで輝度画像を生成する。これによって、最もコントラストの効いた輝度値が選択された輝度画像が生成されることになる。

さらに、映像信号補正装置は、低輝度値補正手段によって、輝度値が低輝度であるか否かを示す予め定めた閾値に基づいて、輝度値選択手段で生成された輝度画像において、輝度値が低輝度である画素の輝度値を予め定めた係数により補正する。これによって、部分的に低輝度部分について、コントラスト補正を行うことができる。

そして、映像信号補正装置は、映像画素値変換手段によって、低輝度値補正手段で補正された輝度画像の各画素の輝度値に対して、カメラ特性による演算を行うことで、カメラによる信号処理後の輝度値を算出し、補正後の映像信号を生成する。これによって、コントラスト補正後の映像信号に対して、カメラによって行われた映像調整によるカメラ特性を再現することができる。

また、請求項２に記載の映像信号補正装置は、請求項１に記載の映像信号補正装置における映像信号が、放送用映像信号であるＹＣｂＣｒ色空間で表現される映像信号であって、色空間変換手段と、色空間逆変換手段と、をさらに備える構成とした。

かかる構成において、映像信号補正装置は、色空間変換手段によって、入力された映像信号をｘｙＹ色空間の映像信号に変換する。これによって、放送用映像信号として一般的に使用されているＹＣｂＣｒ色空間の映像信号を、ｘｙＹ色空間の映像信号に変換し、以降の処理において、色味を加味した輝度信号をコントラスト補正の対象とする。
そして、映像信号補正装置は、色空間逆変換手段によって、映像画素値変換手段で生成された補正後の映像信号を、ＹＣｂＣｒ色空間の映像信号に逆変換する。これによって、コントラスト補正を行った映像信号を放送用の映像信号として使用することができる。

また、請求項３に記載の映像信号補正装置は、請求項１または請求項２に記載の映像信号補正装置において、仮想放射輝度算出手段が、カメラ特性を、放射輝度成分Ｌ^＊をｑＬ^＊／（１＋ｐＬ^＊）の輝度成分となる特性として近似したカメラ特性パラメータｐ，ｑを外部から入力し、映像信号の輝度成分Ｌ_ｄについて、Ｌ_ｄ／（ｑ−ｐＬ_ｄ）を演算することで、信号処理前の仮想的な放射輝度成分Ｌ^＊を算出することを特徴とする。

かかる構成において、映像信号補正装置は、仮想放射輝度算出手段によって、カメラ特性を既知の特性として、その特性を示すカメラ特性パラメータを用いて演算を行うことで、カメラにより映像調整を行う前の輝度成分（放射輝度成分）を仮想的に生成することができる。

また、請求項４に記載の映像信号補正装置は、請求項３に記載の映像信号補正装置において、映像画素値変換手段が、低輝度値補正手段で補正された輝度画像の各画素の輝度値をＶ_ｓ ^＊、仮想的な放射輝度成分をＬ^＊としたとき、カメラ特性パラメータｐ，ｑを用いて、ｑＬ^＊／（１＋ｐＶ_ｓ ^＊）を演算することで、補正後の輝度値を算出することを特徴とする。

かかる構成において、映像信号補正装置は、映像画素値変換手段によって、カメラ特性を既知の特性として、仮想放射輝度算出手段で行われた変換の逆変換を行うことで、コントラスト補正後の輝度成分から、カメラによる映像調整後の特性を有する輝度成分を生成することができる。

さらに、請求項５に記載の映像信号補正装置は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の映像信号補正装置において、低輝度値補正手段が、補正前の輝度値をＶ^＊としたとき、閾値であるαと、係数であるβとを外部から入力し、補正前の輝度値Ｖ^＊が閾値αを基準として小さい場合に、Ｖ^＊−β（１−Ｖ^＊／α）の演算により補正後の輝度値を算出することを特徴とする。

かかる構成において、映像信号補正装置は、低輝度値補正手段によって、閾値よりも小さい輝度成分に対して係数に応じたコントラストの調整が行われることになる。これによって、局所的に低輝度成分に対してコントラスト調整を行うことが可能になる。

また、請求項６に記載の映像信号補正プログラムは、映像信号のコントラストを補正するために、コンピュータを、仮想放射輝度算出手段、フィルタ手段、変化量算出手段、カーネル決定手段、輝度値選択手段、低輝度値補正手段、映像画素値変換手段、として機能させる構成とした。

かかる構成において、映像信号補正プログラムは、仮想放射輝度算出手段によって、カメラにおける信号処理された映像信号の特性を示すカメラ特性に基づいて、映像信号の輝度成分に対してカメラ特性の逆特性による演算を行うことで、信号処理前の仮想的な放射輝度成分を算出する。
そして、映像信号補正プログラムは、フィルタ手段によって、仮想放射輝度算出手段で算出された放射輝度成分に対して、画素ごとに、予め定めた複数の大きさのガウシアンカーネルにより畳み込み演算を行う。

また、映像信号補正プログラムは、変化量算出手段によって、フィルタ手段により算出された同一画素における複数のフィルタ済輝度値において、ガウシアンカーネルの大きさの順番が隣り合うガウシアンカーネルにより算出した２組のフィルタ済輝度値ごとに変化量を算出する。
そして、映像信号補正プログラムは、カーネル決定手段によって、変化量算出手段で算出された変化量が予め定めた閾値よりも大きくなる最小のガウシアンカーネルを、当該画素に適用するガウシアンカーネルとして決定する。

そして、映像信号補正プログラムは、輝度値選択手段によって、フィルタ手段で算出された同一画素における複数のフィルタ済輝度値から、カーネル決定手段で決定されたガウシアンカーネルを適用して算出されたフィルタ済輝度値を当該画素における輝度値として選択することで輝度画像を生成する。

さらに、映像信号補正プログラムは、低輝度値補正手段によって、輝度値が低輝度であるか否かを示す予め定めた閾値に基づいて、輝度値選択手段で生成された輝度画像において、輝度値が低輝度である画素の輝度値を予め定めた係数により補正する。
そして、映像信号補正プログラムは、映像画素値変換手段によって、低輝度値補正手段によって補正された輝度画像の各画素の輝度値に対して、カメラ特性による演算を行うことで、カメラによる信号処理後の輝度値を算出し、補正後の映像信号を生成する。

本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
請求項１，６に記載の発明によれば、カメラによる映像調整前の仮想的な輝度成分に対して画像全体にコントラスト補正を行うとともに、低輝度成分についてさらに部分的にコントラスト補正を行い、映像調整に応じた映像信号を生成し直すことができる。このため、本発明は、カメラ撮影された映像信号に対して、映像調整による映像全体のトーンに影響を与えずに、低輝度部分を局所的にコントラスト補正することができ、高輝度域と低輝度域の双方の細部の画質を高めることができる。

請求項２に記載の発明によれば、放送用カメラにより事前に調整された放送用映像信号に対して、すでに調整された映像全体のトーンに影響を与えずに、低輝度部分を局所的にコントラスト補正することができる。

請求項３，４に記載の発明によれば、映像信号の調整前の放射輝度成分を、既知のカメラ特性に応じて精度よく生成することができるため、調整を行う前の映像信号に対してコントラスト補正を行うことが可能になり、映像調整による映像全体のトーンに影響を与えずに、コントラスト補正を行うことができる。
請求項５に記載の発明によれば、部分的に低輝度部分のコントラスト補正を行うことができ、従来のトーンリプロダクション手法よりも、低輝度部分の画質を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る映像信号補正装置の構成を示すブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る映像信号補正装置の仮想放射輝度補正手段の詳細な構成を示すブロック構成図である。 カメラ特性パラメータを説明するための説明図であって、（ａ）は、ある設定例におけるカメラの特性曲線（カメラ特性曲線）、（ｂ）は、カメラの特性曲線に近似させた特性曲線（仮想的カメラ特性曲線）を示す。 本発明の実施形態に係る映像信号補正装置の全体動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る映像信号補正装置のコントラスト補正の詳細な動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［映像信号補正装置の構成］
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る映像信号補正装置の構成について説明する。

映像信号補正装置１は、映像信号の低輝度部分の輝度調整を行いつつ、映像信号全体のコントラスト補正を行うものである。この映像信号補正装置１は、カメラで撮影された映像信号を補正の対象とし、ここでは、映像信号として、ＹＣｂＣｒの色空間で表現される一般的な放送用映像信号を補正の対象とする。例えば、この映像信号を、ＩＴＵ−Ｒ Ｒｅｃ．ＢＴ．７０９で規定された、輝度が８ビットの場合、フルレンジ信号で“１６”の値を“０”、“２３５”の値を“１”として正規化した浮動小数のＹＣｂＣｒデジタル信号とする。

この映像信号補正装置１は、色空間変換手段１０と、仮想放射輝度算出手段２０と、仮想放射輝度補正手段３０と、映像画素値変換手段４０と、色空間逆変換手段５０と、パラメータ設定手段６０と、を備えている。

色空間変換手段１０は、入力された映像信号の色空間を変換するものである。ここでは、色空間変換手段１０は、入力された輝度Ｙと、２つの色差（Ｃｂ，Ｃｒ）で構成されるＹＣｂＣｒ色空間の映像信号を、色度座標（ｘ、ｙ）と輝度Ｙとで構成されるｘｙＹ色空間の映像信号に変換する。

具体的には、色空間変換手段１０は、以下の式（６）により、ＹＣｂＣｒ色空間の映像信号を、ＲＧＢ色空間の映像信号に変換し、式（７）により、ＲＧＢ色空間の映像信号を、ＸＹＺ色空間の映像信号に変換する。さらに、色空間変換手段１０は、以下の式（８）により、ＸＹＺ色空間の映像信号をｘｙＹ色空間の映像信号に変換する。

この映像信号補正装置１は、以下で説明を行うが、輝度成分を調整することで、コントラストの補正を行う。ＹＣｂＣｒ色空間の映像信号の輝度Ｙは、色味を持たない信号であるため、当該輝度のみを調整すると、高輝度においては色味のない白のみが強調された色となり、低輝度においては色味のない黒のみが強調された色となるため、適正なコントラスト補正を行うことができない。そこで、映像信号補正装置１は、色空間変換手段１０によって、ＹＣｂＣｒ色空間の映像信号を、前記式（６）〜（８）からも分かるように、色味が加味された輝度を含んだｘｙＹ色空間の映像信号に変換することとする。
なお、前記式（６）〜（８）は、各色空間の変換を分かり易く示すため、個々の変換式で表したが、前記式（６）〜（８）を１つの変換式として変換することとしてもよい。

このように、色空間変換手段１０で変換された映像信号は、仮想放射輝度算出手段２０と、映像画素値変換手段４０とに出力される。なお、ここでは、色空間変換手段１０は、色空間変換手段１０で変換された映像信号の輝度成分Ｙのみを仮想放射輝度算出手段２０に出力し、色成分のみを映像画素値変換手段４０に出力する。

仮想放射輝度算出手段２０は、色空間変換手段１０で変換された映像信号の輝度成分から、カメラによる信号処理（映像調整）が行われる前の仮想的な放射輝度成分を算出するものである。
ここでは、仮想放射輝度算出手段２０は、パラメータ設定手段６０のカメラ特性パラメータ設定手段６１を介して入力される、映像信号を事前に調整（ガンマ、ニーなどの信号処理）したカメラのパラメータ（カメラ特性パラメータｐ，ｑ）から、逆特性の演算を行うことで、信号処理される前の映像信号の輝度成分（仮想放射輝度成分）を求める。

ここで、色空間変換手段１０で変換された映像信号上の輝度（Ｙ）成分をＬ_ｄ（ｘ，ｙ）とし、仮想放射輝度成分をＬ^＊（ｘ，ｙ）とする。なお、（ｘ，ｙ）は、２次元の画素空間座標であって、Ｌ_ｄ（ｘ，ｙ）は輝度成分の（ｘ，ｙ）座標における輝度値、Ｌ^＊（ｘ，ｙ）は、仮想放射輝度成分の（ｘ，ｙ）座標における輝度値をそれぞれ示す。
すると、カメラの事前の補正によって、輝度成分Ｌ_ｄ（ｘ，ｙ）は、仮想放射輝度成分Ｌ^＊（ｘ，ｙ）を以下の式（９）によってスケーリングされたものと仮定することができる。

ここで、カメラ特性パラメータｐ，ｑは、映像信号を事前に調整したカメラ特性パラメータである。
そこで、仮想放射輝度算出手段２０は、前記式（９）の逆変換式である以下の式（１０）により、仮想放射輝度成分Ｌ^＊（ｘ，ｙ）を算出する。

この仮想放射輝度算出手段２０で算出された仮想放射輝度成分Ｌ^＊（ｘ，ｙ）は、仮想放射輝度補正手段３０と、映像画素値変換手段４０とに出力される。

ここで、図３を参照（適宜図１参照）して、仮想放射輝度算出手段２０が使用するカメラ特性パラメータｐ，ｑについて説明する。図３（ａ）は、ある設定例におけるカメラの特性曲線（カメラ特性曲線）、図３（ｂ）は、カメラの特性曲線に近似させた特性曲線（仮想的カメラ特性曲線）を示している。また、図３（ａ），（ｂ）は、それぞれ、横軸を相対入力輝度値（ｕ）、縦軸を表示（出力）輝度値（ｖ）としている。なお、図３（ｂ）には、両特性曲線を比較するため、カメラ特性曲線を破線、仮想的カメラ特性曲線を実線で示している。

図３（ａ）は、具体的な設定例として、映像信号補正装置１に入力される映像信号を撮影したカメラの設定を、表示（出力）輝度値の約９５％でニーがかかり始め（ニーポイント）、相対入力輝度値が４００％で表示（出力）輝度値の最大値である１１０％に達する場合を想定した特性曲線である。すなわち、図３（ａ）の特性曲線は、以下の式（１１）の関数で表すことができる。

ここで、ｕ＝０．９０２５の場合、ｖ＝√（０．９０２５）＝０．９５となり、表示（出力）輝度値の約９５％でニーがかかり始める特性に相当する。また、ｕ＝４の場合、ｖ＝√（１．２１）＝１．１となり、相対入力輝度値が４００％で表示（出力）輝度値の最大値である１１０％に達する特性に相当する。

この図３（ａ）のカメラ特性曲線と近似する特性曲線を、図３（ｂ）に示す仮想的カメラ特性曲線とする。すなわち、図３（ｂ）の仮想的カメラ特性曲線を以下の式（１２）とし、図３（ａ）のカメラ特性曲線に近似するようにｐ，ｑをカメラ特性パラメータとして予め定めておく。

この場合、ｕ＝４でｖ＝１．１となり、図３（ａ）のカメラ特性曲線に近似する曲線となるようにｐ，ｑを決定する。例えば、この場合、ｐ＝３、ｑ＝３．５７５の値とすることができる。

このように、カメラにおいて行われた調整をカメラ特性パラメータとして予め設定しておくことで、仮想放射輝度算出手段２０は、映像信号の輝度成分Ｌ_ｄ（ｘ，ｙ）から、調整を行う前の仮想放射輝度成分Ｌ^＊（ｘ，ｙ）を算出することができる（前記式（１０）参照）。
図１に戻って、映像信号補正装置１の構成について説明を続ける。

仮想放射輝度補正手段３０は、仮想放射輝度算出手段２０で算出された仮想放射輝度成分に対してコントラストの補正を行うものである。この仮想放射輝度補正手段３０は、画像全体のコントラスト補正を行うととともに、低輝度部分のコントラスト補正をより強調して行う。この仮想放射輝度補正手段３０で補正された輝度値（補正輝度値）は、映像画素値変換手段４０に出力される。

ここでは、図２を参照して、仮想放射輝度補正手段３０の詳細な構成について説明する。図２に示すように、仮想放射輝度補正手段３０は、フィルタ手段３１（３１_１，３１_２，…，３１_ｎ）と、アクティビティ算出手段３２（３１_１，３１_２，…，３１_ｎ−１）と、カーネル決定手段３３と、コントラスト補正画素選択手段３４と、低輝度値補正手段３５と、を備えている。

フィルタ手段３１は、入力された仮想放射輝度成分Ｌ^＊（ｘ，ｙ）にガウシアンカーネル（ガウシアンフィルタ）を適用し、画素座標（ｘ，ｙ）における輝度に対して、周辺画素の輝度でガウシアンカーネルによる畳み込み演算を行うものである。このように、ガウシアンカーネルを適用することで、注目画素に近い画素ほど重みを大きくして輝度値を平滑化し、ノイズを除去することができる。

また、ここでは、フィルタ手段３１を、予め定めた大きさ（スケール）の異なるガウシアンカーネルを適用する複数のフィルタ手段３１_１，３１_２，…，３１_ｎで構成している。なお、このフィルタ手段３１の個数は任意であるが、例えば、８個とする。
このフィルタ手段３１_１，３１_２，…，３１_ｎは、それぞれ、仮想放射輝度成分Ｌ^＊（ｘ，ｙ）に対して、以下の式（１３）に示すように、ガウシアンカーネルＲを用いた畳み込み演算により、平滑化した輝度値（フィルタ済輝度値）Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｉ）を算出する。

このガウシアンカーネルＲの（α_ｉｓ_ｉ）は、ガウシアンカーネルのスケールを調整するための係数であって、α_ｉは、ｉによらない固定値である。また、ｓ_ｉは、個々のフィルタ手段３１_１，３１_２，…，３１_ｎで異なる係数である。
ここでは、フィルタ手段３１_１は係数ｓ_１を用いたガウシアンカーネルＲ_１、フィルタ手段３１_２は係数ｓ_２を用いたガウシアンカーネルＲ_２、…、フィルタ手段３１_ｎは係数ｓ_ｎを用いたガウシアンカーネルＲ_ｎによって、それぞれ（フィルタ済）輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｉ）を算出する。

また、ここでは、各ガウシアンカーネルのスケーリングをｉ＝１から順次１．６倍の大きさにスケーリングしたカーネルを用いることとし、最小のガウシアンカーネルＲ_１においてｓ_１＝０．３５とし、ｓ_ｉの大きさを１．６倍ずつ大きくしたカーネルとする。

なお、ｓ_ｉの大きさを１．６倍ずつ大きくするのは、一般的に、人間の輝度知覚モデルをＤＯＧ（Difference of Gaussian）を用いて近似する場合、隣り合うガウシアンカーネルのスケールの比率が１．６であることに基づいている（例えば、MARR, D. 1982. Vision, a computational investigation into the human representation and processing of visual information. W H Freeman and Company, San Francisco.を参照）。

このように平滑化された輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｉ）は、アクティビティ算出手段３２と、コントラスト補正画素選択手段３４とに出力される。なお、フィルタ手段３１_１，３１_２，…，３１_ｎのうち、スケールが近い２つのガウシアンカーネルで算出した輝度値Ｖ^＊を同一のアクティビティ算出手段３２に出力する。例えば、フィルタ手段３１_１，３１_２は、同一のアクティビティ算出手段３２_１に輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_１）と輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_２）とをそれぞれ出力し、フィルタ手段３１_２，３１_３は、同一のアクティビティ算出手段３２_２に輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_２）と輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_３）とをそれぞれ出力する。同様に、フィルタ手段３１_ｎ−１，３１_ｎは、同一のアクティビティ算出手段３２_ｎ−１に輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｎ−１）と輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｎ）とをそれぞれ出力する。

アクティビティ算出手段（変化量算出手段）３２は、フィルタ手段３１において、スケール（大きさ）が異なるガウシアンカーネルで算出された輝度値（フィルタ済輝度値）に基づいて、スケールに伴う輝度値の変化の度合い（アクティビティ；変化量）を算出するものである。

ここでは、アクティビティ算出手段３２を、複数のアクティビティ算出手段３２_１，３２_２，…，３２_ｎ−１で構成している。なお、このアクティビティ算出手段３２の個数は任意であるが、フィルタ手段３１よりも１つ少ない数で構成される。

このアクティビティ算出手段３２_１，３２_２，…，３２_ｎ−１は、それぞれ、スケールが近いガウシアンカーネルで算出された同一画素における２つの（フィルタ済）輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｉ），Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｉ＋１）を入力し、以下の式（１４）により、輝度値の変化の度合い（Ａｃｔｉｖｉｔｙ（ｘ，ｙ，ｓ_ｉ））を算出する。

ここで、φはその値を小さくするとエッジが強調される方向に働く先鋭度パラメータである。例えば、φの値を小さくすれば、評価する輝度のスケールに対する変化量が調整され、エッジの強調をより急峻な状態にすることができる。

また、ａは、キー値であって、その値を小さくすると画像が主観的に暗くなる方向に働くパラメータである。
ここでは、例えば、φ＝８．０、ａ＝０．１８とする。なお、この先鋭度パラメータφ，キー値ａは、ここでは、予め定めた値とするが、外部からパラメータとして設定されるように構成してもよい。
また、前記式（１４）は、輝度値の変化の度合いであるため、分母の“２^φａｓ_ｉ ^−２”の項は必ずしも必要ではない。

なお、アクティビティ算出手段３２_１は、フィルタ手段３１_１，３１_２で算出された輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_１）と輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_２）とから、Ａｃｔｉｖｉｔｙ（ｘ，ｙ，ｓ_１）を算出し、アクティビティ算出手段３２_２は、フィルタ手段３１_２，３１_３で算出された輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_２）と輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_３）とから、Ａｃｔｉｖｉｔｙ（ｘ，ｙ，ｓ_２）を算出する。同様に、アクティビティ算出手段３２_ｎ−１は、フィルタ手段３１_ｎ−１，３１_ｎで算出された輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｎ−１）と輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｎ）とから、Ａｃｔｉｖｉｔｙ（ｘ，ｙ，ｓ_ｎ−１）を算出する。
このアクティビティ算出手段３２_１，３２_２，…，３２_ｎ−１で算出された輝度値の変化の度合い（Ａｃｔｉｖｉｔｙ（ｘ，ｙ，ｓ_ｉ））は、カーネル決定手段３３に出力される。

カーネル決定手段３３は、複数のアクティビティ算出手段３２（３２_１，３２_２，…，３２_ｎ−１）で算出されたガウシアンカーネルのスケールによって異なる輝度値の変化の度合い（変化量；アクティビティ）に基づいて、どのガウシアンカーネルを適用するか否かを決定するものである。

このカーネル決定手段３３は、複数のアクティビティ算出手段３２で算出した複数の輝度値の変化の度合い（Ａｃｔｉｖｉｔｙ）において、その変化の度合いが予め定めた閾値よりも大きくなる、スケールが最小のガウシアンカーネルを、当該画素において適用するガウシアンカーネルとして決定する。
すなわち、カーネル決定手段３３は、以下の式（１５）を満たすｓ_ｍを（ｍ＝１，２，…，ｎ）を決定する。

ここで、εは、輝度値が大きく変化したことを判定するための規準となる閾値である。例えば、εを“０．０５”とする。なお、ここでは、閾値εを予め定めた値とするが、外部からパラメータとして設定されるように構成してもよい。
これによって、カーネル決定手段３３は、ガウシアンカーネルのスケールを変えることで、コントラストの変化をより大きくするガウシアンカーネルを特定することができる。

このカーネル決定手段３３は、決定したガウシアンカーネルを特定する識別子ｍ（ｍ＝１，２，…，ｎ）を、コントラスト補正画素選択手段３４に出力する。ここで、識別子ｍ（ｍ＝１，２，…，ｎ）は、それぞれ、フィルタ手段３１_１，…，３１_ｎで適用したガウシアンカーネルを示す。

コントラスト補正画素選択手段（輝度値選択手段）３４は、複数のフィルタ手段３１（３１_１，３１_２，…，３１_ｎ）から入力したガウシアンカーネル適用後の輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｍ）（ｍ＝１，２，…，ｎ）から、カーネル決定手段３３で決定したガウシアンカーネルを適用した輝度値を選択するものである。

このコントラスト補正画素選択手段３４は、カーネル決定手段３３によって決定された、コントラストの変化をより大きくするガウシアンカーネルを適用した輝度値をすべての画素について選択するため、輝度画像全体に対してコントラスト補正を行ったことになる。
このように選択された輝度値、すなわち、輝度画像全体（グローバル）にコントラストが補正された輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｍ）は、低輝度値補正手段３５に出力される。

低輝度値補正手段３５は、コントラスト補正画素選択手段３４によって選択され、グローバルにコントラストが補正された輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｍ）で構成される輝度画像において、部分的（ローカル）に低輝度部分のコントラストを補正するものである。

なお、コントラスト補正画素選択手段３４によってコントラストが補正された輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｍ）で構成される輝度画像は、仮想放射輝度算出手段２０（図１参照）において、前記式（１０）によって算出された仮想放射輝度成分Ｌ^＊（ｘ，ｙ）から生成されたものである。
しかし、前記式（９）において、コントラスト補正された輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｍ）では、「発明が解決しようとする課題」で説明した従来手法の式（５）と同様に、低輝度部分のコントラスト補正の効果が十分でない場合がある。

そこで、低輝度値補正手段３５は、図１に示すパラメータ設定手段６０の補正量調整パラメータ設定手段６２を介して、低輝度成分を特定する閾値（補正量調整パラメータα）と、補正量（補正量調整パラメータβ）とを設定されることで、設定された閾値を基準とした低輝度成分に対して、設定された補正を行い低輝度成分のコントラスト補正を行う。
具体的には、低輝度値補正手段３５は、以下の式（１６）により、低輝度部分にコントラスト補正を行った補正輝度値Ｖ_ｓ ^＊（ｘ，ｙ，α，β）を算出する。

ここで、補正量調整パラメータはα，βは、映像信号補正装置１を操作する操作者が、適宜調整可能はパラメータである。
この補正量調整パラメータαは、低輝度の基準となる閾値であって、操作者がどの低輝度成分以下の輝度値を調整したいかを示す値である。ここでは、輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｍ）が、設定された補正量調整パラメータαより値が小さい場合は、補正が行われることになる。

また、補正量調整パラメータβは、低輝度成分に対して補正を行う補正量となる係数であって、これも操作者が低輝度部分にどの程度コントラストを強くかけたいかを示す値である。この補正量調整パラメータβは、その値が大きければコントラストを強くかける方向に働き、小さければコントラストが弱くかかる方向に働く。
なお、この補正量調整パラメータはα，βは、予め設定しておくことも可能であるが、操作者が、補正された映像をリアルタイムで視覚的に確認しながら、調整を行うことも可能である。

このように、仮想放射輝度補正手段３０は、映像信号の輝度成分を、一旦カメラ調整を行う前の仮想放射輝度成分に変換する。そして、仮想放射輝度補正手段３０は、その変換した仮想放射輝度成分に対して、輝度画像全体（グローバル）にコントラスト補正を行った後、さらに低輝度部分（ローカル）にコントラスト補正を行う。
図１に戻って、映像信号補正装置１の構成について説明を続ける。

映像画素値変換手段４０は、仮想放射輝度算出手段２０で算出された仮想放射輝度成分Ｌ^＊（ｘ，ｙ）と、仮想放射輝度補正手段３０で補正された補正輝度値Ｖ_ｓ ^＊（ｘ，ｙ，α，β）とに基づいて、カメラによって調整された後の映像信号の輝度成分に変換した補正映像信号を生成するものである。

ここでは、映像画素値変換手段４０は、仮想放射輝度成分Ｌ^＊（ｘ，ｙ）と、補正輝度値Ｖ_ｓ ^＊（ｘ，ｙ，α，β）と、パラメータ設定手段６０のカメラ特性パラメータ設定手段６１を介して入力される、映像信号を事前に調整したカメラのパラメータ（カメラ特性パラメータｐ，ｑ）とに基づいて、カメラ調整後に相当する輝度成分を生成することで、コントラスト補正された映像信号を生成する。
具体的には、映像画素値変換手段４０は、以下の式（１７）により、コントラスト補正された映像信号の輝度成分Ｌ_ｄ ^＊（ｘ，ｙ，α，β）を生成する。

この映像画素値変換手段４０で生成された輝度成分は、色成分とともに、補正映像信号として、色空間逆変換手段５０に出力される。
ここで、前記式（１７）の分母にコントラスト補正後の補正輝度値Ｖ_ｓ ^＊（ｘ，ｙ，α，β）を用い、分子にコントラスト補正前の仮想放射輝度成分Ｌ^＊（ｘ，ｙ）を用いる理由について簡単に説明しておく。

現在注目する画素（ｘ，ｙ）を、周囲が明るい領域中で少し輝度が落ちた画素であると仮定する。この場合、仮想放射輝度補正手段３０では、輝度変化に伴いスケールの小さいガウシアンカーネルが適用されたＶ_ｓ ^＊が出力されることになる。このＶ_ｓ ^＊は、周囲の明るい画素とのガウシアン加重平均効果によって、仮想放射輝度成分Ｌ^＊よりも大きな値となる。これによって、このＶ_ｓ ^＊を前記式（１７）の分母に用いることで、注目画素（ｘ，ｙ）の輝度値Ｌ_ｄ ^＊は、もともとの輝度値よりも小さな値となる。

一方、注目画素の周辺の画素は、周囲が明るいため、スケールの大きいガウシアンカーネルが適用されることになり、ガウシアン加重平均によっても、その値は元の仮想放射輝度成分Ｌ^＊と変わりがない。

このように、映像画素値変換手段４０は、前記式（１７）の分母にコントラスト補正後の補正輝度値Ｖ_ｓ ^＊、分子にコントラスト補正前の仮想放射輝度成分Ｌ^＊を用いることで、注目画素の輝度値のみが周囲に比べて当初の輝度値よりも強く引き下げられ、コントラストを強調することができる。

色空間逆変換手段５０は、映像画素値変換手段４０で輝度成分が変換された補正映像信号の色空間を変換するものである。ここでは、色空間逆変換手段５０は、映像画素値変換手段４０から出力されるｘｙＹ色空間の補正映像信号を、入力された映像信号と同じＹＣｂＣｒ色空間の映像信号に変換する。

具体的には、色空間逆変換手段５０は、以下の式（１８）により、ｘｙＹ色空間の映像信号を、ＸＹＺ色空間の映像信号に変換し、式（１９）により、ＸＹＺ色空間の映像信号を、ＲＧＢ色空間の映像信号に変換する。さらに、色空間逆変換手段５０は、以下の式（２０）により、ＲＧＢ色空間の映像信号から、ＹＣｂＣｒ色空間の映像信号に変換する。

なお、前記式（１８）〜（２０）は、各色空間の変換を分かり易く示すため、個々の変換式で表したが、前記式（１８）〜（２０）を１つの変換式として変換することとしてもよい。
この色空間逆変換手段５０は、色空間変換手段１０の逆変換を行うものである。そこで、色空間変換手段１０において、異なる色空間変換を行うのであれば、色空間逆変換手段５０は、その変換に対応した逆変換を行うものとして構成することはいうまでもない。

パラメータ設定手段６０は、外部から各種パラメータを入力するものである。ここでは、パラメータ設定手段６０は、カメラ特性パラメータ設定手段６１と、補正量調整パラメータ設定手段６２と、を備えている。

カメラ特性パラメータ設定手段６１は、入力される映像信号がカメラによる信号処理によって事前に調整（信号処理）が行われたカメラの特性を示すカメラ特性パラメータｐ，ｑを入力するものである。ここで入力されたカメラ特性パラメータｐ，ｑは、仮想放射輝度算出手段２０と、映像画素値変換手段４０とに出力される。
なお、カメラ特性パラメータｐ，ｑについては、仮想放射輝度算出手段２０において説明したため、ここでは説明を省略する。

補正量調整パラメータ設定手段６２は、低輝度部分のコントラスト補正を行うための低輝度成分を特定する閾値（補正量調整パラメータα）と、低輝度成分に対して補正を行う補正量となる係数（補正量調整パラメータβ）とを入力するものである。ここで入力された補正量調整パラメータα，βは、仮想放射輝度補正手段３０に出力される。
なお、補正量調整パラメータα，βについては、仮想放射輝度補正手段３０の低輝度値補正手段３５（図２参照）において説明したため、ここでは説明を省略する。

このように構成することで、映像信号補正装置１は、すでにカメラによってニー補正処理などの信号処理や、色補正が行われた映像信号から、画像全体にグローバルにコントラスト補正を行うとともに、さらに、低輝度部分について、部分的にコトラスト補正を行うことができる。

この映像信号補正装置１は、一旦映像信号の輝度成分を仮想的な放射輝度成分に変換してコントラスト補正を行うため、カメラ調整を行う前の映像信号に対してコントラスト補正を行っていることになり、カメラによる調整内容への影響、すなわち、映像全体のトーンに影響を与えずに、コントラストを改善することができる。

なお、映像信号補正装置１は、一般的なＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどで構成することができ、コンピュータを、前記した各手段として機能させるプログラム（映像信号補正プログラム）で実現することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
ここでは、補正対象の映像信号をＹＣｂＣｒ色空間の映像信号としたが、それ以外の色空間の映像信号であっても、輝度成分を抽出できれば、本発明に適用することができる。例えば、ＹＵＶ色空間の映像信号、ＲＧＢ色空間の映像信号など、一般的な映像信号を用いることができる。その場合、色空間変換手段１０や、色空間逆変換手段５０は、それぞれの色空間に対応するように変換・逆変換すればよい。

また、ここでは、補正対象の映像信号をカラーの映像信号としたが、補正対象の映像信号が、白黒の映像信号であれば、輝度信号のみで構成されるため、色空間変換手段１０や色空間逆変換手段５０を構成から省略してもよい。

［映像信号補正装置の動作］
次に、図４を参照（構成については適宜図１参照）して、本発明の実施形態に係る映像信号補正装置の動作について説明する。

まず、映像信号補正装置１は、色空間変換手段１０によって、入力された映像信号の色空間を変換する（ステップＳ１）。ここでは、色空間変換手段１０は、ＹＣｂＣｒ色空間の映像信号を、ｘｙＹ色空間の映像信号に変換する。すなわち、色空間変換手段１０は、前記式（６）〜（８）によって、ＹＣｂＣｒ色空間の映像信号をｘｙＹ色空間の映像信号に変換する。

そして、映像信号補正装置１は、仮想放射輝度算出手段２０によって、ステップＳ１で色空間変換されたｘｙＹ色空間の映像信号のうちの輝度成分Ｌ_ｄ（ｘ，ｙ）を、カメラ特性パラメータ設定手段６１を介して入力された、映像信号を事前に調整したカメラのカメラ特性パラメータｐ，ｑでスケーリング（逆変換）することで、仮想的な放射輝度成分Ｌ^＊（ｘ，ｙ）を算出する（ステップＳ２）。すなわち、仮想放射輝度算出手段２０は、前記式（１０）によって、仮想放射輝度成分Ｌ^＊（ｘ，ｙ）を算出する。

このように、仮想放射輝度算出手段２０によって算出された仮想放射輝度成分Ｌ^＊（ｘ，ｙ）は、映像信号を事前に調整したカメラのカメラ特性パラメータｐ，ｑでスケーリング（逆変換）されているため、カメラ調整前の映像信号の輝度成分に相当することになる。

そして、映像信号補正装置１は、仮想放射輝度補正手段３０によって、ステップＳ２で算出された、スケーリングされた仮想放射輝度成分Ｌ^＊（ｘ，ｙ）を、コントラスト補正するとともに、補正量調整パラメータ設定手段６２で入力された補正量調整パラメータα，βに基づいて、低輝度部分に対して部分的にコントラストの調整を行う（ステップＳ３）。なお、このステップＳ３のコントラスト補正の動作については、後で図５を参照して詳細に説明する。

その後、映像信号補正装置１は、映像画素値変換手段４０によって、ステップＳ３でコントラスト補正された仮想放射成分の補正輝度値Ｖ_ｓ ^＊（ｘ，ｙ，α，β）から、カメラ特性パラメータ設定手段６１を介して入力された、映像信号を事前に調整したカメラのカメラ特性パラメータｐ，ｑでその調整を再現することで、カメラによってスケーリングされた後の映像信号の輝度成分を補正した補正映像信号を生成する（ステップＳ４）。すなわち、映像画素値変換手段４０は、前記した式（１７）によって、補正映像信号を生成する。

そして、映像信号補正装置１は、色空間逆変換手段５０によって、ステップＳ４で生成された補正映像信号の色空間を変換する（ステップＳ５）。ここでは、色空間逆変換手段５０は、ｘｙＹ色空間の補正映像信号を、ＹＣｂＣｒ色空間の補正映像信号に変換する。すなわち、色空間逆変換手段５０は、前記式（１８）〜（２０）によって、ｘｙＹ色空間の補正映像信号をＹＣｂＣｒ色空間の補正映像信号に変換する。

以上の動作によって、映像信号補正装置１は、カメラによる映像信号の調整が行われた映像信号であっても、調整前の仮想的な映像信号に対してコントラスト補正を行うことになるため、カメラによる特性の調整に対して影響を及ぼさずに、コントラスト補正を行うことができる。

（仮想放射輝度補正手段の動作）
次に、図５を参照（構成については適宜図２参照）して、仮想放射輝度補正手段３０の動作について説明する。この動作は、図４のステップＳ３の動作に相当する。

まず、仮想放射輝度補正手段３０は、仮想放射輝度算出手段２０（図１参照）で算出された仮想放射輝度成分Ｌ^＊（ｘ，ｙ）に対して、複数のフィルタ手段３１_１，３１_２，…，３１_ｎによって、大きさ（スケール）の異なるガウシアンカーネルを適用して畳み込み演算を行う（ステップＳ３１）。すなわち、フィルタ手段３１_１，３１_２，…，３１_ｎは、前記式（１３）の畳み込み演算により、平滑化した輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｉ）を算出する。これによって、同一の２次元画素位置（ｘ，ｙ）に対して、スケールの異なるガウシアンカーネルで演算された輝度値が複数生成されることになる。

そして、仮想放射輝度補正手段３０は、複数のアクティビティ算出手段３２_１，３２_２，…，３２_ｎ−１によって、スケールの大きさが近いガウシアンカーネルで算出された２つの輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｉ），Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｉ＋１）から、輝度値の変化の度合い（アクティビティ：Ａｃｔｉｖｉｔｙ（ｘ，ｙ，ｓ_ｉ））を算出する。すなわち、アクティビティ算出手段３２_１，３２_２，…，３２_ｎ−１は、それぞれ、前記式（１４）によりアクティビティを算出する。このアクティビティによって、画素ごとに、どのスケールのガウシアンカーネルを適用すれば、コントラスト効果を得られるのかを判定することが可能になる。

そこで、仮想放射輝度補正手段３０は、カーネル決定手段３３によって、まず、最も小さいスケールｓ_１のガウシアンカーネルを適用した輝度値と、２番目に小さいスケールｓ_２のガウシアンカーネルを適用した輝度値とで求められたＡｃｔｉｖｉｔｙ（ｘ，ｙ，ｓ_１）が、予め定めた閾値εよりも大きい値か否かを判定し（ステップＳ３３_１）、大きければ（ステップＳ３３_１でＹｅｓ）、スケールｓ_１のガウシアンカーネルを適用することを決定する（ステップＳ３４_１）。
同様に、Ａｃｔｉｖｉｔｙ（ｘ，ｙ，ｓ_２）から、Ａｃｔｉｖｉｔｙ（ｘ，ｙ，ｓ_ｎ−１）まで、順次、閾値εよりも大きい値か否かを判定し、大きくなった段階で、そのスケールのガウシアンカーネルを適用することを決定する。

そして、すべてのＡｃｔｉｖｉｔｙが、閾値εよりも大きな値とならなかった場合（ステップＳ３３_ｎ−１でＮｏ）、最大のスケールｓ_ｎのガウシアンカーネルを適用することを決定する（ステップＳ３４_ｎ）。
そして、仮想放射輝度補正手段３０は、コントラスト補正画素選択手段３４によって、ステップＳ３４_１〜Ｓ３４_ｎのいずれかで決定されたガウシアンカーネルを適用した輝度値を、ステップＳ３１で演算された輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｉ）の中から選択する（ステップＳ３５）。

その後、仮想放射輝度補正手段３０は、低輝度値補正手段３５によって、ステップＳ３５で選択された輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｍ）を、補正量調整パラメータαの値と比較する（ステップＳ３６）。そして、輝度値Ｖ^＊（ｘ，ｙ，ｓ_ｍ）が、補正量調整パラメータαの値よりも小さい場合（輝度値Ｖ^＊が低輝度である場合に相当）（ステップＳ３５でＹｅｓ）、輝度値Ｖ^＊に対して、さらにコントラスト補正（局所コントラスト補正）を行う（ステップＳ３７）。すなわち、低輝度値補正手段３５は、前記式（１６）により局所コントラスト補正を行う。

以上の動作によって、仮想放射輝度補正手段３０は、仮想放射輝度成分Ｌ^＊（ｘ，ｙ）に対して、画像全体にコントラスト補正を行うとともに、さらに低輝度部分について局所的にコントラスト補正を行うことができる。
以上説明したように、映像信号補正装置１は、カメラ撮影された映像信号に対して、映像全体のトーンに影響を与えずに、コントラスト補正を行うことができ、さらに、低輝度部分を局所的にコントラスト補正することができる。

１ 映像信号補正装置
１０ 色空間変換手段
２０ 仮想放射輝度算出手段
３０ 仮想放射輝度補正手段
３１ フィルタ手段
３２ アクティビティ算出手段（変化量算出手段）
３３ カーネル決定手段
３４ コントラスト補正画素選択手段（輝度値選択手段）
３５ 低輝度値補正手段
４０ 映像画素値変換手段
５０ 色空間逆変換手段
６０ パラメータ設定手段
６１ カメラ特性パラメータ設定手段
６２ 補正量調整パラメータ設定手段

Claims (6)

1. 映像信号のコントラストを補正する映像信号補正装置であって、
   カメラにおける信号処理された前記映像信号の特性を示すカメラ特性に基づいて、前記映像信号の輝度成分に対して前記カメラ特性の逆特性による演算を行うことで、前記信号処理前の仮想的な放射輝度成分を算出する仮想放射輝度算出手段と、
   この仮想放射輝度算出手段で算出された放射輝度成分に対して、画素ごとに、予め定めた複数の大きさのガウシアンカーネルにより畳み込み演算を行うことでフィルタ済輝度値を算出するフィルタ手段と、
   このフィルタ手段で算出された同一画素における複数のフィルタ済輝度値において、前記ガウシアンカーネルの大きさの順番が隣り合うガウシアンカーネルにより算出した２組のフィルタ済輝度値ごとに変化量を算出する変化量算出手段と、
   この変化量算出手段で算出された変化量が予め定めた閾値よりも大きくなる最小のガウシアンカーネルを、当該画素に適用するガウシアンカーネルとして決定するカーネル決定手段と、
   前記フィルタ手段で算出された同一画素における複数のフィルタ済輝度値から、前記カーネル決定手段で決定されたガウシアンカーネルを適用して算出されたフィルタ済輝度値を当該画素における輝度値として選択することで輝度画像を生成する輝度値選択手段と、
   輝度値が低輝度であるか否かを示す予め定めた閾値に基づいて、前記輝度値選択手段で生成された輝度画像において、輝度値が低輝度である画素の輝度値を予め定めた係数により補正する低輝度値補正手段と、
   この低輝度値補正手段で補正された輝度画像の各画素の輝度値に対して、前記カメラ特性による演算を行うことで、前記信号処理後の輝度値を算出し、補正後の映像信号を生成する映像画素値変換手段と、
   を備えることを特徴とする映像信号補正装置。
2. 前記映像信号は、放送用映像信号であるＹＣｂＣｒ色空間で表現される映像信号であって、
   入力された前記映像信号をｘｙＹ色空間の映像信号に変換する色空間変換手段と、
   前記映像画素値変換手段で生成された補正後の映像信号を、ＹＣｂＣｒ色空間の映像信号に逆変換する色空間逆変換手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の映像信号補正装置。
3. 前記仮想放射輝度算出手段は、
   前記カメラ特性を、前記放射輝度成分Ｌ^＊をｑＬ^＊／（１＋ｐＬ^＊）の輝度成分となる特性として近似したカメラ特性パラメータｐ，ｑを外部から入力し、前記映像信号の輝度成分Ｌ_ｄについて、Ｌ_ｄ／（ｑ−ｐＬ_ｄ）を演算することで、前記信号処理前の仮想的な放射輝度成分Ｌ^＊を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の映像信号補正装置。
4. 前記映像画素値変換手段は、
   前記低輝度値補正手段で補正された輝度画像の各画素の輝度値をＶ_ｓ ^＊、前記仮想的な放射輝度成分をＬ^＊としたとき、前記カメラ特性パラメータｐ，ｑを用いて、ｑＬ^＊／（１＋ｐＶ_ｓ ^＊）を演算することで、補正後の輝度値を算出することを特徴とする請求項３に記載の映像信号補正装置。
5. 前記低輝度値補正手段は、
   補正前の輝度値をＶ^＊としたとき、前記輝度値が低輝度であるか否かを示す予め定めた閾値であるαと、前記係数であるβとを外部から入力し、前記補正前の輝度値Ｖ^＊が前記閾値αを基準として小さい場合に、Ｖ^＊−β（１−Ｖ^＊／α）の演算により補正後の輝度値を算出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の映像信号補正装置。
6. 映像信号のコントラストを補正するために、コンピュータを、
   カメラにおける信号処理された前記映像信号の特性を示すカメラ特性に基づいて、前記映像信号の輝度成分に対して前記カメラ特性の逆特性による演算を行うことで、前記信号処理前の仮想的な放射輝度成分を算出する仮想放射輝度算出手段、
   この仮想放射輝度算出手段で算出された放射輝度成分に対して、画素ごとに、予め定めた複数の大きさのガウシアンカーネルにより畳み込み演算を行うことでフィルタ済輝度値を算出するフィルタ手段、
   このフィルタ手段で算出された同一画素における複数のフィルタ済輝度値において、前記ガウシアンカーネルの大きさの順番が隣り合うガウシアンカーネルにより算出した２組のフィルタ済輝度値ごとに変化量を算出する変化量算出手段、
   この変化量算出手段で算出された変化量が予め定めた閾値よりも大きくなる最小のガウシアンカーネルを、当該画素に適用するガウシアンカーネルとして決定するカーネル決定手段、
   前記フィルタ手段で算出された同一画素における複数のフィルタ済輝度値から、前記カーネル決定手段で決定されたガウシアンカーネルを適用して算出されたフィルタ済輝度値を当該画素における輝度値として選択することで輝度画像を生成する輝度値選択手段、
   輝度値が低輝度であるか否かを示す予め定めた閾値に基づいて、前記輝度値選択手段で生成された輝度画像において、輝度値が低輝度である画素の輝度値を予め定めた係数により補正する低輝度値補正手段、
   この低輝度値補正手段で補正された輝度画像の各画素の輝度値に対して、前記カメラ特性による演算を行うことで、前記信号処理後の輝度値を算出し、補正後の映像信号を生成する映像画素値変換手段、
   として機能させることを特徴とする映像信号補正プログラム。

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