JP6403720B2 - 画像処理装置及び画像処理方法、コンピュータプログラム - Google Patents
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Description
複数の画像成分信号を含む画像信号から輝度信号を取得する第1の取得手段と、
前記第1の取得手段により取得された輝度信号から当該輝度信号の高周波成分信号を取得する第2の取得手段と、
前記画像信号に含まれる色差信号の解像度が拡大された拡大色差信号を、前記第2の取得手段により取得された高周波成分信号を基にした補正値で補正する補正手段と
を備えることを特徴とする。
(画像処理装置の構成)
図1〜図4を用いて、第1実施形態を説明する。図1は、第1実施形態における画像処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。ただし、図1のブロックの少なくとも一部がソフトウェアによって実現されるようにしてもよい。図1中、21は入力信号である422形式の輝度色差信号である。22は色差信号の拡大処理ブロックであり、入力された422形式の輝度色差信号を444形式に変換して色ずれ低減処理ブロック24へ出力する。23は拡大処理ブロック22により444形式に変換された輝度色差信号、24は色ずれ低減処理ブロックである。25は色ずれ低減処理された444形式の輝度色差信号、26は一般的な画像処理及びRGBへの色変換を行うブロック、27は画像処理ブロック26でRGB化された表示用信号、28は入力信号が420形式の場合の輝度色差信号である。
Pb1=(Pb0+Pb2)/2、Pr1=(Pr0+Pr2)/2
となる。補間による拡大処理の方が良好な結果を得ることが多いので、本実施形態では、後者の方式に従い補間による拡大を行う例を説明する。
次に、図2を用いて、色ずれ低減処理ブロック24内部を説明する。図2は、第1実施形態における色ずれ低減処理ブロック24の構成を示すブロック図である。
SPb=Pb±A×HY (Pb<0の場合はマイナス(減算)を用いる)
SPr=Pr±A×HY (Pr<0の場合はマイナス(減算)を用いる)
なお、演算順序は、乗除算が加減算に優先する。
SPb=HY×(Pb/HY±A) (Pb<0の場合はマイナス(減算)を用いる)
SPr=HY×(Pr/HY±A) (Pr<0の場合はマイナス(減算)を用いる)
次に、図2の色ずれ低減処理ブロック24で用いられるHPF、並びに、LPF(ローパスフィルタ)、EDF(エッジ検出フィルタ)の構成例について、図3を参照して説明する。LPF、EDFを用いた構成は後述の実施形態において説明する。
次に、図4を用いて、色ずれ低減処理ブロックの動作原理を説明する。図4は色ずれ低減処理を説明するための説明図である。図4(A)は輝度信号の空間周波数分布を示す図、(B)は色差信号の空間周波数分布を示している。
(色ずれ低減処理ブロックの構成)
次に、図5を用いて、色ずれ低減処理ブロック24内部を実施する第2実施形態を説明する。図5は、第2実施形態における色ずれ低減処理ブロックの構成を示すブロック図である。
SPb=Pb+HY×LPb/LY
SPr=Pr+HY×LPr/LY
SPb=Pb+HY×Pb/Y
SPr=Pr+HY×Pr/Y
SPb=(Pb×LY+HY×LPb)/LY
SPr=(Pr×LY+HY×LPr)/LY
この場合、演算の最後に除算を行うので、丸め誤差をより小さくすることができ、精度を向上させることができる。
SPb=(Pb×Y+HY×Pb)/Y
SPr=(Pr×Y+HY×Pr)/Y
SPb=Pb+A×HY×LPb/LY
SPr=Pr+A×HY×LPr/LY
SPb=Pb+A×HY×Pb/Y
SPr=Pr+A×HY×Pr/Y
次に、第3実施形態として、色差信号の処理画素ごとに輝度信号の高周波成分を付加するかどうかを、切り替える構成例を説明する。色差信号がほとんど変化していない画素部分で、輝度信号のみが変化しているような場合がある。このような画素部分は無色または他方の色差信号だけが変化していると考えられるので、変化していない色差信号に輝度信号の高周波成分を加えると、かえって色ずれが発生してしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、色差信号の空間周波数が一定の周波数を超えて分布しており、色差信号の変動が一定の大きさを超えている領域に対してのみ輝度信号の高周波成分を反映させる処理を行う。これにより、色差信号の空間周波数の分布が小さく色差信号の変動が小さい領域においては、輝度信号の高周波成分が反映されないことから、加算すべきでない色差信号の部分に輝度信号の高周波成分を付加することにより生じる色ずれを低減することができる。
図6は、第3実施形態における色ずれ低減処理の動作原理を説明するための説明図である。図6(A)は輝度信号の空間周波数分布を示す図である。図6(B)は色差信号の空間周波数が所定周波数を超えて分布している場合の色差信号の空間周波数を示す図、図6(C)は色差信号の空間周波数が所定周波数以下までしか分布していない場合の色差信号の空間周波数を示す図である。
図7は、第3実施形態における色ずれ低減処理ブロック24の構成を示すブロック図である。図7中、11はHPFであり、図2と同様に輝度信号Yから高周波成分HYを取り出す。31から34は図5と同様である。第2実施形態と同様に、乗算器34は輝度信号Yの高周波成分HYに対して、色差信号Pb,Prの低周波成分LPb,LPrの、輝度信号Yの低周波成分LYに対する割合dPb,dPrを乗じた値Tb,Trを出力する。
|EPb|>sm かつ |Pb|>ssの場合 SPb=Pb+HY×LPb/LY
|EPb|>sm かつ |Pb|≦ssの場合 SPb=Pb−HY×LPb/LY
|EPb|≦smの場合 SPb=Pb
|EPb|>sm かつ |Pb|>ssの場合 SPb=Pb+HY×LPb/LY
それ以外の場合は、
SPb=Pb
と表される。
|EPr|>sm かつ |Pr|>ssの場合 SPr=Pr+HY×LPr/LY
|EPr|>sm かつ |Pr|≦ssの場合 SPr=Pr−HY×LPr/LY
|EPr|≦smの場合 SPr=Pr
なお、彩度を上げるのみの補正をするときは、
|EPr|>sm かつ |Pr|>ssの場合 SPr=Pr+HY×LPr/LY
それ以外の場合は、SPr=Pr
と表される。
SPb=Pb+A×HY
SPb=Pb+A×HY×LPb/LY
|EPb|>sm かつ |Pb|≦ssの場合、|EPb|≦smの場合、彩度を上げる補正のみを行う場合や、Prに対する補正も同様である。
次に、輝度信号を色差信号の解像度に合わせて縮小して画像処理を行った後に、輝度信号の高周波成分を用いて輝度信号及び色差信号の解像度を拡大する構成例を、実施形態4として説明する。
図8は、第4実施形態における画像処理装置の構成を示すブロック図である。図8中、81は輝度信号の縮小処理ブロック、82は画像処理ブロック、83は輝度信号の高周波成分を抜き出すHPFである。84は輝度信号を拡大し高周波成分を付加する輝度信号拡大処理ブロック、85は色差信号の拡大処理ブロック、86は色ずれ低減処理ブロックである。87は420形式のYPbPr信号、88はYを縮小したYPbPr信号、89はY及びPbPrを拡大したYPbPr信号、90は色ずれ低減したYPbPr信号である。
図1の構成では、画像処理を行った後にRGBに変換したが、画像処理を行う前、あるいは画像処理をしないでRGBに変換する実施形態も考えられる。その場合には、RGB信号に変換しながら色ずれ低減処理を行ってもよい。
R=Y+1.15748×Pr
G=Y−0.187324×Pb−0.468124×Pr
B=Y+1.8556×Pb
なお、階調0と100%をオフセットしている輝度信号の場合はオフセットをなくしてフルスケール階調信号に直してから色空間の変換処理を行う。
SR=R+HY×LR/LY
SG=R+HY×LG/LY
SB=R+HY×LB/LY
なお、本実施形態においては、RGB信号は正しかとらない信号なので、第1実施形態における符号負荷器は必要としない。
SR=R+A×HY×LR/LY
SG=R+A×HY×LG/LY
SB=R+A×HY×LB/LY
|HR|≦smの場合 SR=R
|HG|>smの場合 SG=G+HY×LR/LY
|HG|≦smの場合 SG=G
|HB|>smの場合 SB=B+HY×LR/LY
|HB|≦smの場合 SB=B
次に、既に色ずれしているRGB信号から色ずれを低減する構成を、第6実施形態として説明する。図10は、第6実施形態における色ずれ低減処理ブロックの構成を示すブロック図である。
次に、RGB信号から抽出したY信号から、HPF11を用いて、輝度信号Yの高周波成分HYを取り出す。次に、LPF31を用いて輝度信号の低周波成分LYを取り出し、LPF32を用いてRGB信号の低周波成分LR、LG、及びLBを取り出す。輝度信号の低周波成分LYに対するRGB信号の低周波成分LR,RG,LBの割合を除算器33によって計算し、比率dR、dG、及びdBを得る。この比率を乗算器34によって、輝度信号の高周波成分HYに乗算することにより、TR、TG、及びTBを得る。さらに加算器14によって、RGB信号に付加することによって、SR、SG、及びSBであるところの出力RGB信号を得る。
SR=R+HY×LR/LY
SG=R+HY×LG/LY
SB=R+HY×LB/LY
上述の実施形態では、画像処理装置を専用の回路により実現した場合の例を説明した。本実施形態では、マイクロプロセッサなどを用いた汎用的なハードウェア構成によって色ずれ低減処理を行う構成例を、図11、図12を用いて説明する。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Claims (15)
- 複数の画像成分信号を含む画像信号から輝度信号を取得する第1の取得手段と、
前記第1の取得手段により取得された輝度信号から当該輝度信号の高周波成分信号を取得する第2の取得手段と、
前記画像信号に含まれる色差信号の解像度が拡大された拡大色差信号を、前記第2の取得手段により取得された高周波成分信号を基にした補正値で補正する補正手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 当該輝度信号の解像度は当該色差信号の解像度よりも高く、
前記補正手段は、前記輝度信号の高周波成分信号を基にした補正値を前記色差信号の解像度が拡大された前記拡大色差信号に加算することにより、当該拡大色差信号を補正する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記補正手段は、予め定められた係数を前記高周波成分信号に乗じた値を前記拡大色差信号に加算することにより、当該拡大色差信号を補正することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記輝度信号から当該輝度信号の低周波成分信号を取得する第3の取得手段と、
前記色差信号から当該色差信号の低周波成分信号を取得する第4の取得手段と、
をさらに備え、
前記補正手段は、前記第2の取得手段により取得された高周波成分信号と、前記第3の取得手段により取得された前記輝度信号の低周波成分信号と、前記第4の取得手段により取得された前記色差信号の低周波成分信号とを基にした補正値を前記拡大色差信号に加算することにより、当該拡大色差信号を補正する
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記第3の取得手段により取得された前記輝度信号の低周波成分信号を前記第4の取得手段により取得された前記色差信号の低周波成分信号により除算して除算値を求める除算器をさらに備え、
前記補正手段は、前記除算値と前記高周波成分信号の乗算に応じた値を前記拡大色差信号に加算することにより、当該拡大色差信号を補正することを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。 - 前記補正手段は、予め定められた係数及び前記除算値を前記高周波成分信号に乗じた値を前記拡大色差信号に加算することにより、当該拡大色差信号を補正することを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
- 前記補正手段は、前記拡大色差信号の周波数成分が予め定められた値を超えて分布している場合に、前記輝度信号の高周波成分信号を基にした補正値を該拡大色差信号に加算することにより、当該拡大色差信号を補正することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記補正手段は、前記拡大色差信号の予め定められた周波数成分が予め定められた信号強度を超えている場合に、前記輝度信号の高周波成分信号を基にした補正値を該拡大色差信号に加算することにより、当該拡大色差信号を補正することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記補正手段は、前記拡大色差信号のエッジ成分が予め定められた閾値を超えて分布している場合に、前記輝度信号の高周波成分信号を基にした補正値を該拡大色差信号に加算することにより、当該拡大色差信号を補正することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記補正手段は、前記拡大色差信号のエッジ成分の予め定められた周波数成分があらかじめ定められた信号強度を超えている場合に、前記輝度信号の高周波成分信号を基にした補正値を該拡大色差信号に加算することにより、当該拡大色差信号を補正することを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記輝度信号と、前記補正手段により補正された前記拡大色差信号とに対して画像処理を行う画像処理手段をさらに備えることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記輝度信号の解像度を前記輝度信号より解像度が低い画像成分信号としての色差信号の解像度まで縮小する縮小手段と、
前記縮小手段により解像度が縮小された前記輝度信号と、前記色差信号とに対して画像処理を行う画像処理手段と
をさらに備え、
前記補正手段は、前記画像処理手段により画像処理が行われた前記色差信号の解像度が拡大された拡大色差信号に対し、画像処理が行われる前の前記輝度信号の高周波成分信号を基にした補正値を加算することにより、該拡大色差信号を補正する
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記画像信号は前記輝度信号と前記輝度信号より解像度が低い画像成分信号としての色差信号とを有し、
前記輝度信号の解像度を前記色差信号の解像度まで縮小する縮小手段と、
前記縮小手段により解像度が縮小された前記輝度信号と、前記色差信号とを、RGB信号形式に変換する変換手段と
をさらに備え、
前記補正手段は、前記変換手段によりRGB信号形式に変換された前記画像信号の解像度が拡大された拡大色差信号の、R信号成分、G信号成分、及び、B信号成分の各々を、前記高周波成分信号を基にした補正値により補正する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 画像処理方法であって、
複数の画像成分信号を含む画像信号から輝度信号を取得する第1の取得工程と、
前記取得された輝度信号から当該輝度信号の高周波成分信号を取得する第2の取得工程と、
前記画像信号に含まれる色差信号の解像度が拡大された拡大色差信号を、前記高周波成分信号を基にした補正値で補正する補正工程と
を備えることを特徴とする画像処理方法。 - コンピュータを請求項1から13のいずれか1項に記載の画像処理装置が備える各手段として機能させるためのコンピュータプログラム。
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