JPH1032769A - 平均−マッチングヒストグラム等化を用いる映像改善方法及びその回路 - Google Patents
平均−マッチングヒストグラム等化を用いる映像改善方法及びその回路Info
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- JPH1032769A JPH1032769A JP9085291A JP8529197A JPH1032769A JP H1032769 A JPH1032769 A JP H1032769A JP 9085291 A JP9085291 A JP 9085291A JP 8529197 A JP8529197 A JP 8529197A JP H1032769 A JPH1032769 A JP H1032769A
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- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
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-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
- G06T5/90—Dynamic range modification of images or parts thereof
- G06T5/92—Dynamic range modification of images or parts thereof based on global image properties
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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- G06T5/40—Image enhancement or restoration using histogram techniques
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 平均−マッチングヒストグラム等化を用いる
映像改善方法を提供する。 【解決手段】 画面単位で映像信号の累積密度関数と平
均レベルを計算した後、前記累積密度関数と平均レベル
を用いて定義される変換関数により入力サンプルを新た
なグレ−レベルにマッピングする。この際、前記変換関
数は前記平均レベルが同じレベルにマッピングされるよ
うに定義されて、映像信号の全体的な明るさが保持され
る。かつ、前記方法は、入力映像の平均明るさに応じて
所定の補正関数による明るさ補償値を前記平均レベルに
加算して補償された平均レベルを得る段階をさらに含
む。映像の平均明るさに応じて入力映像の平均レベルが
補償された平均レベルにマッピングされるようにして明
るさ補償とコントラスト改善を同時に行うことができ
る。
映像改善方法を提供する。 【解決手段】 画面単位で映像信号の累積密度関数と平
均レベルを計算した後、前記累積密度関数と平均レベル
を用いて定義される変換関数により入力サンプルを新た
なグレ−レベルにマッピングする。この際、前記変換関
数は前記平均レベルが同じレベルにマッピングされるよ
うに定義されて、映像信号の全体的な明るさが保持され
る。かつ、前記方法は、入力映像の平均明るさに応じて
所定の補正関数による明るさ補償値を前記平均レベルに
加算して補償された平均レベルを得る段階をさらに含
む。映像の平均明るさに応じて入力映像の平均レベルが
補償された平均レベルにマッピングされるようにして明
るさ補償とコントラスト改善を同時に行うことができ
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は平均−マッチングヒ
ストグラム等化を用いる映像改善方法及びその回路に係
り、特にコントラストを改善しながら、与えられた映像
の平均明るさを一定にする映像改善方法及びその回路に
関する。
ストグラム等化を用いる映像改善方法及びその回路に係
り、特にコントラストを改善しながら、与えられた映像
の平均明るさを一定にする映像改善方法及びその回路に
関する。
【０００２】
【従来の技術】グレ−レベルのヒストグラムは映像の外
観の全体描写を提供する。与えられた映像に対して適宜
に調節されたグレ−レベルは外観又は映像のコントラス
トを改善させる。コントラストを改善させるための各種
の方法のうち、映像のサンプル分布に応じて与えられた
映像のコントラストを改善する方法であるヒストグラム
等化が最も広く知られている。これは、下記の文献
〔１〕，〔２〕に開示されている：〔１〕 J.S.Lim, Tw
o-Dimentional Signal and Image Processing, Prentic
e Hall, Englewood Cliffs, New Jersey，1990, 〔２〕
R.C.Gonzalez and P.Wints，Digital Image Processin
g，Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, 1997. さらに、医用映像処理とレ−ザ−映像処理を含むヒスト
グラム等化方法の有用な応用は下記の文献〔３〕，
〔４〕に開示している：〔３〕J.Zimmerman, S.Pizer,
E.Staab, E.Perry, W.McCartney and B.Brenton, " Eva
luation of the effectiveness of adaptive histogram
equalization for contrast enhancement,"IEEE Tr. o
n Medical Imaging，pp. 304-312, Dec. 1988, 〔４〕
Y.Li, W.Wangand D.Y.Yu, " Application of adaptive
histogram equalization to x-ray chest image," Pro
c. of the SPIE, pp. 513-514, vol. 2321, 1994． 一般に、ヒストグラム等化は映像の動的範囲を拡張させ
るので、結果映像のグレ−分布を平坦にし、映像のコン
トラストを改善する。
観の全体描写を提供する。与えられた映像に対して適宜
に調節されたグレ−レベルは外観又は映像のコントラス
トを改善させる。コントラストを改善させるための各種
の方法のうち、映像のサンプル分布に応じて与えられた
映像のコントラストを改善する方法であるヒストグラム
等化が最も広く知られている。これは、下記の文献
〔１〕，〔２〕に開示されている：〔１〕 J.S.Lim, Tw
o-Dimentional Signal and Image Processing, Prentic
e Hall, Englewood Cliffs, New Jersey，1990, 〔２〕
R.C.Gonzalez and P.Wints，Digital Image Processin
g，Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, 1997. さらに、医用映像処理とレ−ザ−映像処理を含むヒスト
グラム等化方法の有用な応用は下記の文献〔３〕，
〔４〕に開示している：〔３〕J.Zimmerman, S.Pizer,
E.Staab, E.Perry, W.McCartney and B.Brenton, " Eva
luation of the effectiveness of adaptive histogram
equalization for contrast enhancement,"IEEE Tr. o
n Medical Imaging，pp. 304-312, Dec. 1988, 〔４〕
Y.Li, W.Wangand D.Y.Yu, " Application of adaptive
histogram equalization to x-ray chest image," Pro
c. of the SPIE, pp. 513-514, vol. 2321, 1994． 一般に、ヒストグラム等化は映像の動的範囲を拡張させ
るので、結果映像のグレ−分布を平坦にし、映像のコン
トラストを改善する。
【０００３】しかしながら、広く知られたヒストグラム
等化のこのような特性は実際の場合では欠点となる。す
なわち、ヒストグラム等化の出力密度が一定であるた
め、出力映像の平均明るさは中間グレ−レベルに近づ
く。実際は、アナログ映像のヒストグラム等化におい
て、出力映像の平均明るさは入力映像のものに係わら
ず、正確に中間レベルである。この特性は明らかに実際
の応用では望ましくない。例えば、夜に取った場面はヒ
ストグラム等化後は、昼頃に取った場面のように見える
問題が発生することもある。一方、暗すぎるか、明るす
ぎる映像信号は等化後、低いコントラストをもたらす。
等化のこのような特性は実際の場合では欠点となる。す
なわち、ヒストグラム等化の出力密度が一定であるた
め、出力映像の平均明るさは中間グレ−レベルに近づ
く。実際は、アナログ映像のヒストグラム等化におい
て、出力映像の平均明るさは入力映像のものに係わら
ず、正確に中間レベルである。この特性は明らかに実際
の応用では望ましくない。例えば、夜に取った場面はヒ
ストグラム等化後は、昼頃に取った場面のように見える
問題が発生することもある。一方、暗すぎるか、明るす
ぎる映像信号は等化後、低いコントラストをもたらす。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
め、本発明の目的は、与えられた映像信号の累積密度関
数を変換関数として用いてヒストグラム等化するとき、
与えられた映像の平均グレ−レベルがそれ自体にマッピ
ングされるように変換関数を調整することにより、コン
トラストを改善しながら、与えられた映像の平均明るさ
が一定になるようにする映像改善方法を提供することに
ある。
め、本発明の目的は、与えられた映像信号の累積密度関
数を変換関数として用いてヒストグラム等化するとき、
与えられた映像の平均グレ−レベルがそれ自体にマッピ
ングされるように変換関数を調整することにより、コン
トラストを改善しながら、与えられた映像の平均明るさ
が一定になるようにする映像改善方法を提供することに
ある。
【０００５】本発明の他の目的は、入力映像の平均明る
さレベルに応じて平均明るさレベルに明るさ補償値を加
減して平均レベルを補償し、入力映像の平均グレ−レベ
ルが補償された平均明るさレベルにマッピングされるよ
うに変換関数を調整することにより、明るさ補償及びコ
ントラスト改善を同時に行う映像改善方法を提供するこ
とにある。
さレベルに応じて平均明るさレベルに明るさ補償値を加
減して平均レベルを補償し、入力映像の平均グレ−レベ
ルが補償された平均明るさレベルにマッピングされるよ
うに変換関数を調整することにより、明るさ補償及びコ
ントラスト改善を同時に行う映像改善方法を提供するこ
とにある。
【０００６】さらに、本発明の他の目的は、与えられた
映像信号の累積密度関数を変換関数として用いてヒスト
グラム等化するとき、与えられた映像の平均グレ−レベ
ルがそれ自体にマッピングされるように変換関数を調整
することにより、コントラストを改善しながら、与えら
れた映像の平均明るさが一定になるようにする映像改善
回路を提供することにある。
映像信号の累積密度関数を変換関数として用いてヒスト
グラム等化するとき、与えられた映像の平均グレ−レベ
ルがそれ自体にマッピングされるように変換関数を調整
することにより、コントラストを改善しながら、与えら
れた映像の平均明るさが一定になるようにする映像改善
回路を提供することにある。
【０００７】本発明のさらに他の目的は、入力映像の平
均明るさレベルに応じて平均明るさレベルに明るさ補償
値を加減して平均レベルを補償し、入力映像の平均グレ
−レベルが補償された平均明るさレベルにマッピングさ
れるように変換関数を調整することにより、明るさ補償
及びコントラスト改善を同時に行う映像改善回路を提供
することにある。
均明るさレベルに応じて平均明るさレベルに明るさ補償
値を加減して平均レベルを補償し、入力映像の平均グレ
−レベルが補償された平均明るさレベルにマッピングさ
れるように変換関数を調整することにより、明るさ補償
及びコントラスト改善を同時に行う映像改善回路を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による映像改善方法は、所定の数のグレ−レベ
ルで表される映像信号をヒストグラム等化して映像を改
善する方法において、（ａ）画面単位で入力される映像
信号の累積密度関数を求める段階と、（ｂ）画面単位で
入力される映像信号の平均レベルを計算する段階と、
（ｃ）前記累積密度関数を変換関数として用いて入力さ
れる映像信号の各入力サンプルをグレ−レベルにマッピ
ングすることにより前記映像信号を等化するが、前記平
均レベルが同じレベルにマッピングされるように前記変
換関数を調整する段階とを含むことを特徴とする。
に本発明による映像改善方法は、所定の数のグレ−レベ
ルで表される映像信号をヒストグラム等化して映像を改
善する方法において、（ａ）画面単位で入力される映像
信号の累積密度関数を求める段階と、（ｂ）画面単位で
入力される映像信号の平均レベルを計算する段階と、
（ｃ）前記累積密度関数を変換関数として用いて入力さ
れる映像信号の各入力サンプルをグレ−レベルにマッピ
ングすることにより前記映像信号を等化するが、前記平
均レベルが同じレベルにマッピングされるように前記変
換関数を調整する段階とを含むことを特徴とする。
【０００９】本発明による他の映像改善方法は、所定の
数のグレ−レベルで表される映像信号をヒストグラム等
化して映像を改善する方法において、（ａ）画面単位で
入力される映像信号の累積密度関数を求める段階と、
（ｂ）画面単位で入力される映像信号の平均レベルを計
算する段階と、（ｃ）前記入力映像の平均レベルに応じ
て明るさ補償値を前記平均レベルに加算して補償された
平均レベルを得る段階と、（ｄ）前記累積密度関数を変
換関数として用いて入力される映像信号の各入力サンプ
ルをグレ−レベルにマッピングすることにより前記映像
信号を等化するが、前記平均レベルが前記補償された平
均レベルにマッピングされるように前記変換関数を調整
する段階とを含むことを特徴とする。
数のグレ−レベルで表される映像信号をヒストグラム等
化して映像を改善する方法において、（ａ）画面単位で
入力される映像信号の累積密度関数を求める段階と、
（ｂ）画面単位で入力される映像信号の平均レベルを計
算する段階と、（ｃ）前記入力映像の平均レベルに応じ
て明るさ補償値を前記平均レベルに加算して補償された
平均レベルを得る段階と、（ｄ）前記累積密度関数を変
換関数として用いて入力される映像信号の各入力サンプ
ルをグレ−レベルにマッピングすることにより前記映像
信号を等化するが、前記平均レベルが前記補償された平
均レベルにマッピングされるように前記変換関数を調整
する段階とを含むことを特徴とする。
【００１０】本発明による映像改善回路は、所定の数の
グレ−レベルで表される映像信号をヒストグラム等化し
て映像を改善する回路において、画面単位で入力される
映像信号の平均レベルを計算する第１計算手段と、画面
単位で入力される映像信号のグレ−レベル分布を計算
し、前記グレ−レベル分布に基づいて画面単位で累積密
度関数を計算して、前記映像信号の各入力サンプルに対
応する累積密度関数値と前記平均レベルに対する累積密
度関数値を出力する第２計算手段と、前記入力サンプル
をこれに対応する累積密度関数値と平均レベルに対する
累積密度関数値に応じてグレ−レベルにマッピングする
が、前記平均レベルが同じレベルにマッピングされるよ
うにして、マッピングされたレベルを等化された信号と
して出力する手段とを含むことを特徴とする。
グレ−レベルで表される映像信号をヒストグラム等化し
て映像を改善する回路において、画面単位で入力される
映像信号の平均レベルを計算する第１計算手段と、画面
単位で入力される映像信号のグレ−レベル分布を計算
し、前記グレ−レベル分布に基づいて画面単位で累積密
度関数を計算して、前記映像信号の各入力サンプルに対
応する累積密度関数値と前記平均レベルに対する累積密
度関数値を出力する第２計算手段と、前記入力サンプル
をこれに対応する累積密度関数値と平均レベルに対する
累積密度関数値に応じてグレ−レベルにマッピングする
が、前記平均レベルが同じレベルにマッピングされるよ
うにして、マッピングされたレベルを等化された信号と
して出力する手段とを含むことを特徴とする。
【００１１】本発明による他の映像改善回路は、所定の
数のグレ−レベルで表される映像信号をヒストグラム等
化して映像を改善する回路において、画面単位で入力さ
れる映像信号の平均レベルを計算する第１計算手段と、
画面単位で入力される映像信号のグレ−レベル分布を計
算し、前記グレ−レベル分布に基づいて画面単位で累積
密度関数を計算して、前記映像信号の各入力サンプルに
対応する累積密度関数値と前記平均レベルに対する累積
密度関数値を出力する第２計算手段と、入力映像の平均
明るさに基づく所定の補正関数に応じる明るさ補償値を
前記平均レベルに加算して補償された平均レベルを出力
する明るさ補償手段と、前記入力サンプルをこれに対応
する累積密度関数値と平均レベルに対する累積密度関数
値に応じてグレ−レベルにマッピングするが、前記平均
レベルを補償された平均レベルにマッピングして、マッ
ピングされたレベルを等化された信号として出力する手
段とを含むことを特徴とする。
数のグレ−レベルで表される映像信号をヒストグラム等
化して映像を改善する回路において、画面単位で入力さ
れる映像信号の平均レベルを計算する第１計算手段と、
画面単位で入力される映像信号のグレ−レベル分布を計
算し、前記グレ−レベル分布に基づいて画面単位で累積
密度関数を計算して、前記映像信号の各入力サンプルに
対応する累積密度関数値と前記平均レベルに対する累積
密度関数値を出力する第２計算手段と、入力映像の平均
明るさに基づく所定の補正関数に応じる明るさ補償値を
前記平均レベルに加算して補償された平均レベルを出力
する明るさ補償手段と、前記入力サンプルをこれに対応
する累積密度関数値と平均レベルに対する累積密度関数
値に応じてグレ−レベルにマッピングするが、前記平均
レベルを補償された平均レベルにマッピングして、マッ
ピングされたレベルを等化された信号として出力する手
段とを含むことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の実施の形態を詳しく説明する。先ず、本発明による
平均−マッチングヒストグラム等化を用いる映像改善方
法について説明する。ここで、｛Ｘ｝は与えられた映像
を、Ｘm は与えられた映像｛Ｘ｝の平均明るさレベルを
示す。与えられた映像｛Ｘ｝はＬ個の離散グレ−レベル
｛Ｘ0 ，Ｘ1，．．，ＸL-1 ｝からなる。ここで、Ｘ0
＝０はブラックレベルを、ＸL-1 ＝１ホワイトレベルを
示す。かつ、Ｘm ∈｛Ｘ0 ，Ｘ1 ，．．，ＸL-1 ｝であ
る。
明の実施の形態を詳しく説明する。先ず、本発明による
平均−マッチングヒストグラム等化を用いる映像改善方
法について説明する。ここで、｛Ｘ｝は与えられた映像
を、Ｘm は与えられた映像｛Ｘ｝の平均明るさレベルを
示す。与えられた映像｛Ｘ｝はＬ個の離散グレ−レベル
｛Ｘ0 ，Ｘ1，．．，ＸL-1 ｝からなる。ここで、Ｘ0
＝０はブラックレベルを、ＸL-1 ＝１ホワイトレベルを
示す。かつ、Ｘm ∈｛Ｘ0 ，Ｘ1 ，．．，ＸL-1 ｝であ
る。
【００１３】映像｛Ｘ｝に対する確率密度関数（ＰＤ
Ｆ）は次のように定義される。
Ｆ）は次のように定義される。
【００１４】
【数１】
【００１５】ここで、ｎk は映像｛Ｘ｝でグレ−レベル
Ｘk の発生回数を示し、ｎは映像｛Ｘ｝で全体のサンプ
ル数を示す。一方、累積密度関数（ＣＤＦ）は次のよう
に定義される。
Ｘk の発生回数を示し、ｎは映像｛Ｘ｝で全体のサンプ
ル数を示す。一方、累積密度関数（ＣＤＦ）は次のよう
に定義される。
【００１６】
【数２】
【００１７】累積密度関数に基づき、与えられた入力サ
ンプルＸk に対する典型的なヒストグラム等化の出力Ｙ
t は次のように与えられる。 Ｙt ＝Ｘ0 ＋（ＸL-1 −Ｘ0 ）ｃ（Ｘk ） ＝ｃ（Ｘk ） （式３） ここで、Ｘ0 ＝０，ＸL-1 ＝１と仮定した。
ンプルＸk に対する典型的なヒストグラム等化の出力Ｙ
t は次のように与えられる。 Ｙt ＝Ｘ0 ＋（ＸL-1 −Ｘ0 ）ｃ（Ｘk ） ＝ｃ（Ｘk ） （式３） ここで、Ｘ0 ＝０，ＸL-1 ＝１と仮定した。
【００１８】ヒストグラム等化の大きな問題は、変換関
数として用いられる累積密度関数に応じて出力信号の平
均明るさレベルが入力信号の平均レベルから顕著に変わ
ることができるということである。このような問題点を
解決するため、本発明の第１方法では、累積密度関数と
結合して入力映像の平均レベルに基づく次のマッピング
動作を提案する。
数として用いられる累積密度関数に応じて出力信号の平
均明るさレベルが入力信号の平均レベルから顕著に変わ
ることができるということである。このような問題点を
解決するため、本発明の第１方法では、累積密度関数と
結合して入力映像の平均レベルに基づく次のマッピング
動作を提案する。
【００１９】
【数３】
【００２０】すなわち、平均レベル（Ｘm ）以下のサン
プルは
プルは
【００２１】
【数４】
【００２２】によりＸ0 からＸm までのグレ−レベルに
マッピングされ、平均レベル（Ｘm ）より大きいサンプ
ルは
マッピングされ、平均レベル（Ｘm ）より大きいサンプ
ルは
【００２３】
【数５】
【００２４】により、Ｘm からＸL-1 までのグレ−レベ
ルにマッピングされる。式４において、Ｘm はＸm にマ
ッピングされることがわかる。したがって、与えられた
映像を計算された累積密度関数に応じてヒストグラム等
化するとき、与えられた映像の平均レベルがそれ自体に
再びマッピングされるように累積密度関数に基づく変換
関数を式４のように調整して、与えられた映像の平均明
るさがヒストグラム等化により変化しなくないが、この
ような方法を本発明では平均−マッチングヒストグラム
等化と称する。
ルにマッピングされる。式４において、Ｘm はＸm にマ
ッピングされることがわかる。したがって、与えられた
映像を計算された累積密度関数に応じてヒストグラム等
化するとき、与えられた映像の平均レベルがそれ自体に
再びマッピングされるように累積密度関数に基づく変換
関数を式４のように調整して、与えられた映像の平均明
るさがヒストグラム等化により変化しなくないが、この
ような方法を本発明では平均−マッチングヒストグラム
等化と称する。
【００２５】本発明の第２方法では、与えられた入力映
像信号の平均明るさが暗すぎるか、明るすぎる場合、明
るさ補償をする次のマッピング動作を提案する。
像信号の平均明るさが暗すぎるか、明るすぎる場合、明
るさ補償をする次のマッピング動作を提案する。
【００２６】
【数６】
【００２７】Ｂm は補償された平均レベルであり、△は
明るさに応じて所定の補正関数による所定の明るさ補償
値である。したがって、この補償された平均レベルＢm
は平均レベルＸm に明るさ補償値△を加算する結果とな
る。この際、Ｂm ∈｛Ｘ0 ，Ｘ1 ，．．，ＸL-1 ｝と仮
定する。したがって、明るさ補償値が０より大きければ
（△＞０）、等化された出力Ｙ H が明るくなり、明るさ
補償値が０より小さければ（△＜０）、等化された出力
ＹH が暗くなる。△が増加するほど、低いグレ−レベル
領域の動的範囲が改善する一方、△が減少するほど、高
いグレ−レベル領域の動的範囲は改善する。与えられた
映像信号の平均レベルＸm に応じて、すなわち明るさと
暗さに応じて適宜に補償された平均レベルＢm は平均−
マッチングヒストグラム等化法と共に入力映像の画質を
大いに改善させる。
明るさに応じて所定の補正関数による所定の明るさ補償
値である。したがって、この補償された平均レベルＢm
は平均レベルＸm に明るさ補償値△を加算する結果とな
る。この際、Ｂm ∈｛Ｘ0 ，Ｘ1 ，．．，ＸL-1 ｝と仮
定する。したがって、明るさ補償値が０より大きければ
（△＞０）、等化された出力Ｙ H が明るくなり、明るさ
補償値が０より小さければ（△＜０）、等化された出力
ＹH が暗くなる。△が増加するほど、低いグレ−レベル
領域の動的範囲が改善する一方、△が減少するほど、高
いグレ−レベル領域の動的範囲は改善する。与えられた
映像信号の平均レベルＸm に応じて、すなわち明るさと
暗さに応じて適宜に補償された平均レベルＢm は平均−
マッチングヒストグラム等化法と共に入力映像の画質を
大いに改善させる。
【００２８】その結果、式５によれば、平均Ｘm 以下の
入力サンプルは
入力サンプルは
【００２９】
【数７】
【００３０】によりＸ0 からＢm までのグレ−レベルに
マッピングされ、平均Ｘm より大きい入力サンプルは、
マッピングされ、平均Ｘm より大きい入力サンプルは、
【００３１】
【数８】
【００３２】によりＢm からＸL-1 までのグレ−レベル
にマッピングされる。式５において、Ｘm はＢm にマッ
ピングされることがわかる。したがって、与えられた映
像を計算された累積密度関数値に応じてヒストグラム等
化するとき、与えられた映像の平均レベルが補償された
平均レベルにマッピングされるように確率密度関数に基
づく変換関数を式５のように調整して、与えられた映像
の平均明るさを補償しながら、ヒストグラム等化により
コントラストを改善する。
にマッピングされる。式５において、Ｘm はＢm にマッ
ピングされることがわかる。したがって、与えられた映
像を計算された累積密度関数値に応じてヒストグラム等
化するとき、与えられた映像の平均レベルが補償された
平均レベルにマッピングされるように確率密度関数に基
づく変換関数を式５のように調整して、与えられた映像
の平均明るさを補償しながら、ヒストグラム等化により
コントラストを改善する。
【００３３】次いで、図１乃至図６を参照して平均−マ
ッチングヒストグラム等化を用いる映像改善回路の実施
例を説明する。図１は本発明による平均−マッチングヒ
ストグラム等化を用いる映像改善回路の第１実施例によ
るブロック図である。図１において、フレ−ムヒストグ
ラム計算器１０２は入力される映像｛Ｘ｝に対して１画
面単位で式１を用いてグレ−レベル分布度を示す確率密
度関数ｐ（Ｘ k ）を計算する。ここで、画面単位はフレ
−ムである。しかしながら、他の対案において、前記画
面単位はフィ−ルドとなることもある。
ッチングヒストグラム等化を用いる映像改善回路の実施
例を説明する。図１は本発明による平均−マッチングヒ
ストグラム等化を用いる映像改善回路の第１実施例によ
るブロック図である。図１において、フレ−ムヒストグ
ラム計算器１０２は入力される映像｛Ｘ｝に対して１画
面単位で式１を用いてグレ−レベル分布度を示す確率密
度関数ｐ（Ｘ k ）を計算する。ここで、画面単位はフレ
−ムである。しかしながら、他の対案において、前記画
面単位はフィ−ルドとなることもある。
【００３４】ＣＤＦ計算器１０４はフレ−ムヒストグラ
ム計算器１０２で計算された１フレ−ムの確率密度関数
ｐ（Ｘk ）に基づき式２を用いて累積密度関数ｃ
（Ｘk ）を計算する。フレ−ム平均計算器１０６はフレ
−ム単位で入力映像｛Ｘ｝の平均レベルＸmを計算し、
同期信号（ここでは、フレ−ム同期信号（ＳＹＮＣ））
に応じて計算された平均レベルＸm をＣＤＦメモリ１１
０、第１、第２マッパ−１１２，１１４及び比較器１１
６に出力する。
ム計算器１０２で計算された１フレ−ムの確率密度関数
ｐ（Ｘk ）に基づき式２を用いて累積密度関数ｃ
（Ｘk ）を計算する。フレ−ム平均計算器１０６はフレ
−ム単位で入力映像｛Ｘ｝の平均レベルＸmを計算し、
同期信号（ここでは、フレ−ム同期信号（ＳＹＮＣ））
に応じて計算された平均レベルＸm をＣＤＦメモリ１１
０、第１、第２マッパ−１１２，１１４及び比較器１１
６に出力する。
【００３５】フレ−ムメモリ１０８は入力される映像
｛Ｘ｝を１フレ−ム単位で貯蔵する。ＣＤＦ計算器１０
４で計算された累積密度関数ｃ（Ｘk ）は現在の入力さ
れる映像｛Ｘ｝に比べて１フレ−ムだけ遅延された映像
の累積密度関数であるため、この累積密度関数ｃ
（Ｘk ）に該当するフレ−ムの映像信号が第１及び第２
マッパ−１１２，１１４に入力されるように、入力映像
｛Ｘ｝をフレ−ムメモリ１０８により１フレ−ムだけ遅
延させる。
｛Ｘ｝を１フレ−ム単位で貯蔵する。ＣＤＦ計算器１０
４で計算された累積密度関数ｃ（Ｘk ）は現在の入力さ
れる映像｛Ｘ｝に比べて１フレ−ムだけ遅延された映像
の累積密度関数であるため、この累積密度関数ｃ
（Ｘk ）に該当するフレ−ムの映像信号が第１及び第２
マッパ−１１２，１１４に入力されるように、入力映像
｛Ｘ｝をフレ−ムメモリ１０８により１フレ−ムだけ遅
延させる。
【００３６】ＣＤＦメモリ１１０はＣＤＦ計算器１０４
で計算された累積密度関数ｃ（Ｘk）をフレ−ム単位で
貯蔵し、同期信号（ＳＹＮＣ）に応じて更新して、フレ
−ムメモリ１０８から出力されるサンプルＸk に対応す
る累積密度関数値ｃ（Ｘk ）と、フレ−ム平均計算器１
０６から出力される平均レベルＸm に対する累積密度関
数値ｃ（Ｘm ）を出力する。ここで、ＣＤＦメモリ１１
０はバッファ−として用いられる。
で計算された累積密度関数ｃ（Ｘk）をフレ−ム単位で
貯蔵し、同期信号（ＳＹＮＣ）に応じて更新して、フレ
−ムメモリ１０８から出力されるサンプルＸk に対応す
る累積密度関数値ｃ（Ｘk ）と、フレ−ム平均計算器１
０６から出力される平均レベルＸm に対する累積密度関
数値ｃ（Ｘm ）を出力する。ここで、ＣＤＦメモリ１１
０はバッファ−として用いられる。
【００３７】第１マッパ−１１２はＣＤＦメモリ１１０
から出力される累積密度関数値ｃ（Ｘk ），ｃ
（Ｘm ）、フレ−ム平均計算器１０６から出力される平
均レベルＸm及びフレ−ムメモリ１０８から出力される
入力サンプルＸk を入力して式４の一番目の表現を用い
て１フレ−ムだけ遅延された入力サンプルＸk をＸ0 か
らＸmまでのグレ−レベルにマッピングして改善された
信号ＹH を出力する。
から出力される累積密度関数値ｃ（Ｘk ），ｃ
（Ｘm ）、フレ−ム平均計算器１０６から出力される平
均レベルＸm及びフレ−ムメモリ１０８から出力される
入力サンプルＸk を入力して式４の一番目の表現を用い
て１フレ−ムだけ遅延された入力サンプルＸk をＸ0 か
らＸmまでのグレ−レベルにマッピングして改善された
信号ＹH を出力する。
【００３８】第２マッパ−１１４はＣＤＦメモリ１１０
から出力される累積密度関数値ｃ（Ｘk ），ｃ
（Ｘm ）、フレ−ム平均計算器１０６から出力される平
均レベルＸm及びフレ−ムメモリ１０８から出力される
入力サンプルＸk を入力して１フレ−ムだけ遅延された
入力サンプルＸk を式４の二番目の表現を用いてＸ0 か
らＸL- 1 までのグレ−レベルにマッピングして改善され
た信号ＹH を出力する。
から出力される累積密度関数値ｃ（Ｘk ），ｃ
（Ｘm ）、フレ−ム平均計算器１０６から出力される平
均レベルＸm及びフレ−ムメモリ１０８から出力される
入力サンプルＸk を入力して１フレ−ムだけ遅延された
入力サンプルＸk を式４の二番目の表現を用いてＸ0 か
らＸL- 1 までのグレ−レベルにマッピングして改善され
た信号ＹH を出力する。
【００３９】比較器１１６はフレ−ムメモリ１０８から
出力される入力サンプルＸk とフレ−ム平均計算器１０
６から出力される平均レベルＸm を比べて選択制御信号
を出力する。選択器１１８は選択制御信号に応じて第１
マッパ−１１２又は第２マッパ−１１４の出力信号を選
択する。すなわち、選択器１１８はフレ−ムメモリ１０
８から出力されるサンプルＸk が平均レベルＸm 以下で
あれば、第１マッパ−１１２の出力信号を選択し、そう
でなければ、第２マッパ−１１４の出力信号を選択して
式４に示したような出力映像ＹH を出力する。
出力される入力サンプルＸk とフレ−ム平均計算器１０
６から出力される平均レベルＸm を比べて選択制御信号
を出力する。選択器１１８は選択制御信号に応じて第１
マッパ−１１２又は第２マッパ−１１４の出力信号を選
択する。すなわち、選択器１１８はフレ−ムメモリ１０
８から出力されるサンプルＸk が平均レベルＸm 以下で
あれば、第１マッパ−１１２の出力信号を選択し、そう
でなければ、第２マッパ−１１４の出力信号を選択して
式４に示したような出力映像ＹH を出力する。
【００４０】一方、本発明では、フレ−ムヒストグラム
計算器１０２とＣＤＦ計算器１０４を別途に使用せず、
入力される映像信号｛Ｘ｝に対して１画面単位でグレ−
レベル分布を計算して、これに基づいてＣＤＦを計算す
る一つのブロックから構成されることもある。図２は本
発明による平均−マッチングヒストグラム等化を用いる
映像改善回路の第２実施例によるブロック図である。図
２において、フレ−ムヒストグラム計算器２０２は入力
される映像｛Ｘ｝に対して画面単位で式１を用いてグレ
−レベル分布度を示すが確率密度関数ｐ（Ｘk ）を計算
する。
計算器１０２とＣＤＦ計算器１０４を別途に使用せず、
入力される映像信号｛Ｘ｝に対して１画面単位でグレ−
レベル分布を計算して、これに基づいてＣＤＦを計算す
る一つのブロックから構成されることもある。図２は本
発明による平均−マッチングヒストグラム等化を用いる
映像改善回路の第２実施例によるブロック図である。図
２において、フレ−ムヒストグラム計算器２０２は入力
される映像｛Ｘ｝に対して画面単位で式１を用いてグレ
−レベル分布度を示すが確率密度関数ｐ（Ｘk ）を計算
する。
【００４１】ＣＤＦ計算器２０４はフレ−ムヒストグラ
ム計算器２０２で計算された１フレ−ムの確率密度関数
ｐ（Ｘk ）に基づき、式２を用いて累積密度関数ｃ（Ｘ
k ）を計算する。フレ−ム平均計算器２０６はフレ−ム
単位で入力映像｛Ｘ｝の平均レベルＸmを計算する。こ
の際、フレ−ム平均計算器２０６はフレ−ム同期信号Ｓ
ＹＮＣに応じて計算された平均レベルＸm をＣＤＦメモ
リ２０８、第１、第２マッパ−２１０，２１２及び比較
器２１４に出力する。
ム計算器２０２で計算された１フレ−ムの確率密度関数
ｐ（Ｘk ）に基づき、式２を用いて累積密度関数ｃ（Ｘ
k ）を計算する。フレ−ム平均計算器２０６はフレ−ム
単位で入力映像｛Ｘ｝の平均レベルＸmを計算する。こ
の際、フレ−ム平均計算器２０６はフレ−ム同期信号Ｓ
ＹＮＣに応じて計算された平均レベルＸm をＣＤＦメモ
リ２０８、第１、第２マッパ−２１０，２１２及び比較
器２１４に出力する。
【００４２】ＣＤＦメモリ２０８はＣＤＦ計算器２０４
で計算された累積密度関数ｃ（Ｘk）をフレ−ム単位で
貯蔵し、同期信号ＳＹＮＣに応じて更新して、入力サン
プルＸk に対応する累積密度関数値ｃ（Ｘk ）と、フレ
−ム平均計算器２０６から出力される平均レベルＸm に
対する平均累積密度関数値ｃ（Ｘm ）を出力する。第１
マッパ−２１０はＣＤＦメモリ２０８から出力される累
積密度関数値ｃ（Ｘk ），ｃ（Ｘm ）、フレ−ム平均計
算器２０６から出力される平均レベルＸm及び入力サン
プルＸk を入力して入力サンプルＸk を式４の一番目の
表現を用いてＸ0 からＸm までのグレ−レベルにマッピ
ングして改善された信号ＹH を出力する。
で計算された累積密度関数ｃ（Ｘk）をフレ−ム単位で
貯蔵し、同期信号ＳＹＮＣに応じて更新して、入力サン
プルＸk に対応する累積密度関数値ｃ（Ｘk ）と、フレ
−ム平均計算器２０６から出力される平均レベルＸm に
対する平均累積密度関数値ｃ（Ｘm ）を出力する。第１
マッパ−２１０はＣＤＦメモリ２０８から出力される累
積密度関数値ｃ（Ｘk ），ｃ（Ｘm ）、フレ−ム平均計
算器２０６から出力される平均レベルＸm及び入力サン
プルＸk を入力して入力サンプルＸk を式４の一番目の
表現を用いてＸ0 からＸm までのグレ−レベルにマッピ
ングして改善された信号ＹH を出力する。
【００４３】第２マッパ−２１２はＣＤＦメモリ２０８
から出力される累積密度関数値ｃ（Ｘk ），ｃ
（Ｘm ）、フレ−ム平均計算器２０６から出力される平
均レベルＸm及び入力サンプルＸk を入力して式４の二
番目の表現を用いて入力サンプルＸkをＸm からＸL-1
までのグレ−レベルにマッピングして改善された信号Ｙ
H を出力する。
から出力される累積密度関数値ｃ（Ｘk ），ｃ
（Ｘm ）、フレ−ム平均計算器２０６から出力される平
均レベルＸm及び入力サンプルＸk を入力して式４の二
番目の表現を用いて入力サンプルＸkをＸm からＸL-1
までのグレ−レベルにマッピングして改善された信号Ｙ
H を出力する。
【００４４】比較器２１４は入力サンプルＸk とフレ−
ム平均計算器２０６から出力される平均レベルＸm を比
べて選択制御信号を出力する。選択器２１６は選択制御
信号に応じて第１マッパ−２１０又は第２マッパ−２１
２の出力信号を選択する。すなわち、選択器２１６は入
力サンプルＸk が平均レベル以下のときは、第１マッパ
−２１０の出力信号を選択し、そうでなければ、第２マ
ッパ−２１２の出力信号を選択する。
ム平均計算器２０６から出力される平均レベルＸm を比
べて選択制御信号を出力する。選択器２１６は選択制御
信号に応じて第１マッパ−２１０又は第２マッパ−２１
２の出力信号を選択する。すなわち、選択器２１６は入
力サンプルＸk が平均レベル以下のときは、第１マッパ
−２１０の出力信号を選択し、そうでなければ、第２マ
ッパ−２１２の出力信号を選択する。
【００４５】隣接フレ−ム間には高い相関性が存在する
という特性を考慮して、図１に示した本発明の第１実施
例と比べるとき、図２に示した実施例ではフレ−ムメモ
リが省略してある。したがって、第１及び第２マッパ−
２１０，２１２に入力されるサンプルＸk はＣＤＦメモ
リ２０８の出力信号が関連するフレ−ムの次のフレ−ム
に属する信号となる。このように、フレ−ムメモリを省
略することにより、ハ−ドウェアが減少する。
という特性を考慮して、図１に示した本発明の第１実施
例と比べるとき、図２に示した実施例ではフレ−ムメモ
リが省略してある。したがって、第１及び第２マッパ−
２１０，２１２に入力されるサンプルＸk はＣＤＦメモ
リ２０８の出力信号が関連するフレ−ムの次のフレ−ム
に属する信号となる。このように、フレ−ムメモリを省
略することにより、ハ−ドウェアが減少する。
【００４６】図３は本発明による平均−マッチングヒス
トグラム等化を用いる映像改善回路の第３実施例による
ブロック図である。図３に示した回路の構成は、明るさ
補償器３１２、第１及び第２マッパ−３１４，３１６を
除いては、図１に示した回路のものと類似である。した
がって、明るさ補償器３１２、第１及び第２マッパ−３
１４，３１６を説明する。
トグラム等化を用いる映像改善回路の第３実施例による
ブロック図である。図３に示した回路の構成は、明るさ
補償器３１２、第１及び第２マッパ−３１４，３１６を
除いては、図１に示した回路のものと類似である。した
がって、明るさ補償器３１２、第１及び第２マッパ−３
１４，３１６を説明する。
【００４７】図３において、明るさ補償器３１２はフレ
−ム平均計算器３０６から出力される平均レベルＸm を
入力し、式６に示したように入力映像の平均明るさによ
る明るさ補償値△を平均レベルＸm に加算して、補償さ
れた平均レベルＢm を出力する。この明るさ補償値△は
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した所定の補正関数によ
り決められる。しかしながら、図４（Ａ）及び図４
（Ｂ）に示した補正関数は例示的なものに過ぎず、他の
形態を有する補正関数も対案として考えられることもあ
る。
−ム平均計算器３０６から出力される平均レベルＸm を
入力し、式６に示したように入力映像の平均明るさによ
る明るさ補償値△を平均レベルＸm に加算して、補償さ
れた平均レベルＢm を出力する。この明るさ補償値△は
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した所定の補正関数によ
り決められる。しかしながら、図４（Ａ）及び図４
（Ｂ）に示した補正関数は例示的なものに過ぎず、他の
形態を有する補正関数も対案として考えられることもあ
る。
【００４８】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した補正関
数による明るさ補償値により等化された出力の明るさを
調節する。すなわち、入力映像の平均レベルＸm がわず
かであれば、すなわち、暗すぎる映像であれば、“０”
より大きい明るさの補償値△を平均レベルＸm に加算す
るので、本発明で提案している平均−マッチングヒスト
グラム等化方法により等化された出力は明るくなる。
数による明るさ補償値により等化された出力の明るさを
調節する。すなわち、入力映像の平均レベルＸm がわず
かであれば、すなわち、暗すぎる映像であれば、“０”
より大きい明るさの補償値△を平均レベルＸm に加算す
るので、本発明で提案している平均−マッチングヒスト
グラム等化方法により等化された出力は明るくなる。
【００４９】さらに、入力映像の平均レベルＸm が大き
過ぎると、すなわち、明るすぎる映像であれば、“０”
より小さい明るさの補償値△を平均レベルＸm に加算す
るので、本発明で提案している平均−マッチングヒスト
グラム等化方法により等化された出力は暗くなる。した
がって、平均レベルＸm に応じて所定の適宜な明るさの
補償値△により補償された平均レベルＢm は入力映像の
画質を大幅に改善させる。
過ぎると、すなわち、明るすぎる映像であれば、“０”
より小さい明るさの補償値△を平均レベルＸm に加算す
るので、本発明で提案している平均−マッチングヒスト
グラム等化方法により等化された出力は暗くなる。した
がって、平均レベルＸm に応じて所定の適宜な明るさの
補償値△により補償された平均レベルＢm は入力映像の
画質を大幅に改善させる。
【００５０】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は図４（Ａ）及
び図４（Ｂ）に示した明るさ補正関数に応じる明るさ補
償値△により補償された平均レベルＢm と入力映像の平
均レベルＸm の関係を示す図面である。一方、第１マッ
パ−３１４はＣＤＦメモリ３１０から出力される累積密
度関数値ｃ（Ｘk ），ｃ（Ｘm ）、明るさ補償器３１２
から出力される補償された平均レベルＢm 及びフレ−ム
メモリ３０８から出力される入力サンプルＸk を入力し
て、式５の一番目の表現を用いて入力サンプルＸk をＸ
0 からＢm までのグレ−レベルにマッピングして改善さ
れた信号ＹH を出力する。
び図４（Ｂ）に示した明るさ補正関数に応じる明るさ補
償値△により補償された平均レベルＢm と入力映像の平
均レベルＸm の関係を示す図面である。一方、第１マッ
パ−３１４はＣＤＦメモリ３１０から出力される累積密
度関数値ｃ（Ｘk ），ｃ（Ｘm ）、明るさ補償器３１２
から出力される補償された平均レベルＢm 及びフレ−ム
メモリ３０８から出力される入力サンプルＸk を入力し
て、式５の一番目の表現を用いて入力サンプルＸk をＸ
0 からＢm までのグレ−レベルにマッピングして改善さ
れた信号ＹH を出力する。
【００５１】第２マッパ−３１６はＣＤＦメモリ３１０
から出力される累積密度関数値ｃ（Ｘk ），ｃ
（Ｘm ）、明るさ補償器３１２から出力される補償され
た平均レベルＢm 及びフレ−ムメモリ３０８から出力さ
れる１フレ−ムだけ遅延された入力サンプルＸk を入力
して、式５の二番目の表現を用いて１フレ−ムだけ遅延
された入力サンプルＸk をＢm からＸL-1 までのグレ−
レベルにマッパングして改善された信号ＹH を出力す
る。
から出力される累積密度関数値ｃ（Ｘk ），ｃ
（Ｘm ）、明るさ補償器３１２から出力される補償され
た平均レベルＢm 及びフレ−ムメモリ３０８から出力さ
れる１フレ−ムだけ遅延された入力サンプルＸk を入力
して、式５の二番目の表現を用いて１フレ−ムだけ遅延
された入力サンプルＸk をＢm からＸL-1 までのグレ−
レベルにマッパングして改善された信号ＹH を出力す
る。
【００５２】図６は本発明による平均−マッチングヒス
トグラム等化を用いる映像改善回路の第４実施例による
ブロック図である。図６に示した回路の構成要素は明る
さ補償器４１０、第１及び第２マッパ−４１２，４１４
を除いては、図２に示した回路のものと類似である。し
たがって、明るさ補償器４１０、第１及び第２マッパ−
４１２，４１４を説明する。
トグラム等化を用いる映像改善回路の第４実施例による
ブロック図である。図６に示した回路の構成要素は明る
さ補償器４１０、第１及び第２マッパ−４１２，４１４
を除いては、図２に示した回路のものと類似である。し
たがって、明るさ補償器４１０、第１及び第２マッパ−
４１２，４１４を説明する。
【００５３】図６において、明るさ補償器４１０はフレ
−ム平均計算器４０６から出力される平均レベルＸm を
入力し、式６に示したように入力映像の平均明るさに応
じる明るさ補償値△を平均レベルＸm に加算して補償さ
れた平均レベルＢm を出力する。第１マッパ−４１２は
ＣＤＦメモリ４０８から出力される累積密度関数値ｃ
（Ｘk ），ｃ（Ｘm ）、明るさ補償器４１０から出力さ
れる補償された平均レベルＢm 及び入力サンプルＸk を
入力して、入力サンプルＸk を式５の一番目の表現を用
いてＸ0 からＸm までのグレ−レベルにマッピングして
改善された信号ＹHを出力する。
−ム平均計算器４０６から出力される平均レベルＸm を
入力し、式６に示したように入力映像の平均明るさに応
じる明るさ補償値△を平均レベルＸm に加算して補償さ
れた平均レベルＢm を出力する。第１マッパ−４１２は
ＣＤＦメモリ４０８から出力される累積密度関数値ｃ
（Ｘk ），ｃ（Ｘm ）、明るさ補償器４１０から出力さ
れる補償された平均レベルＢm 及び入力サンプルＸk を
入力して、入力サンプルＸk を式５の一番目の表現を用
いてＸ0 からＸm までのグレ−レベルにマッピングして
改善された信号ＹHを出力する。
【００５４】第２マッパ−４１４はＣＤＦメモリ４０８
から出力される累積密度関数値ｃ（Ｘk ），ｃ
（Ｘm ）、明るさ補償器４１０から出力される補償され
た平均レベルＢm 及び入力サンプルＸk を入力して、式
５の二番目の表現を用いて入力サンプルＸk をＢm から
ＸL-1 までのグレ−レベルにマッピングして改善された
信号Ｙ H を出力する。
から出力される累積密度関数値ｃ（Ｘk ），ｃ
（Ｘm ）、明るさ補償器４１０から出力される補償され
た平均レベルＢm 及び入力サンプルＸk を入力して、式
５の二番目の表現を用いて入力サンプルＸk をＢm から
ＸL-1 までのグレ−レベルにマッピングして改善された
信号Ｙ H を出力する。
【００５５】図２に示した回路のように、隣接フレ−ム
間には高い相関性を有するという特性を用いて図６に示
した回路ではフレ−ムメモリを省略することにより、ハ
−ドウェアを減少させる。
間には高い相関性を有するという特性を用いて図６に示
した回路ではフレ−ムメモリを省略することにより、ハ
−ドウェアを減少させる。
【００５６】
【発明の効果】上述したように、本発明は与えられた映
像信号の累積密度関数を変換関数として用いてヒストグ
ラム等化するとき、与えられた映像の平均グレ−レベル
がそれ自体にマッピングされるように変換関数を調整し
てコントラストを改善しながら、与えられた映像の平均
明るさを一定にすることができる。
像信号の累積密度関数を変換関数として用いてヒストグ
ラム等化するとき、与えられた映像の平均グレ−レベル
がそれ自体にマッピングされるように変換関数を調整し
てコントラストを改善しながら、与えられた映像の平均
明るさを一定にすることができる。
【００５７】かつ、本発明は与えられた映像信号の累積
密度関数に応じてヒストグラム等化するとき、与えられ
た映像の平均グレ−レベルが明るさに応じて補償された
平均レベルにマッピングされるように変換関数を調整し
て、明るさ補償とコントラスト改善を同時に行うことが
できる。さらに、暗すぎるか、明るすぎる入力映像信号
のコントラストを改善して画質を大いに改善させる。
密度関数に応じてヒストグラム等化するとき、与えられ
た映像の平均グレ−レベルが明るさに応じて補償された
平均レベルにマッピングされるように変換関数を調整し
て、明るさ補償とコントラスト改善を同時に行うことが
できる。さらに、暗すぎるか、明るすぎる入力映像信号
のコントラストを改善して画質を大いに改善させる。
【図１】本発明による平均−マッチングヒストグラム等
化を用いる映像改善回路の第１実施例によるブロック図
である。
化を用いる映像改善回路の第１実施例によるブロック図
である。
【図２】本発明による平均−マッチングヒストグラム等
化を用いる映像改善回路の第２実施例によるブロック図
である。
化を用いる映像改善回路の第２実施例によるブロック図
である。
【図３】本発明による平均−マッチングヒストグラム等
化を用いる映像改善回路の第３実施例によるブロック図
である。
化を用いる映像改善回路の第３実施例によるブロック図
である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明に適用される明るさ
補正関数の例を示す。
補正関数の例を示す。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は図４（Ａ）及び（Ｂ）に示
した明るさ補正関数により補償された平均レベルと入力
映像の平均レベルの関係の例を示す。
した明るさ補正関数により補償された平均レベルと入力
映像の平均レベルの関係の例を示す。
【図６】本発明による平均−マッチングヒストグラム等
化を用いる映像改善回路の第４実施例によるブロック図
である。
化を用いる映像改善回路の第４実施例によるブロック図
である。
１０２，２０２，３０２，４０２ フレームヒストグラ
ム計算器 １０４，２０４，３０４，４０４ ＣＤＦ計算器 １０６，２０６，３０６，４０６ フレーム平均計算器 １０８，３０８ フレームメモリ １１０，２０８，３１０，４０８ ＣＤＦメモリ １１２，２１０，３１４，４１２ 第１マッパ− １１４，２１２，３１６，４１４ 第２マッパ− １１６，２１４，３１８，４１６ 比較器 １１８，２１６，３２０，４１８ 選択器 ３１２，４１０ 明るさ補償器
ム計算器 １０４，２０４，３０４，４０４ ＣＤＦ計算器 １０６，２０６，３０６，４０６ フレーム平均計算器 １０８，３０８ フレームメモリ １１０，２０８，３１０，４０８ ＣＤＦメモリ １１２，２１０，３１４，４１２ 第１マッパ− １１４，２１２，３１６，４１４ 第２マッパ− １１６，２１４，３１８，４１６ 比較器 １１８，２１６，３２０，４１８ 選択器 ３１２，４１０ 明るさ補償器
Claims (18)
- 【請求項１】 所定の数のグレ−レベルで表される映像
信号をヒストグラム等化して映像を改善する方法におい
て、 （ａ）画面単位で入力される映像信号の累積密度関数を
求める段階と、 （ｂ）画面単位で入力される映像信号の平均レベルを計
算する段階と、 （ｃ）前記累積密度関数を変換関数として用いて入力さ
れる映像信号の各入力サンプルをグレ−レベルにマッピ
ングすることにより前記映像信号を等化するが、前記平
均レベルが同じレベルにマッピングされるように前記変
換関数を調整する段階とを含むことを特徴とする映像改
善方法。 - 【請求項２】 前記入力される映像信号を画面単位で遅
延する（ｄ）段階をさらに含み、前記（ｃ）段階では遅
延された映像信号を等化することを特徴とする請求項１
に記載の映像改善方法。 - 【請求項３】 所定の数のグレ−レベルで表される映像
信号をヒストグラム等化して映像を改善する方法におい
て、 （ａ）画面単位で入力される映像信号のグレ−レベル分
布を求め、前記グレ−レベル分布に基づいて画面単位で
累積密度関数を求める段階と、 （ｂ）画面単位で入力される映像信号の平均レベルを計
算する段階と、 （ｃ）前記累積密度関数に基づいて前記平均レベルに対
する累積密度関数値を求める段階と、 （ｄ）前記入力される映像信号の各入力サンプルをこれ
に対応する累積密度関数値と平均レベルに対する累積密
度関数値に応じてグレ−レベルにマッピングすることに
より映像信号を等化するが、前記平均レベルが同じレベ
ルにマッピングされるようにする段階とを含むことを特
徴とする映像改善方法。 - 【請求項４】 前記入力される映像信号を画面単位で遅
延する（ｅ）段階をさらに含み、前記（ｄ）段階では遅
延された映像信号を等化することを特徴とする請求項３
に記載の映像改善方法。 - 【請求項５】 所定の数のグレ−レベルで表される映像
信号をヒストグラム等化して映像を改善する方法におい
て、 （ａ）画面単位で入力される映像信号の累積密度関数を
求める段階と、 （ｂ）画面単位で入力される映像信号の平均レベルを計
算する段階と、 （ｃ）前記入力映像の平均レベルに応じて明るさ補償値
を前記平均レベルに加算して補償された平均レベルを得
る段階と、 （ｄ）前記累積密度関数を変換関数として用いて入力さ
れる映像信号の各入力サンプルをグレ−レベルにマッピ
ングすることにより前記映像信号を等化するが、前記平
均レベルが前記補償された平均レベルにマッピングされ
るように前記変換関数を調整する段階とを含むことを特
徴とする映像改善方法。 - 【請求項６】 前記入力される映像信号を画面単位で遅
延する（ｅ）段階をさらに含み、前記（ｄ）段階では遅
延された映像信号を等化することを特徴とする請求項５
に記載の映像改善方法。 - 【請求項７】 所定の数のグレ−レベルで表される映像
信号をヒストグラム等化して映像を改善する方法におい
て、 （ａ）画面単位で入力される映像信号のグレ−レベル分
布を求め、前記グレ−レベル分布に基づいて画面単位で
累積密度関数を求める段階と、 （ｂ）画面単位で入力される映像信号の平均レベルを計
算する段階と、 （ｃ）前記累積密度関数に基づいて前記平均レベルに対
する累積密度関数値を求める段階と、 （ｄ）前記入力映像の平均レベルに応じて明るさ補償値
を前記平均レベルに加算して補償された平均レベルを得
る段階と、 （ｅ）前記入力される映像信号の各入力サンプルをこれ
に対応する累積密度関数値と平均レベルに対する累積密
度関数値に応じてグレ−レベルにマッピングすることに
より映像信号を等化するが、前記平均レベルが補償され
た平均レベルにマッピングされるようにする段階とを含
むことを特徴とする映像改善方法。 - 【請求項８】 前記入力される映像信号を画面単位で遅
延する（ｆ）段階をさらに含み、前記（ｅ）段階では遅
延された映像信号を等化することを特徴とする請求項７
に記載の映像改善方法。 - 【請求項９】 所定の数のグレ−レベルで表される映像
信号をヒストグラム等化して映像を改善する回路におい
て、 画面単位で入力される映像信号の平均レベルを計算する
第１計算手段と、 画面単位で入力される映像信号のグレ−レベル分布を計
算し、前記グレ−レベル分布に基づいて画面単位で累積
密度関数を計算して、前記映像信号の各入力サンプルに
対応する累積密度関数値と前記平均レベルに対する累積
密度関数値を出力する第２計算手段と、 前記入力サンプルをこれに対応する累積密度関数値と平
均レベルに対する累積密度関数値に応じてグレ−レベル
にマッピングするが、前記平均レベルが同じレベルにマ
ッピングされるようにして、マッピングされたレベルを
等化された信号として出力する手段とを含むことを特徴
とする映像改善回路。 - 【請求項１０】 前記第２計算手段で計算された累積密
度関数と関連するフレ−ムと同じフレ−ムに属する映像
サンプルを前記出力手段に供給するため、前記入力され
る映像信号を１画面単位で遅延する画面メモリをさらに
含むことを特徴とする請求項９に記載の映像改善回路。 - 【請求項１１】 前記第２計算手段で計算された累積密
度関数を貯蔵し、画面単位で更新して入力映像信号の累
積密度関数値と前記平均レベルに対する累積密度関数値
を出力するバッファ−をさらに含むことを特徴とする請
求項９に記載の映像改善回路。 - 【請求項１２】 前記出力手段は、 前記累積密度関数を用いて定義される第１変換関数に応
じて前記入力サンプルを第１範囲のグレ−レベルにマッ
ピングする第１マッパ−と、 前記累積密度関数を用いて定義される第２変換関数に応
じて前記入力サンプルを第２範囲のグレ−レベルにマッ
ピングする第２マッパ−と、 前記入力サンプルと前記平均レベルを比べて選択制御信
号を発生する比較器と、 前記選択制御信号に応じて前記第１マッパ−または前記
第２マッパ−の出力信号を選択するが、前記選択制御信
号は前記入力サンプルが平均レベル以下であれば、第１
マッパ−の出力信号を出力し、そうでなければ、第２マ
ッパ−の出力信号を選択する選択器とを含むことを特徴
とする請求項９に記載の映像改善回路。 - 【請求項１３】 前記出力手段は、 前記累積密度関数を用いて定義される第１変換関数に応
じて前記画面メモリから出力される映像サンプルを第１
範囲のグレ−レベルにマッピングする第１マッパ−と、 前記累積密度関数を用いて定義される第２変換関数に応
じて前記画面メモリから出力される映像サンプルを第２
範囲のグレ−レベルにマッピングする第２マッパ−と、 前記画面メモリから出力される映像サンプルと前記平均
レベルを比べて選択制御信号を発生する比較器と、 前記選択制御信号に応じて前記第１マッパ−または前記
第２マッパ−の出力信号を選択するが、前記選択制御信
号は前記画面メモリから出力される映像サンプルが前記
平均レベル以下であれば、第１マッパ−の出力信号を出
力し、そうでなければ、第２マッパ−の出力信号を選択
する選択器とを含むことを特徴とする請求項１０に記載
の映像改善回路。 - 【請求項１４】 所定の数のグレ−レベルで表される映
像信号をヒストグラム等化して映像を改善する回路にお
いて、 画面単位で入力される映像信号の平均レベルを計算する
第１計算手段と、 画面単位で入力される映像信号のグレ−レベル分布を計
算し、前記グレ−レベル分布に基づいて画面単位で累積
密度関数を計算して、前記映像信号の各入力サンプルに
対応する累積密度関数値と前記平均レベルに対する累積
密度関数値を出力する第２計算手段と、 入力映像の平均明るさに基づく所定の補正関数に応じる
明るさ補償値を前記平均レベルに加算して補償された平
均レベルを出力する明るさ補償手段と、 前記入力サンプルをこれに対応する累積密度関数値と平
均レベルに対する累積密度関数値に応じてグレ−レベル
にマッピングするが、前記平均レベルを補償された平均
レベルにマッピングして、マッピングされたレベルを等
化された信号として出力する手段とを含むことを特徴と
する映像改善回路。 - 【請求項１５】 前記第２計算手段で計算された累積密
度関数と関連するフレ−ムと同じフレ−ムに属する映像
サンプルを前記出力手段に供給するため、前記入力され
る映像信号を１画面単位で遅延する画面メモリをさらに
含むことを特徴とする請求項１４に記載の映像改善回
路。 - 【請求項１６】 前記第２計算手段で計算された累積密
度関数を貯蔵し、画面単位で更新して入力映像信号の累
積密度関数値と前記平均レベルに対する累積密度関数値
を出力するバッファ−をさらに含むことを特徴とする請
求項１４に記載の映像改善回路。 - 【請求項１７】 前記出力手段は、 前記累積密度関数を用いて定義される第１変換関数に応
じて前記入力サンプルを第１範囲のグレ−レベルにマッ
ピングする第１マッパ−と、 前記累積密度関数を用いて定義される第２変換関数に応
じて前記入力サンプルを第２範囲のグレ−レベルにマッ
ピングする第２マッパ−と、 前記入力サンプルと前記平均レベルを比べて選択制御信
号を発生する比較器と、 前記選択制御信号に応じて前記第１マッパ−または前記
第２マッパ−の出力信号を選択するが、前記選択制御信
号は前記入力サンプルが平均レベル以下であれば、第１
マッパ−の出力信号を出力し、そうでなければ、第２マ
ッパ−の出力信号を選択する選択器とを含むことを特徴
とする請求項１４に記載の映像改善回路。 - 【請求項１８】 前記出力手段は、 前記累積密度関数を用いて定義される第１変換関数に応
じて前記画面メモリから出力される映像サンプルを第１
範囲のグレ−レベルにマッピングする第１マッパ−と、 前記累積密度関数を用いて定義される第２変換関数に応
じて前記画面メモリから出力される映像サンプルを第２
範囲のグレ−レベルにマッピングする第２マッパ−と、 前記画面メモリから出力される映像サンプルと前記平均
レベルを比べて選択制御信号を発生する比較器と、 前記選択制御信号に応じて前記第１マッパ−または前記
第２マッパ−の出力信号を選択するが、前記選択制御信
号は前記画面メモリから出力される映像サンプルが前記
平均レベル以下であれば、第１マッパ−の出力信号を出
力し、そうでなければ、第２マッパ−の出力信号を選択
する選択器とを含むことを特徴とする請求項１５に記載
の映像改善回路。
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