KR101051604B1 - 화상 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화소치의 다이나믹 레인지가 통상보다도 넓은 광다이나믹 레인지 화상을, 화소치의 다이나믹 레인지가 보다 좁은 협다이나믹 레인지 화상으로 변환하거나, 콘트라스트를 강조하는 경우에 이용하기 적합한 화상 처리 장치 및 방법에 관한 것이다. 단계 S1에 있어서, 입력된 현재 프레임의 광DR 휘도 화상이, 1프레임전의 광DR 휘도 화상에 대해서 산출된 중간 정보에 기초하여 협DR 휘도 화상으로 변환된다. 또한, 현재 프레임의 광DR 휘도 화상에 대한 중간 정보가 산출된다. 단계 S2에 있어서, 산출한 중간 정보를 이용하여, 보유하고 있던 1프레임 전의 중간 정보가 갱신된다. 단계 S3에 있어서, 후속하는 프레임의 존재가 판정되고, 후속하는 프레임이 존재하는 경우, 단계 S1으로 복귀하여, 그 이후의 처리가 반복된다. 본 발명은, 디지털 비디오 카메라 등에 적용할 수 있다.
Figure R1020047014084
광다이나믹 레인지 휘도 화상, 화소치, 계조 변환, 콘트라스트 보정

Description

화상 처리 장치 및 방법{IMAGE PROCESSING DEVICE AND METHOD}
본 발명은 화상 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 화소치의 다이나믹 레인지가 통상보다도 넓은 광다이나믹 레인지 화상을, 화소치의 다이나믹 레인지가 더욱 좁은 협다이나믹 레인지 화상으로 변환하거나, 콘트라스트를 강조하는 경우에 이용하기 적합한 화상 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래, CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등의 고체 촬상 소자가 비디오 카메라나 스틸 카메라 등의 촬상 기기, FA(Factory Automation)에서의 부품 검사 장치, ME(Medical Electronics)에서의 전자 내시경 등의 광계측 장치 등에 폭넓게 이용되고 있다.
근년, 이들 고체 촬상 소자를 이용하여 광학 필름 사진에 필적하는 화소치의 다이나믹 레인지가 넓은 화상(이상, 광DR 화상이라 기술한다)을 얻기 위한 기술이 다수 제안되고 있다.
한편, 동화상이나 정지 화상을 표시하는 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display) 등의 표시 장치, 프로젝터 등의 투영 장치, 각종의 인쇄 장치는 현재에 있어서도, 대응할 수 있는 화소치의 다이나믹 레인지는 광역화되어 있지 않고, 대응 가능한 휘도 계조에 제한이 있다. 이 때문에, 광DR 화상을 촬영했더라 도, 그것을 그 상태로 표시, 투영 또는 인쇄 가능한 장치가 존재하지 않는 것이 현 상황이다.
따라서, 당면한 과제로서, 광DR 화상의 화소치의 다이나믹 레인지를 좁혀서, 다시 말하면, 휘도 계조를 압축하여, 표시 장치 등의 다이나믹 레인지에 적응시킨 화상(이하, 협DR 화상으로 기술한다)을 생성하기 위한 기술(이하, 계조 압축 기술로 기술한다)이 요구되고 있다.
여기에서, 종래에 있어서 제안된 계조 압축 기술에 대해서 설명한다. 계조 압축 기술은 단순하게는 광DR 화상의 화소치의 계조를, 표시 장치 등이 대응 가능한 더욱 좁은 다이나믹 레인지의 계조에 맞추어 재배분함으로써 실현된다.
그러나, 상술한 바와 같이. 단지 광DR 화상의 화소치의 계조를, 좁은 다이나믹 레인지에 균등하게 계조를 재배분한 것만으로는 화상 전체의 휘도 변화가 작아지고, 콘트라스트가 저하된 외관이 좋지 않은 화상으로 변환되어 버리게 된다. 따라서, 종래 콘트라스트 저하를 억제할 수 있는 계조 압축 기술이 몇가지 제안되어 있다. 이하, 종래 제안되어 있는 3종류의 계조 압축 기술에 대해서 설명한다.
제1 계조 압축 기술로서는 입력하는 광DR 화상의 휘도의 히스토그램에 기초하여, 계조의 재배분 규칙을 적응적으로 결정하는(구체적으로는 계조 변환 곡선을, 입력 화상의 히스토그램을 근거로 산출한다) 기술을 들 수 있다. 제1 계조 압축 기술은 화상 중의 중요한 피사체가 점유하는 면적의 비율은 큰 것을 전제로 하여, 히스토그램의 피크 근방의 휘도치에 되도록 많은 계조를 배분하도록 계조 변환 곡선을 결정하도록 하고, 적어도 중요한 피사체에서의 콘트라스트 저하를 억제하려는 것이다.
그러나, 이와 같은 계조 배분만의 방법으로는 모든 상황에서 만족할 수 있는 결과를 얻기는 어렵다. 예를 들면, 중요한 피사체가 화상 중에 복수 존재하는 경우, 배경이 균일한 휘도이고, 또한 비교적 넓은 면적을 점유하고 있는 경우(예를 들면, 푸른 하늘) 등에서는 가끔 피사체에 충분한 계조가 분배되지 않게 되는 경우가 있다.
제2 계조 압축 기술로서는 계조 변환 전 또는 후 중 어느 한쪽에 있어서 화상 중의 고주파 성분을 강조하는 기술을 들 수 있다. 제2 계조 압축 기술은 계조 변환에 의해 손실된(또한 계조 변환에 의해 손실될 것으로 판단되는) 콘트라스트를 화상에서 예측하여, 그 만큼을 언샤프 마스킹 등의 고주파 강조 필터를 이용하여 보상하는 것이다.
제2 계조 압축 기술은 제1 계조 압축 기술과 같이 화상의 구도에 의존하는 문제는 발생하지 않는 이점이 있다. 그러나, 고주파 강조 필터는 피사체의 윤곽 부분에 있어서 오버슈트를 발생시키거나, 평탄한 부분에 있어서 노이즈를 강조하는 등의 문제가 있어, 반드시 좋은 화상을 얻을 수 있다고는 할 수 없다.
제3 계조 변환 기술로서는 광DR 화상을 저주파 성분 화상과 고주파 성분 화상으로 분리하고, 고주파 성분 화상은 그대로, 저주파 성분 화상에 대해서 적당한 계조 변환 처리를 실시하여, 마지막에 그들을 하나의 화상으로 가산 합성하는 기술을 들 수 있다.
제3 계조 변환 기술에 의하면, 광DR 화상의 고주파 성분은 그대로 이므로, 계조 변환에 따른 콘트라스트 저하를 방지할 수 있다. 그러나, 제3 계조 변환 기술도, 제2 계조 변환 기술과 마찬가지로, 피사체의 윤곽 부분에 있어서 오버슈트를 발생시키거나, 평탄한 부분에 있어서 노이즈를 강조하는 등의 문제가 있으므로, 저주파 성분 화상과 고주파 성분 화상으로 분리하는 처리에 비선형 필터(예를 들면, 메디안 필터)를 이용함으로써, 이 문제를 해결하는 방법도 제안되어 있다.
상술한 제1 내지 제3 계조 압축 기술을 정리하면, 근방의 화소를 이용하는 비교적 국소적인 처리로 계조 압축을 수행하는 것(제1 및 제2 계조 압축 기술)과, 화상 전체 또는 비교적 큰 영역을 사용하여 계조 압축을 수행하는 것(제3 계조 압축 기술)으로 나누어진다. 전자에 따르면, 극히 고주파 성분만이 강조된 것 같은 부자연스러운 화상이 되어, 효과적인 계조 압축 결과를 얻을 수 있다고는 하기 어렵다. 또한, 후자에 따르면, 고주파 성분의 강조에 맞추어 비교적 저주파의 성분도 조정할 수 있는 분만큼, 전자보다도 더욱 자연스러운 화상을 얻을 수 있어, 계조 압축의 효과는 높다고 할 수 있다.
그러나, 후자에 따르면, 그 처리에 주로 딜레이 라인 또는 프레임 메모리로서 대량의 메모리가 필요하게 되므로, 하드웨어화에 적합하지 않다는 문제가 있었다. 예를 들면, 제3 계조 압축 기술은 휘도를 복수의 주파수 성분으로 분리할 때에 공간 필터가 필요하나, 화상에 대해서 비교적 큰 공간 필터를 적용하지 않으면, 인위적이지 않은 효과적인 계조 압축을 실시할 수 없으므로, 큰 공간 필터를 실장하기 위해서 대량의 딜레이 라인을 회로에 포함시킬 필요가 있다.
그런데, 예를 들면, 디지털 비디오 카메라나 디지털 스틸 카메라와 같은 촬 영 장치의 출력부에, 광DR 화상에 계조 압축 처리를 실시하는 기능을 내장시키는 것을 고려한 경우, 예를 들면, 디지털 비디오 카메라에서는 소정의 프레임레이트를 보증하여 영상 신호를 출력해야만 하므로, 고속의 신호 처리가 요구되고, 계조 압축 처리의 기능을 하드웨어화하는 것의 요청은 높다. 또한, 예를 들면, 정지 화면을 촬영하는 디지털 스틸 카메라이더라도, 구도를 결정하기 위해 파인더에 모니터 화상을 소정의 프레임레이트로 출력할 필요가 있으므로, 계조 압축 처리가 고속일 것이 요구된다.
이상과 같이, 사용하는 메모리의 용량이 더욱 작고, 연산도 경량이므로 하드웨어화가 용이하고, 또한 계조 압축의 효과가 큰 계조 압축 기술이 요구되고 있으나, 종래 그와 같은 계조 압축 기술은 제안되어 있지 않은 문제가 있었다.
또한, 상술한 제1 내지 제3 계조 압축 기술에 공통하여 이하의 과제가 존재한다.
첫째로, 고주파 성분을 강조함에 따라서, 피사체의 윤곽 부분에 있어서 휘도의 오버슈트가 발생하는 것이다.
이를 방지하기 위해서는 비교적 큰 사이즈(20×20 화소)의 2차원 비선형 필터가 필요하나, 이와 같은 사이즈의 2차원 비선형 필터를 소프트웨어로서 실현하려면 연산 비용이 매우 커지는 과제가 있고, 하드웨어로서 실현하기 위해서는 딜레이라인을 대량으로 필요로 하므로 회로 규모가 커진다는 과제가 있었다.
둘째로, 고휘도역 및 저휘도역에서의 고주파 성분의 콘트라스트 강조량의 제어에 대해서이다. 상술한 제2 및 제3 계조 압축 기술에서는 휘도를 저주파 성분과 고주파 성분으로 분리하여, 저주파 성분을 비교적 억제하고, 고주파 성분을 강조함으로써, 콘트라스트를 유지한 계조 압축을 수행하는 것이 공통된다.
그러나, 표시 장치 등이 허용하는 최대 휘도와 최소 휘도의 근방에서는 고주파 성분을 강조함으로써 휘도의 클리핑(clipping)이 발생하여 결과적으로 화상의 디테일이 손실되어, 적절한 계조 변환이 이루어졌다고는 할 수 없으므로, 휘도의 클리핑이 발생하지 않는 대처가 필요한 과제가 있었다.
또한, 휘도 클리핑이 발생하지 않는 상태에서도, 콘트라스트의 강조가 지나치게 강하면, 피사체의 윤곽 부분이 부자연스럽게 강조된 화상이 되는 문제가 있었다.
본 발명은 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 사용하는 메모리의 용량이 더욱 작고, 연산이 적어서, 하드웨어화가 용이하고, 또한 계조 압축의 효과가 큰 계조 압축 기술을 실현하는 것을 목적으로 한다.
또한, 사용하는 메모리의 용량이 더욱 작고, 연산이 적어서 하드웨어화가 용이하고, 또한 적절히 화상의 콘트라스트를 강조할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 화상 처리 장치는 입력 화상으로부터 축소 화상을 생성하는 축소 화상 생성 수단과, 축소 화상에 기초하여, 입력 화상의 보정 정보를 취득하는 보정 정보 취득 수단과, 입력 화상의 계조를 변환하는 계조 변환 수단을 포함하고, 계조 변환 수단은 계조의 변환을 행하기 전의 처리 및 상기 계조의 변환을 행한 후의 처리 중 적어도 어느 하나의 처리로서, 보정 정보를 이용하여 입력 화상의 콘트라스트를 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 화상 처리 장치는 축소 화상을 구성하는 화소를 이용한 보간 연산에 의해, 입력 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lc를 평활화한 평활화 화상을 생성하는 평활화 수단을 더 포함할 수 있고, 상기 계조 변환 수단은 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lc, 평활화 화상을 구성하는 화소의 휘도 L1, 및 게인치 g에 기초하여, 콘트라스트 보정 화상을 생성하도록 할 수 있다.
상기 계조 변환 수단은 콘트라스트 보정 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lu를, 다음 식
Lu = g×(Lc - L1)+L1
에 기초하여 산출하도록 할 수 있다.
상기 축소 수단은 입력된 화상을 복수의 블록으로 분할하고, 각 블록에 속하는 화소의 휘도의 평균치를 계산하여, 평균치를 화소의 휘도로 하는 블록의 수와 동수의 화소로 구성되는 축소 화상을 생성하도록 할 수 있다.
상기 평활화 수단은 보간되는 화소의 위치인 보간 위치에 대응하는 축소 화상 상의 위치를 특정하고, 특정한 위치의 근방에 존재하는 축소 화상의 화소를 이용하여, 평활화 화상의 화소의 휘도 L1을 연산하도록 할 수 있다.
상기 평활화 수단은 보간되는 화소의 위치인 보간 위치에 대응하는 축소 화상 상의 위치를 특정하고, 특정한 위치의 근방에 존재하는 축소 화상의 4×4 화소 를 이용한 쌍 3차 보간에 의해, 평활화 화상의 화소의 휘도 L1을 연산하도록 할 수 있다.
본 발명의 화상 처리 장치는 평활화 수단에 입력하기 전의 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lc를 대수 변환하는 대수 변환 수단과, 콘트라스트 보정 화상을 구성하는 화소의 휘도를 대수 역변환하는 대수 역변환 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 화상 처리 장치는 축소 화상을 구성하는 화소를 이용한 보간 연산에 의해, 입력 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lc를 평활화한 평활화 화상을 생성하는 평활화 수단과, 콘트라스트를 보정할 때에 이용하는 게인치 g를 설정하는 게인치 설정 수단을 더 포함할 수 있고, 상기 계조 변환 수단은 입력 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lc, 평활화 화상을 구성하는 화소의 휘도 L1, 및 게인치 g에 기초하여, 콘트라스트 보정 화상을 생성하고, 상기 게인치 설정 수단은 게인치 g를 입력된 초기 게인치 g0, 기준 게인치 1, 및 제1 휘도 임계치 Th1, 제2 휘도 임계치 Th2 , 및 입력 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lc에 의해 산출되는 감쇠치 attn(Th1, Th2 , Lc)에 기초하여 설정하도록 할 수 있다.
본 발명의 화상 처리 장치는 입력 화상을 구성하는 화소의 휘도 L을, 변환 함수에 기초하여 변환하고, 톤 변환 화상을 생성하는 변환 수단과, 톤 변환 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lc를 평활화하여, 평활화 화상을 생성하는 평활화 수단과, 변 환 함수의 기울기 γ의 역수 1/γ인 초기 게인치 g0에 기초하여, 콘트라스트를 보정할 때에 이용하는 게인치 g를 설정하는 게인치 설정 수단을 더 포함할 수 있고, 상기 콘트라스트 보정 수단은 톤 변환 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lc, 평활화 화상을 구성하는 화소의 휘도 L1, 및 게인치 g에 기초하여, 콘트라스트 보정 화상을 생성하고, 상기 게인치 설정 수단은 게인치 g를 초기 게인치 g0, 기준 게인치 1, 및 제1 휘도 임계치 Th1, 제2 휘도 임계치 Th2, 및 톤 변환 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lc에 따라 산출되는 감쇠치 attn(Th1, Th2, Lc)에 기초하여 설정하도록 할 수 있다.
상기 게인치 설정 수단은 게인치 g를 다음 식
g = 1+(g0-1)×attn(Th1, Th2, Lc)
에 따라서 설정하도록 할 수 있다.
상기 게인치 설정 수단은 감쇠치 attn(Th1, Th2, Lc)을, 다음 식
Figure 112004040698588-pct00001
에 따라서 산출하도록 할 수 있다.
상기 계조 변환 수단은 콘트라스트 보정 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lu를, 다음 식
Lu = g×(Lc - L1)+L1
에 기초하여 산출하도록 할 수 있다.
상기 제1 휘도 임계 Th1은 중용의 그레이(grey) 레벨이고, 상기 제2 휘도 임계치 Th2는 최대의 백(white) 레벨이도록 할 수 있다.
상기 축소 화상 생성 수단은 변환 함수에 기초하여, 입력 화상을 톤 변환 화상으로 변환하고, 톤 변환 화상을 축소하여 축소 화상을 생성하며, 상기 보정 정보 취득 수단은 변환 함수의 기울기를 포함하는 보정 정보를 취득하고, 상기 계조 변환 수단은 축소 화상, 및 변환 함수의 기울기에 기초하여, 톤 변환 화상의 콘트라스트를 보정하도록 할 수 있다.
본 발명의 화상 처리 장치는 1프레임 전의 화상에 대응하는 축소 화상, 및 1프레임 전의 화상에 적용된 변환 함수의 기울기를 보유하는 보유 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 축소 화상 생성 수단은 현재 프레임의 화상의 화소치를, 1종류 이상의 변환 함수를 단계적으로 이용하여 변환하도록 하고, 상기 계조 변환 수단은 보유 수단에 의해 보유된 축소 화상, 및 1종류 이상의 변환 함수에 각각 대응하는 기울기의 곱에 기초하여, 톤 변환 화상의 콘트라스트를 보정하여, 콘트라스트 보정 화상을 생성하도록 할 수 있다.
상기 1종류 이상의 변환 함수 중, 적어도 1종류의 변환 함수는 단조 증가 함 수이도록 할 수 있다.
본 발명의 화상 처리 장치는 톤 변환 화상의 화소치의 평균치를 산출하는 평균치 산출 수단을 더 포함할 수 있고, 상기 1종류 이상의 변환 함수 중, 적어도 1종류의 변환 함수의 기울기는 평균치 산출 수단에 의해서 산출된 평균치의 역수에 비례하도록 할 수 있다.
상기 평균치 산출 수단은 톤 변환 화상을 복수의 블록으로 분할하고, 각 블록의 화소치의 평균을 산출하여 가중치를 가산한 값을, 평균치로서 산출하도록 할 수 있다.
상기 축소 화상 생성 수단은 톤 변환 화상을 축소하여 제1 축소 화상을 생성하고, 제1 축소 화상의 화소치의 평균치의 역수에 비례하는 값을 제1 축소 화상의 각 화소치에 곱셈하여, 제2 축소 화상을 생성하도록 할 수 있다.
본 발명의 화상 처리 장치는 현재 프레임의 화상의 화소치를 대수 변환하는 대수 변환 수단과, 콘트라스트 보정 화상의 화소치를 대수 역변환하는 대수 역변환 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 화상 처리 장치는 콘트라스트 보정 화상의 화소치를 감마 변환하는 감마 변환 수단과, 감마 변환 수단에 의해서 감마 변환된 콘트라스트 보정 화상의 휘도 성분의 분포 범위를 나타내는 휘도역(輝度域) 정보를 산출하는 휘도역 정보 산출 수단과, 휘도역 정보 산출 수단에 의해서 산출된 휘도역 정보에 기초하여, 감마 변환 수단에 의해서 감마 변환된 콘트라스트 보정 화상의 화소치의 분포를, 소정의 범위로 정규화하는 정규화 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 휘도역 정보 산출 수단은 감마 변환 수단에 의해 감마 변환된 콘트라스트 보정 화상의 휘도 성분의 상한치 및 하한치를, 휘도역 정보로서 산출하도록 하고, 상기 정규화 수단은 휘도역 정보 산출 수단에 의해서 산출된 콘트라스트 보정 화상의 휘도 성분의 상한치 및 하한치가, 각각 상정되는 재현 디바이스가 재현 가능한 휘도 성분의 범위의 상한치 및 하한치에 일치하도록, 콘트라스트 보정 화상의 화소치를 변환하도록 할 수 있다.
상기 보유 수단은 휘도역 정보 산출 수단에 의해서 산출된 1프레임 전의 휘도역 정보도 보유하도록 할 수 있다.
상기 화상은 휘도 성분을 갖는 화소로 구성된 모노크롬 화상으로 할 수 있다.
상기 화상은 복수의 색성분을 갖는 화소로 구성된 컬러 화상으로 할 수 있다.
상기 축소 화상 생성 수단은 컬러 화상을 근거로 하여, 휘도 성분을 갖는 화소로 구성된 제1 휘도 화상을 생성하고, 제1 휘도 화상을 톤 변환 휘도 화상으로 변환하며, 톤 변환 휘도 화상에 기초하여, 복수의 색성분을 갖는 화소로 구성된 컬러의 톤 변환 화상을 생성하도록 할 수 있다.
상기 축소 화상 생성 수단은 컬러 화상의 각 색성분의 값과 제1 휘도 화상의 휘도 성분의 값의 차분치를 산출하고, 차분치와 변환 함수의 기울기의 곱을 산출하고, 곱을 톤 변환 휘도 화상의 각 색성분의 값에 가산하여, 톤 변환 화상의 각 색성분을 산출하도록 할 수 있다.
상기 축소 화상 생성 수단은 제1 휘도 화상의 휘도 성분의 평균치를 산출하고, 평균치의 역수에 비례하는 계수를 산출하고, 계수를 컬러 화상의 각 색성분의 값에 곱셈하여, 톤 변환 화상의 각 색성분을 산출하도록 할 수 있다.
상기 계조 변환 수단은 컬러의 톤 변환 화상을 근거로 하여, 휘도 성분을 갖는 화소로 구성된 제2 휘도 화상을 생성하고, 제2 휘도 화상, 보유 수단에 의해서 보유된 축소 화상, 및 변환 함수의 기울기에 기초하여, 변환 수단에 의해 생성된 컬러의 톤 변환 화상의 콘트라스트를 보정하여, 컬러의 콘트라스트 보정 화상을 생성하도록 할 수 있다.
본 발명의 화상 처리 장치는 컬러의 콘트라스트 보정 화상의 화소치를 감마 변환하는 감마 변환 수단과, 감마 변환 수단에 의해서 감마 변환된 컬러의 콘트라스트 보정 화상을 근거로 하여, 휘도 성분을 갖는 화소로 구성된 제3 휘도 화상을 생성하고, 제3 휘도 화상의 휘도 성분의 분포 범위를 나타내는 휘도역 정보를 산출하는 휘도역 정보 산출 수단과, 휘도역 정보 산출 수단에 의해서 산출된 휘도역 정보에 기초하여, 감마 변환 수단에 의해서 감마 변환된 컬러의 콘트라스트 보정 화상의 화소치의 분포를, 소정의 범위로 정규화하는 정규화 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 화상 처리 방법은 입력 화상으로부터 축소 화상을 생성하는 축소 화상 생성 단계와, 축소 화상에 기초하여, 입력 화상의 보정 정보를 취득하는 보정 정보 취득 단계와, 입력 화상의 계조를 변환하는 계조 변환 단계를 포함하고, 계조 변환 단계는 계조의 변환을 행하기 전의 처리 및 상기 계조의 변환을 행한 후의 처리 중 적어도 어느 하나의 처리로서, 보정 정보를 이용하여 입력 화상의 콘트라스트를 보정한다.
본 발명의 화상 처리 장치 및 방법에 의하면, 입력 화상으로부터 축소 화상이 생성되고, 생성된 축소 화상에 기초하여, 입력 화상의 보정 정보가 취득되고, 입력 화상의 계조가 변환된다. 이 계조 변환의 처리에서는 계조의 변환을 행하기 전의 처리 및 상기 계조의 변환을 행한 후의 처리 중 적어도 어느 하나의 처리로서, 보정 정보를 이용하여 입력 화상의 콘트라스트가 보정된다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태인 디지털 비디오 카메라의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 DSP의 제1 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 3은 도2의 톤 커브 보정부의 제1 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 4는 톤 커브의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 톤 커브 보정부의 제2 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 6은 도 2의 톤 커브 보정부의 제3 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 7은 도 2의 축소 화상 생성부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 8은 도 7의 평균치 계산부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 9는 도 2의 콘트라스트 보정부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 10은 도 9의 보간부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 11은 도 9의 보간부의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 9의 게인치 설정부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 13은 도 9의 콘트라스트 강조부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 14는 도 2의 휘도역 정규화부의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 2의 휘도역 정보 산출부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 16은 도 2의 휘도역 정규화부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 17은 도 2의 톤 커브 보정부 내지 콘트라스트 보정부와 치환 가능한 복합부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 18은 DSP의 제1 구성예에 따른 계조 압축 처리를 설명하는 플로우차트이다.
도 19는 도 18의 단계 S1의 처리의 상세를 설명하는 플로우차트이다.
도 20은 도 18의 단계 S2의 처리의 상세를 설명하는 플로우차트이다.
도 21은 도 1의 DSP의 제2 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 22는 도 21의 톤 커브 보정부의 제1 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 23은 도 21의 톤 커브 보정부의 제2 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 24는 도 21의 톤 커브 보정부의 제3 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 25는 도 21의 축소 화상 생성부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 26은 도 21의 콘트라스트 보정부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 27은 도 21의 톤 커브 보정부 내지 콘트라스트 보정부와 치환 가능한 복합부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 28은 도 21의 휘도역 정보 산출부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 29는 DSP의 제2 구성예에 따른 계조 압축 처리를 설명하는 플로우차트이 다.
도 30은 도 29의 단계 S43의 처리의 상세를 설명하는 플로우차트이다.
도 31은 도 29의 단계 S44의 처리의 상세를 설명하는 플로우차트이다.
도 32는 본 발명을 적용한 화상 처리 시스템의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 33은 도 32에 도시된 화상 처리 시스템의 동작을 설명하는 플로우차트이다.
도 34는 도 32에 도시된 화상 처리 장치의 제1 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 35는 도 34에 도시된 톤 커브 보정부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 36은 화상 처리 장치의 제1 구성예에 있어서 이용되는 톤 커브의 일례를 나타낸 도면이다.
도 37은 도 34에 도시된 평활화 휘도 생성부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 38은 도 37에 도시된 축소 화상 생성부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 39는 도 38에 도시된 평균치 계산부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 40은 도 37에 도시된 보간부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 41은 도 34에 도시된 게인치 설정부의 구성예를 도시한 블록도이다.
도 42는 도 34에 도시된 콘트라스트 보정부의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 43은 화상 처리 장치의 제1 구성예에 따른 계조 압축 화상 생성 처리를 설명하는 플로우차트이다.
도 44는 도 32에 도시된 화상 처리 장치의 제2 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 45는 화상 처리 장치의 제2 구성예에 따른 계조 압축 화상 생성 처리를 설명하는 플로우차트이다.
도 46은 범용의 퍼스널 컴퓨터의 구성예를 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명의 일실시 형태인 디지털 비디오 카메라에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 발명의 일실시 형태인 디지털 비디오 카메라의 구성예를 나타낸 블록도이다. 이 디지털 비디오 카메라(1)는 피사체를 촬영하여 화소치의 다이나믹 레인지가 통상보다도 넓은 광DR 화상을 생성하고, 소정의 기억 매체에 기록함과 동시에, 구도 결정의 파인더나 영상 모니터를 겸하는 내장된 디스플레이, 또는 외부 기기에 대해서는 광DR 화상을 화소치의 다이나믹 레인지가 더욱 좁은 협DR 화상으로 변환하여 출력하는 것이다.
디지털 비디오 카메라(1)는 크게 구분하여 광학계, 신호 처리계, 기록계, 표시계, 및 제어계로 구성된다.
광학계는 피사체의 광화상을 집광하는 렌즈(2), 광화상의 광량을 조정하는 조리개(3), 및 집광된 광화상을 소정의 프레임레이트로 광전 변환하여 광DR 화상을 생성하는 CCD 이미지 센서(4)로 구성된다. 또한, 이하에 있어서는 CCD 이미지 센서(4)가 생성하는 광DR 화상에 관해서는 1채널의 휘도 신호로 이루어지는 흑백 화상인 경우와, 다채널(예를 들면, 3채널)의 휘도 신호로 이루어지는 컬러 화상인 경우의 2가지에 대해서 설명한다.
신호 처리계는 CCD 이미지 센서(4)로부터 출력된 광DR 화상을 샘플링함으로 써 노이즈를 저감시키는 상관 2중 샘플링 회로(CDS; 5), 상관 2중 샘플링 회로(5)에 의해서 노이즈가 제거된 광DR 화상을, 예를 들면, 14 내지 16 비트 정도의 비트폭을 갖는 값으로 AD 변환하는 A/D 컨버터(6), A/D 컨버터(6)가 출력하는 광DR 화상에 대해서 계조 압축 처리를 실시하는 DSP(Digital Signal Processor; 7)로 구성된다.
A/D 컨버터(6)가 출력하는 14 내지 16 비트의 비트폭을 갖는 광DR 화상과 같이, 계조가 많은 화상 신호는 휘도 Y, 색차 Cr, Cb 등의 통상의 비디오 신호로는 완전히 재현할 수 없으나, DSP(7)에 의한 계조 압축 처리에 의해, 휘도 Y, 색차 Cr, Cb 등의 통상의 비디오 신호로는 재현할 수 있는 범위로 계조를 압축할 수 있도록 되어 있다. DSP(7)에 대해서는 도 2 이후를 참조하여 상세히 설명한다.
디지털 비디오 카메라(1)의 기록계는 DSP(7)로부터 입력되는 광DR 화상 또는 협DR 화상을 인코딩하여 메모리(13)에 기록하거나, 메모리(13)에 기억되어 있는 부호 데이터를 판독하여 디코딩하여, DSP(7)에 공급하는 CODEC(Compression/Decompression; 12), 및 인코딩된 광DR 화상 또는 협DR 화상을 기억하는 자기 디스크, 광디스크, 광자기 디스크, 반도체 등으로 이루어지는 메모리(13)로 구성된다.
표시계는 DSP(7)로부터 공급되는 협DR 화상을 DA 변환하는 D/A 컨버터(9), D/A 컨버터(9)가 출력하는 아나로그의 협DR 화상을, 휘도 Y, 색차 Cr, Cb 등의 통상의 비디오 신호로 변환하여 디스플레이(11)로 출력하는 비디오 인코더(10), 및 비디오 신호에 대응하는 화상을 표시함으로써 파인더나 비디오 모니터로서 기능하 는 LCD(Liquid Crystal Display) 등으로 이루어지는 디스플레이(11)로 구성된다.
제어계는 CCD 이미지 센서(4) 내지 DSP(7)의 동작 타이밍을 제어하는 타이밍 제너레이터(TG; 8), 사용자로부터의 각종의 조작을 받아 들이는 입력 디바이스 (15), 및 디지털 비디오 카메라(1)의 전체를 제어하는 CPU(Central Processing Unit; 14)로 구성된다.
다음에, 디지털 비디오 카메라(1)의 동작의 개요에 대해서 설명한다. 피사체의 광학 화상(입사광)은 렌즈(2) 및 조리개(3)를 통하여 CCD 이미지 센서(4)에 입사되고, CCD 이미지 센서(4)에 의해서 광전 변환되고, 얻어진 광DR 화상의 화소가 되는 전기 신호는 상관 2중 샘플링 회로(5)에 의해서 노이즈가 제거되고, A/D 컨버터(6)에 의해서 디지털화된 후, DSP(7)로 공급된다.
DSP(7)는 A/D 컨버터(6)로부터 입력된 광DR 화상에 대해서 계조 압축 처리를 실시하고, 협DR 화상을 생성하여, D/A 컨버터(9) 또는 CODEC(12), 또는 양쪽에 출력한다. D/A 컨버터(9)에 공급된 협DR 화상은 DA 변환되고, 비디오 인코더 (10)에 의해 통상의 비디오 신호로 변환되어, 그 화상이 디스플레이(11)에 표시된다. 한편, CODEC(12)에 공급된 협DR 화상은 부호화되어 메모리(13)에 기록된다. 이상으로 디지털 비디오 카메라(1)의 동작 개요의 설명을 종료한다.
다음에, 본 발명의 주안이 되는 DSP(7)에 대해서 설명한다.
도 2는 흑백 화상인 광DR 화상에 대응한 DSP(7)의 제1 구성예를 나타내고 있다. 이하, DSP(7)에 입력되는 흑백의 광DR 화상을, 광DR 휘도 화상 L로 기술한다. 또한, 광DR 휘도 화상의 화소치(즉, 휘도치)를, L(p)로 기술한다. 여기에서, p는 p=(x,y)와 같이, 화상에서의 화소 위치를 나타내는 벡터 또는 좌표이다. 따라서, L(p)는 화소 위치와 휘도치 양쪽 정보를 포함하는 것으로서, 광DR 휘도 화상을 나타내는 L과는 구별하여 이용하는 것으로 한다. 후술하는 그 밖의 화상과 그 화소치에 대해서도 마찬가지이다.
DSP(7)에는 광DR 휘도 화상 L의 휘도 L(p)가 래스터순으로 입력되는 것으로 한다.
DSP(7)의 제1 구성예에 있어서, 대수 변환부(21)는 입력되는 휘도 L(p)를 대수 변환하고, 얻어지는 대수 휘도 logL(p)를 톤 커브 보정부(22)로 출력한다. 톤 커브 보정부(22)는 입력되는 대수 휘도 logL(p)에 대해서, 미리 준비되어 있는 톤 커브를 적용하여 계조를 압축하는 방향으로 변환하고, 얻어지는 대수 휘도 logLc(p)를 축소 화상 생성부(23) 및 콘트라스트 보정부(25)로 출력한다. 또한, 톤 커브 보정부(22)는 적용한 톤 커브의 기울기를 나타내는 대표치 γ를 콘트라스트 보정부(25)로 출력한다. 이하, 적용한 톤 커브의 기울기를 나타내는 대표치 γ를, 간단히 대표치 γ로도 기술한다.
축소 화상 생성부(23)는 톤 커브 보정부(22)로부터 입력되는 1프레임분의 대수 휘도 logLc(p)에 기초하여, 축소 화상 logLc1을 생성하여, 축소 화상 메모리(24)에 보유시킨다.
콘트라스트 보정부(25)는 톤 커브 보정부(22)로부터 입력되는 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)의 톤 커브 보정에 의해 약화되어 있는 콘트라스트를, 대표치 γ 및 축소 화상 메모리(24)에 보유되어 있는 1프레임 전의 축소 화상 logLc1에 기초하여 보정하고, 얻어지는 대수 휘도 logLu(p)를 대수 역변환부(26)로 출력한다. 대수 역변환부(26)는 콘트라스트가 보정된 대수 휘도 logLu(p)를, 대수 역변환하여, 얻어지는 통상 폭의 휘도 Lu(p)를 감마 보정부(27)로 출력한다.
감마 보정부(27)는 대수 역변환부(26)로부터 입력되는 휘도 Lu(p)에 대해서, 재생 디바이스(예를 들면, 디스플레이(11))의 감마 특성을 고려한 감마 보정을 실시하여, 얻어지는 감마 보정 후의 휘도 Y(p)를 휘도 정보 산출부(28) 및 휘도역 정규화부(30)로 출력한다. 휘도 정보 산출부(28)는 감마 보정부(27)로부터 입력되는 1프레임분의 휘도 Y(p)에 대해서, 각각 휘도의 분포를 나타내는 휘도역 정보를 산출하여 휘도역 정보 메모리(29)에 보유시킨다. 여기에서, 휘도역 정보란 1프레임에 있어서의 휘도의 분포의 범위를 나타내는 정보로서, 예를 들면, 가장 어두운 쪽에 가까운 휘도 Yd와, 가장 밝은 쪽에 가까운 휘도 Yb를 휘도역 정보〔Yd, Yb〕로서 산출하도록 한다.
휘도역 정규화부(30)는 휘도역 정보 메모리(29)에 보유되어 있는 1프레임 전의 휘도역 정보〔Yd, Yb〕에 기초하여, 감마 보정부(27)로부터 입력되는 현재 프레임의 휘도 Y(p)를, 그 분포 범위가 재생 디바이스(예를 들면, 디스플레이(11))가 표현 가능한 범위에 합치하도록 변환하고, 얻어지는 휘도 Yn(p)를, 협DR 화상의 화소치로서 후단에 출력한다.
이상 설명한 바와 같이, DSP(7)의 제1 구성예에 따른 계조 압축 처리의 과정에 있어서, 축소 화상 생성부(23)에 의해 축소 화상 logLc1이 생성되고, 휘도역 정보 산출부(28)에 의해 휘도역 정보〔Yd, Yb〕가 산출된다. 이 축소 화상 logLc1 및 휘도역 정보〔Yd, Yb〕를 이하, 중간 정보로 기술한다.
DSP(7)에 의하면, 입력되는 광DR 휘도 화상의 각 프레임에 대해서 중간 정보가 산출되고, 산출된 중간 정보가 1프레임 후의 광DR 휘도 화상을 처리하기 위해 이용된다.
일반적으로, 계조 압축을 효과적으로 실시하기 위해서는 화상 전체 또는 화상 상에서 광역인 범위의 휘도치에 기초하여 산출된 정보가 필요하나, 당해 정보를 산출하기 까지의 타임래그(time lag)가 커지는 것이 실장상의 문제가 된다. 따라서, DSP(7)에서는 당해 정보로서, 시간적으로 매우 변화되기 어려운 것을 선택함으로써, 1프레임 전의 중간 정보를 현재 프레임에 대한 계조 압축에 이용한다. 이와 같은 구성을 취함으로써, 실장하더라도 메모리 사용량이나 회로 규모가 커지는 것을 회피할 수 있다.
다음에, DSP(7)의 제1 구성예의 각 부의 상세에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 톤 커브 보정부(22)의 제1 구성예를 나타내고 있다. 당해 제1 구성예에 있어서, LUT 메모리(41)에는 도 4에 도시한 바와 같은 단조 증가의 톤 커브에 상당하는 룩업 테이블(이하, LUT로 기술한다)과 톤 커브의 기울기를 나타내는 대표 치 γ가 미리 보유되어 있다. 또한, LUT 대신에 톤 커브에 상당하는 함수를 보유하도록 할 수도 있다. 테이블 참조부(42)는 LUT 메모리(41)에 보유되어 있는 LUT에 기초하여 대수 휘도 logL(p)를 대수 휘도 logLc(p)로 보정한다.
도 4는 톤 커브의 일례를 나타내고 있으며, 횡축이 입력 휘도 L(p)를, 종축이 톤 커브 보정 후의 휘도 Lc(p)를, 각각〔0,1〕로 정규화하여 대수축으로 표시하고 있다. 이 예와 같이, 단조 증가로서, 완만한 역S자형의 톤 커브를 적용하면, 고휘도 영역과 저휘도 영역에서는 계조 압축이 그다지 강하게 작용하지 않으므로, 계조 압축 후에도 백 일그러짐과 흑 일그러짐이 적은 양호한 색조를 얻을 수 있다. 반대로 중간 휘도역은 계조 압축이 강하게 작용하나, 그 만큼 중간 휘도역에 대해서는 후술하는 콘트라스트 보정이 충분히 적용되므로, 중간 휘도역에서도 콘트라스트 열화가 없는 양호한 협DR 화상을 얻을 수 있다.
또한, 톤 커브의 기울기를 나타내는 대표치 γ는 예를 들면, 휘도 전역의 기울기를 각각 구하여, 그들의 평균치를 대표치 γ로 하면 된다. 도 4에 도시된 톤 커브의 경우, 대표치 γ= 0.67이다.
도 5는 톤 커브 보정부(22)의 제2 구성예를 나타내고 있다. 당해 제2 구성예는 제1 구성예와 같이 미리 준비되어 있는 LUT를 이용하는 것이 아니라, 프레임마다 대표치 γ를 산출하여, 대수 휘도 logL(p)를, 대수 휘도 logLc(p)로 보정하는 것이다. 제2 구성예에 있어서, 평균 휘도 산출부(51)는 1프레임분의 대수 휘도 logL(p)의 평균치 μ를 산출한다. 제산기(52)는 소정의 상수 logLT를 평균치 μ로 나눗셈하여 대표치 γ를 산출한다. γ메모리(53)는 제산기(52)로부터 입력된 대표치 γ를 보유한다. 승산기(54)는 현재 프레임의 대수 휘도 logL(p)에, γ메모리(53)에 보유되어 있는 1프레임 전의 대표치 γ를 곱셈하여, 톤 커브 보정 후의 대수 휘도 logLc(p)를 산출한다.
여기에서, 소정의 상수 logLT를, 중용 레벨의 대수 휘도로 정해 두면, 1프레임분의 대수 휘도 logL(p)의 평균치가, logLT 와 같은 값의 톤 커브 보정 후의 대수 휘도 logLc(p)로 변환되게 된다.
대표치 γ는 프레임마다 산출되나, 현실적으로는 각 프레임의 대수 휘도 logL(p)의 평균치 μ에 기초하여 결정되므로, 전후의 프레임에서는 그다지 변화가 없을 것을 기대할 수 있다. 따라서, 이 대표치 γ도, 상술한 축소 화상 logLc1 및 휘도역 정보〔Yd, Yb〕와 마찬가지로, 1프레임 전의 것을, 현재 프레임에 대한 톤 커브 보정에 이용하도록 하고 있다. 이하, 대표치 γ도 중간 정보에 포함시키는 것으로 한다.
도 6은 톤 커브 보정부(22)의 제3 구성예를 나타내고 있다. 당해 제3 구성예는 말하자면 제1 구성예와 제2 구성예를 조합시킨 것이다. 제3 구성예에 있어서, LUT 메모리(61)에는 도 4에 도시된 바와 같은 톤 커브에 상당하는 LUT와, 톤 커브의 기울기를 나타내는 대표치 γ1이 미리 보유되어 있다.
테이블 참조부(62)는 LUT 메모리(61)에 보유되어 있는 LUT에 기초하여 대수 휘도 logL(p)를, 대수 휘도 logLc'(p)로 보정하여 평균 휘도 산출부(63) 및 승산기 (66)로 출력한다.
평균 휘도 산출부(63)는 1프레임분의 대수 휘도 logLc'(p)의 평균치 μ를 산출하여, 제산기(64)로 출력한다. 제산기(64)는 소정의 상수 logLT를 평균치 μ로 나눗셈하여, 대표치 γ2 를 산출하여 γ2 메모리(65)에 보유시킨다. 승산기(66)는 현재 프레임의 대수 휘도 logLc'(p)에, γ2 메모리(65)에 보유되어 있는 1프레임 전의 대표치 γ2 를 곱셈하여, 톤 커브 보정 후의 대수 휘도 logLc(p)를 산출한다. 승산기(67)는 대표치 γ1, γ2의 곱을 대표치 γ(= γ1 ×γ2 )로서 후단의 콘트라스트 보정부(25)로 출력한다.
다음에, 도 7은 축소 화상 생성부(23)의 구성예를 나타내고 있다. 축소 화상 생성부(23)의 소트부(71)는 전단의 톤 커브 보정부(22)로부터 입력된 1프레임분의 대수 휘도 logLc(p)를, 화상 전체를 m×n개의 블록으로 분할했을 때에 속하는 블록에 응하여 분류하고, 평균치 계산부 72-1 내지 72-N(=m×n)으로 공급한다. 예를 들면, 첫번째 블록에 분류되는 것은 평균치 계산부 72-1에 공급되고, 두번째 블록에 분류되는 것은 평균치 계산부 72-2에 공급된다. 이하 마찬가지이며, N번째 블록에 분류되는 것은 평균치 계산부 72-N에 공급된다. 이하, 평균치 계산부 72-1 내지 72-N을 개개로 구별할 필요가 없는 경우, 단지 평균치 계산부 72로 기술한다.
평균치 계산부 72-i(i=1,2,…,N)는 1프레임분의 대수 휘도 logLc(p) 중, i번째의 블록에 분류되는 대수 휘도 logLc(p)의 평균치를 산출하여, 합성부(73)로 출력한다. 합성부(73)는 평균치 계산부 72-i로부터 각각 입력되는 대수 휘도 logLc(p)의 평균치를 화소치로 하는 m ×n 화소의 축소 화상 logLc1을 생성하여, 후단의 축소 화상 메모리(24)에 보유시킨다.
도 8은 평균치 계산부(72)의 구성예를 나타내고 있다. 평균치 계산부(72)의 가산기(81)는 전단의 소트부(71)로부터 입력되는 대수 휘도 logLc(p)에, 레지스터(r; 82)가 보유하는 값을 가산하여, 레지스터(r; 82)가 보유하는 값을 갱신한다. 제산기(83)는 레지스터(82)가 최종적으로 보유하고 있는 값을, 1개의 블록을 구성하는 화소수 Q로 나눗셈함으로써, 1개의 블록에 분류된 Q개의 대수 휘도 logLc(p)의 평균치를 산출한다.
다음에, 도 9는 콘트라스트 보정부(25)의 구성예를 나타내고 있다. 콘트라스트 보정부(25)의 보간 위치 지정부(91)는 전단의 톤 커브 보정부(22)로부터 입력된 대수 휘도 logLc(p)의 화소 위치 p(이하, 보간 위치 p로도 기술한다)를 취득하여, 보간부(92)로 출력한다. 보간부(92)는 축소 화상 메모리(24)에 보유되어 있는 1프레임 전의 축소 화상 logLc1을 이용하여, 보간 위치 p에 대응하는 화소 logLc1(p)를 보간에 의해 산출하여 콘트라스트 강조부(94)로 출력한다.
게인치 설정부(93)는 톤 커브 보정부(22)로부터의 이전 프레임에 대한 대표 치 γ와, 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)에 기초하여, 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)의 콘트라스트 강조량을 결정하는 게인치 g(p)를 산출한다. 콘트라스트 강조부(94)는 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)를, 게인치 g(p) 및 축소 화상의 보간치 logLc1(p)에 기초하여, 저주파수 성분 이외의 콘트라스트가 강조된 대수 휘도 logLu(p)를 산출한다.
도 10은 보간부(92)의 구성예를 나타내고 있다. 보간부(92) 는 1프레임 전의 축소 화상 logLc1의 보간 위치 p의 근방의 4 ×4 화소를 이용한 쌍 3차 보간에 의해, 보간 위치 p에 대응하는 화소 logLc1(p)를 보간하는 것이다.
근방 선택부(101)는 보간 위치 p의 입력을 받아서, 축소 화상 메모리(24)에 보유되어 있는 1프레임 전의 m ×n 화소의 축소 화상 logLc1으로부터, 보간 위치 p 근방의 4 ×4 화소의 화소치
Figure 112004040698588-pct00002
를 취득하여, 곱의합부(104)로 출력한다. 여기에서,
Figure 112004040698588-pct00003
의 표기는 화소치 a가 i ×j의 2차원 배열 데이터인 것을 나타낸다. 또한, 근방 선택부(101)는 취득한 화소치
Figure 112004040698588-pct00004
와 보간 위치 p의 수평 방향의 위치 오차량 dx, 수직 방향의 위치 오차량 dy를, 각각 수평 계수 산출부(102) 또는 수직 계수 산출부(103)로 출력한다.
여기에서, 보간 위치 p, 근방의 화소치
Figure 112004040698588-pct00005
, 위치 오차량 dx, dy의 관계에 대해서, 도 11을 참조하여 설명한다.
도 11의 m×n의 단위는 m×n 화소의 축소 화상 logLc1을 나타내고 있다. 지금 보간 위치 p=(px,py)가 주어졌다고 하면, 보간 위치 p에 대응하는 축소 화상 logLc1상의 위치 q는 q=(qx,qy)=(px/bx-0.5,py/by-0.5)이다. 단, (bx,by)=(화상 logLc의 수평 화소수/m, 화상 logLc 의 수직 화소수/n)이다.
보간 위치 p에 대응하는 축소 화상 상의 위치 q로부터 근방 화소를 얻으려면, 도 11에 있어서는 사선으로 나타낸 qx-2＜x＜qx+2, qy-2＜y＜qy+2의 범위에 위치하는 축소 화상 logLc1의 화소를 취득하면 된다. 사선으로 나타내어진 영역 내의 4×4의 "+" 마크로 나타내어진 위치가 취득되는 화소의 위치이다. 근방 화소와 보간 위치 p의 오차량(dx,dy)은 보간 위치 q의 왼쪽 아래 방향의 가장 가까운 화소의 차분으로 한다. 즉, 오차량(dx,dy)=(qx의 소수부, qy의 소수부)이다.
도 10으로 돌아간다. 수평 계수 산출부(102)는 근방 선택부(101)로부터 입력된 수평 방향 오차량 dx에 기초하여, 수평 방향의 3차 보간 계수
Figure 112004040698588-pct00006
를 계산한다. 마찬가지로, 수직 계수 산출부(103)는 근방 선택부(101)로부터 입력된 수직 방향 오차량 dy에 기초하여, 수직 방향의 3차 보간 계수
Figure 112004040698588-pct00007
를 계산한다.
예를 들면, 수평 방향의 3차 보간 계수
Figure 112004040698588-pct00008
는 다음 식(1)을 이용하여 계산한다.≤
Figure 112004040698588-pct00009
Figure 112004040698588-pct00010
…(1)
또한, 예를 들면, 수직 방향의 3차 보간 계수
Figure 112004040698588-pct00011
는 다음 식(2)를 이용하여 계산한다.
Figure 112004040698588-pct00012
Figure 112004040698588-pct00013
…(2)
또한, 3차 보간 계수
Figure 112004040698588-pct00014
,
Figure 112004040698588-pct00015
의 계산에는 상술한 식(1), (2) 외에, 충분히 원만한 보간을 얻으려면, 임의의 계산식을 이용할 수 있다.
곱의합부(104)는 근방의 화소치
Figure 112004040698588-pct00016
와, 수평 방향의 보간 계수
Figure 112004040698588-pct00017
및 수직 방향 보간 계수
Figure 112004040698588-pct00018
의 곱의합 계산에 의해, 축소 화상 logLc1 의 보간 위치 p의 보간치 Lc1 (p)를, 다음 식(3)을 이용하여 산출한다.
Figure 112004040698588-pct00019
…(3)
다음에, 게인치 설정부(93)에 대해서 설명한다. 게인치 설정부(93)는 상술한 바와 같이, 후단의 콘트라스트 강조부(94)에 의해 저주파수역 이외가 강조될 때의강조량을 조절하는 게인치 g(p)를 설정하는 것이다. 게인치 g(p)=1인 경우, 콘트라스트 강조부(94)에 있어서 콘트라스트는 강조도 억제도 이루어지지 않는다. 게인치 g(p)＞1인 경우, 그 값에 대응하여 콘트라스트가 강조된다. 또한, 게인치 g(p)＜1인 경우, 그 값에 대응하여 콘트라스트가 억제된다.
게인치 설정의 개략을 설명한다. 화상의 콘트라스트는 톤 커브 보정에 의한 계조 압축에 의해 이미 억제되어 있으나, 그 억제량은 톤 커브의 기울기에 의존하고 있다. 예를 들면, 강한 계조 압축을 행하도록 기울기가 작은 톤 커브가 적용되어 있으면, 콘트라스트의 억제도 강하게 이루어지게 된다. 또한, 예를 들면, 톤 커브로서 기울기 1의 직선이 적용되어 있으면, 화상이 변화하지 않는 즉 콘트라스트의 억제는 이루어지지 않게 된다.
따라서, 게인치 설정부(93)에서는 톤 커브의 기울기의 대표치 γ가 1보다도 작은 경우에는 게인치가 1보다 커지도록, 톤 커브의 기울기의 대표치 γ의 역수 1/γ을 게인치로서 채용한다.
또한, 입력되는 대수 휘도 logLc(p)가 백 레벨 또는 흑 레벨에 가까운 경우에는 중간 휘도역과 같은 정도의 콘트라스트 강조를 행하면, 클리핑이 발생하여 역으로 화상의 디테일을 잃게 되는 결과가 되므로, 입력되는 대수 휘도 logLc(p)가 백 레벨 또는 흑 레벨에 가까워짐에 따라서, 게인치가 1에 근접하도록 한다.
즉, 대표치 γ의 역수 1/γ=g0로서, 게인치 g(p)를 다음 식(4)와 같이 산출한다.
g(p) = 1+(g0-1)×attn(p)
…(4)
여기에서, attn(p)는 감쇠하는 계수로서, 다음 식(5)를 이용하여 계산된다.
Figure 112004040698588-pct00020
Figure 112004040698588-pct00021
…(5)
또한, 식(5)에 있어서, logLgray는 중용인 그레이 레벨의 대수 휘도를 나타내고, logLwhite는 백클립 레벨(최대의 백 레벨)의 대수 휘도를 나타내며, 양쪽 모두 미리 설정되어 있는 상수이다.
도 12는 게인치 설정부(93)의 구성예를 나타내고 있다. 제산기(111)는 전단으로부터 입력되는 대표치 γ의 역수 1/γ=g0를 산출하여 감산기(112)로 출력한다. 감산기(112)는 (g0-1)를 연산하여 승산기(118)로 출력한다.
감산기(113)는 대수 휘도 logLc(p)와, 중용인 그레이 레벨의 대수 휘도 logLgray의 차(logLc(p)-logLgray)를 연산하여, 제산기(115)로 출력한다. 감산기(114) 는 백클립 레벨의 대수 휘도 logLwhite와, 대수 휘도 logLgray의 차(logLwhite -logLgray)를 연산하여, 제산기(115)로 출력한다. 나누셈기(115)는 감산기 113의 출력(logLc(p)-logLgray)를, 감산기 114의 출력(logLwhite-logLgray)으로 나눗셈하여, 절대치 계산기(116)로 출력한다. 절대치 계산기(116)는 제산기(115)의 출력의 절대치를 계산하여 클립기(117)로 출력한다. 클립기(117)는 절대치 계산기(116)의 출력이 1을 초과하는 경우, 그 값을 1로 클리핑하고, 절대치 계산기(116)의 출력이 1을 초과하지 않는 경우, 그 값을 그대로, attn(p)로서 승산기(118)로 출력한다.
승산기(118)는 감산기(112)의 출력에, 클립기(117)의 출력을 곱셈하여, 가산기(119)로 출력한다. 가산기(119)는 승산기(118)의 출력에 1을 가산하여, 연산 결과를 게인치 g(p)로서 후단으로 출력한다.
다음에, 도 13은 콘트라스트 강조부(94)의 구성예를 나타내고 있다. 감산기(121)는 대수 휘도 logLc(p)와, 축소 화상의 보간치 logLc1(p)의 차(logLc(p)-logLc1(p))를 연산하여, 승산기(122)로 출력한다. 승산기(122)는 감산기(121)의 출력과 게인치 g(p)의 곱을 연산하여, 가산기(123)로 출력한다. 가산기(123)는 승산기(122)의 출력에 축소 화상의 보간치 logLc1(p)를 가산하여, 콘트라스트 보정이 이루어진 대수 휘도 logLu(p)를 후단으로 출력한다.
또한, 축소 화상의 보간치 logLc1(p)는 m×n 화소의 축소 화상을 근거로 하여 보간된 값이므로, 축소 전의 화상 logLc의 극히 저주파역 성분만을 갖는 것이다.
즉, 감산기(121)의 출력(logLc(p)-logLc1(p))는 원래의 대수 휘도 logLc(p)로부터 극히 저역 성분만을 뺀 것이다. 이와 같이, 휘도 신호를 극히 저주파역의 성분과 그 이외의 성분의 2가지로 분리하고, 그 중, 저주파역 성분 이외를 게인치 g(p)를 곱셈하여 강조한 후, 다시 가산기(123)에 의해 합성한 것이, 콘트라스트 보정이 이루어진 대수 휘도 logLu(p)이다.
이와 같이, 콘트라스트 강조부(94)에서는 극히 저주파역을 제외하는 저중주파역으로부터 고주파역의 성분이 같은 게인치 g(p)로 강조되도록 되어 있다. 따라서, 콘트라스트 보정이 이루어진 대수 휘도 logLu(p)는 고주파역만을 강조했을 때에 두드러지는 엣지 부분의 국소적인 오버슈트는 발생하지 않고, 보기에도 극히 자연스럽게 콘트라스트가 강조된 화상을 얻을 수 있도록 되어 있다.
다음에, 휘도역 정보 산출부(28) 및 휘도역 정규화부(30)에 대해서 설명한다.
우선, 휘도역 정규화 처리의 개요를 설명한다. DSP(7)에 의한 계조 압축 처리의 목적은 광DR 휘도 화상을, 디스플레이(11) 등의 재생 디바이스의 다이나믹 레인지에 적합한 협DR 화상으로 변환하는 것이며, 그를 위해서, 재생 디바이스의 다이나믹 레인지에 맞춘 톤 커브가 톤 커브 보정부(22)에 미리 준비되어 있다. 이에 따라, 촬영된 대다수의 광DR 휘도 화상을, 적절히 계조 압축할 수 있다.
그러나, 촬영하는 피사체에 따라서는 입사광의 다이나믹 레인지가 원래 그다지 크지 않은 것도 있을 수 있으므로, 그 화상에 계조 압축 처리를 실시한 경우, 필요 이상으로 계조 압축이 이루어져, 재생 디바이스의 재생 가능한 다이나믹 레인지보다도 좁은 레인지로, 휘도가 한정되게 되는 경우도 있을 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 휘도역 정규화부(30)에서는 계조 압축 처리의 최종 단계의 처리로서, 감마 보정 후의 휘도 신호 Y(p)의 다이나믹 레인지가, 재생 디바이스가 재생 가능한 다이나믹 레인지에 일치하도록, 감마 보정 후의 휘도 신호 Y(p)를 정규화한다.
도 14는 휘도역 정규화부(30)에 의한 휘도역 정규화 처리의 모습을 나타내고 있다. 동 도면의 꺽은선 그래프는 횡축에 휘도역 정규화 전의 감마 보정된 휘도 Y를 나타내고, 종축에 휘도역 정규화 후의 휘도 Yn을 나타내며, 계조 변환 곡선 α는 휘도 Y를 Yn으로 변환할 때에 이용하는 변환 테이블을 나타내고 있다.
계조 변환 곡선 α를 구하는 법에 대해서 설명한다. 꺽은선 그래프의 아래에 도시된 사선의 도형 131은 휘도역 정규화전의 휘도 화상 Y의 히스토그램의 일예이다. 이 예에 있어서는 감마 보정이 이루어진 휘도역 정규화 전의 단계에서, 디지탈 비디오 카메라(1)가 생성할 수 있는 최저 휘도 Ymin에서 최고 휘도 Ymax까지의 다이나믹 레인지보다도 좁은 다이나믹 레인지에 계조 압축된 휘도 화상이 얻어지고 있다.
이 다이나믹 레인지 대로 재생 디바이스로 출력하면, 재생 디바이스의 재생 가능한 다이나믹 레인지가 유효하게 사용되지 않으므로, 휘도역 정규화 전의 휘도 화상 Y의 휘도 분포가, 재생 디바이스의 다이나믹 레인지의 전역에 걸쳐서 분포하 도록 정규화를 실행한다.
그를 위해서, 우선 휘도역 정규화 전의 휘도 화상 Y의 히스토그램 형상 131이 분포하는 범위〔Yd, Yb〕를, 휘도역 정규화 전의 휘도 화상 Y의 휘도역 정보로서 산출한다. 그리고, 재생 디바이스의 휘도역〔Ynb,Ync〕의 상하단보다도 약간 내측의 휘도 Yna,Yns를 설정하고, 횡축의 휘도｛Ymin,Yd,Yb,Y max｝가 종축의 휘도 ｛Ynb,Yna,Yns,Ync｝에 대응하도록 계조 변환 곡선 α를 결정한다.
이 계조 변환 곡선 α를 이용하여 계조 변환을 수행하면. 꺽은선 그래프의 왼쪽에 도시된 사선의 도형 132와 같은 히스토그램 형상을 갖는 휘도 화상 Yn을 얻을 수 있다.
또한, 휘도역 정규화 전의 휘도역〔Yd, Yb〕를, 재생 디바이스의 휘도역〔Ynb,Ync〕보다도 약간 좁은 휘도역〔Yna,Yns〕에 매핑(mapping)하도록, 계조 변환 곡선 α를 결정했으나, 그 이유는 휘도 Ynb,Ync부근에서의 급격한 휘도 클리핑이 화상 상에 나타나지 않도록 하기 위해서이다.
여기에서, 휘도 Yna,Yns는 휘도 Ynb,Ync에 기초하여 미리 적절한 값으로 설정되어 있는 것으로 한다.
또한, 휘도역 정규화 전의 휘도역 〔Yd, Yb〕의 취득은 휘도역 정보 산출부 (28)가 수행하고, 계조 변환 곡선 α의 결정 및 휘도 Yn(p)의 산출은 휘도역 정규화 부(30)가 실행한다.
도 15는 휘도역 정보 산출부(28)의 구성예를 나타내고 있다. 휘도역 정보 산출부(28)에 있어서, 시분할부(141)는 감마 보정부(27)로부터 입력된 휘도 Y(p)를, 그 화소 위치 p에 기초하여 선별한다. 즉, 미리 설정된 화소 위치의 화소의 휘도만큼을 후단의 MIN 소트부(142) 및 MAX 소트부(145)에 공급한다.
MIN 소트부(142)는 비교부(143)와 레지스터(144)의 조합이 k세트 직렬로 배치되어 있으며, 입력된 휘도 Y(p)를 작은 순으로 레지스터 144-1 내지 144-k에 보유하도록 되어 있다.
예를 들면, 비교부 143-1은 시분할부(141)로부터의 휘도 Y(p)와 레지스터 144-1의 값을 비교하고, 시분할부(141)로부터의 휘도 Y(p)가 레지스터 144-1의 값보다도 작은 경우, 시분할부(141)로부터의 휘도 Y(p)를 이용하여 레지스터 144-1의 값을 갱신한다. 반대로, 시분할부(141)로부터의 휘도 Y(p)가 레지스터 144-1의 값보다도 작지 않은 경우, 시분할부(141)로부터의 휘도 Y(p)는 후단의 비교부 143-2에 공급된다.
비교부 143-2는 비교부 143-1로부터의 휘도 Y(p)와 레지스터 144-2의 값을 비교하여, 비교부 143-1로부터의 휘도 Y(p)가 레지스터 144-2의 값보다도 작은 경우, 비교부 143-1로부터의 휘도 Y(p)를 이용하여 레지스터 144-2의 값을 갱신한다. 반대로, 비교부 143-1로부터의 휘도 Y(p)가 레지스터 144-2의 값보다도 작지 않은 경우, 비교부 143-1로부터의 휘도 Y(p)는 후단의 비교부 143-3에 공급된다.
비교부 143-3 이후에 있어서도 마찬가지이며, 1프레임분의 휘도 Y(p)가 입력 된 단계에서, 레지스터 144-1에 휘도 Y(p)의 최소치 Ymin이 보유되고, 레지스터 144-2 내지 144-k에, 휘도 Y(p)가 작은 순으로 보유되게 되고, 레지스터 144-k에 보유된 휘도 Y(p)가, 휘도역 정보의 휘도 Yd로서 후단으로 출력된다.
MAX 소트부(145)는 비교부(146)와 레지스터(147)의 조합이 k세트 직렬로 배치되어 있고, 입력된 휘도 Y(p)를 큰 순으로 레지스터 147-1 내지 147-k에 보유하도록 되어 있다.
예를 들면, 비교부 146-1은 시분할부(141)로부터의 휘도 Y(p)와 레지스터 147-1의 값을 비교하여, 시분할부(141)로부터의 휘도 Y(p)가 레지스터 144-1의 값보다도 큰 경우, 시분할부(141)로부터의 휘도 Y(p)를 이용하여 레지스터 147-1의 값을 갱신한다. 반대로, 시분할부(141)로부터의 휘도 Y(p)가 레지스터 147-1의 값 보다도 크지 않은 경우, 시분할부(141)로부터의 휘도 Y(p)는 후단의 비교부 146-2에 공급된다.
비교부 146-2는 비교부 146-1로부터의 휘도 Y(p)와 레지스터 147-2의 값을 비교하여, 비교부 146-1로부터의 휘도 Y(p)가 레지스터 147-2의 값보다도 큰 경우, 비교부 146-1로부터의 휘도 Y(p)를 이용하여 레지스터 147-2의 값을 갱신한다. 반대로, 비교부 146-1로부터의 휘도 Y(p)가 레지스터 147-2의 값보다도 크지 않은 경우, 비교부 146-1로부터의 휘도 Y(p)는 후단의 비교부 146-3에 공급된다.
비교부 146-3 이후에 있어서도 마찬가지이며, 1프레임분의 휘도 Y(p)가 입력된 단계에서, 레지스터 147-1에 휘도 Y(p)의 최대치 Ymax가 보유되고, 레지스터 147-2 내지 147-k에, 휘도 Y(p)가 큰 순으로 보유됨으로써, 레지스터 147-k에 보유된 휘도 Y(p)가, 휘도역 정보의 휘도 Yb로서 후단에 출력된다.
또한, MIN 소트부(142) 및 MAX 소트부(145)에 입력되는 휘도 Y(p)는 시분할부(141)에 의해 시분할된 것이므로, 시분할의 간격과, MIN 소트부(142) 및 MAX 소트부(145)의 단수 k를 적절히 조정하면, 1프레임의 전화소 중, 예를 들면, 상한 및 하한의 각각 1% 등에 상당하는 휘도 Yd,Yb를 얻을 수 있게 된다.
도 16은 휘도역 정규화부(30)의 구성예를 나타내고 있다. 휘도역 정규화부 (30)는 상술한 바와 같이, 계조 변환 곡선 α를 결정하고, 계조 변환 곡선 α를 이용하여 감마 보정 후의 휘도 Y(p)를 휘도역 정규화 후의 휘도 Yn(p)로 변환하는 것이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 계조 변환 곡선 α는 5개의 선분으로 구성되어 있으므로, 휘도역 정규화부(30)에서는 입력된 휘도 Y(p)가 어느 선분의 범위인지를 판별하고, 입력된 휘도 Y(p)에 계조 변환 곡선 α를 구성하는 5개의 선분 중의 하나를 적용하여, 휘도역 정규화 후의 휘도 Yn(p)로 변환한다.
휘도역 정규화부(30)의 셀렉터(151)는 입력 단자 i에 입력되는 휘도 Y(p)에 기초하여, 입력 단자 a 내지 h에 각각 입력되는 휘도 Ymax, Yb, Yd, Ymin, Ync,Yns,Yna,Ynb 중의 4개의 휘도를, 출력 단자 j 내지 m으로부터 출력한다. 이 대응 관계는 다음 식(6)과 같다.
Figure 112004040698588-pct00022
… (6)
감산기 152는 출력 단자 k의 출력과 출력 단자 j의 출력의 차를 연산하여, 제산기(155)로 출력한다. 감산기 153은 출력 단자 l의 출력과 감산기 154의 출력의 차를 연산하여, 제산기(155)로 출력한다. 감산기 154는 휘도 Y(p)와 출력 단자 m의 출력의 차를 연산하여, 승산기(156)로 출력한다. 제산기(155)는 감산기 152의 출력과 감산기 153의 출력의 비를 연산하여 승산기(156)로 출력한다. 승산기(156)는 제산기(155)의 출력과 감산기 154의 출력의 곱을 연산하여, 가산기(157)로 출력한다. 가산기(157)는 출력 단자 j의 출력과 승산기(156)의 출력을 가산하여 출력한다.
가산기(157)의 출력 Yn(p)는 감마 보정 후의 휘도 Y(p)에 기초하여 판별된 계조 변환 곡선 α의 선분을 나타내는 다음 식(7)으로 나타내는 것과 같아진다.
Figure 112004040698588-pct00023
… (7)
이상으로, 도 2에 도시된 DSP(7)를 구성하는 각 부의 설명을 종료한다.
한편, 도 6에 도시된 톤 커브 보정부(22)의 평균 휘도 산출부(63)와, 도 7에 도시된 축소 화상 생성부(23)의 평균 휘도 계산부(72)가 동일한 계산을 실행하는 것에 주목하면, 더욱 더욱 회로 구성으로 연산량을 감소시킬 수 있다. 구체적으로는 도 2의 톤 커브 보정부(22), 축소 화상 생성부(23), 축소 화상 메모리(24), 및 콘트라스트 보정부(25)를 조합시켜, 도 17에 도시한 바와 같은 복합부를 형성하면 된다.
이 복합부(160)는 도 2에 도시된 톤 커브 보정부(22), 축소 화상 생성부 (23), 축소 화상 메모리(24), 및 콘트라스트 보정부(25)와 치환 가능한 것이다.
복합부(160)의 LUT 메모리(161)에는 도 4에 도시된 바와 같은 톤 커브에 상당하는 LUT와, 톤 커브의 기울기를 나타내는 대표치 γ1가 미리 보유되어 있다. 테이블 참조부(162)는 상단으로부터 입력된 대수 휘도 logL(p)를, LUT 메모리(161)에 보유되어 있는 LUT에 기초하여 대수 휘도 logLc'(p)로 보정하여 축소 화상 생성부(163) 및 승산기(172)로 출력한다.
축소 화상 생성부(163)는 대수 휘도 화상 logLc'를 m×n개의 블록으로 분할하고, 각 블록에 속하는 화소의 대수 휘도 logLc'(p)의 평균치를 산출하여, m×n 화소의 제1 축소 화상을 생성하고, 제1 축소 화상 메모리(164)에 보유되어 있는 1프레임 전의 제1 축소 화상의 화소치의 평균치 μ를 산출하여, 제산기(166)로 출력한다. 제산기(166)는 소정의 상수 logLT를 평균치 μ로 나눗셈하여, 대표치 γ2를 산출하고, γ2 메모리(167)에 보유시킨다. 승산기(168)는 제1 축소 화상 메모리 (164)에 보유되어 있는 제1 축소 화상의 각 화소에, γ2 메모리(65)에 보유되어 있는 대표치 γ2를 곱셈하여, 제2 축소 화상 logLc1를 생성하여, 제2 축소 화상 메모리(169)에 보유시킨다.
승산기(170)는 테이블 참조부(162)로부터 입력된 현재 프레임의 대수 휘도 logLc'(p)에, γ2 메모리(167)에 보유되어 있는 1프레임 전의 대표치 γ2 를 곱셈하여, 톤 커브 보정 후의 대수 휘도 logLc(p)를 산출한다. 승산기(171)는 대표치 γ1, γ2 의 곱을 대표치 γ(=γ1×γ2 )로서 게인치 설정부(172)로 출력한다.
게인치 설정부(172)는 승산기(171)로부터 입력된 이전 프레임에 대한 대표치 γ와, 승산기(170)로부터 입력된 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)에 기초하여, 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)의 콘트라스트 강조량을 결정하는 게인치 g(p)를 산출한다.
보간 위치 지정부(173)는, 승산기(170)로부터 입력된 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)의 화소 위치 p(이하, 보간 위치 p로도 기술한다)를 취득하여, 보간부 (174)로 출력한다. 보간부(174)는, 제2 축소 화상 메모리(169)에 보유되어 있는 1프레임 전의 제2 축소 화상 logLc1을 이용하여, 보간 위치 p에 대응하는 화소 logLc1(p)를 보간에 의해 산출하여 콘트라스트 강조부(175)로 출력한다.
콘트라스트 강조부(175)는, 승산기(170)로부터 입력된 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)에 대해서, 게인치 g(p) 및 축소 화상의 보간치 logLc1(p)에 기초하여, 저주파수 성분 이외의 콘트라스트가 강조된 대수 휘도 logLu(p)를 산출한다.
이 복합부(160)를 이용하면, 평균 휘도 산출부(165)는, 제1 축소 화상의 m×n 화소의 평균치를 산출하게 되므로, 본래의 화상 사이즈의 대수 휘도 화상 logLc의 화소의 평균치를 산출하는 도 6의 평균 휘도 산출부(63)에 비교하여, 연산량을 삭감할 수 있다. 따라서, 연산에 기인하는 지연 시간을 단축할 수 있다.
다음에, 도 17에 도시된 복합부(160)가 적용된 DSP(7)의 제1 구성예에 따른 종합적인 계조 압축 처리에 대해서, 도 18의 플로우차트를 참조하여 설명한다.
단계 S1에 있어서, DSP(7)는 입력된 현재 프레임의 광DR 휘도 화상 L을, 1프레임 전의 광DR 휘도 화상에 대해서 산출되어, 보유되어 있는 중간 정보(제2 축소 화상 logLc(p), 대표치 γ, 휘도역 정보〔Yd, Yb〕)를 기초하여 협DR 휘도 화상 Yn으로 변환한다. 또한, DSP(7)는 현재 프레임의 광DR 휘도 화상 L에 대한 중간 정보를 산출한다.
단계 S2에 있어서, DSP(7)는 산출한 현재 프레임의 광DR 휘도 화상 L에 대한 중간 정보를 이용하여, 보유하고 있던 1프레임 전의 광DR 휘도 화상에 대한 중간 정보를 갱신한다.
단계 S3에 있어서, DSP(7)는 입력된 현재 프레임의 광DR 휘도 화상에, 후속하는 프레임이 존재하는지의 여부를 판정하여, 후속하는 프레임이 존재한다고 판정한 경우, 단계 S1으로 복귀하여 그 이후의 처리를 반복한다. 반대로, 후속하는 프 레임이 존재하지 않는다고 판정된 경우, 이 계조 압축 처리는 종료된다.
단계 S1에서의 화소 단위의 처리의 상세를, 도 19의 플로우차트를 참조하여 설명한다. 이하에 설명하는 각 단계의 처리는, 래스터순으로 입력되는 주목 화소(화소 위치 p)에 대해서 실행된다.
단계 S11에 있어서, DSP(7)에 주목 화소(화소 위치 p)의 휘도 L(p)가 입력된다. 단계 S12에 있어서, 대수 변환부(21)는 입력된 휘도 L(p)를 대수 변환하고, 얻어진 대수 휘도 logL(p)를 복합부(160)로 출력한다. 단계 S13에 있어서, 복합부 (160)의 테이블 참조부(162)는, 대수 변환부(21)로부터 입력된 대수 휘도 logL(p)를, LUT 메모리(161)에 보유되어 있는 LUT에 기초하여 대수 휘도 logLc'(p)로 보정하여 축소 화상 생성부(163) 및 승산기(172)로 출력한다. 이와 동시에, LUT 메모리(161)는, 톤 커브의 기울기의 대표치 γ1을 승산기(171)로 출력한다. 승산기(171)는, 대표치 γ1과 γ2 메모리(167)에 보유되어 있는 1프레임 전의 제1 축소 화상에 기초하여 산출된 γ2 의 곱을 대표치 γ로서 게인치 설정부(172)로 출력한다.
단계 S14에 있어서, 축소 화상 생성부(163)는 톤 커브 보정 후의 1프레임분의 대수 휘도 logLc'(p)를 근거로 하여, 제1 축소 화상을 생성한다. 여기에서, 생성된 제1 축소 화상에 기초하여, 대표치γ2가 산출된다. 또한, 생성된 제1 축소 화상에 산출된 대표치 γ2 가 곱셈되어, 제2 축소 화상 logLc1이 생성된다.
단계 S15에 있어서, 승산기(170)는 테이블 참조부(162)로부터 입력된 현재 프레임의 대수 휘도 logLc'(p)에, γ2 메모리(167)에 보유되어 있는 1프레임 전의 대표치 γ2를 곱셈하여, 톤 커브 보정 후의 대수 휘도 logLc(p)를 산출한다.
단계 S16에 있어서, 게인치 설정부(172)는 승산기(171)로부터 입력된 이전 프레임에 대한 대표치 γ와, 승산기(170)로부터 입력된 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)에 기초하여, 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)의 콘트라스트 강조량을 결정하는 게인치 g(p)를 산출한다.
단계 S17에 있어서, 보간부(174)는 제2 축소 화상 메모리(169)에 보유되어 있는 1프레임 전의 제2 축소 화상 logLc1 을 이용하여, 보간 위치 p에 대응하는 화소 logLc1(p)를 보간에 의해 산출하여 콘트라스트 강조부(175)로 출력한다. 단계 S18에 있어서, 콘트라스트 강조부(175)는, 제2 축소 화상의 보간치 logLc1(p) 및 게인치 g(p)에 기초하여, 톤 커브 보정 후의 대수 휘도 logLc(p)의 저주파역 성분 이외를 강조하고, 그 결과 얻어진 콘트라스트 보정된 대수 휘도 logLu(p)를 후단의 대수역 변환부(26)로 출력한다.
단계 S19에 있어서, 대수 역변환부(26)는 콘트라스트 보정된 대수 휘도 logLu(p)를, 통상 축의 휘도 Lu(p)로 변환하여, 감마 보정부(27)로 출력한다. 단계 S20에 있어서, 감마 보정부(27)는 소정의 감마 보정을 수행하여, 얻어진 휘도 Y(p)를 휘도역 정보 산출부(28) 및 휘도역 정규화부(30)로 출력한다.
단계 S21에 있어서, 휘도역 정보 산출부(28)는 1프레임분의 휘도 Y(p)를 근거로 하여, 휘도역 정보〔Yd, Yb〕를 생성한다. 단계 S22에 있어서, 휘도역 정규화부(30)는, 휘도역 정보 메모리(29)에 보유되어 있는 1프레임 전의 휘도역 정보 〔Yd, Yb〕에 기초하여, 감마 보정부(27)로부터 입력된 휘도 Y(p)를 정규화하여, 휘도 Yn(p)를 산출한다. 단계 S23에 있어서, 휘도역 정규화부(30)는 휘도 Yn(p)를 계조 압축된 협DR 휘도 화상의 화소치로서 출력한다. 이상으로, 도 18의 단계 S1의 처리의 상세한 설명을 종료한다.
다음에, 도 18의 단계 S2의 처리의 상세를, 도 20의 플로우차트를 참조하여 설명한다. 단계 S31에 있어서, 축소 화상 생성부(163)는 톤 커브 보정 후의 1프레임분의 대수 휘도 logLc'(p)를 근거하여 생성한 제1 축소 화상을 이용하여, 제1 축소 화상 메모리(164)에 보유되어 있는 제1 축소 화상을 갱신한다.
단계 S32에 있어서, 제산기(166)는 소정의 상수 logLT를, 평균 휘도 산출부(165)로부터 입력된 평균치 μ로 나눗셈하여 대표치 γ2를 산출하고, 산출한 대표치 γ2를 이용하여, γ2 메모리(167)에 보유되어 있는 대표치 γ2 를 갱신한다.
단계 S33에 있어서, 승산기(168)는 단계 S31의 처리에서 갱신된 제1 축소 화상 메모리(164)에 보유되어 있는 제1 축소 화상의 각 화소에, 단계 S32의 처리에서 갱신된 γ2 메모리(65)에 보유되어 있는 대표치 γ2를 곱셈하여, 제2 축소 화상 logLc1을 생성하고, 제1 축소 화상 메모리(169)에 보유되어 있는 제2 축소 화상 logLc1을 갱신한다.
단계 S34에 있어서, 휘도역 정보 산출부(28)는 1프레임분의 휘도 Y(p)를 근거로 하여 산출한 휘도역 정보〔Yd, Yb〕를 이용하여, 휘도역 정보 메모리(29)에 보유되어 있는 1프레임 전의 휘도역 정보〔Yd, Yb〕를 갱신한다. 이상으로, 도 18의 단계 S2의 처리의 상세한 설명을 종료한다.
다음에, 도 21은 컬러 화상인 광 DR 화상에 대응한 DSP(7)의 구성예를 도시하고 있다. 또한, DSP(7)에 래스터순으로 입력되는 광DR 화상은, 모든 화소가 각각 R,G,B 성분 모두를 가지고 있는 것은 아니고, R,G,B 성분 중의 어느 하나를 가지고 있는 것으로 한다. 이하, DSP(7)의 제2 구성예에 입력되는 컬러 화상인 광DR 화상을, 광DR 색 모자이크 화상으로 기술한다. 또한, 광DR 색모자이크 화상의 각 화소가 R,G,B 성분 중 어느 것을 가지고 있는가는, 화소 위치에 따라서 결정되고 있다.
DSP(7)에 래스터순으로 입력되는 광DR 색모자이크 화상의 화소치를, L(p)로 기술한다.
DSP(7)의 당해 제2 구성예에 있어서, 디모자이크(201)는 화소마다 다른 색성분을 갖는 1프레임분의 화소치 L(p)를 근거로 하여, 모든 화소가 R,G,B 성분을 모두 가지도록 디모자이크 처리를 실시하여, 색신호〔R(p),G(p),B(p)〕를 생성하고, 색밸런스 조정부(202)로 출력한다. 이하, 디모자이크부(201)로부터 출력되는 색신 호로 이루어지는 화상을 광DR 컬러 화상으로 기술한다.
색밸런스 조정부(202)는, 화상 전체의 색밸런스가 적절히 되도록, R,G,B 성분 각각을 조정하여, 색신호〔Rb(p),Gb(p),Bb(p)〕를 생성한다. 또한, 디모자이크부(201) 및 색밸런스 조정부(202)는, 단판식 CCD 이미지 센서가 탑재된 일반적인 디지털 비디오에 실장되어 있는 것이다.
대수 변환부(203)는, 색밸런스 조정부(202)로부터 입력되는 색신호 〔Rb(p),Gb(p),Bb(p)〕를 대수 변환하여, 얻어지는 대수 색신호 〔logRb(p),logGb(p),logBb(p)〕를 톤 커브 보정부(204)로 출력한다. 톤 커브 보정부(204)는, 입력되는 대수 색신호〔logRb(p),logGb(p),logBb(p)〕에 대해서, 미리 준비되어 있는 톤 커브를 적용하여 계조를 압축하는 방향으로 변환하고, 얻어지는 대수 색신호〔logRc(p),logGc(p),logBc(p)〕를 축소 화상 생성부(205) 및 콘트라스트 보정부(207)로 출력한다. 또한, 톤 커브 보정부(204)는 적용한 톤 커브의 기울기를 나타낸 대표치 γ를 콘트라스트 보정부(207)로 출력한다.
축소 화상 생성부(205)는, 톤 커브 보정부(204)로부터 입력되는 1프레임분의 대수 색신호〔logRc(p),logGc(p),logBc(p)〕를 근거로, 축소 화상 logL c1을 생성하여, 축소 화상 메모리(206)에 보유시킨다.
콘트라스트 보정부(207)는, 톤 커브 보정부(204)로부터 입력되는 현재 프레임의 대수 색신호〔logRc(p),logGc(p),logBc(p)〕의 톤 커브 보정에 의해서 약화디 어 있는 콘트라스트를, 대표치 γ 및 축소 화상 메모리(206)에 보유되어 있는 1프레임 전의 축소 화상 logLc1에 기초하여 보정하고, 얻어지는 대수 색신호〔logRu(p),logGu(p),logBu(p)〕를 대수 역변환부(208)로 출력한다. 대수 역변환부(208)는, 콘트라스트가 보정된 대수 색신호〔logRu(p),logGu(p),logBu(p)〕를, 대수 역변환하여, 얻어지는 통상 축의 색신호〔Ru(p),Gu(p),Bu(p)〕를 감마 보정부(209)로 출력한다.
감마 보정부(209)는, 대수 역변환부(208)로부터 입력되는 색신호〔Ru(p),Gu(p),Bu(p)〕에 대해서, 재생 디바이스(예를 들면, 디스플레이(11))의 감마 특성을 고려한 감마 보정을 실시하여, 얻어지는 감마 보정 후의 색신호〔Rg(p),Gu(p),Bg(p)〕를 휘도 정보 산출부(210) 및 휘도역 정규화부(212)로 출력한다. 휘도 정보 산출부(210)는, 감마 보정부(209)로부터 입력되는 1프레임분의 색신호〔Rg(p),Gu(p),Bg(p)〕를 휘도 Y(p)로 변환한 후, 휘도 Y(p)의 분포를 나타내는 휘도역 정보를 산출하여 휘도역 정보 메모리(211)에 보유시킨다. 여기에서, 휘도역 정보란 1프레임에서의 휘도 Y(p)의 분포의 범위를 나타내는 정보로서, 예를 들면, 가장 어두운 쪽에 가까운 휘도 Yd와, 가장 밝은 쪽에 가까운 휘도 Yb를 휘도역 정보〔Yd, Yb〕로서 산출하도록 한다.
휘도역 정규화부(212)는, 휘도역 정보 메모리(211)에 보유되어 있는 1프레임 전이 휘도역 정보〔Yd, Yb〕에 기초하여, 감마 보정부(209)로부터 입력되는 현재 프레임의 색신호〔Rg(p),Gu(p),Bg(p)〕를, 그 분포 범위가 재생 디바이스(예를 들면, 디스플레이(11))가 표현 가능한 범위에 합치하도록 변환하고, 얻어지는 색신호 〔Rn(p),Gn(p),Bn(p)〕를, 컬러 화상인 협DR 화상의 화소치로서 후단으로 출력한다.
이하 설명한 바와 같이, 컬러 화상에 대응하는 DSP(7)의 제2 구성예는, 디모자이크부(201) 및 색밸런스부(202)가 추가되어 있는 것 이외는, 도 2에 도시된 흑백 화상에 대응하는 제1 구성예와 거의 같으나, 각 부의 내부의 구성이 컬러 화상에 대응하기 위해 약간 변경되어 있다.
도 22는, 톤 커브 보정부(204)의 제1 구성예를 나타내고 있다. 당해 제1 구성예에 있어서, 휘도 생성부(221)는 입력되는 대수 색신호〔logRb(p),logGb(p),logBb(p)〕의 선형합을 연산함으로써 대수 휘도 logL b(p)를 생성하여, 감산기 222-R 내지 222-B 및 테이블 참조부(224)로 출력한다.
감산기 222-R은, 대수 색신호 logRb(p)로부터 대수 휘도 logLb(p)를 감산하여, 승산기 225-R로 출력한다. LUT 메모리(223)에는, 도 4에 도시된 바와 같은 톤 커브에 상당하는 LUT와 톤 커브의 기울기를 나타내는 대표치 γ가 미리 보유되어 있다. 테이블 참조부(224)는, LUT 메모리(223)에 보유되어 있는 LUT에 기초하여 대수 휘도 logL(p)를 대수 휘도 logLc(p)로 보정하여, 가산기 226-R 내지 226-B로 출력한다.
승산기 225-R은, 감산기 222-R의 출력에, LUT 메모리(223)로부터 입력되는 대표치 γ를 곱셈하여, 가산기 226-R로 출력한다. 가산기 226-R은, 승산기 225-R의 출력과, 대수 휘도 logLc(p)의 합을 연산하여, 톤 커브 보정 후의 대수 색신호 logRc(p)로서 후단으로 출력한다.
또한, G,B 성분을 각각 처리하는 구성 요소에 대해서는, 상술한 R 성분을 처리하는 구성 요소와 같으므로, 그 설명은 생략한다.
도 23은, 톤 커브 보정부(204)의 제2 구성예를 나타내고 있다. 당해 제2 구성예에 있어서, 휘도 생성부(231)는 입력되는 대수 색신호 〔logRb(p),logGb(p),logBb(p)〕의 선형합을 연산함으로써 대수 휘도 logL b(p)를 생성하여, 평균 휘도 산출부(232)로 출력한다. 평균 휘도 산출부(232)는, 1프레임분의 대수 휘도 logL(p)의 평균치 μ를 산출하여, 제산기(233)로 출력한다. 제산기(233)는, 소정의 상수 logLT를 평균치 μ로 나눗셈하여 대표치 γ를 산출하고, γ 메모리(234)에 보유시킨다.
승산기 235-R은, 현재 프레임의 대수 색신호 logRb(p)에, γ 메모리(234)에 보유되어 있는 1프레임 전의 대표치 γ를 곱셈하여, 톤 커브 보정 후의 대수 색신호 logRc(p)를 산출한다.
또한, G,B 성분을 각각 처리하는 구성 요소에 대해서는, 상술한 R 성분을 처리하는 구성 요소와 같으므로, 그 설명은 생략한다.
도 24는, 톤 커브 보정부(204)의 제3 구성예를 나타내고 있다. 당해 제3 구성예는, 말하자면 제1 구성예와 제2 구성예를 조합시킨 것이다. 제3 구성예에 있어서, 휘도 생성부(241)는 입력되는 대수 색신호〔logRb(p),logGb(p),logBb(p)〕의 선형합을 연산함으로써 대수 휘도 logLb(p)를 생성하여, 감산기 242-R 내지 242-B 및 테이블 참조부(244)로 출력한다.
감산기 242-R은, 대수 색신호 logRb(p)에서 대수 휘도 logLb(p)를 감산하여, 승산기 250-R로 출력한다. LUT 메모리(243)에는, 도 4에 도시된 바와 같은 톤 커브에 상당하는 LUT와 톤 커브의 기울기를 나타내는 대표치 γ1이 미리 보유되어 있다. 테이블 참조부(244)는, LUT 메모리(243)에 보유되어 있는 LUT에 기초하여 대수 휘도 logL(p)를, 대수 휘도 logLc'(p)로 보정하여 평균 휘도 산출부(245) 및 승산기(249)로 출력한다.
평균 휘도 산출부(245)는, 1프레임분의 대수 휘도 logLc'(p)의 평균치 μ를 산출하여, 제산기(246)로 출력한다. 제산기(246)는, 소정의 상수 logLT를 평균치 μ로 나눗셈하여 대표치 γ2를 산출하고, γ2 메모리(247)에 보유시킨다. 승산기(248)는, 대표치 γ1, γ2의 곱을 대표치 γ(= γ1 ×γ 2 )로서 후단의 콘트라스트 보정부(207)로 출력한다.
승산기(249)는, 현재 프레임의 대수 휘도 logLc'(p)에, γ2 메모리(247)에 보 유되어 있는 1프레임 전의 대표치 γ2를 곱셈하여 톤 커브 보정 후의 대수 휘도 logLc(p)를 산출하고, 가산기 251-R 내지 251-B로 출력한다.
승산기 250-R은, 감산기 242-R의 출력에, 승산기 248로부터 입력되는 대표치 γ를 곱셈하여, 가산기 251-R로 출력한다. 가산기 251-R은, 승산기 250-R의 출력과, 승산기 249의 출력의 곱을 연산하여, 톤 커브 보정 후의 대수 색신호 logRc(p)로서 후단으로 출력한다.
또한, G,B 성분을 각각 처리하는 구성 요소에 대해서는, 상술한 R 성분을 처리하는 구성 요소와 같으므로, 그 설명은 생략한다.
다음에, 도 25는 축소 화상 생성부(205)의 구성예를 나타내고 있다. 축소 화상 생성부(205)의 휘도 생성부(261)는, 입력되는 톤 커브 보정 후의 대수 색신호〔logRc(p),logGc(p),logBc(p)〕의 선형합을 연산함으로써 대수 휘도 logL c(p)를 생성하여, 소트부(262)로 출력한다.
소트부(262)는, 대수 휘도 logLc(p)를 화상을 m×n개의 블록으로 분할했을 때에 속하는 블록에 응하여 분류하고, 평균치 계산부 263-1 내지 263-N(=m×n)으로 공급한다. 예를 들면, 첫번째의 블록에 분류되는 것은 평균치 계산부 263-1에 공급되고, 2번째의 블록에 분류되는 것은 평균치 계산부 263-2에 공급된다. 이하 마찬가지이며, N번째의 블록에 분류되는 것은 평균치 계산부 263-N에 공급된다.
평균치 계산부 263-i(i=1,2,…N)는, 1프레임분의 대수 휘도 logLc(p) 중, i 번째의 블록에 분류되는 대수 휘도 logLc(p)의 평균치를 산출하여, 합성부(264)로 출력한다. 합성부(264)는, 평균치 계산부 263-i로부터 각각 입력되는 대수 휘도 logLc(p)의 평균치를 화소치로 하는 m×n 화소의 축소 화상 logLc1을 생성하여, 후단의 축소 화상 메모리(206)에 보유시킨다.
다음에, 도 26은 콘트라스트 보정부(207)의 구성예를 나타내고 있다. 콘트라스트 보정부(25)의 휘도 생성부(270)는, 입력되는 톤 커브 보정 후의 대수 색신호〔logRc(p),logGc(p),logBc(p)〕의 선형합을 연산함으로써 대수 휘도 logLc(p)를 생성하여, 보간 위치 지정부(271) 및 게인치 설정부(273)로 출력한다.
보간 위치 지정부(271)는, 대수 휘도 logLc(p)의 화소 위치 p(이하, 보간 위치 p로도 기술한다)를 취득하여, 보간부(272)로 출력한다. 보간부(272)는, 축소 화상 메모리(206)에 보유되어 있는 1프레임 전의 축소 화상 logLc1을 이용하여, 보간 위치 p에 대응하는 화소 logLc1(p)를 보간에 의해 산출하여, 감산기 274-R 내지 274-B 및 가산기 276-R 내지 276-B로 출력한다.
게인치 설정부(273)는, 톤 커브 보정부(22)로부터 입력되는 이전 프레임에 대한 대표치 γ와, 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)에 기초하여, 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)의 콘트라스트 강조량을 결정하는 게인치 g(p)를 산출하여, 승산기 275-R 내지 275-B로 출력한다.
감산기 274-R은, 대수 색신호 logRc(p)에서 보간치 logLc1(p)를 감산하여, 승산기 275-R로 출력한다. 승산기 275-R은, 감산기 274-R의 출력에, 게인치 g(p)를 곱셈하여, 가산기 276-R로 출력한다. 가산기 276-R은, 승산기 275-R의 출력에 보간치 logLc1(p)를 가산하여, 얻어진 콘트라스트 보정 후의 대수 색신호 logRu(p)를 후단으로 출력한다.
또한, G,B 성분을 각각 처리하는 구성 요소에 대해서는, 상술한 R 성분을 처리하는 구성 요소와 같으므로, 그 설명은 생략한다.
다음에, 도 27은 도 21의 톤 커브 보정부(204), 축소 화상 생성부(205), 축소 화상 메모리(206), 및 콘트라스트 보정부(207)와 치환할 수 있는 복합부(300)의 구성예를 나타내고 있다.
복합부(300)의 휘도 생성부(301)는, 입렵되는 대수 색신호〔logRb(p),logGb(p),logBb(p)〕의 선형합을 연산함으로써 대수 휘도 logL b(p)를 생성하여, 감산기 302-R 내지 302-B 및 테이블 참조부(304)로 출력한다. 감산기 302-R은, 대수 색신호 logRb(p)에서, 대수 휘도 logLb(p)를 감산하여 승산기 316-R로 출력한다.
LUT 메모리(303)에는, 도 4에 도시된 바와 같은 톤 커브에 상당하는 LUT와, 톤 커브의 기울기를 나타내는 대표치 γ1이 미리 보유되어 있다. 테이블 참조부 (304)는, 휘도 생성부(301)로부터 입력된 대수 휘도 logL(p)를, LUT 메모리(303)에 보유되어 있는 LUT에 기초하여 대수 휘도 logLc'(p)로 보정하여, 승산기(305) 및 축소 화상 생성부(306)로 출력한다.
승산기(305)는, 테이블 참조부(304)로부터 입력된 현재 프레임의 대수 휘도 logLc'(p)에, γ2 메모리(167)에 보유되어 있는 1프레임 전의 대표치 γ2 를 곱셈하여, 톤 커브 보정 후의 대수 휘도 logLc(p)를 산출하여, 가산기 317-R 내지 317-B로 출력한다.
축소 화상 생성부(306)는, 대수 휘도 화상 logLc'를 m×n개의 블록으로 분할하고, 각 블록에 속하는 화소의 대수 휘도 logLc'(p)의 평균치를 산출하여, m×n 화소의 제1 축소 화상을 생성하고, 제1 축소 화상 메모리(307)에 보유시킨다.
평균 휘도 산출부(308)는, 제1 축소 화상 메모리(307)에 보유되어 있는 1프레임 전의 제1 축소 화상의 화소치의 평균치 μ를 산출하여, 제산기(309)로 출력한다. 제산기(309)는, 소정의 상수 logLT 를 평균치 μ로 나눗셈하여, 대표치 γ2를 산출하고, γ2 메모리 (310)에 보유시킨다. 승산기 311는, 대표치 γ1, γ2 의 곱을 대표치 γ(=γ1×γ2 )로서 구하여, 게인치 설정부(315) 및 승산기 316-R 내지 316-B로 출력한다.
승산기 312는, 제1 축소 화상 메모리(164)에 보유되어 있는 제1 축소 화상의 각 화소에, γ2 메모리(310)에 보유되어 있는 대표치 γ2를 곱셈하여, 제2 축소 화 상 logLc1을 생성하여, 제2 축소 화상 메모리(313)에 보유시킨다.
보간부(314)는, 제2 축소 화상 메모리(169)에 보유되어 있는 1프레임 전의 제2 축소 화상 logLc1을 이용하여, 승산기(170)로부터 입력된 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)의 화소 위치 p(이하, 보간 위치 p로도 기술한다)에 대응하는 화소 logLc1(p)를 보간에 의해 산출하여, 감산기 318-R 내지 318-B 및 가산기 320-R 내지 320-B로 출력한다.
게인치 설정부(315)는, 승산기(311)로부터 입력된 이전 프레임에 대한 대표치 γ와, 승산기(305)로부터 입력된 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)에 기초하여, 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)의 콘트라스트 강조량을 결정하는 게인치 g(p)를 산출하여, 승산기 319-R 내지 319-B로 출력한다.
승산기 316-R은, 감산기 302-R의 출력과 대표치 γ의 곱을 연산하여, 가산기 317-R로 출력한다. 가산기 317-R은, 승산기 316-R의 출력과, 승산기 305의 출력의 합을 연산하여, 감산기 318-R로 출력한다. 감산기 318-R은, 가산기 317-R의 출력에서, 보간치 logLc1(p)를 감산하여, 승산기 319-R로 출력한다. 승산기 319-R은, 감산기 318-R의 출력에 게인치 g(p)를 곱셈하여, 가산기 320-R로 출력한다. 가산기 320-R은, 승산기 319-R의 출력과, 보간치 logLc1(p)의 합을 가산하여, 얻어진 콘트라스트 보정 후의 대수 색신호 logRu(p)를 후단으로 출력한다.
또한, G,B 성분을 각각 처리하는 구성 요소에 대해서는, 상술한 R 성분을 처리하는 구성 요소와 같으므로, 그 설명은 생략한다.
이 복합부(300)를 이용하면, 평균 휘도 산출부(308)는, 제1 축소 화상의 m×n 화소의 평균치를 산출하게 되므로, 본래의 화상 사이즈의 대수 휘도 화상 logLc의 화소의 평균치를 산출하는 도 24의 평균 휘도 산출부(245)에 비교하여, 연산량을 삭감할 수 있다. 따라서, 연산에 기인하는 지연 시간을 단축할 수 있다.
다음에, 도 28은 휘도역 정보 산출부(210)의 구성예를 나타내고 있다. 휘도역 정보 산출부(210)에 있어서, 휘도 생성부(331)는 감마 보정 후의 색신호 〔Rg(p),Gg(p),Bg(p)〕의 선형합을 연산함으로써 휘도 Y(p)를 생성하여, 시분할부(332)로 출력한다. 시분할부(332)는, 휘도 생성부(331)로부터 입력된 휘도 Y(p)를, 그 화소 위치 p에 기초하여 선별한다. 즉, 미리 설정된 화소 위치의 화소의 휘도만큼을 후단의 MIN 소트부(333) 및 MAX 소트부(336)로 공급한다.
MIN 소트부(333)는, 비교부(334)와 레지스터(335)의 조합이 k세트 직렬로 배치되어 있으며, 입력된 휘도 Y(p)를 작은 순으로 레지스터 335-1 내지 335-k에 보유하도록 되어 있다.
예를 들면, 비교부 334-1은, 시분할부(332)로부터의 휘도 Y(p)와 레지스터 335-1의 값을 비교하고, 시분할부(332)로부터의 휘도 Y(p)가 레지스터 335-1의 값보다도 작은 경우, 시분할부(332)로부터의 휘도 Y(p)를 이용하여 레지스터 335-1의 값을 갱신한다. 반대로, 시분할부(332)로부터의 휘도 Y(p)가 레지스터 335-1의 값 보다도 작지 않은 경우, 시분할부(332)로부터의 휘도 Y(p)는 후단의 비교부 334-2에 공급된다.
비교부 334-2 이후에 있어서도 마찬가지이며, 1프레임분의 휘도 Y(p)가 입력된 단계에서, 레지스터 335-1에 휘도 Y(p)의 최소치 Ymin이 보유되고, 레지스터 335-2 내지 335-k에, 휘도 Y(p)가 작은 순으로 보유되게 되고, 레지스터 335-k에 보유된 휘도 Y(p)가, 휘도역 정보의 휘도 Yd로서 후단으로 출력된다.
MAX 소트부(336)는, 비교부(337)와 레지스터(338)의 조합이 k세트 직렬로 배치되어 있고, 입력된 휘도 Y(p)를 큰 순으로 레지스터 338-1 내지 338-k에 보유하도록 되어 있다.
예를 들면, 비교부 337-1은 시분할부(332)로부터의 휘도 Y(p)와 레지스터 338-1의 값을 비교하여, 시분할부(332)로부터의 휘도 Y(p)가 레지스터 338-1의 값보다도 큰 경우, 시분할부(332)로부터의 휘도 Y(p)를 이용하여 레지스터 338-1의 값을 갱신한다. 반대로, 시분할부(332)로부터의 휘도 Y(p)가 레지스터 338-1의 값 보다도 크지 않은 경우, 시분할부(332)로부터의 휘도 Y(p)는 후단의 비교부 337-2에 공급된다.
비교부 337-2 이후에 있어서도 마찬가지이며, 1프레임분의 휘도 Y(p)가 입력된 단계에서, 레지스터 338-1에 휘도 Y(p)의 최대치 Ymax가 보유되고, 레지스터 338-2 내지 338-k에, 휘도 Y(p)가 큰 순으로 보유됨으로써, 레지스터 338-k에 보유된 휘도 Y(p)가, 휘도역 정보의 휘도 Yb로서 후단으로 출력된다.
또한, MIN 소트부(333) 및 MAX 소트부(336)에 입력되는 휘도 Y(p)는, 시분할부(332)에 의해 시분할된 것이므로, 시분할의 간격과, MIN 소트부(333) 및 MAX 소트부(336)의 단수 k를 적절히 조정하면, 1프레임의 전화소 중, 예를 들면, 상하 1%나 0.1% 등에 상당하는 휘도 Yd,Yb를 얻을 수 있게 된다.
다음에, 도 27에 도시된 복합부(300)가 적용된 DSP(7)의 제2 구성예에 따른 종합적인 계조 압축 처리에 대해서, 도 29의 플로우차트를 참조하여 설명한다.
단계 S41에 있어서, DSP(7; 디모자이크부(201))는, 광DR 색모자이크 화상에 디모자이크 처리를 실시하여, 광DR 컬러 화상을 생성하고, 그 화소치, 즉 색신호〔R(p),G(p),B(p)〕를 래스터순으로 색밸런스 조정부(202)로 출력한다. 단계 S42에 있어서, DSP(7; 색밸런스 조정부(202))는, 화상 전체의 색밸런스가 적절해 지도록, R,G,B 성분 각각을 조정하여, 색신호〔Rb(p),Gb(p),Bb(p)〕를 생성한다.
단계 S43에 있어서, DSP(7)는 입력되는 현재 프레임의 광DR 컬러 화상의 색신호를, 1프레임 전의 광DR 컬러 화상에 대해서 산출되어, 보유되어 있는 중간 정보(제2 축소 화상 logLc(p), 대표치 γ, 휘도역 정보〔Yd, Yb〕)를 기초하여 협DR 컬러 화상 Yn으로 변환한다. 또한, DSP(7)는 현재 프레임의 광DR 컬러 화상 L에 대한 중간 정보를 산출한다.
단계 S44에 있어서, DSP(7)는 산출한 현재 프레임의 광DR 컬러 화상 L에 대한 중간 정보를 이용하여, 보유하고 있던 1프레임 전의 광DR 컬러 화상에 대한 중간 정보를 갱신한다.
단계 S45에 있어서, DSP(7)는 입력된 현재 프레임의 광DR 컬러 화상에, 후속하는 프레임이 존재하는지의 여부를 판정하여, 후속하는 프레임이 존재한다고 판정한 경우, 단계 S41로 복귀하여 그 이후의 처리를 반복한다. 반대로, 후속하는 프레임이 존재하지 않는다고 판정된 경우, 이 계조 압축 처리는 종료된다.
단계 S42에 있어서의 화소 단위의 처리의 상세를, 도 30의 플로우차트를 참조하여 설명한다. 이하에 설명하는 각 단계의 처리는, 래스터순으로 입력되는 주목 화소(화소 위치 p)에 대해서 실행된다.
단계 S51에 있어서, 색밸런스 조정부(202)는 생성한 색신호 〔Rb(p),Gb(p),Bb(p)〕를, 대수 변환부(203)로 출력한다. 단계 S52에 있어서, 대수 변환부(203)는, 입력된 색신호〔Rb(p),Gb(p),Bb(p)〕를 대수 변환하고, 얻어진 대수 색신호〔logRb(p),logGb(p),logBb(p)〕를 복합부(300)로 출력한다.
단계 S53에 있어서, 복합부(300)의 휘도 생성부(301)는, 입력된 대수 색신호 〔logRb(p),logGb(p),logBb(p)〕의 선형합을 연산함으로써 대수 휘도 logL b(p)를 생성하여, 감산기 302-R 내지 302-B 및 테이블 참조부(304)로 출력한다. 단계 S54에 있어서, 테이블 참조부(304)는 입력된 대수 휘도 logL(p)를, LUT 메모리(303)에 보유되어 있는 LUT에 기초하여 대수 휘도 logLc'(p)로 보정하여, 승산기(305) 및 축소 화상 생성부(306)로 출력한다.
단계 S55에 있어서, 축소 화상 생성부(306)는 톤 커브 보정 후의 1프레임분 의 대수 휘도 logLc'(p)를 근거로, 제1 축소 화상을 생성한다. 여기에서, 생성된 제1 축소 화상에 기초하여, 대표치 γ2가 산출된다. 또한, 생성된 제1 축소 화상에 산출된 대표치 γ2가 곱셈되어, 제2 축소 화상 logLc1이 생성된다.
단계 S56에 있어서, 승산기(305)는 테이블 참조부(304)로부터 입력된 현재 프레임의 대수 휘도 logLc'(p)에, γ2 메모리(310)에 보유되어 있는 1프레임 전의 대표치 γ2를 곱셈하여, 톤 커브 보정 후의 대수 휘도 logLc(p)를 산출한다.
단계 S57에 있어서, R 성분에 대해서는 감산기 302-R, 승산기 316-R, 및 가산기 317-R의 연산에 의해, 톤 커브 보정 후의 대수 색신호 logRc(p)가 생성된다. G 성분에 대해서는, 감산기 302-G, 승산기 316-G, 및 가산기 317-G의 연산에 의해, 톤 커브 보정 후의 대수 색신호 logGc(p)가 생성된다. B 성분에 대해서는, 감산기 302-B, 승산기 316-B, 및 가산기 317-B의 연산에 의해, 톤 커브 보정 후의 대수 색신호 logBc(p)가 생성된다.
단계 S58에 있어서, 게인치 설정부(315)는 승산기 311로부터 입력된 이전 프레임에 대한 대표치 γ와, 승산기 305로부터 입력된 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)에 기초하여, 현재 프레임의 대수 휘도 logLc(p)의 콘트라스트 강조량을 결정하는 게인치 g(p)를 산출한다. 단계 S59에 있어서, 보간부(314)는 제2 축소 화상 메모리(313)에 보유되어 있는 1프레임 전의 제2 축소 화상 logLc1을 이용하여, 보간 위치 p에 대응하는 화소 logLc1(p)를 보간에 의해 산출한다.
단계 S60에 있어서, R 성분에 대해서는 감산기 318-R, 승산기 319-R, 및 가산기 320-R의 연산에 의해, 콘트라스트 보정 후의 대수 색신호 logRu(p)가 생성된다. G 성분에 대해서는 감산기 318-G, 승산기 319-G, 및 가산기 320-G의 연산에 의해, 콘트라스트 보정 후의 대수 색신호 logGu(p)가 생성된다. B 성분에 대해서는 감산기 318-B, 승산기 319-B, 및 가산기 320-B의 연산에 의해, 콘트라스트 보정 후의 대수 색신호 logBu(p)가 생성된다.
단계 S61에 있어서, 대수 역변환부(208)는 콘트라스트 보정 후의 대수 색신호〔logRu(p),logGu(p),logBu(p)〕를, 대수 역변환하여 통상 축의 색신호〔Ru(p),Gu(p),Bu(p)〕를 생성하고, 감마 보정부(209)로 출력한다. 단계 S62에 있어서, 감마 보정부(209)는 소정의 감마 보정을 수행하여, 얻어진 감마 보정 후의 색신호〔Rg(p),Gg(p),Bg(p)〕를 휘도 정보 산출부(210) 및 휘도역 정규화부(212)로 출력한다.
단계 S63에 있어서, 휘도역 정보 산출부(210)의 휘도 생성부(331)는, 감마 보정 후의 색신호〔Rg(p),Gg(p),Bg(p)〕를 근거로 하여 휘도 Y(p)를 생성한다. 단계 S64에 있어서, 휘도역 정보 산출부(210)의 MIN 소트부(333) 및 MAX 소트부 (336)은, 1프레임분의 휘도 Y(p)를 근거로 하여, 휘도역 정보〔Yd, Yb〕를 생성한 다.
단계 S65에 있어서, 휘도역 정규화부(212)는 휘도역 정보 메모리(211)에 보유되어 있는 1프레임 전의 휘도역 정보〔Yd, Yb〕에 기초하여, 감마 보정부(209)로부터 입력된 색신호〔Rg(p),Gg(p),Bg(p)〕를 정규화하여, 색신호〔Rn (p),Gn(p),Bn(p)〕를 산출한다. 단계 S66에 있어서, 휘도역 정규화부(212)는 산출한 색신호 〔Rn(p),Gn(p),Bn(p)〕를, 계조 압축된 협DR 컬러 화상의 화소치로서 출력한다. 이상으로, 도 29의 단계 S43 처리의 상세한 설명을 종료한다.
다음에, 도 29의 단계 S44의 처리의 상세를, 도 31의 플로우차트를 참조하여 설명한다. 단계 S71에 있어서, 축소 화상 생성부(306)는 톤 커브 보정 후의 1프레임분의 대수 휘도 logLc'(p)를 근거로 생성한 제1 축소 화상을 이용하여, 제1 축소 화상 메모리(307)에 보유되어 있는 제1 축소 화상을 갱신한다.
단계 S72에 있어서, 제산기(309)는 소정의 상수 logLT를, 평균 휘도 산출부(165)로부터 입력된 평균치 μ로 나눗셈하여 대표치 γ2를 산출하고, 산출한 대표치 γ2를 이용하여, γ2 메모리(310)에 보유되어 있는 대표치 γ2를 갱신한다.
단계 S73에 있어서, 승산기(312)는 단계 S71의 처리에서 갱신된 제1 축소 화상 메모리(307)에 보유되어 있는 제1 축소 화상의 각 화소에, 단계 S72의 처리에서 갱신된 γ2 메모리(310)에 보유되어 있는 대표치 γ2를 곱셈하여, 제2 축소 화상 logLc1을 생성하고, 제1 축소 화상 메모리(313)에 보유되어 있는 제2 축소 화상 logLc1을 갱신한다.
단계 S74에 있어서, 휘도역 정보 산출부(210)는 1프레임분의 〔Rg(p),Gg(p),Bg(p)〕를 근거로 하여 생성한 휘도역 정보〔Yd, Yb〕를 이용하여, 휘도역 정보 메모리(211)에 보유되어 있는 1프레임 전의 휘도역 정보〔Yd, Yb〕를 갱신한다. 이상으로, 도 29의 단계 S44의 처리의 상세한 설명을 종료한다.
이상으로, DSP(7)의 제2 구성예의 설명을 종료한다.
또한, 예를 들면, 도 5에 도시된 평균 휘도 산출부(51), 도 6에 도시된 평균 휘도 산출부(63), 도 17의 평균 휘도 산출부(165), 도 23에 도시된 평균 휘도 산출부(232), 도 24에 도시된 평균 휘도 산출부(245)의 각각에 있어서는, 휘도치의 평균치를 산출하도록 했으나, 평균치를 구하는 연산에, 가중치 평균을 이용하도록 할 수도 있다. 예를 들면, 화상의 중앙 부분의 가중치를 주변 부분의 가중치보다도 크게함으로써, 화상의 중앙 부분에 존재하는 피사체의 반사율에 중점을 둔 밝기 보정을 수행할 수 있게 된다.
도 17에 도시된 복합부(160) 및 도 27에 도시된 복합부(300)에 있어서는, 생성된 제1 축소 화상을 보유하는 메모리와, 생성된 제1 축소 화상에 대표치 γ2를 곱셈하여 생성된 제2 축소 화상을 보유하는 메모리가 형성되어 있으나, 제2 축소 화상이 생성된 시점에서, 제1 축소 화상을 보유할 필요가 없어지므로, 이 2개의 메모 리를 하나로 통합하는 것도 가능하다.
본 실시 형태와 같이, 본 발명을, 광DR 화상을 촬영하고, 그 계조를 압축하여 좁은 다이나믹 레인지의 디스플레이에 표시 가능한 화상으로서 출력하는 디지털 비디오 카메라에 적용하면, 종래의 계조 압축 기술에 필요했던 대량의 메모리(프레임 메모리나 화소 계열 데이터의 딜레이라인으로서 사용된다)를 대폭 삭감한 구성으로 계조 압축 처리를 실현할 수 있고, 또한 종래 큰 필터 처리로서 실현되어 왔던 계조 압축 처리와 손색이 없는 출력 화상을 얻을 수 있게 된다.
이로써, 지금까지 실현할 수 없었던 고품질, 또한 저렴한 디지털 비디오 카메라를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 광DR 화상을, 디스플레이(11)를 재현 디바이스로 상정하여, 계조 압축 처리를 실시하도록 했으나, 예를 들면, 디지털 비디오 카메라(1)에 외부 접속하는 모니터나 프린터의 표현 가능한 다이나믹 레인지에 적합하도록 하여 계조 압축 처리를 실시할 수도 있다.
다음에, 도 32는 본 발명을 적용한 화상 처리 시스템의 구성예를 나타내고 있다. 이 화상 처리 시스템(501)은, 피사체를 촬용하고, 통상보다도 넓은 다이나믹 레인지의 화소치(휘도)를 갖는 화소로 구성되는 광DR 화상 L을 생성하는 비디오 카메라(502), 비디오 카메라(502)에 의해서 생성된 광DR 화상 L의 계조를, 디스플레이(511)가 표시 가능한 계조의 범위로 압축하는 화상 처리 장치(510), 및 화상 처리 장치(510)에 의해서 생성되는 계조 압축 화상 Lu를 표시하는 디스플레이(11)로 구성된다.
비디오 카메라(502)는, 피사체의 광화상을 집광하는 렌즈(503), 광화상의 광량을 조정하는 조리개(504), 집광된 광화상을 광전 변환하여 휘도 신호를 생성하는 CCD 이미지 센서(505), 생성된 휘도 신호로부터 노이즈 성분을 제거하는 전치 증폭기(Pre-amp; 506), 노이즈 성분이 제거된 휘도 신호를, 예를 들면, 14 내지 16 비트 정도의 비트폭의 디지털 데이터로 변환하는 AD 컨버터(A/D; 507) 및 디지털화된 휘도를 갖는 화소로 구성되는 광DR 화상 L을 화상 처리 장치(510)로 출력하는 I/O 인터페이스(I/O; 508)로 구성된다.
도 32는, 화상 처리 시스템(1)의 동작 개요를 나타내고 있다. 단계 S101에 있어서, 비디오 카메라(502)는 피사체를 촬영하고 대응하는 광DR 화상 L을 생성하여, 화상 처리 장치(510)로 출력한다. 단계 S102에 있어서, 화상 처리 장치(510)는 광DR 화상 L에 계조 압축 처리를 실시하여 계조 압축 화상 Lu를 생성하고, 디스플레이(511)로 출력한다. 단계 S103에 있어서, 디스플레이(511)는 계조 압축 화상 Lu를 표신한다.
다음에, 도 34는 화상 처리 장치(510)의 제1 구성예를 나타내고 있다. 화상 처리 장치(510)의 톤 커브 보정부(521)는, 비디오 카메라(502)로부터 입력되는 광 DR 화상 L을, 미리 준비되어 있는 톤 커브에 기초하여, 계조를 압축하는 방향으로 보정하고, 그 결과로서 얻어지는 톤 커브 보정 화상 Lc를, 평활화 휘도 생성부(522), 게인치 설정부(523), 및 콘트라스트 보정부 (524)로 출력한다. 또한, 이 톤 커브 보정 화상 Lc는, 계조가 압축되어 있고, 계조가 압축됨에 기인하여, 콘트라스트가 약화되어 있다. 또한, 톤 커브 보정부(521)는 보정에 이용한 톤 커브의 기울기를 나타내는 대표치 γ를 게인치 설정부(523)로 출력한다.
도 35는, 톤 커브 보정부(521)의 구성예를 나타내고 있다. 톤 커브 보정부 (521)의 LUT 메모리(531)에는, 도 36에 도시한 바와 같은 단조 증가의 톤 커브에 상당하는 룩업 테이블(이하, LUT로 기술한다)과, 톤 커브의 기울기를 나타내는 대표치 γ가 미리 보유되어 있다. 또한, LUT 대신에 톤 커브에 상당하는 함수를 보유하도록 할 수도 있다. 테이블 참조부(532)는, LUT 메모리(531)에 보유되어 있는 LUT에 기초하여, 광DR 화상 L을 톤 커브 보정 화상 Lc로 보정한다.
도 36은, 톤 커브의 일례를 나타내고 있으며, 횡축이 광DR 화상 L의 휘도를, 종축이 보정 후의 톤 커브 보정 화상 Lc의 휘도를, 각각〔0,1〕로 정규화하여 표시하고 있다. 도 36에 도시된 톤 커브는, 정규화된 광DR 화상 L의 휘도치가 0.5 보다도 큰 경우에는 그 값을 보정하지 않고, 정규화된 광DR 화상 L의 휘도치가 0.5 보다도 작은 경우에는, 그 값이 작을 수록, 큰 보정량으로 보정한다. 즉, 디스플레이(511)에 표시되었을 때, 화상 중의 어두운 영역이 검게 일그러지지 않도록 보정이 이루어진다. 또한, 톤 커브의 기울기를 나타내는 대표치 γ는, 예를 들면, 휘도 전역의 기울기를 각각 구하고, 그들의 평균치를 대표치 γ로 하면 된다. 예를 들면, 도 36에 도시된 톤 커브의 대표치는, γ=0.94이다.
도 34로 다시 돌아간다. 평활화 휘도 생성부(522)는, 톤 커브 보정 화상 Lc 의 휘도를 평활화하여, 얻어지는 평활화 화상의 휘도 Lc1(p)를 콘트라스트 보정부(24)로 출력한다. 도 37은, 평활화 휘도 생성부(22)의 구성예를 나타내고 있다.
평활화 휘도 생성부(522)의 축소 화상 생성부(541)는, 톤 커브 보정부 (521)로부터 입력된 톤 커브 보정 화상 Lc의 화소를, 그 화소 위치에 대응하여 m×n 블록으로 분류하고, 각 블록에 분류된 화소의 휘도의 평균치를 화소로 하는 축소 화상 Lc1을 생성한다. 축소 화상 메모리(542)는, 생성된 m×n 화소의 축소 화상 Lc1을 보유한다. 보간부(543)는, 순차 지정되는 화소 위치 p의 휘도를, 축소 화상 메모리(542)에 보유되어 있는 축소 화상의 화소를 이용한 보간 처리에 의해 산출하여, 얻어진 보간치 Lc1(p)를, 평활화 화상의 화소의 휘도로서 콘트라스트 보정부(524)로 출력한다 여기에서, p=(x,y)는 화소 위치를 나타내는 좌표 또느 벡터이다. 따라서, 보간부(543)로부터 출력되는 평활화 화상의 사이즈는, 톤 커브 보정 화상 Lc의 사이즈와 동일하다.
즉, 평활화 휘도 생성부(522)에서는, 톤 커브 보정 화상 Lc가 축소되어 축소 화상 Lc1이 생성되고, 보유되었던 축소 화상 Lc1이 이용되어 평활화 화상의 휘도 Lc1(p)가 1화소씩 보간 연산에 의해 산출되게 된다.
종래에는, 상술한 바와 같이. 효과적인 계조 압축 처리를 실시하기 위해서는 비교적 큰 사이즈의 필터 처리가 필요했었으나, 평활화 휘도 생성부(522)에서는, m×n 화소의 축소 화상을 보유하는 축소 화상 메모리(542)를 구성하면 되게 된다.
도 38은, 도 37의 축소 화상 생성부(541)의 구성예를 나타내고 있다. 축소 화상 생성부(541)의 소트부(551)는, 전단의 톤 커브 보정부(521)로부터 입력된 톤 커브 보정 화상 Lc의 화소를, 그 화소 위치에 응하여 m×n개의 블록으로 분류하여, 평균치 계산부 552-1 내지 552-N(=m×n)으로 공급한다. 예를 들면, 첫번째 블록에 분류된 것은 평균치 계산부 552-1로 공급되고, 두번째 블록에 분류된 것은 평균치 계산부 552-2로 공급된다. 이하 마찬가지이며, N번째 블록에 분류된 것은 평균치 계산부 552-N으로 공급된다. 이하, 평균치 계산부 552-1 내지 552-N을 개개로 구별할 필요가 없는 경우, 단지 평균치 계산부 552로 기술한다.
평균치 계산부 552-i(i=1,2,…,N)는, i번째 블록으로 분류된 톤 커브 보정 화상 Lc의 화소의 휘도의 평균치를 산출하여, 합성부(553)로 출력한다. 합성부(553)는, 평균치 계산부 552-i로부터 각각 입력되는 휘도의 평균치를 화소치로 하는 m×n 화소의 축소 화상을 생성한다.
도 39는, 도 38의 평균치 계산부(552)의 구성예를 나타내고 있다. 평균치 계산부(552)의 가산기(561)는, 레지스터(r; 562)가 보유하는 값에, 전단의 소트부 (551)로부터 입력되는 톤 커브 보정 화상 Lc의 휘도를 가산함으로써, 레지스터(562)가 보유하는 값을 갱신한다. 제산기(563)는, 레지스터(562)가 최종적으로 보유하고 있는 값을, 1개의 블록을 구성하는 화소수 Q로 나눗셈함으로써, 1개의 블록에 분류된 Q개의 화소의 휘도의 평균치를 산출한다.
도 40은, 도 37의 보간부(543)의 구성예를 나타내고 있다. 보간부(543)의 근방 선택부(571)는, 보간 위치 p의 입력을 받아서, 축소 화상 메모리(524)에 보유되어 있는 m ×n 화소의 축소 화상 Lc1으로부터, 보간 위치 p 근방의 4 ×4 화소의 휘도
Figure 112004040698588-pct00024
를 취득하여, 곱의합부(574)로 출력한다.
여기에서,
Figure 112004040698588-pct00025
의 표기는, 휘도 a가 i ×j의 2차원 배열 데이터인 것을 나타낸다. 또한, 근방 선택부(571)는 취득한 휘도
Figure 112004040698588-pct00026
와 보간 위치 p의 수평 방향의 위치 오차량 dx, 수직 방향의 위치 오차량 dy를, 각각 수평 계수 산출부(572) 또는 수직 계수 산출부(573)로 출력한다.
또한, 보간 위치 p, 근방의 휘도
Figure 112004040698588-pct00027
, 위치 오차량 dx, dy의 관계는, 도 11을 참조하여 상술한 것과 같으므로, 그 설명은 생략한다.
수평 계수 산출부(572)는, 근방 선택부(571)로부터 입력된 수평 방향 오차량 dx에 기초하여, 수평 방향의 3차 보간 계수
Figure 112004040698588-pct00028
를 계산한다. 마찬가지로, 수직 계수 산출부(573)는, 근방 선택부(571)로부터 입력된 수직 방향 오차량 dy에 기초하여, 수직 방향의 3차 보간 계수
Figure 112004040698588-pct00029
를 계산한다.
예를 들면, 수평 방향의 3차 보간 계수
Figure 112004040698588-pct00030
는, 상술한 식(1)을 이용하여 계산한다.
또한, 예를 들면, 수직 방향의 3차 보간 계수
Figure 112004040698588-pct00031
는, 상술한 식(2)를 이용하여 계산한다.
또한, 3차 보간 계수
Figure 112004040698588-pct00032
,
Figure 112004040698588-pct00033
의 계산에는, 상술한 식(1),(2) 외에, 충분히 원만한 보간을 얻을 수 있다면, 임의의 계산식을 이용할 수 있다.
곱의합부(574)는, 근방의 화소의 휘도
Figure 112004040698588-pct00034
와, 수평 방향의 보간 계수
Figure 112004040698588-pct00035
및 수직 방향 보간 계수
Figure 112004040698588-pct00036
의 곱의합 계산에 의해, 축소 화상 Lc1 의 보간 위치 p의 보간치 Lc1 (p)를, 상술한 식(3)을 이용하여 산출한다.
도 34로 다시 돌아간다. 게인치 설정부(523)는, 톤 커브 보정부(521)로부터 입력되는 대표치 γ에 기초하여, 콘트라스트 보정부(524)에 있어서 평활화 화상의 휘도 Lc1 (p)의 콘트라스트를 보정할 때의 보정량을 조정하는 게인치 g(p)를 각 화소 위치에 대해서 산출하여, 콘트라스트 보정부(524)로 출력한다.
여기에서, 게인치 g(p)에 대해서 설명한다. 게인치 g(p)=1인 경우, 콘트라스트 보정부(524)에 있어서 콘트라스트는 강조도 억제도 이루어지지 않는다. 게인치 g(p)＞1인 경우, 그 값에 대응하여 콘트라스트가 강조된다. 반대로, 게인치 g(p)＜1인 경우, 그 값에 대응하여 콘트라스트가 억제된다.
또한, 게인치 설정부(523)에 의한 게인치 설정의 개략에 대해서는, 상술한 게인치 설정부(93)에 의한 게인치 설정의 개략과 같으므로 그 설명은 생략한다.
도 41은, 게인치 설정부(523)의 구성예를 나타내고 있다. 제산기(581)는, 전단으로부터 입력되는 대표치 γ의 역수 1/γ=g0를 산출하여 감산기(582)로 출력한다. 감산기(582)는, (g0-1)를 연산하여 승산기(588)로 출력한다.
감산기 583은, 톤 커브 보정 화상 Lc의 각 휘도와, 중용인 그레이 레벨의 휘도 Lgray의 차(Lc-Lgray)를 연산하여, 제산기(585)로 출력한다. 감산기 584는, 백클립 레벨의 휘도 Lwhite와, 휘도 Lgray의 차(Lwhite-Lgray)를 연산하여, 제산기(585)로 출력한다. 제산기(585)는, 감산기 583의 출력(Lc-Lgray)를, 감산기 584의 출력(Lwhite -Lgray)으로 나눗셈하여, 절대치 계산기(586)로 출력한다. 절대치 계산기(586)ㄴ는, 제산기(585)의 출력의 절대치를 계산하여 클립기(587)로 출력한다. 클립기(587)는, 절대치 계산기(586)의 출력이 1을 초과하는 경우, 그 값을 1로 클리핑하고, 절대치 계산기(586)의 출력이 1을 초과하지 않는 경우, 그 값을 그대로, attn(p)로서 승산기(588)로 출력한다.
승산기(588)는, 감산기(582)의 출력에, 클립기(587)의 출력을 곱셈하여, 가산기(589)로 출력한다. 가산기(589)는, 승산기(588)의 출력에 1을 가산하여, 연산 결과를 게인치 g(p)로서 후단으로 출력한다.
도 34로 다시 돌아간다. 콘트라스트 보정부(524)는, 게인치 설정부(523)로부터 입력되는 각 화소 위치 p의 게인치 g(p) 및 평활화 휘도 생성부(522)로부터 입력되는 평활화 화상의 휘도 Lc1(p)에 기초하여, 콘트라스트가 약화되어 있는 톤 커브 보정 화상 Lc의 콘트라스트를 강조하여 계조 압축 화상 Lu를 생성한다.
도 42는, 콘트라스트 보정부(524)의 구성예를 나타내고 있다. 콘트라스트 보정부(524)의 감산기(591)는, 톤 커브 보정 화상 Lc의 각 화소의 휘도 Lc(p)와, 평활화 화상의 대응하는 화소의 휘도(즉, 축소 화상의 보간치 Lc1(p))의 차(Lc(p)-Lc1(p))를 연산하여, 승산기(592)로 출력한다. 승산기(592)는, 감산기(591)의 출력과, 게인치 설정부(523)로부터 입력된 게인치 g(p)의 곱을 연산하여, 가산기(593)로 출력한다. 가산기(593)는, 승산기(592)의 출력에, 평활화 화상의 화소의 휘도(축소 화상의 보간치 Lc1(p))를 가산하여, 그 결과 얻어진 휘도 Lu(p)를, 콘트라스트 보정이 이루어진 계조 압축 화상 Lu를 구성하는 화소의 휘도로서 후단으로 출력한다.
또한, 평활화 화상의 화소의 휘도(축소 화상의 보간치 Lc1(p))는, m ×n 화소의 축소 화상 Lc1의 화소를 근거로 하여 보간된 값이므로, 축소 전의 톤 커브 보정 화상 Lc의 극히 저주파역 성분만을 갖는 것이다.
따라서, 감산기(591)의 출력(Lc(p)-Lc1(p))은, 원래의 톤 커브 보정 화상 logLc로부터, 극히 저역 성분만을 뺀 것이 된다. 이와 같이, 휘도 신호를, 극히 저주파역의 성분과 그 이외의 성분으로 분리하고, 그 중, 저주파역 성분 이외(감산기(591)의 출력)를, 게인치 g(p)를 곱셈함으로써 콘트라스트를 강조한 후, 다시 가산 기(593)에 의해 합성한 것이, 콘트라스트 보정이 이루어진 계조 압축 화상의 휘도 Lu(p)이다.
이와 같이, 콘트라스트 보정부(524)에서는, 극히 저주파역을 제외하고, 저중주파역에서 고주파역의 성분이 같은 게인치 g(p)로 강조되도록 되어 있다. 따라서, 콘트라스트 보정이 이루어진 계조 압축 화상의 휘도 Lu(p)는, 고주파역만을 강조했을 때에 두드러지는, 엣지 부분의 국소적인 오버슈트는 발생하지 않고, 보기에도 극히 자연스럽게 콘트라스트가 강조된 화상을 얻을 수 있도록 되어 있다.
다음에, 화상 처리 장치(510)의 제1 구성예에 따른 계조 압축 화상 생성 처리(즉, 도 33의 플로우차트를 참조하여 상술한 단계 S102의 처리)의 상세에 대해서, 도 43의 플로우차트를 참조하여 설명한다.
단계 S111에 있어서, 톤 커브 보정부(521)는 비디오 카메라(502)로부터 입력된 광DR 화상 L의 휘도를, 미리 준비되어 있는 LUT에 기초하여 보정하고, 그 결과로서 얻어지는 톤 커브 보정 화상 Lc를, 평활화 휘도 생성부(522), 게인치 설정부 (523), 및 콘트라스트 보정부(524)로 출력한다. 또한, 톤 커브 보정부(521)는 보정에 이용한 톤 커브의 기울기를 나타내는 대표치 γ를 게인치 설정부(523)로 출력한다.
단계 S112에 있어서, 평활화 휘도 생성부(522)는 톤 커브 보정 화상 Lc를 축소하여, 축소 화상 Lc1을 생성하고, 또한, 축소 화상 Lc1 의 화소를 이용한 보간 연 산에 의해, 평활화 화상의 화소의 휘도 Lc1(p)를 산출하여, 콘트라스트 보정부(524)로 출력한다.
단계 S113에 있어서, 게인치 설정부(523)는, 톤 커브 보정부(521)로부터 입력된 대표치 γ에 기초하여, 콘트라스트 보정부(524)에 있어서 평활화 화상의 휘도 Lc1(p)의 콘트라스트를 보정할 때의 보정량을 조정하는 게인치 g(p)를 각 화소 위치에 대해서 산출하여, 콘트라스트 보정부(524)로 출력한다.
또한, 단계 S112의 처리와, 단계 S113의 처리는 병행하여 실시하는 것이 가능하다.
단계 S114에 있어서, 콘트라스트 보정부(524)는 게인치 설정부(523)로부터 입력된 각 화소 위치 p의 게인치 g(p) 및 평활화 휘도 생성부(522)로부터 입력되는 평활화 화상의 휘도 Lc1(p)에 기초하여, 톤 커브 보정 화상 Lc의 휘도를 보정하여, 계조 압축 화상 Lu의 화소의 휘도 Lu(p)를 산출한다. 이와 같이 하여 얻어진, 콘트라스트 보정이 이루어진 계조 압축 화상 Lu는, 고주파역만을 강조했을 때에 두드러지는, 엣지 부분의 국소적인 오버슈트는 발생하지 않고, 보기에도 극히 자연스러운 콘트라스트가 강조된 화상이 된다. 이상으로, 화상 처리 장치(510)의 제1 구성예에 따른 계조 압축 화상 생성 처리의 설명을 종료한다.
다음에, 도 44는 화상 처리 장치(510)의 제2 구성예를 나타내고 있다. 이 제2 구성예는, 도 34에 도시된 제1 구성예의 톤 커브 보정부(521)의 상단에, 비디 오 카메라(501)로부터 입력되는 광DR 화상 L의 휘도를 대수 변환하는 대수 변환부 (601)를 형성하고, 또한 제1 구성예의 콘트라스트 보정부(524)의 하단에, 콘트라스트 보정부(524)의 출력을 대수 역변환하는 대수 역변환부(602)를 형성한 것이다.
화상 처리 장치(510)의 제2 구성예를 구성하는 대수 변환부(601) 및 대수 역변환부(602) 이외의 구성 요소에 대해서는, 도 34의 제1 구성예와 같아서, 동일 부호를 붙였으므로, 그 설명은 적절히 생략한다. 단, 제2 구성예에 있어서, 톤 커브 보정부(521) 내지 콘트라스트 보정부(524)는, 각각 대수 변환된 휘도를 처리하게 된다.
제2 구성예에서의 톤 커브 보정부(521)에서는, 예를 들면, 도 4에 도시된 톤 커브가 적용된다. 도 4의 예와 같이, 단조 증가로서 완만한 역 S자형의 톤 커브를 적용하면, 고휘도 영역과 저휘도 영역에서는, 계조 압축이 그다지 강하게 작용하지 않으므로, 계조 압축 후에도 백 일그러짐이나 흑 일그러짐이 적은 양호한 색조를 얻을 수 있다. 반대로 중간 휘도역은 계조 압축이 강하게 작용하나, 그만큼 중간 휘도역에 대해서는, 콘트라스트 보정이 충분히 적용되므로, 중간 휘도역에서도 콘트라스트 열화가 없는 양호한 계조 압축 화상 Lu를 얻을 수 있다. 이 톤 커브의 경우, 대표치 γ=0.67이다.
다음에, 화상 처리 장치(510)의 제2 구성예에 따른 계조 압축 화상 생성 처리의 상세에 대해서, 도 45의 플로우차트를 참조하여 설명한다.
단계 S121에 있어서, 대수 변환부(601)는 비디오 카메라(502)로부터 입력된 광DR 화상 L의 휘도를 대수 변환하고, 그 결과 얻어진 대수 광DR 화상 logL을 톤 커브 보정부(521)로 출력한다.
단계 S122에 있어서, 톤 커브 보정부(521)는 대수 광DR 화상 logL의 휘도를, 미리 준비되어 있는, 예를 들면, 도 4에 도시된 톤 커브에 상당하는 LUT에 기초하여 보정하고, 그 결과로서 얻어진 대수 톤 커브 보정 화상 logLc를, 평활화 휘도 생성부(522), 게인치 설정부(523), 및 콘트라스트 보정부(524)로 출력한다. 또한, 톤 커브 보정부(521)는 보정에 이용한 톤 커브의 기울기를 나타내는 대표치 γ를 게인치 설정부(523)로 출력한다.
단계 S123에 있어서, 평활화 휘도 생성부(522)는 대수 톤 커브 보정 화상 logLc를 축소하여, 대수 축소 화상 logLc1을 생성하고, 또한 대수 축소 화상 logL c1 의 화소를 이용한 보간 연산에 의해, 대수 평활화 화상의 화소의 휘도 logLc1(p)를 산출하여, 콘트라스트 보정부(524)로 출력한다.
단계 S124에 있어서, 게인치 설정부(523)는 톤 커브 보정부(521)로부터 입력된 대표치 γ에 기초하여, 콘트라스트 보정부(524)에 있어서 대수 평활화 화상의 휘도 logLc1(p)의 콘트라스트를 보정할 때의 보정량을 조정하는 게인치 g(p)를 각 화소 위치에 대해서 산출하여, 콘트라스트 보정부(524)로 출력한다.
또한, 단계 S123의 처리와, 단계 S124의 처리는, 병행하여 실시하는 것이 가능하다
단계 S125에 있어서, 콘트라스트 보정부(524)는 게인치 설정부(523)로부터 입력된 각 화소 위치 p의 게인치 g(p) 및 평활화 휘도 생성부(522)로부터 입력되는 대수 평활화 화상의 휘도 logLc1(p)에 기초하여, 대수 톤 커브 보정 화상 logLc의 휘도를 보정하여, 대수 계조 압축 화상 logLu의 화소의 휘도 logLu(p)를 산출하여, 대수 역변환부(602)로 출력한다.
단계 S126에 있어서, 대수 역변환부(602)는 대수 계조 압축 화상 logLu의 화소의 휘도 logLu(p)를 대수 역변환하여, 그 결과 얻어진 Lu(p)를 계조 압축 화상 L u의 화소의 휘도로서 출력한다.
이와 같이 하여 얻어진, 콘트라스트 보정이 이루어진 계조 압축 화상 Lu 는, 고휘도 영역과 저휘도 영역에서는, 계조 압축이 그다지 강하게 작용하지 않으므로, 계조 압축 후에도 백 일그러짐과 흑 일그러짐이 적은 양호한 색조가 된다. 반대로 중간 휘도역은 계조 압축이 강하게 작용하나, 그 만큼 중간 휘도역에 대해서는, 콘트라스트 보정이 충분히 적용되므로, 중간 휘도역에서도 콘트라스트 열화가 없는 양호한 화상이 된다. 이상으로, 화상 처리 장치(510)의 제2 구성예에 따른 계조 압축 화상 생성 처리의 설명을 종료한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시 형태인 화상 처리 장치(510)에 의하면, 종래의 계조 압축 기술에 필요했던 대량의 메모리(프레임 메모리나 화소 계열 데이터의 딜레이라인으로서 사용되는)를 대폭 삭감한 구성으로, 통상보다도 넓은 다이나믹 레인지의 휘도를 갖는 광DR 화상을, 외관을 손상함 없이, 표시 가능한 휘도의 다이나믹 레인지가 보다 좁은 디스플레이(511)에 표시시킬 수 있는 계조 압축 화상으로 변환하는 것이 가능해진다. 또한, 종래 큰 필터 처리로서 실현되었던 계조 압축 처리와 손색이 없는 계조 압축 화상을 얻을 수 있다.
물론, 화상 처리 장치(510)는 광DR 화상을 디스플레이(511) 이외의 프린터나 프로젝터가 표시 가능한 다이나믹 레인지에 적합하도록 하여, 광DR 화상을 계조 압축 화상으로 변환할 수 있다.
또한, 본 발명은, 예를 들면, 디지털 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라의 촬영 디바이스 이외에, 디스플레이. 프린터, 프로젝터 등의 표현 디바이스에 내장되는 화상 신호 처리 회로에 적용할 수 있다.
한편, 상술한 일련의 처리는, 하드웨어에 의해 실행시킬 수도 있으나, 소프트웨어에 의해 실행시킬 수도 있다. 일련의 처리를 소프트웨어에 의해 실행시키는 경우에는, 그 소프트웨어를 구성하는 프로그램이, 전용의 하드웨어에 설치되어 있는 컴퓨터, 또는 각종의 프로그램을 인스톨함으로써, 각종의 기능을 실행하는 것이 가능한, 예를 들면 범용의 퍼스널컴퓨터 등에, 기록 매체로부터 인스톨된다.
도 46은, 범용의 퍼스널 컴퓨터의 구성예를 나타내고 있다. 이 퍼스널 컴퓨터(620)는, CPU(Central Processing Unit; 621)를 내장하고 있다. CUT(621)에는 버스(624)를 통하여, 입출력 인터페이스(625)가 접속되어 있다. 버스(624)에는, ROM(Read Only Memory; 622) 및 RAM(Random Access Memory; 623)이 접속되어 있다.
입출력 인터페이스(625)에는, 사용자가 조작 명령을 입력하는 키보드, 마우스 등의 입력 디바이스로 이루어지는 입력부(626), 처리 조작 화면이나 처리 결과 의 화상을 표시 디바이스에 출력하는 출력부(627), 프로그램이나 각종 데이터를 저장하는 하드디스크 드라이브 등으로 이루어지는 기억부(628), 비디오 카메라(502) 등과 화상 데이터를 통신하는 I/O 인터페이스(629)가 접속되어 있다. 또한, 자기 디스크(631)(플렉시블 디스크를 포함), 광디스크(632)(CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)), DVD(Digital Versatile Disc)를 포함), 광자기 디스크(633) (MD(Mini Disc)를 포함), 또는 반도체 메모리(634) 등의 기록 매체에 대해서 데이터를 읽고 쓸 수 있는 드라이브(630)가 접속되어 있다.
CPU(621)는, ROM(622)에 기억되어 있는 프로그램, 또는 자기 디스크(631) 내지 반도체 메모리(634)로부터 판독된 기억부(628)에 인스톨되어, 기억부(628)로부터 RAM(623)에 로딩되어 프로그램에 따라 각종의 처리를 실행한다. RAM(623)에는 또한 CPU(621)가 각종의 처리를 실행하는데 있어서 필요한 데이터 등도 적절히 기억된다.
또한, 본 명세서에 있어서, 기억 매체에 기록되는 프로그램을 기술하는 단계는, 기재된 순서에 따라서 시계열적으로 수행되는 처리는 물론, 반드시 시계열적으로 처리되지 않더라도, 병렬적 또는 개별적으로 실행되는 처리도 포함하는 것이다.
또한, 본 명세서에 있어서, 시스템이란 복수의 장치에 의해 구성되는 장치 전체를 나타내는 것이다.
또한, 본 명세서에는, 일본 특허출원 2003-003134(2003년 1월 19일 출원) 및 2003-003135(2003년 1월 9일 출원)의 특허 청구의 범위, 명세서, 도면, 및 요약서의 전체 내용이 참조되고, 여기에 포함되어 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 사용하는 메모리의 용량이 더욱 작고, 연산이 적어서, 하드웨어화가 용이하고, 또한 계조 압축의 효과가 큰 계조 압축 기술을 실현할 수 있게 된다.
또한, 사용하는 메모리의 용량이 보다 작고, 연산이 적어서, 하드웨어화가 용이하고, 또한 적절히 화상의 콘트라스트를 강조할 수 있게 된다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 입력 화상으로부터 축소 화상을 생성하는 축소 화상 생성 수단과,
    상기 축소 화상에 기초하여, 상기 입력 화상의 보정 정보를 취득하는 보정 정보 취득 수단과,
    상기 입력 화상의 계조를 변환하는 계조 변환 수단을 포함하고,
    상기 계조 변환 수단은, 상기 계조의 변환을 행하기 전의 처리 및 상기 계조의 변환을 행한 후의 처리 중 적어도 어느 하나의 처리로서, 상기 보정 정보를 이용하여 상기 입력 화상의 콘트라스트를 보정하고,
    상기 축소 화상을 구성하는 화소를 이용한 보간 연산에 의해, 상기 입력 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lc를 평활화한 평활화 화상을 생성하는 평활화 수단과,
    콘트라스트를 보정할 때에 이용하는 게인치 g를 설정하는 게인치 설정 수단을 더 포함하고,
    상기 계조 변환 수단은, 상기 입력 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lc, 상기 평활화 화상을 구성하는 화소의 휘도 L1, 및 게인치 g에 기초하여, 콘트라스트 보정 화상을 생성하고,
    상기 게인치 설정 수단은, 상기 게인치 g를 입력된 초기 게인치 g0, 기준 게인치 1, 및 제1 휘도 임계치 Th1, 제2 휘도 임계치 Th2, 및 상기 입력 화상을 구성하는 화소의 상기 휘도 Lc에 의해 산출되는 감쇠치 attn(Th1, Th2, Lc)에 기초하여 설정하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  4. 입력 화상으로부터 축소 화상을 생성하는 축소 화상 생성 수단과,
    상기 축소 화상에 기초하여, 상기 입력 화상의 보정 정보를 취득하는 보정 정보 취득 수단과,
    상기 입력 화상의 계조를 변환하는 계조 변환 수단을 포함하고,
    상기 계조 변환 수단은, 상기 계조의 변환을 행하기 전의 처리 및 상기 계조의 변환을 행한 후의 처리 중 적어도 어느 하나의 처리로서, 상기 보정 정보를 이용하여 상기 입력 화상의 콘트라스트를 보정하고,
    상기 입력 화상을 구성하는 화소의 휘도 L을, 변환 함수에 기초하여 변환하여, 톤 변환 화상을 생성하는 변환 수단과,
    상기 톤 변환 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lc를 평활화하여, 평활화 화상을 생성하는 평활화 수단과,
    상기 변환 함수의 기울기 γ의 역수 1/γ인 초기 게인치 g0에 기초하여, 콘트라스트를 보정할 때에 이용하는 게인치 g를 설정하는 게인치 설정 수단을 더 포함하고,
    상기 계조 변환 수단은, 상기 톤 변환 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lc, 상기 평활화 화상을 구성하는 화소의 휘도 L1, 및 상기 게인치 g에 기초하여, 콘트라스트 보정 화상을 생성하고,
    상기 게인치 설정 수단은, 상기 게인치 g를 상기 초기 게인치 g0, 기준 게인치 1, 및 제1 휘도 임계치 Th1, 제2 휘도 임계치 Th2, 및 상기 톤 변환 화상을 구성하는 화소의 상기 휘도 Lc에 따라 산출되는 감쇠치 attn(Th1, Th2, Lc)에 기초하여 설정하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  5. 입력 화상으로부터 축소 화상을 생성하는 축소 화상 생성 수단과,
    상기 축소 화상에 기초하여, 상기 입력 화상의 보정 정보를 취득하는 보정 정보 취득 수단과,
    상기 입력 화상의 계조를 변환하는 계조 변환 수단을 포함하고,
    상기 계조 변환 수단은, 상기 계조의 변환을 행하기 전의 처리 및 상기 계조의 변환을 행한 후의 처리 중 적어도 어느 하나의 처리로서, 상기 보정 정보를 이용하여 상기 입력 화상의 콘트라스트를 보정하고,
    상기 축소 화상 생성 수단은, 변환 함수에 기초하여, 상기 입력 화상을 톤 변환 화상으로 변환하고, 상기 톤 변환 화상을 축소하여 상기 축소 화상을 생성하며,
    상기 보정 정보 취득 수단은, 상기 변환 함수의 기울기를 포함하는 보정 정보를 취득하고,
    상기 계조 변환 수단은, 상기 축소 화상, 및 상기 변환 함수의 기울기에 기초하여, 상기 톤 변환 화상의 콘트라스트를 보정하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 축소 화상 생성 수단에 의해 생성된 상기 축소 화상, 및 상기 보정 정보 취득 수단에 의해 취득된 상기 보정 정보를 보유하는 보유 수단을 더 포함하고,
    상기 보유 수단은, 1프레임 전의 화상에 대응하는 상기 축소 화상, 및 1프레임 전의 화상에 적용된 상기 변환 함수의 기울기를 보유하고,
    상기 계조 변환 수단은, 상기 보유 수단에 보유된 1프레임 전의 상기 축소 화상 및 상기 변환 함수의 기울기에 기초하여, 상기 톤 변환 화상의 콘트라스트를 보정하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
  7. 입력 화상으로부터 축소 화상을 생성하는 축소 화상 생성 단계와,
    상기 축소 화상에 기초하여, 상기 입력 화상의 보정 정보를 취득하는 보정 정보 취득 단계와,
    상기 입력 화상의 계조를 변환하는 계조 변환 단계를 포함하고,
    상기 계조 변환 단계는, 상기 계조의 변환을 행하기 전의 처리 및 상기 계조의 변환을 행한 후의 처리 중 적어도 어느 하나의 처리로서, 상기 보정 정보를 이용하여 상기 입력 화상의 콘트라스트를 보정하고,
    상기 축소 화상을 구성하는 화소를 이용한 보간 연산에 의해, 상기 입력 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lc를 평활화한 평활화 화상을 생성하는 평활화 단계와,
    콘트라스트를 보정할 때에 이용하는 게인치 g를 설정하는 게인치 설정 단계를 더 포함하고,
    상기 계조 변환 단계는, 상기 입력 화상을 구성하는 화소의 휘도 Lc, 상기 평활화 화상을 구성하는 화소의 휘도 L1, 및 게인치 g에 기초하여, 콘트라스트 보정 화상을 생성하고,
    상기 게인치 설정 단계는, 상기 게인치 g를 입력된 초기 게인치 g0, 기준 게인치 1, 및 제1 휘도 임계치 Th1, 제2 휘도 임계치 Th2, 및 상기 입력 화상을 구성하는 화소의 상기 휘도 Lc에 의해 산출되는 감쇠치 attn(Th1, Th2, Lc)에 기초하여 설정하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
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