JP3551655B2 - ガンマ補正装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号のガンマ（以後γと表す）補正装置（国際特許分類Ｈ０４Ｎ ９／６９）に関し、特に、プリンタの階調補正に利用して効果のあるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタの階調補正等を目的として、γ補正処理が一般的に行われている。γ補正処理では、入力画像データの階調特性に関わらず一つの固定されたγ補正テーブルを用いて入力画像を変換するか、またはγ補正テーブルを設定できるプリンタにおいても、オペレータが画像、またはその階調特性を見ながらγ補正テーブルを設定していた。
【０００３】
そのためこれらの作業を軽減するため、γ補正処理を自動化する方法も数多く提案されており、例えば特開昭６０−１３９０８０号公報がある。以下にこの従来のγ補正装置について説明する。
【０００４】
図７は従来例におけるγ補正回路のブロック図である。図７において、６０１はＲ信号γ補正手段、６０２はＧ信号γ補正手段、６０３はＢ信号γ補正手段、６０４は輝度信号ヒストグラム作成手段、６０５は累積輝度分布曲線設定手段である。以下にその動作につて説明する。
【０００５】
入力信号ＲＧＢ信号から輝度信号Ｙを算出し、輝度信号ヒストグラム作成手段６０４により、輝度信号のヒストグラムを作成する。そのヒストグラムから累積輝度分布を求め、累積輝度分布曲線設定手段６０５により累積輝度曲線を設定する。この累積輝度曲線を０〜２５５の値に正規化することにより、γ補正曲線を求める。このγ補正曲線をＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号のγ補正に用いることにより、画像の階調特性に応じたγ補正を自動的に行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前述のγ補正回路では、逆光の度合いが大きい場合、階調を均一にするように補正するため、階調のない部分が伸張されて階調とびが発生し、特に低階調部で階調とびが疑似輪郭として目立つようになる。また階調性が良い部分が逆に圧縮されてコントラストが低下するというような問題を有していた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のガンマ補正装置は、入力映像信号であるＲＧＢ信号の階調分布を示すヒストグラムを作成する手段と、それらのヒストグラムから低階調部の階調とびを検出する手段と、低階調部の階調つぶれ度合いを検出する手段とを具備し、前記階調とびと階調つぶれ度合いとからγ補正量を決定することを特徴としたものである。
【０００８】
本発明によれば階調つぶれ度合いから補正すべきγの値を算出し、どのような入力画像でも最適なγ補正処理を施すことができる。また階調とびがある画像に対してはγ補正を行わないことにより、疑似輪郭等の画質の低下を防ぐことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載のガンマ補正装置は、入力映像信号であるＲＧＢ信号の階調分布を示すヒストグラムを作成する手段と、それらのヒストグラムから低階調部の階調とびを検出する手段と、低階調部の階調つぶれ度合いを検出する手段とを具備し、前記階調とびが存在する場合、ガンマ補正を行わず、階調とびが存在しない場合に階調つぶれ度合いからガンマ補正量を決定することを特徴としたものであり、入力画像データに応じた疑似輪郭の生じない最適なガンマ補正を自動的に行うことができるという作用を有する。
【００１０】
次に請求項２に記載のガンマ補正装置は、請求項１において、低階調部を２分割し、その低階調部の低階調側の領域の階調分布数ＸＤと、高階調側の領域の階調分布数ＹＤとから、階調つぶれ度合い＝ＸＤ／ＹＤの値を算出し、階調つぶれ度合いの値に応じてガンマ補正量を決定することを特徴としたものであり、逆光等の階調つぶれをガンマ補正により補正して画像を見やすくするという作用を有する。
【００１１】
（実施の形態１）
以下に本発明の請求項１及び請求項２に記載された発明の実施の形態について図１から図６を用いて説明する。
【００１２】
図１は本発明の原理的構成を示すγ補正装置のブロック図である。図１において、１，２，３は画像入力データＲ，Ｇ，Ｂから階調分布を示すヒストグラムを作成するヒストグラム作成回路であり、４，５，６は各信号の階調とびを検出する階調とび検出回路、７，８，９は各信号の階調つぶれの度合いを検出する階調つぶれ度合い検出回路、１０は各信号の階調つぶれ度合いの最大値を検出する階調つぶれ度合い最大値検出回路、１１は階調つぶれ度合いと階調とびの検出結果からγ補正係数を算出するγ補正係数算出回路、１２，１３，１４はそのγ補正係数に応じて各信号のγ補正を行うγ補正回路、そしてタイミング合わせのための遅延回路１５，１６，１７により構成される。
【００１３】
画像入力データは、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ８ビットデータとする。まず画像入力データＲ，Ｇ，Ｂのヒストグラムをヒストグラム作成回路１，２，３により作成し、それらの作成されたヒストグラムより階調とびの有無を階調とび検出回路４，５，６にて検出する。
【００１４】
図２は階調とびの状態を示すヒストグラムを表しており、低階調部の所々の階調レベルで分布が０となっている。通常、階調とびはヒストグラムの信号レベル５０までの低階調部において、視認しやすく、階調とびが存在する状態でγ補正を行うと画質がさらに悪化するので、本発明では、階調とびが検出されるとγ補正を行わない。ヒストグラムで度数が０となる階調レベルが何レベル連続している場合に階調とびが発生してγ補正を行わないと判断するかは、プリンタ等の階調表現性能によって決定される。すなわち少しの階調とびでも目につくようなプリンタでは連続レベル数を小さく、そうでない場合は大きくとるようにする。実施例では連続レベル数を２としているが通常１から３の値をとる。入力画像データＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号のうちいずれかに階調とびがある場合、その情報はγ補正係数算出回路１１に送られ、図３のａに示すようにγ補正係数＝１、つまりγ補正を行わないようにする。階調とびの検出を階調レベル５０までの低階調部で行うのは、前述したように低階調部に階調とびが存在する状態でγ補正を行うと、画質がさらに悪化して疑似輪郭が発生しノイズが特に目立つようになるためであり、従って低階調部の階調とびを検出してγ補正の実施、不実施を決めることにより、画質の低下を防止できる。
【００１５】
次に各信号の階調つぶれの度合いを階調つぶれ度合い検出回路７，８，９にて検出する。このつぶれ度合いによりγ補正量を決定する。図４、図５は階調つぶれ度合いの算出方法のための説明図である。階調レベルＸ１とＸ２により低階調部を２分割し、階調レベルＸ１までの低階調側の領域の階調分布数Ｘと、階調レベルＸ１からＸ２までの領域の階調分布数Ｙとから、階調つぶれ度合い＝Ｘ／Ｙの値を算出する。Ｘ／Ｙ≧１であれば階調つぶれが発生している状態であり、Ｘ／Ｙ＜１であれば階調つぶれは発生していない状態を示している。分割の例として、低階調部を２分割する場合、図５に示すように０に近い領域を除いてＸ３＝１０、Ｘ４＝３０、Ｘ５＝５０として２分割して、階調つぶれを検出する。階調つぶれ度合い最大値検出回路１０では画像データＲ，Ｇ，Ｂの階調つぶれ度合いの最大値を選択する。この最大値によりγ補正係数を決定するため、画像データＲ，Ｇ，Ｂのどの信号が階調つぶれを起こしている場合でも階調つぶれを補正することができる。
【００１６】
次に、γ補正の手順を図６を用いて説明する。
（１）画像データＲ，Ｇ，Ｂ信号のヒストグラムを作成する。
（２）画像データＲ，Ｇ，Ｂ信号の各々について、階調レベル０から３０までの分布数を調べる。
（４）画像データＲ，Ｇ，Ｂ信号のいずれかが２階調レベル連続して、分布が０となっているか、すなわち、階調とびを調べる。階調とびが存在すれば、γ補正を行わず、すなわち、γ＝１とする。階調とびが存在しなければ、次のステップの階調つぶれを調べる。
（５）画像データＲ，Ｇ，Ｂ信号各々について、階調レベルＸ３からＸ４までの階調分布数ＸＤ、階調レベルＸ４からＸ５までの階調分布数ＹＤを算出する。
（６）画像データＲ，Ｇ，Ｂ信号の階調つぶれ度合いＸＤ／ＹＤの最大値を検出する。
（７）ＸＤ／ＹＤが１より大きいかどうか判定し、１より小の場合、γ補正せず、すなわち、γ＝１とする。
（８）ＸＤ／ＹＤが１より大きい場合、γ補正係数を算出する。すなわち、γ＝−０．２５＊（ＸＤ／ＹＤの最大値）＋１．２５を算出する。
（９）γが０．５より小さいかどうか判定し、０．５より大きい場合、算出したγ値をそのまま用いてγ補正する。
（１０）算出した値が０．５より小さい場合、γ＝０．５としてγ補正する。
【００１７】
以上のように、γ補正係数算出回路１１では階調とびが発生している場合は、階調つぶれ度合いの最大値に関わらずγ補正係数＝１としてγ補正を行わない。また、階調とびが発生していない場合にのみ、階調つぶれ度合いの最大値に応じたγ補正係数を算出する。すなわちＸＤ／ＹＤ＜１である場合、階調つぶれはないとしてγ補正係数＝１としてγ補正を行わない。またＸＤ／ＹＤ≧１である場合、階調つぶれがあるとして、階調つぶれ度合いの大きさに応じてγ補正量を決定する。階調つぶれ度合いが大きい場合は、図３のｂに示すようにγカーブを大きく上げ、つぶれ度合いがそれほど大きくない場合は図３のｃに示すように少しだけγカーブをあげてやるようにする。このようにγ補正係数を決定した場合、高階調部の階調が多少つぶれることになるが、γ補正を必要とする逆光状態の映像では、低階調部から中階調部に補正を必要とする部分があるため、高階調部の階調つぶれは気にならない。またγ補正を必要とする部分のコントラスト低下も発生しない。
【００１８】
γ補正係数はそれぞれγ補正回路１２，１３，１４に入力される。γ補正回路により、画像入力データＲ，Ｇ，ＢはそれぞれＲ’，Ｇ’，Ｂ’に補正される。これにより同じγ補正係数を各信号に施すこととなり、色のバランスがくずれないという優れた特性をもつ。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、階調とびと階調つぶれ度合いを検出することにより、自動的に疑似輪郭のない画像に最適なγ補正を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるガンマ補正装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態における階調とびを説明するための図
【図３】本発明の実施の形態におけるガンマ補正係数を示す図
【図４】本発明の実施の形態における階調つぶれ度合い算出を説明するためのヒストグラムを示す図
【図５】本発明の実施の形態における階調つぶれ度合い算出を説明するための別なヒストグラムを示す図
【図６】本発明の実施の形態におけるガンマ補正装置のステップを示すフローグラフ
【図７】従来例におけるガンマ補正装置を示すブロック図
【符号の説明】
１，２，３ ヒストグラム作成回路
４，５，６ 階調とび検出回路
７，８，９ 階調つぶれ度合い検出回路
１０ 階調つぶれ度合い最大値検出回路
１１ γ補正係数算出回路
１２ Ｒ信号γ補正回路
１３ Ｇ信号γ補正回路
１４ Ｂ信号γ補正回路
１５，１６，１７ 遅延回路

Claims (2)

1. 入力映像信号であるＲ、Ｇ、Ｂ信号の階調分布を示すヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、前記ヒストグラムから低階調部の階調とびを検出する階調とび検出手段と、前記ヒストグラムからＲ、Ｇ、Ｂ信号毎の低階調部の階調つぶれ度合いを検出する階調つぶれ度合い検出手段と、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ信号毎に低階調部の階調つぶれ度合いを検出し、そのつぶれ度合いの最大値を計算する階調つぶれ度合い最大値検出手段と、前記階調とびと前記階調つぶれ度合い最大値によりガンマ補正係数を算出するガンマ補正係数算出手段と、前記ガンマ補正係数によりＲ、Ｇ、Ｂ信号毎にガンマ補正を行うガンマ補正手段とを具備し、前記階調とび検出手段により階調とびが検出された場合は前記ガンマ補正係数を１とし、階調とびが検出されない時は、前記階調つぶれ度合い最大値に応じたガンマ補正係数を算出するガンマ補正係数算出手段を持つことを特徴とするガンマ補正装置。
2. 前記階調つぶれ度合い検出手段は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ信号毎に低階調部を２分割し、その低階調部の低階調側の領域の階調分布数ＸＤと、高階調側の領域の階調分布数ＹＤとから、階調つぶれ度合い＝ＸＤ／ＹＤの値を算出し、前記ガンマ補正係数算出手段によるガンマ補正係数の値に応じてガンマ補正量を決定することを特徴とする請求項１記載のガンマ補正装置。

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