JP3709981B2

JP3709981B2 - Gradation correction apparatus and method

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Publication number: JP3709981B2
Application number: JP2001165053A
Authority: JP
Inventors: 哲郎塩田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2021-05-31
Also published as: JP2002359754A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、階調補正装置に関し、より特定的には、映像輝度信号を補正することによって表示画像の階調を補正する階調補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像表示装置における画質補正では、表示画面の有効表示期間のほぼ全域をサンプリング窓とし、輝度信号の最大値または最小値から補正データを算出し、フィールドあるいはフレーム毎に入力映像輝度信号の補正を行って高画質化を実現している。
【０００３】
例えば、有効表示期間内の映像輝度信号の最小値と最大値をフィールドあるいはフレーム毎に検出し、検出された輝度信号の最大値及び最小値を映像信号処理系のダイナミックレンジの最大値（デジタル８ビット処理では２５５）及び最小値（通常は０）に変換するとともに、それら最小値と最大値の間の輝度信号についても全て線形に内挿補間することにより、どのような映像輝度信号の入力に対しても、信号処理系が保有するダイナミックレンジのすべてを使いきるように補正する、黒伸張、白伸張という方式がある。特開平１０−２４８０２４号公報に、その一例が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の方法では、実際に検出された映像輝度信号の最大値および最小値に基づいて補正テーブルを算出するため、補正が不十分となる場合がある。例えば、映画のシーンなどで、有効表示期間内の大部分が暗いシーンにおいて、シーンの中の一画素にでも処理系のダイナミックレンジの最大値（８ビット処理では２５５）が存在している場合、従来の方法では、白方向の伸張による補正は行われない。このため、表示画像によっては十分な階調表現を行うことができないという問題がある。
【０００５】
それ故に、本発明の目的は、表示画像によらず、特に映像輝度信号の輝度分布幅が広い場合であっても、表示画像の性質に応じて十分な階調表現を行うことのできる画像表示装置を提供することである。
【０００６】
また、上述の従来の方法に限らないが、一般に入力映像輝度信号を補正することにより階調補正を行う場合には、輝度信号を補正したことによる映像の見え方の変化を補償するために、輝度信号の補正度合に応じて色差信号（Ｕ，Ｖ）も同時に補正する。このとき、輝度信号の補正度合が大きすぎる場合には、その補正度合に基づいて色差信号を補正すると、色差信号が飽和してしまい、すなわち補正前の色差信号における一定値以上の値が、補正後には色差信号が本来とりうる値の最大値となってしまい、それらの色差に関する情報が失われてしまうという問題がある。また、ＰＣディスプレイなどで、これらの輝度信号および色差信号からＲＧＢ信号に変換して画像表示する際には、さらに、これら輝度信号および色差信号のいずれも飽和していない状態であるにもかかわらず、ＲＧＢ信号が飽和してしまう状態が起こり得る。この場合も、色差信号の場合と同様に、補正後のＲＧＢ信号において飽和した部分の色差に関する情報は失われてしまう。これらの結果として、表示画像の品位が低下してしまう。
【０００７】
それ故に、本発明の他の目的は、階調補正する際、輝度信号の補正度合の如何に関わらず、色差信号またはＲＧＢ信号が飽和してしまうことのない画像表示装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、入力映像輝度信号の輝度レベル範囲の一部を処理系のダイナミックレンジにまで伸張することにより階調を補正し出力映像輝度信号として出力する階調補正装置であって、
入力映像輝度信号の最小値を検出する最小値検出手段と、
入力映像輝度信号の輝度分布情報を検出するヒストグラム検出手段と、
ヒストグラム検出手段によって検出された輝度分布情報に基づいて黒の分布が多い場合に最小値検出手段によって検出された最小値をより小さくなる方向に補正して補正最小値を得る、または、ヒストグラム検出手段によって検出された輝度分布情報に基づいて黒の分布が少ない場合に最小値検出手段によって検出された最小値をより大きくなる方向に補正して補正最小値を得る、最小値補正手段と、
入力映像輝度信号の輝度レベルが補正最小値のときに、出力映像輝度信号の輝度レベルが処理系のダイナミックレンジの最小値となるように、入力映像輝度信号を伸張するように補正し出力映像輝度信号として出力する輝度信号補正手段とを備える。
【０００９】
上記のように、第１の発明によれば、映像輝度信号から検出された最小値を、映像輝度信号の輝度分布に応じて映像輝度信号を補正することにより、検出された最小値の値にのみ依存することなく、表示映像に応じて階調を最適に調整することができる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、輝度分布情報が、入力映像輝度信号のヒストグラム分布の所定の輝度範囲における分布量であることを特徴とする。
【００１１】
上記のように、第２の発明によれば、映像輝度信号のヒストグラム分布の所定の輝度範囲における分布量を参照することにより、表示映像の特徴を適切に判断することができる。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、所定の輝度範囲が、ヒストグラム分布における最小の輝度区分範囲であることを特徴とする。
【００１３】
上記のように、第３の発明によれば、映像輝度信号のヒストグラム分布の最小の輝度区分範囲を参照することにより、表示映像の黒近辺特徴を簡易に判断することができる。
【００１４】
第４の発明は、第１の発明において、輝度信号補正手段は、所定の折れ曲げ点より小さい輝度範囲において入力映像輝度信号を補正することを特徴とする。
【００１５】
上記のように、第４の発明によれば、所定の折れ曲げ点より小さい範囲の輝度信号を補正することにより、特に黒近辺の階調を強調した補正を行うことができる。
【００１６】
第５の発明は、第４の発明において、ヒストグラム検出手段によって検出された輝度分布情報に応じて所定の折れ曲げ点を補正する折れ曲げ点補正手段をさらに備える。
【００１７】
上記のように、第５の発明によれば、映像輝度信号の輝度分布に応じて折れ曲げ点を補正することにより、表示映像に応じて、黒近辺の階調をより最適に調整することができる。
【００１８】
第６の発明は、第１の発明において、最小値検出手段が検出する最小値が、入力映像輝度信号をサンプリングまたはローパスフィルタに通過させた後の信号の最小値であり、
最小値補正手段は、ヒストグラム検出手段によって検出された輝度分布情報に基づいて、最小値検出手段によって検出された最小値を、より小さくなる方向に補正して補正最小値を得ることを特徴とする。
【００１９】
上記のように、第６の発明によれば、映像輝度信号の輝度分布に応じて最小値検出手段によって検出された最小値を、より小さくなる方向に補正することにより、サンプリングやローパスフィルタによって除去されてしまった信号を拾って黒つぶれによる画質の悪化を回避することができる。
【００２０】
第７の発明は、入力映像輝度信号の輝度レベル範囲の一部を処理系のダイナミックレンジにまで伸張することにより階調を補正し出力映像輝度信号として出力する階調補正装置であって、
入力映像輝度信号の最大値を検出する最大値検出手段と、
入力映像輝度信号の輝度分布情報を検出するヒストグラム検出手段と、
ヒストグラム検出手段によって検出された輝度分布情報に基づいて白の分布が多い場合に最大値検出手段によって検出された最大値をより大きくなる方向に補正して補正最大値を得る、または、ヒストグラム検出手段によって検出された輝度分布情報に基づいて白の分布が少ない場合に最大値検出手段によって検出された最大値をより小さくなる方向に補正して補正最大値を得る、最大値補正手段と、
入力映像輝度信号の輝度レベルが補正最大値のときに、出力映像輝度信号の輝度レベルが処理系のダイナミックレンジの最大値となるように、入力映像輝度信号を伸張するように補正し出力映像輝度信号として出力する輝度信号補正手段とを備える。
【００２１】
上記のように、第７の発明によれば、映像輝度信号から検出された最大値のみでなく、映像輝度信号の輝度分布に応じて映像輝度信号を補正することにより、検出された最大値の値にのみ依存することなく、表示映像に応じて階調を最適に調整することができる。
【００２２】
第８の発明は、第７の発明において、輝度分布情報が、入力映像輝度信号のヒストグラム分布の所定の輝度範囲における分布量であることを特徴とする。
【００２３】
上記のように、第８の発明によれば、映像輝度信号のヒストグラム分布の所定の輝度範囲における分布量を参照することにより、表示映像の特徴を適切に判断することができる。
【００２４】
第９の発明は、第８の発明において、所定の輝度範囲が、ヒストグラム分布における最大の輝度区分範囲であることを特徴とする。
【００２５】
上記のように、第９の発明によれば、映像輝度信号のヒストグラム分布の最大の輝度区分範囲を参照することにより、表示映像の白近辺の特徴を簡易に判断することができる。
【００２６】
第１０の発明は、第７の発明において、輝度信号補正手段は、所定の折れ曲げ点より大きい輝度範囲において入力映像輝度信号を補正することを特徴とする。
【００２７】
上記のように、第１０の発明によれば、所定の折れ曲げ点より大きい範囲の輝度信号を補正することにより、特に白近辺の階調を強調した補正を行うことができる。
【００２８】
第１１の発明は、第１０の発明において、ヒストグラム検出手段によって検出された輝度分布情報に応じて所定の折れ曲げ点を補正する折れ曲げ点補正手段をさらに備える。
【００２９】
上記のように、第１１の発明によれば、映像輝度信号の輝度分布に応じて折れ曲げ点を補正することにより、表示映像に応じて、白近辺の階調をより最適に調整することができる。
【００３０】
第１２の発明は、第７の発明において、最大値検出手段が検出する最大値が、入力映像輝度信号をサンプリングまたはローパスフィルタに通過させた後の信号の最大値であり、
最大値補正手段は、ヒストグラム検出手段によって検出された輝度分布情報に基づいて、最大値検出手段によって検出された最大値を、より大きくなる方向に補正して補正最大値を得ることを特徴とする。
【００３１】
上記のように、第１２の発明によれば、映像輝度信号の輝度分布に応じて最大値検出手段によって検出された最大値を、より小さくなる方向に補正することにより、サンプリングやローパスフィルタによって除去されてしまった信号を拾って白つぶれによる画質の悪化を回避することができる。
【００３２】
第１３の発明は、入力映像輝度信号の輝度レベル範囲の一部を処理系のダイナミックレンジにまで伸張することにより階調を補正し出力映像輝度信号として出力する階調補正装置であって、
入力映像輝度信号の最小値を検出する最小値検出手段と、
入力映像輝度信号の最大値を検出する最大値検出手段と、
入力映像輝度信号の輝度分布情報を検出するヒストグラム検出手段と、
ヒストグラム検出手段によって検出された輝度分布情報に基づいて黒の分布が多い場合に最小値検出手段によって検出された最小値をより小さくなる方向に補正して補正最小値を得る、または、ヒストグラム検出手段によって検出された輝度分布情報に基づいて黒の分布が少ない場合に最小値検出手段によって検出された最小値をより大きくなる方向に補正して補正最小値を得る、最小値補正手段と、
ヒストグラム検出手段によって検出された輝度分布情報に基づいて白の分布が多い場合に最大値検出手段によって検出された最大値をより大きくなる方向に補正して補正最大値を得る、または、ヒストグラム検出手段によって検出された輝度分布情報に基づいて白の分布が少ない場合に最大値検出手段によって検出された最大値をより小さくなる方向に補正して補正最大値を得る、最大値補正手段と、
入力映像輝度信号の輝度レベルが補正最小値及び補正最大値のときに、出力映像輝度信号の輝度レベルがそれぞれ処理系のダイナミックレンジの最小値及び最大値となるように、入力映像輝度信号を伸張するように補正し出力映像輝度信号として出力する輝度信号補正手段とを備える。
【００３３】
上記のように、第１３の発明によれば、映像輝度信号から検出された最小値や最大値を、映像輝度信号の輝度分布に応じて補正することにより、検出された最小値や最大値の値にのみ依存することなく、表示映像に応じて階調を最適に調整することができる。
【００４２】
第１４の発明は、入力映像輝度信号の輝度レベル範囲の一部を処理系のダイナミックレンジにまで伸張することにより階調を補正し出力映像輝度信号として出力する階調補正方法であって、
入力映像輝度信号の最小値を検出する最小値検出ステップと、
入力映像輝度信号の輝度分布情報を検出するヒストグラム検出ステップと、
ヒストグラム検出ステップによって検出された輝度分布情報に基づいて黒の分布が多い場合に最小値検出ステップによって検出された最小値をより小さくなる方向に補正して補正最小値を得る、または、ヒストグラム検出ステップによって検出された輝度分布情報に基づいて黒の分布が少ない場合に最小値検出ステップによって検出された最小値をより大きくなる方向に補正して補正最小値を得る、最小値補正ステップと、
入力映像輝度信号の輝度レベルが補正最小値のときに、出力映像輝度信号の輝度レベルが処理系のダイナミックレンジの最小値となるように、入力映像輝度信号を伸張するように補正し出力映像輝度信号として出力する輝度信号補正ステップとを備える。
【００４３】
上記のように、第１４の発明によれば、映像輝度信号から検出された最小値を、映像輝度信号の輝度分布に応じて映像輝度信号を補正することにより、検出された最小値の値にのみ依存することなく、表示映像に応じて階調を最適に調整することができる。
【００４４】
第１５の発明は、入力映像輝度信号の輝度レベル範囲の一部を処理系のダイナミックレンジにまで伸張することにより階調を補正し出力映像輝度信号として出力する階調補正方法であって、
入力映像輝度信号の最大値を検出する最大値検出ステップと、
入力映像輝度信号の輝度分布情報を検出するヒストグラム検出ステップと、
ヒストグラム検出ステップによって検出された輝度分布情報に基づいて白の分布が多い場合に最大値検出ステップによって検出された最大値をより大きくなる方向に補正して補正最大値を得る、または、ヒストグラム検出ステップによって検出された輝度分布情報に基づいて白の分布が少ない場合に最大値検出ステップによって検出された最大値をより小さくなる方向に補正して補正最大値を得る、最大値補正ステップと、
入力映像輝度信号の輝度レベルが補正最大値のときに、出力映像輝度信号の輝度レベルが処理系のダイナミックレンジの最大値となるように、入力映像輝度信号を伸張するように補正し出力映像輝度信号として出力する輝度信号補正ステップとを備える。
【００４５】
上記のように、第１５の発明によれば、映像輝度信号から検出された最大値のみでなく、映像輝度信号の輝度分布に応じて映像輝度信号を補正することにより、検出された最大値の値にのみ依存することなく、表示映像に応じて階調を最適に調整することができる。
【００４６】
第１６の発明は、入力映像輝度信号の輝度レベル範囲の一部を処理系のダイナミックレンジにまで伸張することにより階調を補正し出力映像輝度信号として出力する階調補正方法であって、
入力映像輝度信号の最小値を検出する最小値検出ステップと、
入力映像輝度信号の最大値を検出する最大値検出ステップと、
入力映像輝度信号の輝度分布情報を検出するヒストグラム検出ステップと、
ヒストグラム検出ステップによって検出された輝度分布情報に基づいて黒の分布が多い場合に最小値検出ステップによって検出された最小値をより小さくなる方向に補正して補正最小値を得る、または、ヒストグラム検出ステップによって検出された輝度分布情報に基づいて黒の分布が少ない場合に最小値検出ステップによって検出された最小値をより大きくなる方向に補正して補正最小値を得る、最小値補正ステップと、
ヒストグラム検出ステップによって検出された輝度分布情報に基づいて白の分布が多い場合に最大値検出ステップによって検出された最大値をより大きくなる方向に補正して補正最大値を得る、または、ヒストグラム検出ステップによって検出された輝度分布情報に基づいて白の分布が少ない場合に最大値検出ステップによって検出された最大値をより小さくなる方向に補正して補正最大値を得る、最大値補正ステップと、
入力映像輝度信号の輝度レベルが補正最小値及び補正最大値のときに、出力映像輝度信号の輝度レベルがそれぞれ処理系のダイナミックレンジの最小値及び最大値となるように、入力映像輝度信号を伸張するように補正し出力映像輝度信号として出力する輝度信号補正ステップとを備える。
【００４７】
上記のように、第１６の発明によれば、映像輝度信号から検出された最小値や最大値を、映像輝度信号の輝度分布に応じて補正することにより、検出された最小値や最大値の値にのみ依存することなく、表示映像に応じて階調を最適に調整することができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の種々の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る階調補正装置の構成を示すブロック図である。図１において、階調補正装置は、ローパスフィルタ１と、ヒストグラム検出回路２と、最大値検出回路３と、最小値検出回路４と、最大値補正回路５と、最小値補正回路６と、第１の減算回路７と、第２の減算回路８と、除算回路９と、乗算回路１０とを備える。
【００５１】
以下、本実施形態の動作について説明する。まず、入力映像輝度信号がローパスフィルタ１に入力される。ローパスフィルタ１は、入力映像輝度信号から孤立点情報を除去して出力する。その出力信号は、水平方向及び垂直方向について、それぞれ適当なサンプリングレートでサンプリングが行われた後、ヒストグラム検出回路２、最大値検出回路３及び最小値検出回路４に供給される。これらヒストグラム検出回路２、最大値検出回路３及び最小値検出回路４では、それぞれ、画面内に設定した検出ＷＩＮＤＯＷ内での最大値Ｋｍａｘ、最小値Ｋｍｉｎ、及び階調方向の分布情報がフィールド毎に検出される。
【００５２】
なお、サンプリングレートは、例えば水平４ドット毎、垂直４ライン毎のように離散的に設定してもよいし、全画素サンプリングしてもよい。また、これら最大値等の検出値を更新するレートとしては、フィールド毎でもよいし、フレーム毎でもよいし、さらに遅いレートでもよい。検出ＷＩＮＤＯＷは、画像と無関係な黒レベル（例えばワイド画面映画の上下の黒）や白レベル（映画等の字幕）を含まないように設定してもよい。
【００５３】
検出された最大値Ｋｍａｘ及び最小値Ｋｍｉｎは、最大値補正回路５及び最小値補正回路６において、ヒストグラム検出回路２の出力結果に応じてそれぞれ補正され、補正最大値Ｌｍａｘ及び補正最小値Ｌｍｉｎとして出力される。この補正内容については後述する。入力映像輝度信号は、この補正最大値Ｌｍａｘ及び補正最小値Ｌｍｉｎに基づいて補正され、出力映像輝度信号として階調補正装置より出力される。より具体的に説明すると、第１の減算回路７では、補正最大値Ｌｍａｘ及び補正最小値Ｌｍｉｎに基づいて（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）が算出される。除算回路９では、第１の減算回路７の演算結果（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）及び補正後の輝度信号の最大値ＭＡＸ（信号処理系の最大値）に基づいてＭＡＸ／（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）の除算が為される。第２の減算回路８では、入力映像輝度信号Ｌと補正最小値Ｌｍｉｎに基づいて（Ｌ−Ｌｍｉｎ）の演算が行われる。乗算回路１０では、除算回路９の出力及び第２の減算回路８の出力に基づいてＭＡＸ／（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）×（Ｌ−Ｌｍｉｎ）の演算が為され、この演算結果が出力映像輝度信号として出力される。
【００５４】
ここで、本実施形態における階調補正の効果を説明する前に、まず、従来の階調補正方法について説明する。図２に、従来の階調補正装置の入出力の関係を示す。従来の階調補正装置では、検出された入力映像輝度信号の最大値Ｋｍａｘ及び最小値Ｋｍｉｎは、図２に示すように、それぞれ出力信号の最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮまで伸張される。最大値ＭＡＸは、処理系のダイナミックレンジの最大値（１０ＢＩＴ処理では１０２３に相当）であり、最小値ＭＩＮは、処理系のダイナミックレンジの最小値（通常は０）である。入力映像輝度信号における最大値Ｋｍａｘ〜最小値Ｋｍｉｎ間のレベルのデータは、最大値ＭＡＸ〜最小値ＭＩＮ間に変換される。これにより、例えばフィールド毎に処理系のダイナミックレンジをすべて使用した信号が出力されるので、表示画像のコントラストを高めることができる。しかしながら、この方法では、例えば暗いシーンであるにも関わらず検出された最大値Ｋｍａｘがほぼ最大値ＭＡＸに一致しているような場合には、十分な補正効果が得られない。そこで、本実施形態に係る階調補正装置では、最大値Ｋｍａｘ及び最小値Ｋｍｉｎをそのまま利用するのではなく、画面のシーンに応じてこれらを最適に補正することにより得られる補正最大値Ｌｍａｘ及び補正最小値Ｌｍｉｎを利用して階調補正を行う。以下、本実施形態における階調補正方法について説明する。
【００５５】
本実施形態に係る階調補正装置では、まず入力映像輝度信号から検出された最大値Ｋｍａｘ及び最小値Ｋｍｉｎ（図示せず）に基づいて、補正最大値Ｌｍａｘ及び補正最小値Ｌｍｉｎが算出される。これら補正最大値Ｌｍａｘ及び補正最小値Ｌｍｉｎの算出方法の詳細は後述する。その後、前述した従来の階調補正方法と同様に、補正最大値Ｌｍａｘ及び補正最小値Ｌｍｉｎを、それぞれ出力信号の最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮまで伸張するように入力映像輝度信号を補正する。これは、前述のＭＡＸ／（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）×（Ｌ−Ｌｍｉｎ）の演算に相当する。
【００５６】
ところで、前述したような、暗いシーンであるにも関わらず検出された最大値Ｋｍａｘがほぼ最大値ＭＡＸに一致しているような場合には、従来のようにコントラストを全体的に均一に上げるよりも、むしろ、僅かに存在する明るい部分における白つぶれを許容してでも、その分、画面の大部分を占める暗い部分のコントラストを上げることにより、画面全体として、より良好な映像表示が可能となる。本実施形態では、このような観点に基づいて、補正最大値Ｌｍａｘ及び補正最小値Ｌｍｉｎを算出する。
【００５７】
以下、補正最大値Ｌｍａｘ及び補正最小値Ｌｍｉｎの算出方法について具体的に説明する。まず、ヒストグラム検出回路２において、ローパスフィルタ１の出力信号からヒストグラム情報を検出する。以下では、仮に、ヒストグラム情報として、図３（ａ）に示すような４分割ヒストグラムの一段目の分割区分における分布量ｎ１を用いる場合について説明する。最大値補正回路５及び最小値補正回路６は、ヒストグラム検出回路２によって検出されたヒストグラム情報に基づいて、最大値検出回路３及び最小値検出回路４から出力された最大値Ｋｍａｘ及び最小値Ｋｍｉｎをそれぞれ補正する。ここで、最小値補正回路６は、ヒストグラム検出回路２からヒストグラム情報として供給される４分割ヒストグラムの１段目の分布量ｎ１が十分多い場合は、最小値Ｋｍｉｎを減少させる方向に補正を行い、逆にｎ１が十分少ない場合は、最小値Ｋｍｉｎを増加させる方向に補正を行う。これにより、黒の分布が少ない場合は黒を締め、黒の分布が多い場合は黒の階調を保つことが可能となる。この補正方法を図示したものが図３（ｂ）である。図３（ｂ）において、分布量ｎ１と補正量Ｄ（＝補正最小値Ｌｍｉｎ−最小値Ｋｍｉｎ）の変換関数をＤ＝ｆ（ｎ１）で表しているが、この関数は表示ディスプレイに応じて最適化する必要がある。同様に、白の階調に関しては、４分割ヒストグラムの４段目の分布量ｎ４が十分多い場合は、最大値Ｋｍａｘを増加させる方向に補正を行い、逆にｎ４が十分少ない場合は、最大値Ｋｍａｘを減少させる方向に補正を行う。
【００５８】
なお、ヒストグラム情報としては、４分割ヒストグラムの１段目や４段目の分布量に限らず、１段目や４段目以外の情報を参照してもよい。また、ヒストグラムの分割数も４つに限らず、例えば８や１６など、細かく分割してもよい。また、ヒストグラム分布情報による補正は、最小値だけでもよいし最大値だけでもよい。また、補正後のＲＧＢの各色の比率を一定に保つため、映像輝度信号の補正に加えて、映像輝度信号の補正に見合うだけ色差信号を補正してもよい。
【００５９】
本実施形態に係る階調補正装置による上記の動作により、例えば、前述したような、暗いシーンであるにも関わらず検出された最大値Ｋｍａｘがほぼ最大値ＭＡＸに一致しているような場合であっても、図４に示すように、画面の大部分を占める黒の分布が多い輝度レベル範囲において、処理系のダイナミックレンジを活かした十分な階調補正が行えるようになる。なお、この補正を行うことにより、補正最大値Ｌｍａｘ〜最大値Ｋｍａｘ間のデータについては最大値ＭＡＸとして出力され、白つぶれが生じることになるが、もともとこの範囲のデータは僅かに存在するのみであるので、これを許容することによって、画面全体として、より良好な映像表示を実現できる。
【００６０】
なお、本実施形態では、ヒストグラム情報によっては、補正最小値Ｌｍｉｎが最小値Ｋｍｉｎよりも小さくなったり、補正最大値Ｌｍａｘが最大値Ｋｍａｘよりも大きくなったりするような補正を行っているが、この意味について以下に簡単に説明する。
【００６１】
本実施形態において、最大値検出回路３及び最小値検出回路４で検出される最大値Ｋｍａｘ及び最小値Ｋｍｉｎは、実際には、本来の入力映像輝度信号からローパスフィルタ１によってある程度の孤立点の情報が除去され、さらに所定のサンプリングレートでサンプリングが行われた後の信号における最大値及び最小値である。したがって、実際の入力映像輝度信号には、図４に示す最小値Ｋｍｉｎよりも小さいにも関わらず、本来必要な映像情報が存在することが考えられる。最大値Ｋｍａｘより大きいものについても同様である。そうした場合、例えば図２に示す従来の補正方法では、これらのデータについては、最大値ＭＩＮまたは最小値ＭＩＮのデータとして扱われ、階調情報はつぶれてしまう。しかしながら、例えば図４に示すように、ヒストグラム結果によって暗いシーンであると判定されるような場合に、補正最小値Ｌｍｉｎを最小値Ｋｍｉｎよりも小さくすれば、最小値Ｋｍｉｎよりも小さいけれども本来必要な映像情報をつぶすことなく拾うことが可能となり、シーンに応じてより良好な画像表示を行うことができる。
【００６２】
なお、補正最小値Ｌｍｉｎを最小値Ｋｍｉｎよりも小さくしたり、補正最大値Ｌｍａｘを最大値Ｋｍａｘよりも大きくするような補正は、上述のような意味があるからであって、もし仮に、最大値検出回路３及び最小値検出回路４において、本来必要な映像情報を全て含んだ上での最大値Ｋｍａｘ及び最小値Ｋｍｉｎを検出するような構成であれば、そのような方向への補正には特に意味はないであろう。
【００６３】
以上のように、第１の実施形態によれば、入力映像輝度信号の最大値及び最小値をダイナミックレンジに拡大する補正を行う際、最大値及び最小値に対してヒストグラム分布情報に基づく補正を行うことにより、シーンに応じた最適な補正効果が得られるとともに、同補正時に問題であった黒つぶれ、白つぶれの問題を解決し、黒白レベルの階調性とコントラストを両立することができる。
【００６４】
（第２の実施形態）
図５に、本発明の第２の実施形態に係る階調補正装置の構成を示す。なお、図５において、図１に示す階調補正装置と同様の構成には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６５】
本実施形態における最小値補正の考え方は、第１の実施形態と同様である。加えて、折れ曲げ点補正回路１１により、ヒストグラムの分布情報に基づいて黒伸張の折れ曲げ点の補正を行う。黒伸張補正回路１２の動作原理を図９を参照して説明する。黒伸張補正回路１２には、最小値補正回路６から出力される１フィールド毎の検出ＷＩＮＤＯＷ内の補正最小値Ｌｍｉｎと、折れ曲げ点初期値Ｋｉｏを折れ曲げ点補正回路１１によって補正して得られた折れ曲げ点Ｌｉｏと、入力映像輝度信号とが入力される。黒伸張補正回路１２では、入力されたＬｍｉｎ以下の信号レベルは存在しないとの判断から、折れ曲げ点Ｌｉｏ以下の範囲を図示の補正後特性のように折り曲げて黒レベルを伸張する。この回路は、ＦＰＧＡ等のハードで実現してもよいし、マイコン等のソフトで実現してもよい。なお、補正最小値Ｌｍｉｎの算出方法については、前述の第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００６６】
折れ曲げ点補正回路１１は、ヒストグラム検出回路２によって検出された分布情報、例えば、図３（ａ）に示したような４分割ヒストグラムの１段目の分布量ｎ１に基づいて、図７に示すように、折れ曲げ点の補正量Ｄを算出する。関数Ｄ＝ｇ（ｎ１）は、表示ディスプレイに応じて最小値補正量と組み合わせて検討することにより最適化する必要がある。
【００６７】
なお、本実施形態では、以上の動作によって入力映像輝度信号の補正を行うが、補正後のＲＧＢの各色の比率を一定に保つため、映像輝度信号の補正に見合うだけ色差信号を補正してもよい。
【００６８】
以上のように、第２の実施形態によれば、フィールド毎の最小値を検出し、検出した最小値をそのフィールドの輝度分布に基づいて補正し、さらに伸張する範囲を決める折れ曲げ点も輝度分布に基づいて補正し、こうして補正した最小値及び折れ曲げ点に基づいて黒伸張補正を行う。よって、黒伸張補正時の問題であった黒つぶれ等の問題を解決し、黒の階調性とコントラストを両立させることが可能となる。
【００６９】
（第３の実施形態）
図８に、本発明の第３の実施形態に係る階調補正装置の構成を示す。なお、図８において、図１に示す第一、第二の発明の実施の形態の図１、図２と同一要素については同一符号を付し、同一の動作をするものとする。
【００７０】
本実施形態における最大値補正の考え方は、第１の実施形態と同様である。また、折れ曲げ点補正の考え方は、第２の実施形態と同様である。白伸張補正回路１３の動作原理を図９を参照して説明する。白伸張補正回路１３には、最大値補正回路５から出力される１フィールド毎の検出ＷＩＮＤＯＷ内の補正最大値Ｌｍａｘと、折れ曲げ点初期値を折れ曲げ点補正回路１１によって補正して得られた折れ曲げ点Ｌａｏと、入力映像輝度信号とが入力される。白伸張補正回路１３では、入力されたＬｍａｘ以上の信号レベルは存在しないとの判断から、折れ曲げ点Ｌａｏ以上の範囲を図示の補正後特性のように折り曲げて白レベルを伸張する。この回路は、ＦＰＧＡ等のハードで実現してもよいしマイコン等のソフトで実現してもよい。なお、補正最大値Ｌｍａｘの算出方法については、前述の第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００７１】
折れ曲げ点補正回路１１は、ヒストグラム検出回路２によって検出された分布情報、例えば、図３（ａ）に示したような４分割ヒストグラムの４段目の分布量ｎ４から、折れ曲げ点を算出する。
【００７２】
なお、本実施形態では、以上の動作によって入力映像輝度信号の補正を行うが、補正後のＲＧＢの各色の比率を一定に保つため、映像輝度信号の補正に見合うだけ色差信号を補正してもよい。
【００７３】
以上のように、第３の実施形態によれば、フィールド毎の最大値を検出し、検出した最大値をそのフィールドの輝度分布に基づいて補正し、さらに伸張する範囲を決める折れ曲げ点も輝度分布に基づいて補正し、こうして補正した最大値及び折れ曲げ点に基づいて白伸張補正を行う。よって、白伸張補正時の問題であった白つぶれ等の問題を解決し、白の階調性とコントラストを両立させることが可能となる。
【００７４】
（第４の実施形態）
図１０に、本発明の第４の実施形態に係る階調補正装置の構成を示す。本実施形態では入力映像輝度信号を補正して出力輝度信号として出力するが、本実施形態に係る階調補正装置は、特に、この出力輝度信号に基づいて映像色差信号も補正して画像表示を行う場合に適用される。また、さらには、これら補正された映像輝度信号及び映像色差信号をＲＧＢ信号に変換して画像表示を行う場合に適用される。以下、本実施形態の動作について説明する。
【００７５】
入力映像輝度信号は、階調補正回路１４によって、例えば黒伸張、白伸張のような、ダイナミックレンジを拡大するように補正される。通常、輝度信号のゲインが補正された場合、ＲＧＢ信号変換後のＲＧＢの比率を保つため、色差信号にも画素毎で考えて輝度信号と同様のゲインの補正を行う必要がある。このとき、輝度信号Ｙの補正度合が大きい場合、色差信号Ｕ、Ｖの補正時に色差信号Ｕ、Ｖの少なくともいずれかの信号が信号処理系のダイナミックレンジを越えて飽和する問題がある。さらには、たとえ色差信号の補正時にダイナミックレンジを越えなくとも、補正後のＹＵＶ信号からＲＧＢ信号への変換時にＲＧＢの少なくとも一色が信号処理系のダイナミックレンジを越えて飽和する問題がある。このように、色差信号Ｕ、ＶまたはＲＧＢ信号が信号処理系のダイナミックレンジを越えて飽和してしまった場合、ダイナミックレンジから溢れてしまったデータに関しては、もとの階調情報が失われてしまって色がつぶれてしまう。
【００７６】
本実施形態では、上記の問題を回避するために、入力色差信号レベルを検出し、色差信号Ｕ、Ｖが一定の値より大きい場合、輝度信号の補正にリミットをかける。これにより、補正後の色差信号Ｕ、Ｖ、さらにはＲＧＢに変換後のＲＧＢ信号の飽和を防ぐ。
【００７７】
そのために、まず、色差信号レベル検出回路１６において、入力映像色差信号の大きさ成分｜Ｃ｜を検出する。この｜Ｃ｜は、例えばＵ、Ｖ信号の大きさ成分のうちの大きい方をとってもよいし、Ｕ、Ｖ信号の大きさ成分のどちらか一方のみに注目してもよい。補正輝度信号リミッタ回路１５は、入力映像輝度信号つまり階調補正前信号Ｙ１と、階調補正回路１４から出力される階調補正後信号Ｙ２と、色差信号レベル検出回路１６の検出結果に応じて、出力映像輝度信号を出力する。図１１に、補正輝度信号リミッタ回路１５に入力される色差信号レベル｜Ｃ｜と、補正輝度信号リミッタ回路１５の出力つまり出力映像輝度信号Ｙｏｕｔの関係を示す。図１１に示すように、補正輝度信号リミッタ回路１５は、色差信号レベル｜Ｃ｜がしきい値Ｃ２よりも小さい範囲の画素については、前述の飽和の問題は起こらないと考え、階調補正回路１４によって補正された階調補正後信号Ｙ２を補正結果Ｙｏｕｔとしてそのまま出力する。一方、色差信号レベル｜Ｃ｜がしきい値Ｃ２以上Ｃ１以下の範囲の画素については、補正後の輝度信号レベルによっては前述の飽和の問題が起こりうると考え、前述の階調補正後信号Ｙ２から階調補正前信号Ｙ１までの間のレベルで色差信号レベル｜Ｃ｜に応じた信号を補正結果Ｙｏｕｔとして出力する。具体的には、例えば、階調補正後信号Ｙ２を、階調補正前信号Ｙ１及び色差信号レベル｜Ｃ｜に基づいて（Ｃ１−｜Ｃ｜）×（Ｙｍ−Ｙｉｎ）／（Ｃ１−Ｃ２）となるように補正して、補正結果Ｙｏｕｔとして出力する。一方、色差信号レベル｜Ｃ｜がしきい値Ｃ１よりも大きい場合は、前述の飽和の問題が起こりうると考え、階調補正前信号Ｙ１をそのまま出力、つまり画素の輝度信号を補正せずに出力する。
【００７８】
なお色差信号については、本実施形態の階調補正装置によって得られた出力映像輝度信号Ｙｏｕｔと入力映像輝度信号Ｙ１の比に基づいて、補正後色差信号Ｃｏｕｔ＝補正前色差信号Ｃｉｎ×Ｙｏｕｔ／Ｙ１という補正がなされ、ＲＧＢの比率が一定に保たれる。このようにして得られた出力映像輝度信号Ｙｏｕｔ及び補正後色差信号Ｃｏｕｔ（ＹＵＶ）からＲＧＢにマトリクス変換した場合、ＲＧＢの単色で信号処理系のダイナミックレンジを越えることはなく、前述の飽和の問題が回避できる。
【００７９】
なお、本実施形態の以上の説明では、映像信号を最終的にＲＧＢ信号に変換して画像表示する場合について説明したが、ＹＵＶ信号によって画像表示する場合については、図１１に示した補正輝度信号リミッタ回路１５における入出力の関係を、少なくともＵ、Ｖ信号について飽和しない程度に設定すればよい。
【００８０】
なお、本実施形態では、補正輝度信号リミッタ回路１５における入出力の関係を、図１１に示す関係としたが、これに限らず、この入出力の関係は、前述の飽和の問題を回避できる範囲において、自由に設定しても構わない。
【００８１】
以上のように、第４の実施形態によれば、黒伸張、白伸張のように、入力映像輝度信号のダイナミックレンジを拡大するような補正がなされる場合において、この補正結果に基づいて色差信号を補正する際に、補正後の色差信号が信号処理系のダイナミックレンジを越えて飽和してしまうのを防ぐことができる。また、補正された輝度信号及び色差信号をＲＧＢ信号に変換して画像表示する際にも、ＲＧＢ信号が信号処理系のダイナミックレンジを越えて飽和してしまうのを防ぐことができる。よって、輝度補正した結果、色がつぶれてしまうといった問題が回避でき、階調補正による表示品位の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る階調補正装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来の階調補正装置の補正動作について説明するための図である。
【図３】ヒストグラム検出回路２の検出結果及びこの検出結果に基づく最小値補正回路６における補正最小値の算出方法について説明するための図である。
【図４】第１の実施形態の補正動作について説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る階調補正装置の構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施形態の補正動作について説明するための図である。
【図７】折れ曲げ点補正回路１１における折れ曲げ点の算出方法について説明するための図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る階調補正装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第３の実施形態の補正動作について説明するための図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る階調補正装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】補正輝度信号リミッタ回路１５の動作について説明するための図である。
【符号の説明】
１ローパスフィルタ
２ヒストグラム検出回路
３最大値検出回路
４最小値検出回路
５最大値補正回路
６最小値補正回路
７第１の減算回路
８第２の減算回路
９除算回路
１０乗算回路
１１折れ曲げ点補正回路
１２黒伸張補正回路
１３白伸張補正回路
１４階調補正回路
１５補正輝度信号リミッタ回路
１６色差信号レベル検出回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gradation correction apparatus, and more particularly to a gradation correction apparatus that corrects the gradation of a display image by correcting a video luminance signal.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in image quality correction in an image display device, correction data is calculated from the maximum value or minimum value of the luminance signal using almost the entire effective display period of the display screen, and the input video luminance signal is corrected for each field or frame. To achieve high image quality.
[0003]
For example, the minimum value and maximum value of the video luminance signal within the effective display period are detected for each field or frame, and the maximum value and minimum value of the detected luminance signal are detected as the maximum value of the dynamic range of the video signal processing system (digital 8). In the bit processing, it is converted into 255) and the minimum value (usually 0), and all the luminance signals between the minimum value and the maximum value are linearly interpolated to obtain any video luminance signal input. On the other hand, there are methods such as black expansion and white expansion that perform correction so that the entire dynamic range of the signal processing system is used. An example is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-248024.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional method, the correction table is calculated based on the maximum value and the minimum value of the actually detected video luminance signal, so that correction may be insufficient. For example, in a scene of a movie, etc., where the effective display period is mostly dark, when the maximum value of the dynamic range of the processing system (255 in 8-bit processing) exists in one pixel in the scene, In the conventional method, correction by expansion in the white direction is not performed. Therefore, there is a problem that sufficient gradation expression cannot be performed depending on the display image.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide an image display capable of sufficient gradation expression according to the properties of the display image, even when the luminance distribution width of the video luminance signal is wide, regardless of the display image. Is to provide a device.
[0006]
In addition, although not limited to the above-described conventional method, in general, in the case of performing gradation correction by correcting the input video luminance signal, in order to compensate for the change in the appearance of the video due to the correction of the luminance signal, The color difference signals (U, V) are simultaneously corrected according to the correction level of the luminance signal. At this time, if the correction level of the luminance signal is too large, if the color difference signal is corrected based on the correction level, the color difference signal is saturated, that is, a value of a certain value or more in the color difference signal before correction is corrected. Later, there is a problem that the color difference signal becomes the maximum value that can be originally taken, and information about the color difference is lost. Further, when displaying these images by converting these luminance signals and color difference signals into RGB signals on a PC display or the like, the luminance signals and the color difference signals are not saturated. The RGB signal may be saturated. Also in this case, as in the case of the color difference signal, information regarding the color difference of the saturated portion in the corrected RGB signal is lost. As a result of these, the quality of the display image is degraded.
[0007]
Therefore, another object of the present invention is to provide an image display device that does not saturate the color difference signal or the RGB signal regardless of the correction level of the luminance signal when performing gradation correction. .
[0008]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
A first invention is a gradation correction device that corrects gradation by extending a part of a luminance level range of an input video luminance signal to a dynamic range of a processing system and outputs it as an output video luminance signal,
Minimum value detecting means for detecting the minimum value of the input video luminance signal;
Histogram detecting means for detecting luminance distribution information of the input video luminance signal;
Based on the luminance distribution information detected by the histogram detection means When there is a lot of black distribution The minimum value detected by the minimum value detection means In a smaller direction Correct to obtain the minimum correction value Or, when the black distribution is small based on the luminance distribution information detected by the histogram detection means, the minimum value detected by the minimum value detection means is corrected in a larger direction to obtain a corrected minimum value. Minimum value correction means;
When the luminance level of the input video luminance signal is the minimum correction value, the output video luminance signal is corrected to be expanded so that the luminance level of the output video luminance signal becomes the minimum value of the dynamic range of the processing system. Luminance signal correction means for outputting as a signal.
[0009]
As described above, according to the first aspect, the minimum value detected from the video luminance signal is corrected to the minimum value detected by correcting the video luminance signal according to the luminance distribution of the video luminance signal. Therefore, it is possible to optimally adjust the gradation according to the display image.
[0010]
According to a second aspect, in the first aspect, the luminance distribution information is a distribution amount in a predetermined luminance range of the histogram distribution of the input video luminance signal.
[0011]
As described above, according to the second aspect, it is possible to appropriately determine the characteristics of the display video by referring to the distribution amount in the predetermined luminance range of the histogram distribution of the video luminance signal.
[0012]
According to a third aspect, in the second aspect, the predetermined luminance range is a minimum luminance division range in the histogram distribution.
[0013]
As described above, according to the third aspect, it is possible to easily determine the black vicinity feature of the display image by referring to the minimum luminance division range of the histogram distribution of the video luminance signal.
[0014]
According to a fourth invention, in the first invention, the luminance signal correction means corrects the input video luminance signal in a luminance range smaller than a predetermined bending point.
[0015]
As described above, according to the fourth aspect of the invention, it is possible to perform correction that particularly emphasizes the gradation near black by correcting the luminance signal in a range smaller than the predetermined bending point.
[0016]
According to a fifth invention, in the fourth invention, a bending point correcting means for correcting a predetermined bending point according to the luminance distribution information detected by the histogram detecting means is further provided.
[0017]
As described above, according to the fifth aspect, by correcting the bending point according to the luminance distribution of the video luminance signal, the gradation near black can be adjusted more optimally according to the display image. it can.
[0018]
In a sixth aspect based on the first aspect, the minimum value detected by the minimum value detecting means is the minimum value of the signal after the input video luminance signal has been sampled or passed through the low-pass filter,
The minimum value correction means corrects the minimum value detected by the minimum value detection means in a smaller direction based on the luminance distribution information detected by the histogram detection means to obtain a corrected minimum value. .
[0019]
As described above, according to the sixth invention, the minimum value detected by the minimum value detecting means is corrected in a smaller direction according to the luminance distribution of the video luminance signal, and is removed by sampling or a low-pass filter. It is possible to avoid the deterioration of image quality due to blackout by picking up the signal that has been made.
[0020]
A seventh invention is a gradation correction device that corrects gradation by extending a part of the luminance level range of the input video luminance signal to the dynamic range of the processing system and outputs it as an output video luminance signal,
Maximum value detection means for detecting the maximum value of the input video luminance signal;
Histogram detecting means for detecting luminance distribution information of the input video luminance signal;
Based on the luminance distribution information detected by the histogram detection means When there is a lot of white distribution The maximum value detected by the maximum value detection means In a direction to become larger Correct to obtain the maximum correction value Alternatively, when the white distribution is small based on the luminance distribution information detected by the histogram detection means, the maximum value detected by the maximum value detection means is corrected in a smaller direction to obtain a corrected maximum value. Maximum value correction means;
When the luminance level of the input video luminance signal is the maximum correction value, the output video luminance signal is corrected to be expanded so that the luminance level of the output video luminance signal becomes the maximum value of the dynamic range of the processing system. Luminance signal correction means for outputting as a signal.
[0021]
As described above, according to the seventh aspect, not only the maximum value detected from the video luminance signal, but also the correction of the video luminance signal according to the luminance distribution of the video luminance signal, The gradation can be optimally adjusted according to the display image without depending only on the value.
[0022]
According to an eighth aspect, in the seventh aspect, the luminance distribution information is a distribution amount in a predetermined luminance range of the histogram distribution of the input video luminance signal.
[0023]
As described above, according to the eighth aspect, it is possible to appropriately determine the characteristics of the display video by referring to the distribution amount in the predetermined luminance range of the histogram distribution of the video luminance signal.
[0024]
In a ninth aspect based on the eighth aspect, the predetermined luminance range is a maximum luminance division range in the histogram distribution.
[0025]
As described above, according to the ninth aspect, it is possible to easily determine the characteristics of the vicinity of the white of the display image by referring to the maximum luminance division range of the histogram distribution of the image luminance signal.
[0026]
According to a tenth aspect, in the seventh aspect, the luminance signal correcting means corrects the input video luminance signal in a luminance range larger than a predetermined bending point.
[0027]
As described above, according to the tenth aspect of the invention, it is possible to perform correction that particularly emphasizes the gradation near white by correcting the luminance signal in a range larger than the predetermined bending point.
[0028]
In an eleventh aspect based on the tenth aspect, the eleventh aspect of the invention further comprises a bending point correcting means for correcting a predetermined bending point according to the luminance distribution information detected by the histogram detecting means.
[0029]
As described above, according to the eleventh aspect, by correcting the bending point according to the luminance distribution of the video luminance signal, it is possible to more optimally adjust the gradation near white according to the display video. it can.
[0030]
In a twelfth aspect based on the seventh aspect, the maximum value detected by the maximum value detecting means is the maximum value of the signal after the input video luminance signal is sampled or passed through the low-pass filter,
The maximum value correcting means corrects the maximum value detected by the maximum value detecting means in a direction of increasing based on the luminance distribution information detected by the histogram detecting means to obtain a corrected maximum value. .
[0031]
As described above, according to the twelfth aspect, the maximum value detected by the maximum value detecting means is corrected in a smaller direction according to the luminance distribution of the video luminance signal, and is removed by sampling or a low-pass filter. By picking up the signal that has been generated, it is possible to avoid deterioration in image quality due to white-out.
[0032]
A thirteenth aspect of the present invention is a gradation correction apparatus for correcting a gradation by extending a part of a luminance level range of an input video luminance signal to a dynamic range of a processing system and outputting it as an output video luminance signal.
Minimum value detecting means for detecting the minimum value of the input video luminance signal;
Maximum value detection means for detecting the maximum value of the input video luminance signal;
Histogram detecting means for detecting luminance distribution information of the input video luminance signal;
Based on the luminance distribution information detected by the histogram detection means When there is a lot of black distribution The minimum value detected by the minimum value detection means In a smaller direction Correct to obtain the minimum correction value Or, when the black distribution is small based on the luminance distribution information detected by the histogram detection means, the minimum value detected by the minimum value detection means is corrected in a larger direction to obtain a corrected minimum value. Minimum value correction means;
Based on the luminance distribution information detected by the histogram detection means When there is a lot of white distribution The maximum value detected by the maximum value detection means In a direction to become larger Correct to obtain the maximum correction value Alternatively, when the white distribution is small based on the luminance distribution information detected by the histogram detection means, the maximum value detected by the maximum value detection means is corrected in a smaller direction to obtain a corrected maximum value. Maximum value correction means;
When the luminance level of the input video luminance signal is the minimum correction value and maximum correction value, the input video luminance signal is expanded so that the luminance level of the output video luminance signal becomes the minimum value and maximum value of the dynamic range of the processing system, respectively. And a luminance signal correcting means for correcting the output and outputting it as an output video luminance signal.
[0033]
As described above, according to the thirteenth aspect, by correcting the minimum value and the maximum value detected from the video luminance signal according to the luminance distribution of the video luminance signal, The gradation can be optimally adjusted according to the display image without depending only on the value.
[0042]
A fourteenth aspect of the present invention is a gradation correction method for correcting a gradation by extending a part of a luminance level range of an input video luminance signal to a dynamic range of a processing system and outputting it as an output video luminance signal.
A minimum value detecting step for detecting a minimum value of the input video luminance signal;
A histogram detection step for detecting luminance distribution information of the input video luminance signal;
Based on the luminance distribution information detected by the histogram detection step When there is a lot of black distribution The minimum value detected by the minimum value detection step In a smaller direction Correct to obtain the minimum correction value Alternatively, when the black distribution is small based on the luminance distribution information detected by the histogram detection step, the minimum value detected by the minimum value detection step is corrected in a larger direction to obtain a corrected minimum value. A minimum value correction step;
When the luminance level of the input video luminance signal is the minimum correction value, the output video luminance signal is corrected to be expanded so that the luminance level of the output video luminance signal becomes the minimum value of the dynamic range of the processing system. And a luminance signal correcting step for outputting as a signal.
[0043]
As above, 14 According to the invention, the minimum value detected from the video luminance signal is corrected by correcting the video luminance signal according to the luminance distribution of the video luminance signal, so that the display can be performed without depending only on the detected minimum value. The gradation can be optimally adjusted according to the image.
[0044]
A fifteenth aspect of the present invention is a gradation correction method for correcting a gradation by extending a part of a luminance level range of an input video luminance signal to a dynamic range of a processing system and outputting it as an output video luminance signal,
A maximum value detecting step for detecting the maximum value of the input video luminance signal;
A histogram detection step for detecting luminance distribution information of the input video luminance signal;
Based on the luminance distribution information detected by the histogram detection step When there is a lot of white distribution The maximum value detected by the maximum value detection step In a direction to become larger Correct to obtain the maximum correction value Or, when the white distribution is small based on the luminance distribution information detected by the histogram detection step, the maximum value detected by the maximum value detection step is corrected in a smaller direction to obtain a corrected maximum value. A maximum value correction step;
When the luminance level of the input video luminance signal is the maximum correction value, the output video luminance signal is corrected to be expanded so that the luminance level of the output video luminance signal becomes the maximum value of the dynamic range of the processing system. And a luminance signal correcting step for outputting as a signal.
[0045]
As above, 15 According to this invention, not only the maximum value detected from the video luminance signal but also the video luminance signal is corrected according to the luminance distribution of the video luminance signal, so that it does not depend only on the detected maximum value. The gradation can be optimally adjusted according to the display image.
[0046]
A sixteenth aspect of the invention is a gradation correction method for correcting a gradation by extending a part of a luminance level range of an input video luminance signal to a dynamic range of a processing system and outputting it as an output video luminance signal.
A minimum value detecting step for detecting a minimum value of the input video luminance signal;
A maximum value detecting step for detecting the maximum value of the input video luminance signal;
A histogram detection step for detecting luminance distribution information of the input video luminance signal;
Based on the luminance distribution information detected by the histogram detection step When there is a lot of black distribution The minimum value detected by the minimum value detection step In a smaller direction Correct to obtain the minimum correction value Alternatively, when the black distribution is small based on the luminance distribution information detected by the histogram detection step, the minimum value detected by the minimum value detection step is corrected in a larger direction to obtain a corrected minimum value. A minimum value correction step;
Based on the luminance distribution information detected by the histogram detection step When there is a lot of white distribution The maximum value detected by the maximum value detection step In a direction to become larger Correct to obtain the maximum correction value Or, when the white distribution is small based on the luminance distribution information detected by the histogram detection step, the maximum value detected by the maximum value detection step is corrected in a smaller direction to obtain a corrected maximum value. A maximum value correction step;
When the luminance level of the input video luminance signal is the minimum correction value and maximum correction value, the input video luminance signal is expanded so that the luminance level of the output video luminance signal becomes the minimum value and maximum value of the dynamic range of the processing system, respectively. And a luminance signal correcting step for correcting the output and outputting as an output video luminance signal.
[0047]
As above, 16 According to the invention, the minimum value and the maximum value detected from the video luminance signal are corrected according to the luminance distribution of the video luminance signal, so that it does not depend only on the detected minimum value or maximum value. The gradation can be optimally adjusted according to the display image.
[0050]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a gradation correction apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the gradation correction apparatus includes a low-pass filter 1, a histogram detection circuit 2, a maximum value detection circuit 3, a minimum value detection circuit 4, a maximum value correction circuit 5, a minimum value correction circuit 6, 1 subtracting circuit 7, second subtracting circuit 8, dividing circuit 9, and multiplying circuit 10.
[0051]
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described. First, the input video luminance signal is input to the low-pass filter 1. The low-pass filter 1 removes isolated point information from the input video luminance signal and outputs it. The output signal is sampled at appropriate sampling rates in the horizontal direction and the vertical direction, and then supplied to the histogram detection circuit 2, the maximum value detection circuit 3, and the minimum value detection circuit 4. In the histogram detection circuit 2, the maximum value detection circuit 3, and the minimum value detection circuit 4, the maximum value Kmax, the minimum value Kmin, and the distribution information in the gradation direction in the detection window set in the screen are respectively displayed for each field. Detected.
[0052]
The sampling rate may be set discretely, for example, every horizontal 4 dots or every vertical 4 lines, or all pixel sampling may be performed. Further, the rate at which the detection value such as the maximum value is updated may be for each field, for each frame, or may be a slower rate. The detection WINDOW may be set so as not to include a black level irrelevant to the image (for example, the upper and lower blacks of a wide-screen movie) or a white level (caption of a movie or the like).
[0053]
The detected maximum value Kmax and minimum value Kmin are corrected by the maximum value correction circuit 5 and the minimum value correction circuit 6 according to the output result of the histogram detection circuit 2, respectively, and output as the correction maximum value Lmax and the correction minimum value Lmin. Is done. Details of the correction will be described later. The input video luminance signal is corrected based on the maximum correction value Lmax and the minimum correction value Lmin, and is output from the gradation correction device as the output video luminance signal. . Yo More specifically, First Subtraction circuit 7 Then, (Lmax−Lmin) is calculated based on the maximum correction value Lmax and the minimum correction value Lmin. In the division circuit 9, First Subtraction circuit 7 The division of MAX / (Lmax−Lmin) is performed based on the calculation result (Lmax−Lmin) and the maximum value MAX of the luminance signal after correction (maximum value of the signal processing system). In the second subtraction circuit 8, (L−Lmin) is calculated based on the input video luminance signal L and the corrected minimum value Lmin. In the multiplication circuit 10, the output of the division circuit 9 and the second Decrease Based on the output of the arithmetic circuit 8, MAX / (Lmax−Lmin) × (L−Lmin) is calculated, and the calculation result is output as an output video luminance signal.
[0054]
Here, before describing the effect of gradation correction in this embodiment, first, a conventional gradation correction method will be described. FIG. 2 shows the input / output relationship of the conventional gradation correction apparatus. In the conventional gradation correction apparatus, the maximum value Kmax and the minimum value Kmin of the detected input video luminance signal are expanded to the maximum value MAX and the minimum value MIN of the output signal, respectively, as shown in FIG. The maximum value MAX is the maximum value of the dynamic range of the processing system (corresponding to 1023 in the 10-bit processing), and the minimum value MIN is the minimum value (usually 0) of the dynamic range of the processing system. Data of a level between the maximum value Kmax and the minimum value Kmin in the input video luminance signal is converted between the maximum value MAX and the minimum value MIN. Thereby, for example, a signal using the entire dynamic range of the processing system is output for each field, so that the contrast of the display image can be increased. However, with this method, for example, when the detected maximum value Kmax substantially matches the maximum value MAX in spite of a dark scene, a sufficient correction effect cannot be obtained. Therefore, in the gradation correction apparatus according to the present embodiment, the maximum value Kmax and the minimum value Kmin are not used as they are, but the correction maximum value Lmax and the correction obtained by optimally correcting them according to the scene on the screen. Tone correction is performed using the minimum value Lmin. Hereinafter, the gradation correction method in the present embodiment will be described.
[0055]
In the gradation correction apparatus according to the present embodiment, first, the maximum correction value Lmax and the minimum correction value Lmin are calculated based on the maximum value Kmax and the minimum value Kmin (not shown) detected from the input video luminance signal. Details of the calculation method of the maximum correction value Lmax and the minimum correction value Lmin will be described later. Thereafter, the input video luminance signal is corrected so that the maximum correction value Lmax and the minimum correction value Lmin are expanded to the maximum value MAX and the minimum value MIN of the output signal, respectively, as in the conventional gradation correction method described above. This corresponds to the above-described calculation of MAX / (Lmax−Lmin) × (L−Lmin).
[0056]
By the way, in the case where the detected maximum value Kmax is substantially equal to the maximum value MAX in spite of the dark scene as described above, the contrast is generally increased uniformly as in the conventional case. On the other hand, even if white shadows in a slightly bright part are allowed, the contrast of a dark part that occupies most of the screen is increased accordingly, thereby making it possible to display a better image as a whole screen. . In the present embodiment, the maximum correction value Lmax and the minimum correction value Lmin are calculated based on such a viewpoint.
[0057]
Hereinafter, a method for calculating the maximum correction value Lmax and the minimum correction value Lmin will be described in detail. First, histogram detection circuit 2, the histogram information is detected from the output signal of the low-pass filter 1. Hereinafter, a case will be described in which the distribution amount n1 in the first division of the four-division histogram as shown in FIG. 3A is used as the histogram information. The maximum value correction circuit 5 and the minimum value correction circuit 6 calculate the maximum value Kmax and the minimum value Kmin output from the maximum value detection circuit 3 and the minimum value detection circuit 4 based on the histogram information detected by the histogram detection circuit 2. Correct each one. Here, the minimum value correction circuit 6 performs correction in a direction to decrease the minimum value Kmin when the distribution amount n1 of the first stage of the four-division histogram supplied as histogram information from the histogram detection circuit 2 is sufficiently large. On the contrary, when n1 is sufficiently small, correction is performed in the direction of increasing the minimum value Kmin. This makes it possible to tighten black when the black distribution is small and to maintain the black gradation when the black distribution is large. FIG. 3B illustrates this correction method. In FIG. 3B, the conversion function of the distribution amount n1 and the correction amount D (= correction minimum value Lmin−minimum value Kmin) is represented by D = f (n1). This function is optimal for the display. It is necessary to make it. Similarly, with respect to the white gradation, when the distribution amount n4 in the fourth stage of the four-division histogram is sufficiently large, correction is performed in the direction of increasing the maximum value Kmax, and conversely, when n4 is sufficiently small, the maximum value Correction is performed in the direction of decreasing Kmax.
[0058]
Note that the histogram information is not limited to the first and fourth distribution amounts of the four-part histogram, and information other than the first and fourth stages may be referred to. Further, the number of divisions of the histogram is not limited to four, and may be finely divided, for example, 8 or 16. Further, the correction based on the histogram distribution information may be only the minimum value or only the maximum value. In addition to correcting the video luminance signal, the color difference signal may be corrected to match the correction of the video luminance signal in order to keep the ratio of the RGB colors after correction constant.
[0059]
By the above operation by the gradation correction apparatus according to the present embodiment, for example, as described above, the detected maximum value Kmax is substantially equal to the maximum value MAX in spite of the dark scene. Even in such a case, as shown in FIG. 4, sufficient gradation correction can be performed by taking advantage of the dynamic range of the processing system in the luminance level range where the black distribution occupying most of the screen is large. By performing this correction, the data between the corrected maximum value Lmax and the maximum value Kmax is output as the maximum value MAX, resulting in whiteout. However, there is only a slight amount of data in this range originally. Therefore, by allowing this, a better video display can be realized for the entire screen.
[0060]
In this embodiment, depending on the histogram information, correction is performed such that the minimum correction value Lmin is smaller than the minimum value Kmin or the maximum correction value Lmax is larger than the maximum value Kmax. The meaning is briefly described below.
[0061]
In the present embodiment, the maximum value Kmax and the minimum value Kmin detected by the maximum value detection circuit 3 and the minimum value detection circuit 4 are actually low pass filters from the original input video luminance signal. 1 Is the maximum value and the minimum value in the signal after a certain amount of isolated point information is removed and further sampling is performed at a predetermined sampling rate. Therefore, it is conceivable that the actual input video luminance signal contains video information that is originally necessary although it is smaller than the minimum value Kmin shown in FIG. The same applies to a value larger than the maximum value Kmax. In such a case, for example, in the conventional correction method shown in FIG. 2, these data are handled as data of the maximum value MIN or the minimum value MIN, and the gradation information is lost. However, for example, as shown in FIG. 4, when it is determined that the scene is a dark scene based on the histogram result, if the correction minimum value Lmin is made smaller than the minimum value Kmin, it is smaller than the minimum value Kmin, but it is originally necessary. The video information can be picked up without being crushed, and a better image display can be performed according to the scene.
[0062]
The correction that makes the correction minimum value Lmin smaller than the minimum value Kmin or the correction maximum value Lmax larger than the maximum value Kmax has the above-mentioned meaning. If the detection circuit 3 and the minimum value detection circuit 4 are configured so as to detect the maximum value Kmax and the minimum value Kmin after including all necessary video information, the correction in such a direction is particularly effective. There will be no meaning.
[0063]
As described above, according to the first embodiment, when performing the correction for expanding the maximum value and the minimum value of the input video luminance signal to the dynamic range, the correction based on the histogram distribution information is performed on the maximum value and the minimum value. By doing so, it is possible to obtain an optimal correction effect according to the scene, solve the problem of blackout and whiteout that was a problem at the time of the correction, and achieve both black and white level gradation and contrast.
[0064]
(Second Embodiment)
FIG. 5 shows a configuration of a gradation correction apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same components as those in the gradation correction apparatus shown in FIG.
[0065]
The concept of minimum value correction in this embodiment is the same as that in the first embodiment. In addition, the bending point correction circuit 11 corrects the black expansion bending point based on the distribution information of the histogram. The operating principle of the black stretch correction circuit 12 will be described with reference to FIG. Black extension Zhang The correction circuit 12 includes a detection WINDOW within each field output from the minimum value correction circuit 6. correction The bending value Lio obtained by correcting the minimum value Lmin, the bending point initial value Kio by the bending point correction circuit 11, and the input video luminance signal are input. The black expansion correction circuit 12 extends the black level by bending the range below the bending point Lio as shown in the characteristic after correction, based on the determination that there is no signal level less than the input Lmin. This circuit may be realized by hardware such as an FPGA or software such as a microcomputer. The method for calculating the corrected minimum value Lmin is the same as that in the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.
[0066]
The bending point correction circuit 11 is shown in FIG. 7 on the basis of the distribution information detected by the histogram detection circuit 2, for example, the distribution amount n1 in the first stage of the 4-part histogram shown in FIG. Thus, the correction amount D of the bending point is calculated. The function D = g (n1) needs to be optimized by considering it in combination with the minimum value correction amount according to the display.
[0067]
In this embodiment, the input video luminance signal is corrected by the above operation. However, even if the color difference signal is corrected to match the correction of the video luminance signal, the ratio of each RGB color after correction is kept constant. Good.
[0068]
As described above, according to the second embodiment, the minimum value for each field is detected, the detected minimum value is corrected based on the luminance distribution of the field, and the bending point that determines the expansion range is also the luminance. Correction is performed based on the distribution, and black stretch correction is performed based on the minimum value and the bending point thus corrected. Therefore, Black Shin Zhang It is possible to solve the problem such as black crushing, which was a problem at the time of correction, and to achieve both black gradation and contrast.
[0069]
(Third embodiment)
FIG. 8 shows the configuration of a gradation correction apparatus according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same elements as those in FIGS. 1 and 2 of the embodiment of the first and second inventions shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and the same operations are performed.
[0070]
The concept of maximum value correction in this embodiment is the same as that in the first embodiment. Further, the concept of bending point correction is the same as in the second embodiment. The operation principle of the white stretch correction circuit 13 will be described with reference to FIG. White stretch Zhang The correction circuit 13 includes a detection WINDOW in each field output from the maximum value correction circuit 5. correction The maximum value Lmax, the bending point Lao obtained by correcting the bending point initial value by the bending point correction circuit 11, and the input video luminance signal are input. The white expansion correction circuit 13 extends the white level by bending the range above the bending point Lao as shown in the characteristic after correction based on the determination that there is no signal level higher than the input Lmax. This circuit may be realized by hardware such as an FPGA or software such as a microcomputer. Note that a method for calculating the maximum correction value Lmax is the same as that in the first embodiment described above, and thus the description thereof is omitted.
[0071]
The bending point correction circuit 11 calculates a bending point from the distribution information detected by the histogram detection circuit 2, for example, the distribution amount n4 in the fourth stage of the four-division histogram as shown in FIG. .
[0072]
In this embodiment, the input video luminance signal is corrected by the above operation. However, even if the color difference signal is corrected to match the correction of the video luminance signal, the ratio of each RGB color after correction is kept constant. Good.
[0073]
As described above, according to the third embodiment, the maximum value for each field is detected, the detected maximum value is corrected based on the luminance distribution of the field, and the bending point that determines the expansion range is also the luminance. Correction based on the distribution and white extension based on the maximum value and the bending point corrected in this way. Zhang Make corrections. Therefore, white extension Zhang It is possible to solve the problem such as white-out which has been a problem at the time of correction, and to achieve both white gradation and contrast.
[0074]
(Fourth embodiment)
FIG. 10 shows the configuration of a gradation correction apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the input video luminance signal is corrected and output as an output luminance signal. However, the gradation correction device according to this embodiment particularly corrects the video color difference signal based on this output luminance signal to display an image. Applies when doing. Further, the present invention is applied to the case where the corrected video luminance signal and video color difference signal are converted into RGB signals to display an image. Hereinafter, the operation of this embodiment will be described.
[0075]
The input video luminance signal is corrected by the gradation correction circuit 14 so as to expand the dynamic range, for example, black expansion or white expansion. Normally, when the gain of the luminance signal is corrected, it is necessary to correct the gain similar to that of the luminance signal for the color difference signal in consideration of each pixel in order to maintain the RGB ratio after the RGB signal conversion. At this time, when the correction degree of the luminance signal Y is large, there is a problem that at least one of the color difference signals U and V is saturated beyond the dynamic range of the signal processing system when the color difference signals U and V are corrected. Furthermore, even if the dynamic range is not exceeded during correction of the color difference signal, there is a problem that at least one color of RGB exceeds the dynamic range of the signal processing system when converted from the corrected YUV signal to the RGB signal. As described above, when the color difference signal U, V, or RGB signal is saturated beyond the dynamic range of the signal processing system, the original gradation information is lost for the data overflowing from the dynamic range. The color will collapse.
[0076]
In the present embodiment, in order to avoid the above problem, the input color difference signal level is detected, and when the color difference signals U and V are larger than a certain value, the correction of the luminance signal is limited. This prevents saturation of the corrected color difference signals U and V, and further RGB signals after conversion to RGB.
[0077]
For this purpose, first, the color difference signal level detection circuit 16 detects the magnitude component | C | of the input video color difference signal. This | C | may take, for example, the larger one of the magnitude components of the U and V signals, or may focus on only one of the magnitude components of the U and V signals. The corrected luminance signal limiter circuit 15 corresponds to the input video luminance signal, that is, the signal Y1 before gradation correction, the signal Y2 after gradation correction output from the gradation correction circuit 14, and the detection result of the color difference signal level detection circuit 16. The output video luminance signal is output. FIG. 11 shows the relationship between the color difference signal level | C | input to the corrected luminance signal limiter circuit 15 and the output of the corrected luminance signal limiter circuit 15, that is, the output video luminance signal Yout. As shown in FIG. 11, the correction luminance signal limiter circuit 15 considers that the above-mentioned saturation problem does not occur for pixels in the range where the color difference signal level | C | is smaller than the threshold value C2, and therefore the gradation correction circuit The post-tone correction signal Y2 corrected by 14 is output as it is as the correction result Yout. On the other hand, regarding pixels in which the color difference signal level | C | is in the range of the threshold value C2 or more and C1 or less, it is considered that the saturation problem described above may occur depending on the corrected luminance signal level. And a signal corresponding to the color difference signal level | C | at a level from the signal before gradation correction Y1 is output as the correction result Yout. Specifically, for example, the post-tone correction signal Y2 is converted into (C1- | C |) × (Ym-Yin) / (C1-C2) based on the pre-tone correction signal Y1 and the color difference signal level | C |. The correction result is output as a correction result Yout. On the other hand, when the color difference signal level | C | is larger than the threshold value C1, it is considered that the above-mentioned saturation problem may occur, and the pre-tone correction signal Y1 is output as it is, that is, without correcting the luminance signal of the pixel. Output.
[0078]
As for the color difference signal, the corrected color difference signal Cout = the corrected color difference signal Cin × Yout / Y1 based on the ratio of the output video luminance signal Yout and the input video luminance signal Y1 obtained by the gradation correction apparatus of the present embodiment. Thus, the RGB ratio is kept constant. When matrix conversion from the output video luminance signal Yout thus obtained and the corrected color difference signal Cout (YUV) to RGB does not exceed the dynamic range of the signal processing system with a single RGB color, the aforementioned saturation problem Can be avoided.
[0079]
In the above description of the present embodiment, the case where the video signal is finally converted into the RGB signal and the image is displayed has been described. However, when the image is displayed using the YUV signal, the corrected luminance signal shown in FIG. The input / output relationship in the limiter circuit 15 may be set so that at least the U and V signals are not saturated.
[0080]
In the present embodiment, the input / output relationship in the corrected luminance signal limiter circuit 15 is the relationship shown in FIG. 11, but the present invention is not limited to this, and the input / output relationship is within a range where the above-described saturation problem can be avoided. In this case, it may be set freely.
[0081]
As described above, according to the fourth embodiment, the black extension is performed. Zhang , White stretch Zhang Thus, when correction is performed to expand the dynamic range of the input video luminance signal, when the color difference signal is corrected based on the correction result, the corrected color difference signal will increase the dynamic range of the signal processing system. It is possible to prevent saturation beyond this. Further, when the corrected luminance signal and color difference signal are converted into RGB signals to display an image, the RGB signals can be prevented from being saturated beyond the dynamic range of the signal processing system. Therefore, it is possible to avoid the problem that the color is lost as a result of the luminance correction, and it is possible to prevent the display quality from being deteriorated due to the gradation correction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a gradation correction apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a correction operation of a conventional gradation correction apparatus.
FIG. 3 is a diagram for explaining a detection result of the histogram detection circuit 2 and a method of calculating a correction minimum value in the minimum value correction circuit 6 based on the detection result.
FIG. 4 is a diagram for explaining a correction operation according to the first embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a gradation correction apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a correction operation according to the second embodiment.
FIG. 7 is a diagram for explaining a calculation method of a bending point in the bending point correction circuit 11;
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a gradation correction apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining a correction operation according to the third embodiment.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a gradation correction apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the corrected luminance signal limiter circuit 15;
[Explanation of symbols]
1 Low-pass filter
2 Histogram detection circuit
3 Maximum value detection circuit
4 Minimum value detection circuit
5 Maximum value correction circuit
6 Minimum value correction circuit
7 First subtraction circuit
8 Second subtraction circuit
9 Division circuit
10 Multiplier circuit
11 Bending point correction circuit
12 Black Shin Zhang Correction circuit
13 Hakushin Zhang Correction circuit
14 Gradation correction circuit
15 Correction luminance signal limiter circuit
16 Color difference signal level detection circuit

Claims

A gradation correction apparatus for correcting a gradation by extending a part of a luminance level range of an input video luminance signal to a dynamic range of a processing system and outputting it as an output video luminance signal,
Minimum value detecting means for detecting a minimum value of the input video luminance signal;
Histogram detection means for detecting luminance distribution information of the input video luminance signal;
When the black distribution is large based on the luminance distribution information detected by the histogram detection means, the minimum value detected by the minimum value detection means is corrected in a smaller direction to obtain a corrected minimum value , or Minimum value correction means for correcting the minimum value detected by the minimum value detection means in a larger direction and obtaining a corrected minimum value when the black distribution is small based on the luminance distribution information detected by the histogram detection means When,
When the luminance level of the input video luminance signal is the minimum correction value, the input video luminance signal is expanded so that the luminance level of the output video luminance signal becomes the minimum value of the dynamic range of the processing system. A gradation correction device comprising: luminance signal correction means for correcting and outputting the output video luminance signal.

The gradation correction apparatus according to claim 1, wherein the luminance distribution information is a distribution amount in a predetermined luminance range of a histogram distribution of the input video luminance signal.

The gradation correction apparatus according to claim 2, wherein the predetermined luminance range is a minimum luminance division range in the histogram distribution.

The gradation correction apparatus according to claim 1, wherein the luminance signal correction unit corrects the input video luminance signal in a luminance range smaller than a predetermined bending point.

The gradation correction device according to claim 4, further comprising a bending point correction unit that corrects the predetermined bending point according to the luminance distribution information detected by the histogram detection unit.

The minimum value detected by the minimum value detection means is the minimum value of the signal after the input video luminance signal has been sampled or passed through a low-pass filter,
The minimum value correcting means corrects the minimum value detected by the minimum value detecting means in a smaller direction based on the luminance distribution information detected by the histogram detecting means to obtain the corrected minimum value. The gradation correction apparatus according to claim 1, wherein:

A gradation correction apparatus for correcting a gradation by extending a part of a luminance level range of an input video luminance signal to a dynamic range of a processing system and outputting it as an output video luminance signal,
Maximum value detecting means for detecting the maximum value of the input video luminance signal;
Histogram detection means for detecting luminance distribution information of the input video luminance signal;
When the white distribution is large based on the luminance distribution information detected by the histogram detection means, the maximum value detected by the maximum value detection means is corrected in a larger direction to obtain a corrected maximum value , or Maximum value correcting means for obtaining a corrected maximum value by correcting the maximum value detected by the maximum value detecting means in a smaller direction when the white distribution is small based on the luminance distribution information detected by the histogram detecting means. When,
When the luminance level of the input video luminance signal is the maximum correction value, the input video luminance signal is expanded so that the luminance level of the output video luminance signal becomes the maximum value of the dynamic range of the processing system. A gradation correction device comprising: luminance signal correction means for correcting and outputting the output video luminance signal.

The gradation correction apparatus according to claim 7, wherein the luminance distribution information is a distribution amount in a predetermined luminance range of a histogram distribution of the input video luminance signal.

The gradation correction apparatus according to claim 8, wherein the predetermined luminance range is a maximum luminance division range in the histogram distribution.

The gradation correction apparatus according to claim 7, wherein the luminance signal correction unit corrects the input video luminance signal in a luminance range larger than a predetermined bending point.

The gradation correction apparatus according to claim 10, further comprising a bending point correction unit that corrects the predetermined bending point according to the luminance distribution information detected by the histogram detection unit.

The maximum value detected by the maximum value detection means is the maximum value of the signal after the input video luminance signal has been sampled or passed through a low-pass filter,
The maximum value correcting means corrects the maximum value detected by the maximum value detecting means in a direction of increasing based on the luminance distribution information detected by the histogram detecting means to obtain the corrected maximum value. The gradation correction apparatus according to claim 7, wherein:

A gradation correction apparatus for correcting a gradation by extending a part of a luminance level range of an input video luminance signal to a dynamic range of a processing system and outputting it as an output video luminance signal,
Minimum value detecting means for detecting a minimum value of the input video luminance signal;
Maximum value detecting means for detecting the maximum value of the input video luminance signal;
Histogram detection means for detecting luminance distribution information of the input video luminance signal;
When the black distribution is large based on the luminance distribution information detected by the histogram detection means, the minimum value detected by the minimum value detection means is corrected in a smaller direction to obtain a corrected minimum value , or Minimum value correction means for correcting the minimum value detected by the minimum value detection means in a larger direction and obtaining a corrected minimum value when the black distribution is small based on the luminance distribution information detected by the histogram detection means When,
When the white distribution is large based on the luminance distribution information detected by the histogram detection means, the maximum value detected by the maximum value detection means is corrected in a larger direction to obtain a corrected maximum value , or Maximum value correcting means for obtaining a corrected maximum value by correcting the maximum value detected by the maximum value detecting means in a smaller direction when the white distribution is small based on the luminance distribution information detected by the histogram detecting means. When,
When the luminance level of the input video luminance signal is the minimum correction value and the maximum correction value, the luminance level of the output video luminance signal is the minimum value and the maximum value of the dynamic range of the processing system, respectively. A gradation correction apparatus comprising: a luminance signal correction unit that corrects an input video luminance signal to be expanded and outputs it as the output video luminance signal.

A gradation correction method for correcting a gradation by extending a part of a luminance level range of an input video luminance signal to a dynamic range of a processing system and outputting it as an output video luminance signal,
A minimum value detecting step for detecting a minimum value of the input video luminance signal;
A histogram detection step for detecting luminance distribution information of the input video luminance signal;
When the black distribution is large based on the luminance distribution information detected by the histogram detection step, the minimum value detected by the minimum value detection step is corrected in a smaller direction to obtain a corrected minimum value , or A minimum value correction step for obtaining a corrected minimum value by correcting the minimum value detected by the minimum value detection step in a larger direction when the black distribution is small based on the luminance distribution information detected by the histogram detection step. When,
When the luminance level of the input video luminance signal is the minimum correction value, the input video luminance signal is expanded so that the luminance level of the output video luminance signal becomes the minimum value of the dynamic range of the processing system. And a luminance signal correcting step of correcting and outputting as the output video luminance signal.

A gradation correction method for correcting a gradation by extending a part of a luminance level range of an input video luminance signal to a dynamic range of a processing system and outputting it as an output video luminance signal,
A maximum value detecting step for detecting a maximum value of the input video luminance signal;
A histogram detection step for detecting luminance distribution information of the input video luminance signal;
When the white distribution is large based on the luminance distribution information detected by the histogram detection step, the correction maximum value is obtained by correcting the maximum value detected by the maximum value detection step in a larger direction , or Maximum value correction step for obtaining a correction maximum value by correcting the maximum value detected by the maximum value detection step in a smaller direction when the white distribution is small based on the luminance distribution information detected by the histogram detection step When,
When the luminance level of the input video luminance signal is the maximum correction value, the input video luminance signal is expanded so that the luminance level of the output video luminance signal becomes the maximum value of the dynamic range of the processing system. And a luminance signal correcting step of correcting and outputting as the output video luminance signal.

A gradation correction method for correcting a gradation by extending a part of a luminance level range of an input video luminance signal to a dynamic range of a processing system and outputting it as an output video luminance signal,
A minimum value detecting step for detecting a minimum value of the input video luminance signal;
A maximum value detecting step for detecting a maximum value of the input video luminance signal;
A histogram detection step for detecting luminance distribution information of the input video luminance signal;
When the black distribution is large based on the luminance distribution information detected by the histogram detection step, the minimum value detected by the minimum value detection step is corrected in a smaller direction to obtain a corrected minimum value , or A minimum value correction step for obtaining a corrected minimum value by correcting the minimum value detected by the minimum value detection step in a larger direction when the black distribution is small based on the luminance distribution information detected by the histogram detection step. When,
When the white distribution is large based on the luminance distribution information detected by the histogram detection step, the correction maximum value is obtained by correcting the maximum value detected by the maximum value detection step in a larger direction , or Maximum value correction step for obtaining a correction maximum value by correcting the maximum value detected by the maximum value detection step in a smaller direction when the white distribution is small based on the luminance distribution information detected by the histogram detection step When,
When the luminance level of the input video luminance signal is the minimum correction value and the maximum correction value, the luminance level of the output video luminance signal is the minimum value and the maximum value of the dynamic range of the processing system, respectively. A gradation correction method comprising: a luminance signal correction step of correcting an input video luminance signal so as to expand and outputting as an output video luminance signal.