JP6805968B2 - Image processing device, image projection device, and image processing method - Google Patents
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Description
本発明は、画像処理装置、画像投影装置、及び画像処理方法に関する。 The present invention relates to an image processing device, an image projection device, and an image processing method.
画像表示装置や画像投影装置で表示可能な画像(ディスプレイ、投影画像等)は、図1に示すように、明るさのダイナミックレンジにおいて、人間の視覚と大きな差を有する。例えば、人間の視覚は、1010オーダーであるが、一般的なLDR(Low Dynamic Range)のディスプレイは、103〜105程度であるため、明るさのコントラストが不足していた。 As shown in FIG. 1, an image (display, projected image, etc.) that can be displayed by an image display device or an image projection device has a large difference from human vision in the dynamic range of brightness. For example, human vision is on the order of 10 10 , but a general LDR (Low Dynamic Range) display is about 10 3 to 10 5 , so that the contrast of brightness is insufficient.
そこで、従来よりもディスプレイの明るさのダイナミックレンジを大幅に広げたハイダイナミックレンジ(High Dynamic Range、以降はHDRと略記)が大きな注目を集めつつある。 Therefore, the high dynamic range (hereinafter abbreviated as HDR), which greatly expands the dynamic range of the brightness of the display, is attracting a great deal of attention.
HDRには大きく2通りの実現方法があり、一方はディスプレイそのものを数千nit(LDRは数百nit)まで大きく高輝度化させるアプローチであり、他方はLDRのディスプレイでHDR調の映像に仕立てる画像処理からのアプローチである。 There are two main ways to realize HDR. One is an approach to increase the brightness of the display itself to several thousand bits (LDR is several hundreds of bits), and the other is an image that is tailored to HDR-like images on the LDR display. It is an approach from processing.
ディスプレイそのものを大きく高輝度化すると、高輝度化により消費電力が大きく上昇し、コストアップも不可避となってしまう。 When the display itself is greatly increased in brightness, the power consumption is greatly increased due to the increase in brightness, and the cost increase is inevitable.
そこで、もう1つのHDRの実現手段として、画像処理の複数の手法があり、そのうちの一例として、図2に示すようなヒストグラム平滑化技術がある。 Therefore, as another means for realizing HDR, there are a plurality of methods of image processing, and one example thereof is a histogram smoothing technique as shown in FIG.
ヒストグラム平滑化により、その画像が有するヒストグラム(図2(a))をブロード(広域化)することで、ヒストグラムの分布が集中している部分を引き伸ばして(図2(b))、そのディスプレイの表示再現域でダイナミックレンジを拡大してコントラストを上げることができる(例えば、特許文献1)。 By broadening the histogram (FIG. 2 (a)) of the image by histogram smoothing, the part where the distribution of the histogram is concentrated is stretched (FIG. 2 (b)), and the display of the display is expanded. The dynamic range can be expanded in the display reproduction range to increase the contrast (for example, Patent Document 1).
ただし、カラー画像において、RGBの色毎のヒストグラムが異なる場合、RGB信号をそのままヒストグラム平滑化すると、RGBそれぞれ異なる度合でヒストグラムが広域化されるため、色バランスが崩れてしまう。 However, in a color image, when the histograms for each color of RGB are different, if the RGB signal is smoothed as it is, the histogram is widened to a different degree for each RGB, and the color balance is lost.
そこで、非特許文献1では、輝度画像(Y)と色差画像(CrCb)で異なる処理を適用し、好ましい画像にレタッチすることが提案されている。 Therefore, Non-Patent Document 1 proposes applying different processing to the luminance image (Y) and the color difference image (CrCb) to retouch the preferred image.
しかし、ヒストグラム平滑化は、元画像の画像内容(コンテンツ)が、元からヒストグラムが広い場合は効果が小さいなど、その高輝度化の効果は、コンテンツ依存性を有する。例えば、自然画像のような連続的なヒストグラムであればヒストグラム平滑化によるコントラスト向上が可能であるが、文章や図表のような2値画像に近いコンテンツの場合、ヒストグラムが局所的になるため、ヒストグラム平滑化は適さない。 However, the effect of increasing the brightness of the histogram smoothing is content-dependent, for example, the effect of the histogram smoothing is small when the image content (content) of the original image is originally wide. For example, in the case of a continuous histogram such as a natural image, it is possible to improve the contrast by smoothing the histogram, but in the case of content close to a binary image such as a sentence or a chart, the histogram becomes local, so the histogram Smoothing is not suitable.
また、非特許文献1は、静止画への適用を前提としており、動画は考慮されていなかった。 Further, Non-Patent Document 1 is premised on application to still images, and moving images are not considered.
そこで、本発明は上記事情に鑑み、視聴者に違和感を与えずに、コンテンツの内容に応じて、動画のフレーム単位でヒストグラム平滑化による補正強度を調整することができる、画像処理装置の提供を目的とする。 Therefore, in view of the above circumstances, the present invention provides an image processing device capable of adjusting the correction intensity by histogram smoothing for each frame of a moving image according to the content of the content without giving a sense of discomfort to the viewer. The purpose.
上記課題を解決するため、本発明の一態様では、
動画信号のフレーム毎の入力画像信号を、輝度画像信号及び色差画像信号に変換する入力画像色空間変換部と、
前記フレーム毎の輝度画像信号に対して、補正強度が調整されたヒストグラム平滑化処理を用いて輝度補正画像信号を作成する輝度画像補正部と、
前記フレーム毎の色差画像信号に対して、彩度が強調された色差補正画像信号を作成する色差画像補正部と、
作成された前記輝度補正画像信号及び前記色差補正画像信号を、入力された前記動画信号と同じ形式の出力画像信号に変換する出力画像色空間変換部と、を備える画像処理装置であって、
前記輝度画像補正部による処理と前記色差画像補正部による処理は、フレーム毎に並列して実行され、
前記輝度画像補正部は、前記ヒストグラム平滑化処理におけるヒストグラム平滑化の補正強度をフレーム毎に調整し、
前記輝度画像補正部は、
一のフレームの輝度画像信号のコンテンツ内容に基づいて前記ヒストグラム平滑化の補正を実行するか否かを決定する平滑化有無判定部と、
作成する前記輝度補正画像信号におけるヒストグラム平滑化の補正強度に対応付けられた判定値を、前記決定に応じて、所定の範囲に対して所定数ずつ、加算又は減算することで、前記判定値を前記動画信号の連続するフレーム間で徐々に変化させる判定値演算部と、
前記フレーム毎の前記判定値を、前記所定の範囲で累積して記憶する過去フレーム判定値記憶部と、
前記判定値に応じて、前記ヒストグラム平滑化の補正強度をフレーム毎に調整する際、前記一のフレームの直前のフレームに対する前記ヒストグラム平滑化の補正強度の変化量を緩やかに変化させ、複数のフレームにかけて、前記ヒストグラム平滑化の補正の有無の状態を切り替える重み付け合成画像作成部と、を備えることを特徴とする
画像処理装置を提供する。
In order to solve the above problems, in one aspect of the present invention,
An input image color space converter that converts an input image signal for each frame of a moving image signal into a luminance image signal and a color difference image signal, and
A luminance image correction unit that creates a luminance correction image signal by using a histogram smoothing process in which the correction intensity is adjusted for the luminance image signal for each frame.
A color difference image correction unit that creates a color difference correction image signal with emphasized saturation for the color difference image signal for each frame, and a color difference image correction unit.
An image processing device including an output image color space conversion unit that converts the created luminance-corrected image signal and the color difference-corrected image signal into an output image signal in the same format as the input moving image signal.
The processing by the luminance image correction unit and the processing by the color difference image correction unit are executed in parallel for each frame.
The luminance image correction unit adjusts the correction intensity of the histogram smoothing in the histogram smoothing process for each frame .
The luminance image correction unit
A smoothing presence / absence determination unit that determines whether or not to execute the histogram smoothing correction based on the content content of the luminance image signal of one frame, and
The determination value is obtained by adding or subtracting a predetermined number of determination values associated with the correction intensity of histogram smoothing in the created luminance-corrected image signal with respect to a predetermined range according to the determination. A determination value calculation unit that gradually changes between consecutive frames of the moving image signal,
A past frame determination value storage unit that accumulates and stores the determination value for each frame within the predetermined range, and
When adjusting the correction strength of the histogram smoothing for each frame according to the determination value, the amount of change in the correction strength of the histogram smoothing with respect to the frame immediately before the one frame is gradually changed to a plurality of frames. Provided is an image processing apparatus including a weighted composite image creating unit for switching the state of presence / absence of correction of the histogram smoothing .
一態様によれば、画像処理装置において、視聴者に違和感を与えずに、コンテンツの内容に応じて、動画のフレーム単位でヒストグラム平滑化による補正強度を調整することができる。 According to one aspect, in the image processing device, the correction strength by histogram smoothing can be adjusted for each frame of the moving image according to the content of the content without giving a sense of discomfort to the viewer.
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate description may be omitted.
〔全体構成〕
図3は本発明の一実施形態に係る画像処理装置10の概略構成を示す説明図である。本発明の実施形態に係る画像処理装置10は、入力画像(RGB)記憶部1、RGB・YCbCr変換部2、輝度画像補正部3、色差画像補正部4、YCbCr・RGB変換部5、及び出力画像(RGB)記憶部6を備える。なお、図11で後述するように、画像処理装置10はさらに、記憶色反映部7及び設定情報取得部8を備えていてもよい。
〔overall structure〕
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an image processing device 10 according to an embodiment of the present invention. The image processing device 10 according to the embodiment of the present invention includes an input image (RGB) storage unit 1, an RGB / YCbCr conversion unit 2, a luminance image correction unit 3, a color difference image correction unit 4, a YCbCr / RGB conversion unit 5, and an output. An image (RGB) storage unit 6 is provided. As will be described later in FIG. 11, the image processing device 10 may further include a storage color reflecting unit 7 and a setting information acquisition unit 8.
図3に示すように、RGBの入力信号(動画信号の各フレーム)をYCbCr信号(輝度色差信号)に変換した後、Y(輝度:Luminance)とCbCr(色差(Color Difference Blue, Color Difference Red)でそれぞれ異なる変換処理を施す。 As shown in FIG. 3, after converting the RGB input signal (each frame of the moving image signal) into a YCbCr signal (luminance color difference signal), Y (luminance: Luminance) and CbCr (color difference Blue, Color Difference Red). Perform different conversion processes with.
そして、輝度画像(Y)にはヒストグラム平滑化(平坦化、平均化ともいう)による補正を適用し、色度画像(CbCr)には彩度強調を適用する。 Then, correction by histogram smoothing (also referred to as flattening or averaging) is applied to the luminance image (Y), and saturation enhancement is applied to the chromaticity image (CbCr).
ここで、画像の補正対象を、変換したYCbCr信号にすることで、輝度(Y)のみのヒストグラム平滑化のため処理負荷が小さくなり、平滑化は輝度信号にのみ実行されるため、色バランスも好適に保持される。 Here, by setting the correction target of the image to the converted YCbCr signal, the processing load is reduced because the histogram is smoothed only for the luminance (Y), and the smoothing is executed only for the luminance signal, so that the color balance is also improved. It is preferably held.
それと並行して、CbCrには彩度強調を施すことで、色鮮やかさが増し、HDR調をさらに好適にできるようになる。 At the same time, by applying saturation enhancement to CbCr, the vividness of color is increased and the HDR tone can be made more suitable.
詳しくは、RGB・YCbCr変換部(入力画像色空間反映部)2において、下記の変換アルゴリズムを実行する。 Specifically, the RGB / YCbCr conversion unit (input image color space reflection unit) 2 executes the following conversion algorithm.
まず、RGBの入力信号(Rin, Gin, Bin)を、下記の(式1)〜(式3)を用いてYCbCr信号(Yin, Cbin, Crin)に変換する。
例えば、本明細書では、RGB信号を10bitのスケール(0〜1023)として述べる。
First, the RGB input signals (Rin, Gin, Bin) are converted into YCbCr signals (Yin, Cbin, Crin) using the following (Equation 1) to (Equation 3).
For example, the RGB signals are described herein on a 10-bit scale (0-123).
このように、輝度色差信号として、整数型に変換したYCbCrを用いている。また、RGBとYCbCrとの相互変換には、整数演算およびシフト演算を用いている。 As described above, YCbCr converted into an integer type is used as the luminance color difference signal. Further, an integer operation and a shift operation are used for mutual conversion between RGB and YCbCr.
上記の(式1)〜(式3)は、8bit右側にシフト、つまり256(28)で除算することを意味している。除算はハードウェア実装で無駄な部分が多いため、除算をシフト演算に代替するのが大きく有利である。 The above equations (1) to (3) mean shifting to the right side of 8 bits, that is, dividing by 256 (28). Since division is often wasted in the hardware implementation, it is very advantageous to replace division with shift operation.
上記によりRGBで有る入力画像信号をYCbCr信号に変換した後、CbCr(青色差画像、赤色差画像)に対して彩度強調(図4参照)、Y(輝度画像)に対してヒストグラム平滑化(図5〜図9参照)を施す。 After converting the input image signal in RGB into a YCbCr signal as described above, saturation enhancement (see FIG. 4) for CbCr (blue difference image, red difference image) and histogram smoothing for Y (luminance image) (see FIG. 4). (See FIGS. 5 to 9).
また、YCbCr・RGB変換部(出力画像色空間変換部)5は、CbCrに対して彩度が強調され、Yに対してヒストグラム平滑化処理が適用された、YCbCr値(Yout, Cb_out, Cr_out)を、下記(式4)〜(式6)を用いて、入力された画像信号と同じ形式であるRGB値(Rout, Gout, Bout)に戻して出力画像信号とする。 Further, the YCbCr / RGB conversion unit (output image color space conversion unit) 5 has YCbCr values (Yout, Cb_out, Cr_out) in which saturation is emphasized for CbCr and histogram smoothing processing is applied to Y. Is returned to RGB values (Rout, Gout, Bout) in the same format as the input image signal using the following (Equation 4) to (Equation 6) to obtain an output image signal.
<彩度補正>
次に、RGBから変換したCbCr(色差画像信号)に対する彩度(Saturation)強調について説明する。
<Saturation correction>
Next, saturation enhancement for CbCr (color difference image signal) converted from RGB will be described.
図4に彩度強調にS字トーンカーブを適用した画像補正例を示す。彩度強調にはS字トーンカーブを、ルックアップテーブルとして用いる(参照する)のが高速処理に好適である。 FIG. 4 shows an example of image correction in which an S-shaped tone curve is applied to enhance saturation. It is suitable for high-speed processing to use (reference) the S-shaped tone curve as a look-up table for saturation enhancement.
そのルックアップテーブルを、Satu_Curve(階調変換関数)とすると、下記、(式7)、(式8)のように、Cb(青色差画像信号)、Cr(赤色差画像信号)に対して、階調変換関数を掛けて、出力値へ変換する。 Assuming that the lookup table is Satu_Curve (gradation conversion function), Cb (blue difference image signal) and Cr (red difference image signal) are described as shown in (Equation 7) and (Equation 8) below. Multiply by the gradation conversion function to convert to the output value.
S字トーンカーブを用いると、ヒストグラムの分布が中央に偏ったコントラストの低い画像は、中間調が引き伸ばされコントラストが上がる。即ち、色差画像の高域部分をより高く、低域部分をより低くすることができる。 When the S-shaped tone curve is used, in a low-contrast image in which the distribution of the histogram is biased to the center, the halftone is stretched and the contrast is increased. That is, the high frequency portion of the color difference image can be made higher and the low frequency portion can be made lower.
これにより、色味を変えることなく、彩度が好適に強調される。 As a result, the saturation is preferably emphasized without changing the color.
なお、表1で示すように彩度強調の補正強度レベルを設定できるように、補正強度の異なるS字トーンカーブを構成する階調変換関数の中から1つを選択して用いて、出力画像(出力画像信号)を補正してもよい。 As shown in Table 1, the output image is output by selecting and using one of the gradation conversion functions constituting the S-shaped tone curves having different correction intensities so that the correction intensity level of saturation enhancement can be set. (Output image signal) may be corrected.
特に、DLP(Digital Light Processing)プロジェクタは図16で後述するように色がくすみやすいため、色を鮮やかにする彩度強調は、画質向上に効果的である。 In particular, since a DLP (Digital Light Processing) projector tends to have dull colors as will be described later in FIG. 16, saturation enhancement that makes the colors vivid is effective in improving image quality.
なお、この彩度強調に用いる階調変換関数は、大幅に簡略化することも可能である。 The gradation conversion function used for this saturation enhancement can be greatly simplified.
例えば、CbCrの入力値は10bitとしても、階調変換関数によって変換したCbCr値は10bit(0〜1023)対応でなく、約10分の1の7bit(0〜127)にしても、画質劣化はほとんど知覚できないことが分かった。 For example, even if the input value of CbCr is 10 bits, the CbCr value converted by the gradation conversion function does not correspond to 10 bits (0 to 1023), and even if it is about 1/10 of 7 bits (0 to 127), the image quality deterioration does not occur. It turned out to be almost imperceptible.
人間の視覚は輝度(Y)よりも色差(CbCr)の方が鈍感なため、CbCrの処理を簡略化しても、劣化を感じにくい。 Since the color difference (CbCr) is less sensitive to human vision than the luminance (Y), even if the CbCr processing is simplified, deterioration is less likely to be felt.
したがって、作成された色差補正画像信号のビット数は、入力された色差画像のビット数よりも小さくなるように処理してもよい。これにより、色差画像の処理の演算負担を軽減し、ハードウェアロジック規模の削減や処理の高速化が可能となる。 Therefore, the number of bits of the created color difference corrected image signal may be processed so as to be smaller than the number of bits of the input color difference image. As a result, the computational load of processing the color difference image can be reduced, the scale of hardware logic can be reduced, and the processing speed can be increased.
<輝度補正>
輝度(Y)に対して、ヒストグラム平滑化処理を用いて輝度補正画像信号を作成する方法を以下に詳述する。
<Brightness correction>
A method of creating a luminance-corrected image signal for the luminance (Y) by using the histogram smoothing process will be described in detail below.
図5に、輝度画像(原画像)から、輝度ヒストグラム及び累積ヒストグラムを作成する例を示す。図6に、累積ヒストグラムをルックアップテーブルに用いた(参照した)トーンカーブの変換例と、ヒストグラム平滑化した画像補正例を示す。 FIG. 5 shows an example of creating a luminance histogram and a cumulative histogram from the luminance image (original image). FIG. 6 shows a conversion example of a tone curve (referenced) using a cumulative histogram as a lookup table, and an image correction example of histogram smoothing.
最初に、上記(式1)によって変換された輝度画像(Y)のヒストグラムを作成する。
なお、ヒストグラムを得る際に、対象とする画素を空間的に間引くと、処理の負荷が軽くなって好適である。
First, a histogram of the luminance image (Y) converted by the above (Equation 1) is created.
It is preferable to spatially thin out the target pixels when obtaining the histogram because the processing load is lightened.
例えば、水平方向と垂直方向ともに16画素おきにサンプリングし、それらからヒストグラムを形成する。間引いてもヒストグラムの特性、即ち画質はあまり変わらず、処理の負荷だけを、大きく削減することができる。 For example, sampling is performed every 16 pixels in both the horizontal and vertical directions, and a histogram is formed from them. Even if thinned out, the characteristics of the histogram, that is, the image quality, does not change so much, and only the processing load can be greatly reduced.
YCbCr画像が10bit対応であるとすると、ヒストグラムを格納する行列は1024ステップ(Org_Hist[0]〜Org_Hist[1023])となるので、ヒストグラムは対象映像(動画)の1フレームについて、(式9)のように算出される。式中の「++」はヒストグラムの頻度を1つずつ加算している意味である。作成されたヒストグラムの例を図5(b)に示す。図5(b)では、横軸に画素数(輝度数)、縦軸に度数(頻度)を示し、ヒストグラムは、模式的に示しているとする。 Assuming that the YCbCr image is compatible with 10 bits, the matrix for storing the histogram has 1024 steps (Org_Hist [0] to Org_Hist [1023]), so the histogram is for one frame of the target video (moving image) in (Equation 9). Is calculated as follows. "++" in the formula means that the frequency of the histogram is added one by one. An example of the created histogram is shown in FIG. 5 (b). In FIG. 5B, it is assumed that the horizontal axis shows the number of pixels (luminance) and the vertical axis shows the frequency (frequency), and the histogram is schematically shown.
下記(式11)により、図5(c)に示す、累積ヒストグラムが0〜1023の範囲に正規化される(例えば図2(b)参照)。 The following (Equation 11) normalizes the cumulative histogram shown in FIG. 5 (c) to the range 0-1023 (see, for example, FIG. 2 (b)).
逆に図6の下段に示すように、明るいコンテンツの場合、累積ヒストグラムに基づいた平滑化トーンカーブ(図6(b)参照)は凹型になるロウキーなので、明るさが抑えるように補正される。 On the contrary, as shown in the lower part of FIG. 6, in the case of bright content, the smoothing tone curve based on the cumulative histogram (see FIG. 6B) is a low key having a concave shape, and is corrected so as to suppress the brightness.
しかし、このように累積ヒストグラムをそのままルックアップテーブルとして用いると(参照すると)、動画に含まれる画像のコンテンツの内容によって、過補正になることがあるため、場合により、その効果を弱めることもできると望ましい。 However, if the cumulative histogram is used as it is as a look-up table (see) in this way, it may be overcorrected depending on the content of the image included in the video, so the effect can be weakened in some cases. Is desirable.
<ヒストグラム平滑化の調整>
図7は、ヒストグラム平滑化のON/OFFの場合分け判定を説明する図である。図8は、本発明の制御例として動画の補正画像(信号)を作成する際のヒストグラム平滑化画像と原画像の混合比率の推移例を示す。
<Adjustment of histogram smoothing>
FIG. 7 is a diagram for explaining the ON / OFF case classification determination of histogram smoothing. FIG. 8 shows a transition example of the mixing ratio of the histogram smoothed image and the original image when creating a corrected image (signal) of a moving image as a control example of the present invention.
上述のようなヒストグラム平滑化処理について、図7(a)に示す自然画像のような連続的なヒストグラムであれば問題ないが、文章や図表のような2値画像に近いコンテンツの場合、ヒストグラムが局所的になるため、不要な階調変換によって望ましくない輝度変換になる場合がある。即ち、ヒストグラム平滑化による補正の良否は、コンテンツに依存する。 Regarding the histogram smoothing process as described above, there is no problem if it is a continuous histogram such as the natural image shown in FIG. 7A, but in the case of content close to a binary image such as a sentence or a chart, the histogram is Since it is local, unnecessary gradation conversion may result in undesired luminance conversion. That is, the quality of correction by histogram smoothing depends on the content.
一例として、全画素が黒(0)の黒ベタの場合、ヒストグラムの度数はOrg_Hist[0]に集中するため、累積ヒストグラムもSum_Hist[0] - Sum_Hist[1023]の範囲で一定値となる。そのため、黒ベタにヒストグラム平滑化を適用すると黒ではない不適切な変換結果となる。 As an example, in the case of solid black in which all pixels are black (0), the frequency of the histogram is concentrated in Org_Hist [0], so that the cumulative histogram also has a constant value in the range of Sum_Hist [0] --Sum_Hist [1023]. Therefore, applying histogram smoothing to solid black results in inappropriate conversion results that are not black.
また、黒ベタの例の他に、図7(d)に示すような文章や図表のような2値画像に近いコンテンツであると、黒ベタ画像での黒色変化に近い誤変換が生じる可能性がある。 In addition to the black solid example, if the content is close to a binary image such as a sentence or a chart as shown in FIG. 7 (d), there is a possibility that an erroneous conversion close to a black change in the black solid image may occur. There is.
このような不適切な変換を防ぐために、画像のコンテンツのヒストグラムが連続的か離散的かを簡便に判定する。そして、連続的と判定された場合はヒストグラム平滑化を施し、離散的と判定された場合はヒストグラム平滑化を行わず、Yin値(輝度画像)を非加工で、スルーさせるようにする。即ち、入出力トーンカーブは対角線直線形状の非加工トーンカーブを用いる。 In order to prevent such improper conversion, it is easily determined whether the histogram of the image content is continuous or discrete. Then, when it is determined to be continuous, the histogram smoothing is performed, and when it is determined to be discrete, the histogram smoothing is not performed, and the Yin value (luminance image) is unprocessed and passed through. That is, the input / output tone curve uses a non-processed tone curve having a diagonal linear shape.
ヒストグラムが連続的か離散的かをコンテンツ内容に基づいて判定するには、ヒストグラムの分散や標準偏差を用いる方法などが考えられるが、それらは処理負荷が大きくなる。 In order to determine whether the histogram is continuous or discrete based on the content content, methods such as using the variance of the histogram and the standard deviation can be considered, but these methods increase the processing load.
そこで、処理が軽い判定方法の一例として、ヒストグラムOrg_Histのピーク値を用いる。ヒストグラムの総度数はコンテンツの画素数になるため、ヒストグラムの最大値であるピーク値が総度数のピーク所定値未満であれば連続的、ピーク所定値以上であれば離散的と見なす。例えば、図7(b)にピーク値を示す。図7(e)のピーク値は、右端において上限まで達しているものとする。 Therefore, the peak value of the histogram Org_Hist is used as an example of the determination method with light processing. Since the total frequency of the histogram is the number of pixels of the content, if the peak value which is the maximum value of the histogram is less than the peak predetermined value of the total frequency, it is regarded as continuous, and if it is equal to or more than the peak predetermined value, it is regarded as discrete. For example, FIG. 7B shows a peak value. It is assumed that the peak value in FIG. 7 (e) reaches the upper limit at the right end.
図7は模式的に示しているが、その閾値となる「ピーク所定値」は例えば、最大頻度の1/16前後が好適で、分母が2のべき乗である方がハードウェア実装に好適となる。 Although FIG. 7 is schematically shown, the “predetermined peak value” that is the threshold value is preferably around 1/16 of the maximum frequency, and the denominator is a power of 2 is suitable for hardware mounting. ..
あるいは、度数が、ピーク所定値よりも小さいある所定値を超える割合が、全輝度値(画素値)に対して、所定割合以上であるかどうかの度数を有するかどうかで、割合以上の場合は連続的、割合以下の場合は離散的とみなしてもよい。例えば、図7(b)、図7(e)に所定値も示す。 Alternatively, whether or not the ratio of the frequency exceeding a certain predetermined value, which is smaller than the peak predetermined value, has a frequency of whether or not the ratio is equal to or more than the predetermined ratio with respect to the total luminance value (pixel value). If it is continuous or less than a ratio, it may be regarded as discrete. For example, predetermined values are also shown in FIGS. 7 (b) and 7 (e).
以上のように、ヒストグラムのピーク値(あるいは所定値を超えた割合)を用いた判定により、コンテンツに応じたヒストグラム平滑化のON/OFF切り替えを行う。 As described above, the histogram smoothing is switched ON / OFF according to the content by the determination using the peak value (or the ratio exceeding the predetermined value) of the histogram.
しかしながら上述のようなピーク値とピーク所定値との閾値を用いたON/OFF切り替えを動画に適用すると、フレームによってON/OFFの閾値の上下で行ったり来たりする場合、ヒストグラム平滑化のON/OFFも細かく切り替わる現象が生じ、不適切な動画になることも起こり得る。 However, when the ON / OFF switching using the threshold value of the peak value and the predetermined peak value as described above is applied to the moving image, when the ON / OFF switching fluctuates above and below the ON / OFF threshold value depending on the frame, the histogram smoothing ON / A phenomenon occurs in which the OFF is also finely switched, and an inappropriate moving image may occur.
<第1の制御例>
それを回避するために、第1の制御例として、ヒストグラム平滑化の強度を徐々に変化させると好適である。
<First control example>
In order to avoid this, as a first control example, it is preferable to gradually change the intensity of histogram smoothing.
そこで、ヒストグラム平滑化のON/OFFが時間的に小まめに切り替わると判定されるような動画映像である場合は、ONやOFFのフレームの連続数をカウントするカウント値(hdr_frame_cnt)を重み付け係数として用いて、ヒストグラム平滑化の補正強度を、徐々に変化させる。これにより、図8に示すように、コンテンツの内容に応じた、ヒストグラム平滑化のON/OFFを緩やかに移行可能であり、視聴者の違和感を軽減することができる。 Therefore, in the case of a moving image in which it is determined that the ON / OFF of the histogram smoothing is switched infrequently with time, the count value (hdr_frame_cnt) for counting the number of consecutive ON and OFF frames is used as the weighting coefficient. It is used to gradually change the correction intensity of histogram smoothing. As a result, as shown in FIG. 8, it is possible to gently shift ON / OFF of histogram smoothing according to the content of the content, and it is possible to reduce the discomfort of the viewer.
<混合比率調整によるヒストグラム平滑化の補正強度調整>
上記のヒストグラム平滑化(HDR化)の移行のため、累積ヒストグラムをルックアップテーブルとして作成した平滑化トーンカーブ(図6(b)参照)と、非加工トーンカーブ(右上がりの対角線直線、いわゆる入力画素値そのまま)とを合成して、補正用トーンカーブを作成する。そして、その補正用トーンカーブに基づいて輝度補正画像(信号)を作成する。
<Adjustment of correction strength for histogram smoothing by adjusting mixing ratio>
For the transition of the above histogram smoothing (HDR), a smoothing tone curve (see FIG. 6B) created by using the cumulative histogram as a lookup table and an unprocessed tone curve (diagonal straight line rising to the right, so-called input). Create a correction tone curve by combining with (the pixel value as it is). Then, a luminance correction image (signal) is created based on the correction tone curve.
補正用トーンカーブを合成する際の、平滑化トーンカーブと、非加工トーンカーブとの混合の比率を、判定値(カウント値)に応じて重み付けして設定することで、輝度補正画像のヒストグラム平滑化の補正強度を調整できる。 By weighting and setting the mixing ratio of the smoothed tone curve and the unprocessed tone curve when synthesizing the correction tone curve according to the judgment value (count value), the histogram smoothing of the brightness correction image is performed. The correction strength of the curve can be adjusted.
このトーンカーブの混合調整による補正は、後述するフレーム毎に、実行される。 The correction by the mixed adjustment of the tone curve is executed for each frame described later.
例えば、上述のようにヒストグラムのピーク値とピーク所定値との比較や、所定値以上の度数の画素値(輝度値)の割合などによって、ヒストグラム平滑化をOFFと判定した場合、カウント値(累積された判定値)hdr_frame_cntをデクリメントする。 For example, when it is determined that the histogram smoothing is OFF by comparing the peak value of the histogram with the predetermined peak value or the ratio of the pixel value (luminance value) having a frequency equal to or higher than the predetermined value as described above, the count value (cumulative). Judgment value) hdr_frame_cnt is decremented.
ヒストグラム平滑化がOFF条件であれば、そのフレームカウンタのカウント値を、デクリメント、即ち、「−1減算」する。 If the histogram smoothing is an OFF condition, the count value of the frame counter is decremented, that is, "-1 subtraction".
一方、ヒストグラム平滑化がON条件であれば、フレームカウンタのカウント値をインクリメント、即ち「+1加算」する。 On the other hand, if the histogram smoothing is an ON condition, the count value of the frame counter is incremented, that is, "+1 addition" is performed.
このカウント値を、過去フレームから累積された判定値として、ヒストグラム平滑化のON/OFFを重み付けすることで、コンテンツの内容によりヒストグラム平滑化のON/OFFが突然切り替わることなく、ジワジワ切り替えることができる。 By weighting ON / OFF of histogram smoothing with this count value as a judgment value accumulated from the past frame, it is possible to switch wrinkles without suddenly switching ON / OFF of histogram smoothing depending on the content. ..
下記、(式15)は、ヒストグラム平滑化の補正強度が32段階で、32フレームかけて切替える際の例を示す。 The following (Equation 15) shows an example in which the correction intensity of histogram smoothing is switched over 32 frames in 32 steps.
なお、この例では、カウント値を±1ずつ変化させる例を示したが、カウント値のカウント範囲(例えば、0〜31、0〜63、所定の範囲)に対して十分に小さい数であれば、所定数(例えば、1〜5)ずつ変化させてもよい。 In this example, an example in which the count value is changed by ± 1 is shown, but if the number is sufficiently smaller than the count range of the count value (for example, 0 to 31, 0 to 63, a predetermined range). , A predetermined number (for example, 1 to 5) may be changed.
<合成画像の作成>
図9は、合成画像を作成する際の重み付け合成手順を示す模式図を示す。この模式図は後述の図12の制御フローに示すステップS8に対応している。
<Creation of composite image>
FIG. 9 shows a schematic diagram showing a weighted composition procedure when creating a composite image. This schematic diagram corresponds to step S8 shown in the control flow of FIG. 12 described later.
ステップS801でカウント値が入力される。ここで、カウント値は、重み付け係数の一例であり、上述の(式13)〜(式15)で説明したように、例えば、合計が64であり、一方の重み付け係数hdr_frame_cntが50であるとすると、他のカウント値(重み付け係数)は、14になる。 The count value is input in step S801. Here, the count value is an example of a weighting coefficient, and as described in (Equation 13) to (Equation 15) above, for example, assuming that the total is 64 and one of the weighting coefficients hdr_frame_cnt is 50. , The other count value (weighting coefficient) is 14.
ステップS802では、ヒストグラム平滑化を適用した画像Aに対して、重み付け係数(例えば50)をかける。具体的には、ヒストグラム平滑化画像用の平滑化トーンカーブに重み付け係数をかける。 In step S802, a weighting coefficient (for example, 50) is applied to the image A to which the histogram smoothing is applied. Specifically, a weighting coefficient is applied to the smoothed tone curve for the histogram smoothed image.
ステップS803では、ヒストグラム平滑化の非適用画像である原画像Bに対して、全体数から重み付け係数を差し引いた数(例えば14)をかける。具体的には、原画像用の非加工トーンカーブ(対角線直線)に重み付け係数をかける。 In step S803, the original image B, which is an image to which histogram smoothing is not applied, is multiplied by a number (for example, 14) obtained by subtracting the weighting coefficient from the total number. Specifically, a weighting coefficient is applied to the unprocessed tone curve (diagonal straight line) for the original image.
そして、ステップS804で、S802で作成したカウント値を掛けた平滑化画像と、S803で全体値からカウント値を引いた数を掛けた原画像を混合して合成し、全体値(64)で割って、合成画像を作成する。具体的な例として、重み付け係数(50)を掛けた平滑化トーンカーブと、全体数から重み付け係数を差し引いた数(例えば14)を掛けた非加工トーンカーブ(対角線直線)とを足しあわて、64で割って補正用トーンカーブを作成する。 Then, in step S804, the smoothed image created in S802 multiplied by the count value and the original image multiplied by the number obtained by subtracting the count value from the total value in S803 are mixed and combined, and divided by the total value (64). To create a composite image. As a specific example, the smoothed tone curve multiplied by the weighting coefficient (50) and the unprocessed tone curve (diagonal straight line) multiplied by the number obtained by subtracting the weighting coefficient from the total number (for example, 14) are added to 64. Divide by to create a correction tone curve.
そして、ステップS805で作成した画像を出力する。詳しくは、補正用トーンカーブをルックアップテーブルとして(輝度入力画像から、グラフ化すると補正用トーンカーブになる階調変換係数をかけて)、輝度補正画像(信号)を出力する。 Then, the image created in step S805 is output. Specifically, the brightness correction image (signal) is output by using the correction tone curve as a look-up table (multiplying the brightness input image by a gradation conversion coefficient that becomes a correction tone curve when graphed).
よって、図8に示すように、上記のON/OFFが時間的に小まめに切り替わるような映像である場合、図9に示すように、連続数をカウントするカウント値(hdr_frame_cnt)を重み付け係数として用いて画像の混合比率を徐々に変化させながら、ヒストグラム平滑化の補正のON/OFF(有無)を切り替える。よって、視聴者のヒストグラム平滑化のON/OFF切り替えの違和感を軽減することができる。 Therefore, as shown in FIG. 8, in the case of an image in which the above ON / OFF is switched in small steps in time, as shown in FIG. 9, the count value (hdr_frame_cnt) for counting the number of consecutive numbers is used as the weighting coefficient. The correction of histogram smoothing is switched ON / OFF (presence / absence) while gradually changing the mixing ratio of the image. Therefore, it is possible to reduce the discomfort of the viewer switching ON / OFF of the histogram smoothing.
<累積ヒストグラムの強弱調整(設定レベル調整)>
次に、累積ヒストグラムを用いた輝度補正の範囲について、予め指定する強弱調整の設定方法を示す。この設定は、コンテンツの内容に依らない、輝度補正のヒストグラム平滑化の補正強度の前提となる任意の選択設定であるとする。
<Adjusting the strength of the cumulative histogram (adjusting the setting level)>
Next, a method of setting the strength adjustment to be specified in advance for the range of brightness correction using the cumulative histogram will be shown. It is assumed that this setting is an arbitrary selection setting that is a prerequisite for the correction strength of the histogram smoothing of the luminance correction, regardless of the content.
図10に、オフセットを加えた累積ヒストグラムをルックアップテーブルに用いたトーンカーブの変換例と、画像補正例を示す。 FIG. 10 shows an example of tone curve conversion and an example of image correction using the cumulative histogram with offset added to the look-up table.
出力画像のヒストグラム平滑化の補正強度のレベルを、ユーザーが任意に設定可能にする。 Allows the user to arbitrarily set the level of correction intensity for histogram smoothing of the output image.
コンテンツが有するヒストグラムに均一なオフセットを加算すると、ヒストグラムの集中度合(偏り)が分散されるため、累積ヒストグラムの凹凸が小さくなり、直線に近づく。 When a uniform offset is added to the histogram of the content, the degree of concentration (bias) of the histogram is dispersed, so that the unevenness of the cumulative histogram becomes small and approaches a straight line.
加算するオフセットの大小により、ユーザーの任意で輝度補正の強弱が制御可能となる。 Depending on the magnitude of the offset to be added, the strength of the brightness correction can be controlled by the user.
輝度画像補正部3において、ユーザーが設定した補正強度が最も強いレベル以外は、所定量のオフセットをヒストグラムに加算し、補正強度のレベルが弱いほど、ヒストグラムに加算するオフセットを多くする。 In the luminance image correction unit 3, a predetermined amount of offset is added to the histogram except for the level at which the correction intensity set by the user is the strongest, and the weaker the correction intensity level is, the more offset is added to the histogram.
具体的には、輝度画像補正部3は、所定量のオフセットをヒストグラムに加算し、オフセットが加算されたヒストグラムから、オフセット累積ヒストグラムを作成し、輝度信号のビット数に正規化したオフセット累積ヒストグラムをルックアップテーブルとして用いて(参照して)、ヒストグラム平滑化を行う。 Specifically, the brightness image correction unit 3 adds a predetermined amount of offset to the histogram, creates an offset cumulative histogram from the histogram to which the offset is added, and creates an offset cumulative histogram normalized to the number of bits of the brightness signal. Use (see) as a lookup table to perform histogram smoothing.
このようにヒストグラムにオフセットを加算する場合でも、図9に示したように平滑化トーンカーブと非加工トーンカーブとの混合の比率を、判定値(カウント値)に応じて重み付けして、補正用トーンカーブを合成することで、輝度補正画像のヒストグラム平滑化の補正強度を、設定した補正強度のレベル内で、調整できる。 Even when the offset is added to the histogram in this way, as shown in FIG. 9, the mixing ratio of the smoothed tone curve and the unprocessed tone curve is weighted according to the judgment value (count value) for correction. By synthesizing the tone curves, the correction intensity of histogram smoothing of the brightness correction image can be adjusted within the set correction intensity level.
<画像処理部の構成>
図11に、図9に示す制御が実行可能な画像処理装置の機能ブロック図を示す。
<Structure of image processing unit>
FIG. 11 shows a functional block diagram of the image processing apparatus capable of executing the control shown in FIG.
本発明の実施形態に係る画像処理装置10は、入力画像(RGB)記憶部1、RGB・YCbCr変換部2、輝度画像補正部3、色差画像補正部4、YCbCr・RGB変換部5、出力画像(RGB)記憶部6、記憶色反映部7、及び設定情報取得部8を備える。 The image processing device 10 according to the embodiment of the present invention includes an input image (RGB) storage unit 1, an RGB / YCbCr conversion unit 2, a luminance image correction unit 3, a color difference image correction unit 4, a YCbCr / RGB conversion unit 5, and an output image. (RGB) A storage unit 6, a storage color reflection unit 7, and a setting information acquisition unit 8 are provided.
輝度画像補正部3は、ヒストグラム平滑化に利用される、Y画像記憶部301と、ヒストグラム作成部302と、オフセット量記憶部303と、オフセット加算部304と、ヒストグラム累積部305と、ヒストグラム規格化部306と、平滑化トーンカーブ作成部307と、を備える。 The luminance image correction unit 3 includes a Y image storage unit 301, a histogram creation unit 302, an offset amount storage unit 303, an offset addition unit 304, a histogram accumulation unit 305, and a histogram standardization, which are used for histogram smoothing. A unit 306 and a smoothing tone curve creating unit 307 are provided.
また、輝度画像補正部3は、補正画像作成に利用される、ピーク値・所定値比較部308と、過去フレームカウント値記憶部(過去フレーム判定値記憶部)309と、カウント値演算部310と、重み付け合成画像作成部311とを備える。重み付け合成画像作成部311は補正用トーンカーブ合成部312と、合成画像作成部313とを備えている。 Further, the luminance image correction unit 3 includes a peak value / predetermined value comparison unit 308, a past frame count value storage unit (past frame determination value storage unit) 309, and a count value calculation unit 310, which are used for creating a corrected image. , A weighted composite image creating unit 311 is provided. The weighted composite image creation unit 311 includes a correction tone curve synthesis unit 312 and a composite image creation unit 313.
色差画像補正部4は、CbCr画像記憶部41と、トーンカーブ記憶部42と、彩度強調処理部43とを備える。 The color difference image correction unit 4 includes a CbCr image storage unit 41, a tone curve storage unit 42, and a saturation enhancement processing unit 43.
記憶色反映部7は、記憶色含有判断部71と、肌色記憶部72と、空色記憶部73と、灰色記憶部74と、記憶色割合カウンタ部75とを備える。 The storage color reflection unit 7 includes a memory color content determination unit 71, a skin color storage unit 72, a sky blue storage unit 73, a gray storage unit 74, and a storage color ratio counter unit 75.
輝度画像補正部3において、ヒストグラム作成部302で、Y画像記憶部301に記憶されたY画像から、図5(b)に示すヒストグラム(輝度ヒストグラム)を作成する。 In the luminance image correction unit 3, the histogram creation unit 302 creates the histogram (luminance histogram) shown in FIG. 5B from the Y image stored in the Y image storage unit 301.
設定情報取得部8で設定された補正強度レベルに合わせて、オフセット量を決定し、オフセットを追加する。 The offset amount is determined and the offset is added according to the correction intensity level set by the setting information acquisition unit 8.
ヒストグラム累積部305でヒストグラムを累積して、図5(c)に示す累積ヒストグラムを作成する。 The histogram accumulation unit 305 accumulates the histograms to create the cumulative histogram shown in FIG. 5 (c).
ヒストグラム規格化部306は、累積ヒストグラム(図5(c))をルックアップテーブルとして、ヒストグラムを規格化して、平滑化トーンカーブ作成部307は、補正に用いる平滑化トーンカーブ(図6(b))を作成する。 The histogram standardization unit 306 standardizes the histogram using the cumulative histogram (FIG. 5 (c)) as a lookup table, and the smoothing tone curve creation unit 307 uses the smoothing tone curve (FIG. 6 (b)) for correction. ) Is created.
あるいは、ヒストグラム規格化部306・平滑化トーンカーブ作成部307は、平滑化の補正強度が弱く設定されている場合は、オフセット累積ヒストグラムをアップテーブルとして、オフセット調整累積ヒストグラムをルックアップテーブルとして、オフセット調整平滑化トーンカーブ(図10(b), 図10(c))を作成する。 Alternatively, the histogram standardization unit 306 and the smoothing tone curve creation unit 307 offset the offset cumulative histogram as an uptable and the offset adjustment cumulative histogram as a lookup table when the smoothing correction strength is set to be weak. An adjusted smoothing tone curve (FIG. 10 (b), FIG. 10 (c)) is created.
また、ピーク値・所定値比較部308は、その時点(フレーム)の画像のヒストグラムのピーク値がピーク所定値を超えているかの判定、あるいは、度数が所定値を超える割合(全輝度値(画素値)に対する、所定値以上の度数を有する(集中している、頻度が多い)輝度値の割合)を算出して(図7(b),(e))、そのヒストグラムに対して平滑化処理を強めるか弱めるかを判定する。即ち、ピーク値・所定値比較部308は、平滑化有無判定部として機能する。 In addition, the peak value / predetermined value comparison unit 308 determines whether the peak value of the histogram of the image at that time (frame) exceeds the peak predetermined value, or the ratio of the frequency exceeding the predetermined value (total luminance value (pixels). The ratio of the luminance values having a frequency equal to or higher than the predetermined value (concentrated, frequently) to the value) is calculated (FIGS. 7 (b) and 7 (e)), and the histogram is smoothed. Determine whether to strengthen or weaken. That is, the peak value / predetermined value comparison unit 308 functions as a smoothing presence / absence determination unit.
カウント値演算部(フレームカウンタ)310は、過去フレームカウント値記憶部309に記憶された直前のカウント値を読み出し、ピーク値・所定値比較部308の判定により、平滑化処理を強める場合はカウント値を増加させ、弱める場合はカウント値を減少させる。カウント値が判定値となるため、カウント値演算部310は判定値演算部として機能する。 The count value calculation unit (frame counter) 310 reads the count value immediately before being stored in the past frame count value storage unit 309, and determines the peak value / predetermined value comparison unit 308 to strengthen the smoothing process. If you increase or weaken, decrease the count value. Since the count value becomes the determination value, the count value calculation unit 310 functions as the determination value calculation unit.
重み付け合成画像作成部311は、カウント値が示す重み付け係数に応じて、非加工トーンカーブ(対角線直線)と、平滑化トーンカーブ作成部307で作成された平滑化カーブとを混合した補正用トーンカーブを基にして、合成画像を作成する。 The weighted composite image creation unit 311 is a correction tone curve in which an unprocessed tone curve (diagonal straight line) and a smoothing curve created by the smoothing tone curve creation unit 307 are mixed according to the weighting coefficient indicated by the count value. Create a composite image based on.
記憶色の処理を行う記憶色反映部7における処理は、図13を用いて詳述する。 The processing in the storage color reflecting unit 7 that performs the processing of the storage color will be described in detail with reference to FIG.
色差画像補正部4において、彩度強調処理部43は、CbCr画像記憶部41に記憶されたCbCr画像(図4(a))に対して、トーンカーブ記憶部42で記憶された補正用トーンカーブ(S字カーブ)(図4(b)参照)を適用して、彩度強調画像(図4(c))を作成する。 In the color difference image correction unit 4, the saturation enhancement processing unit 43 refers to the correction tone curve stored in the tone curve storage unit 42 with respect to the CbCr image (FIG. 4A) stored in the CbCr image storage unit 41. (S-shaped curve) (see FIG. 4 (b)) is applied to create a saturated image (FIG. 4 (c)).
<制御フロー>
図12は、本発明の画像処理手順を示すフローチャートを示す。
<Control flow>
FIG. 12 shows a flowchart showing the image processing procedure of the present invention.
ステップS1で、画像処理装置10において、スキャンを開始する。 In step S1, the image processing apparatus 10 starts scanning.
ステップS2で、入力画像としてRGB画素値が入力され、入力画像記憶部1で記憶される。 In step S2, the RGB pixel value is input as the input image and stored in the input image storage unit 1.
ステップS3で、RGB・YCbCr変換部2は、RGB画像からYCbCr画像へ変換する。ステップS3の後は、輝度画像(原画像)Bと、色差画像に対して別々に並列に処理が実行される。 In step S3, the RGB / YCbCr conversion unit 2 converts the RGB image into a YCbCr image. After step S3, the luminance image (original image) B and the color difference image are separately processed in parallel.
ステップS3で作成された、輝度画像Bは、S4のヒストグラム作成工程、S7のカウント値算出工程及びS8の合成画像作成工程で利用される。 The luminance image B created in step S3 is used in the histogram creation step of S4, the count value calculation step of S7, and the composite image creation step of S8.
ステップS4で、ヒストグラム作成部302は、画素内でヒストグラム作成対象を間引いて、ヒストグラムを作成する。 In step S4, the histogram creation unit 302 thins out the histogram creation targets in the pixels to create a histogram.
ステップS5で、ヒストグラム累積部305は、ヒストグラム、又はオフセットが加算されたヒストグラムを基にして、累積ヒストグラムを作成する。 In step S5, the histogram accumulation unit 305 creates a cumulative histogram based on the histogram or the histogram to which the offset is added.
ステップS6で、平滑化トーンカーブ作成部307は、累積ヒストグラム又はオフセット累積ヒストグラムをルックアップテーブルとして、平滑化トーンカーブBを作成する。 In step S6, the smoothing tone curve creation unit 307 creates a smoothing tone curve B using the cumulative histogram or the offset cumulative histogram as a lookup table.
ステップS7で、カウント値演算部310は、フレームカウンタのカウント値を算出する。カウンタの詳細は図13とともに後述する。 In step S7, the count value calculation unit 310 calculates the count value of the frame counter. Details of the counter will be described later together with FIG.
ステップS8で、重み付け合成画像作成部311は、カウント値を重み付け係数として適用し、トーンカーブを用いて、輝度画像(元画像)、ヒストグラム平滑化画像を重み付けして混合し、合成画像(Y画像)を作成する。 In step S8, the weighted composite image creation unit 311 applies the count value as a weighting coefficient, weights and mixes the luminance image (original image) and the histogram smoothed image using the tone curve, and the composite image (Y image). ) Is created.
また、ステップS4〜S8と平行して、ステップS9で、色差(彩度)に対して、彩度強調画像を作成する。 Further, in parallel with steps S4 to S8, in step S9, a saturation-weighted image is created with respect to the color difference (saturation).
ステップS10で、YCbCr・RGB変換部5において、S8で作成した合成画像である輝度補正画像(Y)と、彩度が強調された色差補正画像(CbCr)を組み合わせ、出力用のRGB画像へ変換する。 In step S10, the YCbCr / RGB conversion unit 5 combines the luminance correction image (Y), which is the composite image created in S8, with the color difference correction image (CbCr) with enhanced saturation, and converts it into an RGB image for output. To do.
ステップS11で、出力画像(RGB)記憶部6から出力用のRGB画像(出力画像信号)を出力する。 In step S11, the output image (RGB) storage unit 6 outputs an RGB image (output image signal) for output.
なお、図12で示した本発明の画像処理は、他の画像処理との併用も可能である。例えばプロジェクタを4K・8K等の高解像化を行う有力な手段として画素ズラシ(ウォブリング)と併用してもよい。 The image processing of the present invention shown in FIG. 12 can be used in combination with other image processing. For example, the projector may be used in combination with pixel shift (wobbling) as a powerful means for achieving high resolution such as 4K / 8K.
例えば2方向の画素ズラシ(ズラシ位置αとβが存在する場合)で4Kの映像を出力する場合、ズラシ位置αとズラシ位置βにそれぞれ本発明の画像処理のアルゴリズムを適用することにより、4Kの映像そのものに適用するよりもメモリ使用量等の節約になる。 For example, when outputting a 4K image with pixel shifts in two directions (when shift positions α and β exist), 4K can be obtained by applying the image processing algorithm of the present invention to shift positions α and shift positions β, respectively. It saves memory usage etc. compared to applying it to the video itself.
上記の画像処理の制御に、この画素ズラシと併用すると、高解像化とHDR調(見えやすさ)の双方を実現できる。 When the above image processing is controlled in combination with this pixel shift, both high resolution and HDR tone (easiness to see) can be realized.
<カウント方法>
図13に、フレームカウンタにおける演算手順を示す詳細フローチャートを示す。この詳細フローは図12に示すステップS7に対応している。
<Counting method>
FIG. 13 shows a detailed flowchart showing the calculation procedure in the frame counter. This detailed flow corresponds to step S7 shown in FIG.
まず、図8に示す、ヒストグラム平滑化の補正強度を少しずつ変化させる、重ね付け推移を実現可能な標準フローを説明する。 First, a standard flow that can realize a superposition transition by gradually changing the correction intensity of histogram smoothing shown in FIG. 8 will be described.
ステップS701で、カウント値演算部310は、過去フレームカウント値記憶部309に記憶された直前のカウント値を呼び出す。 In step S701, the count value calculation unit 310 calls the immediately preceding count value stored in the past frame count value storage unit 309.
ステップS702で、ピーク値・所定値比較部308は、対象のフレームの最も大きいピーク値が、ピーク所定値未満であれば連続的であり、ピーク所定値以上であれば、離散的であるとする。あるいは、度数が所定値を超える割合を算出して閾値よりも大きいかどうか比較する(図8(b),図8(e))。なお、ピーク所定値>割合を示す所定値であるとする。 In step S702, the peak value / predetermined value comparison unit 308 assumes that the largest peak value of the target frame is continuous if it is less than the peak predetermined value, and discrete if it is greater than or equal to the peak predetermined value. .. Alternatively, the rate at which the frequency exceeds a predetermined value is calculated and compared to see if it is larger than the threshold value (FIGS. 8 (b) and 8 (e)). It is assumed that the peak predetermined value> the predetermined value indicating the ratio.
S702でピーク値がピーク所定値よりも小さい場合、又は度数がある所定値を超える割合が大きい場合、原画像は連続的なヒストグラムであるとして、ステップS703で、ヒストグラム平滑化を強くするように、フレームカウンタを加算して、ステップS704で前回のカウント値+1を出力する。 When the peak value is smaller than the peak predetermined value in S702, or when the frequency exceeds a certain predetermined value is large, the original image is regarded as a continuous histogram, and in step S703, the histogram smoothing is strengthened. The frame counter is added, and the previous count value + 1 is output in step S704.
S702でピーク値がピーク所定値よりも大きい場合、原画像は離散的なヒストグラムであるとして、ステップS705でヒストグラム平滑化を強くするように、フレームカウンタを加算して、ステップS706で前回のカウント値+1を出力する。 When the peak value is larger than the peak predetermined value in S702, the original image is assumed to be a discrete histogram, a frame counter is added so as to strengthen the histogram smoothing in step S705, and the previous count value in step S706. Output +1.
カウント値の演算が終了すると、重み付け合成画像作成部311による合成工程に進む(図11、S8)。 When the calculation of the count value is completed, the process proceeds to the composition step by the weighted composition image creation unit 311 (FIGS. 11, S8).
上記S701〜S706は、図8に示す補正強度の徐変を実現する通常のカウントであるが、記憶色を考慮して、さらにカウント値の設定を変更してもよい。 The above S701 to S706 are normal counts that realize the gradual change of the correction intensity shown in FIG. 8, but the setting of the count value may be further changed in consideration of the memory color.
<記憶色による調整>
肌色や空、緑は記憶色と呼ばれ、特に印象に残りやすい色として知られている。前述のヒストグラム平滑化は、映像の明瞭感を大きく向上させる一方、映像にノイズがある場合、ノイズも強調させることがある。
<Adjustment by memory color>
Skin color, sky, and green are called memory colors, and are known as colors that are particularly memorable. While the above-mentioned histogram smoothing greatly improves the clarity of the image, if there is noise in the image, the noise may also be emphasized.
映像によく含まれるノイズには、MPEG(Moving Picture Experts Group)に圧縮する際のブロックノイズやモスキートノイズがある。 Noise often contained in video includes block noise and mosquito noise when compressed to MPEG (Moving Picture Experts Group).
画像にヒストグラム平滑化を施すと、そのブロックノイズやモスキートノイズも強調させることがあり、特に肌色や空に強調されたノイズが含まれると、映像の印象が損なわれやすい。 When histogram smoothing is applied to an image, the block noise and mosquito noise may also be emphasized, and the impression of the image is likely to be impaired especially when the skin color or the sky is emphasized.
そこで、ヒストグラム平滑化のON/OFF判定に、記憶色である肌色や空の色、さらには視覚的に感度の高い灰色の含有率を用い、ある一定以上の含有率の場合、上記S702での判定結果に依らず、カウント値を減らし、ヒストグラム平滑化をOFFにするように徐々に移行させることで、肌色や空の不快なノイズ強調を抑制することができる。 Therefore, the flesh color and sky color, which are memory colors, and the content of gray, which is visually sensitive, are used for the ON / OFF determination of the histogram smoothing, and when the content is above a certain level, the above S702 is used. By reducing the count value and gradually shifting the histogram smoothing to OFF regardless of the determination result, it is possible to suppress unpleasant noise enhancement of skin color and sky.
S707において、記憶色含有判断部71は、フレーム毎の入力画像であるRGB画像から、肌色かどうかを判定するためのRGB画素値を肌色記憶部72に記録する。 In S707, the storage color content determination unit 71 records the RGB pixel value for determining whether or not the skin color is from the RGB image which is the input image for each frame in the skin color storage unit 72.
そして、S708で肌色記憶部72に記録されたRGB画素値を呼び出す。そのRGB画素値から肌色かどうか(肌色に相当するかどうか)を判定し、肌色ではないと判定した場合は(No)、S709の肌色カウンタはインクリメントさせない。 Then, the RGB pixel value recorded in the skin color storage unit 72 is called up in S708. Whether or not it is skin color (whether or not it corresponds to skin color) is determined from the RGB pixel value, and if it is determined that it is not skin color (No), the skin color counter of S709 is not incremented.
肌色であると判定した場合は(S708でYes)、S709へ進み、肌色カウンタをインクリメントさせる。 If it is determined that the skin color is skin color (Yes in S708), the process proceeds to S709 and the skin color counter is incremented.
詳しくは、肌色の画素数をカウントする肌色カウント値skin_counterと空の色の画素数をカウントする空色カウント値sky_counter、さらに灰色カウント値gray_counterのカウント値を判定に用いる。 Specifically, the skin color count value skin_counter that counts the number of skin color pixels, the sky blue count value sky_counter that counts the number of sky blue pixels, and the gray count value gray_counter are used for determination.
例えば、肌色の場合、RGBの画素値(10bit)について、R(赤)の画素値がG(緑)の1.2倍以上かつB(青)の1.4倍以上、さらにはR(赤)の画素値が255(/1023)以上の場合に肌色と見なし、肌色カウント値skin_counterをインクリメントさせる。 For example, in the case of skin color, for RGB pixel values (10 bits), the pixel value of R (red) is 1.2 times or more that of G (green), 1.4 times or more of B (blue), and further R (red). ) Is considered to be skin color when the pixel value is 255 (/ 1023) or more, and the skin color count value skin_counter is incremented.
S711〜S713の空の色に対する判定は、S708〜S710の肌の色に対する判定と同様であって、肌の色に対する判定と並行して実行される。 The determination for the sky color of S711 to S713 is the same as the determination for the skin color of S708 to S710, and is executed in parallel with the determination for the skin color.
例えば、空の色の場合、RGBの画素値(10bit)について、B(青)の画素値がG(緑)の1.2倍以上かつR(赤)の1.2倍以上、さらにはRの画素値が511(/1023)の場合に空の色と見なし、空の色のカウント値sky_counterをインクリメントさせる。 For example, in the case of sky color, for RGB pixel value (10 bits), the pixel value of B (blue) is 1.2 times or more of G (green), 1.2 times or more of R (red), and further R. When the pixel value of is 511 (/ 1023), it is regarded as the sky color, and the count value sky_counter of the sky color is incremented.
さらに、S714〜S716の灰色に対する判定は、S708〜S710の肌の色に対する判定及びS711〜S713の空の色に対する判定と同様であって、肌の色、及び空の色に対する判定と並行して実行される。 Further, the determination for gray of S714 to S716 is the same as the determination for the skin color of S708 to S710 and the determination for the sky color of S711 to S713, and is parallel to the determination for the skin color and the sky color. Will be executed.
例えば、灰色の場合、RGBの画素値(10bit)について、R(赤)の画素値がB(青)の±10、G(緑)の画素値がB(青)の±10、さらにはBの画素値が511(/1023)以上の場合に灰色と見なし、灰色のカウント値gray_counterをインクリメントさせる。 For example, in the case of gray, for RGB pixel values (10 bits), the pixel value of R (red) is ± 10 of B (blue), the pixel value of G (green) is ± 10 of B (blue), and even B. When the pixel value of is 511 (/ 1023) or more, it is regarded as gray, and the gray count value gray_counter is incremented.
<第2の制御例>
上記の第1の制御例では、図7(a)に示すような自然画像のコンテンツと、図7(d)に示すような2値画像のコンテンツとの切り替え等、極端な変化が起こる場合であって、切り換わった画像が一定期間しばらく維持される場合に特に有効であった。
<Second control example>
In the first control example described above, when an extreme change occurs, such as switching between the content of a natural image as shown in FIG. 7 (a) and the content of a binary image as shown in FIG. 7 (d). Therefore, it was particularly effective when the switched image was maintained for a certain period of time.
しかし、動画内の変化が早い場合(例えば、大きく異なるシーンに急変するような場合)は、上記のようにフレーム単位のヒストグラムの平滑化の補正強度を徐々に変化させるのでは、急変する前に最適であった補正強度を引きずり、急変した後のシーンではそれが最適でない場合(例えば、画像補正が追い付かない場合)がありうる。 However, if the change in the video is rapid (for example, when the scene suddenly changes to a significantly different scene), the correction strength of the smoothing of the histogram for each frame as described above should be gradually changed before the sudden change. There may be cases where the optimum correction intensity is dragged and it is not optimal in the scene after a sudden change (for example, when the image correction cannot catch up).
また、類似したシーンが連続的に続く場合であっても、ヒストグラム平滑化の補正強度が細かく変動することにより、視覚的に不快なチラツキが生じる場合もありうる。 Further, even when similar scenes continue continuously, visually unpleasant flicker may occur due to fine fluctuations in the correction intensity of histogram smoothing.
そこで、動画の種類に応じて、輝度補正の制御を下記の第2の制御例のように切り替えてもよい。 Therefore, the luminance correction control may be switched as in the second control example below, depending on the type of moving image.
本制御例においては、ヒストグラム平滑化の補正強度をクリップさせる。即ち、本制御例において、輝度画像補正部は、フレーム毎の輝度画像のコンテンツ内容に基づいて計算されるヒストグラム平滑化の補正強度が所定の範囲内となるように、フレーム毎に調整している。 In this control example, the correction strength of histogram smoothing is clipped. That is, in this control example, the luminance image correction unit adjusts for each frame so that the correction intensity for histogram smoothing calculated based on the content content of the luminance image for each frame is within a predetermined range. ..
その概要を図14に示す。図14において、(a)は、ヒストグラムと平滑化強度の対応式を示し、(b)は、平滑化強度のクリッピングの説明図を示し、(c)は、(b)のクリッピングを適用した暗いシーンでの明るさ調整例を示す。 The outline is shown in FIG. In FIG. 14, (a) shows the correspondence between the histogram and the smoothing intensity, (b) shows an explanatory diagram of the clipping of the smoothing intensity, and (c) is the darkness to which the clipping of (b) is applied. An example of brightness adjustment in a scene is shown.
本制御例では、フレーム毎の輝度画像に基づいて演算されるヒストグラムのピーク値から算出される平滑化強度が明方向閾値又は暗方向閾値を上回る場合は、その明方向閾値や暗方向閾値を超えないように、平滑化強度を明方向閾値又は暗方向閾値でクリップする。即ち、暗く偏った又は明るく偏ったフレームから算出された補正強度を、明方向閾値や暗方向閾値に丸めるように補正強度を設定する。なお、本制御例の主体については、下記図15とともに説明する。 In this control example, when the smoothing intensity calculated from the peak value of the histogram calculated based on the luminance image for each frame exceeds the bright direction threshold value or the dark direction threshold value, the bright direction threshold value or the dark direction threshold value is exceeded. The smoothing intensity is clipped at the light or dark threshold so that it does not. That is, the correction intensity is set so that the correction intensity calculated from the darkly biased or brightly biased frame is rounded to the bright direction threshold value or the dark direction threshold value. The main body of this control example will be described with reference to FIG. 15 below.
ここで、図14(b)のグラフにおいて、ヒストグラムのピーク値から算出された平滑化強度が明方向閾値を上回る場合、即ち暗く偏ったフレームでは、平滑化強度が明方向補正のリミット値である明方向閾値に収まるように補正する。 Here, in the graph of FIG. 14B, when the smoothing intensity calculated from the peak value of the histogram exceeds the bright direction threshold value, that is, in a darkly biased frame, the smoothing intensity is the limit value of the bright direction correction. Correct so that it falls within the bright direction threshold.
また、図14(b)のグラフにおいて、ヒストグラムのピーク値から算出された平滑化強度が暗方向閾値を上回る(図14(b)において暗方向閾値よりも下にある)場合、即ち明るく偏ったフレームでは、平滑化強度が暗方向補正のリミット値である暗方向閾値に収まるように補正する。 Further, in the graph of FIG. 14B, when the smoothing intensity calculated from the peak value of the histogram exceeds the dark threshold value (below the darkness threshold value in FIG. 14B), that is, it is brightly biased. In the frame, the smoothing intensity is corrected so as to fall within the dark threshold value which is the limit value of the dark correction.
この制御により、原画像の明るさや暗さ、即ち、輝度画像信号のヒストグラムにおけるピーク値が過剰に変動していた場合に、明方向閾値や暗方向閾値に合わせて平滑化強度を設定することで補正強度が一定範囲に収まる。そのため、ヒストグラム平滑化の強度の安定性が向上し、ON/OFFの移行が急な場合に対応できつつ、画像の明るさが急に変化する場合に出現するチラツキを軽減でき、視聴者の違和感を軽減させることができる。 By this control, when the brightness and darkness of the original image, that is, the peak value in the histogram of the luminance image signal fluctuates excessively, the smoothing intensity is set according to the bright direction threshold value and the dark direction threshold value. The correction strength falls within a certain range. Therefore, the stability of the intensity of histogram smoothing is improved, and while it is possible to cope with a sudden ON / OFF transition, it is possible to reduce the flicker that appears when the brightness of the image changes suddenly, and the viewer feels uncomfortable. Can be reduced.
ここで、図14(c)に例示している暗いシーンのように、暗い側に偏ったフレームの輝度画像信号のヒストグラムの平滑化処理の補正強度を明方向閾値にクリップすることで、輝度値の上限値及び下限値もクリップすることになり、チラツキの軽減に対して効果的である。 Here, as in the dark scene illustrated in FIG. 14C, the brightness value is obtained by clipping the correction intensity of the smoothing process of the histogram of the luminance image signal of the frame biased to the dark side to the bright direction threshold value. The upper and lower limit values of are also clipped, which is effective in reducing flicker.
なお、本制御例では、フレーム毎のすばやい動作に対応するため上記の制御例1のよう平滑化の補正強度を累積変化させず、図14(b)で示すように、明方向閾値や暗方向閾値以下の強度になるように平滑化の補正強度を制限して(クリップして)、フレーム毎に設定する。 In this control example, the correction intensity of smoothing is not cumulatively changed as in the above control example 1 in order to correspond to the quick operation for each frame, and as shown in FIG. 14B, the bright direction threshold value and the dark direction The smoothing correction intensity is limited (clipped) so that the intensity is below the threshold value, and is set for each frame.
図15に、本発明の第2の制御例に係る、画像処理装置1Aの詳細機能ブロック図を示す。下記において、上述の図11の画像処理装置1とは異なる点を説明する。 FIG. 15 shows a detailed functional block diagram of the image processing apparatus 1A according to the second control example of the present invention. Hereinafter, the points different from the image processing apparatus 1 of FIG. 11 described above will be described.
図15において、輝度画像補正部3Aは、Y画像記憶部301、ヒストグラム作成部302、ヒストグラム累積部321、ピーク値算出部322、補正強度算出部323、補正強度設定部324、補正強度閾値記憶部325、ヒストグラム規格化部326、平滑化トーンカーブ作成部327、及び輝度補正画像作成部328を有する。 In FIG. 15, the luminance image correction unit 3A includes a Y image storage unit 301, a histogram creation unit 302, a histogram accumulation unit 321, a peak value calculation unit 322, a correction intensity calculation unit 323, a correction intensity setting unit 324, and a correction intensity threshold storage unit. It has 325, a histogram standardization unit 326, a smoothing tone curve creation unit 327, and a brightness correction image creation unit 328.
ヒストグラム累積部321は、フレーム毎の輝度画像(信号)のヒストグラムを累積する。この累積結果により、輝度画像を明るい方向に補正するか、暗い方向に補正するか判定する。 The histogram accumulation unit 321 accumulates a histogram of the luminance image (signal) for each frame. Based on this cumulative result, it is determined whether to correct the luminance image in the bright direction or in the dark direction.
ピーク値算出部322はヒストグラムのピークを検出してピーク値を算出する(演算する)。 The peak value calculation unit 322 detects the peak of the histogram and calculates (calculates) the peak value.
補正強度算出部323は、演算したヒストグラムのピーク値に基づき、図14(a)に示す関係式に基づいて、平滑化強度を算出する。図14(a)は、ヒストグラムと平滑化強度の対応式(関係式)を示す。なお、図14(a)に示す関係式は、例えば、画像処理装置(回路)10内部に予め実装されているとする。 The correction intensity calculation unit 323 calculates the smoothing intensity based on the relational expression shown in FIG. 14A based on the calculated peak value of the histogram. FIG. 14A shows a correspondence formula (relational formula) between the histogram and the smoothing intensity. It is assumed that the relational expression shown in FIG. 14A is preliminarily mounted inside the image processing apparatus (circuit) 10, for example.
図14(a)の関係式を参照して、ヒストグラムのピーク値が小さいほど、平滑化強度が強くなるように対応づけられている。また、ヒストグラムのピーク値が所定の値を超えると、ヒストグラムの平滑化強度は0になる。 With reference to the relational expression of FIG. 14A, the smaller the peak value of the histogram, the stronger the smoothing intensity. Further, when the peak value of the histogram exceeds a predetermined value, the smoothing intensity of the histogram becomes 0.
例えば、写真やイラスト等の画像は、大体、ヒストグラムのピーク値が低いことが多く、図14(a)に示すように、相対的に強い平滑化強度が算出される。 For example, in images such as photographs and illustrations, the peak value of the histogram is often low, and as shown in FIG. 14A, a relatively strong smoothing intensity is calculated.
一方、図7(d)のようなWordやExcelのようなテキスト画像の場合、ピーク値が高いため、図14(a)に示すように、平滑化強度は0である、つまり、平滑化を行わない。 On the other hand, in the case of a text image such as Word or Excel as shown in FIG. 7 (d), the peak value is high, so that the smoothing intensity is 0 as shown in FIG. 14 (a), that is, smoothing is performed. Not performed.
なお、補正強度算出部323は、ヒストグラム累積部321によって累積ヒストグラムから判定された輝度画像の補正の方向(明るい方向又は暗い方向)の情報も取得して、上記算出した平滑化強度とともに、補正強度設定部324へ出力する。 The correction intensity calculation unit 323 also acquires information on the correction direction (bright direction or dark direction) of the luminance image determined from the cumulative histogram by the histogram accumulation unit 321, and together with the above-calculated smoothing intensity, the correction intensity. Output to the setting unit 324.
補正強度閾値記憶部325は、図14(b)で示す補正強度の閾値として、明るい方向に補正する場合の明方向閾値、暗い方向に補正する場合の暗方向閾値を設定する。この閾値は、設定情報取得部8Aによってユーザーによって任意に設定されてもよいし、製造時に予め設定されていてもよい。また、明方向閾値と、暗方向閾値との強度は同じであってもよいし、異なっていてもよい。 The correction intensity threshold storage unit 325 sets a bright direction threshold value when correcting in the bright direction and a dark direction threshold value when correcting in the dark direction as the correction intensity threshold value shown in FIG. 14B. This threshold value may be arbitrarily set by the user by the setting information acquisition unit 8A, or may be preset at the time of manufacturing. Further, the intensities of the bright threshold and the dark threshold may be the same or different.
補正強度設定部324は、補正強度算出部323で算出された補正強度と、補正強度閾値記憶部325に記憶された補正強度の明方向閾値、暗方向閾値とを比較して、明方向閾値、暗方向閾値を超えない範囲内の場合は、算出された補正強度をそのまま補正強度として設定する。 The correction intensity setting unit 324 compares the correction intensity calculated by the correction intensity calculation unit 323 with the bright direction threshold value and the dark direction threshold value of the correction intensity stored in the correction intensity threshold value storage unit 325, and compares the bright direction threshold value. If it is within the range that does not exceed the dark threshold, the calculated correction strength is set as it is as the correction strength.
一方、補正強度設定部324は、暗いフレーム(一のクレーム)の輝度画像信号に基づいて演算されるピーク値と対応づけられた平滑化強度が明方向閾値を明るい方向に上回る場合は、その平滑化強度を明方向閾値に合わせて設定する。 On the other hand, when the smoothing intensity associated with the peak value calculated based on the luminance image signal of the dark frame (one claim) exceeds the bright direction threshold value, the correction intensity setting unit 324 smoothes the smoothing. The conversion intensity is set according to the brightness threshold.
また、補正強度設定部324は、明るいフレーム(他のクレーム)の輝度画像信号に基づいて演算されるピーク値と対応づけられた平滑化強度が暗方向閾値を暗い方向に上回る場合は、その平滑化強度を暗方向閾値に合わせて設定する。 Further, when the smoothing intensity associated with the peak value calculated based on the luminance image signal of the bright frame (other claim) exceeds the dark threshold value, the correction intensity setting unit 324 smoothes the smoothing. The chemical intensity is set according to the dark threshold.
そして、ヒストグラム規格化部326は、輝度画像信号のビット数に正規化した累積ヒストグラムを作成する。 Then, the histogram standardization unit 326 creates a cumulative histogram normalized to the number of bits of the luminance image signal.
平滑化トーンカーブ作成部327は、正規化した累積ヒストグラムをルックアップテーブルとして用いて(参照して)、補正強度設定部324で設定された平滑化強度で、ヒストグラム平滑化のための平滑化トーンカーブを作成する。 The smoothing tone curve creation unit 327 uses the normalized cumulative histogram as a look-up table (see), and uses the smoothing intensity set by the correction intensity setting unit 324 as a smoothing tone for histogram smoothing. Create a curve.
輝度補正画像作成部328は、平滑化トーンカーブを用いて、輝度画像にヒストグラム平滑化処理を行い、輝度補正画像を作成する。 The luminance-corrected image creation unit 328 performs histogram smoothing processing on the luminance image using the smoothing tone curve to create a luminance-corrected image.
そして、図11と同様に、YCbCr・RGB変換部5において、作成した合成画像である輝度補正画像(Y)と、彩度が強調された色差補正画像(CbCr)を組み合わせ、出力用のRGB画像へ変換する。 Then, as in FIG. 11, the YCbCr / RGB conversion unit 5 combines the luminance-corrected image (Y), which is the created composite image, with the color difference-corrected image (CbCr) with enhanced saturation, and outputs an RGB image for output. Convert to.
その後、出力画像(RGB)記憶部6から出力用のRGB画像を出力する。 After that, an RGB image for output is output from the output image (RGB) storage unit 6.
このように制御することにより、画像処理装置において、例えば、自然画像を含んで動画内の変化が早い場合であっても、視聴者に違和感を与えずに、画面のチラツキを防いで、動画のフレーム単位でヒストグラム平滑化による補正強度を調整することができる。 By controlling in this way, in the image processing device, for example, even when a natural image is included and the change in the moving image is rapid, the flicker of the screen is prevented without giving a sense of discomfort to the viewer, and the moving image is displayed. The correction strength by histogram smoothing can be adjusted for each frame.
なお、第1の制御例と、第2の制御例とを別々に説明したが、上記の2つの制御例は、択一的に選択してもよいし、組み合わせて実行させることも可能である。 Although the first control example and the second control example have been described separately, the above two control examples may be selectively selected or may be executed in combination. ..
詳しくは、輝度画像補正部は、投影する動画のコンテンツの種類に応じて、
(1)作成する輝度補正画像におけるヒストグラム平滑化の補正強度に対応付けられた判定値を動画信号の連続するフレーム間で徐々に変化させ、判定値に応じて、ヒストグラム平滑化の補正強度をフレーム毎に調整する輝度補正と、
(2)作成するフレーム毎の前記輝度画像信号の、ヒストグラム平滑化の補正強度を、ヒストグラムのピーク値に基づいて算出し、クリッピングする輝度補正とを、
選択可能である、又は組み合わせることができる。
Specifically, the luminance image correction unit determines, depending on the type of video content to be projected.
(1) The judgment value associated with the correction strength of histogram smoothing in the created luminance correction image is gradually changed between consecutive frames of the moving image signal, and the correction strength of histogram smoothing is set in frames according to the judgment value. Brightness correction adjusted for each,
(2) The luminance correction of the luminance image signal for each frame to be created is calculated by calculating the correction intensity of histogram smoothing based on the peak value of the histogram and clipping the luminance correction.
It is selectable or can be combined.
例えば、図13で説明したように、ヒストグラム平滑化の補正強度を減算させる記憶色割合カウンタ部75の肌色カウント値(skin_counter)、空色カウント値(sky_counter)、灰色カウント値(gray_counter)の各カウント値の上限に閾値を設定する。そして、カウンタ値が上限を超えたら閾値にクリッピングすることによっても、ヒストグラム平滑化の補正強度の安定化に繋がり、画面のチラツキを防ぐことができる。 For example, as described with reference to FIG. 13, each count value of the skin color count value (skin_counter), the sky blue count value (sky_counter), and the gray count value (gray_counter) of the storage color ratio counter unit 75 that subtracts the correction intensity of the histogram smoothing. Set a threshold for the upper limit of. Then, when the counter value exceeds the upper limit, clipping to the threshold value also leads to stabilization of the correction strength of histogram smoothing, and it is possible to prevent flicker on the screen.
以上説明したような本発明の実施形態に係る画像処理制御は、映像デバイス全般に効果があるが、特に、FPGA(Field-programmable gate array:論理回路が現場でプログラミング可能なアレイ状にした集積回路)やASIC(application specific integrated circuit:特定用途向け集積回路)といったハードウェアの実装や変更に制約がある、画像投影装置の一例であるDLPプロジェクタに適用すると好適である。 The image processing control according to the embodiment of the present invention as described above is effective for all video devices, and in particular, an integrated circuit in which an FPGA (Field-programmable gate array) is formed into an array in which a logic circuit can be programmed in the field. ) And ASIC (application specific integrated circuit), it is suitable for application to a DLP projector, which is an example of an image projection device, which has restrictions on the implementation and modification of hardware.
<カラーホイールへの適用>
図16に、DLPプロジェクタのカラーホイールを示す。図16において、(a)は、RGB各色の扇型の色分離フィルタが円盤上に順次配置されている構成例、(b)は、RGB各色+C(シアン)、Y(イエロー)、W(ホワイト)の色分離フィルタが順次配置されている構成例を示す。
<Application to color wheels>
FIG. 16 shows the color wheel of the DLP projector. In FIG. 16, (a) is a configuration example in which fan-shaped color separation filters of each RGB color are sequentially arranged on a disk, and (b) is each RGB color + C (cyan), Y (yellow), W (white). ) Is shown in a configuration example in which the color separation filters are sequentially arranged.
後述する図17に示すようなDLPプロジェクタは図16(a)に示すような、原色を分割配置したカラーホイールを高速に回転させた時分割混色によって表示する。よって、一般的なディスプレイや液晶プロジェクタと比べると、原色の利用効率が下がり、素の状態で投影すると色がくすみやすい。よって、本発明の上述の画像処理制御を実施すると好ましい。 A DLP projector as shown in FIG. 17, which will be described later, displays by time-division color mixing in which a color wheel in which primary colors are divided and arranged is rotated at high speed as shown in FIG. 16 (a). Therefore, the utilization efficiency of the primary colors is lower than that of a general display or a liquid crystal projector, and the colors tend to be dull when projected in a raw state. Therefore, it is preferable to carry out the above-mentioned image processing control of the present invention.
また、図16(b)に示すカラーホイールは、シアンやイエローの色分離フィルタを設けているため、構造により、図16(a)よりは、黄色や水色系統の色再現領域を再現しやすい。 Further, since the color wheel shown in FIG. 16B is provided with a cyan or yellow color separation filter, it is easier to reproduce a yellow or light blue color reproduction region than in FIG. 16A due to the structure.
よって上述の図4、表1に示すような色差画像の彩度強調の設定で、図16(a)に示すフィルタ色のカラーホイールを用いる場合は彩度強調を強くし、図16(b)に示すようなフィルタ色のカラーホイールを用いる場合は、彩度強調を弱くすると好ましい。 Therefore, when the color wheel of the filter color shown in FIG. 16A is used in the setting of the saturation enhancement of the color difference image as shown in FIGS. 4 and 1 described above, the saturation enhancement is strengthened and FIG. 16B is shown. When using a color wheel with a filter color as shown in, it is preferable to weaken the saturation enhancement.
<DLPプロジェクタへの適用>
図17は、本発明の画像処理方法が適用可能なDLPプロジェクタ(画像投影装置)の構成例の一例を示すブロック図である。
<Application to DLP projectors>
FIG. 17 is a block diagram showing an example of a configuration example of a DLP projector (image projection device) to which the image processing method of the present invention can be applied.
例えば、図17に示すように、プロジェクタ20は、入力I/F201と、操作パネル213と、DLPコントローラ210と、ROM215と、RAM216と、スピーカ221と、発光装置231とカラーホイール233と、DMD(Digital Mirror Device)235とを、備える。 For example, as shown in FIG. 17, the projector 20 includes an input I / F 201, an operation panel 213, a DLP controller 210, a ROM 215, a RAM 216, a speaker 221 and a light emitting device 231 and a color wheel 233, and a DMD ( A Digital Mirror Device) 235 is provided.
なお、DLPコントローラ210は、制御部の一例であり、発光装置231、カラーホイール233、及びDMD235は、投影部の一例である。 The DLP controller 210 is an example of a control unit, and the light emitting device 231, the color wheel 233, and the DMD 235 are examples of a projection unit.
入力I/F201は、LANコントローラ202、AFE(Analog Front End)203、HDMI(登録商標)204、及びUSB205などの入力インタフェースを有する。 The input I / F 201 has an input interface such as a LAN controller 202, an AFE (Analog Front End) 203, an HDMI (registered trademark) 204, and a USB 205.
操作パネル213及びプロジェクタ20と通信可能なリモコン214は、ユーザーからの各種操作入力をDLPコントローラ210に通知する。 The remote controller 214 capable of communicating with the operation panel 213 and the projector 20 notifies the DLP controller 210 of various operation inputs from the user.
通信部223は、PCや電子ペンなどの外部装置と無線通信するものであり、無線通信装置により実現できる。 The communication unit 223 wirelessly communicates with an external device such as a PC or an electronic pen, and can be realized by the wireless communication device.
DLPコントローラ210は、ROM215に記憶されたプログラムを実行し、RAM216をワーク領域に用いて、プロジェクタ20の各部を制御する。 The DLP controller 210 executes a program stored in the ROM 215 and controls each part of the projector 20 by using the RAM 216 as a work area.
DLPコントローラ210は、入力I/F201から入力された投影画像に階調変換処理、スケーリング、及び台形補正などの各種画像処理を施し、画像処理後の部分投影画像をDMD235に表示する。またDLPコントローラ210は、発光装置231に対する発光制御、カラーホイール233に対する回転制御、DMD235に対する表示制御、及びスピーカ221に対する音声出力制御などを連動して行う。 The DLP controller 210 performs various image processing such as gradation conversion processing, scaling, and trapezoidal correction on the projected image input from the input I / F 201, and displays the partially projected image after the image processing on the DMD 235. Further, the DLP controller 210 interlocks with light emission control for the light emitting device 231, rotation control for the color wheel 233, display control for the DMD 235, and audio output control for the speaker 221.
発光装置231は、例えば、ランプ及びバラスト、又はLED(Light Emitting Diode)光源などが挙げられる。 Examples of the light emitting device 231 include a lamp and a ballast, an LED (Light Emitting Diode) light source, and the like.
そして、DLPコントローラ210がカラーホイール233を回転させることにより、カラーホイール233は、発光装置231からの光源光を時分割でRGB各色に分離し、RGBそれぞれの単色光をDMD235の表示領域全面に入射させる。 Then, when the DLP controller 210 rotates the color wheel 233, the color wheel 233 separates the light source light from the light emitting device 231 into each RGB color by time division, and the monochromatic light of each RGB is incident on the entire display area of the DMD 235. Let me.
図18にDLPコントローラの例を示す。 FIG. 18 shows an example of a DLP controller.
上述の画像処理方法を実行可能な機能構成が含まれる、FPGAやASICを簡便に実装できる。 An FPGA or ASIC that includes a functional configuration capable of executing the above-mentioned image processing method can be easily implemented.
よって、図18に示すように、DLPコントローラ内部であってCPUの前段に、FPGAやASIC後付けすることで、階調変換処理によりコンテンツに応じた画像処理によるHDR化による画質向上する効果をもたらす。 Therefore, as shown in FIG. 18, by retrofitting the FPGA or ASIC inside the DLP controller and in front of the CPU, the effect of improving the image quality by HDR by the image processing according to the content by the gradation conversion processing is brought about.
このように、HDR調の効果が大きく、視聴者に違和感を与えずに、コンテンツの内容に応じて、動画のフレーム単位でヒストグラム平滑化による補正強度を切り替えることができる、画像処理装置を比較的安価なFPGA等によってハードウェア実装が可能になる。 In this way, an image processing device that has a large HDR-like effect and can switch the correction intensity by histogram smoothing for each frame of a moving image according to the content of the content without giving a sense of discomfort to the viewer is relatively available. Hardware implementation is possible with inexpensive FPGAs and the like.
図17、図18では、本発明の画像処理をDLPプロジェクタへの実装する例について説明したが、本発明の画像処理の適用はDLPプロジェクタに限られない。例えば、動画を再生するビデオプロジェクタ、映写機、液晶パネルが搭載されるビデオ、車載カメラ、ビデオ、テレビ、パソコン、タブレット、スマートフォン、携帯電話等に適用可能である
また、上述の実施形態では、輝度色差信号として、YCbCrを用いた例を説明したがそれと同様な輝度色差信号であるYUV((Y)Lumina, U Axis blue component, V axis red component)等でもYCbCrと同様に好適に変換できる。
Although FIGS. 17 and 18 have described an example of implementing the image processing of the present invention on a DLP projector, the application of the image processing of the present invention is not limited to the DLP projector. For example, it can be applied to a video projector that reproduces a moving image, a projector, a video equipped with a liquid crystal panel, an in-vehicle camera, a video, a television, a personal computer, a tablet, a smartphone, a mobile phone, and the like. An example in which YCbCr is used as a signal has been described, but a YUV ((Y) Lumina, U Axis blue component, V axis red component) or the like, which is a luminance color difference signal similar to that, can be suitably converted in the same manner as YCbCr.
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の実施形態の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and is within the scope of the gist of the embodiment of the present invention described in the claims. Various modifications and changes are possible.
1 入力画像(RGB)記憶部
2 RGB・YCbCr変換部(入力画像色空間変換部)
3 輝度画像補正部
4 彩度画像補正部
5 YCbCr・RGB変換部(出力画像色空間変換部)
7 出力画像(RGB)記憶部
8 記憶色反映部
9 設定情報取得部
10 画像処理装置(FPGA,ASIC)
20 画像投影装置
41 CbCr画像記憶部
42 S字トーンカーブ記憶部
43 彩度強調処理部
71 記憶色含有判断部
72 肌色記憶部
73 空色記憶部
74 灰色記憶部
75 記憶色割合カウンタ部
301 Y画像記憶部
302 ヒストグラム作成部
303 オフセット量記憶部
304 オフセット加算部
305 ヒストグラム累積部
306 ヒストグラム規格化部
307 平滑化トーンカーブ作成部
308 ピーク値・所定値比較部(平滑化有無判定部)
309 過去フレームカウント値記憶部(過去フレーム判定値記憶部)
310 カウント値演算部(判定値演算部)
311 重み付け合成画像作成部
312 補正用トーンカーブ合成部
313 合成画像作成部
321 ヒストグラム累積部
322 ピーク値算出部
323 補正強度算出部
324 補正強度設定部
325 補正強度閾値記憶部
326 ヒストグラム規格化部
327 平滑化トーンカーブ作成部
328 輝度補正画像作成部
1 Input image (RGB) storage unit 2 RGB / YCbCr conversion unit (input image color space conversion unit)
3 Luminance image correction unit 4 Saturation image correction unit 5 YCbCr / RGB conversion unit (output image color space conversion unit)
7 Output image (RGB) storage unit 8 Storage color reflection unit 9 Setting information acquisition unit 10 Image processing device (FPGA, ASIC)
20 Image projection device 41 CbCr image storage unit 42 S-shaped tone curve storage unit 43 Saturation enhancement processing unit 71 Memory color content determination unit 72 Skin color storage unit 73 Sky blue storage unit 74 Gray storage unit 75 Storage color ratio counter unit 301 Y Image storage Part 302 Schematic creation part 303 Offset amount storage part 304 Offset addition part 305 histogram accumulation part 306 histogram standardization part 307 Smoothing tone curve creation part 308 Peak value / predetermined value comparison part (smoothing presence / absence judgment part)
309 Past frame count value storage unit (past frame judgment value storage unit)
310 Count value calculation unit (judgment value calculation unit)
311 Weighted composite image creation unit 312 Correction tone curve composition unit 313 Composite image creation unit 321 Histogram accumulation unit 322 Peak value calculation unit 323 Correction strength calculation unit 324 Correction strength setting unit 325 Correction intensity threshold storage unit 326 Histogram standardization unit 327 Smoothing Tone curve creation unit 328 Brightness correction image creation unit
Claims (14)
前記フレーム毎の輝度画像信号に対して、補正強度が調整されたヒストグラム平滑化処理を用いて輝度補正画像信号を作成する輝度画像補正部と、
前記フレーム毎の色差画像信号に対して、彩度が強調された色差補正画像信号を作成する色差画像補正部と、
作成された前記輝度補正画像信号及び前記色差補正画像信号を、入力された前記動画信号と同じ形式の出力画像信号に変換する出力画像色空間変換部と、を備える画像処理装置であって、
前記輝度画像補正部による処理と前記色差画像補正部による処理は、フレーム毎に並列して実行され、
前記輝度画像補正部は、前記ヒストグラム平滑化処理におけるヒストグラム平滑化の補正強度をフレーム毎に調整し、
前記輝度画像補正部は、
一のフレームの輝度画像信号のコンテンツ内容に基づいて前記ヒストグラム平滑化の補正を実行するか否かを決定する平滑化有無判定部と、
作成する前記輝度補正画像信号におけるヒストグラム平滑化の補正強度に対応付けられた判定値を、前記決定に応じて、所定の範囲に対して所定数ずつ、加算又は減算することで、前記判定値を前記動画信号の連続するフレーム間で徐々に変化させる判定値演算部と、
前記フレーム毎の前記判定値を、前記所定の範囲で累積して記憶する過去フレーム判定値記憶部と、
前記判定値に応じて、前記ヒストグラム平滑化の補正強度をフレーム毎に調整する際、前記一のフレームの直前のフレームに対する前記ヒストグラム平滑化の補正強度の変化量を緩やかに変化させ、複数のフレームにかけて、前記ヒストグラム平滑化の補正の有無の状態を切り替える重み付け合成画像作成部と、を備えることを特徴とする
画像処理装置。 An input image color space converter that converts an input image signal for each frame of a moving image signal into a luminance image signal and a color difference image signal, and
A luminance image correction unit that creates a luminance correction image signal by using a histogram smoothing process in which the correction intensity is adjusted for the luminance image signal for each frame.
A color difference image correction unit that creates a color difference correction image signal with emphasized saturation for the color difference image signal for each frame, and a color difference image correction unit.
An image processing device including an output image color space conversion unit that converts the created luminance-corrected image signal and the color difference-corrected image signal into an output image signal in the same format as the input moving image signal.
The processing by the luminance image correction unit and the processing by the color difference image correction unit are executed in parallel for each frame.
The luminance image correction unit adjusts the correction intensity of the histogram smoothing in the histogram smoothing process for each frame .
The luminance image correction unit
A smoothing presence / absence determination unit that determines whether or not to execute the histogram smoothing correction based on the content content of the luminance image signal of one frame, and
The determination value is obtained by adding or subtracting a predetermined number of determination values associated with the correction intensity of histogram smoothing in the created luminance-corrected image signal with respect to a predetermined range according to the determination. A determination value calculation unit that gradually changes between consecutive frames of the moving image signal,
A past frame determination value storage unit that accumulates and stores the determination value for each frame within the predetermined range, and
When adjusting the correction strength of the histogram smoothing for each frame according to the determination value, the amount of change in the correction strength of the histogram smoothing with respect to the frame immediately before the one frame is gradually changed to a plurality of frames. An image processing apparatus comprising: a weighted composite image creating unit for switching a state of presence / absence of correction of histogram smoothing .
前記輝度画像信号の前記フレーム毎のヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、
前記ヒストグラムから累積ヒストグラムを作成するヒストグラム累積部と、
前記累積ヒストグラムを参照して、平滑化トーンカーブを作成する平滑化トーンカーブ作成部と、を備え、
前記重み付け合成画像作成部は、前記平滑化トーンカーブと、非加工トーンカーブとを合成して、補正用トーンカーブを作成する補正用トーンカーブ合成部、及び前記補正用トーンカーブに基づいて輝度補正画像信号を作成する合成画像作成部を備えており、
前記補正用トーンカーブ合成部では、前記補正用トーンカーブを合成する際の、前記平滑化トーンカーブと、前記非加工トーンカーブとの混合の比率を、前記判定値に応じて重み付けして設定することで、前記輝度補正画像信号の前記ヒストグラム平滑化の補正強度を調整できることを特徴とする
請求項1に記載の画像処理装置。 The luminance image correction unit
A histogram creation unit that creates a histogram of the luminance image signal for each frame,
A histogram accumulation part that creates a cumulative histogram from the histogram and
A smoothing tone curve creation unit that creates a smoothing tone curve with reference to the cumulative histogram is provided.
The weighted composite image creation unit combines the smoothed tone curve and the unprocessed tone curve to create a correction tone curve, and the brightness correction based on the correction tone curve synthesis unit and the correction tone curve. It is equipped with a composite image creation unit that creates an image signal.
In the correction tone curve synthesizing unit, the mixing ratio of the smoothed tone curve and the unprocessed tone curve when synthesizing the correction tone curve is weighted and set according to the determination value. The image processing apparatus according to claim 1 , wherein the correction intensity of the histogram smoothing of the luminance-corrected image signal can be adjusted.
前記ユーザーが設定した補正強度が最も強いレベル以外は、前記輝度画像補正部において、所定量のオフセットを、作成された前記輝度画像信号の前記フレーム毎のヒストグラムに加算し、
補正強度のレベルが弱いほど、前記ヒストグラムへのオフセットの加算量を多くすることを特徴とする
請求項2に記載の画像処理装置。 The level of the correction intensity of the output image signal can be arbitrarily set by the user.
Except for the level where the correction intensity set by the user is the strongest, the luminance image correction unit adds a predetermined amount of offset to the histogram of the created luminance image signal for each frame.
The image processing apparatus according to claim 2 , wherein the weaker the level of the correction intensity, the larger the amount of offset added to the histogram.
前記ヒストグラム累積部は、前記オフセットが加算されたヒストグラムから、オフセット調整累積ヒストグラムを作成し、
前記平滑化トーンカーブ作成部は、前記輝度画像信号のビット数に正規化した前記オフセット調整累積ヒストグラムを参照して、オフセット調整平滑化トーンカーブを作成し、
前記補正用トーンカーブ合成部は、前記オフセット調整平滑化トーンカーブと、非加工トーンカーブとを合成して、補正用トーンカーブを作成し、
前記合成画像作成部は、前記補正用トーンカーブに基づいて輝度補正画像信号を作成し、
前記補正用トーンカーブ合成部では、前記補正用トーンカーブを合成する際の、前記オフセット調整平滑化トーンカーブと、前記非加工トーンカーブとの混合の比率を、前記判定値に応じて重み付けして設定することで、前記輝度補正画像信号の前記ヒストグラム平滑化の補正強度を、前記設定した補正強度のレベル内で調整できることを特徴とする
請求項3に記載の画像処理装置。 The luminance image correction unit further includes an offset addition unit that adds the predetermined amount of offset to the histogram.
The histogram accumulation unit creates an offset adjustment accumulation histogram from the histogram to which the offset is added.
The smoothing tone curve creation unit creates an offset adjustment smoothing tone curve with reference to the offset adjustment cumulative histogram normalized to the number of bits of the luminance image signal.
The correction tone curve synthesizing unit creates a correction tone curve by synthesizing the offset adjustment smoothing tone curve and the unprocessed tone curve.
The composite image creation unit creates a luminance correction image signal based on the correction tone curve, and creates a luminance correction image signal.
In the correction tone curve synthesizing unit, the mixing ratio of the offset adjustment smoothing tone curve and the unprocessed tone curve when synthesizing the correction tone curve is weighted according to the determination value. The image processing apparatus according to claim 3 , wherein the correction intensity of the histogram smoothing of the brightness-corrected image signal can be adjusted within the set correction intensity level.
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の画像処理装置。 When the determination value calculation unit of the luminance image correction unit determines to execute the correction of the histogram smoothing, the determination value is added, and when it is determined not to execute the correction of the histogram smoothing, the determination value is described. The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein the determination value is subtracted.
請求項1乃至4のいずれかに記載の画像処理装置。 The content rate of the stored color of the input image signal for each frame is detected, and the content rate of the stored color is also reflected in the determination of whether to strengthen or weaken the histogram smoothing for the luminance image correction unit. The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 4 , further comprising a storage color reflecting unit.
請求項6に記載の画像処理装置。 When the storage color reflecting unit determines that the content rate of the stored color in one frame is higher than a predetermined threshold value, the luminance image correction unit invalidates the determination value and disables the determination value of the one frame. The image processing apparatus according to claim 6 , wherein the correction intensity due to the histogram smoothing is changed so as to be weakened with respect to the frame immediately before the one frame.
前記フレーム毎の輝度画像信号に対して、補正強度が調整されたヒストグラム平滑化処理を用いて輝度補正画像信号を作成する輝度画像補正部と、
前記フレーム毎の色差画像信号に対して、彩度が強調された色差補正画像信号を作成する色差画像補正部と、
作成された前記輝度補正画像信号及び前記色差補正画像信号を、入力された前記動画信号と同じ形式の出力画像信号に変換する出力画像色空間変換部と、を備える画像処理装置であって、
前記輝度画像補正部による処理と前記色差画像補正部による処理は、フレーム毎に並列して実行され、
前記輝度画像補正部は、前記ヒストグラム平滑化処理におけるヒストグラム平滑化の補正強度をフレーム毎に調整し、
前記輝度画像補正部は、
前記輝度画像信号の前記フレーム毎のヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、
前記ヒストグラムからピークを検出し、ピーク値を算出するピーク値算出部と、
前記フレーム毎の輝度画像信号を変換するヒストグラム平滑化の補正強度を、前記ピーク値に基づいてフレーム毎に算出する補正強度算出部と、
前記ヒストグラム平滑化の補正強度の明るい方向に補正する場合の明方向閾値と、暗い方向に補正する場合の暗方向閾値を予め記憶する補正強度閾値記憶部と、
暗いフレームの輝度画像信号に基づいて算出されるピーク値と対応づけられたヒストグラム平滑化の補正強度が前記明方向閾値を上回る場合は、作成する前記輝度補正画像信号における前記ヒストグラム平滑化の補正強度を前記明方向閾値に合わせて設定し、明るいフレームの輝度画像信号に基づいて算出されるピーク値と対応づけられたヒストグラム平滑化の補正強度が前記暗方向閾値を上回る場合は、作成する前記輝度補正画像信号における前記ヒストグラム平滑化の補正強度を前記暗方向閾値に合わせて設定する補正強度設定部と、を備えることを特徴とする
画像処理装置。 An input image color space converter that converts an input image signal for each frame of a moving image signal into a luminance image signal and a color difference image signal, and
A luminance image correction unit that creates a luminance correction image signal by using a histogram smoothing process in which the correction intensity is adjusted for the luminance image signal for each frame.
A color difference image correction unit that creates a color difference correction image signal with emphasized saturation for the color difference image signal for each frame, and a color difference image correction unit.
An image processing device including an output image color space conversion unit that converts the created luminance-corrected image signal and the color difference-corrected image signal into an output image signal in the same format as the input moving image signal.
The processing by the luminance image correction unit and the processing by the color difference image correction unit are executed in parallel for each frame.
The luminance image correction unit adjusts the correction intensity of the histogram smoothing in the histogram smoothing process for each frame.
The luminance image correction unit
A histogram creation unit that creates a histogram of the luminance image signal for each frame,
A peak value calculation unit that detects a peak from the histogram and calculates the peak value,
A correction intensity calculation unit that calculates the correction intensity of histogram smoothing that converts the luminance image signal for each frame for each frame based on the peak value.
A correction intensity threshold storage unit that stores in advance a bright threshold when correcting the correction intensity of the histogram smoothing in the bright direction and a dark threshold when correcting in the dark direction.
When the correction strength of the histogram smoothing associated with the peak value calculated based on the brightness image signal of the dark frame exceeds the bright direction threshold value, the correction strength of the histogram smoothing in the created brightness correction image signal Is set according to the bright-direction threshold value, and when the correction intensity of histogram smoothing associated with the peak value calculated based on the brightness image signal of the bright frame exceeds the dark-direction threshold value, the brightness to be created is created. An image processing apparatus including a correction intensity setting unit that sets the correction intensity of the histogram smoothing in the corrected image signal in accordance with the dark threshold value.
作成する前記フレーム毎の前記輝度補正画像信号におけるヒストグラム平滑化の補正強度に対応付けられた判定値を前記動画信号の連続するフレーム間で徐々に変化させ、前記判定値に応じて、前記ヒストグラム平滑化の補正強度をフレーム毎に調整する輝度補正と、
前記輝度画像信号の前記フレーム毎のヒストグラムを作成し、前記ヒストグラムから算出したピーク値に基づいて、作成する前記フレーム毎の前記輝度画像信号のヒストグラム平滑化の補正強度を、フレーム毎に調整し、前記補正強度を明方向閾値及び暗方向閾値以下に制限して設定する輝度補正と、を選択可能であることを特徴とする
請求項1乃至8のいずれか一項に記載の画像処理装置。 The luminance image correction unit depends on the type of content of the moving image to be projected.
The judgment value associated with the correction intensity of the histogram smoothing in the brightness-corrected image signal for each frame to be created is gradually changed between consecutive frames of the moving image signal, and the histogram smoothing is performed according to the judgment value. Brightness correction that adjusts the correction strength for each frame,
A histogram of the luminance image signal for each frame is created, and based on the peak value calculated from the histogram, the correction intensity of the histogram smoothing of the luminance image signal for each frame to be created is adjusted for each frame. The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 8 , wherein the luminance correction, which is set by limiting the correction intensity to the light direction threshold value and the dark direction threshold value or less, can be selected.
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 9 , wherein the luminance image correction unit spatially thins out the pixels of the luminance image signal for each frame to form a histogram.
請求項1乃至10のいずれか一項に記載の画像処理装置。 The color difference image correction unit is characterized in that the saturation is emphasized by using an S-shaped tone curve that makes the high frequency portion of the pixel value of the color difference image signal higher and the low frequency portion lower. The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 10 .
請求項11に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 11 , wherein the number of bits of the created color difference corrected image signal is smaller than the number of bits of the input color difference image signal.
画像投影装置。 An image projection apparatus according to any one of claims 1 to 12 , wherein the image processing apparatus according to any one of claims 1 to 12 is executed by FPGA or ASIC.
各フレームの輝度画像信号に対して、補正強度が調整されたヒストグラム平滑化処理を用いて輝度補正画像信号を作成する、輝度画像補正ステップと、
各フレームの色差画像信号に対して、彩度が強調された色差補正画像信号を作成する色差画像補正ステップと、
前記作成された輝度補正画像信号及び前記色差補正画像信号を、入力された動画信号と同じ形式の出力画像信号に変換する出力画像色空間変換ステップと、を有する画像処理方法であって、
前記輝度画像補正ステップと、前記色差画像補正ステップとは、フレーム毎に並列して実行され、
前記輝度画像補正ステップでは、前記ヒストグラム平滑化処理におけるヒストグラム平滑化の補正強度をフレーム毎に調整し、
前記輝度画像補正ステップは、
一のフレームの輝度画像信号のコンテンツ内容に基づいて前記ヒストグラム平滑化の補正を実行するか否かを決定する平滑化有無判定工程と、
作成する前記輝度補正画像信号におけるヒストグラム平滑化の補正強度に対応付けられた判定値を、前記決定に応じて、所定の範囲に対して所定数ずつ、加算又は減算することで、前記判定値を前記動画信号の連続するフレーム間で徐々に変化させる判定値演算工程と、
前記フレーム毎の前記判定値を、前記所定の範囲で累積して記憶する過去フレーム判定値記憶工程と、
前記判定値に応じて、前記ヒストグラム平滑化の補正強度をフレーム毎に調整する際、前記一のフレームの直前のフレームに対する前記ヒストグラム平滑化の補正強度の変化量を緩やかに変化させ、複数のフレームにかけて、前記ヒストグラム平滑化の補正の有無の状態を切り替える重み付け合成画像作成工程と、を有することを特徴とする
画像処理方法。 An input image color space conversion step for converting an input image signal in frame units of a moving image signal into a luminance image signal and a color difference image signal, and
A luminance image correction step that creates a luminance image signal for the luminance image signal of each frame by using a histogram smoothing process in which the correction intensity is adjusted, and
A color difference image correction step that creates a color difference correction image signal with emphasized saturation for the color difference image signal of each frame, and
An image processing method comprising the output image color space conversion step of converting the created luminance-corrected image signal and the color difference-corrected image signal into an output image signal of the same format as the input moving image signal.
The luminance image correction step and the color difference image correction step are executed in parallel for each frame.
In the luminance image correction step, the correction intensity of the histogram smoothing in the histogram smoothing process is adjusted for each frame .
The luminance image correction step
A smoothing presence / absence determination step for determining whether or not to execute the histogram smoothing correction based on the content content of the luminance image signal of one frame, and
The determination value is obtained by adding or subtracting a predetermined number of determination values associated with the correction intensity of histogram smoothing in the created luminance-corrected image signal with respect to a predetermined range according to the determination. A determination value calculation process that gradually changes between consecutive frames of the moving image signal, and
A past frame determination value storage step of accumulating and storing the determination value for each frame within the predetermined range, and
When adjusting the correction strength of the histogram smoothing for each frame according to the determination value, the amount of change in the correction strength of the histogram smoothing with respect to the frame immediately before the one frame is gradually changed to a plurality of frames. An image processing method comprising a weighted composite image creating step of switching the state of presence / absence of correction of the histogram smoothing .
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