JPH07322176A - 電子ディスプレイの映像表示処理方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】ＬＣＤやＰＤＰ等の電子ディスプレイに映像を
表示する際、画面のコントラストを改善し、肌色部分の
画質の向上を図る。 【構成】入力映像信号による映像を電子ディスプレイに
表示するために同入力映像信号を入出力特性変換する
際、入力映像信号の輝度信号を輝度検出回路３で検出す
る一方、入力映像信号による映像の中の肌色部分を肌色
検出回路４で検出し、肌色部分を加重器５で加重した信
号とその輝度信号とを加算回路６で加算し、加算された
信号により肌色部分の輝度レベルヒストグラムを背景の
輝度レベルヒストグラムに加重和したヒストグラムをヒ
ストグラム算出回路７で１フィールド毎に作成し、ヒス
トグラムの平均値、分散に応じて入出力特性を決定して
入出力特性変換のためのデータを入出力特性算出回路８
で得て入出力特性変換回路２のＲＡＭ２ａ〜ｃに書き込
み、１フィールド遅延部２で遅延された入力映像信号を
ＲＡＭ２ａ，２ｂ，２ｃで入出力特性変換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はテレビジョン等に用い
る電子ディスプレイ（ＬＣＤ（液晶ディスプレイパネ
ル）やＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）等）にお
ける映像表示処理技術に係り、特に詳しくは表示映像の
高画質化を図る電子ディスプレイの映像表示処理方法お
よびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】入力映像信号による映像を電子ディスプ
レイ、例えば液晶ディスプレイパネル（以下ＬＣＤと記
す）やプラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰと記
す）に表示する場合、電子ディスプレイの特性（ガンマ
特性等）に合わせて入力映像信号を所定に信号処理す
る。

【０００３】この信号処理にあっては、例えばテレビジ
ョン等の映像信号（ＲＧＢディジタル映像信号）に対し
て一般にガンマ補正のための入出力特性変換処理を行
い、同映像信号による適正な映像を電子ディスプレイに
表示可能とする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記電子デ
ィスプレイのうちＬＣＤやＰＤＰは、他の電子ディスプ
レイと比較してその表示映像のコントラストや輝度が一
般に不足しており、良好な映像を得ることが難しく、例
えば人の目につき易い肌色があまり良好でないのが現状
である。

【０００５】また、上記電子ディスプレでは電力消費や
寿命等を考慮して消費電力を一定に抑えるようになって
いるため、例えば表示映像が全体的に明るくない場合、
つまり画面全体が暗い場合には表示映像のピークの輝度
も低くなり、表示映像の画質が低下し、特に人の目につ
き易い肌色部分が暗くなってしまう。

【０００６】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は表示映像の画質の向上を図ることがで
き、かつ肌色がきれいになり、コントラストの良好が映
像を得ることができるようにした電子ディスプレの映像
表示処理方法およびその装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の電子ディスプレイの映像表示処理方法お
よびその装置は、入力映像信号を電子ディスプレイの特
性に合わせて入出力特性変換する際、前記入力映像信号
による映像の肌色部分の輝度レベルに対するヒストグラ
ムを映像全体の輝度レベルのヒストグラムに加重して加
え合わせて得たヒストグラムによりその平均値および分
散を算出し、該平均値および分散に応じて前記入力映像
信号を入出力特性変換するためのデータを算出するよう
にしたことを要旨とする。

【０００８】

【作用】上記手段としたので、入力映像信号の輝度信号
が検出される一方、同入力映像信号による映像の肌色部
分が検出され、この肌色部分の信号を加重してその輝度
信号に加算され、この加算された信号の同じ信号レベル
毎に画素数がカウンタでカウントされ、かつ１フィルー
ド（あるいは１フレーム）毎に合計されて入力映像信号
（同じ信号レベル）のヒストグラムが作成される。

【０００９】このようにして、映像（背景）の輝度レベ
ルに対するヒストグラムに肌色部分の輝度レベルに対す
るヒストグラムを加重して加算したヒストグラムが得ら
れる。このヒストグラムを入力した入出力特性算出手段
によって、ヒストグラムの平均値（ＡＰＬ；平均レベ
ル）および分散が算出されるとともに、この平均値およ
び分散に基づいて入出力特性が決定されて入出力特性デ
ータが算出される。

【００１０】この場合、上記入出力特性データは例えば
ｙ＝１／２・（（ｘ／ｃ）のγ乗）で得られるが、この
ｃ値はヒストグラムの平均値に応じて決定され、γ値は
ヒストグラムの分散に応じて決定される。

【００１１】このように、入力映像信号を入出力特性変
換するためのデータとしてはヒストグラムの平均値およ
び分散に応じて決定されていることから、画面の黒つぶ
れが抑えられ、かつ白つぶれが抑えられ、コントラスト
の良好が映像が得られる。

【００１２】しかも、上記肌色部分のヒストグラムが映
像（背景）のヒストグラムに加重に加え合わされている
ことから、その肌色部分の輝度レベルに対するヒストグ
ラムが大きくなる。つまり、その肌色部分における入出
力特性のガンマ値が大きい値に決定されるため、肌色部
分が明るくなり、コントラストの良好な表示映像が得ら
れる。

【００１３】

【実施例】この発明の電子ディスプレイの映像表示処理
方法およびその装置は、映像の輝度レベルに対するヒス
トグラムの平均値（ＡＰＬ；平均映像レベル）およびそ
の分散（または標準偏差）により画面の明るさ等を判断
することができ、つまり画面の明るさ等がその平均値お
よび分散に反映されることに着目し、入力映像信号（Ｒ
ＧＢディジタル映像信号）による映像を電子ディスプレ
イに表示するために同入力映像信号を入出力特性変換す
る際、入力映像信号による映像の肌色部分の輝度レベル
に対するヒストグラムを映像全体（背景）の輝度レベル
に対するヒストグラムに加重に加え合わせて得たヒスト
グラムのＡＰＬおよび分散に応じて上記入出力特性変換
のためのデータを決定する。

【００１４】そのため、図１に示すように、この電子デ
ィスプレイの映像表示処理装置は、入力映像信号（ＲＧ
Ｂディジタル映像信号）を１フィールド遅延する１フィ
ールド遅延部１と、この遅延された映像信号に対して入
出力特性変換処理（ガンマ補正等）を行うためにＲＡＭ
２ａ，２ｂ，２ｃからなる入出力特性変換回路２と、入
力映像信号の輝度信号を検出する輝度信号検出回路３
と、入力映像信号による映像の肌色部分を検出する肌色
検出回路４と、この検出された肌色部分に一定数乗算し
て肌色部分の信号を得るための加重器５（乗算回路）
と、上記輝度信号と肌色部分の信号とを加算する加算回
路（論理和回路）６と、この加算された信号により、肌
色部分の輝度レベルに対するヒストグラムを加重して映
像全体の輝度レベルに対するヒストグラムに加算したヒ
ストグラムを算出するヒストグラム算出回路７と、この
加重されたヒストグラムの平均値、つまりＡＰＬ（平均
映像レベル）および分散（または標準偏差）を算出し、
これらＡＰＬおよび分散に基づいて入出力特性データを
算出する入出力特性算出回路８とを備えている。

【００１５】具体的に説明すると、肌色検出回路４は、
入力映像信号のＲ，Ｇ，Ｂ信号レベルの比がある範囲内
であるところを肌色と判断し、例えばＲ（赤）：Ｇ
（緑）：Ｂ（青）＝（１．３〜１．７）：（１．１〜
１．３）：１、つまりＢを１としたとき、Ｒが１．３〜
１．７、Ｇが１．１〜１．３の範囲内を肌色と判定す
る。加重器５は、その肌色と判定されたＲ，Ｇ，Ｂ信号
を１つの信号とし、かつ一定数乗算して出力する。

【００１６】加算回路６は、輝度検出回路１からの輝度
信号と加重器５からの肌色の信号とを論理和して出力す
る。ヒストグラム算出回路７はカウンタであり、その論
理和された信号（データ）により同じ信号レベル毎に画
素数をカウントし、１フィールド毎に合計して図３の破
線曲線に示すヒストグラムを算出する。つまり、映像
（背景）の輝度レベルに対するヒストグラムだけでな
く、その映像の肌色部分（人物の顔や手等）の輝度レベ
ルに対するヒストグラムをその背景の輝度レベルヒスト
グラムに加重して加え合わせて当該ヒストグラムを作成
する。

【００１７】次に、上記構成の電子ディスプレイの映像
表示処理装置の動作を図２および図３の特性図を参照し
て詳しく説明する。なお、図２および図３の破線曲線に
示すヒストグラムは入出力レベルに対して相対的な値で
ある。

【００１８】まず、例えばテレビジョン信号（ＮＴＳＣ
信号）を所定処理した入力映像信号（８ビットないし１
０ビットのＲＧＢディジタル映像信号）による映像を電
子ディスプレイ（ＬＣＤやＰＤＰ等）に表示するものと
する。

【００１９】このとき、１フィールド遅延部２は入力映
像信号を１フィールド遅延して入出力特性変換回路２に
出力する。一方、輝度信号検出回路３は入力映像信号の
８ビット分のデータ（上位８ビットデータ）を入力して
同入力映像信号の輝度信号を検出する。また、上述した
ように、肌色検出回路４および加重器５によって肌色と
判定したＲ，Ｇ，Ｂ信号を検出し、一定数乗算した１つ
の信号（例えば８ビットデータ）にして出力する。

【００２０】その輝度信号および肌色部分の信号（８ビ
ットデータ）を加算回路６で加算してヒストグラム算出
回路７に入力し、このヒストグラム算出回路４は例えば
図３の破線曲線に示すような入力映像信号による映像全
体（背景）および肌色部分の輝度レベルに対するヒスト
グラムＡ，Ｂを１フィールド毎に算出し、つまり肌色部
分の輝度レベルヒストグラムを背景の輝度レベルヒスト
グラムに加重して加え合わせたヒストグラムを作成す
る。

【００２１】なお、入力映像信号がＮＴＳＣ信号による
ものである場合、輝度信号検出回路３で検出される輝度
信号Ｙは通常Ｙ＝０．３０Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ
の割合であるが、この発明ではその輝度信号がＹａ＝Ｒ
＋Ｇ＋Ｂであっても、ほぼ同様の効果が得られる。

【００２２】また、そのヒストグラムを作成するための
信号レベルは出力信号、つまり入出力特性変換して出力
する信号が８ビット構成である場合６ビットないし８ビ
ットで十分である。

【００２３】さらに、そのヒストグラムの度数（出力レ
ベル）を得るための画素ブロックは、ＮＴＳＣ信号によ
る映像を一般的な４８０×６８０画素で表示する場合３
２×３２画素ブロックを１つとし、つまりその画素ブロ
ックの１画素を代表としてＡＰＬおよび分散値を算出し
ても、上記同じ信号レベル毎に画素数をカウントして得
られるヒストグラムの場合とそれほど変わらない。した
がって、１／１６×１／１６ないし１／３２×１／３２
画素から１画素を取ってヒストグラムを算出するように
してもよい。

【００２４】入出力特性算出回路８は、上記１フィール
ド毎に算出されたヒストグラムＡ，Ｂ（加重、加算して
得られたヒストグラム）によりその分散およびＡＰＬを
それぞれ算出するとともに、この分散に応じて入出力特
性のγ値（０．１〜６．０）を決定し、そのＡＰＬに応
じて当該装置の出力レベルが最大の１／２となる値ｃを
決定する。さらには、それら決定されたγ値および値ｃ
に基づいて下記数１により入出力特性変換のためのデー
タを算出して入出力変換回路２の各ＲＡＭ２ａ，２ｂ，
２ｃにそれぞれ書き込むことになる。

【００２５】

【数１】 上記数１において、ｙは入出力特性変換の出力レベル、
ｘは入出力特性変換の入力レベル、ｃはｙ＝１／２とな
る値、γはγ（ガンマ）値を意味する。

【００２６】この場合、入出力特性算出回路８では、上
記算出されたヒストグラムを一旦内部のＲＡＭに記憶し
た後、このＲＡＭのデータを演算処理手段（ＭＰＵ）に
取り込んで上記数１に示す一定の数式にしたがって入出
力特性データを計算する。なお、上記数１では、高レベ
ルの所の値（データ）で出力レベルを越えるときは、例
えば上記数１と滑らかにつながる楕円の式を用いればよ
い。

【００２７】このように、入力映像信号の輝度レベルヒ
ストグラムを作成し、このヒストグラムの平均値および
分散に応じて入出力特性を決定して入出力特性変換のた
めのデータ（入出力特性データ）を算出し、このデータ
により入力映像信号を入出力特性変換（ガンマ補正）す
るようにしたので、例えばダイナミックレンジの小さい
ＰＤＰ等の電子ディプレイであっても、表示映像の黒つ
ぶれ、白つぶれを抑え、かつ表示映像のコントラストを
改善することができ、ひいては高画質の映像を得ること
ができる。

【００２８】ところで、映像全体（背景）が比較的に明
るいが、肌色部分が暗い場合、入力映像信号の輝度信号
のみによりヒトスグラムを作成すると、映像全体の輝度
レベルに対するヒストグラムは図２の破線Ａに示すよう
に大きいが、その肌色部分の輝度レベルに対するヒスト
グラムが図２の破線Ｂに示すように小さくなる。

【００２９】図２の破線ＡおよびＢに示すヒストグラム
の平均値および分散に基づいて入出力特性を決定して入
出力特性変換のためのデータを算出すると、同図の実線
曲線に示す形となり、つまり肌色部分のγ（ガンマ）値
が小さく、人の目につき易い肌色部分（顔や手等）が原
信号より暗いものとなる。

【００３０】しかし、この発明では、上述したように、
肌色部分の輝度レベルに対するヒストグラムを映像全体
の輝度レベルに対してヒストグラムを加重して加え合わ
せたヒストグラムを得ていることから、肌色部分のヒス
トグラムが図３の破線Ｂに示すように大きくなる。

【００３１】図３の破線ＡおよびＢに示すヒストグラム
の平均値および分散に応じて入出力特性を決定して入出
力変換のためのデータを算出すると、同図の実線曲線に
示す形となり、つまり肌色部分のγ（ガンマ）値が大き
く、人の目につき易い肌色部分（顔や手等）が原信号よ
り明るいものとなり、その肌色部分がきれいになり、結
果表示映像のコントラストが増強される。

【００３２】また、肌色部分が比較的明るい所にあると
きには、この肌色部分の輝度レベルに対するヒストグラ
ムを映像全体の輝度レベルに対するヒストグラムに加重
和することから、その肌色部分のヒストグラムがより大
きくなり、同肌色部分がより明るくきれいになり、より
好ましい結果を得ることができる。

【００３３】このように、入力映像信号を電子ディスプ
レイの特性に合わせて入出力特性変換する際、肌色部分
の輝度レベルヒストグラムを映像（背景）の輝度レベル
ヒストグラムに加重して加え合わせたヒストグラムを
得、このヒストグラムの平均値および分散に応じて入出
力特性を決定する。

【００３４】したがって、肌色部分の輝度レベルヒスト
グラムが大きくなり、つまりその肌色部分のガンマ値を
大きくすることができ、例えば比較的明るい背景の中に
肌色部分がある場合、人の目につき易い肌色部分が暗く
ならず、良好な映像表示が可能となり、また肌色部分が
比較的明るい場合にはその肌色部分がより明るくなり、
より好ましい結果の映像表示が可能となる。

【００３５】なお、上記実施例では、入力映像信号の１
フィールド毎に入出力特性変換回路２の入出力特性デー
タを算出し、同１フィールド毎に入力映像信号を入出力
特性変換（ガンマ補正を含む）しているが、入力映像信
号の１フレーム毎に入出力特性のデータを得るようにし
てもよい。この場合、各回路をその１フレーム毎に処理
可能な構成とすれば、上記実施例と同じ作用、効果を得
ることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、入力
映像信号を電子ディスプレイの特性に合わせて入出力特
性変換して映像を表示可能とする電子ディスプレイの映
像表示処理方法およびその装置で、入力映像信号による
映像を電子ディスプレイに表示するために同入力映像信
号を入出力特性変換する際、入力映像信号の輝度信号を
検出する一方、入力映像信号による映像（背景）の中の
肌色部分を検出し、その輝度信号と肌色部分とを加重し
て輝度レベルに対するヒストグラムを算出し、肌色部分
の輝度レベルヒストグラムを背景の輝度レベルヒストグ
ラムに加重和したヒストグラムを作成し、このヒストグ
ラムの平均値および分散に応じて入出力特性を決定して
入出力特性変換のためのデータを得るようにしたので、
例えばダイナミックレンジの小さいＰＤＰ等であって
も、表示映像の黒つぶれ、白つぶれを抑え、かつ表示映
像のコントラストを改善することができ、ひいては高画
質の映像を得ることができ、また映像（背景）の中に肌
色部分がある場合、人の目につき易い肌色部分の明るさ
を増強させることができ、つまり画面のコントラストを
改善することができ、しかも原画像に極めて近く、高コ
ントラストの画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す電子ディスプレイの
映像表示処理装置の概略的部分ブロック線図。

【図２】図１に示す映像表示処理装置の動作を説明する
ための概略的入出力特性図。

【図３】図１に示す映像表示処理装置の動作を説明する
ための概略的入出力特性図。

【符号の説明】

１ １フィールド遅延部 ２ 入出力特性変換回路 ２ａ，２ｂ，２ｃ ＲＡＭ ３ 輝度信号検出回路 ４ 肌色検出回路 ５ 加重器（乗算回路） ６ 加算回路 ７ ヒストグラム算出回路 ８ 入出力特性算出回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力映像信号を電子ディスプレイの特性
   に合わせて入出力特性変換する際、前記入力映像信号に
   よる映像の肌色部分の輝度レベルに対するヒストグラム
   を映像全体の輝度レベルのヒストグラムに加重して加え
   合わせて得たヒストグラムによりその平均値および分散
   を算出し、該平均値および分散に応じて前記入力映像信
   号を入出力特性変換するためのデータを算出するように
   したことを特徴とする電子ディスプレイの映像表示処理
   方法。
2. 【請求項２】 入力映像信号を電子ディスプレイの特性
   に合わせて入出力特性変換する電子ディスプレイの映像
   表示処理方法であって、 前記入力映像信号を１フィールドあるいは１フレーム遅
   延する一方、前記入力映像信号の輝度信号を検出し、前
   記入力映像信号の肌色部分を検出し、該検出された肌色
   部分の信号と前記検出された輝度信号とを加重して加算
   された信号により映像信号の同じ信号レベル毎に画素数
   をカウントしてヒストグラムを作成し、該作成されたヒ
   ストグラムの平均値および分散を算出し、該平均値およ
   び分散に応じて入出力特性データを算出しており、該入
   出力特性データを用いて前記１フィールドあるいは１フ
   レーム遅延された映像信号を入出力特性変換するように
   したことを特徴とする電子ディスプレイの映像表示処理
   方法。
3. 【請求項３】 入力映像信号を電子ディスプレイの特性
   に合わせて入出力特性変換する電子ディスプレイの映像
   表示処理装置であって、 前記入力映像信号を１フィールドあるいは１フレーム遅
   延する遅延手段と、前記入力映像信号の輝度信号を検出
   する輝度信号検出手段と、前記入力映像信号による映像
   の肌色部分を検出する肌色検出手段と、該肌色部分の信
   号に一定数乗算する加重手段と、前記検出された輝度信
   号と前記一定数乗算された肌色部分の信号とを加算する
   論理和手段と、該加算された信号により映像信号の同じ
   信号レベル毎に画素数をカウントしてヒストグラムを算
   出するヒストグラム算出手段と、該算出されたヒストグ
   ラムの平均値および分散を算出し、該平均値および分散
   に応じて入出力特性データを算出する入出力特性算出手
   段と、該入出力特性データを用いて前記１フィールドあ
   るいは１フレーム遅延された映像信号を入出力特性変換
   する出力特性変換する入出力特性変換手段とを備えてい
   ることを特徴とする電子ディスプレイの映像表示処理方
   法。