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発明の名称 デジタル画像処理装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−73308
公開日 平成7年(1995)3月17日
出願番号 特願平5−219601
出願日 平成5年(1993)9月3日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 西澤 眞人 / 田部井 憲治
要約 目的
ヒストグラム頻度の少ない画像部分においても、最適なコントラスト変換を行なうことが可能なデジタル画像処理装置を提供する。

構成
入力データIdをサンプリング回路1で離散的にサンプリングして、そのデータをもとに累積ヒストグラム作成回路2により複数本の累積ヒストグラムを作成する。入力データIdは累積ヒストグラムの値を用いて補間回路3によりコントラスト変換される。コントラスト変換されたデータはガンマ回路4によりガンマ特性を付与される。ガンマ回路4の出力と入力データIdを加算回路5に入力してガンマ回路出力と入力データIdを所定の割合で加算平均することで見やすいコントラスト画面とする。
特許請求の範囲
【請求項1】 入力データから累積ヒストグラムを作成する累積ヒストグラム作成回路と、累積ヒストグラムを用いて入力データのコントラストを変換する補間回路と、補間回路出力と入力データを所定の割合で加算平均する加算回路とを備えたデジタル画像処理装置。
【請求項2】 前記累積ヒストグラム作成において、入力データを離散的にサンプリングするサンプリング回路を備えた請求項1記載のデジタル画像処理装置。
【請求項3】 前記補間回路出力に基づいて加算回路に出力するガンマ回路を備えた請求項1または請求項2記載のデジタル画像処理装置。
【請求項4】 前記累積ヒストグラム作成回路出力に基づいて1乃至複数垂直走査期間累積ヒストグラムを保持して加算回路に出力するラッチ回路を備えた請求項1または請求項2または請求項3記載のデジタル画像処理装置。
【請求項5】 前記補間回路に入力される入力データを1垂直走査期間遅延させる画像メモリーを備えた請求項1または請求項2または請求項3記載のデジタル画像処理装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はテレビカメラ、モニタ等の映像信号のコントラストを変換して諧調性を改善するデジタル画像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】テレビカメラ、モニタ等の映像信号を扱う機器では、従来例えば図8に示すような累積ヒストグラムを用いたコントラスト変換により諧調性を改善する構成が公知である。
【0003】図8において、Aは入力画像データのヒストグラム分布を、BはAのヒストグラムを輝度レベル方向に積分した累積ヒストグラムを示す。入力画像データAを累積ヒストグラムBで濃度変換した結果がCのヒストグラムである。
【0004】このような、累積ヒストグラムを変換特性とすることにより、コントラスト差が大きい映像に対してもヒストグラムが一様に分布するようなデジタル画像処理装置を構成した例として、特開昭61ー276071号(以下、従来例1とする)、特開昭63ー167983号(以下、従来例2とする)がある。
【0005】また図9は、別の従来技術として特開平3ー177981号(以下、従来例3とする)に開示されたデジタル画像処理装置の構成を示す。図9において、画像ディレイ部81は入力画像データを1垂直走査期間遅延させ、累積ヒストグラム計算部82は入力画像データの累積ヒストグラムを計算し、結果をROMまたはRAMにて構成されるヒストグラム形状変換部83に入力する。ヒストグラム形状変換部83の出力と画像ディレイ部81の出力は輝度変換回路部84に入力される。
【0006】この従来例3の動作は基本的には従来例1および従来例2と類似しているが、累積ヒストグラムを直接変換特性として用いるのではなく、ヒストグラム形状変換部83において変換特性を変更するものであり、従来例1および従来例2における変換後のコントラストが強すぎる場合の対策としている。
【0007】上記のように、従来例1乃至従来例3は、入力データを変換することでコントラスト変換を実施するものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例1および従来例2では、ヒストグラムの頻度が少ない画像部分のコントラストが極端に圧縮されて、諧調が非常に小さくなり認識しにくくなるといった問題がある。
【0009】これを図9に示す従来技術の特性図に基づき説明すると、頻度の多いAの部分と頻度の少ないBの部分を従来例1または従来例2の方式に従って変換すると、夫々A´、B´となり、B´の部分の諧調性が極端に劣化しているのが解る。
【0010】上記従来例3においては、ヒストグラム形状変換部のROMまたはRAMを最適に設定することでこの問題点を回避しようとするが、様々な入力データに対してROMまたはRAMを最適化することには非常な困難が伴う。
【0011】また、上記従来例1乃至従来例3では、回路規模が大となり価格的にも高価になるという問題点がある。さらに、上記従来例1乃至従来例3では、コントラスト変換された出力データは一様に分布するものの、ブラウン管のガンマ特性が考慮された通常の映像信号のガンマ特性にはならないので、ブラウン管で見た場合明るい部分のコントラストが大きく、一方暗い部分が沈んだ調子に見えるといった問題がある。
【0012】本発明はこのような従来技術の問題点を解決するため為されたものであり、その目的はヒストグラム頻度の少ない画像部分においても、最適なコントラスト変換を行なうことが可能なデジタル画像処理装置を提供することである。
【0013】そして他の目的は、回路規模の小さい低価格のデジタル画像処理装置を提供することである。
【0014】さらに他の目的は、ブラウン管のガンマ特性を考慮したコントラスト変換が可能なデジタル画像処理装置を提供することである。
【0015】さらに他の目的は、コントラスト変換により、入力データの蛍光灯フリッカーを低減できるデジタル画像処理装置を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため本発明に係るデジタル画像処理装置は、入力データから累積ヒストグラムを作成する累積ヒストグラム作成回路と、累積ヒストグラムを用いて入力データのコントラストを変換する補間回路と、補間回路出力と入力データを所定の割合で加算平均する加算回路とを備えることを特徴とする。
【0017】さらに前記累積ヒストグラム作成において、入力データを離散的にサンプリングするサンプリング回路を備えることを特徴とする。
【0018】また前記補間回路出力に基づいて、加算回路に出力するガンマ回路を備えることを特徴とする。
【0019】また前記累積ヒストグラム作成回路出力に基づいて1乃至複数垂直走査期間累積ヒストグラムを保持して加算回路に出力するラッチ回路を備えることを特徴とする。
【0020】さらに前記補間回路に入力される入力データを1垂直走査期間遅延させる画像メモリーを備えることを特徴とする。
【0021】
【作用】前記構成の本発明によれば、コントラスト変換によって諧調性の劣化したヒストグラムの頻度の少ない画像の部分に対し、元の画像の入力データと所定の割合で加算平均することにより、良好な諧調性が維持される。
【0022】さらに本発明によれば、累積ヒストグラムの作成時に画像の全入力データを用いる必要がないので小規模回路でよく、よって低価格構成が実現される。
【0023】さらに本発明によれば、コントラスト変換後にガンマ特性を付与する処理を施すので、ブラウン管上での自然な画像表示が実現される。
【0024】さらに本発明によれば、ラッチ回路を用いて3垂直走査期間の累積ヒストグラムで入力データをコントラスト変換することで、3垂直走査期間周期で起きる蛍光灯フリッカーの影響の低減が実現される。
【0025】
【実施例】以下、添付図面の図1から図6に示した本発明の実施例により、本発明を詳細に説明する。
【0026】図1は、本発明に係るデジタル画像処理装置第1実施例のブロック図であり、図2は本発明に係るデジタル画像処理装置第2実施例のブロック図である。以下に、図2に基づき第2実施例の構成を説明する。
【0027】図2において、21は入力データIdを離散的にサンプリングするサンプリング回路であり、離散的にサンプリングされたデータは累積ヒストグラム作成回路22に入力される。
【0028】累積ヒストグラム作成回路22は離散的にサンプリングされたデータの累積ヒストグラムを作成する。累積ヒストグラム作成回路22は例えば図3に示すように、デコーダ回路31とカウンター回路32から構成される。
【0029】累積ヒストグラム作成回路22で作成された累積ヒストグラムはラッチ回路23で3垂直走査期間ラッチされ、入力データIdと共に補間回路24に接続される。
【0030】補間回路24によって諧調変換されたデータは、ガンマ回路25でガンマ特性処理される。ガンマ回路25の出力は入力データIdと共に加算回路26に入力され、かようにしてコントラスト変換済の出力データOdとなる。
【0031】次に前記第2実施例の動作について説明する。サンプリング回路21では入力データIdをある間隔で離散的にサンプリングしている。具体例につき述べると、2次元の画像データである入力データIdは、2次元空間を垂直32分割、水平32分割した格子上の1024点のデータとしてサンプリングされる。累積ヒストグラム作成回路22は、この1024点のデータから累積ヒストグラムを作成する。
【0032】累積ヒストグラム作成回路22の構成例を図3に示す。図3では、累積ヒストグラムを作成するのに離散的にサンプリングされた入力データの上位3ビットを用いて、8本の累積ヒストグラムを作成する。
【0033】デコーダー31は図4に示すようなデコード特性をもつ論理回路であり、またカウンター32は8個の10ビットカウンターから成り、デコーダーの出力に基づいて各々計数する。
【0034】1垂直走査期間中、この計数を繰り返すことにより、2次元の画像データの累積ヒストグラムの値が各々のカウンターに形成される。このようにして得られた累積ヒストグラムの各々は、ラッチ回路23により3垂直走査期間保持される。
【0035】この3垂直走査期間保持は、蛍光灯フリッカー対策に関するものであって、モニターの60Hzの垂直走査周波数に対して蛍光灯が100Hzで点滅している場合、フリッカー成分は20Hzとなり、3垂直走査間隔で入力データのフリッカー成分と相関性があることによる。
【0036】前記のように構成することによって、入力データと入力データを変換する累積ヒストグラムとの相関性を保つことができる。
【0037】ラッチ回路23の出力は、補間回路24に入力される。補間回路24では、入力データの上位3ビットに基づいて形成された8本の累積ヒストグラムの中から上位の値の累積ヒストグラムと、それよりひとつ小さい累積ヒストグラムの2本を選び出し、入力データの下位ビットでこれら2本の累積ヒストグラムの値の補間をとることで、コントラスト変換を行う。
【0038】入力データが上位3ビット、下位3ビットから成る6ビットの場合の補間回路の構成例を図5に示す。補間回路24の出力はガンマ回路25に入力され、ガンマ回路25はブラウン管のガンマ特性の逆変換を行う。
【0039】ガンマ回路25の出力は、入力データIdとともに加算回路26に入力され、加算回路26はコントラストを変換したデータと入力データIdをある所定の割合、例えば単純平均で加算平均して、出力データOdとなす。
【0040】このように第2実施例によれば、コントラストが極端に差がある部分を含む画像の入力データを、最適なコントラストに容易に変換することが可能となる。
【0041】また、サンプリング回路21で入力データを離散的にサンプリングしているので、累積ヒストグラム作成回路22が規模の小さい回路で実現できるという利点がある。
【0042】また、ラッチ回路23で累積ヒストグラムを3垂直走査期間ラッチしているので、蛍光灯フリッカーの影響を減少させることができる。
【0043】さらに、補間回路24により複数本の累積ヒストグラムからヒストグラム変換ができるので、簡単な回路でヒストグラム変換が実現できる。
【0044】また、ガンマ回路25によって、ブラウン管のガンマ特性に合わせたヒストグラム変換が可能となる。
【0045】また、加算回路26がコントラスト変換済データと元の入力データとを加算平均するので、コントラスト変換によってヒストグラム頻度が少なくなった部分の諧調も保たれるという効果がある。
【0046】図6は、本発明に係るデジタル画像処理装置の第3実施例の構成を示すものである。同図において、61はサンプリング回路、62は累積ヒストグラム作成回路、63は累積ヒストグラム作成回路からのデータを1垂直走査期間ラッチするラッチ回路、64は補間回路、65はガンマ回路、66は加算回路、67は入力データを1垂直走査期間遅らせるメモリーである。
【0047】次に前記第3実施例の動作について説明する。サンプリング回路61、累積ヒストグラム作成回路62、補間回路64、ガンマ回路65、加算回路66は第2実施例と同じ動作をする。
【0048】ラッチ回路63は1垂直走査期間累積ヒストグラムを遅らせるためのラッチを行う。第2実施例と異なり、入力データがメモリー67で1垂直走査期間遅れているから、ラッチ回路63は1垂直走査期間のラッチのみでよい。
【0049】この第3実施例では、入力データのコントラスト変換をその入力データから作成した累積ヒストグラムに基づいて行うから、よって蛍光灯フリッカーの影響を考慮する必要がない。
【0050】このように、前記第3実施例によれば、入力データを1垂直走査期間遅延させるメモリー67を備えることにより、前記第2実施例と同様の効果を得るものである。
【0051】なお、蛍光灯フリッカーの影響を考慮する必要のない使用状況では、上記第2実施例において、ラッチ回路23を1垂直走査期間のラッチ回路として構成してもよい。また、上記第2、第3実施例では1垂直走査期間の入力データで累積ヒストグラムを作成しているが、2垂直走査期間の入力データまたは複数の垂直走査期間の入力データから累積ヒストグラムを作成する構成とすることも可能である。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るデジタル画像処理装置は、累積ヒストグラムからコントラスト変換したデータと入力データとを加算回路で加算平均しているので、ヒストグラムの頻度の少ない画像部分でも良好な諧調性が維持されるという効果を有する。
【0053】さらに本発明によれば、サンプリング回路で離散的にサンプリングした入力データを用いて累積ヒストグラムを作成するので、回路規模を小さくすることができ、低価格で実現できるという効果を有する。
【0054】さらに本発明によれば、コントラスト変換後のデータに対してガンマ特性処理を施すので、ブラウン管上で自然な諧調性が得られるという効果を有する。
【0055】さらに本発明によれば、変換する入力データと変換に用いる累積ヒストグラムが同じ入力データからか、もしくは3垂直走査期間前の入力データから作成された累積ヒストグラムを用いているので、蛍光灯フリッカーの影響が少ないという効果がある。




 

 


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