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発明の名称 ガンマ補正回路
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7−111604
公開日 平成7年(1995)4月25日
出願番号 特願平5−256775
出願日 平成5年(1993)10月14日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 寒川 賢太
要約 目的
本発明は映像信号の低輝度レヘ゛ルでのS/Nを、画質劣化させることなく改善するガンマ補正回路を提供することを目的とする。

構成
スイッチ7には入力映像信号と帯域制限信号が供給されており、スイッチ7の選択出力信号に対してカ゛ンマ補正を施す。一方比較器4では高域成分、比較器5では信号レヘ゛ルがそれぞれ検出され、この検出結果はANDケ゛ート6、有効判定回路20において論理処理され、スイッチ7の制御に用いられる。
特許請求の範囲
【請求項1】映像信号にガンマ補正を施すガンマ補正回路であって、入力映像信号を帯域制限する帯域制限手段と、前記入力映像信号と前記帯域制限手段からの帯域制限信号を選択的に出力する選択手段と、前記選択手段からの出力信号に対してガンマ補正を施すガンマ補正手段と、前記入力映像信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、前記入力映像信号に含まれる高域成分を検出する高域成分検出手段と、前記検出信号レベルと前記検出高域成分をもとに信号レベルが黒レベル付近であり、かつ高域成分が少ないという状態を判定する第1の判定手段と、前記第1の判定手段からの判定信号を入力し注目画素近傍の所定領域内すべてにおいて前記判定信号が真であることを判定する第2の判定手段とを備え、前記第2の判定手段での判定結果が真である場合は前記選択手段において前記帯域制限された信号を選択出力するように制御することを特徴とするガンマ補正回路。
【請求項2】映像信号にガンマ補正を施すガンマ補正回路であって、入力映像信号を帯域制限する帯域制限手段と、前記入力映像信号と前記帯域制限手段からの帯域制限信号を選択的に出力する選択手段と、前記選択手段からの出力信号に対してガンマ補正を施すガンマ補正手段と、前記帯域制限手段からの帯域制限信号をもとに信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、前記入力映像信号に含まれる高域成分を検出する高域成分検出手段と、前記検出信号レベルと前記検出高域成分をもとに信号レベルが黒レベル付近であり、かつ高域成分が少ないことを判定する判定手段とを備え、前記判定手段での判定結果が真である場合は前記選択手段において前記帯域制限された信号を選択出力するように制御することを特徴とするガンマ補正回路。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、受像機側でのガンマ補正処理を必要とするハイビジョン受像機などに適用されるガンマ補正回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ガンマ補正を行う場合、低輝度レベル(黒レベル)付近で利得が大きくなり、ここでの入力信号に含まれるランダム雑音成分がより大きく増幅されて、暗いシーンでの雑音が目だち易くなり、全体として画像が劣化するという課題があった。
【0003】図8は従来のガンマ補正回路による入出力特性を示したものである。前述のように低輝度レベル(黒レベル)付近での利得が高い(傾きが立っている)ため低輝度レベルに混入したランダム雑音等の微小な変化Δliは、出力Δloと大きく増幅されてしまう。この課題を解決するために例えば特公平5−48662号公報に述べられているガンマ補正回路がある。
【0004】図9は特公平5−48662号公報で述べられている従来のガンマ補正回路の構成図である。図9において、1はガンマ補正部、2は平均化処理回路、3は減算器、4および5は比較器、6はANDゲート、7はスイッチである。ガンマ補正部1は図8に示したものと同じ入出力特性を持つものである。
【0005】図9のガンマ補正回路に入力された映像信号は平均化処理回路2において注目画素信号および近傍画素信号を用いて平均化されS/Nが改善される。平均化処理は重み付け平均化処理でもよい。平均化処理はいわゆるローパスフィルタリング処理であり、減算器3において上記平均化出力と入力された映像信号との差をとることによって高域成分が得られる。
【0006】この高域成分は比較器4に入力され適当な閾値k1との比較により雑音による高域成分(一般に検出される信号レベルは小さい)と映像信号の有意な高域成分(映像信号に含まれる輪郭などがこれに相当し、検出される信号レベルは上記より大きい)とをk1を境にして弁別し、比較結果はANDゲート6の一方の入力端子に供給される。
【0007】一方、入力された映像信号も比較器5に直接入力される。この比較器5では適当な閾値k2との比較によりk2を境に映像信号の低輝度レベルとそれ以上のレベルが弁別される。比較結果はANDゲート6のもう一方の入力端子に供給される。ANDゲートの出力結果はスイッチ7の制御に用いられ、スイッチ7の出力はガンマ補正部に供給されている。スイッチ7には入力された映像信号と平均化処理回路2からの平均化信号が供給されており、スイッチ7はANDゲート6からの制御信号の論理値が正の場合は平均化信号を選択し、論理値が負の場合は入力された映像信号を選択するように動作する。
【0008】したがって高域成分レベルがk1より小さくかつ信号レベルが0<vi<k2であるような信号に対しては、ANDゲート6の出力論理値が正になり平均化処理によりS/Nが改善された信号がガンマ補正部1の入力信号として選択されるため、低輝度レベルでのS/Nおよび鮮鋭度を劣化させることなくガンマ補正を行うことができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述したような従来の構成では、ある特定の画像に対しては正確に入力された映像信号と平均化信号の切り替えが行えず画質劣化が生じるという課題を有している。
【0010】たとえば、図10(a)に示すような低輝度レベルから高輝度レベルに変化するような輪郭を持つ映像信号が入力されたとする。平均化処理回路2の出力は図10(b)、減算器3の出力は図10(c)、比較器4の出力は図10(d)、比較器5の出力は図10(e)、ANDゲート6の出力は図10(f)となる。ANDゲート6の出力論理値が正の領域では平均化信号が選択されるためガンマ補正部1の入力信号は図10(g)となる。その結果ガンマ補正された出力信号voは図10(h)に示す波形となる。つまり出力信号として輪郭部分に平均化処理による鈍った輪郭が付加された信号となり鮮鋭度劣化が生じる。
【0011】また、図11(a)に示すようなインパルス雑音が入力された場合、比較器5の出力論理値に図11(e)に示すような信号レベルの誤検出が発生し、ANDゲート6の出力論理値は図11(f)のようになる。その結果ガンマ補正部1にはインパルス雑音部分がそのまま入力されることになり、ガンマ補正出力信号はインパルス雑音部分が増幅されて画質劣化を生じる。
【0012】本発明は上記課題に鑑み、輪郭部分での鮮鋭度劣化を生じることなく有効に低輝度レベルのS/Nを改善するガンマ補正回路を提供するものである。さらにインパルス的な雑音に対しても安定してS/N改善が行えるガンマ補正回路を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達するため、第1の発明のガンマ補正回路は、入力映像信号を帯域制限する帯域制限手段と、前記入力映像信号と前記帯域制限手段からの帯域制限信号を選択的に出力する選択手段と、前記選択手段からの出力信号に対してガンマ補正を施すガンマ補正手段と、入力映像信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、前記入力映像信号に含まれる高域成分を検出する高域成分検出手段と、前記検出信号レベルと前記検出高域成分をもとに信号レベルが黒レベル付近であり、かつ高域成分が少ないという状態を判定する第1の判定手段と、前記第1の判定手段からの判定信号を入力し注目画素近傍の所定領域内すべてにおいて前記判定信号が真であることを判定する第2の判定手段とを備え、前記第2の判定手段での判定結果が真である場合は前記選択手段において前記帯域制限された信号を選択出力するように制御するという構成を備えたものである。
【0014】第2の発明のガンマ補正回路は、入力映像信号を帯域制限する帯域制限手段と、前記入力映像信号と前記帯域制限手段からの帯域制限信号を選択的に出力する選択手段と、前記選択手段からの出力信号に対してガンマ補正を施すガンマ補正手段と、前記帯域制限手段からの帯域制限信号をもとに信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、前記入力映像信号に含まれる高域成分を検出する高域成分検出手段と、前記検出信号レベルと前記検出高域成分をもとに信号レベルが黒レベル付近であり、かつ高域成分が少ないことを判定する判定手段とを備え、前記判定手段での判定結果が真である場合は前記選択手段において前記帯域制限された信号を選択出力するように制御するという構成を備えたものである。
【0015】
【作用】第1の発明によれば、信号レベルが黒レベル付近にあり、かつ高域成分が少ないという状態を画素単位ではなく所定の領域で判定するため、選択手段での本線信号と帯域制限信号の選択精度が向上する。したがって輪郭部分等で選択誤りによる鮮鋭度劣化を防止できる。
【0016】さらに第2の発明によれば、信号レベル検出用の信号として帯域制限された信号を用いるため、インパルス雑音による選択誤りが防止され、インパルス雑音等に対しても有効にS/N改善を行うことができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例のガンマ補正回路について、図面を参照しながら説明する。図1は本発明の第1の実施例におけるガンマ補正回路の構成図を示すものである。
【0018】図1において、1はガンマ補正部、2は平均化処理回路、3は減算器、4および5は比較器、6は第1の判定手段としてのANDゲート、7はスイッチ、20は第2の判定手段としての有効判定回路である。ガンマ補正部1は図8に示したものと同じ入出力特性を持つものである。図9に示した従来例と異なる点は、ANDゲート6の出力信号を有効判定回路20に供給し、有効判定回路20の出力信号でスイッチ7を制御している点である。
【0019】例えば図10(a)に示す信号が入力された場合、ANDゲート6の出力信号は図10(f)に示す信号となる。ここまでの動作は従来例で説明したものと同じである。第1の実施例のガンマ補正回路ではこの論理信号が有効判定回路20に供給されている。有効判定回路20は、例えば図2に示す回路で構成される。
【0020】図2において、21、22、23および24は1画素遅延器、25はANDゲートである。図2の有効判定回路は注目画素およびその近傍5画素における論理値が正の時のみ出力論理値が正になるように動作する。したがって有効判定回路20の出力論理値は図3(a)に示す信号となり、その結果スイッチ7の出力信号として図3(b)の信号が得られ、ガンマ補正出力信号として図3(c)の波形となる。
【0021】上記のように有効判定回路20を用いることにより、注目画素近傍すべてが同じ論理値になった時のみ有効(実施例では論理値を正)とするため、輪郭近傍で平均化信号が選択される領域が削減され、輪郭近傍で平均化信号が選択出力されない。したがってガンマ補正信号の輪郭部分での鮮鋭度劣化は発生しない。
【0022】尚、本実施例では有効判定回路20の判定領域を左右近傍5画素として説明したがこれに限ったことではなく、平均化処理回路2で平均化処理に用いられた画素の領域をカバーするものであればよい。たとえば平均化処理回路2において平均化処理を注目画素の左右の画素のみならず上下、斜めに位置する画素を用いて平均化処理を行った場合は、有効判定もそれにあわせて注目画素の左右、上下、斜めに位置する画素での論理値を用いればよい。
【0023】有効判定回路20は判定に用いる画素の領域が広いほど画像の平坦部分の検出精度が向上し、より正確に輪郭部分での鮮鋭度劣化を防止することが可能となるが、これは逆に平均化信号が選択される領域が減少することを意味する。そこで図4に示す本発明第2の実施例におけるガンマ補正回路のように有効判定回路20の出力信号を拡大回路30に供給し、拡大回路30の出力信号でスイッチ7を制御するという構成でこれを防止できる。
【0024】拡大回路30は、図4に示すように1画素遅延器とORゲートで構成されており、近傍画素における論理値を用いた論理和演算を行う。したがって近傍画素で論理値が正の値が存在すればたとえ注目画素の論理値が負であったとしても正に置き換えられるため正の論理値の領域が拡大され平均化信号の選択領域が拡大できる。
【0025】次に、本発明の第3の実施例について、図面を参照しながら説明する。図5は本発明の第3の実施例におけるガンマ補正回路の構成を示す図である。
【0026】図5において、1はガンマ補正部、2は平均化処理回路、3は減算器、4および5は比較器、6はANDゲート、7はスイッチである。ガンマ補正部1は図8に示したものと同じ入出力特性を持つものである。図9に示した従来例と異なる点は、信号レベルを検出するための比較器5の入力信号として平均化処理回路2の出力信号を用いている点である。
【0027】例えば図11(a)に示すようなインパルス雑音が入力された場合、平均化処理回路2の出力信号は図11(b)に示す信号となる。ここまでの動作は従来例で説明したものと同じである。第3の実施例のガンマ補正回路では図11(b)に示す平均化信号を信号レベル検出に用いるため、比較器5の出力論理値は図6(a)に示す信号となる。したがってANDゲート7の出力論理値は図6(b)にしめす信号となり、その結果スイッチ7の出力信号として図6(c)の信号が得られ、ガンマ補正出力信号として図3(d)の波形となる。
【0028】このように信号レベル判定用の信号として平均化信号を用いることで、インパルス雑音による信号レベルの誤検出が防止できるため、インパルス雑音がそのままガンマ補正部に入力されることはなく、結果としてガンマ補正信号のS/N劣化を防止することができる。
【0029】次に、本発明の第4の実施例について、図面を参照しながら説明する。図7は本発明の第4の実施例におけるガンマ補正回路の構成を示す図である。
【0030】図7に示す第4の実施例のガンマ補正回路は図4に示した第2の実施例のガンマ補正回路と図5に示した第3の実施例のガンマ補正回路を組み合わせたものであり、この構成を用いることで信号レベルの誤検出が防止できるとともに輪郭近傍での切り替え信号の精度を高めることができる。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明は、入力映像信号を帯域制限する帯域制限手段と、前記入力映像信号と前記帯域制限手段からの帯域制限信号を選択的に出力する選択手段と、前記選択手段からの出力信号に対してガンマ補正を施すガンマ補正手段と、前記入力映像信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、前記入力映像信号に含まれる高域成分を検出する高域成分検出手段と、前記検出信号レベルと前記検出高域成分をもとに信号レベルが黒レベル付近であり、かつ高域成分が少ないという状態を判定する第1の判定手段と、前記第1の判定手段からの判定信号を入力し注目画素近傍の所定領域内すべてにおいて前記判定信号が真であることを判定する第2の判定手段とを備え、前記第2の判定手段での判定結果が真である場合は前記選択手段において前記帯域制限された信号を選択出力するように制御するいう構成を備えることにより、輪郭部分等での鮮鋭度劣化を防止することができる。
【0032】また、入力映像信号を帯域制限する帯域制限手段と、前記入力映像信号と前記帯域制限手段からの帯域制限信号を選択的に出力する選択手段と、前記選択手段からの出力信号に対してガンマ補正を施すガンマ補正手段と、前記帯域制限手段からの帯域制限信号をもとに信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、前記入力映像信号に含まれる高域成分を検出する高域成分検出手段と、前記検出信号レベルと前記検出高域成分をもとに信号レベルが黒レベル付近であり、かつ高域成分が少ないことを判定する判定手段とを備え、前記判定手段での判定結果が真である場合は前記選択手段において前記帯域制限された信号を選択出力するように制御するという構成を備えることにより、インパルス雑音に対しても有効にS/Nを改善することができる。




 

 


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