JP2003259154A - 画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および白黒伸張処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 輝度分布が偏っている場合であっても、黒浮
きを防止し、見た目のコントラストを改善することが可
能な画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情
報記憶媒体および白黒伸張処理方法を提供すること。 【解決手段】 輝度演算部１１０からの基準輝度に基づ
き、フレームごとの平均輝度を演算する平均輝度演算部
１２０と、基準輝度と平均輝度に基づき、標準偏差値を
演算する標準偏差演算部１３０と、平均輝度と標準偏差
値とに基づき、標準偏差値を所定倍した値をαとした場
合に、平均輝度−αから平均輝度＋αまでのうち所定の
範囲を、映像信号の伸張を強調する強調範囲として設定
し、強調範囲以外の範囲を、映像信号の伸張を強調しな
い不強調範囲として設定する範囲設定部１５０と、基準
輝度が強調範囲内にある場合には不強調範囲内にある場
合と比べて伸張の度合いを相対的に高くして映像信号の
伸張を行う伸張処理部１７０とを画像処理部１００に設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像信号を白方向
または黒方向に伸張する処理を行うための画像処理シス
テム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および
白黒伸張処理方法に関する。

【０００２】

【背景技術および発明が解決しようとする課題】例え
ば、液晶パネル等を用いて画像を表示する際に、入力映
像信号の最黒部分が所定レベルよりも浮いている場合、
当該最黒部分が所定レベルになるように入力映像信号を
黒方向に伸張することが行われている。また、入力映像
信号の最白部分が所定レベルよりも沈んでいる場合、当
該最白部分が所定レベルになるように入力映像信号を白
方向に伸張することが行われている。

【０００３】しかし、例えば、映画のように大部分が暗
い画像の中の一部に白い字幕が含まれる画像を表示する
ような場合、画像の大部分の輝度は低く、狭い輝度範囲
に属しているが、字幕部分の輝度が高いために、画像全
体としては輝度分布が広くなる。

【０００４】このような場合、広くなった輝度範囲に対
して伸張処理を行うために、画像の大部分が含まれる低
輝度部分の輝度範囲を適切に伸張することができない。

【０００５】このような輝度分布が偏っている場合の階
調補正の手法として、特開２０００−３２２０４７号公
報では、輝度のヒストグラムの分散値に応じて階調補正
を行う手法が提案されている。

【０００６】当該手法では、累積ヒストグラムと、輝度
のヒストグラムの分散値から求まる係数（上記公報では
混合比と表現）に従って、輝度分布の偏りが小さい場合
は階調補正の度合いを大きくし、輝度分布の偏りが大き
い場合は階調補正の度合いを小さくしている。

【０００７】このため、上記の場合のように、低輝度側
に輝度分布が偏っている場合には、ほとんど階調補正が
なされず、見た目のコントラストを改善する効果が少な
い。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、輝度分布が偏っている場合であって
も、黒浮きを防止し、見た目のコントラストを改善する
ことが可能な画像処理システム、プロジェクタ、プログ
ラム、情報記憶媒体および白黒伸張処理方法を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る画像処理システムは、映像信号を白側
または黒側に伸張する処理を行う画像処理システムにお
いて、前記映像信号に基づき、所定の基準輝度を演算す
る輝度演算手段と、当該基準輝度に基づき、所定の画像
処理単位ごとの平均輝度を演算する平均輝度演算手段
と、前記基準輝度と、前記平均輝度とに基づき、前記基
準輝度の散らばり具合を示す標準偏差値を演算する標準
偏差演算手段と、前記平均輝度と、前記標準偏差値とに
基づき、前記標準偏差値を所定倍した値をαとした場合
に、前記平均輝度−αから前記平均輝度＋αまでのうち
所定の範囲を、前記映像信号の伸張を強調する強調範囲
として設定し、強調範囲以外の範囲を、前記映像信号の
伸張を強調しない不強調範囲として設定する範囲設定手
段と、前記基準輝度が前記強調範囲内にある場合には前
記不強調範囲内にある場合と比べて伸張の度合いを相対
的に高くして前記映像信号の伸張を行う伸張処理手段
と、を含むことを特徴とする。

【００１０】また、本発明に係るプロジェクタは、上記
画像処理システムを備えたことを特徴とする。

【００１１】また、本発明に係るプログラムは、映像信
号を白側または黒側に伸張する処理を行うためのコンピ
ュータ読み取り可能なプログラムであって、コンピュー
タを、前記映像信号に基づき、所定の基準輝度を演算す
る輝度演算手段と、当該基準輝度に基づき、所定の画像
処理単位ごとの平均輝度を演算する平均輝度演算手段
と、前記基準輝度と、前記平均輝度とに基づき、前記基
準輝度の散らばり具合を示す標準偏差値を演算する標準
偏差演算手段と、前記平均輝度と、前記標準偏差値とに
基づき、前記標準偏差値を所定倍した値をαとした場合
に、前記平均輝度−αから前記平均輝度＋αまでのうち
所定の範囲を、前記映像信号の伸張を強調する強調範囲
として設定し、強調範囲以外の範囲を、前記映像信号の
伸張を強調しない不強調範囲として設定する範囲設定手
段と、前記基準輝度が前記強調範囲内にある場合には前
記不強調範囲内にある場合と比べて伸張の度合いを相対
的に高くして前記映像信号の伸張を行う伸張処理手段と
して機能させることを特徴とする。

【００１２】また、本発明に係る情報記憶媒体は、コン
ピュータにより読み取り可能な情報記憶媒体であって、
コンピュータを、上記手段として機能させるためのプロ
グラムを記憶したことを特徴とする。

【００１３】本発明によれば、例えば、映画のように全
体が暗い画像の中で字幕部分の輝度が高いといった場合
であっても、平均輝度−αから平均輝度＋αまでの所定
の範囲の伸張倍率を相対的に高めることにより、輝度が
集中している部分を十分に伸張することができる。

【００１４】これにより、例えば、低輝度側に輝度分布
が偏った映像に対しても、見た目のコントラストを改善
することができる。

【００１５】なお、前記画像処理単位としては、例え
ば、フレーム、フィールド等が該当する。

【００１６】また、前記所定倍としては、例えば、３倍
〜４倍であってもよい。１倍〜２倍した値では範囲が狭
すぎ、５倍以上だと範囲が広すぎる場合もあるが、３倍
〜４倍とすることにより、適切な強調範囲を設定するこ
とができる。

【００１７】また、前記画像処理システム、前記プロジ
ェクタ、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体におい
て、前記範囲設定手段は、前記平均輝度−αが最小輝度
未満の場合には最小輝度を前記強調範囲の下限値として
設定し、前記平均輝度−αが最小輝度以上の場合には前
記平均輝度−αを前記強調範囲の下限値として設定し、
前記平均輝度＋αが最大輝度を超える場合には最大輝度
を前記強調範囲の上限値として設定し、前記平均輝度＋
αが最大輝度以下の場合には前記平均輝度＋αを前記強
調範囲の上限値として設定してもよい。

【００１８】これによれば、最小輝度と平均輝度−α、
最大輝度と平均輝度＋αをそれぞれ比較して適切な方の
値を強調範囲の下限値または上限値として設定すること
ができる。

【００１９】これにより、より適切に輝度の伸張を行う
ことができる。

【００２０】また、前記画像処理システム、前記プロジ
ェクタ、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体におい
て、前記伸張処理手段は、前記最小輝度が前記強調範囲
の下限値であり、かつ、前記最大輝度が前記強調範囲の
上限値である場合、前記最小輝度が前記強調範囲の下限
値未満であり、かつ、前記最大輝度が前記強調範囲の上
限値である場合、前記最小輝度が前記強調範囲の下限値
であり、かつ、前記最大輝度が前記強調範囲の上限値を
超える場合、前記最小輝度が前記強調範囲の下限値未満
であり、かつ、前記最大輝度が前記強調範囲の上限値を
超える場合のそれぞれの場合に応じて異なる伸張処理を
行ってもよい。

【００２１】これによれば、最小輝度と強調範囲の下限
値、最大輝度と強調範囲の上限値をそれぞれ比較して比
較結果に応じて異なる伸張処理を行うことにより、輝度
の散らばりに応じた適切な伸張処理を行うことができ
る。

【００２２】また、本発明に係る白黒伸張処理方法は、
映像信号に対して白黒伸張処理を行う白黒伸張処理方法
において、前記映像信号に基づき、入力輝度の全範囲を
複数の範囲に区分して当該範囲に属する入力輝度の分布
を把握し、前記複数の範囲において、当該範囲に属する
入力輝度の分布数が多い範囲を分布数が少ない範囲に比
べて相対的に伸張倍率を高めるように伸張倍率を決定
し、決定した伸張倍率に応じて前記映像信号を白側また
は黒側に伸張して出力輝度として出力することを特徴と
する。

【００２３】本発明によれば、例えば、映画のように全
体が暗い画像の中で字幕部分の輝度が高いといった場合
であっても、入力輝度の分布が多い範囲の伸張倍率を相
対的に高めることにより、輝度が集中している部分を十
分に伸張することができる。

【００２４】これにより、例えば、低輝度側に輝度分布
が偏った映像に対しても、見た目のコントラストを改善
することができる。

【００２５】また、前記白黒伸張処理方法において、前
記全範囲における前記入力輝度の散らばり具合と、前記
入力輝度の最小値と、前記入力輝度の最大値とに基づ
き、前記分布数が多い範囲の下限値と上限値を決定して
もよい。

【００２６】これによれば、全範囲における前記入力輝
度の散らばり具合と、最小輝度と、最大輝度に基づいて
分布数が多い範囲の下限値または上限値を設定すること
により、輝度の散らばり具合をより適切に考慮すること
ができ、より適切に輝度の伸張を行うことができる。

【００２７】また、前記白黒伸張処理方法において、過
度の伸張を防止するために、最小輝度および最大輝度の
少なくとも一方の伸張倍率を低減してもよい。

【００２８】これによれば、最小輝度および最大輝度の
少なくとも一方の伸張倍率を低減することにより、過度
の伸張を防止し、適切な伸張を行うことができる。

【００２９】また、前記画像処理システム、前記プログ
ラム、前記情報記憶媒体および前記白黒伸張処理方法
は、液晶表示用に用いられるものであってもよい。

【００３０】これによれば、液晶表示の場合に発生しや
すい黒浮きを適切に防止することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、映像信号の一種
であるＲＧＢ信号を入力し、コントラストの増加等のた
め、映像信号を白側または黒側に伸張する白黒伸張処理
を行う液晶プロジェクタの画像処理部に適用した場合を
例に採り、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示
す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容
を何ら限定するものではない。また、以下の実施形態に
示す構成の全てが、特許請求の範囲に記載された発明の
解決手段として必須であるとは限らない。

【００３２】（機能ブロックの説明）図１は、本実施形
態の一例に係る画像処理部１００の機能ブロック図であ
る。

【００３３】本実施形態の画像処理部１００は、ＲＧＢ
信号に基づいて基準輝度を演算する輝度演算部１１０
と、基準輝度に基づき平均輝度を演算する平均輝度演算
部１２０と、基準輝度と平均輝度に基づき標準偏差値を
演算する標準偏差演算部１３０と、１フレームにおける
基準輝度の最大値と最小値を演算する最大最小輝度検出
部１４０とを含んで構成されている。

【００３４】また、本実施形態の画像処理部１００は、
平均輝度、標準偏差値、最小輝度、最大輝度に基づいて
伸張倍率を高める範囲を設定する範囲設定部１５０と、
伸張処理用の係数を演算する係数演算部１６０と、ＲＧ
Ｂ信号の伸張処理を行う伸張処理部１７０とを含んで構
成されている。

【００３５】また、画像処理部１００には情報記憶媒体
２００が接続され、画像処理部１００が情報記憶媒体２
００に記憶されたプログラムを読み取って範囲設定部１
５０等の機能を画像処理部１００内のコンピュータに実
現させることも可能となっている。

【００３６】なお、画像処理部１００は、情報記憶媒体
２００ではなくホスト装置等に記憶されたプログラム
を、ネットワークを介して読み取って範囲設定部１５０
等の機能を実現することも可能である。

【００３７】また、画像処理部１００内の各部のハード
ウェアとしては回路やプログラムを用いて実現できる。

【００３８】また、情報記憶媒体２００としては、例え
ば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、
ＨＤＤ等を適用でき、そのプログラムの読み取り方式は
接触方式であっても、非接触方式であってもよい。

【００３９】（白黒伸張処理の説明）以下、画像処理部
１００内の各部を用いた処理の流れについて説明する。

【００４０】一般的な方式では、基準輝度は、０．３０
×Ｒ信号＋０．５９×Ｇ信号＋０．１１×Ｂ信号として
求められている。このように重み付けが異なるのは人間
の目の感度が異なるからである。

【００４１】しかし、白黒伸張を行う場合、上記数式を
用いて輝度を求めた場合、Ｇの輝度成分が高い部分がよ
り顕著に伸張されてしまう。

【００４２】そこで、本実施形態の輝度演算部１１０
は、ＲＧＢ形式で映像信号が入力される場合、基準輝度
Ｙを（Ｒ信号＋Ｇ信号＋Ｂ信号）／３として求めてい
る。

【００４３】また、平均輝度演算部１２０は、１フレー
ムごとの基準輝度Ｙの平均値を演算する。

【００４４】また、標準偏差演算部１３０は、基準輝
度、平均輝度に基づき、標準偏差値σを演算する。

【００４５】さらに、最大最小輝度検出部１４０は、輝
度演算部１１０からの基準輝度に基づき、１フレームご
とに基準輝度の最大値と最小値を検出する。

【００４６】なお、フレームの切り替わりのタイミング
については、平均輝度演算部１２０や最大最小輝度検出
部１４０は、垂直同期信号に基づいて判断することがで
きる。

【００４７】次に、範囲設定部１５０以下の処理につい
て説明する。

【００４８】図２は、本実施形態の一例に係る白黒伸張
処理のフローチャートである。

【００４９】範囲設定部１５０は、入力される輝度範囲
において、伸張倍率を高くする強調範囲と伸張倍率を高
くしない不強調範囲を設定するために、まず、平均輝度
−４σと、平均輝度＋４σを演算する（ステップＳ
２）。

【００５０】そして、範囲設定部１５０は、平均輝度−
４σと、最大最小輝度検出部１４０によって求められた
最小輝度を比較し（ステップＳ４）、平均輝度−４σ＜
最小輝度が成り立つ場合、強調範囲の下限値Lminとして
最小輝度を設定し（ステップＳ６）、平均輝度−４σ＜
最小輝度が成り立たない場合、強調範囲の下限値Lminと
して平均輝度−４σを設定する（ステップＳ８）。

【００５１】このような処理を行うのは、平均輝度−４
σよりも最小輝度のほうが大きい場合に強調範囲の下限
値として平均輝度−４σを設定すると、平均輝度−４σ
から最小輝度までの範囲は実際にはあり得ない輝度であ
るにも関わらず、強調範囲として設定してしまうことに
なり不適切だからである。

【００５２】最小輝度の判定と同様に、範囲設定部１５
０は、平均輝度＋４σと、最大最小輝度検出部１４０に
よって求められた最大輝度を比較し（ステップＳ１
０）、平均輝度＋４σ＞最大輝度が成り立つ場合、強調
範囲の上限値Lmaxとして最大輝度を設定し（ステップＳ
１２）、平均輝度＋４σ＞最大輝度が成り立たない場
合、強調範囲の上限値Lmaxとして平均輝度＋４σを設定
する（ステップＳ１４）。

【００５３】以上のように、平均輝度、標準偏差値σ、
最小輝度、最大輝度に基づいて強調範囲を設定すること
により、輝度分布が集中している範囲を強調範囲として
設定することができる。

【００５４】そして、伸張処理部１７０は、最小輝度、
最大輝度に応じた伸張処理を行う（ステップＳ１６）。

【００５５】以下、最小輝度、最大輝度に応じた伸張処
理（ステップＳ１６）について説明する。

【００５６】図３は、本実施形態の一例に係る最小輝
度、最大輝度に応じた伸張処理のフローチャートであ
る。

【００５７】本実施の形態では、最大輝度に近い輝度の
階調および最小輝度に近い輝度の階調を、中間階調の輝
度に比べて伸張しないようにしている。なぜなら輝度が
０に近い領域、すなわち、黒に近い領域では最大輝度を
伸張すると色がつぶれてしまうからである。同様に、輝
度が１０２３に近く白に近い領域でも最大輝度を伸張す
ると色がつぶれてしまうからである。

【００５８】また、このように、最大輝度や最小輝度に
近い領域で伸張倍率を下げた場合でも、最大輝度や最小
輝度に近い領域の画素の階調の変化は見分けにくいた
め、中間階調をより伸張させることにより、効果的に白
黒伸張を行うことができる。

【００５９】このような伸張を行うため、伸張処理部１
７０は、最小輝度と下限値Lmin、最大輝度と上限値Lmax
の大小関係で場合分けした４つの場合のそれぞれに応じ
て異なる伸張処理を行う。

【００６０】まず、範囲設定部１５０は、最小輝度が下
限値Lminと等しく、かつ、最大輝度が上限値Lmaxと等し
い場合（ステップＳ２２）、関数ｆを用いて、下限値Lm
inをLmin'に変換し、上限値LmaxをLmax'に変換する（ス
テップＳ２８）。

【００６１】なお、関数ｆは白黒伸張のための関数であ
る。

【００６２】図４において、図４（Ａ）は、本実施形態
の一例に係るLminおよび最小輝度を入力した場合の関数
ｆによる出力Lmin'およびLminlを示す図であり、図４
（Ｂ）は、本実施形態の一例に係るLminおよび最小輝度
を入力した場合の関数ｆによる出力Lmin'およびLminlを
示す図である。

【００６３】図４（Ａ）および図４（Ｂ）において、点
線が伸張前の入出力特性を示し、実線が伸張後の入出力
特性を示している。

【００６４】図４（Ａ）を見れば分かるように、最小輝
度の変換に関しては、低輝度側（黒側）の輝度０〜１６
０の出力の変化は、高輝度側（白側）の輝度１６１〜１
０２３までの出力の変化と比べてなだらかになってい
る。

【００６５】すなわち、上述したように、最小輝度に近
い輝度の階調を、中間階調の輝度に比べて伸張しないよ
うにしている。

【００６６】また、図４（Ｂ）を見れば分かるように、
最大輝度の変換に関しては、高輝度側（白側）の輝度１
６１〜１０２３までの出力の変化は、低輝度側（黒側）
の輝度０〜１６０の出力の変化と比べてなだらかになっ
ている。

【００６７】すなわち、上述したように、最大輝度に近
い輝度の階調を、中間階調の輝度に比べて伸張しないよ
うにしている。

【００６８】このように、最小輝度付近の輝度および最
大輝度付近の輝度の伸張倍率を低減することにより、過
度の伸張を防止し、適切な伸張を行うことができる。

【００６９】また、最小輝度が下限値Lminと等しく、か
つ、最大輝度が上限値Lmaxと等しい場合（ステップＳ２
２）、係数演算部１６０は係数Ｋ２、Ｋ３を演算し（ス
テップＳ３６）、伸張処理部１７０は伸張処理Ａを行う
（ステップＳ４４）。

【００７０】なお、係数演算部１６０は係数Ｋ１〜Ｋ４
を演算し、伸張処理部１７０は伸張処理Ａ〜Ｄを行う
が、これらの具体的な説明は後述する。なお、係数Ｋ１
〜Ｋ４は伸張処理Ａ〜Ｄによって描かれる線形曲線の変
曲点となる。

【００７１】また、範囲設定部１５０は、最小輝度が下
限値Lmin未満で、かつ、最大輝度が上限値Lmaxと等しい
場合（ステップＳ２４）、関数ｆを用いて、最小輝度を
Lminlに変換し、下限値LminをLmin'に変換し、上限値Lm
axをLmax'に変換する（ステップＳ３０）。

【００７２】また、最小輝度が下限値Lmin未満で、か
つ、最大輝度が上限値Lmaxと等しい場合（ステップＳ２
４）、係数演算部１６０は係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を演算
し（ステップＳ３８）、伸張処理部１７０は伸張処理Ｂ
を行う（ステップＳ４６）。

【００７３】また、範囲設定部１５０は、最小輝度が下
限値Lminと等しく、かつ、最大輝度が上限値Lmaxを超え
る場合（ステップＳ２６）、関数ｆを用いて、最大輝度
をLmaxrに変換し、下限値LminをLmin'に変換し、上限値
LmaxをLmax'に変換する（ステップＳ３０）。

【００７４】また、最小輝度が下限値Lminと等しく、か
つ、最大輝度が上限値Lmaxを超える場合（ステップＳ２
６）、係数演算部１６０は係数Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を演算
し（ステップＳ４０）、伸張処理部１７０は伸張処理Ｃ
を行う（ステップＳ４８）。

【００７５】また、上記のいずれの場合にもあてはまら
ない場合、すなわち、最小輝度が下限値Lmin未満で、か
つ、最大輝度が上限値Lmaxを超える場合、範囲設定部１
５０は、関数ｆを用いて、最小輝度をLminlに変換し、
最大輝度をLmaxrに変換し、下限値LminをLmin'に変換
し、上限値LmaxをLmax'に変換する（ステップＳ３
４）。

【００７６】また、最小輝度が下限値Lmin未満で、か
つ、最大輝度が上限値Lmaxを超える場合、係数演算部１
６０は係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４を演算し（ステップ
Ｓ４２）、伸張処理部１７０は伸張処理Ｄを行う（ステ
ップＳ５０）。

【００７７】以下、伸張処理Ａ〜Ｄについて順に説明す
る。

【００７８】伸張処理Ａ〜Ｄでは、必要に応じて係数Ｋ
１〜Ｋ４を用いる。

【００７９】ここで、Ｋ１＝（Lmin'−Lminl）／（Lmin
−最小輝度）であり、Ｋ２＝（Lmid−Lmin'）／（Lmid
−Lmin）であり、Ｋ３＝（Lmax'−Lmid）／（Lmax−Lmi
d）であり、Ｋ４＝（Lmaxr−Lmax'）／（最大輝度−Lma
x）である。

【００８０】なお、Lmidとは、一般的にAPL(Average Pi
cture Level)と呼ばれる１画像内の平均輝度のことであ
る。すなわち、Lmid＝（１画像内の輝度の総和）／（全
画素数）である。

【００８１】図５は、本実施形態の一例に係る伸張処理
Ａを行った場合の伸張処理前の輝度と伸張処理後の輝度
を示す図である。

【００８２】Ｒ、Ｇ、Ｂの各色入力信号をCin、Ｒ、
Ｇ、Ｂの各色出力信号をCoutとする。

【００８３】伸張処理Ａでは、基準輝度がLmin以上かつ
Lmid未満の場合、Cout＝（Ｋ２（１−Lmin／基準輝度）
＋Lmin'／基準輝度）Cinとして色信号を出力し、基準輝
度がLmid以上かつLmax以下の場合、Cout＝（Ｋ３（１−
Lmid／基準輝度）＋Lmid／基準輝度）Cinとして色信号
を出力する。

【００８４】このような入出力の変換を行うことによ
り、（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）／３によって求められる基準輝度の
輝度信号の入出力特性は、図５に示すように、（Lmin，
Lmin'）、（Lmid，Lmid）、（Lmax，Lmax'）を変曲点と
する線形のグラフとして表すことができる。

【００８５】次に、伸張処理Ｂについて説明する。

【００８６】図６は、本実施形態の一例に係る伸張処理
Ｂを行った場合の伸張処理前の輝度と伸張処理後の輝度
を示す図である。

【００８７】伸張処理Ｂでは、基準輝度が最小輝度以上
かつLmin未満の場合、Cout＝（Ｋ１（１−最小輝度／基
準輝度）＋Lminl／基準輝度）Cinとして色信号を出力
し、基準輝度がLmin以上かつLmid未満の場合、Cout＝
（Ｋ２（１−Lmin／基準輝度）＋Lmin'／基準輝度）Cin
として色信号を出力し、基準輝度がLmid以上かつLmax未
満の場合、Cout＝（Ｋ３（１−Lmid／基準輝度）＋Lma
x'／基準輝度）Cinとして色信号を出力する。

【００８８】このような入出力の変換を行うことによ
り、基準輝度の輝度信号の入出力特性は、図６に示すよ
うに、（最小輝度，Lminl）、（Lmin，Lmin'）、（Lmi
d，Lmid）、（Lmax，Lmax'）を変曲点とする線形のグラ
フとして表すことができる。

【００８９】次に、伸張処理Ｃについて説明する。

【００９０】図７は、本実施形態の一例に係る伸張処理
Ｃを行った場合の伸張処理前の輝度と伸張処理後の輝度
を示す図である。

【００９１】伸張処理Ｃでは、基準輝度がLmin以上かつ
Lmid未満の場合、Cout＝（Ｋ２（１−Lmin／基準輝度）
＋Lmin'／基準輝度）Cinとして色信号を出力し、基準輝
度がLmid以上かつLmax未満の場合、Cout＝（Ｋ３（１−
Lmid／基準輝度）＋Lmid／基準輝度）Cinとして色信号
を出力し、基準輝度がLmax以上かつ最大輝度以下の場
合、Cout＝（Ｋ４（１−Lmax／基準輝度）＋Lmax'／基
準輝度）Cinとして色信号を出力する。

【００９２】このような入出力の変換を行うことによ
り、基準輝度の輝度信号の入出力特性は、図７に示すよ
うに、（Lmin，Lmin'）、（Lmid，Lmid）、（Lmax，Lma
x'）、（最大輝度，Lmaxr）を変曲点とする線形のグラ
フとして表すことができる。

【００９３】次に、伸張処理Ｄについて説明する。

【００９４】図８は、本実施形態の一例に係る伸張処理
Ｄを行った場合の伸張処理前の輝度と伸張処理後の輝度
を示す図である。

【００９５】伸張処理Ｄでは、基準輝度が最小輝度以上
かつLmin未満の場合、Cout＝（Ｋ１（１−最小輝度／基
準輝度）＋Lminl／基準輝度）Cinとして色信号を出力
し、基準輝度がLmin以上かつLmid未満の場合、Cout＝
（Ｋ２（１−Lmin／基準輝度）＋Lmin'／基準輝度）Cin
として色信号を出力し、基準輝度がLmid以上かつLmax未
満の場合、Cout＝（Ｋ３（１−Lmid／基準輝度）＋Lmid
／基準輝度）Cinとして色信号を出力し、基準輝度がLma
x以上かつ最大輝度以下の場合、Cout＝（Ｋ４（１−Lma
x／基準輝度）＋Lmax'／基準輝度）Cinとして色信号を
出力する。

【００９６】このような入出力の変換を行うことによ
り、基準輝度の輝度信号の入出力特性は、図８に示すよ
うに、（最小輝度，Lminl）、（Lmin，Lmin'）、（Lmi
d，Lmid）、（Lmax，Lmax'）、（最大輝度，Lmaxr）を
変曲点とする線形のグラフとして表すことができる。

【００９７】次に、輝度分布の変化について説明する。

【００９８】図９において、図９（Ａ）は従来の手法を
用いた場合のＲＧＢ信号伸張処理前後の輝度分布の変化
を示す図であり、図９（Ｂ）は本実施形態の手法を用い
た場合のＲＧＢ信号伸張処理前後の輝度分布の変化を示
す図である。

【００９９】図９（Ａ）と図９（Ｂ）を比較すれば分か
るように、従来はＲＧＢ信号伸張処理後の出力が不十分
な箇所もあるが、本実施形態によれば平均輝度±４σの
範囲以内の強調範囲の伸張度合いを高めることによりＲ
ＧＢ信号伸張処理後に十分な出力を得ている。

【０１００】以上のように、本実施形態によれば、例え
ば、映画のように全体が暗い画像の中で字幕部分の輝度
が高いといった場合であっても、平均輝度−αから平均
輝度＋αまでの所定の範囲の伸張倍率を相対的に高める
ことにより、輝度が集中している部分を十分に伸張する
ことができ、輝度が集中している部分でダイナミックレ
ンジを広く確保することができる。

【０１０１】これにより、例えば、低輝度側に輝度分布
が偏っているような画像に対しても、見た目のコントラ
ストを改善することができる。

【０１０２】また、特に液晶プロジェクタ等の液晶表示
装置では、光源から液晶パネルに光を投射するため黒浮
きが発生しやすいが、本実施形態によれば黒浮きを適切
に防止できる。

【０１０３】また、本実施形態によれば、最小輝度と平
均輝度−α、最大輝度と平均輝度＋αをそれぞれ比較し
て適切な方の値を強調範囲の下限値または上限値として
設定することができる。

【０１０４】これにより、より適切に輝度の伸張を行う
ことができる。

【０１０５】さらに、本実施形態によれば、最小輝度と
強調範囲の下限値、最大輝度と強調範囲の上限値をそれ
ぞれ比較して比較結果に応じて異なる伸張処理を行うこ
とにより、輝度の散らばりに応じた適切な伸張処理を行
うことができる。

【０１０６】（変形例）以上、本発明を適用した好適な
実施の形態について説明してきたが、本発明の適用は上
述した実施例に限定されない。

【０１０７】例えば、上述した実施例では、標準偏差値
σを４倍した値をαとした場合に、α＝４σを用いた
が、４倍に限定されず、例えば、３倍であってもよく、
整数倍でなくてもよい。σを１倍〜２倍した値では範囲
が狭すぎ、５倍以上だと範囲が広すぎる場合もあるが、
３倍〜４倍とすることにより、適切な強調範囲を設定す
ることができる。これは、ある分布において平均値±３
σの外の値をとる確率は、分布形状に関わらず、１／９
以下になることによる。

【０１０８】また、例えば、上述した画像処理部１００
の各部を複数の装置に分散して白黒伸張処理を行っても
よい。

【０１０９】また、上述した実施例ではフレーム単位に
処理したが、例えば、フィールド単位に画像処理を行っ
てもよい。

【０１１０】また、上述した液晶プロジェクタ以外の表
示装置の画像処理部に対しても本実施形態の画像処理部
１００を適用できる。このような表示装置としては、例
えば、液晶プロジェクタのほか、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａ
ｌ ＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）を用いたプ
ロジェクタや、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ ＲａｙＴｕｂ
ｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎ
ｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉ
ｓｐｌａｙ）、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓ
ｃｅｎｃｅ）、直視型液晶表示装置等のディスプレイ装
置等が該当する。なお、ＤＭＤは、米国テキサスインス
ツルメンツ社の商標である。また、プロジェクタは前面
投写型のものに限られず、背面投写型のものであっても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の一例に係る画像処理部の機能ブロ
ック図である。

【図２】本実施形態の一例に係る白黒伸張処理のフロー
チャートである。

【図３】本実施形態の一例に係る最小輝度、最大輝度に
応じた伸張処理のフローチャートである。

【図４】図４（Ａ）は、本実施形態の一例に係るLminお
よび最小輝度を入力した場合の関数ｆによる出力Lmin'
およびLminlを示す図であり、図４（Ｂ）は、本実施形
態の一例に係るLminおよび最小輝度を入力した場合の関
数ｆによる出力Lmin'およびLminlを示す図である。

【図５】本実施形態の一例に係る伸張処理Ａを行った場
合の伸張処理前の輝度と伸張処理後の輝度を示す図であ
る。

【図６】本実施形態の一例に係る伸張処理Ｂを行った場
合の伸張処理前の輝度と伸張処理後の輝度を示す図であ
る。

【図７】本実施形態の一例に係る伸張処理Ｃを行った場
合の伸張処理前の輝度と伸張処理後の輝度を示す図であ
る。

【図８】本実施形態の一例に係る伸張処理Ｄを行った場
合の伸張処理前の輝度と伸張処理後の輝度を示す図であ
る。

【図９】図９（Ａ）は従来の手法を用いた場合のＲＧＢ
信号伸張処理前後の輝度分布の変化を示す図であり、図
９（Ｂ）は本実施形態の手法を用いた場合のＲＧＢ信号
伸張処理前後の輝度分布の変化を示す図である。

【符号の説明】

１１０ 輝度演算部 １２０ 平均輝度演算部 １３０ 標準偏差演算部 １４０ 最大最小輝度検出部 １５０ 範囲設定部 １６０ 係数演算部 １７０ 伸張処理部 ２００ 情報記憶媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 3/20 ６８０ Ｇ０９Ｇ 3/20 ６８０Ｃ 3/36 3/36 Ｆターム(参考） 5C006 AA01 AA22 AF45 AF46 BC16 EC11 FA54 5C021 PA53 PA56 PA58 PA67 PA76 RA07 RA08 RB03 XA35 5C080 AA05 AA06 AA10 BB05 CC03 CC06 DD01 EE19 EE29 GG08 GG09 JJ02 JJ05 JJ07

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像信号を白側または黒側に伸張する処
   理を行う画像処理システムにおいて、 前記映像信号に基づき、所定の基準輝度を演算する輝度
   演算手段と、 当該基準輝度に基づき、所定の画像処理単位ごとの平均
   輝度を演算する平均輝度演算手段と、 前記基準輝度と、前記平均輝度とに基づき、前記基準輝
   度の散らばり具合を示す標準偏差値を演算する標準偏差
   演算手段と、 前記平均輝度と、前記標準偏差値とに基づき、前記標準
   偏差値を所定倍した値をαとした場合に、前記平均輝度
   −αから前記平均輝度＋αまでのうち所定の範囲を、前
   記映像信号の伸張を強調する強調範囲として設定し、強
   調範囲以外の範囲を、前記映像信号の伸張を強調しない
   不強調範囲として設定する範囲設定手段と、 前記基準輝度が前記強調範囲内にある場合には前記不強
   調範囲内にある場合と比べて伸張の度合いを相対的に高
   くして前記映像信号の伸張を行う伸張処理手段と、 を含むことを特徴とする画像処理システム。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記範囲設定手段は、前記平均輝度−αが最小輝度未満
   の場合には最小輝度を前記強調範囲の下限値として設定
   し、前記平均輝度−αが最小輝度以上の場合には前記平
   均輝度−αを前記強調範囲の下限値として設定し、前記
   平均輝度＋αが最大輝度を超える場合には最大輝度を前
   記強調範囲の上限値として設定し、前記平均輝度＋αが
   最大輝度以下の場合には前記平均輝度＋αを前記強調範
   囲の上限値として設定することを特徴とする画像処理シ
   ステム。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記伸張処理手段は、前記最小輝度が前記強調範囲の下
   限値であり、かつ、前記最大輝度が前記強調範囲の上限
   値である場合、前記最小輝度が前記強調範囲の下限値未
   満であり、かつ、前記最大輝度が前記強調範囲の上限値
   である場合、前記最小輝度が前記強調範囲の下限値であ
   り、かつ、前記最大輝度が前記強調範囲の上限値を超え
   る場合、前記最小輝度が前記強調範囲の下限値未満であ
   り、かつ、前記最大輝度が前記強調範囲の上限値を超え
   る場合のそれぞれの場合に応じて異なる伸張処理を行う
   ことを特徴とする画像処理システム。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の画像処
   理システムを備えたことを特徴とするプロジェクタ。
5. 【請求項５】 映像信号を白側または黒側に伸張する処
   理を行うためのコンピュータ読み取り可能なプログラム
   であって、 コンピュータを、 前記映像信号に基づき、所定の基準輝度を演算する輝度
   演算手段と、 当該基準輝度に基づき、所定の画像処理単位ごとの平均
   輝度を演算する平均輝度演算手段と、 前記基準輝度と、前記平均輝度とに基づき、前記基準輝
   度の散らばり具合を示す標準偏差値を演算する標準偏差
   演算手段と、 前記平均輝度と、前記標準偏差値とに基づき、前記標準
   偏差値を所定倍した値をαとした場合に、前記平均輝度
   −αから前記平均輝度＋αまでのうち所定の範囲を、前
   記映像信号の伸張を強調する強調範囲として設定し、強
   調範囲以外の範囲を、前記映像信号の伸張を強調しない
   不強調範囲として設定する範囲設定手段と、 前記基準輝度が前記強調範囲内にある場合には前記不強
   調範囲内にある場合と比べて伸張の度合いを相対的に高
   くして前記映像信号の伸張を行う伸張処理手段として機
   能させることを特徴とするプログラム。
6. 【請求項６】 請求項５において、 前記範囲設定手段は、前記平均輝度−αが最小輝度未満
   の場合には最小輝度を前記強調範囲の下限値として設定
   し、前記平均輝度−αが最小輝度以上の場合には前記平
   均輝度−αを前記強調範囲の下限値として設定し、前記
   平均輝度＋αが最大輝度を超える場合には最大輝度を前
   記強調範囲の上限値として設定し、前記平均輝度＋αが
   最大輝度以下の場合には前記平均輝度＋αを前記強調範
   囲の上限値として設定することを特徴とするプログラ
   ム。
7. 【請求項７】 請求項６において、 前記伸張処理手段は、前記最小輝度が前記強調範囲の下
   限値であり、かつ、前記最大輝度が前記強調範囲の上限
   値である場合、前記最小輝度が前記強調範囲の下限値未
   満であり、かつ、前記最大輝度が前記強調範囲の上限値
   である場合、前記最小輝度が前記強調範囲の下限値であ
   り、かつ、前記最大輝度が前記強調範囲の上限値を超え
   る場合、前記最小輝度が前記強調範囲の下限値未満であ
   り、かつ、前記最大輝度が前記強調範囲の上限値を超え
   る場合のそれぞれの場合に応じて異なる伸張処理を行う
   ことを特徴とするプログラム。
8. 【請求項８】 コンピュータにより読み取り可能な情報
   記憶媒体であって、請求項５〜７のいずれかのプログラ
   ムを記憶したことを特徴とする情報記憶媒体。
9. 【請求項９】 映像信号に対して白黒伸張処理を行う白
   黒伸張処理方法において、 前記映像信号に基づき、入力輝度の全範囲を複数の範囲
   に区分して当該範囲に属する入力輝度の分布を把握し、 前記複数の範囲において、当該範囲に属する入力輝度の
   分布数が多い範囲を分布数が少ない範囲に比べて相対的
   に伸張倍率を高めるように伸張倍率を決定し、 決定した伸張倍率に応じて前記映像信号を白側または黒
   側に伸張して出力輝度として出力することを特徴とする
   白黒伸張処理方法。
10. 【請求項１０】 請求項９において、 前記全範囲における前記入力輝度の散らばり具合と、前
    記入力輝度の最小値と、前記入力輝度の最大値とに基づ
    き、前記分布数が多い範囲の下限値と上限値を決定する
    ことを特徴とする白黒伸張処理方法。
11. 【請求項１１】 請求項９、１０のいずれかにおいて、 過度の伸張を防止するために、最小輝度および最大輝度
    の少なくとも一方の伸張倍率を低減することを特徴とす
    る白黒伸張処理方法。