JP2748678B2

JP2748678B2 - 階調補正方法および階調補正装置

Info

Publication number: JP2748678B2
Application number: JP2271119A
Authority: JP
Inventors: 春生山下; 秀志石原; 泰樹松本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-10-09
Filing date: 1990-10-09
Publication date: 1998-05-13
Anticipated expiration: 2013-05-13
Also published as: US6101271A; JPH04150171A; US5661575A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ビデオカメラやビデオプリンタの入力映像
信号の明るさ調整に適する階調補正方法および階調補正
装置に関する。

従来の技術近年、ハードコピー技術、特にフルカラーのハードコ
ピー技術の発展に伴い、昇華型熱転写方式などの印写技
術を用いて高忠実な画像の再現が可能になってきてい
る。色再現においては、記録材料や画像処理により塩写
真と同等の再現能力を備えるに至り、また解像度の点で
も、ハイビジョンなどの高精細な映像信号を用いること
により銀塩写真に迫りつつある。

しかし、プリンタの記録のダイナミックレンジは、高
々数十倍であり、CRTに比べて一桁以上劣っているた
め、CRTに劣らないような美しい画像が再現できるの
は、入力信号のダイナミックレンジがプリンタのダイナ
ミックレンジを越えず、しかも最大限に利用していると
きに限られる。このために、プリンタのAGC機能や黒レ
ベル補正に対する提案がある。（特開昭62−209671号公
報）また、画像の明るさを調整する場合、テレビ受像機な
どでは、通常輝度信号に対するオフセットを設け、輝度
信号のレベルシフト量を可変する事により行なってい
る。これは、CRTのように大きなダイナミックレンジを
持つ表示デバイスに対してはうまく機能するが、プリン
タの場合通常上下のダイナミックレンジを使い切ってい
るためレベルシフトを与えると暗い方はインクの最大濃
度に制限され、明るい方は紙面濃度に制限されて情報が
欠落し、画質の劣化が生じる。

このため、ダイナミックレンジを変えずに階調特性を
変化させ、画像中の明度のヒストグラムを制御して視覚
的な明るさ調整を行なう方法が取られている。

これは、第11図（Ａ）のように、Ｒ、Ｇ、Ｂまたは輝
度に対するガンマ変換を用いて階調特性を変換すること
により実現できる。画像を明るくさせたい場合は、図の
ように画像中の最暗部と最明部をそのままにして、中間
レベルを滑らかに明るい方へカーブさせる。こうする事
により、画像中の明度のヒストグラムを明るい方向にシ
フトさせダイナミックレンジを変えずに画像の視覚的な
明るさを調整することが可能である。

また、この技術の別の応用である、ビデオカメラの逆
光補正について説明する。

ビデオカメラなどで明るい背景のもとで逆光の被写体
を撮影する場合、カメラのアイリスを通常より開き光量
を増すことが行なわれている。これは第11図（Ｂ）に示
すように、明るい背景の部分が飽和してしまい真っ白に
なり階調性がなくなってしまう。従って、この様な逆光
の撮影にもガンマ変換により階調特性を変化させ中間調
を明るくする方法が有効である。

発明が解決しようとする課題従来の階調補正法は、モノクロの画像に対しては問題
なく機能するが、カラー画像に作用させると明るさを調
節することはできるが、その色の色相と彩度を変えてし
まうという課題がある。

第12図は、従来のガンマ変換による階調補正をＲ、
Ｇ、Ｂ各々に掛けた場合の出力を図示したもので、信号
例としてＲ＝0.3,G＝0.4,B＝0.5の場合を図示してい
る。第12図（Ａ）は画像を明るくする場合であり、Ｒ、
Ｇ、Ｂ各々が階調変換され各々の値は入力より大きくな
り変換された画像は明るくなっている。しかし、出力の
R:G:Bの比率が入力のR:G:Bの比率と異なっているため色
相と彩度が変化し、原画像の色を再現することができな
くなる。この場合、比の値が1:1:1に近づくため彩度の
低下が顕著である。

暗くした場合第12図（Ｂ）も、階調変換されＲ、Ｇ、
Ｂ各々の値は入力より小さくなり暗くなってはいるが、
出力のＲ、Ｇ、Ｂの比率は入力と異なり、色相と彩度が
変化し、特に比の値が拡大されることから不自然な彩度
の拡大が顕著である。

このように、階調特性を変化させ画像のヒストグラム
を変化させることによる従来の明度調整をカラー画像に
適用すると、色相と彩度を変えてしまうという課題があ
った。

また、第13図は、輝度と色差入力の映像信号の場合
に、輝度信号に階調補正を掛け画像を明るくする場合を
図示している。

前述の例と同じくＲ＝0.3,G＝0.4,B＝0.5の場合即
ち、NTSCでは輝度信号はＹ＝0.3＊Ｒ＋0.59＊Ｇ＋0.11
＊ＢであるからＹ＝0.381の場合を図示しており、色差
信号はＲ−Ｙ＝−0.081、Ｂ−Ｙ＝0.119になる。

この方法では、輝度信号の階調特性を可変するのであ
るから中間調の明るさを変えることが出来るのは自明で
あるが、Ｒ、Ｇ、Ｂ各々の階調特性を変化させた場合と
同様に色相と彩度が変化する。明るくした場合は、階調
変換された輝度信号の値は入力より大きくなり明るくは
なってはいるが、色差信号の振幅はそのままであるため
Ｒ、Ｇ、Ｂに戻したとき、Ｒ＝0.404、Ｇ＝0.504、Ｂ＝
0.604となりやはりＲ、Ｇ、Ｂの比率は原画と異なり、
Ｒ、Ｇ、Ｂの比の値が1:1:1に近づくため色相が変化し
彩度の低下が生じる。

暗くした場合も同様に色相が変化し彩度が不自然に拡
大されるだけでなく、入力色によってはＲ、Ｇ、Ｂに戻
したとき負の値のものが現われるなど不都合が生じる。

以上のように、Ｒ、Ｇ、Ｂ個別の階調補正や輝度信号
に対する階調変換では、色を変えずに明るさだけを調整
することが出来ないという課題があった。

本発明は、これら点に鑑みて、ダイナミックレンジ内
で効果的な明るさ調整が行え、かつ色相や彩度の変化が
ない階調補正方法と装置を提供することを目的としてい
る。

課題を解決するための手段本発明では上記問題点を解決した階調補正方法と装置
を、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号を作成する輝度信号変
換手段と、この輝度信号を所望の階調特性にガンマ変換
した結果の前記輝度信号に対する比を演算する補正係数
演算手段と、この補正係数演算手段の出力と前記Ｒ、
Ｇ、Ｂ各々の入力信号を乗ずる乗算手段により構成して
いる。

また、入力輝度信号を所望の階調特性にガンマ変換し
た結果の前記入力輝度信号に対する比を演算する補正係
数演算手段と、２種類の入力色差信号各々に前記補正係
数演算手段の出力補正係数を乗ずる乗算手段により構成
している。

作用本発明の階調補正装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に対して
は、入力Ｒ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号を抽出し、その輝
度信号に対して所望の特性の階調変換を施し、階調変換
された輝度信号の変換前の輝度信号に対する比を入力
Ｒ、Ｇ、Ｂ信号各々に乗ずることにより、輝度成分が所
望の階調特性に従い、かつ出力Ｒ、Ｇ、Ｂの比率が入力
Ｒ、Ｇ、Ｂと一致する階調変換を行なうものである。

また、輝度と色差信号入力に対しては、輝度信号に対
して所望の特性の階調変換を施し輝度信号出力とし、階
調変換された輝度信号と入力輝度信号との比を入力色差
信号各々に乗じて色差信号出力とすることにより、輝度
成分が所望の階調特性に従い、かつ出力輝度信号と出力
色差信号からＲ、Ｇ、Ｂに変換されたときのＲ、Ｇ、Ｂ
の比率が入力輝度信号と入力色差信号をＲ、Ｇ、Ｂに変
換したときのＲ、Ｇ、Ｂの比と一致する階調変換を行な
うものである。

実施例本発明の構成について、実施例に基づいて説明する。

第１図は、Ｒ、Ｇ、Ｂ映像信号を入力とし、中間調レ
ベルの明るさを変えることによりダイナミックレンジを
変えずに画像の視覚的な明るさを調整する階調補正装置
のブロック図である。

１はＲ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号Ｙを作成する輝度信
号変換手段、２は輝度信号変換手段１が抽出した輝度信
号からＲ、Ｇ、Ｂに対する補正値Ｋを演算する補正係数
演算手段、３、４、５は補正係数演算手段２が出力する
補正係数ＫをＲ、Ｇ、Ｂ信号の各々に乗ずる乗算手段、
６は補正係数演算手段２に階調変換の特性を設定する設
定手段である。

輝度信号変換手段１はＲ、Ｇ、Ｂ信号から人間の視感
度特性に合わせて輝度成分の情報を抽出する働きをする
もので、特性はＲ、Ｇ、Ｂの各原色の色度により異なる
が、NTSC方式のテレビジョンでは、次式の変換特性を備
えた構成をしている。

０≦Ｒ≦1,0≦Ｇ≦1,0≦Ｂ≦１のときＹ＝0.3＊Ｒ＋0.59＊Ｇ＋0.11＊Ｂ ‥（１）本発明の階調補正装置では、色相と彩度の変化を抑え
てかつ明度の中間調の階調性を変化させる目的で、Ｒ、
Ｇ、Ｂ各々に同じ補正値を乗じてＲ、Ｇ、Ｂの比率を変
化させない構成を用いており、乗算手段3,4,5は次式に
基づいてＲ、Ｇ、Ｂ信号に補正値Ｋを乗ずるものであ
る。出力Ｒ′,G′,B′は以下のようになる。

Ｒ′＝Ｋ（Ｙ）＊Ｒ ‥（２）Ｇ′＝Ｋ（Ｙ）＊Ｇ ‥（３）Ｂ′＝Ｋ（Ｙ）＊Ｂ ‥（４）ここで、補正値Ｋは輝度信号に関する関数である。

また、輝度信号の階調特性を変化させるガンマ変換特
性をｆとすると、変換後の輝度信号Ｙ′を次式で表すこ
とができる。

Ｙ′＝ｆ（Ｙ） ‥（５）通常、関数ｆは輝度のダイナミックレンジを変えない
という条件から、第11図（Ａ）のように黒原点と最大明
度は変えずに中間調のカーブを変化させるような特性を
もたせることが好ましい。従って、本実施例では次式の
関数を用いている。

ｆ（ｘ）＝x^g ‥（６）この場合、ｇ＝１のとき階調変化がなく、０＜ｇ＜１
のとき中間調が明るくなり、ｇ＞１のとき暗くなる。

補正係数演算手段２は、設定手段６が与える明るさ調
整の情報ｇに基づき補正係数Ｋを演算するものである。

本実施例の階調補正装置により階調変換されたＲ、
Ｇ、Ｂ信号の輝度成分は、Ｙ′＝0.3＊Ｒ′＋0.59＊Ｇ′＋0.11＊Ｂ′ ‥（７）したがって、Ｙ′は式２、３、４から、Ｙ′＝Ｋ（Ｙ）＊Ｙ ‥（８）式５、８から、Ｋ（Ｙ）＝ｆ（Ｙ）/Y ‥（９）したがって、補正係数演算手段２は、式９の演算を行
なえば補正値Ｋを決定できる。

次に、各部変換特性を図を用いて説明する。

第２図は、式６に基づいて中間調レベルの輝度を変化
させるガンマ変換特性を示した図である。

画像を明るくする場合には、ｇを１より小さくした曲
線を変換選択し、暗くする場合にはｇを１より大きくし
た変換曲線を選択する。ｇが１の曲線は明るさを変化さ
せないものである。

第３図は、補正係数演算手段２の入出力特性を第２図
の変換特性に対応して図示した特性図である。

変換特性は、輝度信号Ｙに対して第２図の変換特性に
よりガンマ変換を行なった値ｆ（Ｙ）の輝度信号Ｙに対
する比の値を補正係数Ｋとして出力するものである。

本実施例では、補正係数演算手段２を第４図に示すよ
うなROMテーブルとして構成している。10はアドレスが1
2bitデータが8bitのROMである。入力の輝度情報は8bit
であるためひとつのｇの値に対するテーブルは256byte
になる。この様なテーブルをｇの値に応じて16組備えて
いる。階調変換特性の選択は、設定手段６から与えられ
る4bitのページ選択情報をROMの上位アドレスに与え、
テーブルを切り換えることにより実現している。

第５図は、ｇの値とページ選択信号との関係を示した
図である。

次に、本実施例の階調補正装置の動作について説明す
る。

階調変換のｇを0.75とし、画像の中間調を明るくする
場合を例として説明する。入力色の例としてＲ＝0.3,G
＝0.4,B＝0.5が入力された場合、入力の輝度成分は、式
１よりＹ＝0.381となる。また、式６および式９よりＫ
＝1.27283となり、階調補正された出力は、式２、３、
４より、各々Ｒ′＝0.38185,G′＝0.50913,B′＝0.6364
1となる。この出力の輝度成分は、0.4849で、入力信号
の輝度0.381をｇ＝0.75でガンマ変換した値に等しくな
っている。また、Ｒ′:G′:B′＝3:4:5であり、比の値
は入力信号と変化していない。従って、色相と彩度を変
化させずに中間調レベルの明度がコントロールできるこ
とになる。また、Ｒ＝Ｇ＝Ｂ＝０やＲ＝Ｇ＝Ｂ＝１の場
合は、出力は入力と同一になる。

第６図は、本発明の階調補正装置の第２の実施例のブ
ロック図である。

11はＲ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号Ｙを作成する輝度信
号変換手段、12は輝度信号変換手段11が抽出した輝度信
号からガンマ変換された輝度情報を出力するガンマ変換
手段、13、14、15はガンマ変換手段12が出力する輝度信
号Ｙ′をＲ、Ｇ、Ｂ信号の各々に乗ずる乗算手段、16は
ガンマ変換手段12に所望の階調変換特性を設定する設定
手段、17、18、19は乗算手段13、14、15の出力を輝度信
号変換手段11の出力で除算する除算手段である。

輝度信号変換手段11は前述の実施例と同様であり、ガ
ンマ変換手段12は、輝度のダイナミックレンジを変えず
に第11図（Ａ）のように黒原点と最大明度は変えずに中
間調のカーブを変化させるような特性をもたせるもの
で、所望の特性ｆ（Ｙ）をテーブルとして与えている。
この内容は、図２の様に式６で与えられる関数でもよ
い。本発明の階調補正装置では、色相と彩度の変化を抑
えてかつ明度の中間調の階調性を変化させる目的で、
Ｒ、Ｇ、Ｂ各々に同じ演算を施しＲ、Ｇ、Ｂの比率を変
化させない構成を実現するもので、出力Ｒ′、Ｇ′、
Ｂ′は以下のようになる。

Ｒ′＝ｆ（Ｙ）＊R/Y ‥（10）Ｇ′＝ｆ（Ｙ）＊G/Y ‥（11）Ｂ′＝ｆ（Ｙ）＊B/Y ‥（12）階調変換後の輝度は、式１から、Ｙ′＝0.3＊Ｒ′＋0.59＊Ｇ′＋0.11＊Ｂ′ ＝ｆ（Ｙ）＊（0.3＊Ｒ＋0.59＊Ｇ＋0.11＊Ｂ）/ Ｙ＝ｆ（Ｙ） ‥（13）となり、出力輝度成分は、所望の階調特性に変換される
ことが分かる。

次に、各部変換特性を図を用いて説明する。

ガンマ変換手段12は、前述の実施例の補正係数演算手
段２と同様に第４図に示すようなROMテーブルを用いて
実現できる。予め複数の階調変換テーブルをROM中に設
けておき、設定手段16を用いてテーブルを選択する。

画像を明るくする場合には、第２図のｇを１より小さ
くした曲線を変換選択し、暗くする場合にはｇを１より
大きくした変換曲線を選択する。ｇが１の曲線は明るさ
を変化させないものである。

次に、本実施例の階調補正装置の動作について説明す
る。

階調変換のｇを0.75とし、画像の中間調を明るくする
場合を例として説明する。入力色の例としてＲ＝0.3,G
＝0.4,B＝0.5が入力された場合、入力の輝度成分は、式
１よりＹ＝0.381となる。また、式10、11、12によって
算出された出力は、Ｒ′＝0.38185,G′＝0.50913,B′＝
0.63641となり、この出力の輝度は0.4849で、入力信号
の輝度をｇ＝0.75でガンマ変換した値に等しくなってい
る。また、Ｒ′:G′:B′＝3:4:5であり、比の値は入力
信号と変化していない。従って、色相と彩度を変化させ
ずに中間調レベルの明度がコントロールできることにな
る。

この実施例では、乗算した後除算を行っているため演
算の有効精度の点で精度が高い特徴がある。

次に、本発明の他の実施例における階調補正装置につ
いて説明する。

第７図は、輝度信号と色差信号を処理する本発明の階
調補正装置のブロック図である。

21は入力輝度信号を所望の階調特性に変換するガンマ
変換手段、22は前記入力輝度信号の逆数を演算する逆数
演算手段、23はガンマ変換手段21と逆数演算手段22の出
力を乗ずる乗算手段であり、24はガンマ変換手段21と逆
数演算手段22および乗算手段23から構成され、補正係数
Ｋを出力する補正係数演算手段、27、28は入力される２
系統の色差信号に前記補正係数Ｋを乗ずる乗算手段、26
は補正係数演算手段24を構成するガンマ変換手段21に変
換特性を設定する設定手段である。

本実施例は、輝度信号と色差信号をＲ、Ｇ、Ｂ信号に
変換せずに、輝度成分だけを所望の変換特性にし、かつ
入出力のＲ、Ｇ、Ｂ成分の比率を変えない階調補正装置
の構成を目的としている。

ガンマ変換手段24は、所望のガンマ変換特性をｆとす
ると、変換後の輝度信号Ｙ′は、Ｙ′＝ｆ（Ｙ）にな
る。

通常、関数ｆは輝度のダイナミックレンジを変えない
という条件から、第11図（Ａ）のように黒原点と最大明
度は変えずに中間調のカーブを変化させるような特性を
もたせることが好ましい。

また、逆数演算手段22は、入力輝度信号の逆数1/Yを
出力とするものである。従って、補正係数演算手段24
は、Ｋ＝ｆ（Ｙ）/Yで与えられる補正係数を出力する。

本発明の階調補正装置では、色相と彩度の変化を抑え
てかつ明度の中間調の階調性を変化させる目的で、２種
類の色差信号Ｒ−Y,B−Ｙに対して前述の補正係数Ｋを
乗ずる。

従って、本発明の階調補正装置が出力する輝度信号と
色差信号は、次式で示すことができる。

Ｙ′＝ｆ（Ｙ） ‥（14）Ｂ′−Ｙ′＝（Ｂ−Ｙ）＊ｆ（Ｙ）/Y ‥（15）Ｒ′−Ｙ′＝（Ｒ−Ｙ）＊ｆ（Ｙ）/Y ‥（16）式14、式15より、Ｂ′＝（ｆ（Ｙ）/Y）＊Ｂとなり前
述の実施例と同じ結果を与える。R,Gについても同様で
ある。

通常、関数ｆは輝度のダイナミックレンジを変えない
という条件から、第11図（Ａ）のように黒原点と最大明
度は変えずに中間調のカーブを変化させるような特性を
もたせることが好ましい。従って、前述の実施例と同様
に、ｆ（ｘ）＝x^gという関数を用いて説明する。

次に、本実施例の階調補正装置の動作について説明す
る。

階調変換のｇを0.75とし、画像の中間調を明るくする
場合を例として説明する。入力色の例としてＹ＝0.4,B
−Ｙ＝−0.2,R−Ｙ＝0.2が入力された場合、入力信号の
Ｒ、Ｇ、Ｂの各成分は、式１よりＲ＝0.6,G＝0.3356,B
＝0.2となる。

式14、15、16より、本発明の階調変換装置の出力信号
は、Ｙ′＝0.503,B′−Ｙ′＝−0.2515,R′−Ｙ′＝0.2
515となり出力の輝度は所望の変換にしたがっている。
また、この出力のＲ、Ｇ、Ｂ成分は、Ｒ′＝0.7545,G′
＝0.422,B′＝0.2515となり、入力のＲ、Ｇ、Ｂの比率
と変化していない。従って、色相と彩度を変化させずに
中間調レベルの明度がコントロールできることになる。

第８図は、前述の実施例と同様に輝度信号と色差信号
を処理する本発明の階調補正装置のブロック図である。

31は入力輝度信号を所望の階調特性に変換するガンマ
変換手段、37、38はガンマ変換手段31の出力と入力され
る２系統の色差信号を乗ずる乗算手段、32、33は乗算手
段37、38の出力を入力輝度信号で除算する除算手段、36
はガンマ変換手段31に変換特性を設定する設定手段であ
る。

ガンマ変換手段31は、所望のガンマ変換特性をｆとす
ると、本発明の階調補正装置が出力する輝度信号と色差
信号は、次式で示すことができる。

Ｙ′＝ｆ（Ｙ） ‥（17）Ｂ′−Ｙ′＝（Ｂ−Ｙ）＊ｆ（Ｙ）/Y ‥（18）Ｒ′−Ｙ′＝（Ｒ−Ｙ）＊ｆ（Ｙ）/Y ‥（19）これらの式は、前述の実施例と同等のものとなり、色
相と彩度を変化させずに中間調レベルの明度のコントロ
ールが可能である。

本実施例では、除算や逆数演算にに先立って乗算を行
う構成上演算精度の点で有利である。また、同じ演算精
度に対して少ない桁の乗除算器を用いることができる。

第９図は、Ｒ、Ｇ、Ｂ映像信号を入力とする本発明の
階調補正装置のブロック図である。

41はＲ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号Ｙを作成する輝度信
号変換手段、42は輝度信号変換手段41が抽出した輝度信
号からＲ、Ｇ、Ｂに対する補正値Ｋ′を演算する補正係
数演算手段、43、44、45は補正係数演算手段42が出力す
る補正係数Ｋ′をＲ、Ｇ、Ｂ信号の各々に乗ずる乗算手
段、46は補正係数演算手段43で階調変換の特性を設定す
る設定手段、47、48、49は乗算手段43、44、45の出力に
入力Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を各々加える加算手段である。

本発明の階調補正装置では、色相と彩度の変化を抑え
てかつ明度の中間調の階調性を変化させるために、入力
Ｒ、Ｇ、Ｂ信号の各々に同じ補正値を乗じ、さらに入力
Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を各々加えることによりＲ、Ｇ、Ｂの比
率を変化させずにさらに精度よい演算を行うことを目的
としている。

補正係数演算手段42は、輝度信号変換手段41の出力す
る輝度信号Ｙを入力し階調補正係数Ｋ′を出力するもの
で、出力Ｒ′,G′,B′は以下のようになる。

Ｒ′＝Ｋ′（Ｙ）＊Ｒ＋Ｒ ‥（20）Ｇ′＝Ｋ′（Ｙ）＊Ｇ＋Ｇ ‥（21）Ｂ′＝Ｋ′（Ｙ）＊Ｂ＋Ｂ ‥（22）また、輝度信号の階調特性を変化させるガンマ変換特
性をｆとすると、変換後の輝度信号Ｙ′を次式で表すこ
とができる。

Ｙ′＝ｆ（Ｙ） ‥（23）関数ｆは、前述の実施例と同様に式６を用いて決定し
ている。

階調変換後の輝度は、式１から、Ｙ′＝0.3＊Ｒ′＋0.59＊Ｇ′＋0.11＊Ｂ′ ‥（24）したがって、Ｙ′は式20、21、22、24から、Ｙ′＝Ｋ′（Ｙ）＊Ｙ＋Ｙ補正係数Ｋ′は式23、24から、Ｋ′（Ｙ）＝（ｆ（Ｙ）−Ｙ）/Y ‥（25）したがって、補正係数演算手段42は、式25の演算を行
なえば補正値Ｋ′を決定できる。

次に、各部変換特性を図を用いて説明する。

第10図は、補正係数演算手段42の入出力特性を第２図
の変換特性に対応して図示した特性図である。

変換特性は、式25に従って、輝度信号Ｙに対して第２
図の変換特性によりガンマ変換を行なった値ｆ（Ｙ）と
輝度信号Ｙとの差のＹに対する比の値を補正係数Ｋ′と
して出力するものである。

次に、本実施例の階調補正装置の動作について説明す
る。

階調変換のｇを0.75とし、画像の中間調を明るくする
場合を例として説明する。入力色の例としてＲ＝0.3,G
＝0.4,B＝0.5が入力された場合、入力の輝度成分は、式
１よりＹ＝0.381となる。また、式６および式25よりＫ
＝0.27283となり、階調補正された出力は、式20、21、2
2より、各々Ｒ′＝0.38185,G′＝0.50913,B′＝0.63641
となる。この出力の輝度は、0.4849で、入力信号の輝度
をｇ＝0.75でガンマ変換した値に等しくなっている。ま
た、Ｒ′:G′:B′＝3:4:5であり、比の値は入力信号と
変化していない。従って、色相と彩度を変化させずに中
間調レベルの明度がコントロールできることになる。

本実施例では、前述の実施例のように補正係数がＲ、
Ｇ、Ｂの入力に対する係数でなく、Ｒ、Ｇ、Ｂの変化分
に対する係数になっているため、補正係数の値が小さく
なるため、同じ有効桁の演算でより良い演算精度を実現
することができる。

なお、本実施例では、色差信号にＲ−Y,B−Ｙを用い
たがこれらを振幅で正規化したPB,PRでも同様であり、
復調する前の２相変調されたクロマ信号でも処理が１系
統になるだけで同様の構成で階調補正を行うことができ
る。

また、ガンマ補正にはx^gの関数を用いて説明したが、
本発明ではより自由な非線形関数を用いても全く問題が
ない。

本実施例では、ガンマ変換手段および補正係数演算手
段にROMテーブルを用い設定手段でテーブルの内容を切
り替える構成を説明したが、RAMを用いCPU等により装置
の起動時および設定変更時にテーブル内容を再計算する
こともできる。また、テーブルを用いずに実施例中の式
で説明した内容をハードウエアで演算することも可能で
ある。

また、実施例中の補正係数演算式では輝度成分が０に
近づくと非常に大きな値をとることがあるので、実現に
際しては適当なリミッタが必要である。

発明の効果本発明の階調補正装置を用いると、Ｒ、Ｇ、Ｂ入力や
輝度と色差入力、および輝度とクロマ入力の機器に対し
て、ダイナミックレンジの範囲を越えずに効果的な明る
さ調整が行え、かつ色相と彩度が変化しない階調補正を
行うことが可能になったため、プリンタのようなダイナ
ミックレンジの狭い機器における明度調整、およびビデ
オカメラで極端にダイナミックレンジの広い逆光撮影等
における明度補正等において、従来モノクロ信号で用い
られてきた手法と同じく簡単に画像の輝度成分の階調特
性を変化させて画像のヒストグラム変化を利用した明度
制御を行うことが可能になった。

以上のように、効果が自然で大きく適用範囲が極めて
広いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における階調補正装置の
ブロック構成図、第２図はガンマ補正手段の特性を表わ
すグラフ、第３図は第１の実施例における補正係数演算
手段の特性を表わすグラフ、第４図は補正係数演算手段
の構成図、第５図は設定手段の特性を表わす図、第６図
は第２の実施例における階調補正装置のブロック構成
図、第７図は第３の実施例における階調補正装置のブロ
ック構成図、第８図は第４の実施例における階調補正装
置のブロック構成図、第９図は第５の実施例における階
調補正装置のブロック構成図、第10図は第５の実施例に
おける補正係数演算手段の特性を示すグラフ、第11図は
階調変換特性の説明のためのグラフ、第12図は従来のRG
Bに対する階調補正の特性を示すグラフ、第13図は従来
の輝度に対する階調補正の特性を示すグラフである。１、11、41……輝度信号変換手段、２、24、42……補正
係数演算手段、３、４、５、13、14、15、23、27、28、
37、38、43、44、45……乗算手段、６、16、26、36、46
……設定手段、10……ROM、12、21、31……ガンマ変換
手段、17、18、19、32、33……除算手段、22……逆数演
算手段、47、48、49……加算手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｒ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号を作成し、こ
の輝度信号を任意形状の所望の階調特性にガンマ変換
し、このガンマ変換された信号の前記輝度信号に対する
比を前記Ｒ、Ｇ、Ｂ信号の各々に乗ずることにより、階
調補正されたＲ、Ｇ、Ｂ出力信号を得る階調補正方法。
【請求項２】Ｒ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号を作成する輝
度信号変換手段と、この輝度信号を任意形状の所望の階
調特性にガンマ変換した結果の前記輝度信号に対する比
を演算する補正係数演算手段と、この補正係数演算手段
の出力と前記Ｒ、Ｇ、Ｂ各々の入力信号を乗ずる乗算手
段とを備えた階調補正装置。
【請求項３】Ｒ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号を作成する輝
度信号変換手段と、前記輝度信号を任意形状の所望の階
調特性に変換するガンマ変換手段と、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ信
号の各々に前記ガンマ変換手段の出力輝度信号を乗ずる
乗算手段と、この乗算手段の出力を前記輝度信号作成手
段の出力で除算する除算手段を備えた階調補正装置。
【請求項４】Ｒ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号を作成する輝
度信号変換手段と、この輝度信号を任意形状の所望の階
調特性にガンマ変換した結果と前記輝度信号との差の前
記輝度信号に対する比を演算する補正係数演算手段と、
この補正係数演算手段の出力と前記Ｒ、Ｇ、Ｂ各々の入
力信号を乗ずる乗算手段と、この乗算手段の出力に前記
Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を加える加算手段を備えた階調補正装
置。
【請求項５】輝度信号と２種類の色差信号または２相変
調されたクロマ信号とからなる入力信号に対し、前記輝
度信号を任意形状の所望の階調特性にガンマ変換し、こ
の変換された信号の前記輝度信号に対する比を前記２種
類の色差信号または前記クロマ信号に乗ずることによ
り、階調補正された輝度信号と、色相・彩度を維持した
色差信号またはクロマ信号を得る階調補正方法。
【請求項６】入力輝度信号を任意形状の所望の階調特性
にガンマ変換した結果の前記入力輝度信号に対する比を
演算する補正係数演算手段と、２種類の入力色差信号各
々に前記補正係数演算手段の出力補正係数を乗ずる乗算
手段とを備え、階調補正された輝度信号と、色相・彩度
を維持した色差信号を出力することを特徴とした階調補
正装置。
【請求項７】入力輝度信号を任意形状の所望の階調特性
に変換するガンマ変換手段と、２種類の入力色差信号各
々に前記ガンマ変換手段の出力輝度信号を乗ずる乗算手
段と、この乗算手段の出力を前記入力輝度信号で除算す
る除算手段を備え、階調補正された輝度信号と、色相・
彩度を維持した色差信号を出力することを特徴とした階
調補正装置。
【請求項８】入力輝度信号を任意形状の所望の階調特性
にガンマ変換した結果と前記入力輝度信号との差の前記
輝度信号に対する比を演算する補正係数演算手段と、２
種類の入力色差信号各々に前記補正係数演算手段の出力
補正係数を乗ずる乗算手段と、この乗算手段の出力に前
記２種類の入力色差信号を加える加算手段を備え、階調
補正された輝度信号と、色相・彩度を維持したクロマ信
号を出力することを特徴とした階調補正装置。
【請求項９】入力輝度信号を任意形状の所望の階調特性
にガンマ変換した結果の前記入力輝度信号に対する比を
演算する補正係数演算手段と、２相変調された入力クロ
マ信号に前記補正係数演算手段の出力補正係数を乗ずる
乗算手段とを備え、階調補正された輝度信号と、色相・
彩度を維持したクロマ信号を出力することを特徴とした
階調補正装置。