JP2003523110A

JP2003523110A - 画像信号の改善

Info

Publication number: JP2003523110A
Application number: JP2001558513A
Authority: JP
Inventors: エムペーニコラ，マリナ; ウェーニーウェンハイゼン，ミシェル
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2003-07-29
Also published as: ATE426870T1; EP1183408B1; KR20020000166A; EP1183408A2; US7619691B2; KR100790327B1; WO2001059183A2; DE60138076D1; WO2001059183A3; EP1126410A1; US20020180893A1

Abstract

(57)【要約】画像信号改善の方法では、画像信号は、全体の画像又は画像の第１の部分にわたる輝度レベル分布に基づいて、ヒストグラムに基づく画像信号修正を受け（３、７）、ヒストグラムに基づく画像信号修正は、コントラストと輝度以外の局部的に測定された画像信号特性に依存して、局部的に調整され（５）、局部的に測定された画像信号特性は、各々が実質的に全体の画像又は画像の第１の部分よりも小さい画像の第２の部分に関連し、その第２の部分は全体の画像又は画像の第１の部分内にある。第２の部分は個々の画素であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、画像信号を改善するための方法と装置及び、そのような画像信号改
善装置を有する表示装置に関連する。

【０００２】ＥＰ−Ａ−０，７４７，８５５は、自然のシーンの画像のコントラストを改善
する方法を開示する。画像の関連するヒストグラムが、画像の領域を表す局部ヒ
ストグラムの選択されたサブセットから得られる。ヒストグラムを記述する信号
は、関数内の強いピークと谷を弱めるがしかし信号の平坦な部分に影響を及ぼさ
ない特性を有するフィルタで操作される。フィルタされたヒストグラム信号は、
画像が印刷される装置内でＴＲＣマッピングを制御するために使用される。局部
ヒストグラムの最適な選択を保証するために、画像の黒色点と白色点を含む領域
が決定されそして、画像の領域を表す局部ヒストグラムのサブセットに加えられ
る。

【０００３】ＥＰ−Ａ−０，８３３，５０１は、画像改善回路を開示し、受信された輝度信
号の平均値に基づいて分割されたサブ画像に対して、独立にヒストグラムを等化
することにより、改善された輝度信号が出力される。局部コントラストは、改善
された輝度信号に関する入力サンプルの値と、入力サンプルを含む所定のサイズ
の窓内のサンプルを低域通過フィルタすることにより得られる各値との間の差と
して定義され、そして、入力サンプル値は、検出された局部コントラストに従っ
て適切に重み付けられ、それによって、変更された輝度信号が出力される。

【０００４】画像改善の分野では、ヒストグラム修正アルゴリズムは、全体の画像（又は、
それの全体に関連する部分）にわたる輝度レベル分布に基づいて、コントラスト
／細部を改善するアルゴリズムである。測定は全体的に行われ且つ、テクスチャ
又は色成分は考慮されないので、ヒストグラム修正アルゴリズムは、特別なテク
スチャ又は色領域ではあまり最適化されない。局部測定に基づく、典型的な局部
ヒストグラム修正アルゴリズムは、連続性の歪を導くので、通常は画像改善には
適さない。そのような典型的な局部ヒストグラム修正アルゴリズムの一般的なバ
ージョンは、最初に、画像を、直交する又は画像内の物体の境界に対応するいず
れかの単純な空間ブロックに分解し、そして、各ブロックに同じアルゴリズムを
適用するが、所定のブロックのヒストグラム分布のみを考慮する。この種のアル
ゴリズムの主な問題は、”ブロックッキング”歪により形成される。

【０００５】更に詳しい他のバージョンでは、最初に、画像を、色／テクスチャ特性によっ
て異なる領域に分解し、そして、各々の色／構造ブロックを個々に最適化するた
めに、異なるゾーンに対して異なるアルゴリズムを適用する。この種のアルゴリ
ズムの主な問題は、１つのアルゴリズムから他のアルゴリズムに切り換えること
による連続性問題と、検出が決して完全でないことによる歪である。

【０００６】とりわけ、本発明の目的は、改善された画像信号の向上を提供することである
。このために、本発明は、独立請求項に記載の画像信号の改善を提供する。優位
な請求項は、従属請求項に記載されている。

【０００７】本発明の第１の特徴に従った画像信号改善の方法では、画像信号は、全体の画
像又は画像の第１の部分にわたる輝度レベル分布に基づいて、ヒストグラムに基
づく画像信号修正を受け、且つ、コントラストと輝度以外の局部的に測定され
た画像信号特性に依存して、ヒストグラムに基づく画像信号修正は、局部的に調
整され、局部的に測定された画像信号特性は、各々が実質的に全体の画像又は画
像の第１の部分よりも小さい画像の第２の部分に関連し、その第２の部分は全体
の画像又は画像の第１の部分内にある。第２の部分は個々の画素であることが好
ましい。画像信号特性が測定され且つヒストグラムに基づく画像信号修正が局部
的に調整される第２の部分は、各々が全体の画像又は画像の第１の部分よりも小
さいが、例えば、肌色階調がそのような実質的な部分を占めている場合には、（
実質的に）全体の画像又は第１の部分の実質的な部分に対して同一の局部調整が
なされることが非常によくわかる。

【０００８】本発明のこれらのそして他の特徴は、以下に説明する実施例を参照して明らか
となろう。

【０００９】本発明により提案された解決方法は、元のヒストグラム修正の僅かな局部的変
調であり、局部変調パラメータは、局部的な色又はテクスチャ特性により定義さ
れる。解決方法の基本的なブロック図は、図１に示されている。

【００１０】局部的色／テクスチャ検出ブロック１では、以下に詳細に説明する補正係数ｃ
ｏｒ−ｆａｃを得るために、画素が特定の色又はテクスチャ特性を伴なう領域に
属するか否かを決定するために、各画素に対してＹＵＶの異なる測定が行われる
。輝度信号Ｙは、値ｄｅｌｔａ＿ｙを得るためにヒストグラム修正ブロック３に
も与えられる。補正係数ｃｏｒ＿ｆａｃとヒストグラム値ｄｅｌｔａ＿ｙは、値
ｌｏｃａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ｙを発生するために局部的色／テクスチャ補正ブロッ
ク５に与えられる。ＵＶヒストグラム補正ブロック７は、入力ＵＶ信号、補正係
数ｃｏｒ＿ｆａｃ及び、ヒストグラム値ｌｏｃａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ｙに応答して
、出力値Ｙｏｕｔ、Ｕｏｕｔ及び、Ｖｏｕｔを発生する。

【００１１】各検出形式に対して、補正係数ｃｏｒ＿ｆａｃは、０画素が対応する検出領域の外側又は境界にある場合、ＭＡＸ対応する検出領域の中心での値、の値で定義される。

【００１２】補正係数ｃｏｒ＿ｆａｃは、画素が検出領域の境界から検出領域の中心に移動
するにつれて増加する。Ｍａｘ値が、大体、検出領域の中心の周りの大きな領域
に割り当てられるようにクリッピングが行われることが可能である。

【００１３】ここで、検出領域は検出したいものに依存する。基本的には、領域を識別する
特性が定義される。例えば、肌色階調に対しては、ＹＵＶドメイン内の、ある種
の切り取られた単純な幾何形状内の内側のＹＵＶ点であることが望まれる。この
アイデアは、補正係数ｃｏｒ＿ｆａｃが、元のヒストグラム修正に僅かな変調を
与えることである。元のヒストグラム修正は、大部分の（８０％）色又はテクス
チャに対して、ほとんどの信号状態に対して、最適である。肌色階調や草のよう
な幾つかの限られた場合にのみ、僅かに異なるヒストグラム修正を行うのが好ま
しい。検出領域は、元のヒストグラム修正が僅かに調整される領域を制限する。
それは、全体のＹＵＶ領域と比較して、比較的小さくなければならない。そうで
ない場合には、多くの条件で好適でないので、元のヒストグラム修正は適切に指
定されない。

【００１４】補正係数ｃｏｒ＿ｆａｃのＭａｘ値に対する典型的な値は、検出領域の中心で
望まれる効果によって選択される。一般的には、簡単な計算を容易にするために
、値４，８，１６又は３２のうちの１つが選択される。選択は次により決定され
る。 −避けたいものとして、ヒストグラムのステップ内で要求される感度は、補正さ
れた領域内のヒストグラムの厄介なステップを見ることである。比較的平坦な輝
度領域を扱わねばならず且つ人間の目は肌色階調に非常に敏感なので、肌色階調
に対しては、安全サイドであることが好ましい。ヒストグラムに導入された差動
ゲインは非常に大きくはないので変調効果内に６４ステップを必要とするとする
と、多くの場合には、３２（６４）以上の値は使用できない。 −望まれるのは最大変調である。４又は、８は危険であるが、しかし、変調効果
が非常に大きくはない場合には選択することもできる。そして、以下に述べるよ
うに、関数Ｆｙのゲインの正規化が問題である。

【００１５】関数、

【００１６】

【数１】は、ｌｏｃａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ｘとｄｅｌｔａ＿ｘ（ｘ＝ｙ，ｕ，ｖ）の間の差
の絶対値はパラメータｃｏｒ＿ｆａｃに対して単調に増加することが成り立つ、
すべての関数であり、条件は

【００１７】

【数２】であり、ｄｅｌｔａ＿ｙ、ｄｅｌｔａ＿ｕ及び、ｄｅｌｔａ＿ｖは、元のヒスト
グラムアルゴリズムで得たものと等しい。

【００１８】この解決方法の優位点は、 −特別の色又はテクスチャ領域を有する全体の画像は、まだ全体的に、全体ヒス
トグラム修正アルゴリズムから利益を受ける。 −ヒストグラム修正アルゴリズムは、おおよそ全体的に最適化されることができ
、補正係数は最終の精密調整を行う。各色／テクスチャ形式に対して異なるヒス
トグラムアルゴリズムを開発する必要がない。 −補正アルゴリズムは全体ヒストグラム修正アルゴリズムからむしろ独立してい
る。 −局部補正は、連続性問題なしに、特別の色／テクスチャ領域に対して専用の改
善を可能とする。 −補正係数は領域の境界で０に減少されるので、検出領域の精度は、あまりきわ
どくならない。 −システムはむしろ柔軟性がある。例えば、ＵＶのみと、ＵＶヒストグラム補正
ブロック内の色補償をオフにのみする、補正係数に基づく色検出器で、その最小
に減少することが可能である。このシステムは、新たな追加の検出領域に簡単に
拡張可能である。

【００１９】アイデアは次のようである。元のヒストグラム修正内で、Ｙレベル分布をみて
、ｄｅｌｔａ＿Ｙを計算する。Ｙに関する補正のみが与えられる場合には、通常
は飽和問題が得られる。従って、ｄｅｌｔａ＿Ｕとｄｅｌｔａ＿Ｖにより補償す
る必要がある。１００％補正は、ｄｅｌｔａ＿Ｕ＝（ｄｅｌｔａ＿Ｙ／Ｙ）＊Ｕ
及び、ｄｅｌｔａ＿Ｖ＝（ｄｅｌｔａ＿Ｙ／Ｙ）＊Ｖの場合に関して選択される
。５０％に対する補正を行うこと又は、動的コントラストアルゴリズムで好まれ
る、ｄｅｌｔａ＿Ｙ＞０の時にのみ補正を行うことも可能である。

【００２０】ｄｅｌｔａ＿Ｙが局部的に補正されるときには、ＵとＶの補正に対するｌｏｃ
ａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ｙを使用することも必要であり、１００％補正が望まれる場
合には、ｄｅｌｔａ＿Ｕ＝（ｌｏｃａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ｙ／Ｙ）＊Ｕ及び、ｄｅ
ｌｔａ＿Ｖ＝（ｌｏｃａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ｙ／Ｙ）＊Ｖである。基本的には、こ
れは、ｄｅｌｔａ＿Ｕ＝Ｆｕ（ｌｏｃａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ｙ，Ｕ，Ｙ）及び、ｄｅｌｔａ＿Ｖ＝Ｆｖ（ｌｏｃａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ｙ，Ｖ，Ｙ）と書くことができる。

【００２１】最後の公式では、補正係数は消えている。これは、同じ形式のＵ，Ｖ補償（１
００％、５０％又は、ｄｅｌｔａ＿Ｙ＞０に対してのみ）が、補正領域の内側及
び、外側でなされることを意味する。実際には、補正領域の内側と外側で同じ種
類の補償がなされるのが好ましくない情況が存在する。これは、以下の公式、ｄｅｌｔａ＿Ｕ＝Ｆｕ（ｃｏｒ＿ｆａｃ，ｄｅｌｔａ＿ｙ，Ｕ，Ｙ）及び、ｄｅｌｔａ＿Ｖ＝Ｆｖ（ｃｏｒ＿ｆａｃ，ｄｅｌｔａ＿ｙ，Ｖ，Ｙ）が好ましいためである。

【００２２】実際の実施例では、ｄｅｌｔａ＿Ｕとｄｅｌｔａ＿Ｖは、ｌｏｃａｌ＿ｄｅｌ
ｔａ＿ｕとｌｏｃａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ｖと同じである。

【００２３】公式は、実際には更に複雑である。最初に、ＦｕとＦｖは、穂とｂｂ度同じで
あり、基本的に多くの場合には、ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ＿ｆａｃｔｏｒ＝０に対して、Ｆｕ（ｃｏｒ＿ｆａｃ，ｄｅｌｔａ＿ｙ，Ｕ，Ｙ）＝Ｆｕ１（ｄｅｌｔａ＿ｙ，
Ｕ，Ｙ）である。ｃｏｒｒｅｃｒｉｏｎ＿ｆａｃｔｏｒ＞０に対して、Ｆｕ２（ｄｅｌａｙ，Ｕ，
Ｙ）であり、ｌｏｃａｌ−ｄｅｌｔａ−ｕ＝Ｕｏｕｔ−Ｕｌｏｃａｌ−ｄｅｌｔａ−ｖ＝Ｖｏｕｔ−Ｖであり。

【００２４】Ｆｙ，Ｆｕ及び、Ｆｖに対する以下の例が与えられる。

【００２５】例１肌色階調に対して、肌色領域の中心でｃｏｒ−ｆａｃ＝３２であり且つ、全て
の肌色は元のヒストグラムよりも明るいことが好ましいとすると、ｄｅｌｔａ＿Ｙ＞０に対して、Ｆｙ（ｃｏｒ＿ｆａｃ，ｄｅｌｔａ＿ｙ）＝ｄｅｌｔａ＿Ｙ＊（３２＋ｃｏｒ＿
ｆａｃ）／３２、ｄｅｌｔａ＿Ｙ＜０に対して、Ｆｙ（ｃｏｒ＿ｆａｃ，ｄｅｌｔａ＿ｙ）＝ｄｅｌｔａ＿Ｙ＊（３２−ｃｏｒ＿
ｆａｃ）／３２ｄｅｌｔａ＿Ｙ＞０に対して、Ｆｕ（ｃｏｒ＿ｆａｃ，ｄｅｌｔａ＿ｙ，Ｕ，Ｙ）＝Ｕ＊（ｄｅｌｔａ＿Ｙ＊（
３２＋ｃｏｒ＿ｆａｃ）／３２）／Ｙ、ｄｅｌｔａ＿Ｙ＜０に対して、Ｆｕ（ｃｏｒ＿ｆａｃ，ｄｅｌｔａ＿ｙ，Ｕ，Ｙ）＝Ｕ＊（ｄｅｌｔａ＿Ｙ＊（
３２−ｃｏｒ＿ｆａｃ）／３２）／Ｙである。Ｆｖに対しても同様である。

【００２６】この場合典型的な肌色階調に対して、ｄｅｌｔａ＿Ｙ＞０に対しては、ｌｏｃａｌ＿ｄｅｌｔａ＿Ｙ＝２＊ｄｅｌｔａ
＿Ｙであり且つ、ｄｅｌｔａ＿Ｙ＜０に対しては、ｌｏｃａｌ＿ｄｅｌｔａ＿Ｙ＝０である。これは肌色は明るくなされたことを意味する。Ｕ，Ｖ補償は１００％で
ある。

【００２７】例２ヒストグラムそれ自身は変更されないことが望ましいが、しかし、むしろＵ，
Ｖ補償を異なって行うことが望ましい領域を仮定する。画像の残りに関しては、
１００％補償を有するが、しかし、その特定の領域内では、ｄｅｌｔａ＿Ｙ＜０
のときに、非飽和にするのは望ましくない。そのような場合には、Ｆｙ（ｃｏｒ＿ｆａｃ，ｄｅｌｔａ＿ｙ）＝ｄｅｌｔａ＿ｙｄｅｌｔａ＿Ｙ＞０に対して、Ｆｕ（ｃｏｒ＿ｆａｃ，ｄｅｌｔａ＿ｙ，Ｕ，Ｙ）＝Ｕ＊（ｄｅｌｔａ＿Ｙ＊（
３２＋ｃｏｒ＿ｆａｃ）／３２）／Ｙ、ｄｅｌｔａ＿Ｙ＜＝０に対して、Ｆｕ（ｃｏｒ＿ｆａｃ，ｄｅｌｔａ＿ｙ，Ｕ，Ｙ）＝０である。Ｆｖに対しても同様である。Ｆｙ，Ｆｕ及び、Ｆｖで重要なことは、関
数の連続性である。

【００２８】このシステムは、特別な色とテクスチャに対して特に好適である。肌色階調領
域内のヒストグラムアルゴリズムの性能を改善するために適用される。従来技術
の考えられる全体的なヒストグラムアルゴリズムの弱点は、暗い肌色は更に暗く
なされ、そして、明るい顔の上の白色典型的には悪化されることである。その場
合には、補正係数は肌色領域内の位置に依存して補正の量を決定する。それは、
領域の境界で０に等しく、肌色領域の中心で３２に等しい。

【００２９】局部色／テクスチャ補正ブロック１の出力は、

【００３０】

【数３】であり、ここで、ｄｅｌｔａ＿ｙｏは小さな正の値である。Ｌｏｃａｌ＿ｐｏｓ
＿ｇａｉｎ（Ｙ）とＬｏｃａｌ＿ｎｅｇ＿ｇａｉｎ（Ｙ）は図２に示すようであ
る。ＬｏｃａｌＤｅｌｔａ＿ｕ＝Ｄｅｌｔａ＿ｕＬｏｃａｌＤｅｌｔａ＿ｖ＝Ｄｅｌｔａ＿ｖである。

【００３１】この単純なアルゴリズムは、新たな欠陥なしに又は残りの画像に影響を及ぼす
ことなしに、肌色階調のヒストグラムアルゴリズムの問題を実質的に減少するの
に役立つ。同様な考えは、緑色のような、他の色領域のヒストグラム性能を改善
するために適用することが可能である。システムはテクスチャに適用されること
も可能である。局部測定の入力は、中央画素のＹＵＶ及び、隣接画素のＹＵＶよ
りなる。

【００３２】ヒストグラム修正アルゴリズムは、全体の画及び、図にわたって測定された輝
度レベル分布に基づくコントラスト／細部改善アルゴリズムである。測定は全体
的に行えわれそしてテクスチャと色成分を考慮しないので、ヒストグラム修正ア
ルゴリズムは、特別なテクスチャ又は色領域では最適化されないことがある。人
間の目には非常にきわどい特定の肌色階調は、ヒストグラムアルゴリズムにより
劣化され得る。一般的な場合は、暗い肌色では非常に黒が伸ばされ、又は、既に
非常に明るい肌色では、非常に白が伸ばされる。（ここで暗い肌色と明るい肌色
は、肌色階調の輝度レベルにより定義され、人種上の肌の差を指すのではない。
）従って、局部的な肌色階調をヒストグラム補正に結合する必要がある。

【００３３】肌色階調／ヒストグラムアルゴリズムの基本的なブロック図を再び図１に示す
。局部色／テクスチャ測定ブロック１は、肌色階調検出を行う。局部色／テクス
チャ補正ブロック５はヒスト−肌色補正を行う。

【００３４】アルゴリズムの開発に対する基本基準は、次のようである。 −結合は単純なままにすることを必要とする。元の修正アルゴリズムの最後で、
肌色階調検出器から来る補正係数は、ｄｅｌｔａ＿ｙからｌｏｃａｌ＿ｄｅｌｔ
ａ＿ｙへの僅かな修正を可能とする。 −これは、選択されるヒストグラム修正アルゴリズムからむしろ独立である結合
アルゴリズムの開発を可能とする。 −異なるヒストグラムアルゴリズムは、同様に、肌色階調領域内で異なって悪い
ようになりそうである。６パラメータが補正されるべき幾つかの種類の情況を可
能とするために導入される。それらは、ヒストグラム変更のゲインを局部的に変
更し又は、肌色を暗く又は明るくするためにオフセットを加える。異なる補正は
暗い及び明るい肌色に対してなされることが可能である。パラメータを以下に完
全に説明する。これらのパラメータを結果的に、肌色階調補正色アルゴリズム内
で選択された肌色階調角に結合することもできる。

【００３５】肌色階調検出は色アルゴリズムブロック内の１つに非常に近い。パラメータｃ
ｏｒ＿ｆａｃは、肌色領域内の位置に依存して補正の量を決定する。肌色領域の
中心で、ｃｏｒ＿ｆａｃは、３２の値の最大値である。肌色領域の境界で、連続
性の理由により、０でなければならない。

【００３６】６パラメータは、肌色階調／ヒストグラムを結合することの調整を可能とする
。１．ｍａｘ＿ｄａｒｋ＿ｓｋｉｎは暗い肌色に対応する輝度の最大レベルを定義
する。ｍａｘ＿ｄａｒｋ＿ｓｋｉｎは、（所定のＹレベルに対するＬＵＴ内のイ
ンデックスに対応する）０から３１の間で調整できる。２．ｍｉｎ＿ｂｒｉｇｈｔ＿ｓｋｉｎは、明るい肌色に対応する輝度の最小レベ
ルを定義し、ｍｉｎ＿ｂｒｉｇｈｔ＿ｓｋｉｎは、（所定のＹレベルに対するＬ
ＵＴ内のインデックスに対応する）０から３１の間で調整できる。アルゴリズム
の適正な動作に対して、ｍｉｎ＿ｂｒｉｇｈｔ＿ｓｋｉｎは、ｍａｘ＿ｄａｒｋ
＿ｓｋｉｎと等しいかそれよりも大きく選択される。３．ｄａｒｋ＿ｐｏｓ＿ｇａｉｎは、暗い肌色がブーストされる（ｄｅｌｔａ＿
ｙ＞０）場合には、暗い肌色に対する肌色階調−ヒストグラム補正の形式を定義
する。それは、０から４に調整され、Ｄｅｌｔａ＿ｙ＞０且つｉｎｄｅｘ（Ｙ）＜ｍａｘ＿ｄａｒｋ＿ｓｋｉｎに対し
て、

【００３７】

【数４】である。４．ｄａｒｋ＿ｎｅｇ＿ｇａｉｎは、暗い肌色が黒く伸ばされる（ｄｅｌｔａ＿
ｙ＜０）場合には、暗い肌色に対する肌色階調−ヒストグラム補正の形式を定義
する。それは、０から４に調整され、ｄｅｌｔａ＿ｙ＜０且つｉｎｄｅｘ（Ｙ）＜ｍａｘ＿ｄａｒｋ＿ｓｋｉｎに対し
て、

【００３８】

【数５】である。５．ｂｒｉｇｈｔ＿ｐｏｓ＿ｇａｉｎは、明るい肌色がブーストされる（ｄｅｌ
ｔａ＿ｙ＞０）場合には、明るい肌色に対する肌色階調−ヒストグラム補正の形
式を定義する。それは、０から４に調整され、Ｄｅｌｔａ＿ｙ＞０且つｉｎｄｅｘ（Ｙ）＜ｍｉｎ＿ｂｒｉｇｈｔ＿ｓｋｉｎに
対して、

【００３９】

【数６】である。６．ｂｒｉｇｈｔ＿ｎｅｇ＿ｇａｉｎは、明るい肌色が減少される（ｄｅｌｔａ
＿ｙ＜０）場合には、明るい肌色に対する肌色階調−ヒストグラム補正の形式を
定義する。それは、０から４に調整され、Ｄｅｌｔａ＿ｙ＜０且つｉｎｄｅｘ（Ｙ）＞ｍｉｎ＿ｂｒｉｇｈｔ＿ｓｋｉｎに
対して、

【００４０】

【数７】である。ｄｅｌｔａ＿ｙ＝０の付近で公式は連続である。

【００４１】しかしながら、これらの公式は、０付近のｄｅｌｔａ＿ｙに対して常に適する
わけではない。例えば、ｄａｒｋ＿ｐｏｓ＿ｇａｉｎ＝４及び、ｄａｒｋ＿ｎｅ
ｇ＿ｇａｉｎ＝０の情況は、暗い肌色の黒の伸びが少なく且つ、暗い肌色が更に
ブーストされることを意味する。これは、暗い肌色が明るくされるべきであると
いうように、単純に翻訳もされ得る。これは、

【００４２】

【数８】に対して、新たな公式

【００４３】

【数９】が導かれる。全体のｄｅｌｔａ＿ｙ範囲に対する一般的な公式は、

【００４４】

【数１０】である。

【００４５】同様な公式は、ｄｅｌｔａ＿ｙ＝０付近の明るい肌色から得られる。このアル
ゴリズムでは、値ｄｅｌｔａ＿ｙｏは５に選択された。

【００４６】図３は、ｄａｒｋ＿ｐｏｓ＿ｇａｉｎとｄａｒｋ＿ｎｅｇ＿ｇａｉｎの異なる
組み合わせに対する肌色領域の中心（即ち、ｃｏｒ＿ｆａｃ＝３２）で、ｄｅｌ
ｔａ＿ｙの関数としてＬｏｃａｌｄｅｌｔａ＿ｙを示す。

【００４７】このように、暗い肌色内のヒストグラムの効果を減少又は上昇させそして、暗
い肌色を明るく又は更に暗くする可能性を得る。変化は、ｍａｘ＿ｄａｒｋ＿ｓ
ｋｉｎとｍｉｎ＿ｂｒｉｇｈｔ＿ｓｋｉｎの間である。

【００４８】ｍａｘ＿ｄａｒｋ＿ｓｋｉｎとｍｉｎ＿ｂｒｉｇｈｔ＿ｓｋｉｎの選択は、低
輝度又は明るい輝度領域内のヒストグラムに関する異なる補正を行うことを可能
とする。通常は、ｍｉｎ＿ｂｒｉｇｈｔ＿ｓｋｉｎは、ｍａｘ＿ｄａｒｋ＿ｓｋ
ｉｎよりも大きく選択される。暗いパラメータから明るいパラメータへの滑らか
な変化が行われる。

【００４９】全体的な輝度範囲にわたって以下の一般的な公式を得る。Ｄｅｌｔａ＿ｙ＞０

【００５０】

【数１１】に対して、

【００５１】

【数１２】であり、

【００５２】

【数１３】に対して、

【００５３】

【数１４】であり、

【００５４】

【数１５】に対して、

【００５５】

【数１６】であり、

【００５６】

【数１７】に対して、

【００５７】

【数１８】であり、

【００５８】

【数１９】に対して、

【００５９】

【数２０】であり、

【００６０】

【数２１】である。

【００６１】同様に、ｄａｒｋ＿ｎｅｇ＿ｇａｉｎとｂｒｉｇｈｔ＿ｎｅｇ＿ｇａｉｎはＬ
ｏｃａｌ＿ｎｅｇ＿ｇａｉｎに結合される。Ｌｏｃａｌｄｅｌｔａ＿Ｙは、一般
的な公式、

【００６２】

【数２２】を使用して計算される。

【００６３】アルゴリズムは、ヒストグラム修正の変調が肌色階調に影響を与えることを可
能とする。特に、動的なコントラストアルゴリズムが使用されるときには、黒に
近い肌色及び白に近い肌色で大きな改善を提供する。

【００６４】ヒストグラムの基本は非常に単純である。暗い領域から明るい領域への及び、
ｄｅｌｔａ＿ｙ＜０からｄｅｌｔａ＿ｙ＞０への、要求される連続性を提供する
ようにのみ注意される。ＵＶヒストグラム補償に対する既に存在するパラメータ
を考慮して、ゲインパラメータが選択される。

【００６５】ヒストグラム修正アルゴリズムは、多くのｏｐ画像を考慮して最適化される。
しばしば、肌色階調のようなきわどい素材でアルゴリズムが適切に実行するよう
に妥協がなされる。肌色階調をヒストグラムに局部的に結合することは、肌色階
調を劣化させることなく、全体の画像に対してヒストグラム修正アルゴリズムを
改善することを可能とする。アルゴリズムの主な制限は、実際には、肌色階調領
域の精度である。ときどき、肌色階調領域の境界内で最大の補正が要求される。
しかし、連続性の理由により、非肌色領域に影響を及ぼすのを避けるために、補
正は肌色領域の境界で０になされねばならない。提案された補正は大部分の画像
を改善するように扱う。

【００６６】図４は、ヒスト−肌色補正ブロック５の詳細な実施例を示し、どのように肌色
復号記１がこのブロック５を制御するかを示す。それは、補正係数ｃｏｒ＿ｆａ
ｃとｄｅｌｔａ＿ｙからｌｏｃａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ｙを得るために、パラメータ
ｄａｒｋ＿ｐｏｓ＿ｇａｉｎ、ｂｒｉｇｈｔ＿ｐｏｓ＿ｇａｉｎ、ｄａｒｋ＿ｎ
ｅｇ＿ｇａｉｎ、ｂｒｉｇｈｔ＿ｎｅｇ＿ｇａｉｎ、ｍｉｎ＿ｂｒｉｇｈｔ＿ｓ
ｋｉｎ、ｍａｘ＿ｄａｒｋ＿ｓｋｉｎ、及び、ｉｎｄｅｘがどのように使用され
るかを示す上述の公式の実行である。

【００６７】肌色階調検出ブロック１の実施例では、補正係数ｃｏｒ＿ｆａｃは、次のよう
に、ＹＵＶから得られる。２つの軸は、Ｖｒｅｆ１＝４＊Ｕ＋３＊ＶＶｒｅｆ２＝２．５＊Ｖ−２＊Ｕ−ｍｉｎ（Ｙ，２５６）−２５６のように定義される。Ｙが一定で、肌色階調は、ａｂｓ（Ｖｒｅｆ１）＜ｍｉｎ
（Ｙ，２５６）とａｂｓ（Ｖｒｅｆ２）＜ｍｉｎ（Ｙ，２５６）により定義され
る、平行四辺形である。公式はもちろんＹＵＶフォーマットに依存し、その元の
フォーマットは９ビットである。重要なことは、一定のＹ面で、常に平行四辺形
のように見えることである。

【００６８】補正係数はＹが一定でピラミッドであり、その詳細を、以下に述べる。

【００６９】肌色階調以外の他のアプリケーションに対しては、目標は、３又は４次元以下
の単純な幾何学的形状を保持することである。こつは、Ｖｒｅｆ１とＶｒｅｆ２
軸をうまく定義することである。基本的には、補正係数ｃｏｒ＿ｆａｃが、ピラ
ミッドとして簡単に表現できるように、検出領域が平行四辺形に見えるような軸
を見つけることが望ましい。４次元以上の場合には、更なる連続性の問題を扱わ
ねばならず、そして、大部分の場合には、それは、実際に非常に小さな部分、信
号状態の非常に特別な部分を分離しようとすることを意味する。この検出は、全
体の領域と比較して非常に小さいまま残らねばならないが、しかし、関連してい
なくてはならない。

【００７０】実験は、肌色階調が図５のＹＵＶ内に集中されることを示す。肌色階調は、４
＊Ｕ＋３＊Ｖ＝Ｖｒｅｆ１により定義される軸に沿って集中する。Ｖｒｅｆ１＝
０に沿って、Ｙから独立に、典型的な肌色階調の最も高い集中が得られる。

【００７１】Ｖｒｅｆ１＞０は更に赤い肌色に対応する。

【００７２】Ｖｒｅｆ１＜０は更に黄色い肌色に対応する。

【００７３】ＵＶ領域が単独の場合には、肌色階調領域は、Ｙが減少するにつれて、より小
さくなる。更にその上、領域の中心は、Ｙが減少されるときには、より小さなＵ
Ｖ値に向かって移動する。

【００７４】Ｙが一定で、肌色領域は、｜Ｖｒｅｆ１｜＜ＭａｘＳｋｉｎＴｏｎｅＶａｒｉａｔｉｏｎ｜Ｖｒｅｆ２｜＜ＭａｘＳａｔｕｒａｔｉｏｎＶａｒｉａｔｉｏｎに定義される平行四辺形として表現できる。ここで、Ｖｒｅｆ２＝２．５＊Ｖ−
２＊Ｕ−ｍｉｎ（Ｙ，２５６）−２５６であり、ＭａｘＳｋｉｎＴｏｎｅＶａｒｉａｔｉｏｎ＝ｍｉｎ（Ｙ，２５６）ＭａｘＳａｔｕｒａｔｉｏｎＶａｒｉａｔｉｏｎ＝ｍｉｎ（Ｙ，２５６）図６と７は、Ｙ＞２５６に対するＵＶ及びＶｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２内の肌色階
調領域を示す。Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２と、ＭａｘＳｋｉｎＴｏｎｅＶａｒｉａ
ｔｉｏｎ、ＭａｘＳａｔｕｒａｔｉｏｎＶａｒｉａｔｉｏｎにより定義される境
界により定義される検出角は、領域内の肌色階調を可能な限り含み且つ、真の黄
色又は赤色階調を可能な限り除外する妥協の結果である。（Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅ
ｆ２）＝（０，０）での肌色階調は、肌色階調内で特に望まれるヒスト補正に、
割合でもっとも補正される。更に領域の中心にゆくほど、なされる補正は少ない
。

【００７５】図８のピラミッドは、（２５６にスケーリングされた）補正の量を定義する。
それは、以下のアルゴリズムで定義され、ｌｏｃａｌ＿ｙ、ｌｏｃａｌ＿ｕ、及
び、ｌｏｃａｌ＿ｖは、局部ＹＵＶ値であり、ＳｋｉｎＶｒｅｆ１＝３＊ｌｏｃａｌ＿ｖ＋４＊ｌｏｃａｌ＿ｕ最大肌色補正ＳｋｉｎＣｏｒｒＭａｘ＝ｍｉｎ（ｌｏｃａｌ＿ｙ，２５６）

【００７６】

【数２３】である。

【００７７】上述の実施例は、本発明を制限するものではなく、説明のためであり、当業者
は、請求の範囲から離れることなく多くの代わりの実施例を設計できる。請求項
においては、括弧の間に示された参照符号は請求項を制限するものではない。単
語”有する”は請求項に記載された以外の構成要素又はステップの存在を除外し
ない。単語”ａ”又は”ａｎ”は複数の構成要素の存在を除外しない。本発明は
、幾つかの特徴的な構成要素を有するハードウェア又は、好適にプログラムされ
たコンピュータにより実行できる。幾つかの手段を列挙する装置の請求項では、
幾つかの手段は、１つの且つ同じハードウェアで実現される。ある手段が相互に
異なる従属請求項で引用されているのは、これらの手段の組合せは、優位に使用
することができないということを意味するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従った画像信号改善装置を有する表示装置の第１の実施例の基本ブロ
ック図を示す図である。

【図２】輝度の関数としての２つのパラメータを示す図である。

【図３】異なるパラメータ設定に対する肌色階調対ヒストグラム補正を示す図である。

【図４】図１のブロック図の一部を更に詳細に示す図である。

【図５】ＹＵＶの肌色階調検出領域を示す図である。

【図６】Ｙ＞２５６に対するＵＶの肌色階調検出領域を示す図である。

【図７】Ｙ＞２５６に対するＶｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２の肌色階調検出領域を示す図であ
る。

【図８】肌色階調検出領域内の位置に依存する補正係数を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０４Ｎ 1/60 Ｈ０４Ｎ 1/46 Ｚ (72)発明者ニーウェンハイゼン，ミシェルウェーオランダ国，5656 アーアーアインドーフェン，プロフ・ホルストラーン６Ｆターム(参考） 5B057 AA11 BA02 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC01 CE11 CE17 CE18 CH08 5C066 AA03 AA11 CA05 CA08 EA05 EA07 EA13 EC01 GA01 GA05 KD07 5C077 LL04 MP08 PP15 PP36 PP37 PQ12 PQ19 SS06 5C079 HB09 LA12 LB01 NA03 NA06 PA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像信号の改善のための方法であって、画像信号に、全体の画像又は画像の第１の部分にわたる輝度レベル分布に基づ
いて、ヒストグラムに基づく画像信号修正を行うステップと、コントラストと輝度以外の局部的に測定された画像信号特性に依存して、ヒス
トグラムに基づく画像信号修正を局部的に調整するステップとを有し、局部的に
測定された画像信号特性は、各々が実質的に全体の画像又は画像の第１の部分よ
りも小さい画像の第２の部分に関連し、その第２の部分は全体の画像又は画像の
第１の部分内にある方法。
【請求項２】最大局部調整が、局部的に測定された画像信号特性の検出領
域の中心で行われ、且つ、検出領域の外側又は境界において局部調整が行われず
、局部調整は検出領域の中心から検出領域の境界に向かって実質的に連続的に変
化する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】局部的に測定された画像信号特性は、色及び/又はテクスチ
ャである請求項１に記載の方法。
【請求項４】局部的に測定された画像信号特性は、第２の部分が肌色に関
連するか否かを示す請求項３に記載の方法。
【請求項５】第２の部分は個々の画素である請求項１に記載の方法。
【請求項６】画像信号改善装置であって、画像信号に、全体の画像又は画像の第１の部分にわたる輝度レベル分布に基づ
いて、ヒストグラムに基づく画像信号修正を行う手段と、コントラストと輝度以外の局部的に測定された画像信号特性に依存して、ヒス
トグラムに基づく画像信号修正を局部的に調整する手段とを有し、局部的に測定
された画像信号特性は、各々が実質的に全体の画像又は画像の第１の部分よりも
小さい画像の第２の部分に関連し、その第２の部分は全体の画像又は画像の第１
の部分内にある装置。
【請求項７】改善された画像信号を発生する、請求項６に記載の画像信号
改善装置と、改善された画像信号を表示する表示ユニットとを有する表示装置。