JP2005341564A - ノイズ処理が可能なガンマ補正装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明はガンマ補正時にノイズがブーストアップされる現象を抑えることができるノイズ処理の可能なガンマ補正装置およびガンマ補正方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係るガンマ補正装置の信号抽出部２１０は、入力映像信号から高周波数信号および低周波数を抽出し、臨時加重値算出部２２０は入力映像信号の輝度レベルに基づいて所定の臨時加重値を算出し、決定部２４０は抽出された高周波信号のうちガンマ補正に参与する高周波信号を算出された臨時加重値に基づいて決め、ガンマ補正部２６０はガンマ補正に参与する高周波信号と低周波信号をガンマ補正する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ノイズ処理が可能なガンマ補正装置およびガンマ補正方法に関し、詳細には、ガンマ補正時に生じるノイズのブーストアップ現象を抑えることのできるノイズ処理が可能なガンマ補正装置およびガンマ補正方法に関する。

カムコーダーのような撮像装置において、撮像素子の入力電圧対出力映像の輝度レベルは図１の（１）のように線形特性を有している一方、ＣＲＴブラウン管の入力電圧対出力映像の輝度レベルは図１における（２）のように非線形の特性を有する。係る非線形特性によりＣＲＴブラウン管に表示される映像には歪曲が発生してしまう。

従って、映像歪曲を補正するために（１）のような映像信号は（３）のような映像信号にガンマ補正（Ｇａｍｍａ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）された後、ＣＲＴブラウン管に入力される。これにより、ＣＲＴブラウン管には（１）のように線形特性を有する実際の映像が表示される。即ち、ガンマ補正はＣＲＴブラウン管に表示される出力映像が図１における（１）のように線形特性を有するよう入力映像の輝度レベルを（３）のように増加させるのである。

しかし、従来の方法をもってガンマ補正を行う場合、実際の映像のみならず、ノイズの輝度レベルも共に増加してしまい、ノイズのブーストアップ（ｂｏｏｓｔ−ｕｐ）現象が生じる。これはＣＲＴブラウン管に表示される低輝度レベルの映像の信号対ノイズ比を低化させる問題を抱えている。

係る現象はガンマ補正装置のみならず、低輝度レベルが相対的にブーストアップされる一般の非線形伝送機能（ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を行う装置にも生じ得る。

本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、ガンマ補正時にノイズがブーストアップされる現象を抑えることのできるノイズ処理が可能なガンマ補正装置およびガンマ補正方法を提供することにある。

前述の技術的な課題を解決するために、本発明に係るノイズ処理が可能なガンマ補正装置は、入力映像信号から所定の周波数以上の高周波数信号および前記所定の周波数未満の低周波数を抽出する信号抽出部と、前記入力映像信号の輝度レベルに基づいて所定の臨時加重値を算出する臨時加重値算出部と、前記抽出された高周波信号のうちガンマ補正に参与する高周波信号を前記算出された臨時加重値に基づいて決める決定部と、前記ガンマ補正に参与する前記抽出された高周波信号と低周波信号とをガンマ補正するガンマ補正部と、を含むことを特徴とする。

上記のガンマ補正装置において、好ましくは、前記臨時加重値算出部は、前記入力映像信号の輝度レベルが小さいほど前記抽出された高周波信号が前記ガンマ補正に参与する比率が減少するように前記臨時加重値を算出する。

また、上記のガンマ補正装置において、好ましくは、前記臨時加重値算出部は、前記入力映像信号の輝度レベルに反比例する前記臨時加重値を算出する。

また、上記のガンマ補正装置において、好ましくは、前記臨時加重値算出部は次式に基づいて前記臨時加重値を算出する。

尚、ｋは前記臨時加重値、−ａは前記臨時加重値の勾配、ａは前記勾配の絶対値、 V_lumは前記入力映像信号の輝度レベルである。

上記のガンマ補正装置において、好ましくは、前記入力映像信号を含むフレームまたはフィールドの明るさに基づいて勾配の絶対値を算出する勾配算出部をさらに含み、前記勾配の絶対値が小さいほど前記フレームまたはフィールドは明るい。

また、上記のガンマ補正装置において、好ましくは、前記決定部は、１から前記１より小さい前記臨時加重値を減算して前記抽出された高周波信号に付与すべき最終加重値を算出する減算器と、前記最終加重値と前記抽出された高周波信号とを乗算し、前記ガンマ補正に参与する高周波信号を算出する乗算器と、を含む。

上記のガンマ補正装置において、好ましくは、前記信号抽出部は、前記入力映像信号から前記低周波信号を抽出する低域通過フィルタと、前記抽出された低周波信号の位相だけ前記入力映像信号を遅延する遅延部と、前記遅延された入力映像信号から前記抽出された低周波信号を減算して前記高周波信号を抽出する減算器と、を含む。

また、上記のガンマ補正装置において、好ましくは、前記ガンマ補正された高周波信号および前記ガンマ補正された低周波信号を加算して、補正された最終映像信号を算出する加算器をさらに含む。

さらに、上記のガンマ補正装置において、好ましくは、前記臨時加重値と前記抽出された高周波信号とを乗算して前記ガンマ補正に不参した高周波信号を算出する乗算器をさらに含み、前記加算器は前記ガンマ補正された入力映像信号と前記ガンマ補正に参与しない高周波信号とを加算して、エッジ成分が補償された前記最終映像信号分を出力する。

一方、前述の技術的な課題を解決するための、本発明に係るノイズ処理が可能なガンマ補正方法は、入力映像信号から所定の周波数以上の高周波数信号および前記所定の周波数未満の低周波数を抽出する信号抽出ステップと、前記入力映像信号の輝度レベルに基づいて所定の臨時加重値を算出する臨時加重値算出ステップと、前記抽出された高周波信号のうちガンマ補正に参与する高周波信号を前記算出された臨時加重値に基づいて決める決定ステップと、前記ガンマ補正に参与する前記抽出された高周波信号と低周波信号とをガンマ補正するガンマ補正ステップと、を含むことを特徴とする。

上記のガンマ補正方法において、好ましくは、前記臨時加重値算出ステップは、前記入力映像信号の輝度レベルが小さいほど前記抽出された高周波信号が前記ガンマ補正に参与する比率が減少するように前記臨時加重値を算出する。

また、上記のガンマ補正方法において、前記臨時加重値算出ステップは、前記入力映像信号の輝度レベルに反比例する前記臨時加重値を算出することが好ましい。

また、上記のガンマ補正方法において、好ましくは、前記臨時加重値算出ステップは次式に基づいて前記臨時加重値を算出する。

尚、ｋは前記臨時加重値、−ａは前記臨時加重値の勾配、ａは前記勾配の絶対値、V_lumは前記入力映像信号の輝度レベルである。

また、上記のガンマ補正方法において、好ましくは、前記臨時加重値算出ステップの前に、前記入力映像信号を含むフレームの平均輝度値に基づいて前記勾配の絶対値を算出する勾配算出ステップをさらに含み、前記勾配の絶対値が小さいほど前記フレームまたはフィールドは明るいことを意味する。

また、上記のガンマ補正方法において、好ましくは、前記決定ステップは、１から前記１より小さい前記臨時加重値を減算して前記抽出された高周波信号に付与すべき最終加重値を算出する減算ステップと、前記最終加重値と前記抽出された高周波信号とを乗算し、前記ガンマ補正に参与する高周波信号を算出する乗算ステップと、を含む。

また、上記のガンマ補正方法において、好ましくは、前記信号抽出ステップは、前記入力映像信号から前記低周波信号をフィルタリングするフィルタリングステップと、前記フィルタリングされた低周波信号の位相だけ前記入力映像信号を遅延する遅延ステップと、前記遅延された入力映像信号から前記フィルタリングされた低周波信号を減算して前記高周波信号をフィルタリングする減算ステップと、を含む。

また、上記のガンマ補正方法において、前記ガンマ補正された高周波信号および前記ガンマ補正された低周波信号を加算して補正された最終映像信号を算出する加算ステップをさらに含むことが好ましい。

さらに、上記のガンマ補正方法において、好ましくは前記臨時加重値と前記抽出された高周波信号とを乗算して前記入力映像信号のエッジ成分を算出する乗算ステップをさらに含み、前記加算ステップは、前記補正された入力映像信号と前記エッジ成分とを加算して前記エッジ成分が補償された前記最終映像信号を出力する。

本発明に係るガンマ補正装置は、入力映像信号から所定の周波数以上の高周波信号および前記所定の周波数未満の低周波信号を抽出する信号抽出部と、前記入力映像信号の輝度レベルに基づいてガンマ補正に対する最終加重値を算出する最終加重値算出部と、前記ガンマ補正に参与する抽出された高周波信号および低周波信号をガンマ補正するガンマ補正部と、を含む。

上記のガンマ補正装置において、好ましくは、前記最終加重値算出部は次式に基づいて前記最終加重値を算出する。

尚、ｗ’は前記ガンマ補正に対する高周波信号の最終加重値、ａ’は前記最終加重値における勾配の正の値、V_lumは入力映像信号 V_inを１に標準化した輝度レベルである。

また、上記のガンマ補正装置において、前記入力映像信号を含むフレームまたはフィールドの明るさに基づいて前記勾配の絶対値を算出する勾配算出部をさらに含み、前記勾配の絶対値が小さいほど前記フレームまたはフィールドは明るいことを意味する。

また、上記のガンマ補正装置において、前記信号抽出部は、前記入力映像信号から前記低周波信号を抽出する低域通過フィルタと、前記抽出された低周波信号の位相だけ前記入力映像信号を遅延する遅延部と、前記遅延された入力映像信号から前記抽出された低周波信号を減算して前記高周波信号を抽出する減算器と、を含むことができる。

また、上記のガンマ補正装置において、好ましくは、前記ガンマ補正された高周波信号および前記ガンマ補正された低周波信号とを加算して補正された最終映像信号を算出する加算器をさらに含む。

また、上記のガンマ補正装置において、前記最終加重値と前記減算器から抽出された高周波信号とを乗算して前記ガンマ補正に参与した高周波信号を算出する乗算器をさらに含む。

さらに、上記のガンマ補正装置において、１から前記１より小さい前記最終加重値ｗ’を減算して前記抽出された高周波信号に付与すべき臨時加重値を算出する減算器と、前記臨時加重値と前記減算器から算出された高周波信号とを乗算し、前記ガンマ補正に参与しない高周波信号を算出する乗算器と、をさらに含むことが好ましい。

本発明に係る、ノイズ処理が可能なコンピューター格納媒体における動作制御方法は、入力映像信号から所定の周波数以上の高周波信号および前記所定の周波数未満の低周波信号を抽出する信号抽出ステップと、前記入力映像信号の輝度レベルに基づいて所定の臨時加重値を算出する臨時加重値算出ステップと、前記抽出された高周波信号のうちガンマ補正に参与する高周波信号を前記算出された臨時加重値に基づいて決める決定ステップと、前記ガンマ補正に参与する前記抽出された高周波信号および低周波信号をガンマ補正するガンマ補正ステップと、を含むことを特徴とする。

上記の動作制御方法は、好ましくは、前記臨時加重値算出ステップは、前記入力映像信号の輝度レベルが小さいほど前記抽出された高周波信号が前記ガンマ補正に参与する比率が減少するように前記臨時加重値を算出する。

さらに、上記の動作制御方法は、好ましくは、前記臨時加重値算出ステップは、前記入力映像信号の輝度レベルに反比例する前記臨時加重値を算出する。

上記の動作制御方法は、好ましくは、前記臨時加重値算出ステップは、次式に基づいて前記臨時加重値を算出する。

ここで、ｋは臨時加重値、−ａは前記臨時加重値の勾配、ａは前記勾配の絶対値、V_lumは入力映像信号の輝度レベルである。

さらに、上記の動作制御方法は、好ましくは前記臨時加重値算出ステップの前に、前記入力映像信号を含むフレームの平均輝度値に基づいて前記勾配の絶対値を算出する勾配算出ステップをさらに含み、前記勾配の絶対値が小さいほど前記フレームまたはフィールドは明るいことを意味する。

また、上記の動作制御方法は、好ましくは前記決定ステップは、１から前記１より小さい前記臨時加重値を減算して前記抽出された高周波信号に付与すべき最終加重値を算出する減算ステップと、前記最終加重値と前記抽出された高周波信号を乗算し、前記ガンマ補正に参与する高周波信号を算出する乗算ステップと、を含むことが好ましい。

また、前記抽出ステップは、前記入力映像信号から前記低周波信号をフィルタリングするフィルタリングステップと、前記フィルタリングされた低周波信号の位相だけ前記入力映像信号を遅延する遅延ステップと、前記遅延された入力映像信号から前記フィルタリングされた低周波信号を減算して前記高周波信号をフィルタリングする減算ステップと、を含む。

また、上記の動作制御方法は、好ましくは前記ガンマ補正された高周波信号および前記ガンマ補正された低周波信号を加算して補正された最終映像信号を算出する加算ステップをさらに含む。

さらに、上記の動作制御方法は、前記臨時加重値と前記抽出された高周波信号とを乗算して前記入力映像信号のエッジ成分を算出する乗算ステップをさらに含み、前記加算ステップは、前記補正された入力映像信号と前記エッジ成分とを加算して前記エッジ成分が補償された前記最終映像信号を出力することが好ましい。

本発明に係るノイズ処理が可能なガンマ補正装置およびガンマ補正方法によると、入力映像信号（V_in）の輝度レベルが小さいほど高周波成分がガンマ補正に参与する比率を小さくすることでノイズがブーストアップされることを抑えることができる。

さらに、本発明によると、エッジ成分について補償を実施することによって、エッジ部分から発生する誤差（Ａｒｔｉｆａｃｔ）を予防できる。これにより、ＣＲＴブラウン管には高品質の映像が表示され得る。

さらに、本発明は輝度信号を求めるため必要とされるマトリクス（ｍａｔｒｉｘ）を要しないため、ハードウェアリソース（ｒｅｓｏｕｒｃｅ）の使用量を節減し、製品の競争力を強化することができる。

以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
［実施形態１］

図２は本発明の好適な第１の実施形態に係るノイズ処理が可能なガンマ補正装置を概略的に示したブロック図である。

同図に示したように、本発明に係るノイズ処理が可能なガンマ補正装置２００はガンマ補正時にノイズがブーストアップされることを防止する装置である。

このため、本発明に係るノイズ処理が可能なガンマ補正装置２００は、信号抽出部２１０、臨時加重値算出部２２０、勾配算出部２３０、決定部２４０、第１加算器２５０、ガンマ補正部２６０、第２乗算器２７０、および第２加算器２８０を含んでいる。

信号抽出部２１０は、入力される映像信号（V_in）から低周波信号および高周波信号を抽出する。このために、信号抽出部２１０は低域通過フィルタ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）２１２、遅延部２１４、および第１減算器２１６を含む。

低域通過フィルタ２１４は入力映像信号（V_in）のうち設定された周波数未満の信号である低周波信号（ＬＦ）を抽出する。

図３は周波数に係る人の目の敏感度を示したグラフである。

同図に示したように、人の目が敏感な反応を示す高周波領域はｆ１〜ｆ２である。従って、映像信号の低周波領域（ｆ１以下）にノイズが混じった場合より高周波領域（ｆ１〜ｆ２）にノイズが混じった場合に、人の目はより敏感に反応する。これにより、低域通過フィルタ２１４は、図３に示した第１周波数ｆ１を遮断周波数（Ｃｕｔ−ｏｆｆ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）として設定して低周波信号（ＬＦ）を抽出する。

遅延部２１４は低域通過フィルタ２１２から抽出された低周波信号（ＬＦ）の位相だけ入力映像信号（V_in）を遅延させる。

第１減算器は２１６は遅延された入力映像信号（V_in）から低周波信号（ＬＦ）を減算して高周波信号（ＨＦ）を抽出する。

臨時加重値算出部２２０は、抽出された高周波信号（ＨＦ）のうちガンマ補正に参与する高周波信号の比率（１−ｋ）を決めるための変数（ｋ）を算出する。本発明において、臨時加重値算出部２２０は、図４および図５に基づいて説明する２つの特性を用いて変数（ｋ）を算出する。

図４は一般のガンマ補正による入力電圧対出力映像信号の比を示したグラフであり、図５は入力映像信号の輝度レベルによる人の目の敏感度を示したグラフである。

第１の特性は、図４に示したように、入力電圧が小さい領域（ｖ１）に対応される出力映像信号の変化量（△１）が、入力電圧が大きい領域（ｖ２）に対応される出力映像信号の変化量（△２）より大きいという特性を有している。

第２の特性は、図５に示したように、人の目は映像信号の輝度レベルが小さいほど輝度レベル変化に敏感な反応を示すという特徴を持つ。例えば、人の目はホワイトを示す輝度レベル２５５が２５４に変化する時よりブラックを示す輝度レベル０が輝度レベル１に変化する時もっと敏感な反応を示す。

即ち、前述した２つの特性は、高周波成分であるノイズは高輝度レベルより低輝度レベルに割合に多く挿入され、人の目は低輝度レベルに挿入されたノイズにより敏感に作用することを意味する。

従って、臨時加重値算出部２２０は入力映像信号（V_in）の輝度レベルが小さいほど高周波信号（ＨＦ）がガンマ補正に参与する比率（１−ｋ）を減少させる変数（ｋ）を算出する。以下、ガンマ補正に参与する高周波信号の比率は最終加重値（ｗ）、変数は臨時加重値（ｋ）とする。

このために、臨時加重値算出部２２０は、図６に示したように、入力映像信号（V_in）の輝度レベルに反比例する臨時加重値（ｋ）を算出する。これを式で表すと次の通りである。

尚、ｋはガンマ補正に参与する高周波信号の最終加重値（ｗ）を決定するための臨時加重値、−ａは臨時加重値の勾配、ａは勾配の絶対値、 V_lumは入力映像信号（V_in）の輝度レベルを１に正規化（ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ）したのを意味する。ここで、勾配の絶対値であるａはｋを適用するか否かを決定する臨界値であって、映像が全体的に暗いほどａは大きいことが好ましい。即ち、映像が全体的に暗いほど臨時加重値の勾配は急激になり、これにより高周波信号（ＨＦ）に挿入されるノイズの量を減少させ得る。

図６および式（１）に基づくと、臨時加重値算出部２２０は、入力映像信号（V_in）の輝度レベルが１／ａより大きければｋ＝０を算出する。すなわち、臨時加重値算出部２２０は所定の臨界値（１／ａ）以上である入力映像信号（V_in）の高周波信号は１００％ガンマ補正に参与するようにし、所定の臨界値（１／ａ）より小さい入力映像信号（V_in）の高周波信号はｋに応じて一部のみガンマ補正に参与するよう行う。

例えば、ａが２であり、入力映像信号が８ｂｉｔである場合、臨時加重値算出部２２０は輝度レベルが１２８以上である入力映像信号に対してはｋ＝０を算出し、輝度レベルが６４である入力映像信号に対してはｋ＝０.５を算出する。これは、輝度レベル１２８の正規化値は１／２であり、輝度レベル６４の正規化値は１／４であるためである。これによって、輝度レベルが１２８である入力映像信号の高周波成分は１００％ガンマ補正に参与し、輝度レベルが６４である入力映像信号の高周波成分は５０％のみガンマ補正に参与することになる。

一方、臨時加重値（ｋ）の算出に使用される勾配絶対値（ａ）は映像信号の統計値により決められた特定値を使用するか、現在入力される入力映像信号（V_in）の特性により可変的に適用することができる。後者の場合、勾配の絶対値（ａ）は勾配算出部２３０により算出される。

勾配算出部２３０は、入力映像信号（V_in）を含む１つのフレームまたはフィールド（ｆｒａｍｅ／ｆｉｅｌｄ）の映像情報に基づいて勾配の絶対値（ａ）を算出する。例えば、勾配算出部はフレーム／フィールドの明るさに基づいて勾配の絶対値（ａ）を算出する。この際に勾配の絶対値（ａ）はフレーム／フィールドが明るいほど小さい値を有する。

決定部２４０は信号抽出部２１０により抽出された高周波信号（ＨＦ）のうちガンマ補正に参与する高周波信号を臨時加重値算出部２２０から算出された臨時加重値（ｋ）に基づいて決める。

このために、決定部２４０は第２減算器２４２および第１乗算器２４４を含む。
第２減算器２４２は１から１より小さい臨時加重値（ｋ）を減算して高周波信号（ＨＦ）に付与すべき最終加重値（ｗ＝１−ｋ）を算出する。臨時加重値（ｋ）が大きいほど高周波信号（ＨＦ）に付与する最終加重値（ｗ）は小さくなり、これによりガンマ補正に参与する高周波信号（（１−ｋ）×ＨＦ）の比率も減少する。

第１乗算器２４４は最終加重値（ｗ）と高周波信号（ＨＦ）とを乗算してガンマ補正に参与する高周波信号（（１−ｋ）×ＨＦ）を算出する。

第１加算器２５０は低域通過フィルタ２１４により抽出された低周波信号（ＬＦ）および第１乗算器２４４により算出された高周波信号（（１−ｋ）×ＨＦ）を加算する。
ガンマ補正部２６０は第１加算器２５０から出力される低周波信号および高周波信号をガンマ補正してガンマ補正された映像信号(ＬＦ+（（１-ｋ）×ＨＦ）^γ)を出力する。
第２乗算器２７０は高周波信号（ＨＦ）と臨時加重値（ｋ）とを乗算してガンマ補正に参与しない高周波信号（ｋ×ＨＦ）を算出する。これは高周波信号（ＨＦ）に含まれたエッジ成分を補正するためである。

第２加算器２８０はガンマ補正部２６０から出力されるガンマ補正された映像信号 (ＬＦ+（（１-ｋ）×ＨＦ）^γ)および第２乗算器２７０から出力される高周波信号（ｋ×ＨＦ）を加算して最終映像信号（V_out）を出力する。ガンマ補正に参与しない高周波信号（ｋ×ＨＦ）を加算する理由として、高周波信号（ＨＦ）に含まれたエッジ成分を補正するために実際映像とほぼ同一な映像を具現するためである。ここで、ガンマ補正された最終映像信号（V_out）を式に表すと次の通りである。

式（２）に基づくと、ｋが輝度レベルに反比例する場合、映像が暗いほど高周波信号のガンマ補正参与比率（ｗ）は減少する。これによってガンマ補正時にノイズのレベルが増加される量分を減少させる。

図７は図２によるノイズ処理が可能なガンマ補正方法を説明するためのフローチャートである。

図２ないし図７に示したように、信号抽出部２１０は入力映像信号（V_in）から低周波信号（ＬＦ）および高周波信号（ＨＦ）を抽出する（Ｓ７１０）。

Ｓ７１０が行われると、臨時加重値算出部２２０は入力映像信号（V_in）の輝度レベルに基づいて臨時加重値（ｋ）を算出する（Ｓ７２０）。なお、算出される臨時加重値（ｋ）は輝度レベルのサイズに反比例する。

第２減算器２４２は１から臨時加重値（ｋ）を減算し最終加重値（１−ｋ）を算出する（Ｓ７３０）。最終加重値（１−ｋ）は低輝度レベルに比例する。即ち、最終加重値（１−ｋ）は低輝度レベルであるほどガンマ補正に参与する高周波信号の参与比率を減少させる。

第１乗算器２４４は最終加重値（１−ｋ）に基づいてガンマ補正に参与する高周波信号を決める（Ｓ７４０）。即ち、第１乗算器２４４は最終加重値（１−ｋ）と高周波信号（ＨＦ）を乗算することによって抽出された高周波信号（ＨＦ）のうちガンマ補正に参与する高周波信号（（１−ｋ）×ＨＦ）が決められる。この際、低輝度レベルであるほど高周波信号に付与される最終加重値（１−ｋ）は小さくなるので、ガンマ補正の際ノイズのレベルが増加される量分、減少させることができる。

Ｓ７４０が行われると、第１加算器２５０は低周波信号（ＬＦ）および第１乗算器２４４により算出された高周波信号（（１−ｋ）×ＨＦ）を加算する（Ｓ７５０）。

Ｓ７５０が行われると、ガンマ補正部２６０は第１加算器２５０から出力される低周波信号（ＬＦ）および高周波信号（（１−ｋ）×ＨＦ）をガンマ補正する（Ｓ７６０）。

Ｓ７６０が行われると、第２乗算器２７０は高周波信号（ＨＦ）と臨時加重値（ｋ）とを乗算してガンマ補正に参与しない高周波信号（ｋ×ＨＦ）を算出する（Ｓ７７０）。

Ｓ７７０が行われると、第２加算器２８０はガンマ補正部２６０から出力されるガンマ補正された映像信号(ＬＦ+（（１-ｋ）×ＨＦ）^γ)および第２乗算器２７０から出力される高周波信号（ｋ×ＨＦ）を加算してエッジ成分が補償された最終映像信号（V_out）を出力する（Ｓ７８０）。
［実施形態２］

図８は本発明の好適な第２実施形態に係るノイズ処理が可能なガンマ補正装置を概略的に示したブロック図である。

同図に示したように、本発明に係るノイズ処理が可能なガンマ補正装置８００は信号抽出部８１０、最終加重値算出部８２０、勾配算出部８３０、第１乗算器８４０、第１加算器８５０、ガンマ補正部８６０、第２減算器８７０、第２乗算器８８０、および第２加算器８９０とを含んでなる。

なお、同図に示した各ブロックは図２に示した各ブロックと類似した動作を行うためその詳説は除く。

低域通過フィルタ８１２は入力映像信号（V_in）のうち低周波信号ＬＦを抽出する。遅延部８１４は低域通過フィルタ８１２から抽出された低周波信号（ＬＦ）の位相だけ入力映像信号（V_in）を遅延させる。

第１減算器８１６は遅延された入力映像信号（V_in）から低周波信号（ＬＦ）を減算して高周波信号（ＨＦ）を抽出する。

最終加重値算出部８２０は高周波信号（ＨＦ）のうちガンマ補正に参与する高周波信号の比率を算出する。なお、最終加重値算出部８２０は図４および図５を参照して説明した２つの特性を用いてその比率を算出する。

即ち、最終加重値算出部８２０は、図９に示した通りに、入力映像信号（V_in）の輝度レベルが小さいほど高周波信号（ＨＦ）がガンマ補正に参与する比率が減少するように行う。以下、ガンマ補正に参与する高周波信号の比率は最終加重値（ｗ’）とする。

これを式で示すと式（３）の通りである。

尚、ｗ’はガンマ補正に参与する高周波信号の最終加重値、ａ’は最終加重値の勾配であって、正の値を有し、V_lumは入力映像信号（V_in）の輝度レベルを１として正規化したことを意味する。ここで、正の値として表すａ’は ｗ’を適用するか否かを決める臨界値であって、映像が全体的に暗いほど最終加重値の勾配は小さくなる。これによって、映像が全体的に暗いほど高周波信号（ＨＦ）に挿入されるノイズの量を減少させることができる。

図９および式（３）を参照すると、最終加重値算出部８２０は入力映像信号（V_in）の輝度レベルが１／ａ’より大きければｗ’＝１を算出する。すなわち、最終加重値算出部８２０は所定の臨界値（１／ａ’）以上である入力映像信号（V_in）の高周波信号が１００％ガンマ補正に参与するようにし、所定の臨界値（１／ａ’）より小さい入力映像信号（Vin）の高周波信号はｗ’に応じて一部のみガンマ補正に参与するよう行う。

第１乗算器８４０は最終加重値（ｗ’）と第１減算器８１６により抽出された高周波信号（ＨＦ）とを乗算してガンマ補正に参与する高周波信号（ｗ’×ＨＦ）を算出する。

第１加算器８５０は低域通過フィルタ８１２により抽出された低周波信号（ＬＦ）および第１乗算器８４０により算出された高周波信号（ｗ’×ＨＦ）を加算する。

ガンマ補正部８６０は第１加算器８５０から出力された低周波信号および高周波信号をガンマ補正してガンマ補正された映像信号(（ＬＦ+ｗ’×ＨＦ）^γ)を出力する。

第２減算器８７０は、１から１より小さい最終加重値（ｗ’）を減算して高周波信号（ＨＦ）に付与すべき臨時加重値（１−ｗ’）を算出する。

第２乗算器８８０は、第２減算器８７０から出力される臨時加重値（１−ｗ’）と高周波信号（ＨＦ）とを乗算してガンマ補正に参与しない高周波信号（（１−ｗ’）×ＨＦ）を算出する。

第２加算器８９０は、ガンマ補正部８６０から出力されるガンマ補正された映像信号(（ＬＦ+ｗ’×ＨＦ）^γ)および第２乗算器８８０から出力される高周波信号（（１−ｗ’）×ＨＦ）を加算して最終映像信号（V_out）を出力する。ガンマ補正に参与しない高周波信号（（１−ｗ’）×ＨＦ）を加算する理由は高周波信号（ＨＦ）に含まれたエッジ成分を補償するためである。なお、ガンマ補正された最終映像信号（V_out）を式で表すと式（４）の通りである。

前記の式から分かるように、ガンマ補正に参与した高周波信号に付与する最終加重値が輝度レベルに比例するように設定する場合、映像が暗いほど高周波信号（ＨＦ）のガンマ補正の参与比率を低く算出することにより、ノイズのレベルが増加される量を減少させる。

従って、本発明は図３および図４に基づいて前述した２つの特性を用いることで入力映像信号（V_in）の輝度レベルが小さいほど高周波成分がガンマ補正に参与する比率を小さくして、ノイズがブーストアップされることを抑える。

一方、前述した本発明は、信号抽出部２１０、８１０の遅延部２１４、８１４、および第１減算器２１６，８１６の代わりに高域通過フィルタ（図示せず）を備えることができる。即ち、高域通過フィルタ（図示せず）を用いて入力映像信号（V_in）から高周波信号（ＨＦ）を抽出することもできる。

さらに、本発明は説明を容易にするためカメラのガンマ補正装置の場合についての例をあげたが、低輝度レベルが相対的にブーストアップされる装置にても応用および適用可能である。

以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその同等な物にまで及ぶものである。

一般のガンマ補正を説明するためのグラフである。 本発明の好適な第１実施形態に係るノイズ処理が可能なガンマ補正装置を概略的に示したブロック図である。 周波数による人の目に対する敏感度を示したグラフである。 一般のガンマ補正による入力電圧対出力映像信号の比を示したグラフである。 入力映像信号の輝度レベルによる人の敏感度を示したグラフである。 図２のガンマ補正に参与する高周波成分の最終加重値を決めるための臨時加重値を示した図である。 図２によるノイズ処理が可能なガンマ補正方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の好適な第２実施形態に係るノイズ処理が可能なガンマ補正装置を概略的に示したブロック図である。 図８のガンマ補正に参与する高周波成分の最終加重値を示した図である。

符号の説明

２００ ガンマ補正装置
２１０ 信号抽出部
２１２ 低域通過フィルタ
２１４ 遅延部
２１６ 第１減算器
２２０ 臨時加重値算出部
２３０ 勾配算出部
２４０ 決定部
２４２ 第２減算器
２４４ 第１乗算器
２５０ 第１加算器
２６０ ガンマ補正部
２７０ 第２乗算器
２８０ 第２加算器

Claims (34)

1. 入力映像信号から所定の周波数以上の高周波数信号および前記所定の周波数未満の低周波信号を抽出する信号抽出部と、
   前記入力映像信号の輝度レベルに基づいて所定の臨時加重値を算出する臨時加重値算出部と、
   前記抽出された高周波信号のうちガンマ補正に参与する高周波信号を前記算出された臨時加重値に基づいて決める決定部と、
   前記ガンマ補正に参与する前記抽出された高周波信号と低周波信号とをガンマ補正するガンマ補正部と、
   を含むことを特徴とするノイズ処理が可能なガンマ補正装置。
2. 前記臨時加重値算出部は、前記入力映像信号の輝度レベルが小さいほど前記抽出された高周波信号が前記ガンマ補正に参与する比率が減少するように前記臨時加重値を算出することを特徴とする請項１に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正装置。
3. 前記臨時加重値算出部は、前記入力映像信号の輝度レベルに反比例する前記臨時加重値を算出することを特徴とする請求項２に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正装置。
4. 前記臨時加重値算出部は次式に基づいて前記臨時加重値を算出することを特徴とする請求項３に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正装置。
   

   

   尚、ｋは前記臨時加重値、−ａは前記臨時加重値の勾配、ａは前記勾配の絶対値、 V_lumは前記入力映像信号の輝度レベルである。
5. 前記入力映像信号を含むフレームまたはフィールドの明るさに基づいて勾配の絶対値を算出する勾配算出部をさらに含み、
   前記勾配の絶対値が小さいほど前記フレームまたはフィールドは明るいことを特徴とする請求項４に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正装置。
6. 前記決定部は、
   １から前記１より小さい前記臨時加重値を減算して前記抽出された高周波信号に付与すべき最終加重値を算出する減算器と、
   前記最終加重値と前記抽出された高周波信号とを乗算し、前記ガンマ補正に参与する高周波信号を算出する乗算器と、
   を含むことを特徴とする請求項３に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正装置。
7. 前記信号抽出部は、
   前記入力映像信号から前記低周波信号を抽出する低域通過フィルタと、
   前記抽出された低周波信号の位相だけ前記入力映像信号を遅延する遅延部と、
   前記遅延された入力映像信号から前記抽出された低周波信号を減算して前記高周波信号を抽出する減算器と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正装置。
8. 前記ガンマ補正された高周波信号および前記ガンマ補正された低周波信号を加算して、補正された最終映像信号を算出する加算器をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のガンマ補正装置。
9. 前記臨時加重値と前記抽出された高周波信号とを乗算して前記ガンマ補正に参与しない高周波信号を算出する乗算器をさらに含み、
   前記加算器は前記ガンマ補正された入力映像信号と前記ガンマ補正に参与しない高周波信号とを加算して、エッジ成分が補償された前記最終映像信号分を出力することを特徴とする請求項８に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正装置。
10. 入力映像信号から所定の周波数以上の高周波数信号および前記所定の周波数未満の低周波数を抽出する信号抽出ステップと、
    前記入力映像信号の輝度レベルに基づいて所定の臨時加重値を算出する臨時加重値算出ステップと、
    前記抽出された高周波信号のうちガンマ補正に参与する高周波信号を前記算出された臨時加重値に基づいて決める決定ステップと、
    前記ガンマ補正に参与する前記抽出された高周波信号と低周波信号とをガンマ補正するガンマ補正ステップと、
    を含むことを特徴とするノイズ処理が可能なガンマ補正方法。
11. 前記臨時加重値算出ステップは、前記入力映像信号の輝度レベルが小さいほど前記抽出された高周波信号が前記ガンマ補正に参与する比率が減少するように前記臨時加重値を算出することを特徴とする請項１０に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正方法。
12. 前記臨時加重値算出ステップは、前記入力映像信号の輝度レベルに反比例する前記臨時加重値を算出することを特徴とする請求項１１に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正方法。
13. 前記臨時加重値算出ステップは次式に基づいて前記臨時加重値を算出することを特徴とする請求項１２に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正方法。
    

    

    尚、ｋは前記臨時加重値、−ａは前記臨時加重値の勾配、ａは前記勾配の絶対値、 V_lumは前記入力映像信号の輝度レベルである。
14. 前記臨時加重値算出ステップの前に、
    前記入力映像信号を含むフレームの平均輝度値に基づいて前記勾配の絶対値を算出する勾配算出ステップをさらに含み、
    前記勾配の絶対値が小さいほど前記フレームまたはフィールドは明るいことを特徴とする請求項１３に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正方法。
15. 前記決定ステップは、
    １から前記１より小さい前記臨時加重値を減算して前記抽出された高周波信号に付与すべき最終加重値を算出する減算ステップと、
    前記最終加重値と前記抽出された高周波信号とを乗算し、前記ガンマ補正に参与する高周波信号を算出する乗算ステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１２に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正方法。
16. 前記信号抽出ステップは、
    前記入力映像信号から前記低周波信号をフィルタリングするフィルタリングステップと、
    前記フィルタリングされた低周波信号の位相だけ前記入力映像信号を遅延する遅延ステップと、
    前記遅延された入力映像信号から前記フィルタリングされた低周波信号を減算して前記高周波信号をフィルタリングする減算ステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１０に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正方法。
17. 前記ガンマ補正された高周波信号および前記ガンマ補正された低周波信号を加算して補正された最終映像信号を算出する加算ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正方法。
18. 前記臨時加重値と前記抽出された高周波信号とを乗算して前記入力映像信号のエッジ成分を算出する乗算ステップをさらに含み、
    前記加算ステップは、前記補正された入力映像信号と前記エッジ成分とを加算して前記エッジ成分が補償された前記最終映像信号を出力することを特徴とする請求項１７に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正方法。
19. 入力映像信号から所定の周波数以上の高周波信号および前記所定の周波数未満の低周波信号を抽出する信号抽出部と、
    前記入力映像信号の輝度レベルに基づいてガンマ補正に対する最終加重値を算出する最終加重値算出部と、
    前記ガンマ補正に参与する抽出された高周波信号および低周波信号をガンマ補正するガンマ補正部と、
    を含むことを特徴とするノイズ処理が可能なガンマ補正装置。
20. 前記最終加重値算出部は次式に基づいて前記最終加重値を算出することを特徴とする請求項１９に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正装置。
    

    

    尚、ｗ’は前記ガンマ補正に対する高周波信号の最終加重値、ａ’は前記最終加重値における勾配の正の値、V_lumは入力映像信号 V_inを１に標準化した輝度レベルである。
21. 前記入力映像信号を含むフレームまたはフィールドの明るさに基づいて前記勾配の絶対値を算出する勾配算出部をさらに含み、
    前記勾配の絶対値が小さいほど前記フレームまたはフィールドは明るいことを特徴とする請求項２０に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正装置。
22. 前記信号抽出部は、
    前記入力映像信号から前記低周波信号を抽出する低域通過フィルタと、
    前記抽出された低周波信号の位相だけ前記入力映像信号を遅延する遅延部と、
    前記遅延された入力映像信号から前記抽出された低周波信号を減算して前記高周波信号を抽出する減算器と、
    を含むことを特徴とする請求項１９に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正装置。
23. 前記ガンマ補正された高周波信号および前記ガンマ補正された低周波信号とを加算して補正された最終映像信号を算出する加算器をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正装置。
24. 前記最終加重値と前記減算器から抽出された高周波信号とを乗算して前記ガンマ補正に参与した高周波信号を算出する乗算器をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正装置。
25. １から前記１より小さい前記最終加重値ｗ’を減算して前記抽出された高周波信号に付与すべき臨時加重値を算出する減算器と、
    前記臨時加重値と前記減算器から算出された高周波信号とを乗算し、前記ガンマ補正に参与しない高周波信号を算出する乗算器と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載のノイズ処理が可能なガンマ補正装置。
26. 入力映像信号から所定の周波数以上の高周波信号および前記所定の周波数未満の低周波信号を抽出する信号抽出ステップと、
    前記入力映像信号の輝度レベルに基づいて所定の臨時加重値を算出する臨時加重値算出ステップと、
    前記抽出された高周波信号のうちガンマ補正に参与する高周波信号を前記算出された臨時加重値に基づいて決める決定ステップと、
    前記ガンマ補正に参与する前記抽出された高周波信号および低周波信号をガンマ補正するガンマ補正ステップと、
    を含むことを特徴とするノイズ処理が可能なコンピューター格納媒体における動作制御方法。
27. 前記臨時加重値算出ステップは、前記入力映像信号の輝度レベルが小さいほど前記抽出された高周波信号が前記ガンマ補正に参与する比率が減少するように前記臨時加重値を算出することを特徴とする請項２６に記載のノイズ処理が可能なコンピューター格納媒体における動作制御方法。
28. 前記臨時加重値算出ステップは、前記入力映像信号の輝度レベルに反比例する前記臨時加重値を算出することを特徴とする請求項２７に記載のノイズ処理が可能なコンピューター格納媒体における動作制御方法。
29. 前記臨時加重値算出ステップは、次式に基づいて前記臨時加重値を算出することを特徴とする請求項２８に記載のノイズ処理が可能なコンピューター格納媒体における動作制御方法。
    

    

    尚、ｋは臨時加重値、−ａは前記臨時加重値の勾配、ａは前記勾配の絶対値、V_lumは入力映像信号の輝度レベルである。
30. 前記臨時加重値算出ステップの前に、
    前記入力映像信号を含むフレームの平均輝度値に基づいて前記勾配の絶対値を算出する勾配算出ステップをさらに含み、
    前記勾配の絶対値が小さいほど前記フレームまたはフィールドは明るいことを特徴とする請求項２９に記載のノイズ処理が可能なコンピューター格納媒体における動作制御方法。
31. 前記決定ステップは、
    １から前記１より小さい前記臨時加重値を減算して前記抽出された高周波信号に付与すべき最終加重値を算出する減算ステップと、
    前記最終加重値と前記抽出された高周波信号を乗算し、前記ガンマ補正に参与する高周波信号を算出する乗算ステップと、
    を含むことを特徴とする請求項２８に記載のノイズ処理が可能なコンピューター格納媒体における動作制御方法。
32. 前記抽出ステップは、
    前記入力映像信号から前記低周波信号をフィルタリングするフィルタリングステップと、
    前記フィルタリングされた低周波信号の位相だけ前記入力映像信号を遅延する遅延ステップと、
    前記遅延された入力映像信号から前記フィルタリングされた低周波信号を減算して前記高周波信号をフィルタリングする減算ステップと、
    を含むことを特徴とする請求項２６に記載のノイズ処理が可能なコンピューター格納媒体における動作制御方法。
33. 前記ガンマ補正された高周波信号および前記ガンマ補正された低周波信号を加算して補正された最終映像信号を算出する加算ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載のノイズ処理が可能なコンピューター格納媒体における動作制御方法 。
34. 前記臨時加重値と前記抽出された高周波信号とを乗算して前記入力映像信号のエッジ成分を算出する乗算ステップをさらに含み、
    前記加算ステップは、前記補正された入力映像信号と前記エッジ成分とを加算して前記エッジ成分が補償された前記最終映像信号を出力することを特徴とする請求項３３に記載のノイズ処理が可能なコンピューター格納媒体における動作制御方法。

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