ニー補正装置及びニー補正方法
【課題】色相回りを発生させることなく映像信号の高輝度成分に対して所望の特性でレベル圧縮を施すことができ、高輝度部分に対してもより自然な色相での映像表示を行なうことを可能としたニー補正装置及びニー補正方法を提供することを目的としている。
【解決手段】実施の形態によれば、ニー補正装置は、生成手段と検出手段と混合手段と供給手段と演算手段とを具備する。生成手段は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号から輝度信号を生成する。検出手段は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の中から最大値を有する色信号を検出する。混合手段は、生成手段で生成された輝度信号と検出手段で検出された色信号とを所定の混合比で混合する。供給手段は、混合手段の出力に基づいてＲ，Ｇ，Ｂの色信号にそれぞれレベル圧縮を行なうための係数を供給する。演算手段は、供給手段で供給された係数をＲ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算して、当該Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号のレベル圧縮を実行する。
【解決手段】実施の形態によれば、ニー補正装置は、生成手段と検出手段と混合手段と供給手段と演算手段とを具備する。生成手段は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号から輝度信号を生成する。検出手段は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の中から最大値を有する色信号を検出する。混合手段は、生成手段で生成された輝度信号と検出手段で検出された色信号とを所定の混合比で混合する。供給手段は、混合手段の出力に基づいてＲ，Ｇ，Ｂの色信号にそれぞれレベル圧縮を行なうための係数を供給する。演算手段は、供給手段で供給された係数をＲ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算して、当該Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号のレベル圧縮を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施の形態は、撮像装置における撮像素子から得られた映像信号の高輝度成分をレベル圧縮するニー補正装置及びニー補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、例えばデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置にあっては、撮影した被写体の光学像を撮像素子に結像させることにより電気的な映像信号に変換し、その映像信号に種々の信号処理を施して外部への出力や、記録媒体への記録に供させるようにしている。
【０００３】
この場合、撮像装置から出力される映像信号のレベル範囲は、規格により、撮像素子から得られる映像信号のレベル範囲よりも狭くなるように規定されている。このため、撮像装置では、出力映像信号のレベル範囲を規格内に収めるために、撮像素子から得られる映像信号の高輝度成分をレベル圧縮するニー補正処理を施すようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３３３６１３号公報
【特許文献２】特開平２−３３２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなニー補正処理技術は、まだまだ開発途上にある段階であり、実用化するには種々の点で改良の余地が多々残されている。例えば、現状のニー補正処理技術では、有彩色を撮像した場合に、レベル圧縮処理により映像信号の高輝度成分の色相が正しく再現されず、色相回りが発生することが知られている。
【０００６】
そこで、この発明は、色相回りを発生させることなく映像信号の高輝度成分に対して所望の特性でレベル圧縮を施すことができ、高輝度部分に対してもより自然な色相での映像表示を行なうことを可能としたニー補正装置及びニー補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施の形態によれば、ニー補正装置は、生成手段と検出手段と混合手段と供給手段と演算手段とを具備する。生成手段は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号から輝度信号を生成する。検出手段は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の中から最大値を有する色信号を検出する。混合手段は、生成手段で生成された輝度信号と検出手段で検出された色信号とを所定の混合比で混合する。供給手段は、混合手段の出力に基づいてＲ，Ｇ，Ｂの色信号にそれぞれレベル圧縮を行なうための係数を供給する。演算手段は、供給手段で供給された係数をＲ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算して、当該Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号のレベル圧縮を実行する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態における撮像装置の信号処理系を概略的に説明するために示すブロック構成図。
【図２】同実施の形態における撮像装置が備えるニー補正部の一例を説明するために示すブロック構成図。
【図３】同実施の形態における撮像装置が備えるニー補正部の主要な処理動作を説明するために示す図。
【図４】同実施の形態における撮像装置が備えるニー補正部の主要な処理動作を説明するために示す図。
【図５】現状におけるニー補正処理技術で実行される処理動作を説明するために示す図。
【図６】同実施の形態における撮像装置で表示されるニー設定画面の一例を説明するために示す図。
【図７】同実施の形態における撮像装置が備えるニー補正部の他の例を説明するために示すブロック構成図。
【図８】同実施の形態における撮像装置が備えるニー補正部の他の例の主要な処理動作を説明するために示す図。
【図９】同実施の形態における撮像装置が備えるニー補正部のさらに他の例を説明するために示すブロック構成図。
【図１０】同実施の形態における撮像装置が備えるニー補正部のさらに他の例を説明するために示すブロック構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、この実施の形態で説明する撮像装置１１の信号処理系を概略的に示している。すなわち、撮像レンズ１２を介して入射された被写体の光学像は、撮像部１３に供給されてＲ（red），Ｇ（green），Ｂ（blue）の各色信号に変換される。
【００１０】
この撮像部１３としては、撮像レンズ１２からの入射光を色フィルタによりＲ，Ｇ，Ｂの各色成分に分離し、分離した各色成分の光を撮像素子にそれぞれ結像させて色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを生成する、いわゆる、３板式のものや、１枚の撮像素子を用いて色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを生成する、いわゆる、単板式のものが使用される。
【００１１】
そして、この撮像部１３から出力された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、Ａ／Ｄ（analog／digital）変換部１４に供給されてデジタル化された後、信号処理ＬＳＩ（large-scale integrated circuit）１５に供給される。この信号処理ＬＳＩ１５は、Ａ／Ｄ変換部１４から供給された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対して、ゲイン・ホワイトバランス制御部１６により、ゲイン制御及びホワイトバランス制御と黒レベルの減算処理とを実行する。
【００１２】
そして、ゲイン制御及びホワイトバランス制御が施され、黒レベルが減算された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、ニー補正部１７によりニー補正処理が施され、ガンマ補正部１８によりガンマ補正処理が施され、映像信号処理部１９により各種の信号処理が施された後、出力端子２０を介して外部に導出される。
【００１３】
ここで、この撮像装置１１は、上記した撮像動作を含むその全ての動作を制御部２１によって統括的に制御されている。この制御部２１は、ＣＰＵ（central processing unit）２１ａを内蔵しており、撮像装置１１の本体に設置された操作部２２からの操作情報を受けて、その操作内容が反映されるように各部をそれぞれ制御している。
【００１４】
この場合、制御部２１は、メモリ部２１ｂを利用している。このメモリ部２１ｂは、主として、ＣＰＵ２１ａが実行する制御プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）と、該ＣＰＵ２１ａに作業エリアを提供するためのＲＡＭ（random access memory）と、各種の設定情報及び制御情報等が格納される不揮発性メモリとを有している。
【００１５】
また、この制御部２１には、表示部２３が接続されている。この表示部２３は、ユーザによる操作部２２の操作に基づいて、撮像された映像を表示する他、撮像装置１１の動作状況や各部の状態等を表示する。さらに、この表示部２３は、ユーザによる操作部２２の操作に基づいて、複数の選択肢を有するメニュー画面を表示する。ユーザは、操作部２２を操作してメニュー画面から所望の選択肢を選択することにより、撮像装置１１を所望の状態に設定することができる。
【００１６】
また、この制御部２１には、記録再生部２４が接続されている。この記録再生部２４は、ユーザによる操作部２２の操作に基づいて、撮像された映像信号を記録再生するもので、再生された映像信号は、出力端子２０を介して外部に導出することや、表示部２３に表示させることが可能である。
【００１７】
この記録再生部２４としては、例えばＨＤＤ（hard disk drive）であっても良く、または、ＤＶＤ（digital versatile disk）のような光ディスクやメモリカード等の携帯可能な記録媒体を装着して記録再生可能なドライブ装置であっても良いものである。
【００１８】
図２は、上記ニー補正部１７の一例を示している。すなわち、このニー補正部１７は、上記ゲイン・ホワイトバランス制御部１６から出力された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂが対応的に供給される入力端子２５，２６，２７を備えている。そして、これらの入力端子２５〜２７に供給された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、乗算回路２８，２９，３０の一方の入力端に対応的に供給される。
【００１９】
また、これらの入力端子２５〜２７に供給された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、輝度生成部３１に供給されている。この輝度生成部３１は、入力された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂから輝度信号Ｙを生成している。例えば、ハイビジョン信号の場合、輝度生成部３１は、Ｙ＝0.2126Ｒ＋0.7152Ｇ＋0.0722Ｂなる演算を行なうことによって輝度信号Ｙを生成している。
【００２０】
さらに、上記入力端子２５〜２７に供給された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、最大値検出部３２に供給されている。この最大値検出部３２は、入力された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの中から最大レベルを有する色信号ＭＡＸを検出している。
【００２１】
そして、上記輝度生成部３１で生成された輝度信号Ｙと、上記最大値検出部３２で検出された色信号ＭＡＸとは、混合部３３に供給される。この混合部３３は、上記制御部２１から入力端子３４を介して供給される混合比制御信号で指定される混合比に基づいて、輝度信号Ｙと色信号ＭＡＸとを混合する。例えば、輝度信号Ｙと色信号ＭＡＸとの混合比が１：３であれば、混合部３３の出力信号は、（Ｙ＋ＭＡＸ×３）÷４となる。
【００２２】
その後、混合部３３の出力信号は、減算回路３５に供給されて、上記制御部２１から入力端子３６を介して供給されるニーポイントＫｐがレベル減算される。このニーポイントＫｐは、ニー補正部１７が入力端子２５〜２７に供給された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対して、後述するニー補正処理、つまり、高輝度成分のレベル圧縮を実行するか否かの判別レベルとなっている。
【００２３】
すなわち、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベル以下である場合、つまり、減算回路３５の減算結果が０か負である場合、ニー補正処理は実行されず、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベルを超えた場合、つまり、減算回路３５の減算結果が正である場合、ニー補正処理が実行されることになる。
【００２４】
具体的に言えば、減算回路３５の減算結果は、クリップ回路３７に供給される。このクリップ回路３７は、減算回路３５の減算結果が０か負である場合に０を出力し、減算回路３５の減算結果が正である場合に、その減算結果をそのまま出力する。
【００２５】
そして、このクリップ回路３７の出力は、２つの係数演算部３８，３９にそれぞれ供給される。このうち、係数演算部３８は、クリップ回路３７の出力をｘとしたとき、ｘ＝０であるとき１となり、ｘ＞０であるときそのｘの値に対応した１以下の正の値を有する係数を算出する関数ｆ１（ｘ）に基づいて係数を算出し、上記した乗算回路２８〜３０に供給している。
【００２６】
これらの各乗算回路２８〜３０は、入力端子２５〜２７に供給された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに、係数演算部３８から出力された係数をそれぞれ乗算し、その各乗算結果を加算回路４０，４１，４２に対応的に出力している。
【００２７】
また、上記係数演算部３９は、クリップ回路３７の出力をｘとしたとき、ｘ＝０であるとき０となり、ｘ＞０であるときそのｘの値に対応した正の値を有する係数を算出する関数ｆ２（ｘ）に基づいて係数を算出し、上記した加算回路４０〜４２に供給している。
【００２８】
このため、クリップ回路３７の出力が０であるとき、つまり、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベル以下であるときには、係数演算部３８から係数１が出力されるため、乗算回路２８〜３０は、入力された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂをそのまま出力することになる。
【００２９】
また、クリップ回路３７の出力が０であるとき、つまり、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベル以下であるときには、係数演算部３９から係数０が出力されるため、加算回路４０〜４２は、乗算回路２８〜３０から供給された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂをそのまま出力することになる。
【００３０】
すなわち、クリップ回路３７の出力が０であるとき、つまり、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベル以下であるときには、加算回路４０〜４２からは、入力端子２５〜２７に供給された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂがそのまま出力され、各色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ毎にレベルクリップを行なうクリップ回路４３，４４，４５を介して出力端子４６，４７，４８から取り出されるため、ニー補正処理が行なわれないことになる。
【００３１】
一方、クリップ回路３７の出力が正であるとき、つまり、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベルを超えるときには、係数演算部３８から出力された正の係数が、乗算回路２８〜３０により色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに乗算され、その乗算後の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに、係数演算部３９から出力された正の係数が加算回路４０〜４２により加算されるため、ニー補正処理が実行されることになる。
【００３２】
次に、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対するニー補正処理の具体例について説明する。図３（ａ）は、撮像レンズ１２からの入射光量と、入力端子２５〜２７に供給される色信号（入力色信号）Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルとの関係を示している。入射光量に対して入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルは線形に変化し、同じ入射光量であれば、Ｒ＞Ｇ＞Ｂの順にレベルが設定されている。
【００３３】
また、図３（ｂ）は、上記係数演算部３８における、入力信号レベルと出力係数との関係を示している。入力信号レベル、つまり、クリップ回路３７の出力レベルが０のとき係数１を出力し、入力信号レベルが０から高くなるに連れて、出力係数が１から０に向けて順次小さくなるような、負の傾きαを持った線形特性を示している。
【００３４】
換言すれば、係数演算部３８は、クリップ回路３７の出力をｘとしたとき、ｘ＝０であるとき１となり、ｘが大きくなるに連れて１から０に向けて順次小さくなる係数を出力するような、負の傾きαを持った線形の入出力特性を示す一次関数ｆ１（ｘ）に基づいて係数を算出している。この係数演算部３８で算出される係数は、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対する変調成分を導出するためのもので、乗算回路２８〜３０により入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに乗算されることによって、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの彩度量（色の濃さ）を制御している。
【００３５】
図３（ｃ）は、入力端子２５〜２７に供給される色信号（入力色信号）Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルと、乗算回路２８〜３０から出力される色信号（第１の出力色信号）Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルとの関係を示している。すなわち、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベル以下であるとき、つまり、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルがａ以下であるときには、乗算回路２８〜３０からは、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂがそのまま第１の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂとして出力される。
【００３６】
これに対し、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベルを超えたとき、つまり、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルがａを超えたときには、乗算回路２８〜３０からは、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに係数演算部３８から出力された係数を乗算した信号が第１の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂとして出力される。
【００３７】
この場合、第１の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルは、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルが高くなるに連れて、高輝度成分がレベル圧縮されるような湾曲した特性を持つように制御される。そして、図３（ｂ）に示した線形特性の傾きαを小さく（急峻に）するほど、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対するレベル圧縮率は高くなって、色の抑圧量が大きくなる。ただし、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルが所定のレベルを越えると、つまり、例えば図３（ｃ）でレベルｂに示すようになると、第１の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルは、逆に低下するようにもなる。
【００３８】
次に、図４（ａ）は、上記係数演算部３９における、入力信号レベルと出力係数との関係を示している。入力信号レベル、つまり、クリップ回路３７の出力レベルが０のとき係数０を出力し、入力信号レベルが０から高くなるに連れて、出力係数が正方向に順次大きくなるような、正の傾きβを持った線形特性を示している。
【００３９】
換言すれば、係数演算部３９は、クリップ回路３７の出力をｘとしたとき、ｘ＝０であるとき０となり、ｘが大きくなるに連れて正方向に順次大きくなる係数を出力するような、正の傾きβを持った線形の入出力特性を示す一次関数ｆ２（ｘ）に基づいて係数を算出している。この係数演算部３９で算出される係数は、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対する重畳成分を導出するためのもので、加算回路４０〜４２により乗算回路２８〜３０から出力される第１の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに加算されることによって、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度レベルを制御している。
【００４０】
図４（ｂ）は、入力端子２５〜２７に供給される入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルと、加算回路４０〜４２から出力される色信号（第２の出力色信号）Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルとの関係を示している。すなわち、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベル以下であるとき、つまり、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルがａ以下であるときには、加算回路４０〜４２からは、乗算回路２８〜３０から出力される第１の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂがそのまま第２の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂとして出力される。
【００４１】
これに対し、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベルを超えたとき、つまり、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルがａを超えたときには、加算回路４０〜４２からは、第１の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに係数演算部３９から出力された係数を加算した信号が第２の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂとして出力される。
【００４２】
この場合、第２の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルは、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルが高くなるに連れて、高輝度成分のレベルが高く持ち上げられるような特性を持つように制御される。これにより、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルが図４（ｂ）でレベルｂに示すようになっても、第２の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、その高輝度成分のレベルが低下することが補正される。なお、図４（ａ）に示した線形特性の傾きβを小さく（急峻に）するほど、第１の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対するレベル圧縮量は高くなる。
【００４３】
図４（ｃ）は、ニー補正部１７で、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの高輝度成分に、上記のようなレベル圧縮処理を施した場合の、色相の再現特性を示している。色相は、Ｒ−Ｙ信号とＢ−Ｙ信号との関係で表わすことができ、角度θが色相を示し、矢印Ａ方向の長さが彩度（色の濃さ）を示している。
【００４４】
入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルが順次高くなっていく場合、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルがａに達するまでの領域では、彩度が矢印Ａで示す方向に伸び、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルがａを超えた領域では、彩度が矢印Ａで示す方向とは正反対の矢印Ｂで示す方向に伸びる。
【００４５】
一般に、入射光量に対する色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルが、図５（ａ）に示すような特性を有する場合、この色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対してニー補正による高輝度成分に対するレベル圧縮を行なわなければ、色相は、図５（ｂ）に示すように、所定の角度θ（色相）と長さ（彩度）とを有する１本の線形特性で表わされる。
【００４６】
これに対し、現状のニー補正処理技術では、入射光量に対する色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルが、図５（ｃ）に示すように、予め設定された所定の基準レベルＶｐに達すると、レベル圧縮を施すようにしている。この場合、入射光量に対して色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ毎にレベルの変化特性が異なるので、まず、入射光量がａのときレベルの増加率が一番高い色信号Ｒが基準レベルＶｐに達するためレベル圧縮される。その後、入射光量がｂのとき色信号Ｇが基準レベルＶｐに達するためレベル圧縮され、入射光量がｃのとき色信号Ｂが基準レベルＶｐに達するためレベル圧縮されることになる。
【００４７】
ここで、入射光量が順次大きくなっていく場合を考えると、入射光量がａに達するまでの領域では、いずれの色信号Ｒ，Ｇ，Ｂにもレベル圧縮が行なわれていないので、色相は、図５（ｄ）に矢印Ａで示すように本来の角度と長さとを有する線形特性となる。
【００４８】
また、入射光量がａ〜ｂの領域では、色信号Ｒにのみレベル圧縮が行なわれるため、入射光量に対する本来の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルの比率が崩れ、色相は、図５（ｄ）に矢印Ｂで示すような角度と長さとを有する線形特性となる。
【００４９】
さらに、入射光量がｂ〜ｃの領域では、色信号Ｒ，Ｇにレベル圧縮が行なわれるため、入射光量に対する本来の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルの比率が崩れ、色相は、図５（ｄ）に矢印Ｃで示すような角度と長さとを有する線形特性となり、色相周りが発生することになる。
【００５０】
また、現状のニー補正処理技術では、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルを圧縮したとき、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルの出力特性が折れ点となるため、その付近で輝度や色の変化が大きく表示映像が不自然になってしまうことがある。
【００５１】
一方、図２に示したニー補正部１７によれば、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂから生成した輝度信号Ｙと最大レベルの色信号ＭＡＸとを混合した信号に基づいて、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対する彩度量と輝度レベルとを制御する係数を生成し、彩度量を制御する係数を入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに乗算し、その乗算結果に輝度レベルを制御する係数を加算するようにしている。
【００５２】
このため、入射光量に対する本来の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルの比率を崩すことなく、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対してレベル圧縮を施すことができるので、色相回りが発生することを防止することができる。また、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルを圧縮したとき、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルの出力特性が折れ点とならないため、輝度や色の大きな変化が生じることがなく、自然な映像表示を行なうことができる。
【００５３】
さらに、輝度信号Ｙと最大レベルの色信号ＭＡＸとの混合比を変えることや、係数演算部３８，３９における入出力特性を変えることにより、様々な特性を得ることができる。例えば、輝度信号Ｙと最大レベルの色信号ＭＡＸとの混合比を変えることにより、彩度の抑圧の特性を制御することができる。
【００５４】
すなわち、赤や青の原色の強い信号の場合、輝度信号Ｙに対する寄与率が低いため、ＭＡＸ≫Ｙとなるので、色信号ＭＡＸの混合比を大きくすると、ニーポイントＫｐのレベルが見かけ上下がり、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対するレベル圧縮を強く働かせることができる。また、輝度信号Ｙの混合比を大きくすると、ニーポイントＫｐのレベルが見かけ上上がるため、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対するレベル圧縮を弱くすることができる。通常、輝度信号Ｙと最大レベルの色信号ＭＡＸとの混合比は、１：１としている。
【００５５】
また、先にも述べたように、係数演算部３８における入出力特性の傾きαを小さくすると、色の抑圧量を大きくすることができ、係数演算部３９における入出力特性の傾きβを小さくすると、圧縮量を大きくすることができる。このように、所望の圧縮率を実現することが可能となる。なお、上記したｆ１（ｘ）及びｆ２（ｘ）は一次関数に限らず、複雑な演算式とすれば、さらに自由度の高いニー補正処理を行なうことが可能となる。
【００５６】
さらに、ユーザがニー補正処理の特性を選択できるようにすることも可能である。これは、ユーザが、操作部２２を操作して表示部２３に図６に示すようなニー設定画面を表示させることにより行なわれる。このニー設定画面には、「標準」と「色優先」と「輝度優先」との３つの項目が表示されており、ユーザは、操作部２２を操作して所望の項目を選択決定することによって、ニー補正処理の特性を選択することができる。
【００５７】
ここで、「標準」の項目が設定されると、輝度信号Ｙと最大レベルの色信号ＭＡＸとの混合比は１：１となる。また、「色優先」の項目が設定されると、輝度信号Ｙと最大レベルの色信号ＭＡＸとの混合比は１：２となり、原色や色の強さを強調する特性となる。さらに、「輝度優先」の項目が設定されると、輝度信号Ｙと最大レベルの色信号ＭＡＸとの混合比は２：１となり、彩度の低い（色の薄い）映像を表示するのに適した特性となる。
【００５８】
図７は、図２に示したニー補正部１７の変形例を示している。図７において、図２と同一部分に同一符号を付して説明すると、係数演算部３８，３９をテーブル４９，５０で構成した点が異なる部分である。テーブル４９，５０は、それぞれ、種々の入力信号レベルに対する係数を記憶しており、入力信号のレベルに応じた係数を出力している。
【００５９】
ここで、図８（ａ）は、撮像レンズ１２からの入射光量と、入力端子２５〜２７に供給される色信号（入力色信号）Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルとの関係を示している。入射光量に対して入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルは線形に変化し、同じ入射光量であれば、Ｒ＞Ｇ＞Ｂの順にレベルが設定されている。
【００６０】
また、図８（ｂ）は、上記テーブル４９における、入力信号レベルと出力係数との関係を示している。入力信号レベル、つまり、クリップ回路３７の出力レベルが０のとき係数１を出力し、入力信号レベルが０から高くなるに連れて、出力係数が１から０に向けて順次小さくなるような非線形特性を示している。
【００６１】
なお、テーブル５０は、図４（ａ）に示したような入力信号レベルと出力係数との関係を有している。入力信号レベル、つまり、クリップ回路３７の出力レベルが０のとき係数０を出力し、入力信号レベルが０から高くなるに連れて、出力係数が正方向に順次大きくなるような、正の傾きβを持った線形特性を示している。
【００６２】
図８（ｃ）は、入力端子２５〜２７に供給される入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルと、加算回路４０〜４２から出力される色信号（第２の出力色信号）Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルとの関係を示している。すなわち、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベル以下であるとき、つまり、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルがａ以下であるときには、加算回路４０〜４２からは、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂがそのまま第２の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂとして出力される。
【００６３】
これに対し、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベルを超えたとき、つまり、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルがａを超えたときには、加算回路４０〜４２からは、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを折れ点でレベル圧縮した信号が第２の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂとして出力される。
【００６４】
図７に示したニー補正部１７によっても、図２に示したニー補正部１７と同様の効果を得ることができる。また、テーブル４９，５０を書き替えることで容易にニー補正の特性を変更することができるようになる。
【００６５】
図９及び図１０は、図２に示したニー補正部のさらなる変形例を示している。まず、図９においては、図２と同一部分に同一符号を付して説明すると、最大値検出部３２及び混合部３３を削除し、輝度生成部３１で生成された輝度信号Ｙをそのまま減算回路３５に供給するようにしている。また、図１０においては、図２と同一部分に同一符号を付して説明すると、輝度生成部３１及び混合部３３を削除し、最大値検出部３２で検出された色信号ＭＡＸをそのまま減算回路３５に供給するようにしている。図９及び図１０に示す変形例は、輝度信号Ｙと最大レベルの色信号ＭＡＸとの混合処理が不要な場合に使用可能な簡略化された例を示している。
【００６６】
なお、この発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
【符号の説明】
【００６７】
１１…撮像装置、１２…撮像レンズ、１３…撮像部、１４…Ａ／Ｄ変換部、１５…信号処理ＬＳＩ、１６…ゲイン・ホワイトバランス制御部、１７…ニー補正部、１８…ガンマ補正部、１９…映像信号処理部、２０…出力端子、２１…制御部、２１ａ…ＣＰＵ、２１ｂ…メモリ部、２２…操作部、２３…表示部、２４…記録再生部、２５〜２７…入力端子、２８〜３０…乗算回路、３１…輝度生成部、３２…最大値検出部、３３…混合部、３４…入力端子、３５…減算回路、３６…入力端子、３７…クリップ回路、３８，３９…係数演算部、４０〜４２…加算回路、４３〜４５…クリップ回路、４６〜４８…出力端子、４９，５０…テーブル。
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施の形態は、撮像装置における撮像素子から得られた映像信号の高輝度成分をレベル圧縮するニー補正装置及びニー補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、例えばデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置にあっては、撮影した被写体の光学像を撮像素子に結像させることにより電気的な映像信号に変換し、その映像信号に種々の信号処理を施して外部への出力や、記録媒体への記録に供させるようにしている。
【０００３】
この場合、撮像装置から出力される映像信号のレベル範囲は、規格により、撮像素子から得られる映像信号のレベル範囲よりも狭くなるように規定されている。このため、撮像装置では、出力映像信号のレベル範囲を規格内に収めるために、撮像素子から得られる映像信号の高輝度成分をレベル圧縮するニー補正処理を施すようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３３３６１３号公報
【特許文献２】特開平２−３３２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなニー補正処理技術は、まだまだ開発途上にある段階であり、実用化するには種々の点で改良の余地が多々残されている。例えば、現状のニー補正処理技術では、有彩色を撮像した場合に、レベル圧縮処理により映像信号の高輝度成分の色相が正しく再現されず、色相回りが発生することが知られている。
【０００６】
そこで、この発明は、色相回りを発生させることなく映像信号の高輝度成分に対して所望の特性でレベル圧縮を施すことができ、高輝度部分に対してもより自然な色相での映像表示を行なうことを可能としたニー補正装置及びニー補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施の形態によれば、ニー補正装置は、生成手段と検出手段と混合手段と供給手段と演算手段とを具備する。生成手段は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号から輝度信号を生成する。検出手段は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の中から最大値を有する色信号を検出する。混合手段は、生成手段で生成された輝度信号と検出手段で検出された色信号とを所定の混合比で混合する。供給手段は、混合手段の出力に基づいてＲ，Ｇ，Ｂの色信号にそれぞれレベル圧縮を行なうための係数を供給する。演算手段は、供給手段で供給された係数をＲ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算して、当該Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号のレベル圧縮を実行する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態における撮像装置の信号処理系を概略的に説明するために示すブロック構成図。
【図２】同実施の形態における撮像装置が備えるニー補正部の一例を説明するために示すブロック構成図。
【図３】同実施の形態における撮像装置が備えるニー補正部の主要な処理動作を説明するために示す図。
【図４】同実施の形態における撮像装置が備えるニー補正部の主要な処理動作を説明するために示す図。
【図５】現状におけるニー補正処理技術で実行される処理動作を説明するために示す図。
【図６】同実施の形態における撮像装置で表示されるニー設定画面の一例を説明するために示す図。
【図７】同実施の形態における撮像装置が備えるニー補正部の他の例を説明するために示すブロック構成図。
【図８】同実施の形態における撮像装置が備えるニー補正部の他の例の主要な処理動作を説明するために示す図。
【図９】同実施の形態における撮像装置が備えるニー補正部のさらに他の例を説明するために示すブロック構成図。
【図１０】同実施の形態における撮像装置が備えるニー補正部のさらに他の例を説明するために示すブロック構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、この実施の形態で説明する撮像装置１１の信号処理系を概略的に示している。すなわち、撮像レンズ１２を介して入射された被写体の光学像は、撮像部１３に供給されてＲ（red），Ｇ（green），Ｂ（blue）の各色信号に変換される。
【００１０】
この撮像部１３としては、撮像レンズ１２からの入射光を色フィルタによりＲ，Ｇ，Ｂの各色成分に分離し、分離した各色成分の光を撮像素子にそれぞれ結像させて色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを生成する、いわゆる、３板式のものや、１枚の撮像素子を用いて色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを生成する、いわゆる、単板式のものが使用される。
【００１１】
そして、この撮像部１３から出力された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、Ａ／Ｄ（analog／digital）変換部１４に供給されてデジタル化された後、信号処理ＬＳＩ（large-scale integrated circuit）１５に供給される。この信号処理ＬＳＩ１５は、Ａ／Ｄ変換部１４から供給された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対して、ゲイン・ホワイトバランス制御部１６により、ゲイン制御及びホワイトバランス制御と黒レベルの減算処理とを実行する。
【００１２】
そして、ゲイン制御及びホワイトバランス制御が施され、黒レベルが減算された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、ニー補正部１７によりニー補正処理が施され、ガンマ補正部１８によりガンマ補正処理が施され、映像信号処理部１９により各種の信号処理が施された後、出力端子２０を介して外部に導出される。
【００１３】
ここで、この撮像装置１１は、上記した撮像動作を含むその全ての動作を制御部２１によって統括的に制御されている。この制御部２１は、ＣＰＵ（central processing unit）２１ａを内蔵しており、撮像装置１１の本体に設置された操作部２２からの操作情報を受けて、その操作内容が反映されるように各部をそれぞれ制御している。
【００１４】
この場合、制御部２１は、メモリ部２１ｂを利用している。このメモリ部２１ｂは、主として、ＣＰＵ２１ａが実行する制御プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）と、該ＣＰＵ２１ａに作業エリアを提供するためのＲＡＭ（random access memory）と、各種の設定情報及び制御情報等が格納される不揮発性メモリとを有している。
【００１５】
また、この制御部２１には、表示部２３が接続されている。この表示部２３は、ユーザによる操作部２２の操作に基づいて、撮像された映像を表示する他、撮像装置１１の動作状況や各部の状態等を表示する。さらに、この表示部２３は、ユーザによる操作部２２の操作に基づいて、複数の選択肢を有するメニュー画面を表示する。ユーザは、操作部２２を操作してメニュー画面から所望の選択肢を選択することにより、撮像装置１１を所望の状態に設定することができる。
【００１６】
また、この制御部２１には、記録再生部２４が接続されている。この記録再生部２４は、ユーザによる操作部２２の操作に基づいて、撮像された映像信号を記録再生するもので、再生された映像信号は、出力端子２０を介して外部に導出することや、表示部２３に表示させることが可能である。
【００１７】
この記録再生部２４としては、例えばＨＤＤ（hard disk drive）であっても良く、または、ＤＶＤ（digital versatile disk）のような光ディスクやメモリカード等の携帯可能な記録媒体を装着して記録再生可能なドライブ装置であっても良いものである。
【００１８】
図２は、上記ニー補正部１７の一例を示している。すなわち、このニー補正部１７は、上記ゲイン・ホワイトバランス制御部１６から出力された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂが対応的に供給される入力端子２５，２６，２７を備えている。そして、これらの入力端子２５〜２７に供給された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、乗算回路２８，２９，３０の一方の入力端に対応的に供給される。
【００１９】
また、これらの入力端子２５〜２７に供給された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、輝度生成部３１に供給されている。この輝度生成部３１は、入力された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂから輝度信号Ｙを生成している。例えば、ハイビジョン信号の場合、輝度生成部３１は、Ｙ＝0.2126Ｒ＋0.7152Ｇ＋0.0722Ｂなる演算を行なうことによって輝度信号Ｙを生成している。
【００２０】
さらに、上記入力端子２５〜２７に供給された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、最大値検出部３２に供給されている。この最大値検出部３２は、入力された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの中から最大レベルを有する色信号ＭＡＸを検出している。
【００２１】
そして、上記輝度生成部３１で生成された輝度信号Ｙと、上記最大値検出部３２で検出された色信号ＭＡＸとは、混合部３３に供給される。この混合部３３は、上記制御部２１から入力端子３４を介して供給される混合比制御信号で指定される混合比に基づいて、輝度信号Ｙと色信号ＭＡＸとを混合する。例えば、輝度信号Ｙと色信号ＭＡＸとの混合比が１：３であれば、混合部３３の出力信号は、（Ｙ＋ＭＡＸ×３）÷４となる。
【００２２】
その後、混合部３３の出力信号は、減算回路３５に供給されて、上記制御部２１から入力端子３６を介して供給されるニーポイントＫｐがレベル減算される。このニーポイントＫｐは、ニー補正部１７が入力端子２５〜２７に供給された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対して、後述するニー補正処理、つまり、高輝度成分のレベル圧縮を実行するか否かの判別レベルとなっている。
【００２３】
すなわち、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベル以下である場合、つまり、減算回路３５の減算結果が０か負である場合、ニー補正処理は実行されず、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベルを超えた場合、つまり、減算回路３５の減算結果が正である場合、ニー補正処理が実行されることになる。
【００２４】
具体的に言えば、減算回路３５の減算結果は、クリップ回路３７に供給される。このクリップ回路３７は、減算回路３５の減算結果が０か負である場合に０を出力し、減算回路３５の減算結果が正である場合に、その減算結果をそのまま出力する。
【００２５】
そして、このクリップ回路３７の出力は、２つの係数演算部３８，３９にそれぞれ供給される。このうち、係数演算部３８は、クリップ回路３７の出力をｘとしたとき、ｘ＝０であるとき１となり、ｘ＞０であるときそのｘの値に対応した１以下の正の値を有する係数を算出する関数ｆ１（ｘ）に基づいて係数を算出し、上記した乗算回路２８〜３０に供給している。
【００２６】
これらの各乗算回路２８〜３０は、入力端子２５〜２７に供給された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに、係数演算部３８から出力された係数をそれぞれ乗算し、その各乗算結果を加算回路４０，４１，４２に対応的に出力している。
【００２７】
また、上記係数演算部３９は、クリップ回路３７の出力をｘとしたとき、ｘ＝０であるとき０となり、ｘ＞０であるときそのｘの値に対応した正の値を有する係数を算出する関数ｆ２（ｘ）に基づいて係数を算出し、上記した加算回路４０〜４２に供給している。
【００２８】
このため、クリップ回路３７の出力が０であるとき、つまり、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベル以下であるときには、係数演算部３８から係数１が出力されるため、乗算回路２８〜３０は、入力された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂをそのまま出力することになる。
【００２９】
また、クリップ回路３７の出力が０であるとき、つまり、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベル以下であるときには、係数演算部３９から係数０が出力されるため、加算回路４０〜４２は、乗算回路２８〜３０から供給された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂをそのまま出力することになる。
【００３０】
すなわち、クリップ回路３７の出力が０であるとき、つまり、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベル以下であるときには、加算回路４０〜４２からは、入力端子２５〜２７に供給された色信号Ｒ，Ｇ，Ｂがそのまま出力され、各色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ毎にレベルクリップを行なうクリップ回路４３，４４，４５を介して出力端子４６，４７，４８から取り出されるため、ニー補正処理が行なわれないことになる。
【００３１】
一方、クリップ回路３７の出力が正であるとき、つまり、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベルを超えるときには、係数演算部３８から出力された正の係数が、乗算回路２８〜３０により色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに乗算され、その乗算後の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに、係数演算部３９から出力された正の係数が加算回路４０〜４２により加算されるため、ニー補正処理が実行されることになる。
【００３２】
次に、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対するニー補正処理の具体例について説明する。図３（ａ）は、撮像レンズ１２からの入射光量と、入力端子２５〜２７に供給される色信号（入力色信号）Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルとの関係を示している。入射光量に対して入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルは線形に変化し、同じ入射光量であれば、Ｒ＞Ｇ＞Ｂの順にレベルが設定されている。
【００３３】
また、図３（ｂ）は、上記係数演算部３８における、入力信号レベルと出力係数との関係を示している。入力信号レベル、つまり、クリップ回路３７の出力レベルが０のとき係数１を出力し、入力信号レベルが０から高くなるに連れて、出力係数が１から０に向けて順次小さくなるような、負の傾きαを持った線形特性を示している。
【００３４】
換言すれば、係数演算部３８は、クリップ回路３７の出力をｘとしたとき、ｘ＝０であるとき１となり、ｘが大きくなるに連れて１から０に向けて順次小さくなる係数を出力するような、負の傾きαを持った線形の入出力特性を示す一次関数ｆ１（ｘ）に基づいて係数を算出している。この係数演算部３８で算出される係数は、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対する変調成分を導出するためのもので、乗算回路２８〜３０により入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに乗算されることによって、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの彩度量（色の濃さ）を制御している。
【００３５】
図３（ｃ）は、入力端子２５〜２７に供給される色信号（入力色信号）Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルと、乗算回路２８〜３０から出力される色信号（第１の出力色信号）Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルとの関係を示している。すなわち、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベル以下であるとき、つまり、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルがａ以下であるときには、乗算回路２８〜３０からは、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂがそのまま第１の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂとして出力される。
【００３６】
これに対し、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベルを超えたとき、つまり、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルがａを超えたときには、乗算回路２８〜３０からは、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに係数演算部３８から出力された係数を乗算した信号が第１の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂとして出力される。
【００３７】
この場合、第１の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルは、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルが高くなるに連れて、高輝度成分がレベル圧縮されるような湾曲した特性を持つように制御される。そして、図３（ｂ）に示した線形特性の傾きαを小さく（急峻に）するほど、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対するレベル圧縮率は高くなって、色の抑圧量が大きくなる。ただし、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルが所定のレベルを越えると、つまり、例えば図３（ｃ）でレベルｂに示すようになると、第１の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルは、逆に低下するようにもなる。
【００３８】
次に、図４（ａ）は、上記係数演算部３９における、入力信号レベルと出力係数との関係を示している。入力信号レベル、つまり、クリップ回路３７の出力レベルが０のとき係数０を出力し、入力信号レベルが０から高くなるに連れて、出力係数が正方向に順次大きくなるような、正の傾きβを持った線形特性を示している。
【００３９】
換言すれば、係数演算部３９は、クリップ回路３７の出力をｘとしたとき、ｘ＝０であるとき０となり、ｘが大きくなるに連れて正方向に順次大きくなる係数を出力するような、正の傾きβを持った線形の入出力特性を示す一次関数ｆ２（ｘ）に基づいて係数を算出している。この係数演算部３９で算出される係数は、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対する重畳成分を導出するためのもので、加算回路４０〜４２により乗算回路２８〜３０から出力される第１の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに加算されることによって、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度レベルを制御している。
【００４０】
図４（ｂ）は、入力端子２５〜２７に供給される入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルと、加算回路４０〜４２から出力される色信号（第２の出力色信号）Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルとの関係を示している。すなわち、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベル以下であるとき、つまり、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルがａ以下であるときには、加算回路４０〜４２からは、乗算回路２８〜３０から出力される第１の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂがそのまま第２の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂとして出力される。
【００４１】
これに対し、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベルを超えたとき、つまり、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルがａを超えたときには、加算回路４０〜４２からは、第１の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに係数演算部３９から出力された係数を加算した信号が第２の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂとして出力される。
【００４２】
この場合、第２の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルは、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルが高くなるに連れて、高輝度成分のレベルが高く持ち上げられるような特性を持つように制御される。これにより、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルが図４（ｂ）でレベルｂに示すようになっても、第２の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、その高輝度成分のレベルが低下することが補正される。なお、図４（ａ）に示した線形特性の傾きβを小さく（急峻に）するほど、第１の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対するレベル圧縮量は高くなる。
【００４３】
図４（ｃ）は、ニー補正部１７で、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの高輝度成分に、上記のようなレベル圧縮処理を施した場合の、色相の再現特性を示している。色相は、Ｒ−Ｙ信号とＢ−Ｙ信号との関係で表わすことができ、角度θが色相を示し、矢印Ａ方向の長さが彩度（色の濃さ）を示している。
【００４４】
入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルが順次高くなっていく場合、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルがａに達するまでの領域では、彩度が矢印Ａで示す方向に伸び、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルがａを超えた領域では、彩度が矢印Ａで示す方向とは正反対の矢印Ｂで示す方向に伸びる。
【００４５】
一般に、入射光量に対する色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルが、図５（ａ）に示すような特性を有する場合、この色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対してニー補正による高輝度成分に対するレベル圧縮を行なわなければ、色相は、図５（ｂ）に示すように、所定の角度θ（色相）と長さ（彩度）とを有する１本の線形特性で表わされる。
【００４６】
これに対し、現状のニー補正処理技術では、入射光量に対する色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルが、図５（ｃ）に示すように、予め設定された所定の基準レベルＶｐに達すると、レベル圧縮を施すようにしている。この場合、入射光量に対して色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ毎にレベルの変化特性が異なるので、まず、入射光量がａのときレベルの増加率が一番高い色信号Ｒが基準レベルＶｐに達するためレベル圧縮される。その後、入射光量がｂのとき色信号Ｇが基準レベルＶｐに達するためレベル圧縮され、入射光量がｃのとき色信号Ｂが基準レベルＶｐに達するためレベル圧縮されることになる。
【００４７】
ここで、入射光量が順次大きくなっていく場合を考えると、入射光量がａに達するまでの領域では、いずれの色信号Ｒ，Ｇ，Ｂにもレベル圧縮が行なわれていないので、色相は、図５（ｄ）に矢印Ａで示すように本来の角度と長さとを有する線形特性となる。
【００４８】
また、入射光量がａ〜ｂの領域では、色信号Ｒにのみレベル圧縮が行なわれるため、入射光量に対する本来の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルの比率が崩れ、色相は、図５（ｄ）に矢印Ｂで示すような角度と長さとを有する線形特性となる。
【００４９】
さらに、入射光量がｂ〜ｃの領域では、色信号Ｒ，Ｇにレベル圧縮が行なわれるため、入射光量に対する本来の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルの比率が崩れ、色相は、図５（ｄ）に矢印Ｃで示すような角度と長さとを有する線形特性となり、色相周りが発生することになる。
【００５０】
また、現状のニー補正処理技術では、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルを圧縮したとき、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルの出力特性が折れ点となるため、その付近で輝度や色の変化が大きく表示映像が不自然になってしまうことがある。
【００５１】
一方、図２に示したニー補正部１７によれば、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂから生成した輝度信号Ｙと最大レベルの色信号ＭＡＸとを混合した信号に基づいて、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対する彩度量と輝度レベルとを制御する係数を生成し、彩度量を制御する係数を入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに乗算し、その乗算結果に輝度レベルを制御する係数を加算するようにしている。
【００５２】
このため、入射光量に対する本来の色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルの比率を崩すことなく、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対してレベル圧縮を施すことができるので、色相回りが発生することを防止することができる。また、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルを圧縮したとき、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルの出力特性が折れ点とならないため、輝度や色の大きな変化が生じることがなく、自然な映像表示を行なうことができる。
【００５３】
さらに、輝度信号Ｙと最大レベルの色信号ＭＡＸとの混合比を変えることや、係数演算部３８，３９における入出力特性を変えることにより、様々な特性を得ることができる。例えば、輝度信号Ｙと最大レベルの色信号ＭＡＸとの混合比を変えることにより、彩度の抑圧の特性を制御することができる。
【００５４】
すなわち、赤や青の原色の強い信号の場合、輝度信号Ｙに対する寄与率が低いため、ＭＡＸ≫Ｙとなるので、色信号ＭＡＸの混合比を大きくすると、ニーポイントＫｐのレベルが見かけ上下がり、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対するレベル圧縮を強く働かせることができる。また、輝度信号Ｙの混合比を大きくすると、ニーポイントＫｐのレベルが見かけ上上がるため、色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対するレベル圧縮を弱くすることができる。通常、輝度信号Ｙと最大レベルの色信号ＭＡＸとの混合比は、１：１としている。
【００５５】
また、先にも述べたように、係数演算部３８における入出力特性の傾きαを小さくすると、色の抑圧量を大きくすることができ、係数演算部３９における入出力特性の傾きβを小さくすると、圧縮量を大きくすることができる。このように、所望の圧縮率を実現することが可能となる。なお、上記したｆ１（ｘ）及びｆ２（ｘ）は一次関数に限らず、複雑な演算式とすれば、さらに自由度の高いニー補正処理を行なうことが可能となる。
【００５６】
さらに、ユーザがニー補正処理の特性を選択できるようにすることも可能である。これは、ユーザが、操作部２２を操作して表示部２３に図６に示すようなニー設定画面を表示させることにより行なわれる。このニー設定画面には、「標準」と「色優先」と「輝度優先」との３つの項目が表示されており、ユーザは、操作部２２を操作して所望の項目を選択決定することによって、ニー補正処理の特性を選択することができる。
【００５７】
ここで、「標準」の項目が設定されると、輝度信号Ｙと最大レベルの色信号ＭＡＸとの混合比は１：１となる。また、「色優先」の項目が設定されると、輝度信号Ｙと最大レベルの色信号ＭＡＸとの混合比は１：２となり、原色や色の強さを強調する特性となる。さらに、「輝度優先」の項目が設定されると、輝度信号Ｙと最大レベルの色信号ＭＡＸとの混合比は２：１となり、彩度の低い（色の薄い）映像を表示するのに適した特性となる。
【００５８】
図７は、図２に示したニー補正部１７の変形例を示している。図７において、図２と同一部分に同一符号を付して説明すると、係数演算部３８，３９をテーブル４９，５０で構成した点が異なる部分である。テーブル４９，５０は、それぞれ、種々の入力信号レベルに対する係数を記憶しており、入力信号のレベルに応じた係数を出力している。
【００５９】
ここで、図８（ａ）は、撮像レンズ１２からの入射光量と、入力端子２５〜２７に供給される色信号（入力色信号）Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルとの関係を示している。入射光量に対して入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルは線形に変化し、同じ入射光量であれば、Ｒ＞Ｇ＞Ｂの順にレベルが設定されている。
【００６０】
また、図８（ｂ）は、上記テーブル４９における、入力信号レベルと出力係数との関係を示している。入力信号レベル、つまり、クリップ回路３７の出力レベルが０のとき係数１を出力し、入力信号レベルが０から高くなるに連れて、出力係数が１から０に向けて順次小さくなるような非線形特性を示している。
【００６１】
なお、テーブル５０は、図４（ａ）に示したような入力信号レベルと出力係数との関係を有している。入力信号レベル、つまり、クリップ回路３７の出力レベルが０のとき係数０を出力し、入力信号レベルが０から高くなるに連れて、出力係数が正方向に順次大きくなるような、正の傾きβを持った線形特性を示している。
【００６２】
図８（ｃ）は、入力端子２５〜２７に供給される入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルと、加算回路４０〜４２から出力される色信号（第２の出力色信号）Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルとの関係を示している。すなわち、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベル以下であるとき、つまり、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルがａ以下であるときには、加算回路４０〜４２からは、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂがそのまま第２の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂとして出力される。
【００６３】
これに対し、混合部３３の出力信号レベルがニーポイントＫｐのレベルを超えたとき、つまり、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂのレベルがａを超えたときには、加算回路４０〜４２からは、入力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを折れ点でレベル圧縮した信号が第２の出力色信号Ｒ，Ｇ，Ｂとして出力される。
【００６４】
図７に示したニー補正部１７によっても、図２に示したニー補正部１７と同様の効果を得ることができる。また、テーブル４９，５０を書き替えることで容易にニー補正の特性を変更することができるようになる。
【００６５】
図９及び図１０は、図２に示したニー補正部のさらなる変形例を示している。まず、図９においては、図２と同一部分に同一符号を付して説明すると、最大値検出部３２及び混合部３３を削除し、輝度生成部３１で生成された輝度信号Ｙをそのまま減算回路３５に供給するようにしている。また、図１０においては、図２と同一部分に同一符号を付して説明すると、輝度生成部３１及び混合部３３を削除し、最大値検出部３２で検出された色信号ＭＡＸをそのまま減算回路３５に供給するようにしている。図９及び図１０に示す変形例は、輝度信号Ｙと最大レベルの色信号ＭＡＸとの混合処理が不要な場合に使用可能な簡略化された例を示している。
【００６６】
なお、この発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
【符号の説明】
【００６７】
１１…撮像装置、１２…撮像レンズ、１３…撮像部、１４…Ａ／Ｄ変換部、１５…信号処理ＬＳＩ、１６…ゲイン・ホワイトバランス制御部、１７…ニー補正部、１８…ガンマ補正部、１９…映像信号処理部、２０…出力端子、２１…制御部、２１ａ…ＣＰＵ、２１ｂ…メモリ部、２２…操作部、２３…表示部、２４…記録再生部、２５〜２７…入力端子、２８〜３０…乗算回路、３１…輝度生成部、３２…最大値検出部、３３…混合部、３４…入力端子、３５…減算回路、３６…入力端子、３７…クリップ回路、３８，３９…係数演算部、４０〜４２…加算回路、４３〜４５…クリップ回路、４６〜４８…出力端子、４９，５０…テーブル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号から輝度信号を生成する生成手段と、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の中から最大値を有する色信号を検出する検出手段と、
前記生成手段で生成された輝度信号と前記検出手段で検出された色信号とを所定の混合比で混合する混合手段と、
前記混合手段の出力に基づいて前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号にそれぞれレベル圧縮を行なうための係数を供給する供給手段と、
前記供給手段で供給された係数を前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算して、当該Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号のレベル圧縮を行なう演算手段とを具備するニー補正装置。
【請求項２】
前記供給手段は、
前記混合手段の出力が前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の高輝度成分に対応しないレベルにあるとき、前記演算手段が前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号に対してレベル圧縮を行なわずに通過させる係数を供給し、
前記混合手段の出力が前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の高輝度成分に対応するレベルにあるとき、前記演算手段が前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号に対してレベル圧縮を行なう係数を供給する請求項１記載のニー補正装置。
【請求項３】
前記供給手段は、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号に対する彩度量を制御するための第１の係数を供給する第１の供給部と、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号に対する輝度レベルを制御するための第２の係数を供給する第２の供給部とを備え、
前記演算手段は、
前記第１の供給部で供給された第１の係数を前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算する第１の演算部と、
前記第２の供給部で供給された第２の係数を前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算する第２の演算部とを備える請求項１記載のニー補正装置。
【請求項４】
前記第１の演算部は、前記第１の供給部で供給された第１の係数と前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とをそれぞれ乗算し、
前記第２の演算部は、前記第２の供給部で供給された第２の係数と前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とをそれぞれ加算する請求項３記載のニー補正装置。
【請求項５】
前記供給手段は、
前記混合手段の出力に基づいて関数演算を行なって係数を生成する手段と、
前記混合手段の出力と係数とを対応させたテーブルから係数を得る手段とのいずれか一方を備える請求項１記載のニー補正装置。
【請求項６】
Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号から輝度信号を生成する生成手段と、
前記生成手段で生成された輝度信号に基づいて前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号にそれぞれレベル圧縮を行なうための係数を供給する供給手段と、
前記供給手段で供給された係数を前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算して、当該Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号のレベル圧縮を行なう演算手段とを具備するニー補正装置。
【請求項７】
Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の中から最大値を有する色信号を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された色信号に基づいて前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号にそれぞれレベル圧縮を行なうための係数を供給する供給手段と、
前記供給手段で供給された係数を前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算して、当該Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号のレベル圧縮を行なう演算手段とを具備するニー補正装置。
【請求項８】
撮像レンズを介して入射された被写体の光学像をＲ，Ｇ，Ｂの色信号に変換する撮像手段と、
前記撮像手段から出力されたＲ，Ｇ，Ｂの色信号から輝度信号を生成する生成手段と、
前記撮像手段から出力されたＲ，Ｇ，Ｂの色信号の中から最大値を有する色信号を検出する検出手段と、
前記生成手段で生成された輝度信号と前記検出手段で検出された色信号とを所定の混合比で混合する混合手段と、
前記混合手段の出力に基づいて前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号にそれぞれレベル圧縮を行なうための係数を供給する供給手段と、
前記供給手段で供給された係数を前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算して、当該Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号のレベル圧縮を行なう演算手段とを具備する撮像装置。
【請求項９】
Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号から輝度信号を生成し、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の中から最大値を有する色信号を検出し、
前記輝度信号と前記検出された色信号とを所定の混合比で混合し、
前記混合出力に基づいて前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号にそれぞれレベル圧縮を行なうための係数を供給し、
前記係数を前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算して、当該Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号のレベル圧縮を行なうニー補正方法。
【請求項１】
Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号から輝度信号を生成する生成手段と、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の中から最大値を有する色信号を検出する検出手段と、
前記生成手段で生成された輝度信号と前記検出手段で検出された色信号とを所定の混合比で混合する混合手段と、
前記混合手段の出力に基づいて前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号にそれぞれレベル圧縮を行なうための係数を供給する供給手段と、
前記供給手段で供給された係数を前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算して、当該Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号のレベル圧縮を行なう演算手段とを具備するニー補正装置。
【請求項２】
前記供給手段は、
前記混合手段の出力が前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の高輝度成分に対応しないレベルにあるとき、前記演算手段が前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号に対してレベル圧縮を行なわずに通過させる係数を供給し、
前記混合手段の出力が前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の高輝度成分に対応するレベルにあるとき、前記演算手段が前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号に対してレベル圧縮を行なう係数を供給する請求項１記載のニー補正装置。
【請求項３】
前記供給手段は、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号に対する彩度量を制御するための第１の係数を供給する第１の供給部と、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号に対する輝度レベルを制御するための第２の係数を供給する第２の供給部とを備え、
前記演算手段は、
前記第１の供給部で供給された第１の係数を前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算する第１の演算部と、
前記第２の供給部で供給された第２の係数を前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算する第２の演算部とを備える請求項１記載のニー補正装置。
【請求項４】
前記第１の演算部は、前記第１の供給部で供給された第１の係数と前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とをそれぞれ乗算し、
前記第２の演算部は、前記第２の供給部で供給された第２の係数と前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とをそれぞれ加算する請求項３記載のニー補正装置。
【請求項５】
前記供給手段は、
前記混合手段の出力に基づいて関数演算を行なって係数を生成する手段と、
前記混合手段の出力と係数とを対応させたテーブルから係数を得る手段とのいずれか一方を備える請求項１記載のニー補正装置。
【請求項６】
Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号から輝度信号を生成する生成手段と、
前記生成手段で生成された輝度信号に基づいて前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号にそれぞれレベル圧縮を行なうための係数を供給する供給手段と、
前記供給手段で供給された係数を前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算して、当該Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号のレベル圧縮を行なう演算手段とを具備するニー補正装置。
【請求項７】
Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の中から最大値を有する色信号を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された色信号に基づいて前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号にそれぞれレベル圧縮を行なうための係数を供給する供給手段と、
前記供給手段で供給された係数を前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算して、当該Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号のレベル圧縮を行なう演算手段とを具備するニー補正装置。
【請求項８】
撮像レンズを介して入射された被写体の光学像をＲ，Ｇ，Ｂの色信号に変換する撮像手段と、
前記撮像手段から出力されたＲ，Ｇ，Ｂの色信号から輝度信号を生成する生成手段と、
前記撮像手段から出力されたＲ，Ｇ，Ｂの色信号の中から最大値を有する色信号を検出する検出手段と、
前記生成手段で生成された輝度信号と前記検出手段で検出された色信号とを所定の混合比で混合する混合手段と、
前記混合手段の出力に基づいて前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号にそれぞれレベル圧縮を行なうための係数を供給する供給手段と、
前記供給手段で供給された係数を前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算して、当該Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号のレベル圧縮を行なう演算手段とを具備する撮像装置。
【請求項９】
Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号から輝度信号を生成し、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の中から最大値を有する色信号を検出し、
前記輝度信号と前記検出された色信号とを所定の混合比で混合し、
前記混合出力に基づいて前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号にそれぞれレベル圧縮を行なうための係数を供給し、
前記係数を前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号とそれぞれ演算して、当該Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号のレベル圧縮を行なうニー補正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２５４１６０（Ｐ２０１１−２５４１６０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２５１２８（Ｐ２０１０−１２５１２８）
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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