專利名稱：圖像拾取裝置、圖像信號(hào)處理裝置和圖像信號(hào)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以合適地用于例如具有自動(dòng)拐點(diǎn)處理(knee processing)功能的攝像機(jī)等的圖像拾取裝置，并且還涉及這樣的裝置所使 用的圖像信號(hào)處理裝置和圖像信號(hào)處理方法。
背景技術(shù)：
目前，CCD (電荷耦合器件)元件和CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo) 體)元件被廣泛地用作諸如數(shù)字照相機(jī)和攝像機(jī)之類的圖像拾取裝置中的 圖像拾取元件。然而，因?yàn)檫@樣的圖像拾取元件的輸出動(dòng)態(tài)范圍比輸入動(dòng) 態(tài)范圍窄，所以存在如下的問題當(dāng)光的輸入量超出輸出動(dòng)態(tài)范圍時(shí)，在 顯示單元等之上顯示的圖像中將出現(xiàn)所謂的"亮區(qū)濃淡度劣化(bright-area-gradation deterioration) "的問題。圖1是示出從圖像拾取元件中輸出的圖像信號(hào)的輸出特性的圖。在圖 1中，橫軸示出輸入動(dòng)態(tài)范圍(％)并且縱軸示出輸出動(dòng)態(tài)范圍(％)。 在圖1中，"WP"所標(biāo)注的虛線示出輸出動(dòng)態(tài)范圍的最大值(在下文中 稱作"白剪輯點(diǎn)(white dip point)")。在圖l所示的示例中，白剪輯點(diǎn) WP是109%，并且輸入動(dòng)態(tài)范圍和輸出動(dòng)態(tài)范圍彼此一一匹配直到到達(dá) 109。％。也就是說，與光的輸入量成比例的輸出信號(hào)被輸出。然而， 一旦光的輸入量超出了白剪輯點(diǎn)WP，輸出動(dòng)態(tài)范圍的值就不 再變化。也就是說，即使接收到超出白剪輯點(diǎn)WP的光的量，也僅是將固 定值從圖像拾取元件中輸出。這意味著當(dāng)在監(jiān)視器等之上顯示超出了白剪 輯點(diǎn)WP的高輝度分量時(shí)，其在明亮區(qū)域濃淡度方面將劣化(從而在強(qiáng)光 區(qū)部分出現(xiàn)純白)。過去，為了抑制亮區(qū)濃淡度劣化，執(zhí)行處理來壓縮預(yù)定級(jí)別或者更高 級(jí)別的輝度分量從而將對(duì)象的亮度(即輝度)保持在輸出動(dòng)態(tài)范圍之內(nèi)。這樣的處理被稱作"拐點(diǎn)處理"。圖2示出當(dāng)執(zhí)行了拐點(diǎn)處理時(shí)圖像信號(hào) 的輸出特性。在圖2中，KP所標(biāo)注的點(diǎn)示出拐點(diǎn)處理的開始點(diǎn)并且被稱作"拐點(diǎn)"。在圖2所示的示例中，拐點(diǎn)KP在輸入動(dòng)態(tài)范圍為88%的點(diǎn) 處，并且在輸入動(dòng)態(tài)范圍為88%到160%的范圍內(nèi)的高輝度分量被壓縮到 從輸出動(dòng)態(tài)范圍為88%到109%的范圍內(nèi)。圖像信號(hào)的輸出特性曲線在到 達(dá)拐點(diǎn)KP后被彎曲，并且曲線的斜率(即傾斜度(inclination))對(duì)應(yīng)于 執(zhí)行了拐點(diǎn)處理的輸入動(dòng)態(tài)范圍的每個(gè)范圍內(nèi)的壓縮量。該斜率被稱作 "拐點(diǎn)斜率(knee slope)"。圖3是示出在未執(zhí)行拐點(diǎn)處理的情況下按照輝度級(jí)的像素?cái)?shù)目分布的 直方圖，圖4是示出在對(duì)由圖3所示的像素組成的圖像信號(hào)執(zhí)行了拐點(diǎn)處 理的情況下，按照輝度級(jí)的像素?cái)?shù)目分布的直方圖。在這些直方圖中，縱 軸示出像素?cái)?shù)目并且橫軸示出輝度級(jí)(％)。在圖3中，因?yàn)槲磮?zhí)行拐點(diǎn) 處理，所以在白剪輯點(diǎn)WP處的直線右側(cè)的所有像素以劣化的亮區(qū)濃淡度 顯示在顯示器上。另一方面，圖4示出通過執(zhí)行如下的處理，即將在輸入動(dòng)態(tài)范圍為88 % (如圖2所示其被設(shè)定為拐點(diǎn))到160%的范圍內(nèi)的高輝度分量壓縮到 從輸出動(dòng)態(tài)范圍為88%到109。^的范圍內(nèi)，來減少輝度級(jí)為150%或者更 高的像素的數(shù)目，并且用輝度級(jí)為50。％到100%的像素以及輝度級(jí)為100 %到150%的像素來替代這樣的輝度級(jí)為150%或者更高的像素。通過執(zhí) 行該處理，能夠減少輝度值等于或者高于白剪輯點(diǎn)WP的像素的總數(shù)目， 從而能夠抑制亮區(qū)濃淡度劣化。圖5A示出未執(zhí)行拐點(diǎn)處理的圖像的示例，并且圖5B示出通過對(duì)圖 5A所示的圖像執(zhí)行拐點(diǎn)處理而產(chǎn)生的圖像。雖然圖5A中被標(biāo)注為區(qū)域 AR1的部分亮區(qū)濃淡度劣化，但是通過執(zhí)行壓縮高輝度分量的拐點(diǎn)處理， 能夠?qū)D像校正為如圖5B所示的抑制了亮區(qū)濃淡度劣化的圖像。此外， 近些年來引入了具有根據(jù)對(duì)象的輝度級(jí)自動(dòng)調(diào)整拐點(diǎn)的功能的圖像拾取裝 置。該功能被稱作"自動(dòng)拐點(diǎn)"或者"autoknee"。還可想到對(duì)一幀中頻繁出現(xiàn)的圖像級(jí)分配更寬的輸出動(dòng)態(tài)范圍的方 法。在這樣的方法中，拐點(diǎn)斜率的傾斜度被自動(dòng)地控制。日本未經(jīng)審査的專利申請(qǐng)公開H08-181887公開了根據(jù)輸入圖像的直 方圖從拐點(diǎn)向上對(duì)拐點(diǎn)斜率的自適應(yīng)控制。發(fā)明內(nèi)容如果在拾取圖像時(shí)存在高輝度對(duì)象，那么即使當(dāng)高輝度對(duì)象所占有的 幀的比例極小時(shí)，也仍將基于該高輝度對(duì)象來設(shè)定拐點(diǎn)以將輸入動(dòng)態(tài)范圍 中的高輝度分量壓縮到輸出動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)。也就是說，因?yàn)楣拯c(diǎn)將被很大程 度地降低，所以當(dāng)執(zhí)行這樣的處理時(shí)，存在如圖6所示的在整個(gè)圖像中濃 淡度較差的問題，這導(dǎo)致整體平坦的圖像。在圖6中，因存在諸如點(diǎn)光源 之類的高輝度對(duì)象HB1導(dǎo)致在整個(gè)圖像上濃淡度下降，進(jìn)而導(dǎo)致所再現(xiàn)的 對(duì)象不像是球體而像是平面的圓形。作為用于將輸入動(dòng)態(tài)范圍中的高輝度分量壓縮到輸出動(dòng)態(tài)范圍中的方 法，還己知改變拐點(diǎn)斜率的傾斜度的方法(例如參見上述的JP公開)。然 而，當(dāng)這樣的處理導(dǎo)致在拐點(diǎn)處理之前和之后的拐點(diǎn)斜率傾斜度出現(xiàn)較大 改變時(shí)，圖像中濃淡度的改變速率將很突然地改變。因此，存在如下的情 況其中在圖像邊緣部分的外圍中產(chǎn)生諸如類似輪廓(resemble contour) 之類的輪廓線(即，虛輪廓線)?？紤]到上述及其他問題而想到本發(fā)明，并且本發(fā)明致力于抑制當(dāng)存在 高輝度對(duì)象時(shí)而產(chǎn)生的亮區(qū)濃淡度劣化并且最小化虛輪廓線的產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種圖像拾取裝置。直方圖檢測(cè)單元檢測(cè) 所拾取的圖像信號(hào)的按照輝度級(jí)的像素?cái)?shù)目分布。最大輝度值計(jì)算單元計(jì) 算輸入圖像信號(hào)的最大輝度值。高輝度比例計(jì)算單元基于所檢測(cè)到的按照 輝度級(jí)的像素?cái)?shù)目分布，計(jì)算在構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)幀的所有像素之中高輝度 信號(hào)的比例。拐點(diǎn)計(jì)算單元基于由最大輝度值計(jì)算單元計(jì)算得到的最大輝 度值和由高輝度比例計(jì)算單元計(jì)算得到的高輝度信號(hào)的比例計(jì)算拐點(diǎn)。拐 點(diǎn)處理單元生成在由拐點(diǎn)計(jì)算單元計(jì)算得到的拐點(diǎn)處開始的具有預(yù)定傾斜 度的拐點(diǎn)斜率。無論由拐點(diǎn)計(jì)算單元計(jì)算得到的拐點(diǎn)的值如何，拐點(diǎn)處理 單元都不改變預(yù)定傾斜度的值。以這種方式，不僅基于最大輝度值而且考慮高輝度信號(hào)的比例來計(jì)算拐點(diǎn)。此外，無論被設(shè)定為拐點(diǎn)的輝度級(jí)如何，生成具有相同傾斜度的拐 點(diǎn)斜率。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，因?yàn)椴粌H基于最大輝度值而且考慮高輝度信號(hào) 的比例來計(jì)算拐點(diǎn)，所以當(dāng)存在具有極高輝度級(jí)的對(duì)象然而該對(duì)象所占有 的像素的比例較低時(shí)，能夠設(shè)定考慮了輝度值的分布的適當(dāng)拐點(diǎn)。此外，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的實(shí)施例不改變拐點(diǎn)斜率的傾斜度，所以能夠 抑制虛輪廓線的生成。


圖1是示出現(xiàn)有圖像信號(hào)的輸出特性的特性圖。 圖2是示出現(xiàn)有圖像信號(hào)的輸出特性的特性圖。圖3是示出在現(xiàn)有拐點(diǎn)處理之前的按照輝度級(jí)的像素?cái)?shù)目分布特性的 直方圖。圖4是示出在現(xiàn)有拐點(diǎn)處理之后的按照輝度級(jí)的像素?cái)?shù)目分布特性的直方圖。圖5A和圖5B是用于說明現(xiàn)有拾取的圖像的圖像示例，其中圖5A示 出在拐點(diǎn)處理之前的圖像，并且圖5B示出在拐點(diǎn)處理之后的圖像。圖6是用于說明當(dāng)存在高輝度對(duì)象時(shí)的現(xiàn)有拾取的圖像的示例性圖像。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像拾取裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示例的框圖。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像信號(hào)的輸出特性的特性圖。 圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于最大輝度值的拐點(diǎn)計(jì)算處理的 示例的流程圖。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高輝度比例計(jì)算處理的示例的流 程圖。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于直方圖的拐點(diǎn)計(jì)算處理的一 個(gè)示例的流程圖。圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的拐點(diǎn)計(jì)算處理的一個(gè)示例的流程圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)將參考圖7到圖12來描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖7是示出圖像拾取裝 置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的框圖。如圖7所示，圖像拾取裝置100包括控 制構(gòu)成圖像拾取裝置IOO的各組件的控制單元14，和臨時(shí)存儲(chǔ)由控制單元 14處理的數(shù)據(jù)并且其中還存儲(chǔ)諸如程序之類的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元15?？刂?單元14可以由微計(jì)算機(jī)等構(gòu)成，并且存儲(chǔ)單元15可以由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等 構(gòu)成。存儲(chǔ)單元15存儲(chǔ)來自直方圖檢測(cè)單元5、最大輝度值計(jì)算單元6、 高輝度比例計(jì)算單元7和拐點(diǎn)計(jì)算單元8的輸出值等，隨后將對(duì)這些單元 進(jìn)行描述。圖像拾取裝置IOO還包括鏡頭1、圖像拾取元件2、模擬信號(hào)處理單 元3和模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元4。鏡頭1將來自對(duì)象的光傳輸?shù)綀D像拾取裝置100 中。圖像拾取元件2通過對(duì)經(jīng)由鏡頭1在圖像拾取元件2上入射的光執(zhí)行 光電轉(zhuǎn)換來生成圖像信號(hào)，并且輸出所生成的圖像信號(hào)。模擬信號(hào)處理單 元3對(duì)從圖像拾取元件2輸出的圖像信號(hào)執(zhí)行信號(hào)處理。模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元4 (在下文中簡(jiǎn)單稱作"A/D轉(zhuǎn)換單元")將從模擬信號(hào)處理單元3輸出的 圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。圖像拾取元件2可以由CCD元件或者CMOS元件構(gòu)成，它將已經(jīng)通 過分光鏡(未示出)被分離為三種顏色R、 G和B的光轉(zhuǎn)換為與各顏色量 相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，并且將這樣的信號(hào)作為圖像信號(hào)輸出。模擬信號(hào)處理單元 3可以由未示出的CDS (相關(guān)雙采樣)電路、AGC (自動(dòng)增益控制)電路 等構(gòu)成。CDS電路執(zhí)行去除在輸入圖像信號(hào)中包含的復(fù)位噪聲的處理，并 且AGC電路執(zhí)行放大圖像信號(hào)從而將信號(hào)調(diào)整到預(yù)定電平的處理。圖像拾取裝置100還包括直方圖檢測(cè)單元5、最大輝度值計(jì)算單元 6、高輝度比例計(jì)算單元7、拐點(diǎn)計(jì)算單元8和拐點(diǎn)處理單元9。直方圖檢 測(cè)單元5檢測(cè)在針對(duì)不同輝度級(jí)而設(shè)定的區(qū)域中的像素?cái)?shù)目分布。最大輝 度值計(jì)算單元6基于直方圖檢測(cè)單元5的檢測(cè)結(jié)果計(jì)算最大輝度值PK (峰值)。高輝度比例計(jì)算單元7測(cè)量輝度值等于白剪輯點(diǎn)WP或者更高 的圖像信號(hào)，并且計(jì)算這樣的圖像信號(hào)的比例。拐點(diǎn)計(jì)算單元8基于最大 輝度值計(jì)算單元6或者高輝度比例計(jì)算單元7的輸出值計(jì)算拐點(diǎn)。拐點(diǎn)處理單元9將由拐點(diǎn)計(jì)算單元8計(jì)算得到的拐點(diǎn)作為開始點(diǎn)來壓縮高輝度信 號(hào)。直方圖檢測(cè)單元5確定輸入圖像信號(hào)的輝度級(jí)對(duì)應(yīng)于根據(jù)輝度級(jí)而預(yù)先設(shè)定的預(yù)定數(shù)目個(gè)區(qū)域中的哪個(gè)區(qū)域，從而將圖像信號(hào)分類到相應(yīng)的輝 度區(qū)域中，并且對(duì)分配給每個(gè)輝度區(qū)域的像素?cái)?shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)。直方圖檢測(cè)單元5的輸出值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元15中，并且每一垂直同步周期由控制單 元14將其讀出一次。最大輝度值計(jì)算單元6按從具有最高輝度值的區(qū)域開始的順序，檢查 由直方圖檢測(cè)單元5獲得的直方圖(按照輝度級(jí)的像素?cái)?shù)目分布)以檢查 每個(gè)區(qū)域中的像素的存在，并且在找到具有像素的區(qū)域時(shí)，確定其中找到 了作為最大輝度值PK的像素的區(qū)域的中間輝度級(jí)值。高輝度比例計(jì)算單元7判斷輸入圖像信號(hào)的輝度級(jí)是否等于或者高于 白剪輯點(diǎn)WP (在該實(shí)施例中，109%)，并且當(dāng)輸入圖像信號(hào)的輝度級(jí)等 于或者高于白剪輯點(diǎn)WP時(shí)，對(duì)輝度級(jí)等于或高于白剪輯點(diǎn)WP的像素?cái)?shù) 目進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)己經(jīng)針對(duì)一個(gè)幀周期執(zhí)行了該處理時(shí)，具有等于或者高于 白剪輯點(diǎn)WP的高輝度值的像素與構(gòu)成一個(gè)幀的像素總數(shù)的比例被計(jì)算出 來。此外，計(jì)數(shù)結(jié)果被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元15中，并且在預(yù)定的定時(shí)，預(yù)定 數(shù)目的幀(例如，十二幀)的高輝度比例數(shù)據(jù)被讀出，并且在最近的十二 個(gè)幀中的像素的高輝度比例P (%)被計(jì)算出來。應(yīng)注意，雖然在本實(shí)施 例中描述如下的示例，即其中將最近的十二個(gè)幀中的所有像素用作計(jì)算高 輝度比例P (%)所使用的數(shù)據(jù)，但是如其他示例那樣，也可以使用一幀 或者其他多個(gè)幀的數(shù)據(jù)。拐點(diǎn)計(jì)算單元8基于最大輝度值計(jì)算單元6的輸出值和高輝度比例計(jì) 算單元7的輸出值計(jì)算拐點(diǎn)，即用于高輝度分量信號(hào)的壓縮的開始點(diǎn)。除 不變地根據(jù)輸入值計(jì)算拐點(diǎn)外，拐點(diǎn)計(jì)算單元8還當(dāng)由高輝度比例計(jì)算單 元7計(jì)算的高輝度比例P (%)高于或者低于預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，執(zhí)行給 拐點(diǎn)指定預(yù)定值的處理。在本實(shí)施例中，預(yù)先作出如下的設(shè)定。將0%的 高輝度比例設(shè)定為第一閾值Thl，將30%的高輝度比例設(shè)定為第二閾值 Th2，當(dāng)高輝度比例P為0%或者以上然而低于第一閾值Thl時(shí)，將最大拐點(diǎn)KMx設(shè)定為拐點(diǎn)，并且當(dāng)高輝度比例P為第二閾值Th2或者更高 時(shí)，將最小拐點(diǎn)KMn設(shè)定為指定拐點(diǎn)。在本實(shí)施例中，最大拐點(diǎn)KMx被 設(shè)定為109%，并且最小拐點(diǎn)KMn被設(shè)定為70%。拐點(diǎn)處理單元9將由拐點(diǎn)計(jì)算單元8計(jì)算得到的拐點(diǎn)作為開始點(diǎn)，來 執(zhí)行生成拐點(diǎn)斜率的處理(即，壓縮高輝度分量)。在本實(shí)施例中，無論 將拐點(diǎn)位置設(shè)定在何處，拐點(diǎn)斜率的傾斜度都是固定的，并且當(dāng)拐點(diǎn)移動(dòng) 時(shí)，拐點(diǎn)斜率也平行地移動(dòng)。圖8示出其中當(dāng)拐點(diǎn)位于最小拐點(diǎn)KMn、最 大拐點(diǎn)KMx和另一位置時(shí)形成拐點(diǎn)斜率的示例。當(dāng)最大拐點(diǎn)KMx已經(jīng)被 設(shè)定為拐點(diǎn)時(shí)，形成在最大拐點(diǎn)KMx處開始的拐點(diǎn)斜率KS1，而當(dāng)最小 拐點(diǎn)KMn己經(jīng)被設(shè)定為拐點(diǎn)時(shí)，形成在最小拐點(diǎn)KMn處開始的拐點(diǎn)斜率 KS2。類似地，當(dāng)另一點(diǎn)已經(jīng)被設(shè)定為拐點(diǎn)時(shí)，形成在該設(shè)定拐點(diǎn)處開始 的拐點(diǎn)斜率KS3。在本實(shí)施例中，用被分為六條線段的線來表示拐點(diǎn)斜率，所述六條線 段的每一條具有不同的斜率(即，傾角)。與從拐點(diǎn)開始計(jì)的前三條線段 的斜率相比較而言，后三條線段的斜率更加平和。需要用于表示緩坡的后 三條線段的斜率被設(shè)定的極低，例如約為0.03。六條線段各自的斜率都是 固定的。也就是說，拐點(diǎn)處理單元9執(zhí)行如下的處理通過按從輸入拐點(diǎn) 開始的順序應(yīng)用預(yù)定傾斜度值來形成拐點(diǎn)斜率。返回圖7中的框圖，拐點(diǎn)計(jì)算單元8和拐點(diǎn)處理單元9是信號(hào)處理單 元IO的部分，信號(hào)處理單元IO還執(zhí)行除與拐點(diǎn)處理相關(guān)的處理之外的信 號(hào)處理。由信號(hào)處理單元10執(zhí)行的這樣的處理包括根據(jù)預(yù)先設(shè)定的/曲線 校正圖像信號(hào)的r電平的伽馬校正，將圖像信號(hào)中的黑電平OB (光學(xué)黑 體)固定在預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)電平的反饋箝位處理，以及用于調(diào)整白平衡的白剪輯 處理。圖像拾取裝置100包括編碼單元11、數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元12和輸出端子 13，該編碼單元11將經(jīng)信號(hào)處理單元10處理的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為諸如 NTSC (National Television Standards Committee,美國(guó)國(guó)家電視標(biāo)準(zhǔn)委員 會(huì))或者PAL (Phase Alternating Line ，逐行倒相)之類的具有預(yù)定格式 的信號(hào)，該數(shù)/模轉(zhuǎn)換單元12 (在下文中稱作"D/A轉(zhuǎn)換單元")將從編碼單元11輸出的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并且該輸出端子13將從D/A轉(zhuǎn)換單元12輸出的圖像信號(hào)輸出到未示出的顯示單元或者記錄單元。接下來，將參考圖9到圖12的流程圖來描述計(jì)算拐點(diǎn)的處理示例。 首先，在圖9中，當(dāng)?shù)谝淮螆?zhí)行拐點(diǎn)計(jì)算單元8的處理時(shí)，例如當(dāng)電源導(dǎo) 通時(shí)，將初始值代入變量"拐點(diǎn)當(dāng)前KC"，然而如果存在在處理開始時(shí) 已經(jīng)設(shè)定了的拐點(diǎn)，那么將該設(shè)定拐點(diǎn)的值代入變量"拐點(diǎn)當(dāng)前KC" (步驟Sl)。在此，作為一個(gè)示例，諸如80%之類的值被設(shè)定為拐點(diǎn)的 初始值。在這之后，直方圖檢測(cè)單元5被用于獲得示出當(dāng)前幀中基于輝度級(jí)的 像素?cái)?shù)目的直方圖(步驟S2)。接下來，根據(jù)在步驟S2中獲得的直方圖 信息計(jì)算最大輝度值(即，峰值)PK (步驟S3)。在這之后，基于最大 輝度值PK計(jì)算用于將最大輝度值壓縮到輸出動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的拐點(diǎn)(歩驟 S4)。將計(jì)算得到的拐點(diǎn)代入變量"拐點(diǎn)KFP"(步驟S5)。作為到此 為止的處理的結(jié)果，基于最大輝度值PK而計(jì)算的拐點(diǎn)被存儲(chǔ)在變量"拐 點(diǎn)KFP"中。圖10是示出高輝度比例計(jì)算單元7的處理示例的流程圖。在圖10 中，首先，高輝度比例計(jì)算單元7計(jì)算在當(dāng)前幀的總像素中，輝度值等于 白剪輯點(diǎn)WP或者更高的像素的總數(shù)t，并且將總數(shù)t存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元15 中(步驟Sll)。接下來，在存儲(chǔ)單元15中存儲(chǔ)的f個(gè)幀(在本實(shí)施例中 是十二個(gè)幀)的像素總數(shù)t被讀出，并且通過將最近的f個(gè)幀的像素總數(shù)t 相加而產(chǎn)生的和T被計(jì)算出來(步驟S12)。在此之后，通過將和T除以 f個(gè)幀的數(shù)目來計(jì)算平均總數(shù)t'(步驟S13)，并且最后將該平均總數(shù)t' 除以最近的f個(gè)幀的全部像素的平均數(shù)，從而計(jì)算出最近的f個(gè)幀的高輝 度比例P (%)(步驟S14)。接下來，將參考圖11的流程圖描述當(dāng)基于如參考圖IO所描述的高輝 度比例計(jì)算單元7的計(jì)算結(jié)果來計(jì)算拐點(diǎn)時(shí)，拐點(diǎn)計(jì)算單元8的處理示 例。在圖11中，首先判斷由高輝度比例計(jì)算單元7計(jì)算得到的高輝度比 例P是否是在從0到閾值Thl的范圍內(nèi)的值(步驟S21)。在本實(shí)施例 中，因?yàn)殚撝礣hl是OX，所以判斷高輝度比例P是否是0%。當(dāng)高輝度比例P是0%時(shí)，將最大拐點(diǎn)KMx (在本實(shí)施例中，109%)代入變量 "拐點(diǎn)KFR"(步驟S22)。當(dāng)步驟S21中的條件未被滿足時(shí)，接下來判斷高輝度比例P是否等于 或者大于閾值Th2 (步驟S23)。在本實(shí)施例中，因?yàn)閷㈤撝礣h2設(shè)定未 30%，所以當(dāng)高輝度比例P等于或者高于30%時(shí)，將最小拐點(diǎn)KMn (在 本實(shí)施例中，70%)代入變量"拐點(diǎn)KFR"(步驟S24)。當(dāng)高輝度比例P既不是高于0且低于閾值Thl也不是等于或者高于閾 值Th2時(shí)，也就是說，當(dāng)高輝度比例P等于或者高于閾值TM然而低于閾 值Th2時(shí)，根據(jù)高輝度比例P的值來計(jì)算拐點(diǎn)(步驟S25)，并且將計(jì)算 得到的拐點(diǎn)代入變量"拐點(diǎn)KFR"(步驟S26)。也就是說，當(dāng)在構(gòu)成最 近的f個(gè)幀的所有像素中幾乎不存在任何具有預(yù)定的高輝度級(jí)或者更高的 輝度級(jí)的像素時(shí)(在本實(shí)施例中，當(dāng)不存在這樣的像素時(shí))，最大拐點(diǎn) KMx的值被設(shè)定為變量"拐點(diǎn)KFR"的值，然而當(dāng)這樣的具有預(yù)定高輝 度級(jí)的像素的比例較高時(shí)(在本實(shí)施例中，30%或更高)，最小拐點(diǎn)KMn 的值被設(shè)定為變量"拐點(diǎn)KFR"的值。此外，當(dāng)高輝度比例P等于或者高 于閾值Thl然而低于閾值Th2時(shí)，根據(jù)這樣的高輝度比例P而計(jì)算得到的 拐點(diǎn)的值被設(shè)定為變量"拐點(diǎn)KFR"的值。接下來，將參考圖12中的流程圖描述如下的處理示例其中拐點(diǎn)計(jì) 算單元8基于被代入變量"拐點(diǎn)KFR"和"拐點(diǎn)KFP"的值之一決定最終 的拐點(diǎn)KT，并且拐點(diǎn)處理單元9將當(dāng)前拐點(diǎn)KC移動(dòng)到計(jì)算得到的最終拐 點(diǎn)KT的位置。在圖12中，首先判斷被代入變量"拐點(diǎn)KFP"的值是否高于在變量 "拐點(diǎn)KFR"中設(shè)定的值(步驟S31)。當(dāng)拐點(diǎn)KFP的值高于拐點(diǎn)KFR 時(shí)，將拐點(diǎn)KFP的值代入拐點(diǎn)KT (步驟S32)。相反，當(dāng)拐點(diǎn)KFR的值 等于或者高于拐點(diǎn)KFP時(shí)，將拐點(diǎn)KFR的值代入最終的拐點(diǎn)KT (步驟 S33)。也就是說，將基于最大輝度值PK而計(jì)算的拐點(diǎn)FKP和基于輝度 分布的直方圖而計(jì)算的拐點(diǎn)FKP之中的較大值用作最終的拐點(diǎn)KT。接下來，在拐點(diǎn)處理單元9中，判斷作為拐點(diǎn)的當(dāng)前值的拐點(diǎn)當(dāng)前 KC的值是否低于在步驟S32或者步驟S33中找到的最終拐點(diǎn)KT (步驟S34)。當(dāng)拐點(diǎn)當(dāng)前KC的值更低時(shí)，執(zhí)行如下的處理基于預(yù)先設(shè)定的拐點(diǎn)提升速率來增大拐點(diǎn)當(dāng)前KC的值(步驟S35)。另一方面，當(dāng)拐點(diǎn)當(dāng) 前KC的值比最終的拐點(diǎn)KT的值更高時(shí)，執(zhí)行如下的處理基于預(yù)先設(shè) 定的拐點(diǎn)下降速率來減小拐點(diǎn)當(dāng)前KC的值(步驟S36)。在此之后，從 拐點(diǎn)當(dāng)前KC (二最終拐點(diǎn)KT)開始，形成拐點(diǎn)斜率(步驟S37)。以這種方式，因?yàn)槭褂昧巳缦碌慕Y(jié)構(gòu)，即其中除了最大輝度值(即， 峰值)夕卜，還使用由所檢測(cè)到的直方圖提供的輝度分布來計(jì)算拐點(diǎn)的結(jié) 構(gòu)，所以當(dāng)高輝度對(duì)象所占有的比例較低時(shí)，能夠避免將拐點(diǎn)設(shè)定的低于 必需的值。通過這樣做，能夠避免在顯示的圖像中的亮區(qū)濃淡度劣化以及 濃淡度下降。此外，因?yàn)槭褂昧巳缦碌慕Y(jié)構(gòu)，即其中不改變拐點(diǎn)斜率的傾斜度并且 根據(jù)對(duì)象的輝度值和輝度分布僅改變拐點(diǎn)，所以在濃淡度改變速率方面不 存在突變，并且因此能夠抑制虛輪廓線的產(chǎn)生。在壓縮拐點(diǎn)斜率的具有預(yù)定數(shù)目的線段的虛線中，因?yàn)榻咏准糨孅c(diǎn) 的虛線斜率極低，例如大于為0.03，所以能夠?qū)⑤x度等于或者大于白剪輯 點(diǎn)的輸入值壓縮到輸出動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，而不改變拐點(diǎn)斜率的傾斜度或者將拐 點(diǎn)降低得比需要更多。應(yīng)注意，雖然在上述的實(shí)施例中閾值Thl的值是0%，閾值Th2的值 是30%，最小拐點(diǎn)KMn的值是70X，并且最大拐點(diǎn)KMx的值是109% ， 但是這些值僅是示例并且作為替代可以設(shè)定任意的值。.此外，雖然在上述實(shí)施例中已經(jīng)描述了其中將本發(fā)明應(yīng)用于圖像拾取 裝置的示例，但是也可以將本發(fā)明應(yīng)用于記錄或者回放來自攝像機(jī)和圖像 拾取裝置的輸入信號(hào)的記錄/回放裝置或者圖像信號(hào)處理裝置。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)理解，根據(jù)設(shè)計(jì)需求和其他因素可以想到各種 修改、組合、子組合和變更，只要它們落入隨附權(quán)利要求書或者其等價(jià)物 的范圍之內(nèi)。本發(fā)明包含與2007年3月28日遞交到日本專利局的日本專利申請(qǐng)JP 2007-085307相關(guān)的主題，該日本專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用被結(jié)合于 此。
權(quán)利要求
1.一種圖像拾取裝置，包括直方圖檢測(cè)單元，檢測(cè)所拾取的圖像信號(hào)的按照輝度級(jí)的像素?cái)?shù)目分布；最大輝度值計(jì)算單元，計(jì)算所述拾取的圖像信號(hào)的最大輝度值；高輝度比例計(jì)算單元，基于由所述直方圖檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述按照輝度級(jí)的像素?cái)?shù)目分布，計(jì)算在構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)幀的所有像素之中高輝度信號(hào)的比例；拐點(diǎn)計(jì)算單元，基于由所述最大輝度值計(jì)算單元計(jì)算出的所述最大輝度值和由所述高輝度比例計(jì)算單元計(jì)算出的所述高輝度信號(hào)的比例，計(jì)算拐點(diǎn)；以及拐點(diǎn)處理單元，生成在由所述拐點(diǎn)計(jì)算單元計(jì)算出的所述拐點(diǎn)處開始的具有預(yù)定傾斜度的拐點(diǎn)斜率，其中，無論由所述拐點(diǎn)計(jì)算單元計(jì)算出的所述拐點(diǎn)的值如何，所述拐點(diǎn)處理單元都不改變所述預(yù)定傾斜度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像拾取裝置，其中，所述拐點(diǎn)計(jì)算單元被設(shè)置有第一閾值和第二閾值，并且所述拐 點(diǎn)計(jì)算單元被配置為當(dāng)由所述高輝度比例計(jì)算單元計(jì)算出的所述高輝度信 號(hào)的比例低于所述第一閾值時(shí)，將預(yù)先設(shè)定的最大值設(shè)定作為所述拐點(diǎn)， 當(dāng)所述高輝度信號(hào)的比例等于或者高于所述第二閾值時(shí)，將預(yù)先設(shè)定的最 小值設(shè)定作為所述拐點(diǎn)，并且當(dāng)所述高輝度信號(hào)的比例等于或者高于所述 第一閾值但低于所述第二閾值時(shí)，根據(jù)所述高輝度信號(hào)的比例來計(jì)算所述 拐點(diǎn)的值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像拾取裝置，其中，所述最大值是在所述拾取的圖像信號(hào)的輸出動(dòng)態(tài)范圍中的最大值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像拾取裝置，其中，所述最大輝度值計(jì)算單元基于由所述直方圖檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述按照輝度級(jí)的像素?cái)?shù)目分布，計(jì)算所述最大輝度值。
5. —種圖像信號(hào)處理裝置，包括直方圖檢測(cè)單元，檢測(cè)輸入圖像信號(hào)的按照輝度級(jí)的像素?cái)?shù)目分布； 最大輝度值計(jì)算單元，計(jì)算所述輸入圖像信號(hào)的最大輝度值； 高輝度比例計(jì)算單元，基于由所述直方圖檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述按照輝度級(jí)的像素?cái)?shù)目分布，計(jì)算在構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)幀的所有像素之中高輝度信號(hào)的比例；拐點(diǎn)計(jì)算單元，基于由所述最大輝度值計(jì)算單元計(jì)算出的所述最大輝 度值和由所述高輝度比例計(jì)算單元計(jì)算出的所述高輝度信號(hào)的比例，計(jì)算 拐點(diǎn)；以及拐點(diǎn)處理單元，生成在由所述拐點(diǎn)計(jì)算單元計(jì)算出的所述拐點(diǎn)處開始 的具有預(yù)定傾斜度的拐點(diǎn)斜率，其中，無論由所述拐點(diǎn)計(jì)算單元計(jì)算出的所述拐點(diǎn)的值如何，所述拐 點(diǎn)處理單元都不改變所述預(yù)定傾斜度。
6. —種圖像信號(hào)處理方法，包括如下步驟 檢測(cè)輸入圖像信號(hào)的按照輝度級(jí)的像素?cái)?shù)目分布； 計(jì)算所述輸入圖像信號(hào)的最大輝度值；基于所述檢測(cè)出的按照輝度級(jí)的像素?cái)?shù)目分布，計(jì)算在構(gòu)成一個(gè)或多 個(gè)幀的所有像素之中高輝度信號(hào)的比例；基于所述計(jì)算出的最大輝度值和所述高輝度信號(hào)的比例，計(jì)算拐點(diǎn)；以及生成從所述計(jì)算出的拐點(diǎn)開始的具有預(yù)定傾斜度的拐點(diǎn)斜率。
全文摘要
一種圖像拾取裝置、圖像信號(hào)處理裝置和圖像信號(hào)處理方法。直方圖檢測(cè)單元檢測(cè)所拾取的圖像信號(hào)的按照輝度級(jí)的像素?cái)?shù)目分布。最大輝度值計(jì)算單元計(jì)算輸入圖像信號(hào)的最大輝度值。高輝度比例計(jì)算單元基于所檢測(cè)到的按照輝度級(jí)的像素?cái)?shù)目分布，計(jì)算在構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)幀的所有像素之中高輝度信號(hào)的比例。拐點(diǎn)計(jì)算單元基于計(jì)算得到的最大輝度值和高輝度信號(hào)的比例計(jì)算拐點(diǎn)。拐點(diǎn)處理單元生成在計(jì)算得到的拐點(diǎn)處開始的具有預(yù)定傾斜度的拐點(diǎn)斜率。無論計(jì)算得到的拐點(diǎn)值如何，該拐點(diǎn)處理單元都不改變預(yù)定傾斜度的值。
文檔編號(hào)H04N5/20GK101277382SQ20081008981
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者夏井知義 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社