CN101518066A - 图像显示装置及方法、图像处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于防止由运动补偿型的帧率变换(FRC)处理引起的、电影视频或动画视频等那样的多张相同图像能够连续的动态图像的画质劣化。图像显示装置包括：通过对输入图像信号的帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号而变换输入图像信号的帧数的FRC部(10)；判定输入图像信号是否是预定类型的图像信号的类型判定部(14)；以及控制部(15)。FRC部(10)包括：在输入图像信号的帧间检测运动向量的运动向量检测部(11e)；根据该运动向量信息对帧间分配内插向量的内插向量评价部(11f)；以及根据该内插向量生成内插帧的内插帧生成部(12d)。控制部(15)在输入图像信号是电影或动画类型的图像信号的情况下，通过使运动向量检测部(11e)所检测出的运动向量为0向量，从而将FRC部(10)的运动补偿处理无效化。

Description

图像显示装置及方法、图像处理装置及方法
技术领域
本发明涉及具有变换帧率或半帧率的功能的图像显示装置及方法、图像处理装置及方法，更详细而言，涉及防止由运动补偿型的帧率变换处理引起的、多张相同图像能够连续的动态图像的画质劣化的图像显示装置及采用该装置的图像显示方法、图像处理装置及采用该装置的图像处理方法。
背景技术
在具体实现动态图像的用途上，以往主要采用阴极射线管(CRT：Cathode RayTube)，而与之相反的，在LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)显示动态图像时，观赏者会发觉动态部分的轮廓模糊，即存在所谓动态模糊的缺点。该动态模糊被认为是由LCD的显示方式本身所引起的(参照例如日本专利第3295437号说明书；“石黑秀一、栗田泰市郎《采用8倍速CRT的保持发光型显示器的动态画质相关研究》，信学技报，社团法人电子信息通信学会，EID96-4(1996-06)，p.19-26”)。
在扫描电子束以使荧光体发光从而进行显示的CRT中，各像素的发光因荧光体的若干残余光而实质上成脉冲形状。称之为脉冲型显示方式。另一方面，在LCD中，通过对液晶施加电场而积累的电荷，直到下一次施加电场为止都保持较高的比例。尤其是在TFT方式的情况下，对构成像素的每个点都设置有TFT开关，而且通常对各像素还设置有辅助电容，所积累的电荷的保持能力极高。因此，像素持续发光，直到通过根据后一帧或半帧(下面以帧为代表)的图像信息施加电场而进行改写为止。称之为保持型显示方式。
在上述保持型显示方式中，由于图像显示光的脉冲响应在时间上很宽，因此，时间频率特性变差，空间频率特性也随之降低，从而产生动态模糊。即，由于人的视线会流畅地追随运动物体，若像保持型那样发光时间较长，则由于时间的积分效应，图像的运动就会变得不流畅，看起来不太自然。
为了改善上述保持型显示方式中的动态模糊，已知有通过对帧间内插图像来变换帧率(帧数)的技术。该技术称为FRC(Frame Rate Converter：帧率变换)，应用于液晶显示装置等。
以往，对于变换帧率的方法，有单纯地重复多次读出同一帧、帧间直线内插(线性插值)的帧内插等各种方法(参照例如山内达郎《电视方式变换》，电视学会杂志，vol.45，No.12，pp.1534-1543(1991))。然而，在采用线性插值的帧内插处理的情况下，会发生伴随帧率变换的运动不自然(抖动、颤抖)，并且无法充分改善由上述保持型显示方式引起的动态模糊的影响，从而使得画质不佳。
因此，为了消除上述抖动的影响而改善动态画质，提出了使用运动向量的运动补偿型的帧内插处理。据此，由于对动态图像本身补偿图像的运动，因此，消除了分辨率的劣化，还不会发生抖动，从而可以获得极自然的动态图像。而且，由于进行运动补偿而形成内插图像信号，因此，能够充分改善由上述保持型显示方式引起的动态模糊的影响。
在上述专利第3295437号说明书中，揭示了这样一种技术：通过生成与运动相适应的内插帧，提高显示图像的帧频，以改善因动态模糊引起的空间频率特性的降低。它是根据前后帧，与运动相适应地形成对显示图像的帧间内插的至少一个内插图像信号，并将所形成的内插图像信号内插于帧间而依次进行显示。
图1是表示以往液晶显示装置中的FRC驱动显示电路的简要结构框图，图中，FRC驱动显示电路包括：通过对输入图像信号的帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号而变换输入图像信号的帧数的FRC部100；有源矩阵型液晶显示面板104，该液晶显示面板104具有液晶层和对液晶层施加扫描信号和数据信号用的电极；以及根据通过FRC部100变换了帧率的图像信号而驱动液晶显示面板104的扫描电极和数据电极用的电极驱动部103。
FRC部100包括：从输入图像信号检测出运动向量信息的运动向量检测部101；以及根据运动向量检测部101所获得的运动向量信息生成内插帧的内插帧生成部102。
在上述结构中，运动向量检测部101可以利用例如后述的块匹配法或梯度法等求出运动向量信息，也可以在输入图像信号中含有任意一种形状的运动向量信息的情况下使用。例如，可以采用以下结构：利用MPEG方式进行压缩编码的图像数据中含有编码时算出的动态图像的运动向量，则获取该运动向量信息。
图2是说明采用图1所示的以往FRC驱动显示电路的帧率变换处理用的图。FRC部100通过利用运动向量检测部101输出的运动向量信息进行运动补偿，从而生成帧间的内插帧(图中涂灰的图像)，将该生成的内插帧信号于输入帧信号一并依次输出，从而进行将输入图像信号的帧率从例如每秒60帧(60Hz)变换至每秒120帧(120Hz)的处理。
图3是说明采用运动向量检测部101和内插帧生成部102进行内插帧生成处理用的图。运动向量检测部101根据图3所示的例如帧#1和帧#2，利用梯度法等检测出运动向量105。即，运动向量检测部101通过测定在帧#1和帧#2的1/60秒期间是向哪个方向怎样运动，从而求出运动向量105。然后，内插帧生成部102利用求出的运动向量105，对帧#1和帧#2间分配内插向量106。通过根据该内插向量106移动对象(这里是汽车)，使其从帧#1的位置运动到1/120秒后的位置，从而生成内插帧107。
这样，通过利用运动向量信息进行运动补偿帧内插处理，提高显示帧频，从而可以使得LCD(保持型显示方式)的显示状态接近于CRT(脉冲型显示方式)的显示状态，能够改善显示动态图像时产生的动态模糊所导致的画质劣化。
这里，在上述运动补偿帧内插处理中，为了进行运动补偿，运动向量的检测不可缺少。作为该运动向量检测的典型方法，提出了例如块匹配法、梯度法等。在这些方法中，在连续的两帧间，对各像素或每一小块检测运动向量，利用该运动向量内插两帧间内插帧的各像素或各小块。即，通过对两帧间任意位置的图像进行正确位置补偿而内插，从而进行帧数变换。
由于动态图像在帧间的相关度很高，且在时间轴方向上具有连续性，因此，很多情况下，在某一帧中有异动的像素或块在它之后的后一帧或之前的前一帧中也是以同样的运动量移动。例如，在拍摄了球体从画面的右方转向左方的状态的动态图像的情况下，球体区域在每一帧中都是保持同样的运动量而移动。即，很多情况下在连续的帧中，运动向量具有连续性。
由此可知，通过参照前一帧的运动向量检测结果，能够更加容易或更加正确地检测其后一帧中的运动向量。例如，在改良了梯度法的重复梯度法中，采用以下方法：对于被检测块，将前一帧或当前帧中已检测出的附近块的运动向量作为初始偏移向量，以此为起点重复进行梯度法的运算。利用该方法，重复两次左右梯度法就可以获得实质上正确的运动量。
另外，在块匹配法中，考虑也是参照前一帧中的运动向量检测结果而改变搜索顺序，从而有效地进行运动向量检测。这样，在检测运动向量时，通过利用已检测出的运动向量，例如能够实时处理帧率变换。
然而，作为视频信号源，除了通常的电视视频摄像机所拍摄的视频之外，还存在电影的视频、计算机图形(CG)的视频等。因此，很多情况下NTSC方式或PAL方式的电视广播信号或录像盘片再现信号中，含有电影或CG的视频信号。另外，近年来，随着存储媒体(例如DVD(数字通用盘)、HD(硬盘)等)的存储容量的发展以及传输方式的数字化，有时会混入多源的视频信号。
例如，通常的电影为每秒24格画面(帧)，在将其输出到帧率为60Hz的显示器时，通过对帧率为24Hz的视频进行2-3下拉处理，每2格至3格画面输出相同图像，从而变换成帧率为60Hz的视频信号而输出。
另外，在将每秒30格画面(帧)的电影或CG的动画视频输出到帧率为60Hz的显示器时，通过对帧率为30Hz的视频进行2-2下拉处理，每2格画面输出相同图像，从而变换成帧率为60Hz的视频信号而输出。另外，在将每秒24格画面(帧)的电影输出到帧率为50Hz的显示器时，对帧率为24Hz的视频进行2-2下拉处理，每2格画面输出相同图像。
这样，很多情况下电影或CG的动画视频等的原图像帧率在60Hz以下，通过连续输出多张相同图像，从而作为60Hz的视频信号显示输出。
利用图4说明上述每秒24格画面(帧)的电影的情况。图4中的帧#1至帧#10表示通过对24Hz的电影视频进行2-3下拉处理而变换成60Hz的图像序列。帧#1和帧#2、帧#3～帧#5、帧#6和帧#7、帧#8～帧#10分别是相同图像。
如上所述，在输出多张相同图像的视频中，各帧间运动向量的连续性被破坏。例如图4中，考虑拍摄了任一运动对象的视频的情况。由于帧#5和帧#6是不相同的图像，因此在它们之间检测运动向量，但由于接下来的帧#6和帧#7是相同图像，因此所检测出的运动向量应全部为0。而接下来的帧#7和帧#8又是不相同的图像，因此在它们之间检测运动向量。
这样，若考虑图4中的帧#5至帧#7为止的连续帧的运动向量，则按照“有运动向量”、“运动向量为0”、“有运动向量”的顺序混合存在，相邻各帧之间的运动向量不存在连续性。
对于这种输出多张相同图像的视频，在上述那样通过参照前一帧的运动向量检测结果而进行它的后一帧的运动向量检测处理的情况下，由于各帧间的运动向量不存在连续性，因此产生运动向量检测误差的问题。
按照上述例子所说明的，由于图4的帧#6和帧#7是相同图像，因此所检测出的运动向量应全部为0，但由于其前一帧#5和帧#6间的运动向量不为0，因此，通过参照该运动向量，有可能导致帧#6和帧#7的运动向量不为0的检测误差。
另外，由于帧#7和帧#8是不同图像，因此它们之间也应检测出运动向量，但由于其前一帧#6和帧#7间的运动向量为0，因此，通过参照该运动向量，有可能导致帧#7和帧#8的运动向量为0的检测误差。因此，这种运动向量的误检测导致显示视频的画质劣化。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种可以防止由运动补偿型的帧率变换(FRC)处理引起的、电影视频或动画视频等那样的多张相同图像能够连续的动态图像的画质劣化的图像显示装置及方法、图像处理装置及方法。
发明内容
本申请的第一项发明是一种具有频率变换单元的图像显示装置，该频率变换单元通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数而输出到显示面板，其中，当上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，将上述频率变换单元中的运动补偿处理无效化。
本申请的第二项发明的特征在于，上述频率变换单元包括：在上述输入图像信号所包含的连续帧间或半帧间检测运动向量信息的运动向量检测部；根据该检测出的运动向量信息，对上述帧间或上述半帧间分配内插向量的内插向量分配部；根据该分配的内插向量生成内插图像信号的内插图像生成部；以及将该生成的内插图像信号内插到上述帧间或上述半帧间的图像内插部。
本申请的第三项发明的特征在于，当上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，通过使上述运动向量检测部检测出的运动向量为0向量，将上述运动补偿处理无效化。
本申请的第四项发明的特征在于，当上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，通过使上述内插向量分配部所分配的内插向量为0向量，将上述运动补偿处理无效化。
本申请的第五项发明是一种具有频率变换单元的图像显示装置，该频率变换单元通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数而输出到显示面板，其中，当上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，不变换上述输入图像信号的帧数或半帧数，将该输入图像信号输出到显示面板。
本申请的第六项发明的特征在于，能够改变显示图像信号的显示面板的驱动频率，当上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，根据上述输入图像信号的帧频或半帧频改变上述显示面板的驱动频率。
本申请的第七项发明是一种具有频率变换单元的图像显示装置，该频率变换单元通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数而输出到显示面板，其中，还具有另一频率变换单元，该另一频率变换单元通过对上述输入图像信号的帧间或半帧间插入未实施运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数，当上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，将利用上述另一频率变换单元变换了帧数或半帧数的图像信号输出到上述显示面板。
本申请的第八项发明的特征在于，上述另一频率变换单元通过对上述输入图像信号的帧间或半帧间插入该帧或半帧的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数。
本申请的第九项发明的特征在于，上述另一频率变换单元通过对上述输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了线性插值处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数。
本申请的第十项发明的特征在于，上述另一频率变换单元通过对上述输入图像信号的帧间或半帧间插入预先决定的单色图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数。
本申请的第十一项发明是具有频率变换单元的图像显示装置，该频率变换单元通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数而输出到显示面板，其中，当上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，使得上述频率变换单元中的运动补偿处理的补偿强度可变。
本申请的第十二项发明的特征在于，上述频率变换单元具有内插图像生成部，该内插图像生成部通过按照预定的比例对实施了运动补偿处理的图像信号和实施了线性插值处理的图像信号进行加权计算，从而生成内插图像信号，当上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，使得上述加权计算比例可变。
本申请的第十三项发明的特征在于，当上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，上述内插图像生成部将上述实施了线性插值处理的图像信号作为内插图像信号，当上述输入图像信号不是预先决定的预定类型的图像信号时，将上述实施了运动补偿处理的图像信号作为内插图像信号。
本申请的第十四项发明的特征在于，上述预先决定的预定类型为电影。
本申请的第十五项发明的特征在于，上述预先决定的预定类型为动画。
本申请的第十六项发明的特征在于，上述频率变换单元整数倍地变换上述输入图像信号的帧频或半帧频。
本申请的第十七项发明是一种图像显示方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其中包括以下步骤：判定上述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及当判定上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，将上述运动补偿处理无效化的步骤。
本申请的第十八项发明是一种图像显示方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其中包括以下步骤：判定上述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及当判定上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，根据上述输入图像信号的帧频或半帧频而改变显示面板的驱动频率的步骤。
本申请的第十九项发明是一种图像显示方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其中包括以下步骤：判定上述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及当判定上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，通过对输入图像信号的帧间或半帧间插入该帧或半帧的图像信号而变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤。
本申请的第二十项发明是一种图像显示方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其中包括以下步骤：判定上述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及当判定上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了线性插值处理的图像信号而变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤。
本申请的第二十一项发明是一种图像显示方法，它具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其中包括以下步骤：判定上述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及当判定上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，通过对输入图像信号的帧间或半帧间插入预先决定的单色图像信号而变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤。
本申请的第二十二项发明是一种图像显示方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其中包括以下步骤：判定上述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及当判定上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，使得上述运动补偿处理的补偿强度可变的步骤。
本申请的第二十三项发明是一种具有频率变换单元的图像处理装置，该频率变换单元通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数，其中，当上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，将上述频率变换单元中的运动补偿处理无效化。
本申请的第二十四项发明是一种具有频率变换单元的图像处理装置，该频率变换单元通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数，其中，还具有另一频率变换单元，该另一频率变换单元通过对上述输入图像信号的帧间或半帧间插入未实施运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数，当上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，利用上述另一频率变换单元变换上述输入图像信号的帧数或半帧数。
本申请的第二十五项发明是一种具有频率变换单元的图像处理装置，该频率变换单元通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数，其中，当入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，使得率变换单元中的运动补偿处理的补偿强度可变。
本申请的第二十六项发明是一种图像处理方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其中包括以下步骤：判定上述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及当判定上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，将上述运动补偿处理无效化的步骤。
本申请的第二十七项发明是一种图像处理方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其中包括以下步骤：判定上述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及当判定上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，通过对上述输入图像信号的帧间或半帧间插入该帧或半帧的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤。
本申请的第二十八项发明是一种图像处理方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其中包括以下步骤：判定上述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及当判定上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，通过对上述输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了线性插值处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤。
本申请的第二十九项发明是一种图像处理方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其中包括以下步骤：判定上述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及当判定上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，通过对上述输入图像信号的帧间或半帧间插入预先决定的单色图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤。
本申请的第三十项发明是一种图像处理方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换上述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其中包括以下步骤：判定上述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及当判定上述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，使得上述运动补偿处理的补偿强度可变的步骤。
根据本发明，在输入预先决定的预定类型(电影或动画等)的图像信号的情况下，通过不进行运动补偿的内插处理，可以有效地防止显示图像的画质劣化。
附图说明
图1是表示以往的液晶显示装置中的FRC驱动显示电路的简要结构框图。
图2是说明采用图1所示的以往的FRC驱动显示电路进行帧率变换处理用的图。
图3是说明采用运动向量检测部及内插帧生成部进行内插帧生成处理用的图。
图4是说明通过对24Hz的电影进行2-3下拉处理而变换成60Hz时的图像序列用的图。
图5是表示本发明的图像显示装置所具有的帧率变换部的结构例的框图。
图6是说明采用帧生成部进行内插帧生成处理的一个例子用的图。
图7是表示本发明第一实施方式的液晶显示装置的主要部分结构例的框图。
图8是表示本发明第二实施方式的液晶显示装置的主要部分结构例的框图。
图9是表示本发明第三实施方式的液晶显示装置的主要部分结构例的框图。
图10是表示本发明第三实施方式的输入数据与输出数据的关系图。
图11是表示本发明第四实施方式的液晶显示装置的主要部分结构例的框图。
图12是表示本发明第四实施方式的输入数据与输出数据的关系图。
图13是表示本发明第五实施方式的液晶显示装置的主要部分结构例的框图。
图14是表示本发明第五实施方式的输入数据与输出数据的关系图。
图15是表示本发明第六实施方式的液晶显示装置的主要部分结构例的框图。
图16是表示本发明第六实施方式的输入数据与输出数据的关系图。
图17是表示本发明第七实施方式的液晶显示装置的主要部分结构例的框图。
图18是说明本发明的图像显示装置的图像显示方法的一个例子用的流程图。
图19是说明本发明的图像显示装置的图像显示方法的另一个例子用的流程图。
图20是说明本发明的图像显示装置的图像显示方法的又一个例子用的流程图。
标号说明
10、100   帧率变换(FRC)部
11        向量检测部
11a       亮度信号提取部
11b       预处理滤波器
11c       运动检测用帧存储器
11d       初始向量存储器
11e、101  运动向量检测部
11f       内插向量评价部
12        帧生成部
12a       内插用帧存储器
12b、102  内插帧生成部
12c       时基变换用帧存储器
12d      时基变换部
12e      补偿强度可变部
14       类型判定部
15       控制部
16       切换部
17       0向量
18、103  电极驱动部
19、104  液晶显示面板
20       线路
21       存储器
22       线性插值内插处理部
23       黑向量信号插入处理部
105      运动向量
106      内插向量
107      内插帧
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的较佳的图像显示装置的实施方式。此外，本发明可以适用于半帧信号及内插半帧信号、或帧信号及内插帧信号中的任一种，但由于两者(半帧与帧)彼此具有类似的关系，因此，以帧信号及内插帧信号为代表例进行说明。
图5是表示本发明的图像显示装置所具有的运动补偿型帧率变换部的结构例的框图，图中，10是帧率变换部(以下，称为FRC部)，该FRC部10由向量检测部11和帧生成部12构成，其中，向量检测部11相当于本发明的帧率变换单元，它对输入图像信号所包含的两个连续的帧之间检测运动向量，帧生成部12根据检测出的运动向量而生成内插帧(内插图像)。此外，举例示出向量检测部11对运动向量的检测采用重复梯度法的情况，但不局限于该重复梯度法，也可以采用块匹配法等。
这里，由于重复梯度法具有能够以块为单位检测运动向量的特征，因此，可以检测出多种运动量，还可以检测出小区域运动物体的运动向量。另外，与其它方式(块匹配法等)相比，能够以更小的规模来实现其电路结构。在该重复梯度法中，对于被检测的块采用以下方法：将已检测出的附近的块的运动向量作为初始偏移向量，以此为起点重复进行梯度法的运算。利用该方法，重复两次左右梯度法就可以获得实质上正确的运动量。
图5中，向量检测部11包括：从输入图像信号(RGB信号)提取出亮度信号(Y信号)的亮度信号提取部11a；将提取出的Y信号输入到LPF以限制其高频部分频带用的预处理滤波器11b；运动检测用帧存储器11c；存储初始向量候补用的初始向量存储部11d；利用重复梯度法检测帧间的运动向量的运动向量检测部11e；以及根据检测出的运动向量对帧间分配内插向量的内插向量评价部11f。
此外，FRC部10相当于本发明的频率变换单元，运动向量检测部11e相当于本发明的运动向量检测部，内插向量评价部11f相当于本发明的内插向量分配部。
由于上述重复梯度法的运算利用了像素的微分成分，所以容易受到噪声的影响，而且，当检测块内的梯度变化量较多时，运算误差变大，因此，在预处理滤波器11b中利用LPF限制其高频部分的频带。在初始向量存储器11d中，作为初始向量候补，将之前已经检测出的帧的运动向量(初始向量候补)加以存储。
运动向量检测部11e从初始向量存储器11d所存储的初始向量候补中选择最接近被检测块的运动向量的运动向量作为初始向量。即，利用块匹配法，从被检测块附近的块的已检测运动向量(初始向量候补)中选择初始向量。然后，运动向量检测部11e将所选择的运动向量作为起点，通过梯度法运算，检测出前一帧和当前帧之间的运动向量。
内插向量评价部11f对运动向量检测部11e所检测出的运动向量进行评价，根据其评价结果将最适合的内插向量分配到帧间的内插块，并输出到帧生成部12。
帧生成部12包括：存储两个输入帧(前一帧、当前帧)用的内插用帧存储器12a；根据来自内插用帧存储器12a的两个输入帧和来自内插向量评价部11f的内插向量，生成内插帧的内插帧生成部12b；存储输入帧(前一帧、当前帧)用的时基变换用帧存储器12c；以及将来自内插帧生成部12b的内插帧插入到来自时基变换用帧存储器12c的输入帧而生成输出图像信号(RGB)的时基变换部12d。
此外，内插帧生成部12b相当于本发明的内插图像生成部，时基变换部12d相当于本发明的图像内插部。
图6是说明采用帧生成部12进行内插帧生成处理的一个例子用的图。内插帧生成部12b将分配到内插块的内插向量V伸展到前一帧和当前帧，利用与各帧的交叉点附近的像素对内插块内的各像素进行插补。例如，在前一帧F1中，利用附近的三点计算出A点的亮度。在当前帧F2中，利用附近的三点计算出B点的亮度。在内插帧F12中，根据A点和B点的亮度对P点的亮度进行插补。P点的亮度例如可以是A点亮度和B点亮度的平均。
由上述生成的内插帧F12被发送到时基变换部12d。时基变换部12d将内插帧F12夹入前一帧F1和当前帧F2之间，进行帧率变换处理。这样，通过FRC部10，可以将输入图像信号(60帧/秒)变换成进行了运动补偿的输出图像信号(120帧/秒)，通过将该信号输出到显示面板，就能够减轻动态模糊，从而改善动态画质。另外，这里说明了将60帧/秒的输入图像信号变换成120帧/秒(2倍)的输出图像信号的帧率变换情况，当然也可以应用于例如获得90帧/秒(1.5倍)、180帧/秒(3倍)的输出图像信号的情况。
本发明的图像显示装置具有图5所示的FRC部10，其主要目的在于，当输入图像信号如电影视频或动画视频那样、通过2-3下拉处理或2-2下拉处理等能够使多张相同图像连续的图像信号时，对于整个画面(全画面)，将FRC部10中的运动补偿处理无效化，从而防止由FRC处理引起的画质劣化。此外，本发明能够应用于液晶显示器、有机EL显示器、电泳显示器等所有具有保持型显示特性的图像显示装置，但在以下各实施方式中，将本发明应用于使用液晶显示面板作为显示面板的液晶显示装置时，以此为代表例进行说明。
本发明的第一实施方式是在输入图像信号为例如电影或动画等预定类型的图像信号时，为了将FRC部10的运动补偿处理无效化，而强制使运动向量检测部11e的输出为0向量。
图7是表示本发明第一实施方式的液晶显示装置的主要部分结构例的框图，液晶显示装置包括：FRC部10；类型判定部14；控制部15；切换部16；0向量部17；电极驱动部18；以及液晶显示面板19。切换部16设置于FRC部10内的运动向量检测部11e与内插向量评价部11f之间，按照来自控制部15的指示，将来自运动向量检测部11e的运动向量切换至0向量17。
类型判定部14根据例如从广播数据分离提取出的EPG(Electronic ProgramGuide：电子节目指南)数据所包含的类型信息，判定液晶显示面板19所显示的视频的类别。类型信息可以利用例如与地面数字广播或BS、CS数字广播的广播数据重叠地发送来的EPG数据的一部分所包含的信息，但这种表示类型的信息不限于从广播数据分离和获取的情况，例如在显示由外部设备(DVD播放机或蓝光盘播放机等)再现的视频信息的情况下，可以读出表示介质媒体内所附加的内容的标记(例如，表示“电影”的识别码)，在类型判定部14进行检测。
另外，上述广播数据不局限于数字广播，即使是模拟广播，也能获取类型信息。例如，ADAMS-EPG是与模拟广播信号重叠地发送的EPG信息。
而且，视频内容的类型信息除了与输入视频数据同时输入的情况之外，还能与视频数据分开而通过不同的线路获取。例如，所谓XMLTV，是指自动获取在Web上公开的TV节目表、将其XML化而输出用的应用程序，也可以利用该XMLTV从网络上获取显示视频的类型信息。
作为类型信息的类型码在例如地面数字广播的标准下，规定大分类为“新闻/报道”、“体育”、“信息/娱乐新闻”、“电视剧”、“音乐”、“综艺”、“电影”、“动画/特摄”、“纪录片/教育片”、“舞台剧·公演”、“兴趣/教育”、“其它”的节目类型，还对每各大分类规定多个中分类。
本实施方式的液晶显示装置判别应显示的输入图像信号属于哪种类别，并根据该判别结果，控制FRC部10的运动补偿处理。
液晶显示面板19是具有液晶层和对该液晶层施加扫描信号及数据信号用的电极的有源矩阵型液晶显示器。电极驱动部18是根据通过FRC部10进行了帧率变换的图像信号来驱动液晶显示面板19的扫描电极和栅极电极用的显示驱动器。控制部15具有控制上述各部用的CPU，并进行如下控制：当通过类型判定部14判定输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，将FRC部10中的运动补偿处理无效化。
液晶显示面板19的驱动频率为经FRC部10变换后的帧频。因而，当以60Hz的帧频输入的图像信号在FRC部10变换成120Hz的帧频时，液晶显示面板19的驱动频率变为120Hz。但是，在未利用FRC处理进行帧频变换的情况下将输入图像信号原样显示输出时，液晶显示面板19的驱动频率为输入图像信号的帧频。
控制部15在通过类型判定部14判定输入图像信号为“电影”或“动画/特摄”类型的图像信号时，将切换部16切换到0向量17一侧，将运动向量检测部11e检测出的运动向量强制替换成0向量。另外，当通过类型判定部14判定输入图像信号为“电影”或“动画/特摄”以外的类型的图像信号时，将切换部16切换到运动向量检测部11e一侧，将运动向量检测部11e检测出的运动向量输入到内插向量评价部11f。
这样，在通常的动态图像显示时，通过运动补偿型的FRC处理，可以改善动态画质，并且在输入电影或动画等那样多张相同图像能够连续的动态图像的情况下，通过使运动向量为0向量而将运动补偿处理无效化，可以消除因图像运动的不连续性引起的运动向量的检测误差、运动补偿误差等，从而可以有效地防止由运动补偿型的FRC处理引起的画质劣化。
本发明的第二实施方式是在输入图像信号为例如电影或动画等预定类型的图像信号时，为了将FRC部10的运动补偿处理无效化，使来自内插向量评价部11f的内插向量为0向量，以不对不同位置的像素间进行内插。
图8是表示本发明第二实施方式的液晶显示装置的主要部分结构例的框图，液晶显示装置包括：FRC部10；类型判定部14；控制部15；切换部16；0向量部17；电极驱动部18；以及液晶显示面板19。切换部16设置于FRC部10内的内插向量评价部11f与内插帧生成部12b之间，按照来自控制部15的指示，将来自内插向量评价部11f的运动向量切换至0向量17。
控制部15在通过类型判定部14判定输入图像信号为“电影”或“动画/特摄”类型的图像信号时，将切换部16切换到0向量17一侧，使得内插向量评价部11f所分配的内插向量为0向量。另外，当通过类型判定部14判定输入图像信号为“电影”或“动画/特摄”以外的类型的图像信号时，将切换部16切换到内插向量评价部11f一侧，将内插向量评价部11f所分配的内插向量输入到内插向量生成部12b。
这样，在输入电影或动画等那样多张相同图像能够连续的动态图像的情况下，通过强制地使内插向量为0向量而将运动补偿处理无效化，从而与上述第一实施方式相同，可以消除因图像运动的不连续性引起的运动向量的检测误差、运动补偿误差等，可以有效地防止由运动补偿型的FRC处理引起的画质劣化。
本发明的第三实施方式设置使FRC部10迂回用的线路，当输入图像信号为例如电影或动画等预定类型的图像信号时，将该输入图像信号输入到迂回线路一侧，按照该输入图像信号的帧频改变液晶显示面板19的驱动频率。即，进行如下切换：当输入预先决定的预定类型的内容的图像信号时，不进行帧率变换，而是将输入图像信号原样显示输出到液晶显示面板19。
图9是表示本发明第三实施方式的液晶显示装置的主要部分结构例的框图，液晶显示装置包括：FRC部10；类型判定部14；控制部15；切换部16；电极驱动部18；液晶显示面板19；以及使FRC部10迂回用的线路20。切换部16设置于FRC部10的前级，按照来自控制部15的指示进行切换，将输入图像信号是输入到FRC部10还是输入到线路20。
控制部15在通过类型判定部14判定输入图像信号为“电影”或“动画/特摄”类型的图像信号时，将切换部16切换到线路20一侧，使得FRC部10迂回。另外，当通过类型判定部14判定输入图像信号为“电影”或“动画/特摄”以外的类型的图像信号时，对输入图像信号进行FRC处理(运动补偿帧内插处理)。另外，也可以采用以下结构：在FRC部10的后级设置切换部16，切换FRC部10的输出信号和线路20的输出信号，并输出到液晶显示面板19。
本实施方式中，控制部15能够改变液晶显示面板19的驱动频率，当输入“电影”或“动画/特摄”类型的图像信号时，将输入图像信号输入到线路20一侧，按照该输入图像信号的帧频改变液晶显示面板19的驱动频率。
图10是表示本发明第三实施方式的输入数据和输出数据的关系图。图10(A)表示输入到线路20的输入数据，图10(B)表示从线路20输出的输出数据。如图10(A)所示，在将60Hz帧频的输入图像信号(输入数据)输入到线路20的情况下，每一帧的显示时间为约16.7毫秒。控制部15控制作为显示驱动器的电极驱动部18，将液晶显示面板19的驱动频率从120Hz变为60Hz，如图10(B)所示，将上述输入数据保持为60Hz，不进行帧率变换而从线路20输出。
液晶显示面板19以驱动频率60Hz显示未经帧数变换而从线路20输出的帧，因此，这时每一帧的显示时间保持16.7毫秒。
这样，在通常的动态图像显示时，通过运动补偿型的FRC处理，可以改善动态画质，并且在输入电影或动画等那样多张相同图像能够连续的动态图像的情况下，通过使FRC处理迂回，禁止帧率变换本身，从而可以消除因图像运动的不连续性引起的运动向量的检测误差、运动补偿误差等，可以有效地防止由运动补偿型的FRC处理引起的画质劣化。
本发明的第四实施方式设置使FRC部10迂回用的线路，当输入图像信号为例如电影或动画等预定类型的图像信号时，将该输入图像信号输入到迂回线路一侧，将该输入图像信号存储到线路上的存储器中，多次高速地重复从存储器读出同一帧的图像信号，进行帧率变换。即，进行如下切换：当输入预先决定的预定类型的内容的图像信号时，不进行运动补偿型的帧率变换，而是通过将输入图像信号高速连续地输出变换帧率，并显示输出到液晶显示面板19。
图11是表示本发明第四实施方式的液晶显示装置的主要部分结构例的框图，液晶显示装置包括：FRC部10；类型判定部14；控制部15；切换部16；电极驱动部18；液晶显示面板19；使FRC部10迂回用的线路20；以及线路20上的存储器21。切换部16设置于FRC部10的前级，按照来自控制部15的指示进行切换，将输入图像信号是输入到FRC部10还是输入到线路20。
控制部15在通过类型判定部14判定输入图像信号为“电影”或“动画/特摄”类型的图像信号时，将切换部16切换到线路20一侧，使得FRC部10的处理迂回，并将输入图像信号存储于存储器21。然后，重复多次从存储器21读出同一帧，进行帧插入处理。另外，当通过类型判定部14判定输入图像信号为“电影”或“动画/特摄”以外的类型的图像信号时，将切换部16切换到FRC部10一侧，对输入图像信号进行FRC处理(运动补偿帧内插处理)。另外，也可以采用以下结构：在FRC部10的后级设置切换部16，切换FRC部10的输出信号和存储器21的输出信号，并输出到液晶显示面板19。
本实施方式中，不改变液晶显示面板19的驱动频率，保持为120Hz。当输入“电影”或“动画/特摄”类型的图像信号时，控制部15及存储器21构成通过对输入图像信号的帧间插入前一帧或后一帧的图像信号而变换该输入图像信号的帧数的单元。即，输入到电极驱动部18的显示图像信号的帧率(帧数)始终相同。
图12是表示本发明第四实施方式的输入数据和输出数据的关系图。图12(A)表示输入到线路20的输入数据，图12(B)表示从线路20输出的输出数据。如图12(A)所示，在将60Hz帧频的输入图像信号(输入数据)输入到线路20的情况下，每一帧的显示时间为约16.7毫秒。上述输入数据暂时存储于存储器21，如图12(B)所示，从存储器21输出以两倍速度重复读出的帧的图像信号(图中为帧A)。
液晶显示面板19以驱动频率120Hz显示插入了同一帧的图像信号的输出数据。此外，由于通过重复两次读出同一帧而变换帧数，因此，这时每一帧的显示时间为约8.3毫秒。
这样，在输入电影或动画等那样多张相同图像能够连续的动态图像的情况下，不对输入图像信号进行运动补偿的内插处理，从而可以消除因图像的不连续性引起的运动向量的检测误差、运动补偿误差等，可以有效地防止由运动补偿型的FRC处理引起的画质劣化。而且，在这种情况下，由于重复读出同一帧而进行帧率变换，因此，不需要改变液晶显示面板19的驱动频率。
本发明的第五实施方式设置使FRC部10迂回用的线路，当输入图像信号为例如电影或动画等预定类型的图像信号时，将该输入图像信号输入到迂回线路一侧，将该输入图像信号输入到线路上的线性插值内插处理部，内插实施了线性插值的图像信号。即，进行如下切换：当输入预先决定的预定类型的内容的图像信号时，不进行运动补偿的内插处理，而是通过进行线性内插处理变换帧率。
图13是表示本发明第五实施方式的液晶显示装置的主要部分结构例的框图，液晶显示装置包括：FRC部10；类型判定部14；控制部15；切换部16；电极驱动部18；液晶显示面板19；使FRC部10迂回用的线路20；以及线路20上的线性插值内插处理部22。切换部16设置于FRC部10的前级，按照来自控制部15的指示进行切换，将输入图像信号是输入到FRC部10还是输入到线路20。
控制部15在通过类型判定部14判定输入图像信号为“电影”或“动画/特摄”类型的图像信号时，将切换部16切换到线路20一侧，使FRC部10迂回，并将输入图像信号输入到线性插值内插处理部22。线性插值内插处理部22对帧间插入实施了线性插值处理的内插帧。另外，当通过类型判定部14判定输入图像信号为“电影”或“动画/特摄”以外的类型的图像信号时，将切换部16切换到FRC部10一侧，对输入图像信号进行FRC处理(运动补偿帧内插处理)。另外，也可以采用以下结构：在FRC部10的后级设置切换部16，切换FRC部10的输出信号和线性插值内插处理部22的输出信号，并输出到液晶显示面板19。
本实施方式中，不改变液晶显示面板19的驱动频率，原样保持为120Hz。即，输入到电极驱动部18的显示图像信号的帧率(帧数)始终相同。当输入“电影”或“动画/特摄”类型的图像信号时，线性插值内插处理部22构成通过对输入图像信号的帧间内插实施了线性插值处理的图像信号而变换该输入图像信号的帧数的单元。此外，所谓线性插值处理，如上述文献(山内达郎《电视方式变换》，电视学会杂志，vol.45，No.12，pp.1534-1543(1991))中所记载的，根据前一帧信号和当前帧信号，通过采用帧内插比α的线性插补而获得内插帧。
图14是表示本发明第五实施方式的输入数据和输出数据的关系图。图14(A)表示输入到线路20的输入数据，图14(B)表示从线路20输出的输出数据。如图14(A)所示，在将60Hz帧频的输入图像信号(输入数据)输入到线路20的情况下，每一帧的显示时间为约16.7毫秒。将上述输入数据输入到线性插值内插处理部22，如图14(B)所示，对帧间(这里是帧A与帧B之间)内插实施了线性插值处理的图像信号(图中为帧A+B)并输出。
液晶显示面板19以驱动频率120Hz显示内插了实施线性插值处理的图像信号的输出数据。此外，由于通过内插实施了线性插值处理的图像信号而变换帧数，因此，这时每一帧的显示时间为约8.3毫秒。
这样，在输入电影或动画等那样多张相同图像能够连续的动态图像的情况下，不对输入图像信号进行运动补偿的内插处理，从而可以消除因图像的不连续性引起的运动向量的检测误差、运动补偿误差等，可以有效地防止由运动补偿型的FRC处理引起的画质劣化。而且，在这种情况下，由于内插实施了线性插值处理的图像信号而变换帧数，因此，不需要改变液晶显示面板19的驱动频率。
本发明的第六实施方式设置使FRC部10迂回用的线路，当输入图像信号为例如电影或动画等预定类型的图像信号时，将该输入图像信号输入到迂回线路一侧，将该输入图像信号输入到线路上的黑电平信号插入处理部，插入黑电平信号等预先决定的单色图像信号。即，进行如下切换：当输入预先决定的预定类型的内容的图像信号时，不进行运动补偿的内插处理，而是通过进行单色图像插入处理来变换帧率。
图15是表示本发明第六实施方式的液晶显示装置的主要部分结构例的框图，液晶显示装置包括：FRC部10；类型判定部14；控制部15；切换部16；电极驱动部18；液晶显示面板19；使FRC部10迂回用的线路20；以及线路20上的黑电平信号插入处理部23。切换部16设置于FRC部10的前级，按照来自控制部15的指示进行切换，将输入图像信号是输入到FRC部10还是输入到线路20。
控制部15在通过类型判定部14判定输入图像信号为“电影”或“动画/特摄”类型的图像信号时，将切换部16切换到线路20一侧，使FRC部10迂回，并将输入图像信号输入到黑电平信号插入处理部23。黑电平信号插入处理部23例如利用存储器对输入图像信号进行时间轴的压缩(帧率变换)，对输入帧间插入黑电平信号等预先决定的单色图像信号。另外，当通过类型判定部14判定输入图像信号为“电影”或“动画/特摄”以外的类型的图像信号时，将切换部16切换到FRC部10一侧，对输入图像信号进行FRC处理(运动补偿帧内插处理)。另外，也可以采用以下结构：在FRC部10的后级设置切换部16，切换FRC部10的输出信号和黑电平信号插入处理部23的输出信号，并输出到液晶显示面板19。
本实施方式中，不改变液晶显示面板19的驱动频率，原样保持为120Hz。即，输入到电极驱动部18的显示图像信号的帧率(帧数)始终相同。当输入“电影”或“动画/特摄”类型的图像信号时，黑电平信号插入处理部23构成通过对输入图像信号的帧间插入黑电平信号等预先决定的单色图像信号而变换该输入图像信号的帧数的单元。另外，作为黑电平信号插入处理的另一实施方式，也可以采用以下结构，即通过电极驱动部18，对液晶显示面板19施加预定期间(在本例的情况下为1/120秒)黑写入电压。
图16是表示本发明第六实施方式的输入数据和输出数据的关系图。图16(A)表示输入到线路20的输入数据，图16(B)表示从线路20输出的输出数据。如图16(A)所示，在将60Hz帧频的输入图像信号(输入数据)输入到线路20的情况下，每一帧的显示时间为约16.7毫秒。将上述输入数据输入到黑电平信号插入处理部23，如图16(B)所示，对帧间(这里是帧A与帧B之间)插入黑电平信号(图中涂黑的帧)并输出。
这样，通过对输入图像信号的各帧间插入黑图像信号，改善因动态模糊引起的画质劣化，并且也不会发生因动态补偿的误差导致的画质劣化，但是在这种情况下，为了补偿由于图像显示期间的缩短而引起的显示亮度的降低，需要提高设置于液晶显示面板19背面的背光源(未图示)的发光亮度。
液晶显示面板19以驱动频率120Hz显示插入了黑电平信号的输出数据。此外，由于通过插入黑电平信号而变换帧数，因此，这时每一帧的显示时间为约8.3毫秒。
这样，在输入电影或动画等那样多张相同图像能够连续的动态图像的情况下，不对输入图像信号进行运动补偿的内插处理，从而可以消除因图像的不连续性引起的运动向量的检测误差、运动补偿误差等，可以有效地防止由运动补偿型的FRC处理引起的画质劣化。而且，在这种情况下，由于插入单色图像信号而变换帧数，因此，不需要改变液晶显示面板19的驱动频率。而且，在这种情况下，还能维持动态画质的改善效果。
另外，除了上述实施方式之外，当输入图像信号是例如电影或动画等预定类型的图像信号时，也可以通过按照预定的亮度比，将输入帧的原图像分割成多帧图像来变换帧率，从而既防止由于运动补偿型FRC处理引起的画质劣化，又维持了动态画质的改善效果。
本发明的第七实施方式采用如下结构：当输入图像信号是例如电影或动画等预定类型的图像信号时，使得内插帧生成部中的运动补偿处理的补偿强度可变。具体而言，具有内插帧生成部，该内插帧生成部通过按照预定的比例对实施了运动补偿处理的图像信号和实施了线性插值处理的图像信号进行加权计算，而生成内插帧，当输入进行了下拉变换的图像信号时，可以改变加权计算比例。
图17是表示本发明第七实施方式的FRC部10的主要部分结构例的框图，FRC部10的帧生成部12包括：内插用帧存储器12a；内插帧生成部12b；以及使得FRC部10中的运动补偿处理的补偿强度可变的补偿强度可变部12e。图中，V表示内插向量，α表示帧内插比，β表示补偿强度(加权计算比例)。
通常，作为帧内插处理的方法，已知有例如采用两帧间的线性插值内插的帧内插、和使用运动向量的帧内插(运动补偿内插)。前者是根据前一帧信号和当前帧信号，通过采用帧内插比α的线性插值而获得内插帧。因而，若采用该线性插值内插，可以防止由于FRC处理的运动补偿误差所导致的画质劣化。
另一方面，后者为了从前一帧和当前帧获得内插帧，根据前一帧图像和当前帧图像间的运动向量检测出内插向量V，通过对前一帧图像仅错开了以帧内插比α分割该值(内插向量V)而得的αV大小的信号、和当前帧图像错开了(1-α)V大小的信号进行加权计算，从而获得内插帧。若采用该运动补偿内插，由于是对动态图像本身进行补偿，因此消除了分辨率的劣化，从而可以获得优良的画质，但该处理有时也会引起下拉视频的画质劣化。
因此，在本实施方式中，对帧生成部12设置补偿强度可变部12e。该补偿强度可变部12e在通过类型判定部14判定输入图像信号是“电影”或“动画/特摄”类型的图像信号时，可以改变加权计算比例β。该加权计算比例β是对实施了运动补偿处理的图像信号和实施了线性插值处理的图像信号进行加权计算时的比例。本实施方式的内插帧生成部12b按照该加权计算比例β，对线性插值内插和运动补偿内插进行加权计算，从而生成内插帧。
例如，当输入图像信号是“电影”或“动画/特摄”类型的内容的图像信号时，补偿强度可变部12e使加权计算比例β＝0，将实施了线性插值处理的图像信号作为内插帧，从而防止因运动补偿误差引起的画质劣化。另一方面，当输入图像信号是“电影”或“动画/特摄”以外类型的内容的图像信号时，使加权计算比例β＝1，将实施了运动补偿处理的图像信号作为内插帧，从而进一步优化动态图像的画质。
另外，由于加权计算比例β可变，可设定为任意值，因此可以设定为0～1的实质上中间值。从而，对于内插帧图像，既可以进行运动补偿，又可以进行控制来抑制由运动补偿误差引起的画质劣化，从而能够适当地改善动态模糊引起的画质劣化和运动补偿误差引起的画质劣化双方。
这样，在输入电影或动画等那样多张相同图像能够连续的动态图像的情况下，由于FRC中运动补偿处理的补偿强度可变(可以减弱)，因此，可以降低由于图像的不连续性引起的运动向量检测误差、运动补偿误差等的影响，可以有效地防止由运动补偿型的FRC处理引起的画质劣化。
图18是说明采用本发明的图像显示装置的图像显示方法的一个例子用的流程图。这里，说明上述第一实施方式中的图像显示方法的例子。首先，图像显示装置根据取得的类型信息判定输入图像信号的内容类别(类型)是否是“电影”(步骤S 1)，当判定为是“电影”时(“是”的情况)，通过使运动向量或内插向量为0向量，将FRC部10的运动补偿处理无效化(步骤S2)。另外，在步骤S1中，当判定输入图像信号的内容类别(类型)不是“电影”时(“否”的情况)，判定输入图像信号的内容类别(类型)是否是“动画/特摄”(步骤S3)。
在步骤S3中，当判定为是“动画/特摄”时(“是”的情况)，通过使运动向量或内插向量为0向量，将FRC部10的运动补偿处理无效化(步骤S2)，当判定为不是“动画/特摄”时(“否”的情况)，像通常那样执行FRC部10的运动补偿处理(步骤S4)。由此，从液晶显示面板19显示输出变换了帧频的图像信号(步骤S5)。
图19是说明采用本发明的图像显示装置的图像显示方法的另一个例子用的流程图。这里，说明上述第一至第六实施方式中的图像显示方法的例子。首先，图像显示装置根据取得的类型信息判定输入图像信号的内容类别(类型)是否是“电影”(步骤S11)，当判定为是“电影”时(“是”的情况)，使得FRC部10的运动补偿帧内插处理迂回，将输入图像信号输入到另外的线路20(步骤S12)。
这里，在迂回线路20中进行以下处理：执行实施了线性插值处理的图像信号的帧间内插、同一帧图像信号的帧间插入、黑电平信号等预先决定的单色图像信号的帧间插入中的任意一种处理，从而输出进行了帧率变换的图像信号，或者，将输入图像信号保持原样输出，改变液晶显示面板19的驱动频率等。
另外，在步骤S11中，当判定输入图像信号的内容类别(类型)不是“电影”时(“否”的情况)，判定输入图像信号的内容类别(类型)是否是“动画/特摄”(步骤S13)。在步骤S13中，当判定为是“动画/特摄”时(“是”的情况)，使得FRC部10的运动补偿帧内插处理迂回，将输入图像信号输入到另外的线路20(步骤S12)，进行以下处理：执行实施了线性插值处理的图像信号的帧间内插、同一帧图像信号的帧间插入、黑电平信号等预先决定的单色图像信号的帧间插入中的任意一种处理，从而输出进行了帧率变换的图像信号，或者，将输入图像信号保持原样输出，改变液晶显示面板19的驱动频率等。另外，在步骤S13中，当判定为不是“动画/特摄”时(“否”的情况)，输出利用FRC部10实施了运动补偿内插处理的图像信号(步骤S14)。最后，从液晶显示面板19显示输出图像(步骤S15)。
图20是说明采用本发明的图像显示装置的图像显示方法的另一个例子用的流程图。这里，说明上述第七实施方式中的图像显示方法的例子。首先，图像显示装置根据取得的类型信息判定输入图像信号的内容类别(类型)是否是“电影”(步骤S21)，当判定为是“电影”时(“是”的情况)，使得FRC部10中的运动补偿处理的补偿强度可变(减弱)(步骤S22)。另外，在步骤S21中，当判定输入图像信号的内容类别(类型)不是“电影”时(“否”的情况)，判定输入图像信号的内容类别(类型)是否是“动画/特摄”(步骤S23)。
在步骤S23中，当判定为是“动画/特摄”时(“是”的情况)，使得FRC部10中的运动补偿处理的补偿强度可变(减弱)(步骤S22)。另外，在步骤S23中，当判定为不是“动画/特摄”时(“否”的情况)，像通常那样使得FRC部10中的运动补偿处理的补偿强度变强(步骤S24)。由此，从液晶显示面板19显示输出变换了帧频的图像信号(步骤S25)。
如上所述，根据本发明，在输入电影或动画等那样进行了2-3下拉变换或2-2下拉变换的、多张相同图像能够连续的动态图像信号时，可以将帧率变换(FRC)部中的运动补偿处理无效化而显示输出，因此，可以有效地防止由于运动补偿误差引起的画质劣化。另外，作为输入图像信号，并不限于电视广播信号，也可以是从外部媒体再现的图像信号。
另外，在上述实施方式中，说明了按照数字广播标准决定的类型码的大分类来控制帧率变换(FRC)部中的运动补偿处理的情况，但也可以按照类型码的中分类或小分类来进行更精细、更有效的控制。
此外，上述说明中，说明了涉及本发明的图像显示装置及方法的实施方式的例子，但从这些说明也可以容易的理解利用计算机将本图像处理方法作为程序而执行的图像处理程序、以及将该图像处理程序存储于计算机可读取记录介质的程序记录介质。
而且，在上述实施方式中，说明了将本发明的图像处理装置一体化地设置于图像显示装置内的方式，但本发明的图像处理装置不限于此，例如也可以设置于各种存储介质再现装置等视频输出设备内。

Claims (30)

1.一种图像显示装置，其特征在于，
具有频率变换单元，该频率变换单元通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数而输出到显示面板，
当所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，将所述频率变换单元中的运动补偿处理无效化。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，
所述频率变换单元包括：
在所述输入图像信号所包含的连续帧间或半帧间检测运动向量信息的运动向量检测部；
根据该检测出的运动向量信息，对所述帧间或所述半帧间分配内插向量的内插向量分配部；
根据该分配的内插向量生成内插图像信号的内插图像生成部；以及
将该生成的内插图像信号内插到所述帧间或所述半帧间的图像内插部。
3.如权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于，
当所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，通过使所述运动向量检测部检测出的运动向量为0向量，将所述运动补偿处理无效化。
4.如权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于，
当所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，通过使所述内插向量分配部所分配的内插向量为0向量，将所述运动补偿处理无效化。
5.一种图像显示装置，其特征在于，
具有频率变换单元，该频率变换单元通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数而输出到显示面板，
当所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，不变换所述输入图像信号的帧数或半帧数，将该输入图像信号输出到显示面板。
6.如权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于，
能够改变显示图像信号的显示面板的驱动频率，
当所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，根据所述输入图像信号的帧频或半帧频改变所述显示面板的驱动频率。
7.一种图像显示装置，其特征在于，
具有频率变换单元，该频率变换单元通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数而输出到显示面板，
还具有另一频率变换单元，该另一频率变换单元通过对所述输入图像信号的帧间或半帧间插入未实施运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数，
当所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，将利用所述另一频率变换单元变换了帧数或半帧数的图像信号输出到所述显示面板。
8.如权利要求7所述的图像显示装置，其特征在于，
所述另一频率变换单元通过对所述输入图像信号的帧间或半帧间插入该帧或半帧的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数。
9.如权利要求7所述的图像显示装置，其特征在于，
所述另一频率变换单元通过对所述输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了线性插值处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数。
10.如权利要求7所述的图像显示装置，其特征在于，
所述另一频率变换单元通过对所述输入图像信号的帧间或半帧间插入预先决定的单色图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数。
11.一种图像显示装置，其特征在于，
具有频率变换单元，该频率变换单元通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数而输出到显示面板，
当所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，使得所述频率变换单元中的运动补偿处理的补偿强度可变。
12.如权利要求11所述的图像显示装置，其特征在于，
所述频率变换单元具有内插图像生成部，该内插图像生成部通过按照预定的比例对实施了运动补偿处理的图像信号和实施了线性插值处理的图像信号进行加权计算，从而生成内插图像信号，
当所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，使得所述加权计算比例可变。
13.如权利要求11所述的图像显示装置，其特征在于，
当所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，所述内插图像生成部将所述实施了线性插值处理的图像信号作为内插图像信号，
当所述输入图像信号不是预先决定的预定类型的图像信号时，将所述实施了运动补偿处理的图像信号作为内插图像信号。
14.如权利要求1～13中的任一项所述的图像显示装置，其特征在于，
所述预先决定的预定类型为电影。
15.如权利要求1～13中的任一项所述的图像显示装置，其特征在于，
所述预先决定的预定类型为动画。
16.如权利要求1～15中的任一项所述的图像显示装置，其特征在于，
所述频率变换单元整数倍地变换所述输入图像信号的帧频或半帧频。
17.一种图像显示方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其特征在于，包括：
判定所述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及
当判定所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，将所述运动补偿处理无效化的步骤。
18.一种图像显示方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其特征在于，包括：
判定所述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及
当判定所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，根据所述输入图像信号的帧频或半帧频而改变显示面板的驱动频率的步骤。
19.一种图像显示方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其特征在于，包括：
判定所述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及
当判定所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，通过对输入图像信号的帧间或半帧间插入该帧或半帧的图像信号而变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤。
20.一种图像显示方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其特征在于，包括：
判定所述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及
当判定所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了线性插值处理的图像信号而变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤。
21.一种图像显示方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其特征在于，包括：
判定所述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及
当判定所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，通过对输入图像信号的帧间或半帧间插入预先决定的单色图像信号而变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤。
22.一种图像显示方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其特征在于，包括：
判定所述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及
当判定所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，使得所述运动补偿处理的补偿强度可变的步骤。
23.一种图像处理装置，其特征在于，
具有频率变换单元，该频率变换单元通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数，
当所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，将所述频率变换单元中的运动补偿处理无效化。
24.一种图像处理装置，其特征在于，
具有频率变换单元，该频率变换单元通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数，
还具有另一频率变换单元，该另一频率变换单元通过对所述输入图像信号的帧间或半帧间插入未实施运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数，
当所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，利用所述另一频率变换单元变换所述输入图像信号的帧数或半帧数。
25.一种图像处理装置，其特征在于，
具有频率变换单元，该频率变换单元通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数，
当所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，使得所述频率变换单元中的运动补偿处理的补偿强度可变。
26.一种图像处理方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其特征在于，包括：
判定所述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及
当判定所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，将所述运动补偿处理无效化的步骤。
27.一种图像处理方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其特征在于，包括：
判定所述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及
当判定所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，通过对所述输入图像信号的帧间或半帧间插入该帧或半帧的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤。
28.一种图像处理方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其特征在于，包括：
判定所述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及
当判定所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，通过对所述输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了线性插值处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤。
29.一种图像处理方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其特征在于，包括：
判定所述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及
当判定所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，通过对所述输入图像信号的帧间或半帧间插入预先决定的单色图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤。
30.一种图像处理方法，具有通过对输入图像信号的帧间或半帧间内插实施了运动补偿处理的图像信号，变换所述输入图像信号的帧数或半帧数的步骤，其特征在于，包括：
判定所述输入图像信号是否是预先决定的预定类型的图像信号的步骤；以及
当判定所述输入图像信号是预先决定的预定类型的图像信号时，使得所述运动补偿处理的补偿强度可变的步骤。
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