CN1904999A - 动态图像显示装置及动态图像显示方法 - Google Patents

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CN1904999A CN 200610107754 CN200610107754A CN1904999A CN 1904999 A CN1904999 A CN 1904999A CN 200610107754 CN200610107754 CN 200610107754 CN 200610107754 A CN200610107754 A CN 200610107754A CN 1904999 A CN1904999 A CN 1904999A
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Abstract

本发明提供一种当出现场景变化时进行适于场景变化的亮度范围扩展处理之技术。在扩展系数输出模式判定部(250)中检测出场景变化时，将扩展系数输出模式(250)从通常模式设为场景变化模式。在是场景变化模式时，扩展系数推导部(200)输出理想扩展系数(Gid(n))。在是通常模式时，扩展系数推导部(200)输出修正扩展系数(G(n))。

Description

动态图像显示装置及动态图像显示方法
技术领域
本发明涉及一种根据动态图像数据来显示动态图像的技术。
背景技术
以往以来，在投影机等的动态图像显示装置中，人们提出了进行亮度范围扩展处理使图像的对比感得到提高的技术，该亮度范围扩展处理用来扩展动态图像数据的1帧图像数据的亮度范围。
另外，在具备照明装置的投影机等动态图像显示装置中，人们提出了进行照明装置的调光控制来调整图像的亮度、使画面质量得到提高的技术。
专利文献1：特开2001-343957号公报
专利文献2：特开2004-45634号公报
但是，就以往的亮度范围扩展处理来说，因为一般不把图像(图像的亮度)在帧间产生急剧变化的情况考虑进去就进行动态图像数据的亮度范围扩展处理，所以存在因亮度范围扩展处理反而有损画面质量的可能性。在下面，将图像在帧间产生急剧变化称为场景变化，将从引起场景变化到下次引起场景变化的期间称为1个场景。作为引起场景变化的一个示例，能举出动态图像的场面(场景)变更。
另外，在以往的调光控制中，因为一般也不把场景变化考虑进去就进行调光，所以存在因调光反而有损画面质量的可能性。
发明内容
本发明是为了解决上述的问题所在而做出的，其第1目的为提供一种当出现场景变化时进行适于新场景的亮度范围扩展处理之技术。另外，其第2目的为提供一种当出现场景变化时进行适于新场景的调光之技术。
为了解决上述问题的至少一部分，根据本发明的动态图像显示装置用来根据动态图像数据来显示动态图像，其特征为，
具备：
扩展系数推导部，用来根据与上述动态图像数据的1帧图像数据的亮度有关的图像特征量，对上述动态图像数据的每1帧推导用于亮度范围扩展处理的扩展系数并将其输出，该亮度范围扩展处理用来扩展上述图像数据的亮度范围；
亮度范围扩展处理部，用来根据上述扩展系数推导部所输出的扩展系数，对上述图像数据实施上述亮度范围扩展处理；以及
场景变化检测部，用来根据上述动态图像数据，检测表示上述动态图像的场景出现了变更的这一情况的场景变化；
上述扩展系数推导部在检测出上述场景变化时，输出相应于与当前帧有关的上述图像特征量所确定的当前帧理想扩展系数，在没有检测出上述场景变化时，输出按照预先所设定的规则修正上述当前帧理想扩展系数后的当前帧修正扩展系数。
根据本发明，由于扩展系数推导部在检测出场景变化时，输出适于新场景的当前帧理想扩展系数，因而可以进行适于新场景的亮度范围扩展处理。
上述扩展系数推导部也可以从上述当前帧理想扩展系数减去前一帧实际扩展系数来求取理想扩展系数差，以使从上述当前帧修正扩展系数减去上述前一帧实际扩展系数求取的修正扩展系数差的绝对值比上述理想扩展系数差的绝对值小，并且使上述修正扩展系数差的符号和上述理想扩展系数差的符号一致地，求取上述当前帧修正扩展系数，上述前一帧实际扩展系数是上述亮度范围扩展处理部用于前一帧亮度范围扩展处理的扩展系数。
据此，由于以使修正扩展系数差的绝对值比理想扩展系数差的绝对值小，并且使修正扩展系数差的符号和理想扩展系数差的符号一致地，求取当前帧修正扩展系数，因而在检测出场景变化时，可以抑制扩展系数从前一帧产生急剧变化。
上述扩展系数推导部也可以在检测出上述场景变化后，直到满足预先所设定的结束条件为止，输出上述当前帧理想扩展系数，在满足上述结束条件后，输出上述当前帧修正扩展系数。
据此，由于在检测出场景变化后且直到满足结束条件，输出当前帧理想扩展系数，因而可以在检测出场景变化后且直到满足结束条件，进行适于各个场景的亮度范围扩展处理。
上述结束条件也可以包括下述两个条件的至少一方，一个条件是上述当前帧修正扩展系数和上述当前帧理想扩展系数之差小于或等于预先所设定的阈值，另一个条件是与上述扩展系数推导部在前一帧所推导出的前一帧理想扩展系数相比，上述当前帧理想扩展系数大。
上述场景变化检测部也可以在包括下述条件1的开始条件成立时检测上述场景变化，该条件1为，作为上述图像数据亮度最大值的白峰值小于或等于预先所设定的阈值。
上述开始条件也可以在上述条件1成立且下述条件2成立时成立，该条件2为，上述当前帧修正扩展系数和上述当前帧理想扩展系数之差比预先所设定的阈值大。
上述场景变化检测部也可以在上述图像数据中临时使用上述当前帧修正扩展系数进行上述亮度范围扩展处理的情况下，在亮度大于等于预先所设定的临界值的图像部分对全部图像的比例大于或等于预先所设定的阈值时，检测上述场景变化。
上述图像特征量是关于上述图像数据的亮度直方图获得的多个图像特征量，
上述扩展系数推导部也可以通过使用上述多个图像特征量，参照预先所设定的扩展系数查阅表，来推导上述理想扩展系数。
据此，通过对图像数据实施相应于多个图像特征量的亮度范围扩展处理，而可以进行适于图像数据的亮度范围扩展处理。
还具备：
照明装置；
调光系数推导部，用来根据上述图像特征量，对上述动态图像数据的每1帧推导用于上述照明装置光量调整的调光系数，并加以输出；以及
调光部，用来根据上述调光系数推导部所输出的调光系数，来执行上述照明装置的调光；
上述调光系数推导部也可以在检测出上述场景变化时，输出相应于与当前帧有关的上述图像特征量而确定的当前帧理想调光系数，在没有检测出上述场景变化时，输出按照预先所设定的规则修正上述当前帧理想调光系数后的当前帧修正调光系数。
据此，由于调光系数推导部在检测出场景变化时，输出适于新场景的当前帧理想调光系数，因而可以进行适于新场景的调光。
另外，为了解决上述问题的至少一部分，根据本发明的其他动态图像显示装置用来根据动态图像数据来显示动态图像，其特征为，
具备：
照明装置；
调光系数推导部，用来根据与上述动态图像数据的1帧图像数据的亮度有关的图像特征量，对上述动态图像数据的每1帧推导用于上述照明装置光量调整的调光系数，并加以输出；
调光部，用来根据上述调光系数推导部所输出的调光系数，来执行上述照明装置的调光；以及
场景变化检测部，用来根据上述动态图像数据，检测表示上述动态图像的场景出现变更的这一情况的场景变化；
上述调光系数推导部也可以在检测出上述场景变化时，输出相应于与当前帧有关的上述图像特征量而确定的当前帧理想调光系数，在没有检测出上述场景变化时，输出按照预先所设定的规则修正上述当前帧理想调光系数后的当前帧修正调光系数。
据此，由于调光系数推导部在检测出场景变化时，输出适于新场景的当前帧理想调光系数，因而可以进行适于新场景的调光。
上述调光系数推导部也可以如下地工作：从上述当前帧理想调光系数减去前一帧实际调光系数来求取理想调光系数差，以使从上述当前帧修正调光系数减去上述前一帧实际调光系数所求取的修正调光系数差的绝对值比上述理想调光系数差的绝对值小、并且使上述修正调光系数差的符号和上述理想调光系数差的符号一致地，求取上述当前帧修正调光系数，上述前一帧实际调光系数是上述调光部用于前一帧调光的调光系数。
据此，由于以使修正调光系数差的绝对值比理想调光系数差的绝对值小、并且使修正调光系数差的符号和理想调光系数差的符号一致地，求取当前帧修正调光系数，因而在没有检测出场景变化时，可以抑制调光系数从前一帧产生急剧变化。
上述调光系数推导部也可以在检测出上述场景变化后，直到满足预先所设定的结束条件为止，输出上述当前帧理想调光系数，在满足上述结束条件之后，输出上述当前帧修正调光系数。
据此，由于在检测出场景变化后且直到满足结束条件为止，输出当前帧理想调光系数，因而可以在检测出场景变化后且直到满足结束条件为止，进行适于各个场景的调光。
上述结束条件也可以包括下述两个条件的至少一方，一个条件是上述当前帧修正调光系数和上述当前帧理想调光系数之差小于或等于预先所设定的阈值，另一个条件是上述调光系数推导部在前一帧所推导出的前一帧理想扩展系数，比上述当前帧理想调光系数小。
上述场景变化检测部也可以在包括下述条件1的开始条件成立时检测上述场景变化，该条件1为，作为上述图像数据亮度最大值的白峰值小于或等于预先所设定的阈值。
上述开始条件也可以在上述条件1成立且下述条件2成立时成立，该条件2为，上述当前帧修正调光系数和上述当前帧理想调光系数之差比预先所设定的阈值大。
上述图像特征量是关于上述图像数据的亮度直方图获得的多个图像特征量，
上述调光系数推导部也可以通过使用上述多个图像特征量，并参照预先所设定的调光系数查阅表，来推导上述理想调光系数。
据此，通过对图像数据实施相应于多个图像特征量的调光，而可以进行适于图像数据的调光。
还有，本发明可以以各种方式来实现，例如能够以动态图像显示方法、用来实现该方法或装置功能的计算机程序及记录有该程序的记录媒体等的方式来实现。
附图说明
图1是作为本发明第一实施示例的动态图像显示装置1000的框图。
图2是表示图像特征量计算部100处理的说明图。
图3是表示图像数据亮度直方图110的说明图。
图4是表示扩展系数输出模式和扩展系数推导部200输出的扩展系数关系的说明图。
图5是表示扩展系数变化的说明图。
图6是表示扩展系数推导部200和扩展系数输出模式判定部250处理的流程图。
图7是表示场景变化检测准备处理的流程图。
图8是表示场景变化检测准备处理内容的说明图。
图9是表示调光系数推导部500和调光系数输出模式判定部550处理的流程图。
图10是表示理想扩展系数Gid(n)和修正扩展系数G(n)推导处理的流程图。
图11是表示扩展系数LUT210的输入网格点一个示例的说明图。
图12是表示内插计算的说明图。
图13是表示推导修正变化量dW(n)的处理的流程图。
图14表示的是1D-LUT220的输入输出关系，横轴是理想变化量dWid(k)，纵轴是修正变化量dW(k)。
图15是表示作为图9的步骤S1000L的理想调光系数Lid(n)和修正调光系数L(n)的推导处理步骤的流程图。
图16是表示调光系数LUT510的说明图。
图17是表示理想扩展系数Gid(n)设定构思方法的说明图。
图18是表示第二实施示例中修正变化量dW(n)的推导处理步骤的流程图。
图19是表示修正系数ScaleG(n)设定构思方法的说明图。
图20是表示修正调光系数L(n)的修正变化量dW(n)推导处理步骤的流程图。
符号说明
1000...动态图像显示装置
100...图像特征量计算部
110...亮度直方图
200...扩展系数推导部
210...扩展系数LUT
250...扩展系数输出模式判定部
300...亮度范围扩展处理部
400...光阀
500...调光系数推导部
510...调光系数LUT
550...调光系数输出模式判定部
600...调光控制部
700...调光元件
710...光源装置
800...投影光学系统
900...屏幕
Ch1～Ch4...场景变化线
DR、DRi、DR1...小区域
DRwn...白侧小区域数
DRall...全部小区域数
Fwh...白峰标记
G、G(n)、G(k)...修正扩展系数
Gid、Gid(n)、Gid(k)...理想扩展系数
Gr(n-1)...前一帧实际扩展系数
I1...变量
Ilimit...亮度临界值
L(n)...修正调光系数
Lid(n)...理想调光系数
Lr(n-1)...前一帧实际调光系数
Thwh...白峰阈值
WP...白峰值
Y...亮度
Ydri、Ydr1...代表亮度
Thwn...白侧阈值
Fwn...白侧小区域标记
DRwn...白侧区域数
G1～G7...输入网格点
G2...输入网格点
P1、P2...坐标
S1...面积
l1、l2、l3...线段
S...面积
S5...面积
Sa...面积
dWid(n)、dWid(k)...理想变化量
dW(n)、dW(k)...修正变化量
l6～l9、l6A...直线
l7...直线
K1...扩展率
A1...光量率
dW1(n)...变化量
ScaleG(n)...修正系数
Thw...阈值
ScaleGblack...黑修正系数值
ScaleGwhite...白修正系数值
ScaleG(n)、ScaleL(n)、ScaleG(k)...修正系数
C1、C2、D1、D2、E1、E2、E3...坐标
dG(n-1)...范围
具体实施方式
下面，按以下顺序来说明本发明的实施示例。
A.第一实施示例：
A-1.装置结构及处理的概要：
A-2.扩展系数的计算：
A-3.调光系数的计算：
B.第二实施示例：
A.第一实施示例：
A-1.装置结构及处理的概要：
图1是作为本发明第一实施示例的动态图像显示装置1000的框图。动态图像显示装置1000具有：相应于该图像数据的图像特征量来执行亮度范围扩展处理和光源装置710的调光控制的功能，该亮度范围扩展处理用来扩展动态图像数据的每1帧图像数据的亮度范围。再者，动态图像显示装置1000还具有下述功能，即检测图像在帧间产生急剧变化的场景变化，并相应于是否检测出场景变化来进行分别的亮度范围扩展处理和调光控制。在下面，将从引起场景变化到下次引起场景变化的期间设为1个场景。
动态图像显示装置1000是一种投影机，具备：图像特征量计算部100、扩展系数推导部200、扩展系数输出模式判定部250、亮度范围扩展处理部300、光阀400、调光系数推导部500、调光系数输出模式判定部550、调光控制部600、光源装置710及投影光学系统800，用来向屏幕900投影图像进行显示。光源装置710具备例如包括开关晶体管的液晶面板等调光元件700。光源装置710相当于本发明的照明装置，调光元件700相当于本发明的调光部。调光部不限于调光元件，也可以是具备于光源装置710之前、通过开闭调节来自光源装置710的光量的百叶窗。
在下面，将当前帧设为第n帧(n：自然数)进行说明。图像特征量计算部100根据图像数据的亮度，来计算APL(Average Picture Level，平均图像电平)值和白峰值，输出给扩展系数推导部200和调光系数推导部500。有关APL值和白峰值，其详细情况将在下面进行说明。另外，图像特征量计算部100生成图像数据的亮度直方图，输出给扩展系数输出模式判定部250和调光系数输出模式判定部550。
扩展系数推导部200通过使用APL值和白峰值，并参照扩展系数查阅表(下面，表示为LUT)210，来求取理想扩展系数Gid(n)，进而按照预先所设定的规则来修正理想扩展系数Gid(n)，推导修正扩展系数G(n)。下面，将第n帧的理想扩展系数记为Gid(n)。因而，例如第n-1帧的理想扩展系数是Gid(n-1)。对于修正扩展系数，也以同样的规则来记述。有关理想扩展系数Gid(n)和修正扩展系数G(n)的推导，其详细情况将在下面进行说明。扩展系数输出模式判定部250根据理想扩展系数Gid(n)、修正扩展系数G(n)和亮度直方图来检测场景变化，判定扩展系数输出模式。有关扩展系数输出模式，其详细情况将在下面进行说明。扩展系数推导部200相应于扩展系数输出模式，输出理想扩展系数Gid(n)和修正扩展系数G(n)的某一个。亮度范围扩展处理部300根据使用扩展系数推导部200所输出的扩展系数而确定的扩展率，对图像数据实施亮度范围扩展处理，并根据亮度范围扩展处理后的图像数据，来控制光阀400。
调光系数推导部500通过使用APL值和白峰值，并参照预先所设定的调光系数LUT510，来求取理想调光系数Lid(n)，进而按照预先所设定的规则修正理想调光系数Lid(n)，推导修正调光系数L(n)。调光系数输出模式判定部550根据理想调光系数Lid(n)、修正调光系数L(n)和亮度直方图来检测场景变化，判定调光系数输出模式。有关调光系数输出模式，其详细情况将在下面进行说明。调光系数推导部500相应于调光系数输出模式，输出理想调光系数Lid(n)和修正调光系数L(n)的某一个。调光控制部600根据调光系数推导部500所输出的调光系数，来控制光源装置710(例如放电灯)的调光元件700。扩展系数输出模式判定部250和调光系数输出模式判定部550相当于本发明的场景变化检测部。
图像特征量计算部100根据图像数据的亮度，来计算APL值和白峰值WP。图像数据的1个像素亮度Y例如用下面的(1)或(2)式来定义。
Y＝0.299R+0.587G+0.144B      ...(1)
Y＝max(R、G、B)       ...(2)
图2是表示图像特征量计算部100的处理的说明图。图像特征量计算部100首先将1帧FR分割成由16×16个像素构成的多个小区域DR。还有，在图2中，虽然表示为小区域DRi内的像素数是25个，但是实际上是256个。另外，在图2的示例中，1帧FR被分割成40个小区域DR1～DR40。假设，用Yi1～Yi256来表示40个小区域DR1～DR40之中任意的第i个小区域DRi内各像素的亮度，则小区域DRi的代表亮度Ydri用下面的(3)式来表达。
Ydri＝(Yi1+Yi2+....+Yi256)/256      ...(3)
也就是说，小区域DRi的代表亮度Ydri是小区域DRi内各像素亮度的平均值。图像特征量计算部100利用(3)式分别求取小区域DR1～DR40的代表亮度Ydr1～Ydr40。然后，图像特征量计算部100将代表亮度Ydr1～Ydr40的平均值作为APL值，将代表亮度Ydr1～Ydr40的最大值作为白峰值WP。这里，APL值和白峰值WP用10bit来表达。还有，小区域DR的大小和数目可以任意设定。
图像特征量计算部100还生成图3所示的图像数据的亮度直方图110。图3的横轴是小区域DRi的代表亮度Ydri，纵轴是小区域数。
扩展系数推导部200使用APL值和白峰值WP，并参照扩展系数LUT210，来推导理想扩展系数Gid(n)和修正扩展系数G(n)。扩展系数输出模式判定部250根据理想扩展系数Gid(n)、修正扩展系数G(n)和图像特征量计算部100所生成的亮度直方图110，来进行扩展系数输出模式的判定处理。在扩展系数输出模式中存在2种模式，一种是从预定的开始条件成立到预定的结束条件成立为止继续的场景变化模式，另一种是从该结束条件成立到预定的开始条件成立为止继续的通常模式。有关开始条件和结束条件，其详细情况将在下面进行说明。扩展系数推导部200在扩展系数输出模式是场景变化模式时，输出理想扩展系数Gid(n)，在扩展系数输出模式是通常模式时，输出修正扩展系数G(n)。
图4是表示扩展系数输出模式和扩展系数推导部200输出的扩展系数关系的说明图。在图4(a)中，按时序表示出基于动态图像数据的每帧图像。在图4(a)的图像中，在场景变化线Ch1～Ch4处图像产生大幅变更。图4(b)表示出对于图4(a)的图像、由扩展系数输出模式判定部250判定的扩展系数输出模式。若动态图像出现了场景变化，则开始条件成立。扩展系数输出模式判定部250若该开始条件成立，则将扩展系数输出模式设为场景变化模式。进而，扩展系数输出模式判定部250，若在扩展系数输出模式是场景变化模式时结束条件成立，则将扩展系数输出模式设为通常模式。
图4(c)表示出相应于扩展系数输出模式从扩展系数推导部200输出的扩展系数种类。在图4(c)的图表中，Gid表示输出理想扩展系数，G表示输出修正扩展系数。也就是说，在图4(c)中表示出，在扩展系数输出模式是场景变化模式的期间输出理想扩展系数Gid，在扩展系数输出模式是通常模式的期间输出修正扩展系数G这一情况。
图5是表示扩展系数变化的说明图。在图5中表示出，图像的亮度(白峰值WP)、理想扩展系数Gid、修正扩展系数G和2个扩展系数之差G-Gid的变化。另外，还表示出，从扩展系数推导部200输出的实际扩展系数Gr的变化。实际扩展系数Gr采用给2个扩展系数G、Gid之中的一方所附上的阴影线来表示，在通常模式期间，和修正扩展系数G一致，在场景变化模式期间，和理想扩展系数Gid一致。还有，WP基于附图中右侧的纵轴来描绘，Gid、G、G-Gid、Gr基于附图中左侧的纵轴来描绘。
在图5中，各帧的图像亮度用白峰值WP来表达，并且白峰值WP和APL值一致。也就是说，假定出是各帧图像是一致的整面图像的情形。2个扩展系数Gid、G相应于图像的亮度变化而产生变化。其中，如图5所示，理想扩展系数Gid和图像亮度的变化同时产生变化，修正扩展系数G滞后于图像亮度的变化产生变化。换言之，在使用理想扩展系数Gid时，可以对应图像亮度的急剧变化，变更在亮度范围扩展处理中使用的扩展率。另一方面，在使用修正扩展系数G时，扩展率不对应图像亮度的急剧变化产生变更，可以抑制扩展率的急剧变化。还有，在下面通过参照图5，来说明本实施示例的处理。
图6是表示扩展系数推导部200和扩展系数输出模式判定部250的处理的流程图。扩展系数推导部200首先推导理想扩展系数Gid(n)和修正扩展系数G(n)(步骤S1000A)。有关理想扩展系数Gid(n)和修正扩展系数G(n)的推导，将在下面进行说明。扩展系数输出模式判定部250在前一帧的扩展系数输出模式不是场景变化模式时(步骤S2100：否)，执行场景变化检测准备处理(步骤S2200)。
图7是表示场景变化检测准备处理的流程图。扩展系数输出模式判定部250首先判定亮度直方图110中作为最大亮度值的白峰值WP是否比预定的白峰阈值Thwh小(步骤S2201)。图8是表示场景变化检测准备处理内容的说明图。图8的亮度直方图110和图3的亮度直方图110相同。在图8的示例中，由于白峰值WP比用虚线所示的白峰阈值Thwh大，因而在步骤S2201中判定为“否”。在白峰值WP比白峰阈值Thwh小时，扩展系数输出模式判定部250将白峰标记Fwh的值从初始值的False变更为值True(步骤S2202)。
接着，扩展系数输出模式判定部250计算用下面的(4)、(5)式所示的亮度临界值Ilimit(步骤S2203)。(5)式的K1是扩展率。
Ilimit＝1023/K1       ...(4)
K1＝1+G(n)/255        ...(5)
亮度临界值Ilimit在用修正扩展系数G(n)进行亮度范围扩展处理时，表示作为最大亮度1023的亮度。若对于亮度范围扩展处理前的亮度大于或等于亮度临界值Ilimit的小区域DRi，用修正扩展系数G(n)进行亮度范围扩展处理，则小区域DRi的代表亮度Ydri大于或等于最大亮度1023，引起小区域DRi的图像变白、所谓泛白的现象。通过下面的步骤S2204～S2208，计算具有大于或等于亮度临界值Ilimit且小于或等于1022的代表亮度Ydri的小区域数DRwn，也就是计算临时用修正扩展系数G(n)进行亮度范围扩展处理则发生泛白的小区域数DRwn(下面，称为白侧小区域数DRwn)。还有，在图8中，假设把亮度临界值Ilimit用单点划线来表示，则白侧小区域数DRwn相当于斜线的面积。
具体而言，首先将亮度临界值Ilimit代入变量I1(步骤S2204)，为了对白侧小区域数DRwn进行初始化，将0代入白侧小区域数DRwn(步骤S2205)。在变量I1小于或等于1022时(步骤S2206：是)，将代表亮度Ydri和变量I1一致的小区域DRi数目与白侧小区域数DRwn相加(步骤S2207)。然后，使变量I1进行递增(步骤S2208)，反复进行步骤S2206、S2207的处理。在步骤S2208中使变量I1进行递增而使变量I1变得不小于等于1022时(步骤S2206：否)，确定该时刻的白侧小区域数DRwn作为最终的白侧小区域数DRwn。然后，扩展系数输出模式判定部250判定白侧小区域数DRwn占全部小区域数DRall的比例是否比白侧阈值Nw大(步骤S2209)。在大的情况下(步骤S2209：是)，将白侧小区域标记FNw的值从初始值的False变更为值True(步骤S2210)。还有，在本实施示例中，不将代表亮度Ydri为1023的小区域DRi数目与白侧小区域数DRwn相加的原因为，该小区域并不是临时用修正扩展系数G(n)进行亮度范围扩展处理就发生泛白的区域，而是即使不使用修正扩展系数G(n)进行亮度范围扩展处理也发生泛白的区域。但是，取而代之，也可以将代表亮度Ydri为1023的小区域DRi数目与白侧小区域数DRwn相加。
接着，扩展系数输出模式判定部250判定下面的开始条件1、2的某一个是否成立(图6的步骤S2300)。
开始条件1：白峰标记Fwh为值True且G(n)-Gid(n)超过开始阈值Thstr
开始条件2：白侧小区域标记FNw为值True
开始条件1按照下面的思路来设定。如上所述，白峰标记Fwh在特定帧的白峰值WP比白峰阈值Thwh小时，设定为值True(图7的步骤S2202)。而且，白峰标记Fwh在直到执行下述图7的步骤S2360为止被维持。由于白峰阈值Thwh是充分小的值，因而白峰标记Fwh是值True，意味着该特定帧的图像非常暗。当出现场景变化时，由于大多插入黑图像，因而在与当前帧相比靠前的帧中白峰标记Fwh是值True这样的条件成立时，可以判定出是场景变化，将扩展系数输出模式设为场景变化模式。还有，在图5中，在帧#A中白峰标记Fwh设定为值True。但是，如同由图5得知的那样，在G(n)-Gid(n)小于或等于开始阈值Thstr时，由于修正扩展系数G(n)只是比理想扩展系数Gid(n)稍大，难以发生泛白，或者修正扩展系数G(n)比理想扩展系数Gid(n)小，不发生泛白，因而即便判定出是输出修正扩展系数G(n)的通常模式，也没有问题。因而，在本实施示例中，在白峰标记Fwh为值True且G(n)-Gid(n)超过开始阈值Thstr这样的上述开始条件1成立时，变换为场景变化模式。取而代之，如果白峰标记Fwh是值True，也可以变换为场景变化模式。
在开始条件2下使用的白侧小区域标记FNw，在白侧小区域数DRwn占全部小区域数DRall的比例比白侧阈值Nw大时，设定为值True。白侧小区域标记FNw是值True，意味着临时用修正扩展系数G(n)执行亮度范围扩展处理则易于发生泛白。如同由图5得知的那样，虽然理想扩展系数Gid(n)和图像的亮度变化同时产生变化，但是修正扩展系数G(n)滞后于图像的亮度变化产生变化。因此，临时用修正扩展系数G(n)执行亮度范围扩展处理，则不能对应从稍暗图像向明亮图像的急剧变化，而有可能在当前帧中发生泛白。更为具体而言，假设根据比当前帧靠前的帧的稍暗图像，白峰标记Fwh不变更为值True，而对当前帧的明亮图像使用修正扩展系数G(n)执行亮度范围扩展处理，则有可能在当前帧中发生泛白。因而，在本实施示例中，在开始条件2成立时，判定为是场景变化，将扩展系数输出模式设为场景变化模式。开始条件2即使是在前一帧的黑图像中开始条件1不成立时，有时仍成立。
扩展系数输出模式判定部250在开始条件1、2的某一个成立时，将扩展系数输出模式设为场景变化模式，把该模式输出给扩展系数推导部200(步骤S2310)。扩展系数推导部200由于扩展系数输出模式是场景变化模式，因而输出理想扩展系数Gid(n)(步骤S2320)。在开始条件1、2都不成立时，扩展系数输出模式判定部250将扩展系数输出模式设为通常模式，把该模式输出给扩展系数推导部200(步骤S2330)。扩展系数推导部200由于扩展系数输出模式是通常模式，因而输出修正扩展系数G(n)(步骤S2340)。
另一方面，在前一帧的扩展系数输出模式是场景变化模式时(步骤S2100：是)，判定下面的结束条件是否成立(步骤S2350)，只要某一个成立，就将扩展系数输出模式从场景变化模式变换为通常模式。
结束条件1：G(n)-Gid(n)未达到结束阈值Thstop
结束条件2：Gid(n)＞Gid(n-1)
在结束条件1中，G(n)-Gid(n)未达到结束阈值Thstop如同由图5得知的那样，意味着修正扩展系数G(n)和理想扩展系数Gid(n)之差充分小。这种情况下，由于即使不输出理想扩展系数Gid(n)而输出修正扩展系数G(n)，发生不佳状况的可能性较小，因而要变换成输出修正扩展系数G(n)的通常模式。
在结束条件2中，与前一帧的理想扩展系数Gid(n-1)相比、当前帧的理想扩展系数Gid(n)大，意味着与前一帧的图像相比、当前帧的图像暗。由于当出现场景变化时，很多情况下图像暂时变暗，并且随后图像逐渐变明亮，因而在与前一帧的图像相比当前帧的图像变暗时，可以预测出图像的明亮度成为标准的明亮度。另外，当前帧的图像变暗，意味着发生泛白的可能性也较低，因此即使输出修正扩展系数G(n)，发生不佳状况的可能也较小。因而，在上述结束条件2成立时，要变换成不输出理想扩展系数Gid(n)而输出修正扩展系数G(n)的通常模式。还有，在图5中，理想扩展系数Gid在出现场景变化时暂时变大，随后逐渐变小。也就是说，表示出，在出现场景变化时图像暂时变暗，随后图像逐渐变明亮的情况。
在结束条件1、2的某一个成立时，扩展系数输出模式判定部250将白峰标记Fwh作为值False(步骤S2360)，将白侧小区域标记FNw作为值False(步骤S2370)，将扩展系数输出模式设为通常模式，把该模式输出给扩展系数推导部200(步骤S2380)。扩展系数推导部200由于扩展系数输出模式是通常模式，因而输出修正扩展系数G(n)(步骤S2390)。在结束条件1、2的任一个都不成立时，扩展系数输出模式判定部250将扩展系数输出模式设为场景变化模式，把该模式输出给扩展系数推导部200(步骤S2400)。扩展系数推导部200由于扩展系数输出模式是场景变化模式，因而输出理想扩展系数Gid(n)(步骤S2410)。还有，在图5中，结束条件1成立，在帧#B中，白峰标记Fwh被设定为值False。
图9是表示调光系数推导部500和调光系数输出模式判定部550的处理的流程图。如同比较图6和图9得知的那样，由于图9的流程图等同于将图6的与扩展系数有关的G置换成与调光系数有关的L的附图，并且调光系数推导部500与调光系数输出模式判定部550的处理和扩展系数推导部200与扩展系数输出模式判定部250的处理相同，因而省略其说明。其中，调光时的开始条件和结束条件如下。
调光的场景变化开始条件1：白峰标记Fwh为值True
调光的场景变化结束条件1：L(n)-Lid(n)未达到结束阈值Thstop
调光的场景变化结束条件2：Lid(n)＜Lid(n-1)
还有，调光时由于不存在与白侧小区域标记FNw有关的开始条件，因而图7的场景变化检测准备处理中的步骤S2203～S2210的处理可以省略。
上面的开始条件和结束条件可以设定为各种各样，例如调光的场景变化结束条件2也可以用下面的式子来提供。
调光的场景变化结束条件2：Lid(n)＞Lid(n-1)
另外，在本实施示例中，虽然分别具备扩展系数输出模式判定部250和调光系数输出模式判定部550，并且各自执行模式判定，但是也可以省略扩展系数输出模式判定部250和调光系数输出模式判定部550的某一个，使扩展系数推导部200和调光系数推导部500都按照从剩下的一个模式判定部输出的模式判定而工作。或者也可以为：使模式判定部是1个，将模式判定部是1个时的结束条件设为下面的那样，只要结束条件1～4的至少1个成立，则将扩展系数输出模式和调光系数输出模式都设为通常模式。
结束条件1：G(n)-Gid(n)未达到阈值Thstop
结束条件2：Gid(n)＞Gid(n-1)
结束条件3：L(n)-Lid(n)未达到阈值Thstop
结束条件4：Lid(n)＜Lid(n-1)
A-2-扩展系数的计算：
下面，对于扩展系数推导部200求取理想扩展系数Gid(n)和修正扩展系数G(n)的步骤(图6的步骤S1000A)，进行说明。图10是表示理想扩展系数Gid(n)和修正扩展系数G(n)的推导处理的流程图。首先，扩展系数推导部200从扩展系数LUT210取得理想扩展系数Gid(n)(步骤S100)。
图11是表示扩展系数LUT210的输入网格点一个示例的说明图。图11的横轴是APL值，纵轴是白峰值WP。在图11用黑点所示的输入网格点部位处，分别存储理想扩展系数Gid(n)。在具有特定白峰值WP且具有比较高的APL值的网格点(例如G6)处，与具有特定白峰值WP且具有比较低的APL值的网格点(例如G3)相比，存储低的理想扩展系数Gid(n)。但是，在具有白峰值WP＝1023的各网格点处，存储理想扩展系数Gid(n)＝0。另外，在具有特定APL值且具有比较高的白峰值WP的网格点(例如G8)处，与具有特定APL值且具有比较低的白峰值WP的网格点(例如G7)相比，存储低的理想扩展系数Gid(n)。例如，在输入网格点G1处存储理想扩展系数Gid(n)＝0，在输入网格点G2处存储理想扩展系数Gid(n)＝148。另外，在白峰值WP及APL值为0的网格点处，存储理想扩展系数Gid(n)的最大值(例如255)。由于没有APL值超过白峰值WP的情况，因而在扩展系数LUT210右下半部分的输入网格点处不存储理想扩展系数Gid(n)，因此可以减少存储量。还有，理想扩展系数Gid(n)值的范围可以任意设定，例如设定为0～255的范围。
扩展系数推导部200在图像数据的APL值和白峰值WP的组与图11的输入网格点(黑点)的某一个相符时，直接读出该输入网格点处的理想扩展系数Gid(n)加以使用。在APL值和白峰值WP的组与输入网格点不相符时，例如在坐标P1或坐标P2时，通过内插计算来求取理想扩展系数Gid(n)。在内插计算中有2种，一是如同坐标P1那样在周围存在4个输入网格点G3～G6时进行的4点内插计算，二是如同坐标P2那样在周围仅存在3个输入网格点G7～G9时进行的3点内插计算。
图12是表示内插计算的说明图。图12(a)表示出4点内插计算，图12(b)表示出3点内插计算。在下面，输入网格点G3～G9的理想扩展系数值分别用Gv3～Gv9来表示。假设，图12(a)的面积S1～S4分别是利用通过坐标P1的线段l1、l2所分割的区域的面积，并且面积S是斜线区域整体的面积，则坐标P1的理想扩展系数Gp1用下面的(6)式来计算。
Gp1＝(Gv3*S1+Gv4*S2+Gv5*S3+Gv6*S4)/S     ...(6)
另一方面，假设，图12(b)的面积S5～S7分别是利用以坐标P2为端点的线段l3～l5所分割的区域的面积，并且面积Sa是斜线区域整体的面积，则坐标P2的理想扩展系数Gp2用下面的(7)式来计算。
Gp2＝(Gv7*S5+Gv8*S6+Gv9*S7)/Sa      ...(7)
按上述方法，来求取理想扩展系数Gid(n)(图10的步骤S100)。
扩展系数推导部200接着采用下面的(8)式，求取作为理想扩展系数Gid(n)和前一帧实际扩展系数Gr(n-1)之差的理想变化量dWid(n)(步骤S200)。
dWid(n)＝Gid(n)-Gr(n-1)       ...(8)
理想变化量dWid(n)相当于理想扩展系数Gid(n)的从前一帧实际扩展系数Gr(n-1)的变化量。理想变化量dWid(n)相当于本发明的理想扩展系数差。
接着，扩展系数推导部200根据理想变化量dWid(n)求取修正变化量dW(n)(步骤S300)。所谓修正变化量dW(n)指的是，修正扩展系数G(n)和前一帧实际扩展系数Gr(n-1)之差。也就是说，(9)式的关系成立。
dW(n)＝G(n)-Gr(n-1)     ...(9)
若该修正变化量dW(n)可以求得，则修正扩展系数G(n)可以求得。修正变化量dW(n)相当于本发明的修正扩展系数差。
图13是表示推导修正变化量dW(n)的处理的流程图。扩展系数推导部200在理想变化量dWid(n)大于或等于32时(步骤S301：是)，将理想变化量dWid(n)置换成32(步骤S302)。另外，在理想变化量dWid(n)小于或等于-32时(步骤S303：是)，将理想变化量dWid(n)置换成-32(步骤S304)。这样限制理想变化量dWid(n)的原因是，要符合用于修正变化量dW(n)推导的1维(dimensional：下面表示为D-。)LUT220的输入范围。1D-LUT220相应于限制后的理想变化量dWid(n)输出修正变化量dW(n)(步骤S305)。
图14表示的是1D-LUT220的输入输出关系，并且横轴是理想变化量dWid(k)，纵轴是修正变化量dW(k)。其中，k是任意的正整数。直线l6表示出理想变化量dWid(k)和修正变化量dW(k)的关系。扩展系数推导部200使用直线l6由理想变化量dWid(n)来推导修正变化量dW(n)。
然后，扩展系数推导部200通过将(9)式变形后的(10)式，来求取修正扩展系数G(n)(图10的步骤S400)。
G(n)＝Gr(n-1)+dW(n)        ...(10)
还有，在理想变化量dWid(n)为0时，由直线l6得出修正变化量dW(n)也为0，当前帧的修正扩展系数G(n)和前一帧实际扩展系数Gr(n-1)一致。由于直线l6用来求取修正扩展系数G(k)，因而按直线l6的横向以加括弧的形式表示为(G(k))。
此外，图14的直线l7是表示修正变化量dW(k)和理想变化量dWid(k)一致时的直线。假设，使用该直线l7来求取修正变化量dW(k)，则修正变化量dW(k)和理想变化量dWid(k)一致，因此如同由(8)式和(9)式得知的那样，修正扩展系数G(k)和理想扩展系数Gid(k)一致。在图14中，将其按直线l7的横向以加括弧的形式来表示。另外，根据直线l6和直线l7的关系得知，修正变化量dW(k)作为和理想变化量dWid(k)的符号相同且绝对值小的值，设定于1D-LUT220中。
这样，由于使用符号和理想变化量dWid(n)相同且绝对值小的修正变化量dW(n)，来求取修正扩展系数G(n)，因而如同由(8)式和(9)式得知的那样，修正扩展系数G(n)和前一帧实际扩展系数Gr(n-1)之间的差比理想扩展系数Gid(n)和前一帧实际扩展系数Gr(n-1)之间的差小。也就是说，若使用了该修正扩展系数G(n)，则与使用理想扩展系数Gid(n)相比，可以抑制从前一帧实际扩展系数Gr(n-1)使扩展系数产生急剧变化。
例如，在下面2个不等式(11)、(12)的某一个成立时，前一帧的理想扩展系数Gid(n-1)和当前帧的理想扩展系数Gid(n)夹着前一帧实际扩展系数Gr(n-1)较大地变化。因而，假设在通常模式下扩展系数推导部200输出了理想扩展系数Gid(n)，则有可能使图像发生闪烁。因此，在通常模式下，扩展系数推导部200通过取代理想扩展系数Gid(n)，而输出修正后的修正扩展系数G(n)，来抑制闪烁的发生。
Gid(n-1)＞Gr(n-1)＞Gid(n)     ...(11)
Gid(n-1)＜Gr(n-1)＜Gid(n)     ...(12)
也就是说，通常模式时最好使用修正扩展系数G(n)。另一方面，当出现场景变化时，由于帧间的图像数据产生急剧变化，因而最好使用与修正扩展系数G(n)相比能适应急剧变化的理想扩展系数Gid(n)。由于理想扩展系数Gid(n)是从相应于白峰值WP和APL值所设定的扩展系数LUT210求取的，因而若使用了理想扩展系数Gid(n)，则可以进行适于图像数据亮度直方图的亮度范围扩展处理。有关扩展系数LUT210的设定，其详细情况将在下面进行说明。
亮度范围扩展处理部300根据通过图6的步骤S1000A～步骤S2410由扩展系数推导部200所输出的理想扩展系数Gid(n)或修正扩展系数G(n)，来扩展图像数据的亮度。该亮度范围扩展处理利用下面的式(13a)～(13e)来进行。这里，R0、G0、B0是亮度范围扩展处理前图像数据的色信息的值，R1、G1、B1是亮度范围扩展处理后图像数据的色信息的值。另外，扩展率K1用式(13d)或(13e)来提供。
R1＝K1*R0    ...(13a)
G1＝K1*G0    ...(13b)
B1＝K1*B0      ...(13c)
K1＝1+Gid(n)/255   ...(13d)
K1＝1+G(n)/255   ...(13e)
理想扩展系数Gid(n)和修正扩展系数G(n)都大于或等于0。因而，扩展率K1大于或等于1。
然后，亮度范围扩展处理部300根据亮度范围扩展处理后的图像数据，来控制光阀400。
A-3.调光系数的计算：
图15是表示作为图9的步骤S1000L的理想调光系数Lid(n)和修正调光系数L(n)的推导处理步骤的流程图。如同比较图10和图15得知的那样，由于图15的流程图等同于将图10的与扩展系数有关的G置换成与调光系数有关的L的附图，推导理想调光系数Lid(n)与修正调光系数L(n)的步骤和推导理想扩展系数Gid(n)与修正扩展系数G(n)的步骤相同，因而省略其说明。其中，理想调光系数Lid(n)是由图16的调光系数LUT510所求取的。
图16是表示调光系数LUT510的说明图。横轴是APL值，纵轴是白峰值WP。如同比较图11和图16得知的那样，调光系数LUT510具有和扩展系数LUT210相同的结构。另外，由于参照调光系数LUT510来确定理想调光系数Lid(n)的方法也和确定理想扩展系数Gid(n)的方法相同，因而详细的说明予以省略。
其中，步骤S300L的修正变化量dW(n)的推导时使用的1D-LUT既可以利用图14的1D-LUT220，又可以另行准备。在另行准备时，也在1D-LUT中，将修正变化量dW(k)作为符号和理想变化量dWid(k)相同且绝对值小的值来设定。
调光控制部600根据通过图9的步骤S1000L～步骤S2410L由调光系数推导部500所输出的理想调光系数Lid(n)或修正调光系数L(n)，来求取由下面的(14a)或(14b)式所示的光量率A1，并根据该值来控制调光元件700。光量率A1表示出相对最大光量的比例，并且A1≤1。
A1＝Lid(n)/255       ...(14a)
A1＝L(n)/255        ...(14b)
此外，如果(14a)的光量率A1和由上述(13d)式所求取的扩展率K1是下面(15)式的关系，则扩展系数输出模式和调光系数输出模式都是场景变化模式时的亮度范围扩展处理和调光控制后的图像最大亮度，与亮度范围扩展处理和调光控制前的图像最大亮度相同。
A1＝K1-γ        ...(15)
这里，γ是光阀400的γ值，例如是γ＝2.2。图16的调光系数LUT510以使关系式(15)成立地由图11的扩展系数LUT210来求取。也就是说，调光系数LUT510的理想调光系数Lid(n)设定为使(16)式成立。
Lid(n)/255＝(1+Gid(n)/255)-γ      ...(16)
如同由(16)式得知的那样，在图16的调光系数LUT510中，在具有特定的白峰值WP且具有比较高的APL值的网格点处，与具有特定的白峰值WP且具有比较低的APL值的网格点相比，存储高的理想调光系数Lid(n)。但是，在具有白峰值WP＝1023的各网格点处，存储理想调光系数Lid(n)＝255。另外，在具有特定的APL值且具有比较高的白峰值WP的网格点处，与具有特定的APL值且具有比较低的白峰值WP的网格点相比，存储高的理想调光系数Lid(n)。还有，在白峰值WP及APL值为0的网格点处，存储理想调光系数Lid(n)的最小值(例如56)。
还有，在本实施示例中，以使图像的最大亮度在亮度范围扩展处理和调光控制的前后不产生变化地，设定了扩展系数LUT210和调光系数LUT510，但是也可以使用其他关系式来设定它们。例如，在通过亮度范围扩展处理将图像数据的亮度范围扩展得比较大、使图像数据明亮时，也可以进而通过调光控制使光量增加、让图像更为明亮。相反，在将图像数据的亮度范围扩展得比较小时，也可以通过调光控制使光量减少。
和扩展系数的情形相同，若使用了修正调光系数L(n)，则与使用理想调光系数Lid(n)相比，可以抑制从前一帧的调光系数L(n-1)使调光系数产生急剧变化。也就是说，通常模式时最好使用修正调光系数L(n)。另一方面，当出现场景变化时，由于帧间的图像数据产生急剧变化，因而最好使用与修正调光系数L(n)相比能适应急剧变化的理想调光系数Lid(n)。
根据上面第一实施示例的动态图像显示装置1000，由于扩展系数推导部200在检测出场景变化时，输出适于场景变化的理想扩展系数Gid(n)，因而当出现场景变化时，可以进行适于场景变化的亮度范围扩展处理。在没有检测出场景变化时，由于输出修正扩展系数G(n)，因而可以抑制扩展系数从前一帧产生急剧变化。
再者，由于扩展系数推导部200在检测出场景变化之后且直到满足结束条件为止，输出理想扩展系数Gid(n)，因而可以在检测出场景变化之后且直到满足结束条件为止，进行适于场景变化的亮度范围扩展处理。
此外，扩展系数LUT210的理想扩展系数Gid(n)可以按照下面那种基准来设定。图17是表示理想扩展系数Gid(n)设定构思方法的说明图。图17(a)～(c)的横轴是第i个小区域DRi的代表亮度Ydri(i是任意的正整数)，纵轴是小区域DR的数目。也就是说，图17(a)～(c)的亮度直方图是小区域DRi的代表亮度Ydri的频数分布。另外，在图13(a)～(c)中，实线的图是亮度范围扩展处理前图像数据的亮度直方图，表示出亮度范围扩展处理前图像数据的白峰值WP和APL值。
图17(a)和(b)的亮度范围扩展处理前的图像数据，其白峰值WP相同，并且APL值不同。图17(a)的情况下，由于和图17(b)相比APL值接近于白峰值WP，因而导致图像整体的亮度接近于白峰值WP。因而，为了防止图像整体之中大部分的像素变白、发生泛白的状况，与图17(b)的情形相比，将扩展系数LUT210中的理想扩展系数Gid(n)设定得较小。图17(b)的情况下，由于和图17(a)相比APL值较小，具有白峰值WP附近亮度的像素占图像整体的比例较小，因而认为，即便增大理想扩展系数Gid(n)进行亮度范围扩展处理，也几乎不引起泛白。因此，为了增大图像整体的亮度，与图17(a)的情形相比，将理想扩展系数Gid(n)设定得较大。图17(a)、(b)的虚线的图是使用这样所设定的理想扩展系数Gid(n)的亮度范围扩展处理后的图像数据的直方图。在图17(a)中，由于理想扩展系数Gid(n)较小，因而可以减小在亮度范围扩展处理后的图像数据中引起泛白的可能性，并且在图17(b)中，由于理想扩展系数Gid(n)较大，因而与图17(a)的情形相比，可以扩展图像数据的亮度范围。
另一方面，图17(a)和(c)的亮度范围扩展处理前的图像数据，其APL值相同，并且白峰值WP不同。图17(c)的情况下，由于和图17(a)相比白峰值WP较大，因而为了防止发生泛白，与图17(a)的情形相比，将扩展系数LUT210中的理想扩展系数Gid(n)设定得较小。图17(c)的虚线的图是使用这样所设定的理想扩展系数Gid(n)的亮度范围扩展处理后的图像数据的直方图。在图17(c)中，由于理想扩展系数Gid(n)较小，因而可以减小在亮度范围扩展处理后的图像数据中引起泛白的可能性。这样，扩展系数LUT210就是考虑APL值和白峰值WP及双方的关系所设定的。还有，在图17(a)～(c)任一种的情况下，亮度范围扩展处理后的图像数据与亮度范围扩展处理前的图像数据相比，图像数据的亮度范围都得到扩展。
因而，根据上面第一实施示例的动态图像显示装置1000，由于在扩展系数输出模式和调光系数输出模式都是场景变化模式时，执行相应于下述白峰值WP和APL值的亮度范围扩展处理和调光控制，因而可以进行适于图像数据亮度直方图的亮度范围扩展处理和调光控制，该白峰值WP和APL值是关于图像数据的亮度直方图获得的。因此，还可以使图像的对比感得到提高。再者，由于使用(16)式来设定调光系数LUT510，因而可以使扩展系数输出模式和调光系数输出模式都是场景变化模式时的图像的最大亮度在亮度范围扩展处理和调光控制的前后不产生变化。
另外，由于图像特征量计算部100将1帧分割为小区域，来求取小区域的亮度，并由此计算出APL值和白峰值WP，因而可以减低图像的干扰影响。但是，也可以将存在于图像预定中央部分内的小区域最大亮度和平均亮度，分别取为APL值和白峰值WP。这样一来，就可以减低产生于字幕或图像边缘的黑带的影响。或者，图像特征量计算部100也可以不将1帧分割为小区域，而将图像数据的全部像素的亮度最大值取为白峰值，将全部像素的亮度平均值取为APL值。也就是说，图3、图8、图17的亮度直方图也可以是图像数据的每个像素的亮度直方图。
在上述实施示例中，虽然作为图像特征量使用了APL值，但是也可以取代APL值，而使用黑峰值，该黑峰值是小区域DRi的代表亮度Ydr1～Ydr40的最小值。或者说，在本实施示例中，虽然作为多个图像特征量使用了白峰值WP和APL值的2个，但是也可以使用白峰值WP、APL值和黑峰值的3个。这种情况下，扩展系数LUT210、调光系数LUT510为3D-LUT。也可以使用更多的图像特征量。多个图像特征量不限于白峰值、APL值和黑峰值，而可以设定为各种各样。还有，黑峰值也可以是全部像素的亮度最小值。
在本实施示例中，由于1D-LUT220(图14)的输入输出特征是原点对称，因而也可以只预先存储1D-LUT220的正区域或负区域。或者，也可以只预先存储理想变化量dWid(k)为整数时的修正变化量dW(k)。这种情况下，在理想变化量dWid(n)不是整数时，通过内插计算来求取修正变化量dW(n)。
在本实施示例中，虽然为了简单用直线l6表示出1D-LUT220，但是不需要是直线，而可以设定为曲线或折线等各种各样。或者，修正变化量dW(n)只要其符号和理想变化量dWid(n)相同且绝对值较小即可，除了使用1D-LUT220的方法之外，也可以按各种方法来推导。例如，也可以用比1大的常数除理想变化量dWid(n)，来求取修正变化量dW(n)。
在本实施示例中，虽然不同于与修正扩展系数G(n)有关的修正变化量dW(n)，求取了与修正调光系数L(n)有关的修正变化量dW(n)，但是也可以使用相互绝对值相同且符号不同的值。原因是，假设其关系为如果增加了修正扩展系数G(n)和修正调光系数L(n)之中的单方就使另一方按相同的量减少，则可以抑制图像看起来的急剧变化。
B.第二实施示例：
第二实施示例和第一实施示例的不同之处为，图10的步骤S300中修正变化量dW(n)的求取方法，其他结构则和第一实施示例相同。第二实施示例的修正变化量dW(n)如同下面的(17)式那样，是将变化量dW1(n)和修正系数ScaleG(n)相乘来求取的。
dW(n)＝dW1(n)*ScaleG(n)      ...(17)
图18是表示第二实施示例中修正变化量dW(n)的推导处理步骤的流程图。扩展系数推导部200首先按第一实施示例的图10的流程图所示的步骤，从图14的1D-LUT220求取修正变化量dW(n)。将该修正变化量dW(n)，在下面称为变化量dW1(n)(步骤S301A)。
扩展系数推导部200如同由(17)式得知的那样，可以求取修正系数ScaleG(n)。扩展系数推导部200在下面的(18)式和(19)式都成立时(步骤S306：是)，将修正系数ScaleG(n)取为0(步骤S307)。
Gid(n)＝Gid(n-2)    ...(18)
Gid(n)≠Gid(n-1)     ...(19)
另一方面，扩展系数推导部200在(18)式和(19)式的至少一方不成立时(步骤S306：否)，利用(20)式来求取作为前一帧的理想扩展系数Gid(n-1)和前一帧的修正扩展系数G(n-1)之差的修正量dG(n-1)(步骤S308)。
dG(n-1)＝Gid(n-1)-G(n-1)     ...(20)
在前一帧的修正量dG(n-1)大于或等于阈值Thw并且当前帧的理想变化量dWid(n)比0大时(步骤S309：是)，将修正系数ScaleG(n)取为预定的黑修正系数值ScaleGblack(步骤S310)。另一方面，在前一帧的修正量dG(n-1)小于或等于-Thw并且当前帧的理想变化量dWid(n)比0小时(步骤S311：是)，将修正系数ScaleG(n)取为预定的白修正系数值ScaleGwhite(步骤S312)。此外的情况下(步骤S311：否)，将修正系数ScaleG(n)取为1(步骤S313)。然后，利用(15)式来计算修正变化量dW(n)(步骤S314)。还有，对于各修正系数值来说，下面的不等式(21)成立。
1＜ScaleGblack＜ScaleGwhite        ...(21)
图19是表示修正系数ScaleG(n)设定构思方法的说明图。图19的直线l6A和图10的直线l6相同，并且对其增加了直线l8和直线l9。直线l8是表示修正系数ScaleG(k)为黑修正系数值ScaleGblack时的修正变化量dW(k)的直线，直线l9是表示修正系数ScaleG(k)为白修正系数值ScaleGwhite时的修正变化量dW(k)的直线。另外，直线l6A是表示修正系数ScaleG(k)为1时的修正变化量dW(k)的直线。从直线的关系得知，与使用黑修正系数值ScaleGblack相比，使用白修正系数值ScaleGwhite这一方的、修正变化量dW(k)接近理想变化量dWid(k)，并且如同由(8)式和(9)式得知的那样，修正扩展系数G(k)也接近理想扩展系数Gid(k)。同样，与使用修正系数ScaleG(k)＝1相比，使用黑修正系数值ScaleGblack这一方的、修正变化量dW(k)接近理想变化量dWid(k)，修正扩展系数G(k)也接近理想扩展系数Gid(k)。还有，修正系数ScaleGblack、ScaleGwhite的设定为，修正变化量dW(k)不超过理想变化量dWid(k)。
图20是表示修正调光系数L(n)的修正变化量dW(n)推导处理步骤的流程图。在符号的记述上，和第一实施示例相同，关于调光系数使用L。由于图20的流程图等同于在图18的流程图中将与扩展系数有关的G置换成与调光系数有关的L的附图，并且推导修正调光系数L(n)的修正变化量dW(n)之步骤和推导修正扩展系数G(n)的修正变化量dW(n)之步骤相同，因而省略其说明。
根据第二实施示例的动态图像显示装置1000，通过设定修正系数ScaleG(n)、ScaleL(n)，就可以根据状况的不同调整修正变化量dW(n)的大小，调整当前帧的修正扩展系数G(n)的从前一帧实际扩展系数Gr(n-1)的变化量。
例如，在步骤S309中，前一帧的修正量dG(n-1)大于或等于阈值Thw，表明前一帧的理想扩展系数Gid(n-1)和前一帧的修正扩展系数G(n-1)之差扩展得过大。在此，修正量dG(n-1)如同由使用(8)式和(9)式的下面计算式得知的那样，因为是理想变化量Wid(n-1)和修正变化量dW(n-1)之差，所以相当于图19所示的范围dG(n-1)(其中，取修正系数ScaleG(n-1)是1)。
dG(n-1)＝Gid(n-1)-G(n-1)
＝{dWid(n-1)+Gr(n-2)}-{dW(n-1)+Gr(n-2)}
＝dWid(n-1)-dW(n-1)    ...(22)
因而，在当前帧(第n帧)中，由于使用比1大的黑修正系数值ScaleGblack来求取修正变化量dW(n)，因而与使用修正系数ScaleG(n)＝1相比，使修正扩展系数G(n)接近理想扩展系数Gid(n)。这相当于例如图19中从使用修正系数ScaleG(n)＝1时的坐标C1向使用黑修正系数值ScaleGblack时的坐标D1的变化。还有，前一帧的理想扩展系数Gid(n-1)和前一帧的修正扩展系数G(n-1)之差扩展得过大，意味着前一帧的理想扩展系数Gid(n-1)变得非常大，意味着亮度范围扩展处理前的图像变得非常暗。这里，由于利用接近理想扩展系数Gid(n)的修正扩展系数G(n)来进行亮度范围扩展处理，因而可以使图像明亮。
另一方面，因为步骤S311的条件是和步骤S309的条件相反的关系，下面的不等式(23)成立，所以意味着理想扩展系数Gid(n-1)变得非常小。也就是说，意味着图像变得非常明亮。
G(n-1)-Gid(n-1)≥Thw     ...(23)
因而，为了防止泛白，最好与步骤S309、S310的图像变得非常暗的情形相比，进一步使修正扩展系数G(n)接近理想扩展系数Gid(n)。根据本实施示例，由于在步骤S311、S312中使用比黑修正系数值ScaleGblack更大的白修正系数值ScaleGwhite来计算修正变化量dW(n)，因而可以使修正扩展系数G(n)更为接近理想扩展系数Gid(n)，可以防止泛白。这相当于例如图19中从使用修正系数ScaleG(n)＝1时的坐标C2向使用白修正系数值ScaleGwhite时的坐标D2的变化。
扩展系数推导部200在理想变化量dWid(n)是负值且具有特定的绝对值时，与理想变化量dWid(n)是正值且具有该特定的绝对值时所用的修正变化量dW(n)的绝对值相比，使用绝对值大的修正变化量dW(n)，来求取扩展系数G(n)。在本实施示例中，虽然使用修正系数ScaleG(n)调整修正变化量dW(n)的绝对值大小，但是不限于此，例如也可以用分别适于步骤S310、S312、S313情形的比1大的常数来除理想变化量dWid(n)，来求取修正变化量dW(n)。
在步骤S307中，在第n-2帧的理想扩展系数Gid(n-2)和第n帧的理想扩展系数Gid(n)相等并且它们与第n-1帧的理想扩展系数Gid(n-1)不相等时，与这些理想扩展系数Gid(n-2)、Gid(n-1)、Gid(n)有关的理想变化量dWid(n-2)、dWid(n-1)、dWid(n)的值分别相当于例如图19的坐标E1、E2、E3处的值。也就是说，表明理想扩展系数Gid(k)产生摆动。这种情况下，若根据当前帧的理想扩展系数Gid(n)，来确定其修正扩展系数G(n)，则存在发生闪烁的可能性。因此，在本实施示例中，此时通过在步骤S307中将修正系数ScaleG(n)取为0，使当前帧的修正扩展系数G(n)成为和前一帧实际扩展系数Gr(n-1)相同的值，来抑制闪烁的发生。扩展系数推导部200相当于本发明的置换部。还有，步骤S307的处理也可以省略。
在不符合步骤S306、S309、S311的任一个条件时，通过在步骤S313中将修正系数ScaleG(n)取为1，就能获得和第一实施示例相同的效果。
在第二实施示例中，虽然不同于修正系数ScaleG(n)，求取了与修正调光系数L(n)有关的修正系数ScaleL(n)，但是修正系数ScaleG(n)和修正系数ScaleL(n)也可以使用相同的值。另外，黑修正系数值ScaleGblack和白修正系数值ScaleGwhite也可以使用相同的值。
其他实施示例：
(1)在上述各实施示例中，虽然都进行亮度范围扩展处理和调光控制，但是也可以只进行某一个。
(2)本发明的动态图像显示装置1000除投影机之外，还可以使用于液晶电视等各种动态图像显示装置。在不进行调光控制而只进行亮度范围扩展处理时，也不需要具备调光元件700。
(3)场景变化的判定不限于上述实施示例所示的方法，而可以采用各种方法来进行。例如，在帧间的图像特征量变动较大时，也可以判定为是场景变化。
上面，根据实施示例，说明了本发明所涉及的动态图像显示装置、动态图像显示方法以及用来使动态图像显示装置及动态图像显示方法的功能得以实现的程序，但是上述发明的实施方式用来使本发明的理解变得容易，并不用来限定本发明。当然，本发明在不脱离其宗旨及技术方案范围的状况下，能进行变更、改良，并且在本发明中包括其等效物。

Claims (18)

1.一种动态图像显示装置，其根据动态图像数据来显示动态图像，其特征为，
具备：
扩展系数推导部，其根据与上述动态图像数据的1帧图像数据的亮度有关的图像特征量，对上述动态图像数据的每1帧推导用于亮度范围扩展处理的扩展系数，将其输出，该亮度范围扩展处理用来扩展上述图像数据的亮度范围；
亮度范围扩展处理部，其根据上述扩展系数推导部所输出的扩展系数，对上述图像数据实施上述亮度范围扩展处理；以及
场景变化检测部，其根据上述动态图像数据，检测表示上述动态图像的场景出现了变更的这一情况的场景变化；
上述扩展系数推导部在检测出上述场景变化时，输出相应于与当前帧有关的上述图像特征量而确定的当前帧理想扩展系数，在没有检测出上述场景变化时，输出按照预先所设定的规则修正上述当前帧理想扩展系数后的当前帧修正扩展系数。
2.根据权利要求1所述的动态图像显示装置，其特征为：
上述扩展系数推导部从上述当前帧理想扩展系数减去前一帧实际扩展系数来求取理想扩展系数差，以使从上述当前帧修正扩展系数减去上述前一帧实际扩展系数所求取的修正扩展系数差的绝对值比上述理想扩展系数差的绝对值小、并且使上述修正扩展系数差的符号和上述理想扩展系数差的符号一致的方式，求取上述当前帧修正扩展系数，上述前一帧实际扩展系数是上述亮度范围扩展处理部用于前一帧的亮度范围扩展处理的扩展系数。
3.根据权利要求1或2所述的动态图像显示装置，其特征为：
上述扩展系数推导部在检测出上述场景变化后，直到满足预先所设定的结束条件为止，输出上述当前帧理想扩展系数，在满足上述结束条件后，输出上述当前帧修正扩展系数。
4.根据权利要求3所述的动态图像显示装置，其特征为：
上述结束条件包括下述两个条件的至少一方，其中一个条件是：上述当前帧修正扩展系数和上述当前帧理想扩展系数之差小于或等于预先所设定的阈值，另一个条件是：与上述扩展系数推导部在前一帧所推导出的前一帧理想扩展系数相比，上述当前帧理想扩展系数大。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的动态图像显示装置，其特征为：
上述场景变化检测部在包括条件1的开始条件成立时检测上述场景变化，该条件1为：作为上述图像数据的亮度最大值的白峰值小于或等于预先所设定的阈值。
6.根据权利要求5所述的动态图像显示装置，其特征为：
上述开始条件在上述条件1成立且条件2成立时成立，该条件2为：上述当前帧修正扩展系数和上述当前帧理想扩展系数之差比预先所设定的阈值大。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的动态图像显示装置，其特征为：
上述场景变化检测部在下述情况下检测上述场景变化，该情况为：在上述图像数据中，在临时使用上述当前帧修正扩展系数进行上述亮度范围扩展处理的情况下，亮度为大于或等于预先所设定的临界值的图像部分相对全部图像的比例大于或等于预先所设定的阈值。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的动态图像显示装置，其特征为：
上述图像特征量是关于上述图像数据的亮度直方图所获得的多个图像特征量，
上述扩展系数推导部通过使用上述多个图像特征量、参照预先所设定的扩展系数查阅表，来推导上述理想扩展系数。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的动态图像显示装置，其特征为，
还具备：
照明装置；
调光系数推导部，其根据上述图像特征量，对上述动态图像数据的每1帧推导用于上述照明装置的光量调整的调光系数，将其输出；以及
调光部，其根据上述调光系数推导部所输出的调光系数，来执行上述照明装置的调光；
上述调光系数推导部在检测出上述场景变化时，输出相应于与当前帧有关的上述图像特征量而确定的当前帧理想调光系数，在没有检测出上述场景变化时，输出按照预先所设定的规则修正上述当前帧理想调光系数后的当前帧修正调光系数。
10.一种动态图像显示装置，其根据动态图像数据来显示动态图像，其特征为，
具备：
照明装置；
调光系数推导部，其根据与上述动态图像数据的1帧图像数据的亮度有关的图像特征量，对上述动态图像数据的每1帧推导用于上述照明装置的光量调整的调光系数，将其输出；
调光部，其根据上述调光系数推导部所输出的调光系数，来执行上述照明装置的调光；以及
场景变化检测部，其根据上述动态图像数据，检测表示上述动态图像的场景出现了变更的这一情况的场景变化；
上述调光系数推导部在检测出上述场景变化时，输出相应于与当前帧有关的上述图像特征量而确定的当前帧理想调光系数，在没有检测出上述场景变化时，输出按照预先所设定的规则修正上述当前帧理想调光系数后的当前帧修正调光系数。
11.根据权利要求10所述的动态图像显示装置，其特征为：
上述调光系数推导部从上述当前帧理想调光系数减去前一帧实际调光系数来求取理想调光系数差，以使从上述当前帧修正调光系数减去上述前一帧实际调光系数所求取的修正调光系数差的绝对值比上述理想调光系数差的绝对值小、并且使上述修正调光系数差的符号和上述理想调光系数差的符号一致的方式，求取上述当前帧修正调光系数，上述前一帧实际调光系数是上述调光部用于前一帧的调光的调光系数。
12.根据权利要求10或11所述的动态图像显示装置，其特征为：
上述调光系数推导部在检测出上述场景变化后，直到满足预先所设定的结束条件为止，输出上述当前帧理想调光系数，在满足上述结束条件之后，输出上述当前帧修正调光系数。
13.根据权利要求12所述的动态图像显示装置，其特征为：
上述结束条件包括下述两个条件的至少一方，其中一个条件是：上述当前帧修正调光系数和上述当前帧理想调光系数之差小于或等于预先所设定的阈值，另一个条件是：与上述调光系数推导部在前一帧所推导出的前一帧理想扩展系数相比，上述当前帧理想调光系数大。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的动态图像显示装置，其特征为：
上述场景变化检测部在包括条件1的开始条件成立时检测上述场景变化，该条件1为：作为上述图像数据的亮度最大值的白峰值小于或等于预先所设定的阈值。
15.根据权利要求14所述的动态图像显示装置，其特征为：
上述开始条件在上述条件1成立且条件2成立时成立，该条件2为：上述当前帧修正调光系数和上述当前帧理想调光系数之差比预先所设定的阈值大。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的动态图像显示装置，其特征为：
上述图像特征量是关于上述图像数据的亮度直方图所获得的多个图像特征量，
上述调光系数推导部通过使用上述多个图像特征量、参照预先所设定的调光系数查阅表，来推导上述理想调光系数。
17.一种动态图像显示方法，其根据动态图像数据来显示动态图像，其特征为，
包括：
步骤1，其根据与上述动态图像数据的1帧图像数据的亮度有关的图像特征量，对上述动态图像数据的每1帧推导用于亮度范围扩展处理的扩展系数，将其输出，该亮度范围扩展处理用来扩展上述图像数据的亮度范围；
步骤2，其根据在上述输出的步骤中所输出的扩展系数，对上述图像数据实施上述亮度范围扩展处理；以及
步骤3，其根据上述动态图像数据，检测表示上述动态图像的场景出现了变更的这一情况的场景变化；
在对上述动态图像数据的每1帧推导上述扩展系数、将其输出的步骤中，在检测出上述场景变化时，输出相应于与当前帧有关的上述图像特征量而确定的当前帧理想扩展系数，在没有检测出上述场景变化时，按照预先所设定的规则修正上述当前帧理想扩展系数，求取当前帧修正扩展系数，将该当前帧修正扩展系数输出。
18.一种动态图像显示方法，其在具备照明装置的动态图像显示装置中、根据动态图像数据来显示动态图像，其特征为，
包括：
步骤1，其根据与上述动态图像数据的1帧图像数据的亮度有关的图像特征量，对上述动态图像数据的每1帧推导表示上述照明装置光量的调光系数，将其输出；
步骤2，其根据在上述输出的步骤中所输出的调光系数，来执行上述照明装置的调光；以及
步骤3，其根据上述动态图像数据，检测表示上述动态图像的场景出现了变更的这一情况的场景变化；
在对上述动态图像数据的每1帧推导上述调光系数、将其输出的步骤中，在检测出上述场景变化时，输出相应于与当前帧有关的上述图像特征量而确定的当前帧理想调光系数，在没有检测出上述场景变化时，按照预先所设定的规则修正上述当前帧理想调光系数，求取当前帧修正调光系数，输出该当前帧修正调光系数。
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