JP2003223132A

JP2003223132A - 多階調画像表示装置

Info

Publication number: JP2003223132A
Application number: JP2002339071A
Authority: JP
Inventors: Isao Kawahara; 功川原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2003-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のサブフィールド分割による中間調表示
方法では、動画表示の際に階調表示乱れ、いわゆる動画
疑似輪郭が観測されることがあった。【解決手段】動画部分では入力画像信号のレベル増加
と発光パターンの分布が単調増加の相関を強く有する符
号に限定した符号化方法とし、静止画部分では輝度重み
の大きいサブフィールドがオンとなることをできるだけ
抑制して発光させる。さらに、動画部分では入力画像信
号と表示輝度との誤差が近接画素内でほぼ相殺されるよ
う符号化方法を制御し、動画像の表示時においても十分
な表示階調数を確保する。また画像の平坦部は、輝度重
みの大きいサブフィールドの発光はオン制御を保つよ
う、符号化方法を制御することにより、静止画、動画、
画像平坦部の全てにおいて動画疑似輪郭を抑制し、十分
な階調表示特性を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像の１フィール
ド分を、複数のサブフィールドの画像に分割して表示し
て多階調表示を行う表示装置に於いて、動画像表示時に
発生する中間調表示の階調乱れを改善して表示できる多
階調画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プラズマディスプレイなどの、２値表示
が基本である表示装置を用いて多階調画像を表示する場
合、画像の１フィールド分を複数のサブフィールドに分
割し、それぞれのサブフィールドに所定の輝度重みをも
たせて各サブフィールド毎に発光の有無を制御して画像
表示を行う方法が知られている。例えば、２５６階調を
表示するためには、入力信号の１フィールドを８つのサ
ブフィールドに分割し、それぞれのサブフィールドの輝
度重みを「１」、「２」、「４」、「８」、「１６」、
「３２」、「６４」、「１２８」とする。また入力信号
は８ビットのディジタル信号とすると、これを最下位ビ
ットから順に８つのサブフィールド画像に割り当てて表
示する。なお、各サブフィールド画像は２値画像であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の８個のサブフィールドを用いて２５６階調を
表示する方法では、動画像表示においていわゆる疑似輪
郭状の階調乱れが発生することが知られている。

【０００４】図１５および図１６を用いて、この動画表
示時の疑似輪郭の発生を説明する。図１５は、レベル
「１５」およびレベル「１６」の２つのレベルが隣接し
たパターンをもつ画像（図１６にその例を示す）を表示
した場合およびこの隣接パターンが平行移動したパター
ンを追従した時に観測される様子を示している。入力画
像の１フィールドを複数のサブフィールドに分割して階
調表示を行う表示装置では、静止画像を表示した場合、
観測される画像の１フィールドの平均輝度は図１５のＡ
−Ａ’間の発光の積分で表わされ、正しく階調表示がな
される。

【０００５】一方、動画像を表示した場合、視線の移動
の方向により網膜上には図１５のＢ−Ｂ’間またはＣ−
Ｃ’間の発光の積分が観測される。Ｂ−Ｂ’間では各ビ
ットを合成した値はほぼ０になり、またＣ−Ｃ’間の各
ビットの合計はほぼ「３１」になる。このように、レベ
ル「１５」およびレベル「１６」の２つのレベルが隣接
した部分を観測した場合、レベル変化部分では図１５に
示すように観測される輝度レベルが画像の動きによって
著しく乱れる。なお、図１５では各サブフィールド毎に
発光が所定の幅で連続して行われているように描かれて
いるが、実際のプラズマディスプレイでは、各サブフィ
ールドは各々の輝度重み付けに応じた回数のパルス発光
の集合から成っているが、動画像表示時の階調乱れは本
質的には同様である。

【０００６】また、図１５では簡単のため、８サブフィ
ールドのうちの５サブフィールドのみを描いている。こ
のように、各サブフィールドの輝度の時間方向の積分で
中間調を表現しようとしているため、動画像などで視線
が移動した場合は、時間の経過とともに本来の画素位置
とは異なる位置の画像のそれぞれのビットの重みを積分
することになり、中間調表示が大きく乱れるという課題
を有していた。

【０００７】なお、この中間調の乱れは画像に偽の輪郭
が現れるように認識されるため、以下動画疑似輪郭と表
記する。

【０００８】また、通常の画像表示装置に動画像を表示
した際の観測者の表示画面上の視線の動きは、表示画像
装置上の画像の動きと強い相関があるため、以下では視
線の動きと、画像の動きを特にに区別することなく表記
するものとする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の多階調画像表示装置は、入力画像信号の１
フィールドを複数のサブフィールドに分割し、前記各サ
ブフィールド毎の輝度を前記各サブフィールド毎にオン
またはオフ状態に符号化する前記サブフィールド符号化
手段を備え、前記サブフィールド符号化手段により階調
制御して画像表示を行う画像表示装置であって、前記画
像表示装置に動画像を表示した際の観測者の表示画面上
の視線の動きまたは視線の動きの近似値と、前記入力画
像信号の画面内の信号レベル変化度合いと、前記入力画
像信号の時間方向の信号レベル変化度合いとの組み合わ
せに基づいて、前記サブフィールド符号化手段における
符号化方法を決定することを特徴とする。

【００１０】また、前記視線の動き量の近似値が、前記
入力画像信号の画素毎の時間方向の変化値で近似した値
としたことを特徴とする。

【００１１】また、前記視線の動き量の近似値を、前記
入力画像信号より検出した複数画素単位の動きベクトル
値で近似した値としたことを特徴とする。

【００１２】また、前記視線の動き量の近似値を、前記
入力画像信号の画素毎の時間方向の変化値を前記入力信
号のエッジ成分で補正した値としたことを特徴とする。

【００１３】また、前記視線の動き量の近似値を、前記
入力画像信号の画素毎の時間方向の変化値を前記サブフ
ィールド符号化手段における符号化方法によって決定さ
れる補正値によって補正した値としたことを特徴とす
る。

【００１４】また、前記サブフィールド符号化手段にお
ける符号化方法によって決定される補正値が、前記符号
化方法にしたがって入力画像信号を連続的に変化させた
場合に、表示される輝度値の時間的不連続度合いである
ことを特徴とする。

【００１５】また、前記入力画像信号の画面内の信号レ
ベル変化度合いが、前記入力画像信号の信号レベルの傾
斜度であることを特徴とする。

【００１６】また、前記入力画像信号の信号レベルの傾
斜度が、前記入力画像信号の水平方向または垂直方向の
傾斜度、または前記入力画像信号の水平方向の傾斜度お
よび垂直方向の傾斜度から演算した傾斜度であることを
特徴とする。

【００１７】また、前記入力画像信号の画面内の信号レ
ベル変化度合いが、前記入力画像信号の信号レベルの傾
斜度を、前記サブフィールド符号化手段における符号化
方法によって決定される補正値によって補正した値であ
ることを特徴とする。

【００１８】また、前記サブフィールド符号化手段にお
ける符号化方法によって決定される補正値が、前記符号
化方法にしたがって入力画像信号を連続的に変化させた
場合に、表示される輝度値の時間的不連続度合いである
ことを特徴とする。

【００１９】また、前記入力画像信号の画面内の信号レ
ベル変化度合いが、前記入力画像信号の所定の領域内の
画像信号レベルの代表値および最大値および最小値より
演算した値であることを特徴とする。

【００２０】また、前記入力画像信号の画面内の画像信
号レベル変化度合いが、前記入力画像信号における着目
画素を含む画像から、画像の平坦領域を検出し、前記検
出した平坦領域から孤立した形状を有する画素領域を除
去した領域の画像信号レベルの代表値および最大値およ
び最小値より演算した値であることを特徴とする。

【００２１】また、前記入力画像信号の画面内の信号レ
ベル変化度合いが、前記入力画像信号のエッジ成分であ
ることを特徴とする。

【００２２】また、前記入力画像信号の時間方向の信号
レベル変化度合いが、所定の短いフィールド期間を隔て
た２つ以上のフィールドの画像を算術演算して得た値で
あることを特徴とする。

【００２３】また、前記入力画像信号の時間方向の信号
レベル変化度合いが、所定の短いフィールド期間を隔て
た２つ以上のフィールドの画像を算術演算して得た値
を、前記入力画像信号のエッジ成分により補正した値で
あることを特徴とする。

【００２４】また、前記サブフィールド符号化手段にお
ける符号化方法が、前記画像表示装置の表示画面に対す
る観測者の視線の動き量または前記視線の動き量の近似
値が小さい部分では、輝度重みの大きいサブフィールド
のオン制御をできるだけ抑制する組み合わせを優先して
階調制御することを特徴とする。

【００２５】また、前記サブフィールド符号化手段にお
ける符号化方法が、前記画像表示装置の表示画面に対す
る観測者の視線の動き量または前記視線の動き量の近似
値が大きく検出される部分では、前記入力画像信号のレ
ベル増加と発光パターンの分布が単調増加の相関を強く
有する符号化に限定した符号化方法であることを特徴と
する。

【００２６】また、前記サブフィールド符号化手段にお
ける符号化方法が、前記画像表示装置の表示画面に対す
る観測者の視線の動き量または前記視線の動き量の近似
値が大きく検出される部分では、前記入力画像信号のレ
ベル増加と発光パターンの分布が単調増加の相関を強く
有する符号化に限定した符号化とし、前記入力画像信号
と表示輝度との誤差が近接画素内でほぼ相殺されるよう
前記符号化方法を制御したことを特徴とする。

【００２７】また、前記サブフィールド符号化手段にお
ける符号化方法が、前記入力画像信号の画面内の画像信
号レベル変化度合いのうち、着目している領域の信号レ
ベルの変化度合いが小さい場合には、この着目している
領域内において、もっとも大きな輝度重みを有するサブ
フィールドのオン制御またはオフ制御の切り替えをでき
るだけ抑制した符号化であることを特徴とする。

【００２８】また、前記入力画像信号の画像信号レベル
変化度合いのうち、着目している領域の画像信号レベル
の変化度合いが小さい場合には、前記入力画像信号の画
像信号に、この着目している領域の画像信号レベルのう
ち、多数が含まれる範囲に限定する振幅制限を行った信
号を用い、この着目している領域内における前記サブフ
ィールド符号化手段における符号化方法が、もっとも大
きな輝度重みを有するサブフィールドのオン制御または
オフ制御の切り替えをできるだけ抑制した符号化とする
ことを特徴とする。

【００２９】また、前記サブフィールド符号化手段にお
ける符号化方法が、前記画像表示装置の表示画面に対す
る観測者の視線の動き量または前記視線の動き量の近似
値が大きく検出される部分と、前記画像表示装置の表示
画面に対する観測者の視線の動き量または前記視線の動
き量の近似値が小さく検出される部分と、前記入力画像
信号の画面内の信号レベル変化度合いのうち着目してい
る領域の信号レベルの変化度合いが小さい部分、とによ
って変化させるようにしたことを特徴とする。

【００３０】また、前記サブフィールド符号化手段にお
ける符号化方法が、前記画像表示装置の表示画面に対す
る観測者の視線の動き量または前記視線の動き量の近似
値が大きく検出される部分と、前記画像表示装置の表示
画面に対する観測者の視線の動き量または前記視線の動
き量の近似値が小さく検出される部分と、前記入力画像
信号の画面内の信号レベル変化度合いのうち着目してい
る領域の信号レベルの変化度合いが小さい部分、および
これらの境界部分とによって、変化させるようにしたこ
とを特徴とする。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明は、入力画像信号の１フィ
ールドを複数のサブフィールドに分割し、前記各サブフ
ィールド毎の輝度を前記各サブフィールド毎にオンまた
はオフ状態に符号化する前記サブフィールド符号化手段
を備え、前記サブフィールド符号化手段により階調制御
して画像表示を行う画像表示装置であって、前記入力画
像信号の画面内の信号レベル変化度合いと、前記入力画
像信号の時間方向の信号レベル変化度合いとの組み合わ
せに基づいて、前記サブフィールド符号化手段における
符号化方法を決定することを特徴とする。

【００３２】このために、特定の画像パターンと特定の
画像の動きの組み合わせにより、動画疑似輪郭が発生し
やすい画像部分では動画疑似輪郭の解消を優先したサブ
フィールド符号化方法を用い、画像パターンや画像の動
きにより動画疑似輪郭の発生がない画像部分では階調表
示特性を優先したサブフィールド符号化方法を用いるこ
とにより、静止画像および動画像表示の両者にわたって
良好な画像表示を実現することができる。

【００３３】また、本発明の多階調画像表示装置におけ
る視線の動き量の近似値は、前記入力画像信号の画素毎
の時間方向の変化値で近似した値を用いることを特徴と
しているため、観測者が画像に表示された動画像を観測
したときに追従する視線の動きに近似した値を容易に検
出する手段を提供できる。

【００３４】また、本発明の多階調画像表示装置におけ
る視線の動き量の近似値は、前記入力画像信号より検出
した複数画素単位の動きベクトル値で近似した値を用い
ることを特徴としているために、観測者が画像に表示さ
れた動画像を観測したときに追従する視線の動きに近似
してサブフィールド符号化方法を変化させることがで
き、静止画像および動画像表示の両者にわたって良好な
画像表示を実現することができる。

【００３５】また、本発明の多階調画像表示装置におけ
る視線の動き量の近似値は、前記入力画像信号の画素毎
の時間方向の変化値を、前記入力信号のエッジ成分で補
正した値を用いることを特徴ととしているため、画像の
エッジ部分におけるわずかな画像の動きが大きな時間的
変化に変換されてしまうことを防止でき、画像のエッジ
部分において過大に動き量が評価されることなく、正し
く動き量を近似することができる。

【００３６】また、本発明の多階調画像表示装置におけ
る視線の動き量の近似値は、前記入力画像信号の画素毎
の時間方向の変化値を、前記サブフィールド符号化手段
における符号化方法によって決定される補正値によって
補正した値を用いることを特徴としているため、符号化
方法によって特に動画疑似輪郭が顕著に発生しやすい信
号レベル部分での動き検出感度を高めに評価することが
でき、動きを適切に検出して動画疑似輪郭の発生を未然
に防止して高画質な画像表示を実現する手段を提供する
ことができる。

【００３７】また、本発明の多階調画像表示装置におけ
るサブフィールド符号化手段における符号化方法によっ
て決定される補正値は、前記符号化方法にしたがって入
力画像信号を連続的に変化させた場合に、表示される輝
度値の時間的不連続度合いであることを特徴としている
ため、符号化方法によって特に動画疑似輪郭が顕著に発
生しやすい信号レベル部分での動き検出感度を高めに評
価することができ、動きを適切に検出して動画表示時の
階調表示乱れを解消して高画質な画像表示を実現する手
段を提供することができる。

【００３８】また、本発明の多階調画像表示装置は、入
力画像信号の画面内の信号レベル変化度合いとして、前
記入力画像信号の信号レベルの傾斜度を用いることを特
徴としている。入力画像信号の信号レベルの傾斜度は複
数画素の線形演算などにより比較的容易に検出でき、ま
た信号レベルの傾斜度と動画疑似輪郭の程度に相関があ
る場合が多いために、本構成によって動画疑似輪郭の発
生しやすい画像パターンと画像の動きを効果的に把握し
て動画疑似輪郭を効果的に解消して高画質な画像表示を
実現する手段を提供することができる。

【００３９】また、本発明の多階調画像表示装置は、入
力画像信号の信号レベルの傾斜度として、前記入力画像
信号の水平方向または垂直方向の傾斜度、または前記入
力画像信号の水平方向の傾斜度および垂直方向の傾斜度
から演算した傾斜度を用いることを特徴としている。画
像の水平方向のみの傾斜度および垂直方向のみの傾斜度
の演算は比較的容易に算出でき、またこの両者の二乗平
方根を用いるなどして、二次元方向の画像の傾斜度を容
易に算出することができる。信号レベルの傾斜度と動画
疑似輪郭の程度に相関がある場合が多いために、本構成
によって動画疑似輪郭の発生しやすい画像パターンと画
像の動きを容易に、かつ効果的に把握して動画疑似輪郭
を効果的に解消して高画質な画像表示を実現する手段を
提供することができる。

【００４０】また、本発明の多階調画像表示装置は、入
力画像信号の信号レベルの傾斜度を、サブフィールド符
号化手段における符号化方法によって決定される補正値
によって補正し、この補正した値を入力画像信号の画面
内の信号レベル変化度合いとして用いることを特徴とし
ているために、動画疑似輪郭が顕著に発生しやすい画像
部分を選択して検出することができ、動画疑似輪郭を効
果的に解消して高画質な画像表示を実現する手段を提供
することができる。

【００４１】また、本発明の多階調画像表示装置は、サ
ブフィールド符号化手段における符号化方法によって決
定される補正値を、前記符号化方法にしたがって入力画
像信号を連続的に変化させた場合に、表示される輝度値
の時間的不連続度合いであることを特徴としている。発
光パターンが時間的に不連続になる点では動画疑似輪郭
が発生しやすいため、サブフィールド符号化の方法に応
じて発生しやすい動画表示時の輝度不連続性を考慮し
て、選択的にサブフィールド符号化方法を決定すること
ができる。

【００４２】また、本発明の多階調画像表示装置は、入
力画像信号の画面内の信号レベル変化度合いとして、着
目画素の時間的または空間的に近接した画素領域内を所
定の領域内として、この領域内の画像信号レベルの代表
値、最大値、および最小値を検出している。このため
に、着目している画素を中心とした領域内で画像信号の
分布範囲が限定され、この分布範囲において動画疑似輪
郭の発生を極力抑えたサブフィールド符号化方法を選択
して採用することが可能になる。

【００４３】また、本発明の多階調画像表示装置は、入
力画像信号の画面内の信号レベル変化度合いとして、着
目画素を含む平坦画素領域内の画像信号レベルの代表
値、最大値、および最小値を検出している。このため
に、着目している画素を中心とした領域内は画像の平坦
部分であり、画像信号の分布範囲が限定され、この分布
範囲において動画疑似輪郭の発生を極力抑えたサブフィ
ールド符号化方法を採用することが可能になる。なお、
画像の平坦部分は、発生する動画疑似輪郭輪郭の絶対量
は小さくても比較的目立つことが経験的に知られている
ことや、画像平坦部分は、画像信号レベルの空間的変動
が小さく、視線の動き量を画像の時間的差分のみを用い
て近似することは困難である場合が存在することなどか
ら、この部分を特別に検出して処理することでより確実
に動画表示時の階調乱れをおさえることができる。

【００４４】また、本発明の多階調画像表示装置は、入
力画像信号の画面内の画像信号レベル変化度合いとし
て、前記入力画像信号における着目画素を含む画像か
ら、画像の平坦領域を検出し、前記検出した平坦領域か
ら孤立した形状を有する画素領域を除去した領域の画像
信号レベルの代表値および最大値および最小値より演算
した値であることを特徴としており、画像平坦部での符
号化方法の切り替えを安定化させて、画像平坦部におけ
る動画疑似輪郭の低減効果を向上することができる。

【００４５】また、本発明の多階調画像表示装置は、入
力画像信号の画面内の信号レベル変化度合いとして、前
記入力画像信号のエッジ成分を用いることを特徴として
いる。このために、急峻なエッジ成分があり、動画疑似
輪郭の発生が視覚的に比較的目立たない場合などを特別
に検出して、サブフィールド符号化方法を決定すること
ができる。

【００４６】また、本発明の多階調画像表示装置は、入
力画像信号の時間方向の信号レベル変化度合いとして、
所定の複数フィールドの画像を算術演算して得た値であ
ることを特徴としている。この値により、視線の動きを
比較的簡単に近似したものとすることができ、画像の動
きに対応して、サブフィールド符号化方法を決定するこ
とができる。

【００４７】また、本発明の多階調画像表示装置は、前
記入力画像信号の時間方向の信号レベル変化度合いとし
て、複数フィールドの画像を算術演算して得た値を、前
記入力画像信号のエッジ成分により補正した値であるこ
とを特徴としている。このために、複数画像間の差分を
用いて動き量として用いる場合に、画像のエッジ部分で
動き量が過大に評価されることを防止して、わずかな画
像の動きしかなく、動画疑似輪郭が事実上発生していな
い場合に、サブフィールド符号化方法を適切に選択する
ことが可能になる。

【００４８】また、本発明の多階調画像表示装置は、前
記画像表示装置の表示画面に対する観測者の視線の動き
量または前記視線の動き量の近似値が小さい部分では、
輝度重みの大きいサブフィールドのオン制御をできるだ
け抑制する組み合わせを優先して階調制御することを特
徴としている。

【００４９】本出願人の先願「特願平９−１６２２５８
号」に示される通り、所定の輝度を表現できるサブフィ
ールドのオン・オフの組み合わせのうち、輝度重みの大
きいサブフィールドのオン制御をできるだけ抑制する符
号化は全体としては動画疑似輪郭の発生の最悪値が抑制
されるため、何らかの原因により画像の動きが正確に検
出できない領域においても、動画疑似輪郭の発生を最小
限に抑えることができる。

【００５０】また、本発明の多階調画像表示装置におけ
るサブフィールド符号化手段における符号化方法は、前
記画像表示装置の表示画面に対する観測者の視線の動き
量または前記視線の動き量の近似値が大きく検出される
部分では、前記入力画像信号のレベル増加と発光パター
ンの分布が単調増加の相関を強く有する符号化に限定し
た符号化方法とすることを特徴としている。

【００５１】入力画像信号のレベル増加と発光パターン
の分布が単調増加の相関を強く有する組み合わせのみを
用いた符号化は、動画疑似輪郭の発生がほとんど観測さ
れないため、視線の動きが大きい部分にこの符号化を使
用することにより、動画疑似輪郭の発生を防止すること
ができる。

【００５２】また、本発明の多階調画像表示装置におけ
るサブフィールド符号化手段における符号化方法は、前
記画像表示装置の表示画面に対する観測者の視線の動き
量または前記視線の動き量の近似値が大きく検出される
部分では、前記入力画像信号のレベル増加と発光パター
ンの分布が単調増加の相関を強く有する符号化に限定し
た符号化とし、前記入力画像信号と表示輝度との誤差が
近接画素内でほぼ相殺されるよう前記符号化方法を制御
したことを特徴としている。

【００５３】このために、動画疑似輪郭のほとんど発生
しない符号に限定して画像表示を行った際に、表示可能
な階調数が限定されるのを補って、画像の動きが激しい
部分においても、実用的に十分な階調数を確保して、良
好な画像表示が可能となる。

【００５４】また、本発明の多階調画像表示装置は、前
記入力画像信号の画像信号レベル変化度合いのうち、着
目している領域の画像信号レベルの変化度合いが小さい
場合には、前記入力画像信号の画像信号に、この着目し
ている領域の画像信号レベルのうち、多数が含まれる範
囲に限定する振幅制限を行った信号を用い、この着目し
ている領域内にける前記サブフィールド符号化手段にお
ける符号化方法が、もっとも大きな輝度重みを有するサ
ブフィールドのオン制御またはオフ制御の切り替えをで
きるだけ抑制した符号化となるように構成したことを特
徴とする。

【００５５】このため、画像平坦部として検出される領
域の形状を整形してこの領域の画像信号を符号化するこ
とができ、不必要に符号化方法を切り替えることを抑え
て、ノイズとして知覚される動画疑似輪郭の発生を抑制
することができる。

【００５６】また、本発明の多階調画像表示装置におけ
るサブフィールド符号化手段における符号化方法は、入
力画像信号の画面内の信号レベル変化度合いのうち、着
目している領域の信号レベルの変化度合いが小さい場合
には、この着目している領域内において、最も大きな輝
度重みを有するサブフィールドのオン制御またはオフ制
御の切り替えをできるだけ抑制した符号化とすることを
特徴としている。このために、動画疑似輪郭の発生の主
原因である、輝度重みの大きいサブフィールドのオン・
オフ切り替え制御を抑制することができ、領域内での動
画疑似輪郭の発生を抑制することができる。

【００５７】また、本発明の多階調画像表示装置におけ
るサブフィールド符号化手段における符号化方法は、画
像表示装置の表示画面に対する観測者の視線の動き量ま
たは前記視線の動き量の近似値が大きく検出される部分
と、前記画像表示装置の表示画面に対する観測者の視線
の動き量または前記視線の動き量の近似値が小さく検出
される部分と、前記入力画像信号の画面内の信号レベル
変化度合いのうち着目している領域の信号レベルの変化
度合いが小さい部分、とに応じて変化させるようにした
ことを特徴としている。

【００５８】このために、観測者の視線の動き量や、入
力画像信号レベルの変化度合いを単独に判定して符号化
するのではなく、観測者の視線の動き量や、入力画像信
号レベルの変化度合いなどを有機的に結合した符号化方
法決定を行うことができる。すなわち、観測者の視線の
動き量が大きく検出され、かつ入力画像信号レベルの変
化度合いが大きい部分では第１の符号化方法、また観測
者の視線の動き量が不明だが、入力画像信号レベルの変
化度合いが小さい部分では、第２の符号化方法を、さら
に観測者の視線の動き量が小さいと検出される部分では
第３の符号化方法を選択する等、観測者の視線の動き量
と入力画像信号レベルの変化度合いの両者の組み合わせ
による最適なサブフィールド符号化方法を用いることが
できる。

【００５９】また、本発明の多階調画像表示装置におけ
るサブフィールド符号化手段における符号化方法は、符
号化方法を変化させる境界部分では、符号化方法の切り
替えが目立たないよう符号化方法を選択することを特徴
としており、静止画像と動画像において広範に良好な画
像表示を行うことができる。

【００６０】（実施の形態１）以下に、本発明（請求項
１、１８、１９、２２）の実施の形態１について図面を
用いて説明する。図１は、本実施の形態１における多階
調画像表示装置であるプラズマディスプレイの構成図で
ある。

【００６１】図１において、１は入力画像信号、２は入
力画像信号に対する観測者の視線の動きを検出する視線
動き検出回路である。３は入力画像信号との画像レベル
の空間的な変化を検出する画像レベル変化検出回路、４
は前記した視線動き検出回路２と画像レベル変化検出回
路３の両者の出力状態の組合せを判定する組合せ判定回
路、５は入力画像のうち動画部分の画像の符号化を受け
持つ動画符号化回路、６は入力画像のうち静止画像部分
の符号化を受け持つ静止画符号化回路、８は選択回路、
９は輝度のレベルを表す信号を２値信号であるサブフィ
ールドパターンに変換するサブフィールド制御回路であ
る。

【００６２】入力画像信号１は、例えば映像信号の値を
８ビットで表現したディジタル信号である。入力画像信
号１は視線検出回路２に供給され、入力画像を表示した
場合に観測者が画面上を追跡すると思われる動きを検出
する。同時に画像レベル変化検出回路３によって画面内
の画像変化パターンを検出し、その変化程度の大小を検
出する。組合せ判定回路４は、視線検出回路２と画像レ
ベル変化検出回路３との出力の状態の組合せより、選択
回路５の動作を決定する。組合せ判定回路４における判
定動作の例を図２に示す。

【００６３】図２からわかるように、組合せ判定回路４
は、視線の動きと画像レベルの変化程度によって選択回
路５での動作を決定する。すなわち、画面内の画像レベ
ルの変動が大きく、かつ視線の動きも大きいときは選択
回路５は５ａを選択する。

【００６４】一方、視線の動きが小さい場合や、画面内
の画像レベルの変化度合いが小さいときは、選択回路５
は５ｂを選択する。５ａには入力画像信号１を動画に適
した符号化方法を用いて符号化する動画符号化回路６が
接続されており、５ｂには入力画像信号１を静止画に適
した符号化方法を用いて符号化する静止画符号化回路７
が接続されている。選択回路５によって選択された信号
５ｃはサブフィールド回路９によって２値のサブフィー
ルドパターン信号に変換され、プラズマディスプレイ１
０に供給される。プラズマディスプレイ１０は５ｃに比
例した回数のパルス発光を行い、階調表示を実現する。

【００６５】なお、本発明の第１の実施の形態において
は、簡単のため、サブフィールドの数は８、表示階調数
は２５６としている。また、各サブフィールドの輝度重
みと順序は従来例と同じの、「１」「２」、「４」、
「８」、「１６」、「３２」、「６４」、「１２８」と
している。

【００６６】一般に、画面内の画像レベルの変動が大き
く、かつ視線の動きも大きいときは動画疑似輪郭が発生
しやすく、逆に視線の動きが無い場合や画像の画面内の
レベル変化が無い場合には動画疑似輪郭が発生しないた
め、このように画像の状態や視線の動きに応じて、画像
信号をサブフィールドパターンに変換する際の符号化方
法を制御しようとするものである。

【００６７】なお、静止画部分は原理的に動画疑似輪郭
が発生しないが、被写体が静止しているために、画像内
容によって観測者が注視する場合が多く、十分な階調表
示特性が要求される。例えば単色の場合では２５６色の
階調表現が少なくとも必要であるとされる場合が多い。

【００６８】また、動きの激しい部分は個別の画素単位
での正確な画像の再現はあまり必要でないことが多い
が、被写体全体として意味のある動きをすることが多
く、それに視線が追従するために、いわゆる動画疑似輪
郭は極力抑制する必要がある。

【００６９】図１のような構成とすることにより、静止
画部分では２５６色の階調表示特性を確保した符号化を
行い、動画部分では動画疑似輪郭の抑制を優先した符号
化を行うことができ、静止画および動画のいずれにおい
ても良好な画像表示が可能となる。

【００７０】以下、動画符号化回路６の構成および動作
について説明する。動画符号化回路６は、例えば図３の
ような構成とすることができる。図３において、６０１
は加算回路、６０２は表示信号符号化回路でその動作は
図４で示される入出力特性で規定される。６０３は表示
誤差検出回路、６０４〜６０７は遅延回路、６０８〜６
１１は係数回路である。動画部分の画像信号は加算回路
６０１を経て、表示信号符号化回路６０２で符号化され
る。表示信号符号化回路６０２の入力は「０」から「２
５５」まで変化するのに対し、表示信号符号化回路６０
２の出力は図４からわかるように、９通りに限定された
出力となる。

【００７１】すなわち入力レベルが「１」の場合、輝度
重み「１」の第１サブフィールドのみが「オン」となる
ほか、入力レベルが「２」の場合も輝度重み「１」の第
１サブフィールドのみが「オン」となる状態に制御され
る。同様にして例えば入力レベルが「６」から「１１」
の場合、表示信号符号化回路６０２の出力は、輝度重み
「１」の第１サブフィールドと輝度重み「２」の第２サ
ブフィールドと輝度重み「４」の第３サブフィールドの
各サブフィールドが「オン」となる状態に制御される。
すなわち入力レベルが「６」から「１１」に変化しても
表示信号符号化回路６０２の出力は一定の値に限定され
て出力される。

【００７２】このように、表示信号符号化回路６０２の
入力レベル「０」〜「２５５」に対して、表示信号符号
化回路６０２の出力は９種類の信号に限定したものとし
ている。なお、これら９種類の信号をサブフィールド回
路９でサブフィールドパターンに変換し、プラズマディ
スプレイ１０に供給して発光させた場合、入力レベルの
増加と発光パターンの分布が単調増加の相関をもつよう
になるために、動画疑似輪郭の発生がほとんど見られな
くなる。

【００７３】しかしながら、このままの符号化出力を表
示すると、「０」、「１」、「３」、「７」、「１
５」、「３１」、「６３」、「１２７」、「２５５」の
９階調のみの表示となり、本来の２５６階調表示ができ
ず、入力レベルによっては表示誤差を生じることにな
る。

【００７４】そこで表示誤差検出回路６０３は、加算回
路６０１の出力と表示信号符号化回路６０２の出力の差
を検出し、表示誤差として遅延回路６０４〜６０７を介
して係数回路６０８〜６１１に供給したあと、加算回路
６０１にそれぞれ供給してループを形成する。このルー
プは「誤差拡散法」として知られているもので、当該画
素で発生した表示誤差、すなわち加算回路６０１と表示
信号符号化回路６０２の誤差を、周辺４画素に拡散する
ことにより、本来の階調表示を近似的に実現しようとす
るものである。この例の場合、周辺４画素とは、当該画
素の右、右下、下、左下４画素であり、前述の表示誤差
をそれぞれ７：１：５：３の比率でこれらの画素に分配
する。

【００７５】この方法はいわゆる「組織ディザ法」と異
なり、固定的なパターン妨害や不必要な解像度の低下が
少なく、良好に階調を疑似的に確保することができ、液
晶デバイスなどではよく用いられている手法である。し
かしながら、この誤差拡散処理をプラズマディスプレイ
などの応答が比較的高速な表示デバイスに用いて静止画
像を表示し、これを至近距離から観測すると、この誤差
拡散によるノイズ状のパターンが検知されるなどの副作
用があり、動画および静止画のすべてにおいて誤差拡散
法を用いることは好ましくない。しかし動画部分にのみ
上記のような限定した符号化と誤差拡散法を用いること
により、ノイズ状のパターンがあまり目立たずに、動画
疑似輪郭をほぼ完全に抑制しつつ、ノイズ状のパターン
などの副作用の発生を抑えた画像表示が可能になる。

【００７６】なお、動画像部分では、誤差拡散のために
ノイズ状のパターンが観測される可能性が考えられる
が、実際のプラズマディスプレイの動作では、発光パタ
ーンが複数のサブフィールドにわたって分布しており、
ある程度時間をかけて発光しているために空間的なフィ
ルタ効果が生じること、および動画像の場合、視線が被
写体に追従して移動しており、この間に網膜上に形成さ
れる誤差拡散によるノイズ状のパターンはほぼランダム
であり平均化されることなどから、実用上知覚されるノ
イズ状パターンのレベルはかなり低いものとなり、階調
特性が十分に確保できることが示される。

【００７７】尚、静止画符号化回路７では図５に示す変
換規則に従って、従来例と同様の符号化を行っているの
で、２５６階調が正しく表示されることはいうまでもな
い。

【００７８】以上のように本実施の形態によれば、画像
を観測する観測者の視線の動きを検出し、かつ画面内の
画像信号レベルの変化を検出し、これらの組合せによっ
て、動画疑似輪郭の発生しやすい部分を判定したうえ
で、動画部分と静止画部分に異なった符号化を行ってプ
ラズマディスプレイにおいてサブフィールドを用いた駆
動を実施しているので、動画疑似輪郭の発生を抑制し
て、かつ静止画像部分では正しく２５６階調の画像表示
を実現できる。なお、動画符号化では、表示誤差が周囲
の画素によって相殺されるよう公正しているので、動画
部分においても十分な表示可能階調数が実現できる。

【００７９】（実施の形態２）以下に、本発明（請求項
１、２、４〜１２、１５〜１９、２２）の実施の形態２
について、図面を用いて説明する。なお、本実施の形態
１と同様の部分は説明を省略し、実施の形態１と本質的
に異なる部分についてのみ説明する。

【００８０】本発明の実施の形態２は、本発明の実施の
形態１の機能に加え、画像平坦部での動画疑似輪郭の発
生をさらに抑制しようとするものである。すなわち、一
般に動画疑似輪郭は、画像の動きが大きく、かつ画像の
傾斜が一定の範囲にある場合に顕著に観測される。この
ような部分は前記した本発明の実施の形態１による方法
によって検出し、対策することが可能である。

【００８１】しかしながら、このような対策を実施した
後であっても、さらなる高画質化を考慮して画質を評価
した場合、動きのある物体に含まれる画像平坦部におい
て、時として階調乱れが認められることが判明した。こ
れは、画像平坦部であってもわずかに信号レベルがラン
ダム的に傾斜しており、この画像平坦部を視線が追従し
た場合に発生するノイズ状の動画疑似輪郭であることが
判明した。本発明の実施の形態２はこの画像平坦部での
階調乱れの解消を目的としている。

【００８２】図６は、本発明の実施の形態２における多
階調画像表示装置であるプラズマディスプレイの構成図
である。図６において、１は入力画像信号、２１はフレ
ームメモリ、２２は差分検出回路、２３は差分補正回
路、２４はエッジ補正回路、３１は水平傾斜度検出回
路、３２は垂直傾斜度検出回路、３３はエッジ検出回
路、３４は２次元傾斜度検出回路、３５は傾斜度補正回
路、３６は画像平坦部検出回路、３７は最大値検出回
路、３８は代表値検出回路、３９は最小値検出回路、４
０は分布判定回路、４１は組合せ判定回路、５１は選択
回路、６１は動画符号化回路、７１は静止画符号化回
路、８１は平坦部符号化回路、９０は入力である８ビッ
トディジタル値を１０個のサブフィールドに分割したサ
ブフィールドパターンに変換するサブフィールド制御回
路であり、１００は１フィールドを輝度重みが「１」、
「２」、「４」、「８」、「１６」、「２４」、「３
２」、「４０」、「５６」、「７２」である１０個のサ
ブフィールドに分割して発光するプラズマディスプレイ
である。

【００８３】以上のように構成された本実施の形態２に
ついて、以下その動作を説明する。入力画像信号１は、
動画符号化回路６１、静止画符号化回路７１、平坦部符
号化回路８１に供給され、選択回路５１でこのうちのい
ずれかが選択された後、本発明の実施の形態１と同様、
サブフィールド制御回路９０によって２値のサブフィー
ルドパターン信号に変換され、プラズマディスプレイ１
００に供給される。

【００８４】プラズマディスプレイ１００は入力画像信
号値に比例した回数のパルス発光を１フィールド期間の
間に行うことにより、階調表示を実現する。動画符号化
回路６１の構成は、本発明の実施の形態１の図３とほぼ
同様であるが、本実施の形態１における表示信号符号化
回路６０２における符号化方法が図４であったのに対
し、本実施の形態２では、この表示信号符号化回路に相
当する部分は、図７に示す変換規則に基づいて符号化を
行う。すなわち、図７からわかるように、入力信号レベ
ルが「０」〜「２５５」の２５６通りに対して、出力が
「０」、「１」、「３」、「７」、「１５」、「３
１」、「５５」、「８７」、「１２７」、「１８３」、
「２５５」の１１種類のみに限定されたものとしてい
る。

【００８５】この符号化方法は、図４の場合同様、に入
力信号レベルの増加に対して発光パターンの分布が単調
に広がる形となり、入力信号レベルと発光パターンの間
に単調増加の相関性を強くもっており、そのために、動
画疑似輪郭が発生しにくい特性を有している。すなわ
ち、図７で示した１１種の符号は、入力信号レベルの増
加に対して、オンになるサブフィールドが増加するのみ
であり、入力信号レベルが増加した場合に、オフになる
サブフィールドが一切ない組合せに限定されており、入
力信号レベルの変化に対し、発光の時間的変化が単調に
増加することが保証された符号化といえる。このため
に、動画疑似輪郭の発生がほとんど見られないと解釈で
きる。

【００８６】一方、静止画符号化回路７１は、図８に示
すような変換規則により、入力画像信号１を符号化す
る。この符号化は、輝度重みの大きいサブフィールドの
発光をできるだけ抑制する組み合わせを優先したもので
あり、このような符号化は、本出願人の先願により示さ
れているとおり、２５６階調の表示可能階調数が保たれ
ているとともに、入力画像レベルの全範囲にわたって動
画疑似輪郭の発生量が比較的少ない。このため、静止画
符号化回路６１によって静止画部分を符号化した場合、
十分な階調表示特性が保たれるとともに、万一動画部分
を誤って静止画として処理した場合でも、発生する動画
疑似輪郭を小さく抑えることができる。

【００８７】つぎに、画像の動きを検出するための系統
について説明する。まず、フレームメモリ２１と差分検
出回路２２により、画像の１フレーム間差分求める。検
出されたフレーム間差分は「画像の動き」をある程度反
映しているが、画像のレベルによって動画疑似輪郭の発
生しやすいレベルが異なるために、このレベルに応じて
差分補正回路２３により補正を行う。この補正は例えば
図９に示す係数を用いることができる。

【００８８】図９で、値の大きな部分は画像の動きが大
きくなるように補正し、逆の場合は画像の動きが小さく
なるように補正する。図９の補正値は静止画符号化回路
７１における符号化特性から決定することができ、静止
画符号化回路７１を用いて仮に動画像を符号化して表示
した場合に、動画疑似輪郭が発生しやすい信号レベルで
の数値を大きくしたものである。差分補正回路２３の出
力はエッジ補正回路２４によってエッジの強さに応じて
補正する。すなわち、画像のエッジ部分では、画像のわ
ずかな動きであっても差分出力が大きくなってしまい、
画像の動きを正しく反映できないために、画像のエッジ
が強い部分では差分補正回路２３での出力を抑制するよ
う補正することで、視線の動きにより近い信号を得るこ
とができる。このように、フレームメモリ２１〜エッジ
補正回路２４の間の処理により、動画疑似輪郭の発生を
引き起こす視線の動きに近似した、画像の動きを検出す
ることができる。

【００８９】つぎに、画像のなかで、動画疑似輪郭の発
生しやすい部分をより正確に検出するために、画面内の
画像信号の傾斜度を検出する。水平傾斜度検出回路３１
と垂直傾斜度検出回路３２により、画面の水平方向およ
び垂直方向の傾斜度をそれぞれ検出する。これらは１次
元の演算で行えるため、低コストでの実現が可能であ
る。水平方向および垂直方向の傾斜度の極大部からエッ
ジ検出回路３３を用いてエッジ部分を検出することがで
き、また水平方向および垂直方向の傾斜度の平方和二乗
根などにより２次元傾斜度検出回路３４により画像の２
次元傾斜度を検出することができる。

【００９０】画像の傾斜度が強い部分は動画疑似輪郭が
発生しやすい傾向があり、画像の２次元傾斜度を用いて
動画疑似輪郭発生領域の候補とすることができるが、画
像の２次元傾斜度だけでなく、注目している画素のレベ
ルによっても動画疑似輪郭の発生強度が異なるために、
傾斜度補正回路３５によって検出した傾斜度を画像信号
のレベルに応じて補正することで、画疑似輪郭が発生し
やすい部分をより確実に検出することができる。なお、
傾斜度補正回路３５における補正は、差分補正回路２３
での補正に用いたものと同様の、図９に示す補正係数を
使用することができる。このように、水平傾斜度検出回
路３１〜傾斜度補正回路３５の間の処理によって、画像
レベル変化の度合いを検出し、動画疑似輪郭の発生しや
すい領域を選択することができる。

【００９１】画像平坦部検出回路３６では、入力画像信
号のなかから、信号レベルが空間的に変化の少ない領
域、または空間的かつ時間的に変化が少ない領域を画像
平坦部として検出する。この領域毎に最大値、代表値、
最小値をそれぞれ最大値検出回路３７、代表値検出回路
３８、最小値検出回路３９により検出し、これらの値を
もとに平坦領域の信号レベルの分布状態を分布判定回路
４０にて判定する。この結果、画像の中の平坦な部分の
領域と、この領域内の信号の分布範囲が判定される。分
布判定回路４０の出力は平坦部符号化回路８１に供給さ
れ、その動作条件を決定する。

【００９２】平坦部符号化回路８１は検出された画像平
坦部の画像信号レベルの代表値と分布状態に応じて符号
化方法を決定する。例えば検出された画像平坦部の画像
信号レベルの最大値と最小値の範囲内で動画疑似輪郭の
ピーク値が所定の値以下となるような符号化を選択する
ことができる。図１０、図１１はこの平坦部符号化回路
８１における符号化例を示すものであ。たとえば検出さ
れた画像平坦部の画像信号レベルの最大値が「１８
０」、最小値が「１００」と仮定すると、画像平坦部は
図１０に基づく変換規則にて符号化を行う。

【００９３】このようにすると、画像信号レベルが「９
６」から「１８３」の間は発光するサブフィールドパタ
ーンのうち、最も輝度重みの大きい第９サブフィールド
の変化が一切起こらず、強い動画疑似輪郭の発生を回避
することができる。

【００９４】そのほか、検出された画像平坦部の画像信
号レベルの最大値が「２００」、最小値が「９５」と仮
定すると、画像平坦部は図１１に基づく変換規則にて符
号化を行う。

【００９５】このようにすると、画像信号レベルが「７
２」から「２５５」の間は発光するサブフィールドパタ
ーンのうち、最も輝度重みの大きい第１０サブフィール
ドの変化が一切起こらず、強い動画疑似輪郭の発生を回
避することができる。

【００９６】なお、上記の構成では、検出した代表値を
直接的には利用していないが、検出した最大値と最小値
が、同じく検出した代表値とかけ離れている場合や、最
大値が２５５に近い値でありかつ最小値が０に近い値に
なるような特殊なパターンの場合には、この検出された
領域を平坦画像領域とみなさず、この場合は例外的に静
止画領域または動画領域として扱うなどが考えられる。

【００９７】このように、画像平坦部では、この平坦領
域内の信号の分布に合わせた符号化を行うことにより、
各画像平坦部内においては最も大きな輝度重みを有する
サブフィールドのオン・オフ制御の切り替えを抑制して
いるために、動画疑似輪郭の発生をより小さくすること
ができる。画像平坦部では元の画像が平坦・均一である
ことから、動画疑似輪郭やノイズが発生すると比較的目
立つこともあり、このノイズ状の動画疑似輪郭を抑制す
ることは画質を改善する上で効果が大きい。

【００９８】なお、画像平坦部においては、フレーム間
の差分が少なく、動き検出が困難である場合も多いた
め、本発明の実施の形態のように、画像平坦部のみを検
出して別途符号化することにより、この部分においても
より確実に動画疑似輪郭の発生を抑えることができる。

【００９９】以上の本実施の形態３において、検出した
画像の動き量と画面内の画像のレベル変化度合い関係画
像に基づいて、画像信号の符号化方法が制御される方法
を図１２に示す。図１２に示すように、検出した動き量
と画面内画像レベルの変化度合いのいずれもが「大」で
あるときは、動画疑似輪郭が強く現れるため、動画符号
化を採用する。また、画面内画像レベルの変化が大きい
が、検出された動き量が小さいときは、静止画領域であ
ることが確実なために、静止画符号化を行う。画面内の
画像レベル変化の度合いが小さい部分は、静止画部分で
ある可能性と動画の画像平坦部である可能性が考えられ
るため、この領域内の画像信号レベルでの動画疑似輪郭
の発生が抑制できる平坦部符号化を採用している。

【０１００】以上のように、本実施の形態によれば、画
像の静止画部分、動画部分のほか、静止画と動画の区別
が困難な場合のある画像平坦部においても、動画疑似輪
郭を抑制することができる。

【０１０１】（実施の形態３）以下に、本発明（請求項
１〜１９、２２〜２５）の実施の形態３について、図面
を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態１および
本発明の実施の形態１と同様の部分は説明を省略しこれ
らと本質的に異なる部分についてのみ説明する。実施の
形態３は、実施の形態１と実施の形態２の機能に加え、
動画符号化方法、静止画符号化方法、および平坦部符号
化方法の切り替え境界部分において、符号方法をスムー
ズに移行させることを目的としている。

【０１０２】図１３において、図６の場合と異なるの
は、組合せ判定回路４２が従来の選択出力に加えて移行
領域信号４３を出力するよう構成したことと、選択回路
８２にクロックパルス入力８３、ラインパルス入力８
４、フィールドパルス入力８５を備えたことである。

【０１０３】組合せ判定回路４２は、図６の場合と同様
に、入力画像信号の動画部分、静止画部分、平坦画像部
分の各部分の領域判定を画像の動きや傾斜度、信号の変
化度合いなどから行う。加えてこれらの領域の間の境界
部分を検出し、領域選択信号４３に加えて、移行領域信
号４４を出力する。選択回路５２では、入力画像信号の
動画部分、静止画部分、平坦画像部分の各領域に応じて
符号化した信号を選択するが、これらの領域の境界で
は、符号化切り替えが目立たぬよう、クロック単位、ラ
イン単位、さらにフレーム単位で境界部分で符号化方式
を交互に切り替える。これによって画像信号に変化が少
ない部分で符号化方式を張り替えても、その切り替え動
作が目立たず、スムーズに符号化方法を領域毎に切り替
えることが可能になる。

【０１０４】以上のように、本実施の形態によれば、動
画符号化方法、静止画符号化方法、および平坦部符号化
方法の切り替え境界部分において、符号方法をスムーズ
に移行させることができる。

【０１０５】（実施の形態４）以下に、本発明（請求項
１〜２２）の実施の形態３について、図面を用いて説明
する。なお、実施の形態１および実施の形態１と同様の
部分は説明を省略し、これらと本質的に異なる部分につ
いてのみ説明する。

【０１０６】本実施の形態３は、本実施の形態２の機能
に加え、画像平坦部として検出される領域の形状を整形
してこの領域の画像信号を符号化することにより、不必
要に符号化方法を切り替えることを抑えてノイズとして
知覚される動画疑似輪郭の発生を抑制しようとするもの
である。

【０１０７】本実施の形態３によるプラズマディスプレ
イである図１４において、図６の場合と異なるのは、孤
立点除去回路７５が従来の画像平坦部検出回路３６の後
段に設けられていること、およびリミッタ７６が平坦部
符号化回路７１の前段にそれぞれ設けられていることで
ある。

【０１０８】画像平坦部検出回路３６によって検出され
た画像平坦部を表す信号は、その領域の内側に小面積の
空洞部分があったり、周辺部分で細長い領域の形状とな
ったりする可能性がある。画像平坦部の形状がこのよう
なままで符号化方式を切り替えるとこれらの特異な点が
ノイズとして観測される恐れがある。したがって画像平
坦部検出回路３６の出力にみられる孤立した領域を孤立
点除去回路７５によって除去し、画像平坦部として検出
される領域の形状を整形することにより、不必要に符号
化方法を切り替えることがなくなり、ノイズとして知覚
される頻度が減少する。

【０１０９】リミッタ７６が平坦部符号化回路７１の前
段に設けられており、平坦部符号化回路７１で画像平坦
部として扱う領域内では、動画疑似輪郭の発生が所定の
値以下に抑えられる範囲に画像信号レベルを制限する。
このようにすることにより、平坦部として検出した領域
の中に、平坦部での信号の平均的な分布から大きくずれ
るような突発的な信号が存在したとしても、この部分を
クリップすることで、平坦領域の内部の信号レベルが所
定の範囲内に収まり、動画疑似輪郭の発生を抑制するこ
とができる。

【０１１０】なお、リミッタ７６における信号レベルの
制限範囲は分布判定回路４０で決定される平坦部符号化
方法と連動することができる。すなわち、画像平坦部で
の符号化方法が図１０で示される規則に従っているとき
は、リミッタ７６の上限値は「１８３」と設定され、下
限値は「９６」に設定される。このようにリミッタを設
けて画像平坦部を符号化することで、画像平坦領域の画
像信号は動画疑似輪郭の発生の少ない信号に限定するこ
とができる。

【０１１１】以上のように、本実施の形態によれば、画
像平坦部での孤立した信号により動画疑似輪郭が発生す
ることを抑えることができ、画像平坦部における動画疑
似輪郭の低減効果を向上することができる。

【０１１２】尚、本実施の形態１〜４において、サブフ
ィールドの数と各サブフィールドの輝度重みについては
一例を挙げて説明したが、これに限定されるものではな
い。特にサブフィールドの数を増加することが可能な場
合には、輝度重みの大きいサブフィールドを、より多数
の輝度重みの小さいサブフィールドに分割することがで
き、動画像での階調補正時の誤差の大きさを小さくする
ことができ、より高画質の動画像表示ができることは言
うまでもない。

【０１１３】また、サブフィールドの順序、および符号
化方法についても特に実施の形態で示したものに限定す
るものではなく、発明の請求項に記載の範囲内での変形
が可能である。

【０１１４】

【発明の効果】以上のように、本発明の多階調画像表示
装置によれば、次のような効果を奏することができる。

【０１１５】本発明は、入力画像信号の画面内の信号レ
ベル変化度合いと、前記入力画像信号の時間方向の信号
レベル変化度合いとの種々の組み合わせに基づいて、サ
ブフィールド符号化手段における符号化方法を決定する
ことを特徴とする。このために、特定の画像パターンと
特定の画像の動きの組み合わせなど、動画疑似輪郭が発
生しやすい画像部分では動画疑似輪郭の解消を優先した
サブフィールド符号化方法を用い、画像パターンや画像
の動きによって動画疑似輪郭が発生しない画像部分では
階調表示特性を優先したサブフィールド符号化方法を用
いることができ、静止画像表示および動画像表示のいず
れにおいても良好な画像表示を実現できる。

【０１１６】また、本発明は、視線の動き量の近似値と
して、入力画像信号の画素毎の時間方向の変化値で近似
した値を用いることを特徴としているため、動画像を観
測したときの視線の動きに近似した値を容易に検出する
ことができる。

【０１１７】また、本発明は、視線の動き量の近似値と
しては、前記入力画像信号より検出した複数画素単位の
動きベクトル値で近似した値を用いることを特徴として
いるために、ブロックマッチングなどの手法を用いて、
視線の動きに近似した値を検出することができる。

【０１１８】また、本発明は、視線の動き量の近似値と
して、入力画像信号の画素毎の時間方向の変化値を、前
記入力信号のエッジ成分で補正した値を用いることを特
徴ととしている。このために、画像のエッジ部分におけ
るわずかな画像の動きが大きな時間的変化に変換されて
しまうことを防止でき、画像のエッジ部分において過大
に動き量が評価されることなく、正しく動き量を近似す
ることができる。

【０１１９】また、本発明は、視線の動き量をサブフィ
ールド符号化手段における符号化方法にしたがって補正
しているので、特に動画疑似輪郭が顕著に発生しやすい
信号レベル部分での動き検出感度を高めに評価すること
ができ、動きを適切に検出して動画疑似輪郭の発生を未
然に防止して高画質な画像表示を実現する手段を提供す
ることができる。

【０１２０】また、本発明は、動画疑似輪郭の発生しや
すい画像部分の候補を、画像の傾斜度から算出している
ために、容易に動画疑似輪郭の発生しやすい画像部分を
得ることができる。

【０１２１】また、本発明は、入力画像信号の画面内の
うち、画像信号レベルがほぼ一定の範囲にあるまとまっ
た領域内での代表値、最大値および最小値を求めている
ので、この領域の画像信号を動画疑似輪郭の発生を抑え
て符号化するための制御が可能になる。

【０１２２】また、本発明は、入力画像信号の画面内の
信号レベル変化度合いとして、前記入力画像信号のエッ
ジ成分を用いることを特徴としている。このために、急
峻なエッジ成分があり、動画疑似輪郭の発生が視覚的に
比較的目立たない場合などを特別に検出して、サブフィ
ールド符号化方法を決定することができる。

【０１２３】また、本発明は、入力画像信号の時間方向
の信号レベル変化度合いとして、所定の複数フィールド
の画像を算術演算して得た値であることを特徴としてい
る。この値により、視線の動きを比較的簡単に近似した
ものとすることができ、画像の動きに対応して、サブフ
ィールド符号化方法を決定することができる。

【０１２４】また、本発明は、前記入力画像信号の時間
方向の信号レベル変化度合いとして、複数フィールドの
画像を算術演算して得た値を、前記入力画像信号のエッ
ジ成分により補正した値であることを特徴としている。
このために、複数画像間の差分を用いて動き量として用
いる場合に、画像のエッジ部分で動き量が過大に評価さ
れることを防止して、わずかな画像の動きしかなく、動
画疑似輪郭が事実上発生していない場合に、サブフィー
ルド符号化方法を適切に選択することが可能になる。

【０１２５】また、本発明は、画像の動きまたは視線の
動き量が小さい部分では、輝度重みの大きいサブフィー
ルドのオン制御をできるだけ抑制する組み合わせを優先
して階調制御することを特徴としているために、何らか
の原因により画像の動きが正確に検出できない領域にお
いても、動画疑似輪郭の発生を最小限に抑えることがで
きる。

【０１２６】また、本発明におけるサブフィールド符号
化手段における符号化方法は、画像の動きまたは視線の
動き量が大きく検出される部分では、前記入力画像信号
のレベル増加と発光パターンの分布が単調増加の相関を
強く有する符号化に限定した符号化方法としている。こ
のような符号化は、動画疑似輪郭の発生がほとんど観測
されないため、視線の動きが大きい部分にこの符号化を
使用することにより、動画疑似輪郭の発生をほぼ解消す
ることができる。加えて本発明の請求項１９に記載の、
入力画像信号と表示輝度との誤差が近接画素内でほぼ相
殺されるような符号化方法を用いることにより、動画疑
似輪郭の発生をほぼ解消するだけでなく、画像の動きが
激しい部分においても、実用的に十分な階調数を確保し
て、良好な画像表示を実現することができる。

【０１２７】また、本発明は、前記入力画像信号の画像
信号レベル変化度合いのうち、着目している領域の画像
信号レベルの変化度合いが小さい場合には、前記入力画
像信号の画像信号に、この着目している領域の画像信号
レベルの内、多数が含まれる範囲に限定する振幅制限を
行った信号を用い、この着目している領域内にける前記
サブフィールド符号化手段における符号化方法が、もっ
とも大きな輝度重みを有するサブフィールドのオン制御
またはオフ制御の切り替えをできるだけ抑制した符号化
となるように構成したいるために、不必要に符号化方法
を切り替えることを抑えて、ノイズとして知覚される動
画疑似輪郭の発生を抑制することができる。

【０１２８】また、本発明におけるサブフィールド符号
化手段における符号化方法は、画像表示装置の表示画面
に対する観測者の視線の動き量または前記視線の動き量
の近似値が大きく検出される部分と、前記画像表示装置
の表示画面に対する観測者の視線の動き量または前記視
線の動き量の近似値が小さく検出される部分と、前記入
力画像信号の画面内の信号レベル変化度合いのうち着目
している領域の信号レベルの変化度合いが小さい部分、
とに応じて変化させるようにしたことを特徴としてい
る。このために、観測者の視線の動き量や、入力画像信
号レベルの変化度合いを単独に判定して符号化するので
はなく、観測者の視線の動き量や、入力画像信号レベル
の変化度合いなどを有機的に結合した符号化方法決定が
可能になり、観測者の視線の動き量と入力画像信号レベ
ルの変化度合いの両者の組み合わせによる最適なサブフ
ィールド符号化方法を用いることができる。

【０１２９】また、本発明におけるサブフィールド符号
化手段における符号化方法は、符号化方法を変化させる
境界部分では、符号化方法の切り替えが目立たないよう
符号化方法を選択することを特徴としており、静止画像
および動画像において広範に良好な画像表示を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるプラズマディス
プレイの構成図

【図２】組合せ判定回路４における動作例を示す図

【図３】動画符号化回路の構成例を示す図

【図４】表示信号符号化回路６０２の変換規則を表す図

【図５】静止画符号化回路７における変換規則を表す図

【図６】本発明の実施の形態２におけるプラズマディス
プレイの構成図

【図７】本発明の実施の形態２における表示信号符号化
方法を示す図

【図８】実施の形態２における静止画符号化回路７１に
おける変換規則を表す図

【図９】差分補正回路２３、傾斜度補正回路３５におけ
る補正係数を表す図

【図１０】本発明の実施の形態２における画像平坦部で
の変換規則の一例を示す図

【図１１】本発明の実施の形態２における画像平坦部で
の変換規則の他の例を示す図

【図１２】組合せ判定回路４における動作例を示す図

【図１３】本発明の実施の形態３におけるプラズマディ
スプレイの構成図

【図１４】本発明の実施の形態４におけるプラズマディ
スプレイの構成図

【図１５】従来のプラズマディスプレイにおける動画疑
似輪郭の発生原理を示す図

【図１６】２つのレベルが隣接したパターン画像例を示
す図

【符号の説明】

１入力画像信号２視線動き検出回路３画像レベル変化検出回路４，４１，４２組合せ判定回路５，５１，５２選択回路６，６１動画符号化回路７，７１静止画符号化回路９，９０サブフィールド制御回路１０，１００プラズマディスプレイ２１フレームメモリ２２差分検出回路２３差分補正回路２４エッジ補正回路３１水平傾斜度検出回路３２垂直傾斜度検出回路３３エッジ検出回路３４２次元傾斜度検出回路３５傾斜度補正回路３６画像平坦部検出回路３７最大値検出回路３８代表値検出回路３９最小値検出回路４０分布判定回路４３領域選択信号４４移行領域信号７５孤立点除去回路７６リミッタ８１平坦部符号化回路８３クロックパルス入力８４ラインパルス入力８５フィールドパルス入力６０１加算回路６０２表示信号符号化回路６０３表示誤差検出回路６０４〜６０７遅延回路６０８〜６１１係数回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｇ 3/20 ６６０Ｇ０９Ｇ 3/36 3/36 5/10 Ｚ 5/00 5/36 ５１０Ｍ 5/10 Ｈ０４Ｎ 5/66 Ａ 5/36 ５１０Ｇ０９Ｇ 3/28 ＫＨ０４Ｎ 5/66 5/00 ５２０ＪＦターム(参考） 5C006 AA01 AA14 AF19 AF44 AF45 AF46 AF51 AF52 AF53 AF61 AF71 BF14 BF24 FA18 FA29 5C058 AA11 BA07 BA33 BB25 5C080 AA05 AA10 BB05 DD04 DD05 DD06 EE19 EE29 GG07 GG08 JJ02 JJ05 5C082 AA01 BA35 BA41 BD02 CA11 CA54 CA81 CB01 MM10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力画像信号の１フィールドを複数のサブ
フィールドに分割し、前記各サブフィールド毎の輝度を
前記各サブフィールド毎にオン状態またはオフ状態に符
号化するサブフィールド符号化手段を備え、前記サブフ
ィールド符号化手段により階調制御して画像表示を行う
画像表示装置であって、前記画像表示装置に動画像を表示した際の観測者の表示
画面上の視線の動きまたは視線の動きの近似値と、前記
入力画像信号の画面内の画像信号レベル変化度合いと、
前記入力画像信号の時間方向の画像信号レベル変化度合
いとの組み合わせに基づいて、前記サブフィールド符号
化手段における符号化方法を決定することを特徴とする
多階調画像表示装置。
【請求項２】前記視線の動き量の近似値は、前記入力画
像信号の画素毎の時間方向の変化値で近似した値である
ことを特徴とする請求項１記載の多階調画像表示装置。
【請求項３】前記視線の動き量の近似値は、前記入力画
像信号より検出した複数画素単位の動きベクトル値で近
似した値とすることを特徴とする請求項１記載の多階調
画像表示装置。
【請求項４】前記視線の動き量の近似値は、前記入力画
像信号の画素毎の時間方向の変化値を、前記入力信号の
エッジ成分で補正した値とすることを特徴とする請求項
１記載の多階調画像表示装置。
【請求項５】前記視線の動き量の近似値は、前記入力画
像信号の画素毎の時間方向の変化値を、前記サブフィー
ルド符号化手段における符号化方法によって決定される
補正値によって補正した値であることを特徴とする請求
項１記載の多階調画像表示装置。
【請求項６】前記サブフィールド符号化手段における符
号化方法によって決定される補正値は、前記符号化方法
にしたがって入力画像信号を連続的に変化させた場合
に、表示される輝度値の時間的不連続度合いであること
を特徴とした請求項５記載の多階調画像表示装置。
【請求項７】前記入力画像信号の時間方向の画像信号レ
ベル変化度合いは、複数フィールドの画像を算術演算し
て得た値であることを特徴とする請求項１記載の多階調
画像表示装置。
【請求項８】前記入力画像信号の時間方向の画像信号レ
ベル変化度合いは、複数フィールドの画像を算術演算し
て得た値を、前記入力画像信号のエッジ成分により補正
した値であることを特徴とする請求項１記載の多階調画
像表示装置。
【請求項９】前記サブフィールド符号化手段における符
号化方法は、前記画像表示装置の表示画面に対する観測
者の視線の動き量または前記視線の動き量の近似値が小
さい部分では、輝度重みの大きいサブフィールドのオン
制御をできるだけ抑制する組み合わせを優先して階調制
御することを特徴とする請求項１記載の多階調画像表示
装置。
【請求項１０】前記サブフィールド符号化手段における
符号化方法は、前記画像表示装置の表示画面に対する観
測者の視線の動き量または前記視線の動き量の近似値が
大きく検出される部分では、前記入力画像信号のレベル
増加と発光パターンの分布が単調増加の相関を強く有す
る符号化に限定した符号化方法であることを特徴とする
請求項１記載の多階調画像表示装置。
【請求項１１】前記サブフィールド符号化手段における
符号化方法は、前記画像表示装置の表示画面に対する観
測者の視線の動き量または前記視線の動き量の近似値が
大きく検出される部分では、前記入力画像信号のレベル
増加と発光パターンの分布が単調増加の相関を強く有す
る符号化に限定した符号化とし、前記入力画像信号と表
示輝度との誤差が近接画素内でほぼ相殺されるよう前記
符号化方法を制御したことを特徴とする請求項１記載の
多階調画像表示装置。
【請求項１２】前記入力画像信号の画像信号レベル変化
度合いのうち、着目している領域の画像信号レベルの変
化度合いが小さい場合には、前記入力画像信号の画像信
号に、この着目している領域の画像信号レベルのうち、
多数が含まれる範囲に限定する振幅制限を行った信号を
用い、この着目している領域内にける前記サブフィール
ド符号化手段における符号化方法は、もっとも大きな輝
度重みを有するサブフィールドのオン制御またはオフ制
御の切り替えをできるだけ抑制した符号化であることを
特徴とする請求項１記載の多階調画像表示装置。
【請求項１３】前記サブフィールド符号化手段における
符号化方法は、前記画像表示装置の表示画面に対する観
測者の視線の動き量または前記視線の動き量の近似値が
大きく検出される部分と、前記画像表示装置の表示画面
に対する観測者の視線の動き量または前記視線の動き量
の近似値が小さく検出される部分と、前記入力画像信号
の画像信号レベル変化度合いのうち着目している領域の
信号レベルの変化度合いが小さい部分、との組合せに応
じて変化させるようにしたことを特徴とする請求項１記
載の多階調画像表示装置。
【請求項１４】前記サブフィールド符号化手段における
符号化方法は、前記画像表示装置の表示画面に対する観
測者の視線の動き量が大きく検出され、かつ入力画像信
号レベルの変化度合いが大きい部分では第１の符号化方
法を選択し、入力画像信号レベルの変化度合いが小さい
部分では第２の符号化方法を選択し、さらに観測者の視
線の動き量が小さく検出される部分では第３の符号化方
法を選択することを特徴とした請求項１２記載の多階調
画像表示装置。
【請求項１５】前記サブフィールド符号化手段における
符号化方法は、前記画像表示装置の表示画面に対する観
測者の視線の動き量または前記視線の動き量の近似値が
大きく検出される部分と、前記画像表示装置の表示画面
に対する観測者の視線の動き量または前記視線の動き量
の近似値が小さく検出される部分と、前記入力画像信号
の画面内の信号レベル変化度合いのうち着目している領
域の信号レベルの変化度合いが小さい部分、およびこれ
らの境界部分との組み合わせによって変化させるように
したことを特徴とする請求項１記載の多階調画像表示装
置。
【請求項１６】前記サブフィールド符号化手段における
符号化方法は、前記画像表示装置の表示画面に対する観
測者の視線の動き量が大きく検出され、かつ入力画像信
号レベルの変化度合いが大きい第１の画像領域部分では
第１の符号化方法を選択し、入力画像信号レベルの変化
度合いが小さい第２の画像領域部分では第２の符号化方
法を選択し、さらに観測者の視線の動き量が小さく検出
される第３の画像領域部分では第３の符号化方法を選択
し、前記第1ないし前記第3の画像領域の境界部分では第
４の符号化方法を選択することを特徴とした請求項１３
記載の多階調画像表示装置。