JP2004023587A

JP2004023587A - 画像処理回路、画像処理方法及び画像表示装置

Info

Publication number: JP2004023587A
Application number: JP2002177940A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Miyazawa; 宮沢　弘俊
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】従来の誤差拡散回路においては、誤差を周囲画素に拡散する際の重み付け係数が固定されていることから、すべての画像について同様の処理が行われるため、入力される画像により出力される画質に差が出てしまう等の問題があった。
【解決手段】遅延回路２、４、６で遅延された入力画像データと入力画像データとを比較回路３、５、７で比較すると共に、量子化回路８による画像データの量子化誤差を差分演算回路１０で演算し、誤差記憶回路１１にて画素毎に記憶する。この記憶回路１１に記憶されている特定の画素にかかる量子化誤差に対して前記比較回路３、５、７の出力に応じた演算を誤差演算回路１２で行い、この演算値を前記入力画像データと合成回路１３で合成し、この出力を量子化回路８の画像データ入力とした。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理回路、画像処理方法及び画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】入力した多値の画像をオリジナルよりも少ない階調で再現する方法として誤差拡散法が知られている。誤差拡散法は、入力画像信号を閾値と比較して表示可能なレベルの信号に変換し、その際に発生した誤差を周囲の未処理画素に拡散することで、少ない階調数で擬似的にオリジナルの画像を再現する方法である。
【０００３】
「Ｆｌｏｙｄ　＆　Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇの方法」として知られる基本的な誤差拡散処理では、例えば入力画像のビット深度（ビット長）を６、出力画像のビット深度を４とした場合、入力画像内の注目画素に対して、すでに誤差拡散処理済の周囲画素が持つ誤差成分を各重み付け係数に従って加算する。この結果から表示可能な出力レベル上位４ビットを出力として取り出す。そして端数として切り捨てられている下位２ビットを上記注目画素の誤差成分として、各重み付け係数に従って未処理の周囲画素に分配する。
【０００４】
しかしながら、上記した従来技術においては、誤差を周囲画素に拡散する際の重み付け係数が固定されていることにより、すべての画像について同様の処理が行われるため、入力される画像により出力される画質に差が出てしまう等の問題があった。
【０００５】
特開２００１−３３３２７６号公報には、誤差拡散法によって画像情報を２値化するときの低濃度部や高濃度部における再現性の改善を図った画像処理装置が開示されているが、　　　　２値化の際の誤差（注目画素濃度と２値化後の画素濃度との差）は、誤差配分手段にてある一定の重み付けがされた後に周辺画素へ配分されるものであるため、やはり上述した問題が存在する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の誤差拡散回路においては、誤差を周囲画素に拡散する際の重み付け係数が固定されていることにより、すべての画像について同様の処理が行われるため、入力される画像により出力される画質に差が出てしまう等の問題があった。本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、入力された画像に基づいて、最適な誤差拡散重み付け係数を設定出来る絵柄適応型の画像処理回路、画像処理方法及び画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１にかかる誤差拡散回路は、入力画像データを遅延する手段と、前記入力画像データと前記遅延手段で遅延された入力画像データとを比較する手段と、画像データを量子化する手段と、この量子化手段による量子化誤差を演算する手段と、この演算手段で演算された量子化誤差を画素毎に記憶する手段と、この記憶手段に記憶されている特定の画素にかかる量子化誤差に対して前記比較手段の出力に応じた演算を行い、この演算値を前記入力画像データと合成する手段とを具備し、この合成手段の出力を前記量子化手段の画像データ入力としたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２にかかる誤差拡散回路は、入力画像データを異なる遅延時間で遅延する複数の遅延手段と、前記入力画像データと前記複数の遅延手段で遅延された入力画像データのそれぞれとを比較する手段と、画像データを量子化する手段と、この量子化手段による量子化誤差を演算する手段と、この演算手段で演算された量子化誤差を画素毎に記憶する手段と、この記憶手段に記憶されている特定の複数画素にかかる各量子化誤差に対して前記比較手段の比較出力に応じた加重演算を行い、この演算値を前記入力画像データと合成する手段とを具備し、この合成手段の出力を前記量子化手段の画像データ入力としたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３にかかる誤差拡散回路は、入力された多値の画像データを入力画像データのビット深度よりも小さいビット深度の多値の画像データに量子化する画像処理回路であって、入力画像データを１画素分、１ライン分、及び１フィールド分の時間長で遅延する遅延手段と、前記入力画像データと前記遅延手段で遅延された３つの入力画像データのそれぞれとを比較する手段と、画像データを量子化する手段と、この量子化手段による量子化誤差を演算する手段と、この演算手段で演算された量子化誤差を画素毎に記憶する手段と、前記入力画像データの画素に対して前記記憶手段に記憶されている１フィールド前、１ライン前、１画素前の画素にかかる各量子化誤差に関して前記比較手段の比較出力に応じた加重演算を行い、この演算値を前記入力画像データと合成する手段とを具備し、この合成手段の出力を前記量子化手段の画像データ入力としたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４にかかる誤差拡散方法は、入力画像データを遅延する工程と、前記入力画像データと前記遅延工程で遅延された入力画像データとを比較する工程と、画像データを量子化する工程と、この量子化工程による量子化誤差を演算する工程と、この演算工程で演算された量子化誤差を画素毎に記憶する工程と、この記憶工程で記憶された特定の画素にかかる量子化誤差に対して前記比較工程での出力に応じた演算を行い、この演算値を前記入力画像データと合成する工程とを具備し、前記合成工程での出力を前記量子化工程での画像データ入力としたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５にかかる誤差拡散方法は、入力画像データを異なる時間長で遅延する複数の遅延工程と、前記入力画像データと前記複数の遅延工程で遅延された入力画像データのそれぞれとを比較する工程と、画像データを量子化する工程と、この量子化工程による量子化誤差を演算する工程と、この演算工程で演算された量子化誤差を画素毎に記憶する工程と、この記憶工程で記憶された特定の複数画素にかかる各量子化誤差に対して前記比較工程での各比較出力に応じた加重演算を行い、この演算値を前記入力画像データと合成する工程とを具備し、前記合成工程の出力を前記量子化手段の画像データ入力としたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６にかかる画像表示装置は、入力画像データを遅延する手段、前記入力画像データと前記遅延手段で遅延された入力画像データとを比較する手段、画像データを量子化する手段、この量子化手段による量子化誤差を演算する手段、この演算手段で演算された量子化誤差を画素毎に記憶する手段、及びこの記憶手段に記憶されている特定の画素にかかる量子化誤差に対して前記比較手段の出力に応じた演算を行い、この演算値を前記入力画像データと合成する手段を有し、この合成手段の出力を前記量子化手段の画像データ入力とした画像処理回路と、この画像処理回路の出力画像を表示する表示手段とを具備したことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明になる画像処理回路、画像処理方法及び画像表示装置の実施の形態につき、図面を用いて詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明になる画像処理回路を含む画像表示装置の一実施の形態を示すブロック図である。図中、１は画像信号が入力される入力端子、２は入力端子１から入力された画像信号を１画素分だけ遅延する遅延回路、３は入力端子１からの入力信号と遅延回路２からの遅延出力信号とを比較する比較回路である。４は入力端子１から入力された画像信号を１水平走査線期間（以下、１ライン期間という）だけ遅延する遅延回路、５は入力端子１からの入力信号と遅延回路４からの遅延出力信号とを比較する比較回路である。６は入力端子１から入力された画像信号を１フィールド期間だけ遅延する遅延回路、７は入力端子１からの入力信号と遅延回路６からの遅延出力信号とを比較する比較回路である。
【００１５】
８は入力信号を必要な出力レベルに丸め込むため、下位の端数データを切り落とす量子化回路、９はこの回路８に接続され量子化された信号を出力する出力端子であり、１０は量子化回路８への入力信号とその出力信号との差分信号を求める差分演算回路である。１１は演算回路１０の出力（量子化誤差）を記憶する量子化誤差記憶回路、１２は比較回路３、５及び７での比較結果に基づき量子化誤差記憶回路１１からの特定画素に関する量子化誤差出力に対して演算を行い、最適化誤差を出力する最適化誤差演算回路、１３は端子１からの入力画素データと誤差演算回路１２からの出力を加算して補正入力を出力する出力合成回路である。
【００１６】
１４は一点鎖線で囲まれた画像処理回路の出力端子９に接続された表示制御回路、１５はこの表示制御回路１４に接続された、例えばプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰパネル）や液晶パネル等の画像表示パネルである。
【００１７】
次に、上記装置の動作について演算動作を説明するための図２乃至図４も参照して説明する。なお、端子１に入力される画像のビット深度（ビット長）は例えば６であり、端子９から出力される画像のビット深度は例えば４である。
【００１８】
入力端子１から入力された画像信号Ｑ１は、合成回路１３において詳細を後述する誤差演算回路１２からの最適化誤差出力と加算され、この加算データは入力補正値Ｑ１Ａとして量子化回路８に入力される。入力補正値Ｑ１Ａは量子化回路８により下位２ビットを切り落とされ、多値化信号として出力端子９から出力される。さらに、量子化回路８からの多値化信号出力は差分演算回路１０に入力され、画像信号Ｑ１に対応する量子化誤差が演算される。
【００１９】
ここで、出力合成回路１３で画像信号Ｑ１に加算される最適化誤差出力を出力する最適化誤差演算回路１２の動作について図２乃至図４を用いて説明する。入力画像信号Ｑ１と、１画素遅延回路２により１画素遅延される、Ｑ１の１画素前の信号Ｑ２と、１ライン遅延回路４により１ライン遅延された、Ｑ１の１ライン前の信号Ｑ３と、１フィールド遅延回路６により１フィールド遅延された、Ｑ１の１フィールド前の信号Ｑ４の各信号の関係を図２に示す。なお、図２で２１はＮフィールドの画面を、２２、２３は（Ｎ−１）ライン及びＮラインを示す。また、２４は（Ｎ−１）フィールドの画面を、２５はそのＮラインを示す。
【００２０】
比較回路３では、信号Ｑ１とＱ２、比較回路５では信号Ｑ１とＱ３、比較回路７では信号Ｑ１とＱ４の比較を行い、画素同士のレベル差を算出する。誤差演算回路１２は比較回路３、５及び７での比較結果及び量子化誤差記憶回路１１に記憶されている特定画素にかかる量子化誤差を用いて、出力合成回路１３において信号Ｑ１に加算する誤差出力の演算を行う。このときの演算例を図３と図４に示す。
【００２１】
図３ではＱ１とＱ４のレベル差が最も小さい場合を条件として設定した。このときＱ４の量子化誤差成分を２／４、Ｑ２とＱ３の同誤差成分を１／４ずつ合成することを最適値として選んでおり、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４の各量子化誤差成分をそれぞれＱ２ｓ、Ｑ３ｓ、Ｑ４ｓとすると、この場合の入力補正値Ｑ１Ａは、
【００２２】
【数１】
Ｑ１Ａ＝Ｑ１＋（Ｑ２ｓ／４）＋（Ｑ３ｓ／４）＋（２×Ｑ４ｓ／４）…（１）
となる。
【００２３】
すなわち、量子化誤差記憶回路１１に記憶されているＱ２、Ｑ３、Ｑ４の各量子化誤差成分Ｑ２ｓ、Ｑ３ｓ、Ｑ４ｓの値に基づいて、最適化誤差演算回路１２にて入力信号Ｑ１に加算される誤差出力の演算がなされる。
【００２４】
図４では、Ｑ１とＱ３のレベル差が最も小さい場合を条件として設定した。このときは時間軸での処理を行わない形にするため、Ｑ４の誤差成分を使用しないフィールド内処理にしている。フィールド内処理になったことでの情報の減少をＱ２に対しての１画素過去、Ｑ３に対して１ライン過去にあたる画素Ｑ５を設定して処理を行っている。Ｑ２、Ｑ３、Ｑ５の各量子化誤差成分をそれぞれＱ２ｓ、Ｑ３ｓ、Ｑ５ｓとすると、この場合の入力補正値Ｑ１Ａは、
【００２５】
【数２】
Ｑ１Ａ＝Ｑ１＋（Ｑ２ｓ／４）＋（２×Ｑ３ｓ／４）＋（Ｑ５ｓ／４）…（２）
となる。
【００２６】
すなわち、量子化誤差記憶回路１１に記憶されているＱ２、Ｑ３、Ｑ５の各量子化誤差成分Ｑ２ｓ、Ｑ３ｓ、Ｑ５ｓの値に基づいて、最適化誤差演算回路１２にて入力信号Ｑ１に加算される誤差出力の演算がなされる。
【００２７】
本実施の形態によれば、入力画像データの水平方向、垂直方向、及び時間方向での変動量に応じて集積誤差量を変動させているため、入力画像に応じて最適化された誤差拡散処理を実現出来る。
【００２８】
なお、出力端子９からの画像信号出力は、画像表示パネル１５の表示制御用（表示駆動用）の表示制御回路１４に入力され、最終的にプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰパネル）や液晶パネル等の上記画像表示パネル１５にて画像表示される。すなわち、本実施の形態の如き画像処理回路を用いることにより、例えばプラズマディスプレイパネルを用いたテレビジョン受像機の如きデジタルディスプレイ装置において、擬似多階調表示を容易に実現出来る。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、入力された画像に基づいて、最適な誤差拡散重み付け係数を設定出来る絵柄適応型の画像処理回路、画像処理方法及び画像表示装置を提供することが出来、有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる画像処理回路を含む画像表示装置の実施の形態の一例を示すブロック図。
【図２】図１の装置の動作を説明するための図。
【図３】図１の装置の動作を説明するための図。
【図４】図１の装置の動作を説明するための図。
【符号の説明】
２、４、６：　遅延回路
３、５、７：　比較回路
８：　量子化回路
１０：　差分演算回路
１１：　量子化誤差記憶回路
１２：　最適化誤差演算回路
１３：　出力合成回路
１５：　画像表示パネル

Claims

入力画像データを遅延する手段と、前記入力画像データと前記遅延手段で遅延された入力画像データとを比較する手段と、画像データを量子化する手段と、この量子化手段による量子化誤差を演算する演算手段と、この演算手段で演算された量子化誤差を画素毎に記憶する手段と、この記憶手段に記憶されている特定の画素にかかる量子化誤差に対して前記比較手段の出力に応じた演算を行い、この演算値を前記入力画像データと合成する手段とを具備し、この合成手段の出力を前記量子化手段の画像データ入力としたことを特徴とする画像処理回路。
入力画像データを異なる遅延時間で遅延する複数の遅延手段と、前記入力画像データと前記複数の遅延手段で遅延された入力画像データのそれぞれとを比較する手段と、画像データを量子化する手段と、この量子化手段による量子化誤差を演算する手段と、この演算手段で演算された量子化誤差を画素毎に記憶する手段と、この記憶手段に記憶されている特定の複数画素にかかる各量子化誤差に対して前記比較手段の比較出力に応じた加重演算を行い、この演算値を前記入力画像データと合成する手段とを具備し、この合成手段の出力を前記量子化手段の画像データ入力としたことを特徴とする画像処理回路。
入力された多値の画像データを入力画像データのビット深度よりも小さいビット深度の多値の画像データに量子化する画像処理回路であって、入力画像データを１画素分、１ライン分、及び１フィールド分の時間長で遅延する遅延手段と、前記入力画像データと前記遅延手段で遅延された３つの入力画像データのそれぞれとを比較する手段と、画像データを量子化する手段と、この量子化手段による量子化誤差を演算する手段と、この演算手段で演算された量子化誤差を画素毎に記憶する手段と、前記入力画像データの画素に対して前記記憶手段に記憶されている１フィールド前、１ライン前、１画素前の画素にかかる各量子化誤差に関して前記比較手段の比較出力に応じた加重演算を行い、この演算値を前記入力画像データと合成する手段とを具備し、この合成手段の出力を前記量子化手段の画像データ入力としたことを特徴とする画像処理回路。
入力画像データを遅延する工程と、前記入力画像データと前記遅延工程で遅延された入力画像データとを比較する工程と、画像データを量子化する工程と、この量子化工程による量子化誤差を演算する工程と、この演算工程で演算された量子化誤差を画素毎に記憶する工程と、この記憶工程で記憶された特定の画素にかかる量子化誤差に対して前記比較工程での比較出力に応じた演算を行い、この演算値を前記入力画像データと合成する工程とを具備し、前記合成工程での出力を前記量子化工程での画像データ入力としたことを特徴とする画像処理方法。
入力画像データを異なる遅延時間で遅延する複数の遅延工程と、前記入力画像データと前記複数の遅延工程で遅延された入力画像データとをそれぞれ比較する工程と、画像データを量子化する工程と、この量子化工程による量子化誤差を演算する工程と、この演算工程で演算された量子化誤差を画素毎に記憶する工程と、この記憶工程で記憶された特定の複数画素にかかる各量子化誤差に対して前記比較工程での比較出力に応じた加重演算を行い、この演算値を前記入力画像データと合成する工程とを具備し、前記合成工程の出力を前記量子化手段の画像データ入力としたことを特徴とする画像処理方法。
入力画像データを遅延する手段、前記入力画像データと前記遅延手段で遅延された入力画像データとを比較する手段、画像データを量子化する手段、この量子化手段による量子化誤差を演算する手段、この演算手段で演算された量子化誤差を画素毎に記憶する手段、及びこの記憶手段に記憶されている特定の画素にかかる量子化誤差に対して前記比較手段の出力に応じた演算を行い、この演算値を前記入力画像データと合成する手段を有し、この合成手段の出力を前記量子化手段の画像データ入力とした画像処理回路と、この画像処理回路の出力画像を表示する表示手段とを具備したことを特徴とする画像表示装置。