JP2005135157A - 画像処理回路、画像表示装置及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 補正特性の補間処理に伴ってクロック速度を増加することなく、補正特性データの記憶容量を低減することが可能な階調補正のための画像処理回路、画像表示装置及び画像処理方法を提供する。
【解決手段】 本画像処理回路は、例えばカラー画像データの色補正やガンマ補正などに適用することができ、入力される画像データの階調数より少ない階調数に対応する階調補正特性データを第１及び第２のＬＵＴ記憶部に記憶する。そして、階調補正処理の対象となる画素の階調値を入力階調値として、第１及び第２のＬＵＴ記憶部を参照し、その入力階調値に対応する出力階調値、及び、それと隣接する入力階調値に対応する出力階調値を取得する。隣接する階調値とは、ある入力階調値の１つ上の階調値又は１つ下の階調値を指す。そして、それら２つの隣接する出力階調値の間の出力階調値を線形補間により求めて、全入力階調値に対応する出力階調値を得る。そして、入力された画像データの各画素に対して階調補正を行い、補正後の画像データを出力する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、画像データの階調補正処理に関し、特にルックアップテーブル（ＬＵＴ）を利用した色補正やガンマ（γ）補正などの階調補正処理に関する。

画像データを表示する画像表示装置において、ＣＲＴ、ＬＣＤなどの表示デバイスの特性に応じて画像データの表示特性を調整する処理としてガンマ補正処理が知られている。一般的に、ガンマ補正処理は表示デバイスの表示特性に基づいて作成されたガンマ特性（階調補正特性）データを記憶したＬＵＴなどを利用して行われる。ガンマ特性は、入力階調値と出力階調値の関係を規定する特性であり、画像表示装置はガンマ特性を参照して入力画像データの入力階調値に対応する出力階調値を取得し、その出力階調値で表示デバイス上に画像データの表示を行う。

また、入力画像データに対して、所望の色特性を考慮して色補正を行って画像表示装置に表示する際にも、予め用意された色変換特性を記憶したＬＵＴが使用される。上記のような色補正及びガンマ補正方法の一例が特許文献１に記載されている。

携帯電話その他の電子機器における近年の高画質化に伴い、取り扱う画像データの階調数が大きくなると、階調補正特性データのＬＵＴを構成するＲＡＭなどの記憶装置の容量が増大してしまう。そこで、入力画像データの階調数よりも少ない階調数分の階調補正特性データをＬＵＴに記憶し、不足分は線形近似などにより階調補正特性データを補間して補正を行う方法が提案されている（例えば特許文献２を参照）。

このように線形近似などにより階調補正特性データを補間するためには、補間すべき部分の端点である２点の出力階調値データが必要となり、１つの階調補正特性データを記憶したＬＵＴに対して２回の読み出し処理が必要となる。よって、読み出し回数が増えることにより消費電力が大きくなるとともに、通常の入力クロックより高速なクロックが必要となるという問題がある。

特開平９−２７１０３６号公報 特表２００２−５３４００７号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、補正特性の補間処理に伴ってクロック速度を増加することなく、補正特性データの記憶容量を低減することが可能な階調補正特性データのための画像処理回路、画像表示装置及び画像処理方法を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、画像処理回路において、ｎ階調の画像データの入力を受け取る入力部と、前記ｎ階調より少ないｍ階調分の階調補正特性データを記憶する第１及び第２のＬＵＴ記憶部と、隣接する入力階調値に対応する、前記第１及び第２のＬＵＴ記憶部からの出力を利用して、前記階調補正特性データを線形補間する補間回路と、線形補間後の階調補正特性データを用いて前記画像データを階調補正する階調補正回路と、を備える。

上記の画像処理回路は、例えばカラー画像データの色補正やガンマ補正などに適用することができ、入力される画像データの階調数より少ない階調数に対応する階調補正特性データを第１及び第２のＬＵＴ記憶部に記憶する。そして、階調補正処理の対象となる画素の階調値を入力階調値として、第１及び第２のＬＵＴ記憶部を参照し、その入力階調値に対応する出力階調値、及び、それと隣接する入力階調値に対応する出力階調値を取得する。隣接する階調値とは、ある入力階調値の１つ上の階調値又は１つ下の階調値を指す。そして、それら２つの隣接する出力階調値の間の出力階調値を線形補間により求めて、全入力階調値に対応する出力階調値を得る。こうして、入力された画像データの各画素に対して階調補正を行い、補正後の画像データを出力する。

入力される画像データの階調数より少ない階調数分の階調補正特性データを記憶するＬＵＴを用いるので、全階調分の階調補正特性データを記憶する場合と比べて、ＬＵＴを構成するＲＡＭなどの記憶装置の容量を削減することができる。また、階調補正特性データの線形補間を行うためには隣接する２つの出力階調値が必要となるが、２つのＬＵＴからの出力階調値を用いて線形補間を行うので、１つのＬＵＴを高速（例えば２倍）のクロックで２回読み出す必要がない。よって、クロックの高速化、及びそれによる消費電力の増大などを抑制することができる。

上記の画像処理回路の一態様では、前記第１のＬＵＴ記憶部及び第２のＬＵＴ記憶部は同一の階調補正特性データを記憶する。これにより、各ＬＵＴ記憶部から隣接する２つの出力階調値を同時に取得し、その間の出力階調値を線形補間により得ることができる。

この態様における好適な実施例では、前記補間回路は、前記第１のＬＵＴ記憶部から出力された第１の出力階調値と、前記第２のＬＵＴ記憶部から出力され前記第１の階調値より小さい第２の出力階調値とを用いて、前記第１の出力階調値及び前記第２の出力階調値の間の階調補正特性データを補間する。

上記の画像処理回路の他の一態様では、前記第１のＬＵＴ記憶部は前記ｍ階調分の階調補正特性データを記憶し、前記第２のＬＵＴ記憶部は前記ｍ階調分の階調補正特性データにおける隣接する階調値間の差分値を記憶する。これにより、ある入力階調値に対応する出力階調値と、それと隣接する入力階調値との間の差分値とを用いて、線形補間によりその間の出力階調値を得ることができる。

この態様における好適な実施例では、前記補間回路は、前記第１のＬＵＴ記憶部から出力された第１の出力階調値と、前記第２のＬＵＴ記憶部から出力された差分値とを用いて、前記第１の出力階調値及び隣接する第２の出力階調値の間の階調補正特性データを補間する。

上記の画像処理回路の他の一態様では、前記第１のＬＵＴ記憶部は前記ｍ階調分の階調補正特性データのうち奇数の入力階調値に対応する階調補正特性データを記憶し、前記第２のＬＵＴ記憶部は前記ｍ階調分の階調補正特性データのうち偶数の入力階調値に対応する階調補正特性データを記憶する。これにより、各ＬＵＴ記憶部から隣接する２つの出力階調値を同時に取得し、その間の出力階調値を線形補間により得ることができる。また、隣接する２つの入力階調値は奇数の入力階調値と偶数の入力階調値の組み合わせであるので、それぞれに対応してＬＵＴ記憶部を設けることにより、各ＬＵＴ記憶部の記憶容量を１／２に低減することができる。

この態様における好適な実施例では、前記補間回路は、前記入力階調値に基づいて、前記第１のＬＵＴ記憶部から出力された第１の出力階調値と、前記第２のＬＵＴ記憶部から出力された第２の出力階調値の大小関係を判定する手段と、前記大小関係に基づいて、前記第１の出力階調値と前記第２の出力階調値との間の前記階調補正特性データを補間する手段と、を備える。入力階調値が偶数か奇数かに基づいて２つの出力階調値の大小関係を決定することにより、線形補間が容易に実行可能となる。

上記の画像処理回路の他の一態様では、前記補間回路は、前記第１及び第２の出力階調値のうち大きい方に対応する入力階調値が０である場合、前記第１及び第２の出力階調値のうち小さい方を０として補間を行う。また、他の態様では、前記補間回路は、前記第１及び第２の出力階調値のうち小さい方に対応する入力階調値が最大階調値である場合、前記第１及び第２の出力階調値のうち大きい方を最大階調値として補間を行う。これらいずれかの手法を用いることにより、不足する出力階調値を線形補間により全て補うことが可能となる。

上記の画像処理回路の他の一態様は、前記階調補正された画像データを、ディザ処理により減色して前記ｍ階調の画像データを出力する減色処理回路を備える。これにより、画像データの表示デバイスの表示能力に応じて、画像データ量を画質の低下なく削減することが可能となる。

なお、上記の画像処理回路と、前記階調補正された画像データを表示する画像表示部とを備える画像表示装置を構成することができる。例えば、画像表示部としてＬＣＤなどを用いて、携帯電話、ＰＤＡ、デジタルカメラ、その他の画像表示装置を構成することができる。

本発明の他の観点では、入力画像データの階調数であるｎ階調より少ないｍ階調分の階調補正特性データを記憶する第１及び第２のＬＵＴ記憶部を備える画像処理回路において実行される画像処理方法は、前記入力画像データの入力を受け取る工程と、隣接する入力階調値に対応する、前記第１及び第２のＬＵＴ記憶部からの出力を利用して前記階調補正特性データを線形補間する工程と、線形補間後の階調補正特性データを用いて前記画像データを階調補正する工程と、を有する。

上記の画像処理方法は、例えばカラー画像データの色補正やガンマ補正などに適用することができ、入力される画像データの階調数より少ない階調数に対応する階調補正特性データを第１及び第２のＬＵＴ記憶部に記憶する。そして、階調補正処理の対象となる画素の階調値を入力階調値として、第１及び第２のＬＵＴ記憶部を参照し、その入力階調値に対応する出力階調値、及び、それと隣接する入力階調値に対応する出力階調値を取得する。そして、それら２つの隣接する出力階調値の間の出力階調値を線形補間により求めて、全入力階調値に対応する出力階調値を得る。こうして、入力された画像データの各画素に対して階調補正を行い、補正後の画像データを出力する。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

［画像処理装置］
図１は、本発明の画像処理回路を適用した画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。図示のように、画像表示装置１００は、画像処理回路１０１と画像表示部１０２とを備える。画像表示装置１００の例としては、携帯電話、携帯型端末、ＰＤＡ、デジタルカメラなどが挙げられる。

画像処理回路１０１は、外部から入力された画像データＤ１に対して色補正やガンマ補正を含む階調特性補正処理を施し、補正後の画像データＤ１０を画像表示部１０２へ供給する。なお、画像処理回路１０１へは、画像データＤ１と同期したクロック信号ＣＬＫも入力される。画像表示部１０２は、例えばＣＲＴ、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示デバイスを備え、補正後の画像データＤ１０を表示する。

［画像処理回路］
図２は、図１に示す画像処理回路１０１の内部構成を示すブロック図である。図示のように、画像処理回路１０１は、色変換演算部１０と、階調補正部２０と、減色処理部３０とを備える。色変換演算部１０は、外部から入力される画像データＤ１０に対して所望の色特性への色変換処理を施し、色変換後の画像データＤ２を階調補正部２０へ供給する。入力される画像データＤ１０はＲＧＢ各色８ビットのデジタルデータであり、色変換演算部１０は３×３のマトリクス演算により色変換処理を行う。色変換後の画像データＤ２もＲＧＢ各色８ビットのデータである。なお、色変換演算部１０へは画像データＤ１の他に、レジスタ制御信号Ｓｃが入力される。

階調補正部２０は、本発明の画像処理回路を適用した部分であり、色変換後の画像データＤ２に対して階調特性補正としてのガンマ補正を行い、補正後の画像データＤ３を減色処理部３０へ供給する。補正後の画像データＤ３もＲＧＢ各色８ビットのデータである。なお、階調補正部２０へは、レジスタ制御信号Ｓｃが入力されている。

減色処理部３０は、ガンマ補正後の画像データＤ３に対して減色処理を行う。上述のようにガンマ補正後の画像データＤ３はＲＧＢ各色８ビットのデータであり、減色処理部３０は例えばその上位６ビットをビットスライスすることによりＲＧＢ各色６ビットのデータとし、下位２ビットのデータに基づいてディザ処理を適用してＲＧＢ各色６ビット（ディザ処理により各色８ビット相当となっている）の画像データＤ１０を画像表示装置１０２へ供給する。

減色処理部３０は、画像表示部１０２の表示能力によっては、減色処理を行わずに各色８ビットの画像データを画像表示部１０２へ供給することもできる。例えば、画像表示部１０２が各色８ビットの表示能力を有する場合は減色処理部３０は減色処理を行わずに各色８ビットの画像データＤ１０を画像表示部１０２へ供給する。一方、画像表示部１０２が各色６ビットの表示能力しか有しない場合は、減色処理部３０は減色処理により各色６ビットの画像データを作成して画像表示部１０２へ供給することができる。なお、減色処理部３０へは、ガンマ補正後の画像データＤ３に加えて、レジスタ制御信号Ｓｃ、並びに、画像データＤ１と同期した水平同期信号Hsync及び垂直同期信号Vsyncが入力されている。

（色変換演算部）
次に、色変換演算部１０について詳しく説明する。図３（ａ）に色変換演算部１０の構成例を示す。色変換演算部１０は、３つの乗算器１１〜１３と、加算器１４と、レジスタ値制御部１５とを備え、図３（ｂ）に示す３×３のマトリクス演算を行う。各乗算器１１〜１３が乗算する係数ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３、及び、ｃ１〜ｃ３は、レジスタ制御信号Ｓｃに基づいてレジスタ値制御部１５が決定し、各乗算器１１〜１３に設定する。

具体的には、乗算器１１は、画像データＤ１のうちのＲ（赤）データＲinに対して係数ａ１〜ａ３を乗算し、加算器１４へ出力する。乗算器１２は画像データＤ１のうちのＧ（緑）データＧinに対して係数ｂ１〜ｂ３を乗算し、加算器１４へ出力する。乗算器１３は画像データＤ１のうちのＢ（青）データＢinに対して係数ｃ１〜ｃ３を乗算し、加算器１４へ出力する。加算器１４は、乗算器１１〜１３の出力を加算してＲout、Ｇout及びＢoutを生成し、これらを画像データＤ２として出力する。

レジスタ値制御部１５が設定する係数ａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３、及び、ｃ１〜ｃ３により、出力される画像データＤ２（即ちＲout、Ｇout及びＢout）の色特性が変化する。係数ａ１、ｂ２及びｃ３を「１」とし、他の計数値を「０」とすれば入力される画像データＤ１と出力される画像データＤ２は同一の色特性となる。例えば、出力される画像データＤ２を赤が強めの色特性としたい場合には、Ｒinと乗算される係数ａ１〜ａ３を大きめに設定すればよい。

（階調補正部の第１実施例）
次に階調補正部の第１実施例について説明する。図４に、第１実施例に係る階調補正部２０の概略構成を示す。図示のように、階調補正部２０は、ＬＵＴ２１及び２２と、線形補間演算回路２３と、レジスタ値制御部２４とを備える。ＬＵＴ２１及び２２は、それぞれ入力階調値として６４階調分（６ビット相当）、出力階調値としては２５６階調分のガンマ特性を記憶している。色変換演算部１０から出力される画像データＤ２はＲＧＢ各色８ビット（２５６階調に相当）であるので、ＬＵＴ２１及び２２に記憶された階調補正特性データは入力画像データの階調数分より削減されている。これにより、ＬＵＴ２１及び２２を構成するＲＡＭなどの容量を削減することができる。なお、図４（ａ）にはＲＧＢ３色のうちＲデータのみに対応する部分を示しているが、Ｇデータ及びＢデータについても同様の構成を有する。

ＬＵＴ２１及び２２に記憶される階調補正特性データ（ガンマ特性）の一例を図５（ｂ）に示している。階調補正特性６０は、入力階調値と出力階調値との関係を示すグラフにより示すことができ、ＬＵＴ内には、入力階調値に対応するアドレスに、出力階調値に対応するデータが記憶されている。よって、入力された画像データのある画素の階調値を入力階調値とすると、その入力階調値に対応するＬＵＴのアドレスに記憶されているデータが出力階調値として出力される。本例では、入力階調値は６４階調であり、出力階調値は２５６階調である。

図４に示すＬＵＴ２１及び２２には、同一の階調補正特性データが記憶されている。ＬＵＴを２つ設けている理由は、線形補間演算回路２３による線形補間演算において、線形補間の対象となる特性の端点２点の出力階調値が必要となるからである。

図４（ａ）において、ＬＵＴ２１には画像データＤ２中のある画素のＲデータの上位６ビットＲout（7..2）が入力される。なお、以下の説明において、Ｒout（ ）との表記の括弧内は対象ビットを示すものとする。例えば全８ビットの場合はＲout（7..0）と示され、下位２位ビットの場合はＲout（1..0）と示される。ＬＵＴ２１は、そのＲデータを入力階調値としたときの出力階調値をＸnとして線形補間演算回路２３へ出力する。

一方、ＬＵＴ２２にはＬＵＴ２１に入力階調値として入力されたＲout（7..0）の１つ下の階調値Ｒout-1（7..0）が入力され、対応する出力階調値Ｘn-1が線形補間演算回路２３へ出力される。また、同一の画素の下位２ビットの値Ｒout（1..0）が線形補間演算回路２３へ供給される。

図４（ｂ）に線形補間演算回路２３による線形補間演算を模式的に示す。前述のように、入力される画像データはＲＧＢ各色８ビットであるのに対し、ＬＵＴ２１及び２２に記憶されている階調補正特性データの入力階調値は６ビット分（６４階調分）でしかない。よって、線形補間演算回路２３により、不足する２ビット分の入力階調値に対応する出力階調値を補間する必要がある。図４（ｂ）に示すように、線形補間演算回路２３は、ある画素の入力階調値Ｒout（7..2）に対応する出力階調値Ｘｎと、それより１つの下の入力階調値Ｒout-1（7..0）に対応する出力階調値Ｘn-1の間に、その画素の下位２ビットＲout（1..0）の値に基づいて３つの出力階調値を線形補間する演算を行う。これにより、線形補間演算回路２３は、６４階調（６ビット）分のＬＵＴ２１及び２２を利用して、２５６階調（８ビット）分の階調補正特性データを作成することができる。

具体的には、線形補間演算回路２３による演算は下記の式により表される。

Ｒ（lut_out）
＝Ｘn-1＋（Ｘn−Ｘn-1）×（Ｒout（1..0）［Dec］／４）＋OFF_set （式１）
但し、Ｒout-1（7..2）＝−１の場合、Ｘn-1＝０とする。（［Dec］は十進数を示す。）
ここで、式１の但し書きについて説明する。６４階調分の入力階調値を有する階調補正特性データを線形補間して２５６階調分の入力階調値を有する階調補正特性データを作成する場合、図４（ｂ）に示すように階調値０〜６３のうち隣接する２つの階調値の間隔に３つの階調値を補間すると、全体では、
６４（ＬＵＴ内の階調数）＋６３（０〜６３の間隔数）×３（階調値）＝２５３
となり、２５６階調には３階調分不足することになる。よって、入力階調値（ＬＵＴへの入力アドレス）＝０より下側に３階調を補うことにより全体で２５６階調とする。

図５（ａ）を参照し、例えばＬＵＴ２１及び２２からの出力階調値Ｘn＝Ｘ１、Ｘn-1＝Ｘ０である場合は、符号９０で示す３つの出力階調値を出力階調値Ｘ０とＸ１の間に補えばよい。これに対し、出力階調値Ｘn＝Ｘ０の場合は、本来ならば出力階調値Ｘn-1は存在しないが、入力階調値Ｒout-1（7..2）＝−１に対応して出力階調値を常にＸn-1＝「０」に設定し、図５に符号９１で示す３階調を補間する。これは、図５（ｂ）においては破線６１の部分を補間することに相当する。これにより、全２５６階調分の入力階調値を有する階調補正特性データを作成することが可能となる。

なお、図４（ａ）に示す構成では、レジスタ制御部２４がレジスタ制御信号Ｓｃに基づいてオフセット分OFF_setを線形補間演算回路２３へ供給することにより、図５（ｂ）に例示する階調補正特性６０を矢印７０で示すように階調値の増加する方向へ全体的にシフトさせることができる。

このように、階調補正部２０では、入力されるＲＧＢ各色８ビット（２５６階調）の画像データに対して、各色６ビット（６４階調）分の入力階調値を有する階調補正特性データをＬＵＴに記憶し、不足分は入力階調値の下位２ビットに基づいて線形補間により出力階調値を生成して階調特性補正（ガンマ補正）を行う。これにより、入力される画像データの全階調数に対応する２５６階調分の入力階調値を有する階調補正特性データを記憶する必要がなくなり、ＬＵＴを構成するＲＡＭなどの記憶部の容量を低減することができる。本実施例では、２５６階調分の入力階調値を有する階調補正特性データをＲＡＭに記憶した場合と比較すると、６４階調分の入力階調値を有する階調補正特性データを２つのＬＵＴ分用意すればよいので、総ＲＡＭ容量は１／２で済むことになる。

また、本実施例では、２つのＬＵＴを用意し、線形補間に使用する端点２点の出力階調値Ｘn及びＸn-1をそれぞれのＬＵＴから読み出している。前述のように、１つのＬＵＴから端点２点の出力階調値を読み出す場合は読み出しクロックを高速化する必要があるが、本実施例ではその必要がないので、消費電力の増加などを抑制することができる。

（減色回路）
次に、減色処理部について詳しく説明する。図２に示すように、減色処理部３０は、階調補正部２０から出力されたＲＧＢ各色８ビットの画像データＤ３、即ちＲ（lut_out）、Ｇ（lut_out）及びＢ（lut_out）をビットスライス及びディザ処理により各色６ビットの画像データに減色して画像データＤ１０として出力する。図７に、減色処理部３０の構成例を示す。なお、図７は、ＲＧＢ３色のうち、Ｒデータに対応する部分のみを示すが、Ｇデータ及びＢデータについても同様の構成となる。

図７において、減色処理部３０は、２ビットカウンタ３１及び３２と、ディザマトリクス回路３３と、加算器３４と、スイッチャー３５と、レジスタ値制御部３６とを備える。ディザマトリクス回路３３において使用する４×４のディザマトリクスの例を図６（ａ）に示す。

カウンタ３１は画像データＤ３と同期したクロック信号ＣＬＫをカウントすることにより、２ビットのＸアドレスＸadをディザマトリクス回路３３へ出力する。なお、カウンタ３１は水平同期信号Hsyncでリセットされる。また、カウンタ３２は水平同期信号Hsyncをカウントすることにより、２ビットのＹアドレスＹadをディザマトリクス回路３３へ出力する。なお、カウンタ３２は垂直同期信号Ｙsyncによりリセットされる。

ディザマトリクス回路３３は、入力されたＸアドレスＸad及びＹアドレスＹadに基づいて、ディザマトリクス中に規定される値をＲ（D_out）として加算器３４へ供給する。加算器３４は、図６（ｂ）に示すように、階調補正部２０から出力されたＲデータＲ（lut_out）と、ディザマトリクス回路３３から出力された値Ｒ（D_out）の上位２ビットとを加算し、その結果の上位６ビットをＲ（ADD_out）としてスイッチャー３５の入力端子ｂへ出力する。こうして、階調補正部２０から供給されたＲＧＢ各色８ビットの画像データＤ３は各色６ビットの画像データに減色される。なお、ディザ処理を適用しているので、各色６ビットの画像データは各色８ビット相当の色特性を有している。

スイッチャー３５の出力は、レジスタ制御信号Ｓｃに基づいてレジスタ値制御部３６が出力するレジスタ値に応じて切り替えられる。スイッチャー３５の入力端子ａが選択されているときは、減色処理を行わないＲＧＢ各色８ビットの画像データが画像データＤ１０として出力される。スイッチャー３５の入力端子ｂが選択されているときは、減色処理により得られたＲＧＢ各色６ビットの画像データが画像データＤ１０として出力される。

（階調補正部の第２実施例）
次に、階調補正部の第２実施例について説明する。図８（ａ）に第２実施例による階調補正部２０ａの構成を示す。第２実施例は、２つのＬＵＴ内に記憶する階調補正特性データの内容が異なる。第１実施例の階調補正部２０では、２つのＬＵＴ２１及び２２に同一の階調補正特性データを記憶した。これに対して、第２実施例では、１つのＬＵＴ２６には６４階調分の入力階調値を有する階調補正特性データを記憶し、もう１つのＬＵＴ２５にはＬＵＴ２６に記憶した階調補正特性データのうち、隣接する階調値間の差分値を記憶する。それ以外の点は基本的に第１実施例と同様である。

入力された画像データ中のある画素の入力階調値Ｒout（7..2）がＬＵＴ２５に入力され、それに対応する差分値ΔＸが線形補間演算回路２３へ供給される。また、同じ画素の１つ下の入力階調値Ｒout-1（7..2）がＬＵＴ２６に入力され、それに対応する出力階調値Ｘn-1が線形補間演算回路２３へ供給される。

図８（ｂ）に線形補間演算回路２３による線形補間演算を模式的に示す。図示のように、ＬＵＴ２５から出力される差分値ΔＸは、その画素の入力階調値に対応する出力階調値と、１つ下の入力階調値に対応する出力階調値との差を示している。よって、線形補間演算回路２３は、出力階調値Ｘn-1と差分値ΔＸとを利用して、それら隣接する出力階調値の間を補間する。具体的には、線形補間演算回路２３は、下記の式に示す演算を行う。

Ｒ（lut_out）
＝Ｘn-1 ＋ ΔＸ×（Ｒout（1..0）［Dec］／４）＋OFF_set （式２）
但し、Ｒout-1（7..2）＝−１の場合、Ｘn-1＝０とする。（［Dec］は十進数を示す。）
なお、式２の但し書きの意味は第１実施例における式１の場合と同様である。

ＬＵＴ２５は隣接する出力階調値間の差分値ΔＸを記憶すればよい。図８（ｂ）から理解されるように、差分値ΔＸは元の階調補正データ自体と比べて少ない階調で表現することができるので、ＬＵＴ２５はＬＵＴ２６よりも少ない階調値（即ち少ないビット数）とすることができる。例えば、差分値を記憶するＬＵＴ２５を１６階調（４ビット）の出力を有するＬＵＴとすれば、ＬＵＴ２５を構成するＲＡＭの容量をＬＵＴ２６を構成するＲＡＭの容量の１／２とすることができる。この場合、８ビット（２５６階調）の出力階調値を有する１つのＬＵＴを使用する場合と比較すると、ＬＵＴに必要な全ＲＡＭ容量を３／８とすることができる。

なお、第１実施例の場合は、ＬＵＴ２１及び２２に階調補正特性データを記憶する際、予め用意された階調補正特性データを両ＬＵＴに単純に記憶すればよい。これに対し、第２実施例の場合は、予め用意した階調補正特性データをＬＵＴ２６に記憶するとともに、その階調補正特性データに基づいて差分値を計算してＬＵＴ２５に記憶する必要がある。

（階調補正部の第３実施例）
次に、階調補正部の第３実施例について説明する。第１実施例においては、６４階調分の入力階調値を有する同一の階調補正特性データを２つのＬＵＴ２１及び２２に記憶している。しかし、線形補間演算において使用する２つの出力階調値は、画像データのある画素の入力階調値と、それに隣接する（それより１つ上又は下の）入力階調値である。よって、それら隣接する２つの入力階調値のうちの一方が奇数であれば他方は偶数であり、逆に一方が偶数であれば他方は奇数となる。即ち、隣接する２つの入力階調値の両方が同時に偶数又は奇数になることはない。そこで、第３実施例では、６４階調分の階調補正特性データを、奇数の入力階調値に対応する階調補正特性データと、偶数の入力階調値に対応する階調補正特性データとに分割し、２つのＬＵＴに分けて記憶する。これにより、ＬＵＴを構成するＲＡＭの容量をさらに低減することができる。

図９に、第３実施例による階調補正部の構成を示す。ＬＵＴ２７は３２階調分の奇数の入力階調値に対応する階調補正特性データを記憶しており、ＬＵＴ２８は３２階調分の偶数の入力階調値に対応する階調補正特性データを記憶している。また、ＬＵＴ２７及び２８の後段にはデータスイッチャー２９が設けられている。

入力された画像データのうち、偶数の入力階調値に対応するＲout（7..3）がＬＵＴ２８に入力され、対応する出力階調値Ｘqがデータスイッチャー２９へ出力される。また、奇数の入力階調値に対応するＲout-1（7..2）がＬＵＴ２７に入力され、対応する出力階調値Ｘpがデータスイッチャー２９へ出力される。また、入力された画像データの下位から第３ビット目を示すＲout（2）がデータスイッチャー２９へ入力される。Ｒout（2）は、階調特性補正の対象となっている画素の上位６ビットが偶数であるか奇数であるかを示しており、データスイッチャー２９による切り替えのための制御信号として使用される。データスイッチャー２９は、Ｒout（2）に基づいて入出力の関係を切り替え、出力階調値ＸpとＸqのうちの大きい方を出力階調値Ｙnとして、小さい方を出力階調値Ｙn-1として線形補間演算回路２３へ供給する。

図９（ｂ）に線形補間演算回路２３による線形補間演算を模式的に示す。線形補間演算回路２３は、データスイッチャー２９から供給された出力階調値Ｙn及びＹn-1と、入力階調値の下位２ビットを示すＲout（1..0）とに基づいて、出力階調値Ｙn及びＹn-1との間を補間する。具体的には、線形補間演算は下式で示される。

Ｒ（lut_out）
＝Ｙn-1＋（Ｙn−Ｙn-1）×（Ｒout（1..0）［Dec］／４）＋OFF_set （式３）
但し、Ｒout-1（7..2）＝−１の場合、Ｙn-1＝０とする。（［Dec］は十進数を示す。）
なお、式３において、但し書きの意味は第１及び第２実施例と同様である。

このように、第３実施例では、６４階調分の階調補正特性データを、奇数の入力階調値に対応するＬＵＴ２７と、偶数の入力階調値に対応するＬＵＴ２８とに分けて記憶するので、ＬＵＴを構成するのに要するＲＡＭの容量をさらに低減することが可能となる。実際には、前述のように２５６階調分の入力階調値を有するＬＵＴを１つ使用する場合と比較すると総ＲＡＭ容量は１／４となり、第１実施例と比較しても総ＲＡＭ容量は１／２となる。

［変形例］
以上説明した階調補正部の第１乃至第３実施例では、図５を参照して説明したように、線形補間処理では、入力階調値＝０より下側に３つの階調値を付加して全体で２５６階調を構成した。その代わりに、図１０に示すように、入力階調値＝６３より上側に３階調を付加して全体で２５６階調を構成することとしてもよい。その場合には、第１実施例における２つの入力階調値のうち小さい方、即ち入力階調値Ｘn-1＝６３となった場合に、入力階調値Ｘnに対応する出力階調値を「２５５」に設定すればよい。第２実施例及び第３実施例においても同様である。

但し、階調値の小さい側に３つの階調値を付加する場合には値「０」を、階調値の大きい側に３つの階調値を付加する場合には値「２５５」をレジスタなどに記憶しておく必要があるので、階調値の小さい側に３つの階調値を付加する方がレジスタの占有量が小さくて済む。また、階調値の小さい側又は大きい側のうち、表示画像の黒色に相当する側で３つの階調を付加するようにすれば、表示画像に与える影響を少なくすることができる。

また、上記の第１実施例では、線形補間処理において使用する２つの入力階調値は、ある画素の階調値Ｒout（7..2）と、その１つ下の階調値Ｒout-1（7..2）としている。その代わりに、ある画素の階調値Ｒout（7..2）と、その１つ上の階調値Ｒout+1（7..2）を用いて線形補間を行うようにしても構わない。

また、第２実施例においても、ある画素の階調値Ｒout（7..2）と、その１つ下の階調値Ｒout-1（7..2）との差分値をＬＵＴに記憶しているが、その代わりに、ある画素の階調値Ｒout（7..2）と、その１つ上の階調値Ｒout+1（7..2）との差分値をＬＵＴに記憶することとしても構わない。

本発明の画像処理回路を適用した画像表示装置のブロック図である。 図１に示す画像処理回路１０１の内部構成を示すブロック図である。 色変換演算部の構成を示すブロック図である。 第１実施例に係る階調補正部のブロック図である。 線形補間演算方法を説明する図である。 減色処理部のディザマトリクス例及び処理例を示す図である。 減色処理部の構成を示すブロック図である。 第２実施例に係る階調補正部のブロック図である。 第３実施例に係る階調補正部のブロック図である。 変形例に係る線形補間演算方法を説明する図である。

符号の説明

１０ 色変換演算部、 １１〜１３ 乗算器、 １４ 加算器、
２０、２０ａ、２０ｂ 階調補正部、 ２１、２２、２５〜２８ ＬＵＴ、
２３ 線形補間演算回路、 ２９ データスイッチャー、 ３０ 減色処理部、
３１、３２ カウンタ、 ３３ ディザマトリクス回路、 ３４ 加算器、
３５ スイッチャー、 １００ 画像表示装置

Claims (12)

1. ｎ階調の画像データの入力を受け取る入力部と、
   前記ｎ階調より少ないｍ階調分の階調補正特性データを記憶する第１及び第２のＬＵＴ記憶部と、
   隣接する入力階調値に対応する、前記第１及び第２のＬＵＴ記憶部からの出力を利用して、前記階調補正特性データを線形補間する補間回路と、
   線形補間後の階調補正特性データを用いて前記画像データを階調補正する階調補正回路と、を備えることを特徴とする画像処理回路。
2. 前記第１のＬＵＴ記憶部及び第２のＬＵＴ記憶部は同一の階調補正特性データを記憶することを特徴とする請求項１に記載の画像処理回路。
3. 前記補間回路は、前記第１のＬＵＴ記憶部から出力された第１の出力階調値と、前記第２のＬＵＴ記憶部から出力された前記第１の階調値より小さい第２の出力階調値とを用いて、前記第１の出力階調値及び前記第２の出力階調値の間の階調補正特性データを補間することを特徴とする請求項２に記載の画像処理回路。
4. 前記第１のＬＵＴ記憶部は前記ｍ階調分の階調補正特性データを記憶し、前記第２のＬＵＴ記憶部は前記ｍ階調分の階調補正特性データにおける隣接する階調値間の差分値を記憶することを特徴とする請求項１に記載の画像処理回路。
5. 前記補間回路は、前記第１のＬＵＴ記憶部から出力された第１の出力階調値と、前記第２のＬＵＴ記憶部から出力された差分値とを用いて、前記第１の出力階調値及び隣接する第２の出力階調値の間の階調補正特性データを補間することを特徴とする請求項４に記載の画像処理回路。
6. 前記第１のＬＵＴ記憶部は前記ｍ階調分の階調補正特性データのうち奇数の入力階調値に対応する階調補正特性データを記憶し、前記第２のＬＵＴ記憶部は前記ｍ階調分の階調補正特性データのうち偶数の入力階調値に対応する階調補正特性データを記憶することを特徴とする請求項１に記載の画像処理回路。
7. 前記補間回路は、
   前記画像データに基づいて、前記第１のＬＵＴ記憶部から出力された第１の出力階調値と、前記第２のＬＵＴ記憶部から出力された第２の出力階調値の大小関係を判定する手段と、
   前記大小関係に基づいて、前記第１の出力階調値と前記第２の出力階調値との間の前記階調補正特性データを補間する手段と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の画像処理回路。
8. 前記補間回路は、前記第１及び第２の出力階調値のうち大きい方に対応する入力階調値が０である場合、前記第１及び第２の出力階調値のうち小さい方を０として補間を行うことを特徴とする請求項３、５又は７に記載の画像処理回路。
9. 前記補間回路は、前記第１及び第２の出力階調値のうち小さい方に対応する入力階調値が最大階調値である場合、前記第１及び第２の出力階調値のうち大きい方を最大階調値として補間を行うことを特徴とする請求項３、５又は７に記載の画像処理回路。
10. 前記階調補正された画像データを、ディザ処理により減色して前記ｍ階調の画像データを出力する減色処理回路を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像処理回路。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の画像処理回路と、前記階調補正された画像データを表示する画像表示部とを備えることを特徴とする画像表示装置。
12. 入力画像データの階調数であるｎ階調より少ないｍ階調分の階調補正特性データを記憶する第１及び第２のＬＵＴ記憶部を備える画像処理回路において実行される画像処理方法であって、
    前記入力画像データの入力を受け取る工程と、
    隣接する入力階調値に対応する、前記第１及び第２のＬＵＴ記憶部からの出力を利用して、前記階調補正特性データを線形補間する工程と、
    線形補間後の階調補正特性データを用いて前記画像データを階調補正する工程と、を有することを特徴とする画像処理方法。

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