JP2005309127A - 画像表示方法および画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のサブフィールドの画像に分割して画像の階調表示を行う場合に対し、動画疑似輪郭と呼ばれる中間調の表示乱れを軽減することが可能であると同時に、ブロックノイズの発生を抑制することが可能な画像表示方法を実現することを目的とする。
【解決手段】領域の特徴を検出する手段と、画像の動きを検出する手段との出力に連動して通過特性を制御されたフィルタを設け、入力信号をこのフィルタを介して階調補正手段に供給した後、サブフィールド画像に変換して階調表示を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマディスプレイ装置など、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階調表示を行う画像表示方法および画像表示装置に関するものである。

近年、薄型表示デバイスとしてプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）を用いたプラズマディスプレイ装置が普及してきている。プラズマディスプレイ装置は、フォーカスぼけのないマトリクス型表示装置であり、しかも液晶ディスプレイ装置に比べて応答性が優れており、動画表示用ディスプレイとして好適なデバイスとして受け入れられている。なお、プラズマディスプレイ装置は階調表示をディジタル的に行うので、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階調表示を行う「サブフィールド法」を用いている。

ここで、サブフィールド法においては、サブフィールドの構成や制御方法によっては動画部分にいわゆる「動画疑似輪郭」と呼ばれる階調の乱れが発生するおそれがある。そこでこのような動画疑似輪郭を抑制するために、例えば図４に概略構成のブロック図を示すように、入力信号１において、動き検出手段２０１によって動きを検出した領域に対しては、検出した画像の動きの程度に合わせて階調補正手段４１によって階調補正を行うという提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。そして、階調補正手段４１からの出力は、サブフィールド変換手段５においてサブフィールド毎の画像に変換され、プラズマディスプレイ装置のような表示パネル６に出力される。表示パネル６においてはパルス的な発光となるが、観測者の目において積分されることで、観測者の網膜上に再現される画像としては、動画疑似輪郭が抑制された中間調画像が表示されることとなる。

また、表示しようとする画像のソースとして、ディジタル圧縮伸張処理を施した画像信号を表示する機会が増加している。この場合、プラズマディスプレイ装置のような表示パネル６において画像表示を行う際、ディジタル圧縮伸張処理を施した画像信号を逆に伸張または圧縮することが必要となるが、その際に、画像によってはブロックノイズが発生し目立ってしまうという問題が発生する場合がある。このような問題を防止するために、例えば図５に概略構成をブロック図で示すように、ブロックノイズ検出手段２０２によってブロックノイズの発生領域を検出し、その領域でローパスフィルタ３０によりローパスフィルタ処理を施すという方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−２１２５１７号公報 特開２０００−５０２７５号公報

以上述べたような従来の方法では、入力信号１にノイズが重畳されている場合や、動画疑似輪郭とブロックノイズの両方が発生する可能性のある場合について、必ずしも最適な表示が行われるとは限らなかった。

例えば、図４を用いて説明したような構成により、動画部分を良好に表示するために階調補正処理を行う場合、元の画像信号にノイズが重畳されていると、前述の階調補正処理によってはノイズ感が強調されてしまうという課題が発生する場合があった。

また、図５を用いて説明したような構成により、ブロックノイズを低減する処理を行う場合には、動画疑似輪郭を抑制する処理は一切考慮されておらず、最適な画質を確保する上で課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、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階調表示を行う際に、動画疑似輪郭と呼ばれる階調乱れを抑制しながら、信号に含まれるノイズの影響や、ブロックノイズを抑制して良好な画像表示方法を実現することを目的とする。

上記目的を実現するために本発明の画像表示方法は、入力信号の動きを検出し、この検出した動きに連動して特性を制御したフィルタ演算および階調補正処理を、入力信号に対して施すことを特徴とするものである。

また、上記目的を実現するために本発明の画像表示方法は、入力信号に対し、特徴のある領域と動きとを検出し、この少なくとも一方に連動して特性を制御したフィルタ演算を入力信号に対して施し、さらに、検出した動きに連動して特性を制御した階調補正処理を施すことを特徴とするものである。

また、上記目的を実現するために本発明の画像表示装置は、入力信号の動きを検出する動き検出手段と、前記入力信号に対し、前記動き検出手段からの出力に連動して制御した特性のフィルタ演算を施すフィルタ手段と、前記フィルタ手段からの出力に対し、前記動き検出手段からの出力に連動して制御した特性の階調補正処理を施す階調補正手段と、前記階調補正手段からの出力の１フィールドを複数のサブフィールドに分割するサブフィールド変換手段と、を備えたことを特徴とするものである。

また、上記目的を実現するために本発明の画像表示装置は、入力信号に対し、特徴のある領域を検出する領域特徴検出手段と、前記入力信号の動きを検出する動き検出手段と、前記入力信号に対し、前記領域特徴検出手段からの出力と前記動き検出手段からの出力との少なくとも一方に連動して制御した特性のフィルタ演算を施すフィルタ手段と、前記フィルタ手段からの出力に対し、前記動き検出手段からの出力に連動して制御した特性の階調補正処理を施す階調補正手段と、前記階調補正手段からの出力の１フィールドを複数のサブフィールドに分割するサブフィールド変換手段と、を備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、複数のサブフィールドの画像に分割して表示することで多階調の画像表示を行うという場合に対し、動画疑似輪郭と呼ばれる中間調の表示乱れを軽減することが可能であると同時に、元の信号に含まれるノイズの影響やブロックノイズを抑えることが可能となる。

すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、入力信号の動きを検出し、この検出した動きに連動して特性を制御したフィルタ演算および階調補正処理を、入力信号に対して施すことを特徴とする画像表示方法である。

また、請求項２に記載の発明は、入力信号に対し、特徴のある領域と動きとを検出し、この少なくとも一方に連動して特性を制御したフィルタ演算を入力信号に対して施し、さらに、検出した動きに連動して特性を制御した階調補正処理を施すことを特徴とする画像表示方法である。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記特徴のある領域が、フェードインまたはフェードアウトする領域であることを特徴とするものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記特徴のある領域が、疑似輪郭領域であることを特徴とするものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記フィルタ演算は、検出した特徴のある領域と動きとの組み合わせにより、その通過帯域を２段階以上に切り換えるという特性の制御を行った上で施すことを特徴とするものである。

また、請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記フィルタ演算は、検出した特徴の量が、所定の値より大の領域においてはその通過帯域を相対的に狭く設定し、所定の値以下の領域においてはその通過帯域を相対的に広く設定するという特性の制御を行った上で施すことを特徴とするものである。

また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記フィルタ演算は、検出した特徴の量が所定の値以下の領域において、検出した動きの量が、所定の値以下である領域においてはその通過帯域を相対的に広く設定し、所定の値より大の領域においてはその通過帯域を相対的に狭く設定するという特性の制御を行った上で施すことを特徴とするものである。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記フィルタ演算は、注目画素に対して画素方向または時間方向に隣接する複数の画素に対して行われるものであることを特徴とするものである。

また、請求項９に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記階調補正処理は、注目画素の階調値を、注目画素に対して画素方向または時間方向に隣接する複数の画素に表示する階調値の平均値で代表させるものであることを特徴とするものである。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記階調補正処理は、注目画素に対応する階調値と前記注目画素に表示する階調値との差を周辺の画素に順次拡散するものであることを特徴とするものである。

また、請求項１１に記載の発明は、入力信号の動きを検出する動き検出手段と、前記入力信号に対し、前記動き検出手段からの出力に連動して制御した特性のフィルタ演算を施すフィルタ手段と、前記フィルタ手段からの出力に対し、前記動き検出手段からの出力に連動して制御した特性の階調補正処理を施す階調補正手段と、前記階調補正手段からの出力の１フィールドを複数のサブフィールドに分割するサブフィールド変換手段と、を備えたことを特徴とする画像表示装置である。

また、請求項１２に記載の発明は、入力信号に対し、特徴のある領域を検出する領域特徴検出手段と、前記入力信号の動きを検出する動き検出手段と、前記入力信号に対し、前記領域特徴検出手段からの出力と前記動き検出手段からの出力との少なくとも一方に連動して制御した特性のフィルタ演算を施すフィルタ手段と、前記フィルタ手段からの出力に対し、前記動き検出手段からの出力に連動して制御した特性の階調補正処理を施す階調補正手段と、前記階調補正手段からの出力の１フィールドを複数のサブフィールドに分割するサブフィールド変換手段と、を備えたことを特徴とする画像表示装置である。

また、請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、前記領域特徴検出手段は、入力信号のフェードインまたはフェードアウトを検出する手段であることを特徴とするものである。

また、請求項１４に記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、前記領域特徴検出手段は、入力信号の疑似輪郭領域を検出する手段であることを特徴とするものである。

また、請求項１５に記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、前記フィルタ手段は、領域特徴検出手段からの出力と動き検出手段からの出力との組み合わせにより、その通過帯域を２段階以上に切り換えるという特性の制御が行われることを特徴とするものである。

また、請求項１６に記載の発明は、請求項１２に記載の発明において、前記フィルタ手段は、領域特徴検出手段により検出した特徴の量が、所定の値より大の領域においてはその通過帯域を相対的に狭く設定し、所定の値以下の領域においてはその通過帯域を相対的に広く設定するという特性の制御が行われることを特徴とするものである。

また、請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の発明において、前記フィルタ手段は、前記領域特徴検出手段により検出した特徴の量が所定の値以下の領域において、入力信号の動きの量が、所定の値以下である領域においてはその通過帯域を相対的に広く設定し、所定の値より大の領域においてはその通過帯域を相対的に狭く設定することを特徴とするものである。

また、請求項１８に記載の発明は、請求項１１または１２に記載の発明において、フィルタ手段が施すフィルタ演算が、注目画素に対して画素方向または時間方向に隣接する複数の画素に対して行われるものであることを特徴とするものである。

また、請求項１９に記載の発明は、請求項１１または１２に記載の発明において、階調補正手段が施す階調補正処理が、注目画素の階調値を、注目画素に対して画素方向または時間方向に隣接する複数の画素に表示する階調値の平均値で代表させるものであることを特徴とするものである。

また、請求項２０に記載の発明は、請求項１１または１２に記載の発明において、階調補正手段が施す階調補正処理が、注目画素に対応する階調値と前記注目画素に表示する階調値との差を周辺の画素に順次拡散する手段であることを特徴とするものである。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、１は入力信号、２は動き検出手段、３はフィルタ手段としてのローパスフィルタ（ＬＰＦ）、４は階調補正手段、５はサブフィールド変換手段、６は、例えばプラズマディスプレイ装置等の表示パネルである。

図１を参照しながらその動作を説明する。入力信号１は、動き検出手段２によって、動きのある領域が検出される。入力信号１に動きがある場合、サブフィールドを用いた階調表示方法ではサブフィールドの構成や制御方法によっては動画部分に階調の乱れ、いわゆる「動画疑似輪郭」が発生するおそれがある。このために、動きを検出した領域においては、階調補正手段４によって、検出した画像の動きの程度に合わせて階調補正を行う。このことにより、観測者に観測される画像としては、動画疑似輪郭が抑制されたものとすることができる。

なお、実際の階調補正においては、補正前の表示しようとする階調値を、複数の異なる階調値の組み合わせに置き換えて補正する等の処理となり、着目画素の他、隣接する周辺の画素とバランスした、総合的な補正とすることが必要となる。この補正は、例えば階調の置き換えと誤差拡散、ディザ処理の組み合わせなど、複数の画素の階調値を連携させて階調表現を行う処理で構成する。従って、例えば画素単位に突発性のノイズ等が混入していると、このバランスが崩れてしまい、結果としてノイズが強調されてしまうおそれがあった。

そこで、このような問題を防止するために、本実施の形態においては、ローパスフィルタ３を階調補正手段４の前段に備えることで、ノイズが階調補正に悪影響を与えないようにしている。なお、階調補正の方法や補正の程度は、画像の動きに連動させているので、階調補正が不要な領域などで不必要に高域成分をカットしてしまうことがないようにしている。

なお、階調補正手段４からの階調補正後の信号は、従来と同様、サブフィールド変換手段５においてサブフィールド毎の画像に変換され、プラズマディスプレイ装置のような表示パネル６に出力される。表示パネル６においてはパルス的な発光となるが、観測者の目において積分されることで、観測者の網膜上に再現される画像としては、動画疑似輪郭が抑制された中間調画像が表示されることとなる。

このように、サブフィールドを用いて階調表示を行う際に、画像の動きのある部分で階調補正を行うとともに、この階調補正処理に連動してローパスフィルタ処理を階調補正処理に対して前置することにより、動画疑似輪郭を抑制しつつ、混入ノイズの影響を抑制して動画および静止画を良好に表示することができる。

なお、本発明の実施の形態では階調補正手段４の前段に行うフィルタ処理をローパスフィルタ３としたが、これに限るものではなく、突発性ノイズを除去するフィルタや、高域成分の振幅値を非線形に処理してノイズ除去する非線形フィルタなど、種々の変形が可能である。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２による画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。図２において１は入力信号、２１は領域特徴検出手段、２２は動き検出手段、２３は判定手段、３１はフィルタ手段としてのローパスフィルタ、４１は階調補正手段、５はサブフィールド変換手段、６は表示パネルである。

図２を参照しながらその動作を説明する。入力信号１は、領域特徴検出手段２１によって、所定の、特徴のある領域が検出される。同時に、動き検出手段２２によって、画像の中から動きが検出される。判定手段２３は、画像の特徴と画像の動きの両者から、入力信号１に施すべきフィルタ処理の特性を決定する。

ここで、領域特徴検出手段２１で検出する特徴としては、例えば画像のフェードイン・フェードアウトを挙げることができる。

また、動き検出手段２２により、画像の動きを検出しこの画像の動きの量に応じて階調補正手段４１の特性を制御し、いわゆる動画部分での疑似輪郭を抑制することが可能である。

なお、判定手段２３は、画像の特徴の量と画像の動きの量との少なくとも一方を用いてローパスフィルタ３１の特性を制御する。この判定手段２３における動作の例を図３に示す。図３は画像の特徴としてのフェードインまたはフェードアウトの検出の有無と、画像の動きの検出の有無とにより、設定するローパスフィルタ３１の通過帯域の一例を示したもので、フェードインまたはフェードアウトを検出した場合は、フェードインまたはフェードアウトが検出されない場合に比較してローパスフィルタ３１の通過帯域が狭くなるように設定している。

また、フェードインまたはフェードアウトが検出されていない条件下では、画像の動きが検出されている場合には、画像の動きが検出されていない場合に比較してローパスフィルタの通過帯域を狭く設定している。

また、階調補正手段４１の動作は図１の場合と同様であり、画像の動きに合わせて行うものとする。

このような構成とすることにより、画像の動きがなく、かつ、フェードインまたはフェードアウトが検出されない場合においては、ローパスフィルタの通過帯域を広く設定しておき、入力信号に含まれる情報をそのまま表示する。また、フェードインまたはフェードアウトが検出される場合には、例えば圧縮・伸張処理に伴うブロックノイズ等が発生する確率が高いため、ローパスフィルタ３１の通過帯域をより狭くすることで、ブロックノイズ等が目立ちやすくなることを防止できる。なお、フェードインまたはフェードアウトが検出されない場合でも、画像の動きが検出される場合には、動画疑似輪郭の発生を抑制するために階調補正手段４１によって階調値の補正を行うが、このような場合、ローパスフィルタの通過帯域を「中程度」とやや狭く設定しているので、入力信号に重畳されたノイズの影響を排除して階調補正を行うことが可能となる。

なお、以上の説明では、検出する領域特徴をフェードインまたはフェードアウトの有無としたが、より直接的にブロックノイズを検出する手段であっても良く、また、システムの特性に伴う階調性不足による疑似輪郭領域を検出する手段であっても良い。また、検出した領域の特徴の量と検出した画像の動きの量に対するローパスフィルタ３１の特性の制御は、図３に示したものに限定するものではなく、種々の変形が可能である。また、ローパスフィルタの代わりに、高域成分と低域成分の振幅値を非線形的に処理する非線形フィルタ、いわゆるコアリング処理とすることも可能である。

また、以上述べた本発明の実施の形態では、階調補正手段４、４１の特性は、動き検出手段２、２２によってのみ制御される構成として説明したが、動きがあると判定される領域の画像の特徴を同時に勘案して補正の程度を制御する等の応用も可能である。

以上述べたように本発明の画像表示方法によれば、複数のサブフィールドの画像に分割して画像の階調表示を行う場合に対し、動画疑似輪郭と呼ばれる中間調の表示乱れを軽減することが可能であると同時に、ブロックノイズの発生を抑制することが可能な画像表示方法を提供することができる。

本発明の一実施の形態による画像表示装置の概略構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態による画像表示装置の概略構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態による画像表示装置における判定手段での動作の例を示す説明するための図 従来の動画疑似輪郭を軽減することができる画像表示装置の概略構成を示すブロック図 従来のブロックノイズを軽減することができる画像表示装置の概略構成を示すブロック図

符号の説明

１ 入力信号
２ 動き検出手段
３、３１ フィルタ手段（ＬＰＦ、ローパスフィルタ）
４、４１ 階調補正手段
５ サブフィールド変換手段
６ 表示パネル

Claims (20)

1. 入力信号の動きを検出し、この検出した動きに連動して特性を制御したフィルタ演算および階調補正処理を、入力信号に対して施すことを特徴とする画像表示方法。
2. 入力信号に対し、特徴のある領域と動きとを検出し、この少なくとも一方に連動して特性を制御したフィルタ演算を入力信号に対して施し、さらに、検出した動きに連動して特性を制御した階調補正処理を施すことを特徴とする画像表示方法。
3. 前記特徴のある領域が、フェードインまたはフェードアウトする領域であることを特徴とする請求項２に記載の画像表示方法。
4. 前記特徴のある領域が、疑似輪郭領域であることを特徴とする請求項２に記載の画像表示方法。
5. 前記フィルタ演算は、
   検出した特徴のある領域と動きとの組み合わせにより、その通過帯域を２段階以上に切り換えるという特性の制御を行った上で施すことを特徴とする請求項２に記載の画像表示方法。
6. 前記フィルタ演算は、
   検出した特徴の量が、所定の値より大の領域においてはその通過帯域を相対的に狭く設定し、所定の値以下の領域においてはその通過帯域を相対的に広く設定するという特性の制御を行った上で施すことを特徴とする請求項２に記載の画像表示方法。
7. 前記フィルタ演算は、
   検出した特徴の量が所定の値以下の領域において、
   検出した動きの量が、所定の値以下である領域においてはその通過帯域を相対的に広く設定し、所定の値より大の領域においてはその通過帯域を相対的に狭く設定するという特性の制御を行った上で施すことを特徴とする請求項６に記載の画像表示方法。
8. 前記フィルタ演算は、
   注目画素に対して画素方向または時間方向に隣接する複数の画素に対して行われるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示方法。
9. 前記階調補正処理は、
   注目画素の階調値を、注目画素に対して画素方向または時間方向に隣接する複数の画素に表示する階調値の平均値で代表させるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示方法。
10. 前記階調補正処理は、
    注目画素に対応する階調値と前記注目画素に表示する階調値との差を周辺の画素に順次拡散するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示方法。
11. 入力信号の動きを検出する動き検出手段と、
    前記入力信号に対し、前記動き検出手段からの出力に連動して制御した特性のフィルタ演算を施すフィルタ手段と、
    前記フィルタ手段からの出力に対し、前記動き検出手段からの出力に連動して制御した特性の階調補正処理を施す階調補正手段と、
    前記階調補正手段からの出力の１フィールドを複数のサブフィールドに分割するサブフィールド変換手段と、
    を備えたことを特徴とする画像表示装置。
12. 入力信号に対し、特徴のある領域を検出する領域特徴検出手段と、
    前記入力信号の動きを検出する動き検出手段と、
    前記入力信号に対し、前記領域特徴検出手段からの出力と前記動き検出手段からの出力との少なくとも一方に連動して制御した特性のフィルタ演算を施すフィルタ手段と、
    前記フィルタ手段からの出力に対し、前記動き検出手段からの出力に連動して制御した特性の階調補正処理を施す階調補正手段と、
    前記階調補正手段からの出力の１フィールドを複数のサブフィールドに分割するサブフィールド変換手段と、
    を備えたことを特徴とする画像表示装置。
13. 前記領域特徴検出手段は、入力信号のフェードインまたはフェードアウトを検出する手段であることを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
14. 前記領域特徴検出手段は、入力信号の疑似輪郭領域を検出する手段であることを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
15. 前記フィルタ手段は、
    領域特徴検出手段からの出力と動き検出手段からの出力との組み合わせにより、その通過帯域を２段階以上に切り換えるという特性の制御が行われることを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
16. 前記フィルタ手段は、
    領域特徴検出手段により検出した特徴の量が、所定の値より大の領域においてはその通過帯域を相対的に狭く設定し、所定の値以下の領域においてはその通過帯域を相対的に広く設定するという特性の制御が行われることを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
17. 前記フィルタ手段は、
    前記領域特徴検出手段により検出した特徴の量が所定の値以下の領域において、
    入力信号の動きの量が、所定の値以下である領域においてはその通過帯域を相対的に広く設定し、所定の値より大の領域においてはその通過帯域を相対的に狭く設定することを特徴とする請求項１６に記載の画像表示装置。
18. フィルタ手段が施すフィルタ演算が、
    注目画素に対して画素方向または時間方向に隣接する複数の画素に対して行われるものであることを特徴とする請求項１１または１２に記載の画像表示装置。
19. 階調補正手段が施す階調補正処理が、
    注目画素の階調値を、注目画素に対して画素方向または時間方向に隣接する複数の画素に表示する階調値の平均値で代表させるものであることを特徴とする請求項１１または１２に記載の画像表示装置。
20. 階調補正手段が施す階調補正処理が、
    注目画素に対応する階調値と前記注目画素に表示する階調値との差を周辺の画素に順次拡散する手段であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の画像表示装置。

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