JP2006267430A

JP2006267430A - 画像処理装置、画像処理方法、画像表示装置

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Publication number: JP2006267430A
Application number: JP2005084193A
Authority: JP
Inventors: Jun Someya; 潤染谷; Noritaka Okuda; 悟崇奥田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: JP4100405B2

Abstract

【課題】本発明は、フレームメモリ容量削減のために画像データの符号化・復号化を行う液晶駆動用画像処理回路において、擬似階調を発生させる信号が加算された画像データが入力された場合であっても符号化・復号化の誤差の影響を生じることなく、画像データの補正を正確に行い、適切な補正電圧を液晶に印加することが可能な画像処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る画像処理装置、および画像処理方法は、現フレームの画像データに対応する第１の復号化画像データと、１フレーム前の画像データに対応する第２の復号化画像データとの間の変化量、および現フレームの画像データと第１の復号化画像データとの間の誤差量を画素毎に求め、これらの変化量、および誤差量に基づいて現フレームの画像データと第２の復号化画像データのいずれかを画素毎に選択して生成される１フレーム前画像データを用いて現フレームの画像データを補正するものである。
【選択図】図１

Description

液晶パネルは、薄型・軽量であるため、テレビジョン受信機、コンピュータのディスプレイ装置、携帯情報端末の表示部等の表示装置として広く用いられている。しかし、液晶は駆動電圧を印加してから所定の透過率に到達するまでに一定の時間を要するため、変化の早い動画に対応できないという欠点がある。こうした問題を解決するため、フレーム間で階調値が変化する場合、１フレーム以内に液晶が所定の透過率に到達するよう、液晶に過電圧を印加する駆動方法が採用されている（特許文献１）。具体的には、１フレーム前の画像データと現フレームの画像データとを画素毎に比較し、階調値が変化している場合はその変化量に対応する補正量を現フレームの画像データに加算する。これにより、１フレーム前とで階調値が増加した場合は液晶パネルにおいて通常よりも高い駆動電圧が印加され、減少した場合は通常よりも低い電圧が印加される。

上記の方法を実施するためには、１フレーム前の画像データを出力するためのフレームメモリが必要となる。近年、液晶パネルの大型化による表示画素数の増加に伴い、フレームメモリの容量も大きくする必要が生じている。また、表示画素数が増えると、所定期間内（例えば１フレーム期間内）にフレームメモリへの書き込みおよび読み出しを行うデータ量が増えるので、書き込みおよび読み出しを制御するクロック周波数を高くし、データの転送速度を増加させる必要が生じる。こうしたフレームメモリ、および転送速度の増加は、液晶表示装置のコストの上昇につながる。

こうした問題を解消するため、特許文献２に記載された液晶駆動用画像処理回路においては、画像データを符号化してからフレームメモリに記憶することによりメモリ容量の削減を図っている。また、符号化した画像データを復号化して得られる現フレームの復号化画像データと、符号化した画像データを１フレーム期間遅延してから復号化して得られる１フレーム前の復号化画像データとの比較に基づいて画像データの補正を行うことにより、静止画が入力された場合に、符号化・復号化の誤差に伴う不要な過電圧が液晶に印加されるのを防ぐことができる。

特許第２６１６６５２号公報特開２００３-２０２８４５号公報

映像信号においては、画像データの最下位ビットに１階調を加算したフレームの割合を制御することで擬似的に中間調を発生させる処理（ディザ処理）が行われている。特許文献２に記載の液晶駆動用画像処理回路においては、現フレームの復号化画像データと、１フレーム前の復号化画像データとの比較に基づいて画像データの補正を行うので、上記のような処理が行われた画像データが入力された場合、フレーム間における１階調分の変化が符号化・復号化誤差により増幅されると、復号化された画像を用いて検出される画像データの時間的な変化量が大きくなるため、本来は必要のない補正処理が画像データに対して行われることにより、液晶に不要な過電圧が印加されるという問題が生じる。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、フレームメモリ容量削減のために画像データの符号化・復号化を行う画像処理装置において、擬似階調を発生させる信号が加算された画像データが入力された場合であっても符号化・復号化の誤差の影響を生じることなく、画像データの補正を正確に行い、適切な補正電圧を液晶に印加することが可能な画像処理装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像処理装置は、画像の各画素の階調値を表す画像データを、前記各画素における階調値の変化に基づいて補正して出力する画像処理装置であって、
現フレームの画像を表す画像データを符号化することにより、前記現フレームの画像に対応する符号化画像データを出力する符号化手段と、
前記符号化画像データを復号化することにより前記現フレームの画像データに対応する第１の復号化画像データを出力する復号化手段と、
前記符号化画像データを１フレームに相当する期間遅延する遅延手段と、
前記遅延手段により出力される前記符号化画像データを復号化することにより、前記現フレームの１フレーム前の画像データに対応する第２の復号化画像データを出力する復号化手段と、
前記第１の復号化画像データと前記第２の復号化画像データとの変化量、および前記現フレームの画像データと前記第１の復号化画像データとの誤差量を画素毎に求め、前記変化量、および前記誤差量に基づいて、前記現フレームの画像データと前記第２の復号化画像データのいずれかを画素毎に選択して１フレーム前画像データを生成する手段と、
前記１フレーム前画像データおよび前記現フレームの画像データに基づいて、当該現フレームの画像の階調値を補正する画像データ補正手段とを備えたものである。

本発明に係る画像処理方法は、画像の各画素の階調値を表す画像データを、前記各画素における階調値の変化に基づいて補正して出力する画像処理方法であって、
現フレームの画像を表す画像データを符号化することにより、前記現フレームの画像に対応する符号化画像データを出力し、
前記符号化画像データを復号化することにより前記現フレームの画像データに対応する第１の復号化画像データを出力し、
前記符号化画像データを１フレームに相当する期間遅延してから復号化することにより、前記現フレームの１フレーム前の画像データに対応する第２の復号化画像データを出力し、
前記第１の復号化画像データと前記第２の復号化画像データとの変化量、および前記現フレームの画像データと前記第１の復号化画像データとの誤差量を画素毎に求め、前記変化量、および前記誤差量に基づいて、前記現フレームの画像データと前記第２の復号化画像データのいずれかを画素毎に選択して１フレーム前画像データを生成し、
前記１フレーム前画像データおよび前記現フレームの画像データに基づいて、当該現フレームの画像の階調値を補正するものである。

本発明に係る画像処理装置、および画像処理方法によれば、第１の復号化画像データと第２の復号化画像データとの間の変化量、および現フレームの画像データと第１の復号化画像データとの間の誤差量を画素毎に求め、変化量、および誤差量に基づいて、現フレームの画像データと第２の復号化画像データのいずれかを画素毎に選択することにより１フレーム前画像データを生成するので、擬似階調信号が加算された画像データが入力された場合においても符号化・復号化の誤差の影響を受けることなく、適切な補正電圧を液晶に印加することが可能となる。

実施の形態１．
図１は、本発明に係る画像処理装置を備えた液晶表示装置の構成を示すブロック図である。受信部２は、入力端子１を介して入力される映像信号に対し、選局、復調等の処理を行うことにより、１フレーム分の画像（現フレームの画像）を表す画像データＤｉ１を画像データ処理部３に順次出力する。画像データ処理部３は、符号化部４、遅延部５、復号化部６，７、変化量算出部８、誤差量算出部９、１フレーム前画像演算部１０、および画像データ補正部１１により構成される。画像データ処理部３は、画像データＤｉ１を階調値の変化に基づいて補正し、補正画像データＤｊ１を表示部１２に出力する。表示部１２は、補正画像データＤｊ１により指定される所定の駆動電圧を液晶に印加することにより画像を表示する。

以下、画像データ処理部３の動作について説明する。
符号化部４は、画像データＤｉ１を符号化することによりデータ容量を圧縮し、符号化画像データＤａ１を出力する。符号化方式としては、ＦＢＴＣやＧＢＴＣなどのブロック符号化（ＢＴＣ）を用いることができる。これらのブロック符号化は、各ブロックの画素データの平均値Ｌａ、ダイナミックレンジＬｂ等の特徴量に基づいて設定される閾値を用いて、当該ブロック内における画素データを量子化することにより行われる。したがって、符号化画像データＤａ１は、各ブロックにおける画素データの平均値Ｌａ、ダイナミックレンジＬｂ、および画素データの量子化値Ｑを含んで構成される。

遅延部５は、符号化画像データＤａ１を１フレームに相当する期間遅延する。すなわち符号化画像データＤｉ１が入力されるとき、１フレーム前の画像データＤｉ０に対応する符号化画像データＤａ０が出力される。ここで、符号化部４における画像データＤｉ１の符号化率（データ圧縮率）を高くするほど、符号化画像データＤａ１を遅延するために必要な遅延部５のメモリの容量を少なくすることができる。

復号化部６は、符号化画像データＤａ１を復号化することにより、画像データＤｉ１に対応する復号化画像データＤｂ１を出力する。また、復号化部７は、遅延部５により１フレームに相当する期間遅延された符号化画像データＤａ０を復号化することにより、１フレーム前の画像を表す復号化画像データＤｂ０を出力する。

変化量算出部８は、現フレームの画像データに対応する復号化画像データＤｂ１と１フレーム前の画像データに対応する復号化画像データＤｂ０との差分を画素毎に求め、当該差分の絶対値を変化量Ｄｖ１として出力する。この変化量Ｄｖ１は、画像データＤｉ１、および復号化画像データＤｂ０とともに１フレーム前画像演算部１０に入力される。

誤差量算出部９は、現フレームの画像データに対応する復号化画像データＤｂ１と画像データＤｉ１との差分を画素毎に求め、当該差分の絶対値を誤差量Ｄｅ１として出力する。この誤差量Ｄｅ１は、１フレーム前画像演算部１０に入力される。

１フレーム前画像演算部１０は、変化量Ｄｖ１が所定の閾値ＳＨ０より小さい画素、および変化量Ｄｖ１が閾値ＳＨ０より大きく、かつ変化量Ｄｖ１が誤差量Ｄｅ１の２倍となる画素については画像データＤｉ１を１フレーム前の画像データとして選択し、変化量Ｄｖ１が閾値ＳＨ０より大きく、かつ変化量Ｄｖ１が誤差量Ｄｅ１の２倍以外の値となる画素については復号化画像データＤｂ０を１フレーム前の画像データとして選択することにより、１フレーム前画像データＤｑ０を生成する。１フレーム前画像データＤｑ０は、画像データ補正部１１に入力される。

画像データ補正部１１は、画像データＤｉ１と、１フレーム前画像データＤｑ０との比較により得られる１フレーム間における階調値の変化に基づいて、液晶が１フレーム期間内に画像データＤｉ１により指定される所定の透過率となるよう画像データＤｉ１を補正し、補正画像データＤｊ１を出力する。図２は、補正画像データＤｊ１に基づく駆動電圧を液晶に印加した場合の応答特性を示す図である。図２において、（ａ）は画像データＤｉ１、（ｂ）は補正画像データＤｊ１、（ｃ）は当該画像データＤｊ１に基づく駆動電圧を印加して得られる液晶の応答特性を示す図である。図２（ｃ）において、破線により示す特性は画像データＤｉ１に基づく駆動電圧を印加したときの液晶の応答特性である。図２（ｂ）に示すように階調値が増加・減少する場合、補正量Ｖ１，Ｖ２を画像データＤｉ１に加算・減算することにより、補正画像データＤｊ１が生成される。この補正画像データＤｊ１に基づく駆動電圧を液晶に印加することにより、図２（ｃ）に示すように略１フレーム期間内に液晶を画像データＤｉ１により指定される所定の透過率に到達させることができる。

図３は、ディザ処理により擬似階調信号が加算された静止画像が入力された場合における１フレーム前画像データＤｑ０の生成工程について説明するための図である。以下の説明においては、１フレーム前画像データＤｑ０を生成する際に用いる所定の閾値ＳＨ０の値を８とする。

図３（ａ）および図３（ｄ）は、１フレーム前の画像データＤｉ０、および現フレームの画像データＤｉ１の値をそれぞれ示している。図３（ｄ）に示すように、ディザ処理により現フレームの画像データＤｉ１における（ｂ，Ｂ）の画素データに擬似階調信号が加算されたことにより、当該画素データが５９から６０に変化している。
図３（ｂ），（ｅ）は、図３（ａ），（ｄ）に示す１フレーム前の画像データＤｉ０、および現フレームの画像データＤｉ１をＦＢＴＣにより符号化した符号化データを示している。ここでは、各ブロックにおける平均値Ｌａ、およびダイナミックレンジＬｂを８ビットとし、各画素に２ビットを割り当てて量子化を行っている。
図３（ｃ），（ｆ）は、図３（ｂ），（ｅ）に示す符号化データを復号化して得られる１フレーム前の復号化画像データＤｂ０、および現フレームの復号化画像データＤｂ１を示している。図３（ｆ）に示すように、図３（ｃ）に示す画像データＤｉ１のＢ列における階調値５９の画素データに対応する復号化画像データＤｂ１における値は４０となっているのに対し、ディザ処理により擬似階調信号が加算された（ｂ，Ｂ）における階調値６０の画素データに対応する復号化画像における値は８０となっている。

図３（ｇ）は、図３（ａ），（ｄ）に示す画像データＤｉ０，Ｄｉ１との差である画像の実際の変化量を示し、図３（ｈ）は、図３（ｃ），（ｆ）に示す復号化画像データＤｂ０，Ｄｂ１との差分の絶対値である変化量Ｄｖ１を示している。図３（ｇ）に示すように、画像データＤｉ０，Ｄｉ１の（ｂ，Ｂ）における画素データの変化量は１であるのに対し、符号化・復号化誤差により復号化画像データＤｂ０，Ｄｂ１の同画素データの変化量Ｄｖ１は４０となる。
図３（ｉ）は、図３（ｄ）に示す現フレームの画像データＤｉ１と、図３（ｆ）に示す現フレームの復号化画像データＤｂ１との差分の絶対値である誤差量Ｄｅ１を示している。

図３（ｊ）は、図３（ｈ）に示す変化量Ｄｖ１、および図３（ｉ）に示す誤差量Ｄｅ１に基づいて図３（ａ），（ｆ）にそれぞれ示す画像データＤｉ０、および復号化画像データＤｂ０のいずれかを画素毎に選択して生成される１フレーム前画像データＤｑ０を示している。図３（ｈ）に示すように、変化量Ｄｖ１は（ｂ，Ｂ）以外の画素において全て０となっているので、１フレーム前画像演算部１０は、（ｂ，Ｂ）以外の画素における１フレーム前の画像データとして画像データＤｉ１を選択する。一方、（ｂ，Ｂ）の画素においては変化量Ｄｖ１の値は閾値ＳＨ０より大きくなっており、また変化量Ｄｖ１（＝４０）が誤差量Ｄｅ１（＝２０）の２倍となっているので、１フレーム前画像演算部１０は、（ｂ，Ｂ）の画素における１フレーム前の画像データとして画像データＤｉ１を選択する。

図３（ｋ）は、１フレーム前画像データＤｑ０と、１フレーム前の画像データＤｉ０との誤差を示している。図３（ｋ）に示すように、ディザ処理により擬似階調信号が加算された（ｂ，Ｂ）の画素における誤差は１となっており、符号化・復号化誤差の影響が抑制されることが分かる。

図４は、図３に示す符号化・復号化誤差について説明するための図である。
図４（ａ）は、８ビットの画像データＤｉ０，Ｄｉ１の階調値を示し、図４（ｂ）は、画像データＤｉ０，Ｄｉ１の量子化閾値を示している。図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す画像データＤｉ０，Ｄｉ１の各階調値を図４（ｂ）に示す量子化閾値を用いて２ビットのデータに量子化した量子化値を示している。図４（ｄ）は、図４（ｃ）に示す量子化値を８ビットのデータに復元した復号化画像データＤｂ０，Ｄｂ１の階調値を示している。

図４（ｂ）に示すように、画像データＤｉ０，Ｄｉ１は、２０，６０，１００の閾値を用いて量子化されるため、０，５９，６０，１２０の階調値に対応する量子化値は図４（ｃ）に示すように、それぞれ０，１，２，３となる。図４（ｃ）に示す量子化値を復号化すると、画像データＤｉ０，Ｄｉ１における０，５９，６０，１２０の各階調値は図４（ｄ）に示すように、それぞれ０，４０，８０，１２０となる。このため、画像データＤｉ０，Ｄｉ１における５９，６０のような、一方が量子化閾値以上、他方が量子化閾値未満となる２つの階調値を復号化すると、それぞれ４０，８０となり、実際の変化量は１であるのに対し、復号化画像データＤｂ０，Ｄｂ１から得られる変化量Ｄｖ１は４０となり誤差が大きくなる。

先に説明した通り１フレーム前画像演算部１０は、変化量Ｄｖ１が所定の閾値ＳＨ０より大きく、かつ変化量Ｄｖ１が誤差量Ｄｅ１の２倍となる画素については画像データＤｉ１を１フレーム前の画像データとして選択し、変化量Ｄｖ１が閾値ＳＨ０より大きく、かつ変化量Ｄｖ１が誤差量Ｄｅ１の２倍以外の値となる画素については復号化画像データＤｂ０を１フレーム前の画像データとして選択して１フレーム前画像データＤｑ０を生成するので、図４（ｄ）に示す画像データＤｉ１における（ｂ，Ｂ）の画素は静止画を示すものと判別されるため、１フレーム前の画像データとして画像データＤｉ１が選択される。この結果、符号化・復号化誤差による変化量Ｄｖ１の誤差の影響を受けることなく１フレーム前画像データＤｉ０を正確に生成することができる。すなわち、擬似階調信号が加算された画像データＤｉ１が入力された場合においても符号化・復号化の誤差の影響を受けることなく１フレーム前画像データＤｑ１を生成することができる。

図５は、動画像が入力された場合における１フレーム前画像データＤｑ０の生成工程について説明するための図である。以下の説明においては、１フレーム前画像データＤｑ０を生成する際に用いる所定の閾値ＳＨ０の値を８とする。
図５（ａ）および図５（ｄ）は、１フレーム前の画像データＤｉ０、および現フレームの画像データＤｉ１の値をそれぞれ示している。図５（ａ）および図５（ｄ）に示す画像データＤｉ０，Ｄｉ１を比較すると、Ｂ列の画素データは０から５９に変化し、Ｃ列の画素データは５９から６０に変化し、Ｄ列の画素データは６０から０に変化している。
図５（ｂ），（ｅ）は、図５（ａ），（ｄ）に示す１フレーム前の画像データＤｉ０、および現フレームの画像データＤｉ１をＦＢＴＣにより符号化した符号化データを示している。
図５（ｃ），（ｆ）は、図５（ｂ），（ｅ）に示す符号化データを復号化して得られる１フレーム前の復号化画像データＤｂ０、および現フレームの復号化画像データＤｂ１を示している。

図５（ｇ）は、図５（ａ），（ｄ）に示す画像データＤｉ０，Ｄｉ１との差である画像の実際の変化量を示し、図５（ｈ）は、図５（ｃ），（ｆ）に示す復号化画像データＤｂ０，Ｄｂ１との差分の絶対値である変化量Ｄｖ１を示している。
図５（ｉ）は、図５（ｄ）に示す現フレームの画像データＤｉ１と、図５（ｆ）に示す現フレームの復号化画像データＤｂ１との差分の絶対値である誤差量Ｄｅ１を示している。

図５（ｊ）は、図５（ｈ）に示す変化量Ｄｖ１、および図５（ｉ）に示す誤差量Ｄｅ１に基づいて図５（ａ），（ｆ）にそれぞれ示す画像データＤｉ０、および復号化画像データＤｂ０のいずれかを画素毎に選択して生成される１フレーム前画像データＤｑ０を示している。図５（ｈ）に示すように変化量Ｄｖ１は、Ｂ，Ｄ列において６０となり、閾値（ＳＨ０＝８）を越えており、この変化量Ｄｖ１は誤差量Ｄｅ１（＝１，０）の２倍以外の値となっている。また、変化量Ｄｖ１は、Ａ，Ｃ列において０となり閾値以下となっている。したがって、１フレーム前画像演算部１０は、Ａ，Ｃ列の画素について現フレームの画像データＤｉ１を選択し、Ｂ，Ｄ列の画素について復号化画像データＤｂ０を選択して１フレーム前画像データＤｑ０を生成する。
図５（ｋ）は、１フレーム前画像データＤｑ０と、１フレーム前の画像データＤｉ０との誤差を示している。

図６は、図５に示す符号化・復号化誤差について説明するための図である。
図６（ａ）は、８ビットの画像データＤｉ０，Ｄｉ１の階調値を示し、図６（ｂ）は、画像データＤｉ０，Ｄｉ１の量子化閾値を示している。図６（ｃ）は、図６（ａ）に示す画像データＤｉ０，Ｄｉ１の各階調値を図６（ｂ）に示す量子化閾値を用いて２ビットのデータに量子化した量子化値を示している。図６（ｄ）は、図６（ｃ）に示す量子化値を８ビットのデータに復元した復号化画像データＤｂ０，Ｄｂ１の階調値を示している。

図６（ｂ）に示すように、画像データＤｉ０，Ｄｉ１は、１０，３０，５０の閾値を用いて量子化されるため、０，５９，６０の階調値に対応する量子化値は図６（ｃ）に示すように、それぞれ０，６０，６０となる。図６（ｃ）に示す量子化値を復号化すると、画像データＤｉ０，Ｄｉ１における０，５９，６０の各階調値は図６（ｄ）に示すように、それぞれ０，６０，６０となる。このため、画像データＤｉ０，Ｄｉ１における５９，６０の階調値を復号化すると、いずれも６０となり、１階調分の誤差が生じる。

前に説明した通り１フレーム前画像演算部１０は、変化量Ｄｖ１が所定の閾値ＳＨ０より小さい画素については画像データＤｉ１を１フレーム前の画像データとして選択し、変化量Ｄｖ１が閾値ＳＨ０より大きく、かつ変化量Ｄｖ１が誤差量Ｄｅ１の２倍以外の値となる画素については復号化画像データＤｂ０を１フレーム前の画像データとして選択して１フレーム前画像データＤｑ０を生成する。この結果、動画像が入力された場合においても符号化・復号化誤差の影響を受けることなく１フレーム前画像データＤｉ０を正確に生成することができる。

図７は、以上に説明した本発明に係る画像処理装置における画像処理部３の処理工程を示すフローチャートである。
まず、画像データＤｉ１が画像データ処理部３に入力される（Ｓｔ１）。符号化部４は、入力された画像データＤｉ１を符号化し、符号化画像データＤａ１を出力する（Ｓｔ２）。遅延部５は、符号化画像データＤａ１を１フレーム期間遅延し、１フレーム前の符号化画像データＤａ０を出力する（Ｓｔ３）。復号化部７は、符号化画像データＤａ０を復号化し、１フレーム前の画像データＤｉ０に対応する復号化画像データＤｂ０を出力する（Ｓｔ４）。これらの処理に並行して、復号化部６は、符号化画像データＤａ１を復号化し、現フレームの画像データＤｉ１に対応する復号化画像データＤｂ１を出力する（Ｓｔ５）。

変化量算出部８は、現フレームの復号化画像データＤｂ１と１フレーム前の復号化画像データＤｂ０との差分を画素毎に求め、この差分を変化量Ｄｖ１として出力する（Ｓｔ６）。この処理に並行して、誤差量算出部９は、現フレームの復号化画像データＤｂ１と現フレームの画像データＤｉ１との差分を求め、この差分を誤差量Ｄｅ１として出力する（Ｓｔ７）。

１フレーム前画像演算部１０は、変化量Ｄｖ１が所定の閾値ＳＨ０より小さい画素、および変化量Ｄｖ１が所定の閾値ＳＨ０より大きく、かつ変化量Ｄｖ１が誤差量Ｄｅ１の２倍となる画素については現フレームの画像データＤｉ１を１フレーム前の画像データとして選択し、変化量Ｄｖ１の絶対値が所定の閾値ＳＨ０より大きく、かつ変化量Ｄｖ１が誤差量Ｄｅ１の２倍以外の値となる画素については１フレーム前の復号化画像データＤｂ０を１フレーム前の画像データとして選択することにより、１フレーム前画像データＤｑ０を生成する（Ｓｔ８）。

画像データ補正部１１は、１フレーム前画像データＤｑ０と、画像データＤｉ０との比較によって得られる階調値の変化に基づいて、液晶が１フレーム期間内に画像データＤｉ１により指定される所定の透過率となるよう駆動するのに必要な補正量を求め、この補正量を用いて画像データＤｉ１を補正し、補正画像データＤｊ１を出力する（Ｓｔ９）。
上記Ｓｔ１〜Ｓｔ９の処理が、画像データＤｉ１の各画素に対して実施される。

以上において説明したように、本発明に係る画像処理装置は、復号化画像データＤｂ０，Ｄｂ１の変化量Ｄｖ１が所定の閾値ＳＨ０より小さい画素については静止画と判別して現フレームの画像データＤｉ１を１フレーム前の画像データとして選択する。そして、変化量Ｄｖ１が閾値ＳＨ０より大きい画素については、変化量Ｄｖ１が誤差量Ｄｅ１の２倍となる場合は静止画と判別して画像データＤｉ１を選択し、変化量Ｄｖ１が誤差量Ｄｅ１の２倍以外の値となる場合は動画像と判別して復号化画像データＤｂ０を選択して１フレーム前画像データＤｑ０を生成する。これにより、図３に示すように、一方が量子化閾値以上、他方が量子化閾値未満となるような階調値を含む画像データＤｉ１，Ｄｉ０が入力された場合においても符号化・復号化の誤差の影響を受けることなく１フレーム前画像データＤｑ１が生成されるので、擬似階調信号が加算された画像データが入力された場合であっても適切な補正電圧を液晶に印加することが可能となる。

なお、１フレーム前画像データＤｑ０は、以下の式（１）により算出してもよい。
Ｄｑ０＝ｋ１×ｋ２×Ｄｂ０＋（１−ｋ１×ｋ２）×Ｄｉ１ …式（１）
上記式（１）において、ｋ１は変化量Ｄｖ１に応じて変化する係数であり、ｋ２は変化量Ｄｖ１、および誤差量Ｄｅ１に応じて変化する係数である。

図８（ａ）は、係数ｋ１と変化量Ｄｖ１との関係を示す図であり、図８（ｂ）は、係数ｋ２と変化量Ｄｖ１、および誤差量Ｄｅ１との関係を示す図である。図８（ａ）に示すように、変化量Ｄｖ１の絶対値に対し、２つの閾値ＳＨ０，ＳＨ１（ＳＨ０＜ＳＨ１）が予め設定されており、｜Ｄｖ１｜＜ＳＨ０の場合はｋ１＝０、ＳＨ０≦｜Ｄｖ１｜≦ＳＨ１の場合は０≦ｋ１≦１、｜Ｄｖ１｜＞ＳＨ１の場合はｋ１＝１となる。また、図８（ｂ）に示すように、変化量Ｄｖ１と誤差量Ｄｅ１を２倍した値との差分の絶対値（｜Ｄｖ１−２×Ｄｅ｜）に対し、２つの閾値ＳＨ２，ＳＨ３（ＳＨ２＜ＳＨ３）が予め設定されており、｜Ｄｖ１−２×Ｄｅ１｜＜ＳＨ２の場合はｋ２＝０、ＳＨ２≦｜Ｄｖ１−２×Ｄｅ１｜≦ＳＨ３の場合は０≦ｋ２≦１、ＳＨ３＜｜Ｄｖ１−２×Ｄｅ１｜の場合はｋ２＝１となる。

式（１）に示したとおり、係数ｋ１，ｋ２のいずれか一方が０の場合は画像データＤｉ１が１フレーム前画像データＤｑ０として選択され、ｋ１，ｋ２の両方が１の場合は復号化画像データＤｂ０が１フレーム前画像データＤｑ０として出力される。また、上記以外の場合はｋ１とｋ２の積に基づいて、画像データＤｉ１と復号化画像データＤｂ０との重み付き平均が１フレーム前画像データＤｑ０として算出される。

式（１）を用いることにより、変化量Ｄｖ１の変化に応じて１フレーム前画像データＤｑ１において、画像データＤｉ１と復号化画像データＤｂ０との間の値を連続的に変化させることが可能となるので動画領域における画像の急激な変化を抑制することができる。

実施の形態２．
実施の形態１において、画像データ補正部１１は、１フレーム前画像データＤｑ０と画像データＤｉ０との比較により得られる階調値の変化に基づいて補正量を算出し、補正画像データＤｊ１を生成するものとしたが、ルックアップテーブル等のメモリ手段を設け、予め格納した補正量を読み出して画像データＤｉ１を補正し、補正画像データＤｊ１を出力する構成としてもよい。

図９は、画像データ補正部１１の内部構成を示すブロック図である。ルックアップテーブル１１ａは、１フレーム前画像データＤｑ０、および画像データＤｉ１を入力とし、両者の値に基づいて補正量Ｄｃ１を出力する。

図１０は、ルックアップテーブル１１ａの構成の一例を示す模式図である。ルックアップテーブル１１ａには、画像データＤｉ１、および１フレーム前画像データＤｑ０が読み出しアドレスとして入力される。画像データＤｉ１、および１フレーム前画像データＤｑ０がそれぞれ８ビットの画像データの場合、ルックアップテーブル１１ａには２５６×２５６のデータが補正量Ｄｃ１として格納される。ルックアップテーブル１１ａは、画像データＤｉ１、および１フレーム前画像データＤｑ０の各値に対応する補正量Ｄｃ１＝ｄｔ（Ｄｉ１，Ｄｑ０）を読み出して出力する。補正部１１ｂは、ルックアップテーブル１１ａにより出力された補正量Ｄｃ１を画像データＤｉ１に加算し、補正画像データＤｊ１を出力する。

図１１は、液晶の応答時間の一例を示す図であり、ｘ軸は画像データＤｉ１の値（現画像における階調値）、ｙ軸は１フレーム前の画像データＤｉ０の値（１フレーム前の画像における階調値）であり、ｚ軸は液晶が１フレーム前の階調値に対応する透過率から画像データＤｉ１の階調値に対応する透過率となるまでに要する応答時間を示している。ここで、現画像の階調値が８ビットの場合、画像データおよび１フレーム前の画像データの階調値の組合せは２５６×２５６通り存在するので、応答時間も２５６×２５６通り存在する。図１１においては階調値の組合せに対応する応答時間を８×８通りに簡略化して示している。

図１２は、液晶が１フレーム期間経過時に画像データＤｉ１により指定される透過率となるよう画像データＤｉ１に加算される補正量Ｄｃ１の値を示す図である。画像データの階調値が８ビットの場合、補正量Ｄｃ１は、画像データおよび１フレーム前の画像データの階調値の組合せに対応して２５６×２５６通り存在する。図１２においては階調値の組合せに対応する補正量を８×８通りに簡略化して示している。

図１１に示すように、液晶の応答時間は、画像データおよび１フレーム前の画像データの階調値に応じて異なるため、ルックアップテーブル１１ａには、画像データおよび１フレーム前の画像データの両階調値に対応する２５６×２５６通りの補正量Ｄｃ１が格納される。液晶は特に、中間階調（グレー）から高階調（白）に変化する際の応答速度が遅い（液晶パネルの種類、あるいは動作モードによっては、逆あるいは、別の変化が遅い場合もある。）。従って、中間階調を表す１フレーム前画像データＤｑ０と、高階調を表す画像データＤｉ１に対応する補正量ｄｔ（Ｄｉ１，Ｄｑ０）の値を大きく設定することにより、応答速度を効果的に向上させることができる。また、液晶の応答特性は液晶の材料、電極形状、温度などによって変化するので、こうした使用条件に対応する補正量Ｄｃ１を備えたルックアップテーブル１１ａを用いることにより、液晶の特性に応じて応答時間を制御することができる。

以上のように、予め求められた補正量Ｄｃ１を格納したルックアップテーブル１１ａを用いることにより、補正画像データＤｊ１を出力する際の演算量を削減することができる。

図１３は、画像データ補正部１１の他の内部構成を示すブロック図である。図１３に示すルックアップテーブル１１ｃは、１フレーム前画像データＤｑ０、および画像データＤｉ１を入力とし、両者の値に基づいて補正画像データＤｊ１＝（Ｄｉ１，Ｄｑ０）を出力する。ルックアップテーブル１１ｃには、図１２に示す２５６×２５６通りの補正量Ｄｃ１＝（Ｄｉ１，Ｄｑ０）を、画像データＤｉ１に加算することにより得られる補正画像データＤｊ１＝（Ｄｉ１，Ｄｑ０）が格納される。なお、補正画像データＤｊ１は、表示部１２の表示可能な階調の範囲を超えないよう設定される。

図１４は、ルックアップテーブル１１ｃに格納される補正画像データＤｊ１の一例を示す図である。画像データの階調値が８ビットの場合、補正量Ｄｃ１は、画像データおよび１フレーム前の画像データの階調値の組合せに対応して２５６×２５６通り存在する。図１４においては階調値の組合せに対応する補正量を８×８通りに簡略化して示している。

このように、予め求められた補正画像データＤｊ１をルックアップテーブル１１ｃに格納し、画像データＤｉ１、および１フレーム前画像データＤｑ０に基づいて対応する補正画像データＤｊ１を出力することにより、補正画像データＤｊ１を出力する際の演算量をさらに削減することができる。

本発明に係る画像処理部の一実施形態を示すブロック図である。液晶の応答特性を示す図である。１フレーム前画像データＤｑ０の生成工程について説明するための図である。符号化・復号化誤差について説明するための図である。１フレーム前画像データＤｑ０の生成工程について説明するための図である。符号化・復号化誤差について説明するための図である。画像処理部の動作を示すフローチャートである。係数ｋ１，ｋ２の特性を示す図である。画像データ補正部の内部構成の一例を示すブロック図である。ルックアップテーブルの構成を示す模式図である。液晶の応答速度の一例を示す図である。ルックアップテーブルに格納される補正量の一例を示す図である。画像データ補正部の内部構成の一例を示すブロック図である。ルックアップテーブルに格納される補正画像データの一例を示す図である。

符号の説明

１入力端子、２受信部、３画像データ処理部、４符号化部、５遅延部、６，７復号化部、８変化量算出部、９誤差量算出部、１０１フレーム前画像データ演算部、１１画像データ補正部、１２表示部、１１ａルックアップテーブル、１１ｂ補正部。

Claims

画像の各画素の階調値を表す画像データを、前記各画素における階調値の変化に基づいて補正して出力する画像処理装置であって、
現フレームの画像を表す画像データを符号化することにより、前記現フレームの画像に対応する符号化画像データを出力する符号化手段と、
前記符号化画像データを復号化することにより前記現フレームの画像データに対応する第１の復号化画像データを出力する復号化手段と、
前記符号化画像データを１フレームに相当する期間遅延する遅延手段と、
前記遅延手段により出力される前記符号化画像データを復号化することにより、前記現フレームの１フレーム前の画像データに対応する第２の復号化画像データを出力する復号化手段と、
前記第１の復号化画像データと前記第２の復号化画像データとの変化量、および前記現フレームの画像データと前記第１の復号化画像データとの誤差量を画素毎に求め、前記変化量、および前記誤差量に基づいて、前記現フレームの画像データと前記第２の復号化画像データのいずれかを画素毎に選択して１フレーム前画像データを生成する手段と、
前記１フレーム前画像データおよび前記現フレームの画像データに基づいて、当該現フレームの画像の階調値を補正する画像データ補正手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
前記１フレーム前画像データを生成する手段は、前記変化量が所定の閾値より小さい画素、および前記変化量が前記閾値より大きく、かつ前記変化量が前記誤差量の２倍となる画素については前記現フレームの画像データを選択し、前記変化量が前記閾値より大きく、かつ前記変化量が前記誤差量の２倍以外の値となる画素については前記第２の復号化画像データを選択することにより、前記１フレーム前画像データを生成することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
前記１フレーム前画像データを生成する手段は、前記変化量を第１および第２の閾値と比較し、前記変化量と前記誤差量を２倍した値との差分の絶対値を第３および第４の閾値と比較し、
前記変化量が前記第１の閾値より小さい画素、および前記変化量が前記第２の閾値より大きく、かつ前記差分の絶対値が前記第３の閾値より小さい画素については前記現フレームの画像データを選択し、
前記変化量が前記第２の閾値より大きく、かつ前記差分の絶対値が前記第４の閾値より大きい画素については前記第２の復号化画像を選択し、
他の画素については前記現フレームの画像データと前記第２の復号化画像データとの重み付き平均値を選択することにより前記１フレーム前画像データを生成することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
画像データ補正手段は、１フレーム前画像データおよび現フレームの画像データに基づいて、当該現フレームの画像の階調値を補正するための補正量、または当該補正量を用いて前記現フレームの画像データを補正した補正画像データを出力するルックアップテーブルを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像処理装置を備えたことを特徴とする画像表示装置。
画像の各画素の階調値を表す画像データを、前記各画素における階調値の変化に基づいて補正して出力する画像処理方法であって、
現フレームの画像を表す画像データを符号化することにより、前記現フレームの画像に対応する符号化画像データを出力し、
前記符号化画像データを復号化することにより前記現フレームの画像データに対応する第１の復号化画像データを出力し、
前記符号化画像データを１フレームに相当する期間遅延してから復号化することにより、前記現フレームの１フレーム前の画像データに対応する第２の復号化画像データを出力し、
前記第１の復号化画像データと前記第２の復号化画像データとの変化量、および前記現フレームの画像データと前記第１の復号化画像データとの誤差量を画素毎に求め、前記変化量、および前記誤差量に基づいて、前記現フレームの画像データと前記第２の復号化画像データのいずれかを画素毎に選択して１フレーム前画像データを生成し、
前記１フレーム前画像データおよび前記現フレームの画像データに基づいて、当該現フレームの画像の階調値を補正することを特徴とする画像処理方法。
前記変化量が所定の閾値より小さい画素、および前記変化量が前記閾値より大きく、かつ前記変化量が前記誤差量の２倍となる画素については前記現フレームの画像データを選択し、前記変化量が前記閾値より大きく、かつ前記変化量が前記誤差量の２倍以外の値となる画素については前記第２の復号化画像データを選択することにより、前記１フレーム前画像データを生成することを特徴とする請求項６に記載の画像処理方法。
前記変化量を第１および第２の閾値と比較し、前記変化量と前記誤差量を２倍した値との差分の絶対値を第３および第４の閾値と比較し、
前記変化量が前記第１の閾値より小さい画素、および前記変化量が前記第２の閾値より大きく、かつ前記差分の絶対値が前記第３の閾値より小さい画素については前記現フレームの画像データを選択し、
前記変化量が前記第２の閾値より大きく、かつ前記差分の絶対値が前記第４の閾値より大きい画素については前記第２の復号化画像を選択し、
他の画素については前記現フレームの画像データと前記第２の復号化画像データとの重み付き平均値を選択することにより前記１フレーム前画像データを生成することを特徴とする請求項６に記載の画像処理方法。