JP2008158732A - 画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】擬似多階調処理に起因して低階調領域と高階調領域との境界で発生する輪郭ぼけを防止し、画質劣化を回避する。
【解決手段】ノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト部5と、入力画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト部6と、水平方向での現画素データと前画素データとの階調レベル差を算出する画素間減算回路8と、画素間減算回路8による水平方向の隣接画素間の階調レベル差dh を所定の閾値th1と比較して水平方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定回路9と、境界判定回路9による判定結果が境界なし判定のときは第1のビットシフト部5によるビットシフト画素データを選択し、判定結果が境界あり判定のときは第2のビットシフト部6によるビットシフト画素データを選択する選択手段7を備える。
【選択図】図1
【解決手段】ノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト部5と、入力画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト部6と、水平方向での現画素データと前画素データとの階調レベル差を算出する画素間減算回路8と、画素間減算回路8による水平方向の隣接画素間の階調レベル差dh を所定の閾値th1と比較して水平方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定回路9と、境界判定回路9による判定結果が境界なし判定のときは第1のビットシフト部5によるビットシフト画素データを選択し、判定結果が境界あり判定のときは第2のビットシフト部6によるビットシフト画素データを選択する選択手段7を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、主としてカラーの入力されてくる画素データに対して擬似多階調処理を行う画像処理装置に関する。
画像データに対する減色処理等の擬似多階調処理として、入力されてくる画素データのビット数に対して出力装置のビット精度が低い場合、画素データの下位ビットの情報を切り捨てて出力装置のビット精度に合わせるノイズシェイプ技術が知られている。
図10(a)は一般的なノイズシェイプ技術における累積加算処理の構成を示す。累積加算データ生成回路2は、加算回路4で生成された画素データの下位(m−n)ビットのデータと乱数発生回路1による(m−n)ビットの乱数値とから累積加算データを生成し、その累積加算データを前データ保持回路3に保持させる。加算回路4は、順次に入力されてくるmビットの画素データに前データ保持回路3からの(m−n)ビットの累積加算データを加算する。ビットシフト部5は、加算回路4からの出力画素データを(m−n)ビットシフトしたnビットの画素データを生成する。以上の画像処理を各画素について実行し、間引かれた下位ビットの情報を次に入力されてくる画素データに累積加算することにより、図10(b)に示すように、擬似多階調を実現する。これにより、表示機器における画像データの色再現性が向上する。
特開2006−215156号公報
特開2001−184504号公報
上記の累積加算処理において、図10(c)のように、画面内に輪郭などの低階調領域と高階調領域との境界が存在する場合、境界部においても画素データに不均一な下位ビットの累積加算値が付加される結果、階調の均一性が保たれなくなって境界部で輪郭ぼけが生じ、画質低下を引き起こす可能性がある。
本発明は、このような事情に鑑みて創作したものであり、擬似多階調処理に起因して低階調領域と高階調領域との境界で発生する輪郭ぼけを防止し、画質劣化を回避できる画像処理装置を提供することを目的としている。
本発明による画像処理装置は、
入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データにおいて水平方向での現画素データと前画素データとの階調レベル差を算出する画素間減算手段と、
前記画素間減算手段による前記水平方向の隣接画素間の階調レベル差を所定の閾値と比較して水平方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定手段と、
前記境界判定手段による判定結果が境界なし判定のときは前記第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、前記判定結果が境界あり判定のときは前記第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択する選択手段とを備えたものである。
入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データにおいて水平方向での現画素データと前画素データとの階調レベル差を算出する画素間減算手段と、
前記画素間減算手段による前記水平方向の隣接画素間の階調レベル差を所定の閾値と比較して水平方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定手段と、
前記境界判定手段による判定結果が境界なし判定のときは前記第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、前記判定結果が境界あり判定のときは前記第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択する選択手段とを備えたものである。
上記の構成においては、画素間減算手段による水平方向の隣接画素間の階調レベル差が所定の閾値未満のときは、境界判定手段は水平方向での低階調領域と高階調領域との境界がないものと判定する。逆に、水平方向の隣接画素間の階調レベル差が所定の閾値以上のときは、境界判定手段は境界ありと判定する。そして、画素間減算手段と境界判定手段との協働により水平方向での低階調領域と高階調領域との境界なしと判定したときは、選択手段において第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、累積加算処理を実行するが、境界ありと判定したときは、選択手段において第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、この場合は累積加算処理は実行しない。このように、水平方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定し、その判定結果に応じて適応的に累積加算処理のON/OFFを切り換え制御し、境界部に対してはノイズシェイプ処理を禁止するので、不均一な下位ビット情報の加算の結果、階調の均一性が保たれなくなることに起因する水平方向での境界部の輪郭ぼけの発生を防止することが可能となる。
また、本発明による画像処理装置は、
入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データにおいて水平方向での現画素データと前画素データとの階調レベル差を算出する画素間減算手段と、
前記画素間減算手段による前記水平方向の隣接画素間の階調レベル差を所定の閾値と比較して水平方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定手段と、
水平方向にほぼ同一の階調レベルの画素の連続数を表す同一階調連続画素数を算出し、前記同一階調連続画素数を所定の輪郭判定画素数と比較して輪郭の有無を判定する輪郭判定手段と、
前記輪郭判定手段による判定結果が輪郭なし判定のときは前記第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、前記輪郭判定手段による判定結果が輪郭あり判定のときは前記第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択する選択手段とを備えたものである。
入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データにおいて水平方向での現画素データと前画素データとの階調レベル差を算出する画素間減算手段と、
前記画素間減算手段による前記水平方向の隣接画素間の階調レベル差を所定の閾値と比較して水平方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定手段と、
水平方向にほぼ同一の階調レベルの画素の連続数を表す同一階調連続画素数を算出し、前記同一階調連続画素数を所定の輪郭判定画素数と比較して輪郭の有無を判定する輪郭判定手段と、
前記輪郭判定手段による判定結果が輪郭なし判定のときは前記第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、前記輪郭判定手段による判定結果が輪郭あり判定のときは前記第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択する選択手段とを備えたものである。
これは、さらに、水平方向での同一階調の連続画素数を求め、この同一階調の連続画素数によって水平方向での低階調領域と高階調領域との境界が輪郭部であるか否かを判定し、その判定結果に応じて累積加算処理のON/OFFの切り換え制御を行うものである。
上記の構成の場合は、単純に低階調領域と高階調領域との境界の判別だけでなく、より具体的に輪郭部の判別を加味するので、画像の状況に対してより的確に対応した擬似多階調処理を実現することが可能となる。すなわち、水平方向の隣接画素間の階調レベル差が第1の閾値未満でも、同一階調連続画素数が輪郭判定画素数以上の場合は、水平方向での低階調領域と高階調領域との境界を輪郭部であるとして、累積加算処理を行わない。一方、水平方向の隣接画素間の階調レベル差が第1の閾値以上でも、同一階調連続画素数が輪郭判定画素数未満の場合は、水平方向での低階調領域と高階調領域との境界が輪郭部ではないとして、累積加算処理を行う。このように、水平方向の隣接画素間の階調レベル差の比較対象の範囲を広げることで、その境界部が輪郭なのかそうでないかを適応的に判断することを通じて、累積加算処理のON/OFFを切り換え制御する。
また、本発明による画像処理装置は、
入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データにおいて垂直方向での現ラインの画素データと前ラインの画素データとの階調レベル差を算出するライン間減算手段と、
前記ライン間減算手段による前記垂直方向の階調レベル差を所定の閾値と比較して垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定手段と、
前記境界判定手段による判定結果が境界なし判定のときは前記第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、前記判定結果が境界あり判定のときは前記第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択する選択手段とを備えたものである。これは、垂直方向での隣接画素間の階調レベル差を基準に境界の有無判定を行うものである。この場合、前ラインの画素データを1ライン分記憶しておく手段としては、ラインメモリを用いればよい。
入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データにおいて垂直方向での現ラインの画素データと前ラインの画素データとの階調レベル差を算出するライン間減算手段と、
前記ライン間減算手段による前記垂直方向の階調レベル差を所定の閾値と比較して垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定手段と、
前記境界判定手段による判定結果が境界なし判定のときは前記第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、前記判定結果が境界あり判定のときは前記第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択する選択手段とを備えたものである。これは、垂直方向での隣接画素間の階調レベル差を基準に境界の有無判定を行うものである。この場合、前ラインの画素データを1ライン分記憶しておく手段としては、ラインメモリを用いればよい。
上記の構成においては、ライン間減算手段による垂直方向の隣接画素間の階調レベル差が所定の閾値未満のときは、境界判定手段は垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界がないものと判定する。逆に、垂直方向の階調レベル差が所定の閾値以上のときは、境界判定手段は境界ありと判定する。ライン間減算手段と境界判定手段との協働により垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界なしと判定したときは、選択手段において第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、累積加算処理を実行するが、境界ありと判定したときは、選択手段において第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、この場合は累積加算処理は実行しない。このように、垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定し、その判定結果に応じて適応的に累積加算処理のON/OFFを切り換え制御し、境界部に対してはノイズシェイプ処理を禁止するので、不均一な下位ビット情報の加算の結果、階調の均一性が保たれなくなることに起因する垂直方向での境界部の輪郭ぼけの発生を防止することが可能となる。
また、本発明による画像処理装置は、
入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データにおいて垂直方向での現ラインの画素データと前ラインの画素データとの階調レベル差を算出するライン間減算手段と、
前記ライン間減算手段による前記垂直方向の階調レベル差を所定の閾値と比較して垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定手段と、
垂直方向にほぼ同一の階調レベルの画素の連続数を表す同一階調連続画素数を算出し、前記同一階調連続画素数を所定の輪郭判定画素数と比較して輪郭の有無を判定する輪郭判定手段と、
前記輪郭判定手段による判定結果が輪郭なし判定のときは前記第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、前記輪郭判定手段による判定結果が輪郭あり判定のときは前記第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択する選択手段とを備えたものである。
入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データにおいて垂直方向での現ラインの画素データと前ラインの画素データとの階調レベル差を算出するライン間減算手段と、
前記ライン間減算手段による前記垂直方向の階調レベル差を所定の閾値と比較して垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定手段と、
垂直方向にほぼ同一の階調レベルの画素の連続数を表す同一階調連続画素数を算出し、前記同一階調連続画素数を所定の輪郭判定画素数と比較して輪郭の有無を判定する輪郭判定手段と、
前記輪郭判定手段による判定結果が輪郭なし判定のときは前記第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、前記輪郭判定手段による判定結果が輪郭あり判定のときは前記第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択する選択手段とを備えたものである。
これは、さらに、垂直方向での同一階調の連続画素数を求め、この同一階調の連続画素数によって垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界が輪郭部であるか否かを判定し、その判定結果に応じて累積加算処理のON/OFFの切り換え制御を行うものである。
上記の構成の場合は、単純に低階調領域と高階調領域との境界の判別だけでなく、より具体的に輪郭部の判別を加味するので、画像の状況に対してより的確に対応した擬似多階調処理を実現することが可能となる。すなわち、垂直方向の隣接画素間の階調レベル差が第1の閾値未満でも、同一階調連続画素数が輪郭判定画素数以上の場合は、垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界を輪郭部であるとして、累積加算処理を行わない。一方、垂直方向の隣接画素間の階調レベル差が第1の閾値以上でも、同一階調連続画素数が輪郭判定画素数未満の場合は、垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界が輪郭部ではないとして、累積加算処理を行う。このように、垂直方向の隣接画素間の階調レベル差の比較対象の範囲を広げることで、その境界部が輪郭なのかそうでないかを適応的に判断することを通じて、累積加算処理のON/OFFを切り換え制御する。
また、本発明による画像処理装置は、
入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データにおいて時間軸方向での現フレームの画素データと前フレームの画素データとの階調レベル差を同一座標の画素毎に算出するフレーム間減算手段と、
前記フレーム間減算手段による前記時間軸方向の階調レベル差を所定の閾値と比較して時間軸方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定手段と、
前記境界判定手段による判定結果が境界なし判定のときは前記第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、前記判定結果が境界あり判定のときは前記第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択する選択手段とを備えたものである。この場合、前フレームの画素データを1フレーム分記憶しておく手段としては、フレームメモリを用いればよい。
入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データにおいて時間軸方向での現フレームの画素データと前フレームの画素データとの階調レベル差を同一座標の画素毎に算出するフレーム間減算手段と、
前記フレーム間減算手段による前記時間軸方向の階調レベル差を所定の閾値と比較して時間軸方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定手段と、
前記境界判定手段による判定結果が境界なし判定のときは前記第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、前記判定結果が境界あり判定のときは前記第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択する選択手段とを備えたものである。この場合、前フレームの画素データを1フレーム分記憶しておく手段としては、フレームメモリを用いればよい。
上記の構成においては、フレーム間減算手段による時間軸方向(フレーム方向)の隣接画素データ間の階調レベル差が所定の閾値未満のときは、境界判定手段は時間軸方向での低階調領域と高階調領域との境界がないものと判定する。逆に、時間軸方向の階調レベル差が所定の閾値以上のときは、境界判定手段は境界ありと判定する。フレーム間減算手段と境界判定手段との協働により時間軸方向での低階調領域と高階調領域との境界なしと判定したときは、選択手段において第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、累積加算処理を実行するが、境界ありと判定したときは、選択手段において第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、この場合は累積加算処理は実行しない。このように、時間軸方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定し、その判定結果に応じて適応的に累積加算処理のON/OFFを切り換え制御し、境界部に対してはノイズシェイプ処理を禁止するので、不均一な下位ビット情報の加算の結果、階調の均一性が保たれなくなることに起因する時間軸方向での境界部の輪郭ぼけの発生を防止することが可能となる。
上記構成の画像処理装置において、さらに、フレーム毎に現フレームが平均輝度レベルの高いフレームか低いフレームかを判別し、前記現フレームが平均輝度レベルの高いフレームであるときは標準の閾値を高い側へシフトさせ、前記現フレームが前記平均輝度レベルの低いフレームであるときは前記標準の閾値を低い側へシフトさせる閾値補正手段を備えているという態様がある。
構成によれば、次のような作用がある。平均輝度レベルがある限度を超えるぐらいに高い画像は相対的に人間の視感度が低く、視覚的に見にくい傾向がある。また、平均輝度レベルががある限度を超えるぐらいに低い画像は相対的に人間の視感度が高く、やはり視覚的に見にくい傾向がある。閾値補正手段は、現フレームが平均輝度レベルの高いフレームであるときは、標準の閾値を高い側へシフトさせることにより、後段処理において、累積加算実行の処理を促進し、結果として、平均輝度レベルの高い画像であっても、視覚的に見やすいものにする。また、閾値補正手段は、現フレームが平均輝度レベルの低いフレームであるときは、標準の閾値を低い側へシフトさせることにより、後段処理において、累積加算非実行を促進し、結果として、平均輝度レベルの低い画像であっても、視覚的に見やすいものにする。
そして、前記閾値補正手段については、
前フレームの平均輝度レベルを平均輝度レベル判定基準と比較して、現フレームが平均輝度レベルの高いフレームか平均輝度レベルの低いフレームかを判別するとともに、前記平均輝度レベルと前記平均輝度レベル判定基準との輝度差絶対値を算出する平均輝度レベル判別回路と、
前記平均輝度レベル判別回路による前記輝度差絶対値に対して所定のゲインをかけて第1の閾値調整値を生成する第1の閾値調整値生成回路と、
前記平均輝度レベル判別回路による前記輝度差絶対値に対して所定のゲインをかけて第2の閾値調整値を生成する第2の閾値調整値生成回路と、
標準の閾値に対して前記第1の閾値調整値生成回路による前記第1の閾値調整値を加算する加算回路と、
標準の閾値に対して前記第2の閾値調整値生成回路による前記第2の閾値調整値を減算する減算回路と、
前記平均輝度レベル判別回路から出力される平均輝度レベル判別信号が平均輝度レベルの高いフレームであることを示しているときは、前記加算回路の出力信号を選択し、前記平均輝度レベル判別信号が平均輝度レベルの低いフレームであることを示しているときは、前記減算回路の出力信号を選択する選択回路とを備えているという態様がある。
前フレームの平均輝度レベルを平均輝度レベル判定基準と比較して、現フレームが平均輝度レベルの高いフレームか平均輝度レベルの低いフレームかを判別するとともに、前記平均輝度レベルと前記平均輝度レベル判定基準との輝度差絶対値を算出する平均輝度レベル判別回路と、
前記平均輝度レベル判別回路による前記輝度差絶対値に対して所定のゲインをかけて第1の閾値調整値を生成する第1の閾値調整値生成回路と、
前記平均輝度レベル判別回路による前記輝度差絶対値に対して所定のゲインをかけて第2の閾値調整値を生成する第2の閾値調整値生成回路と、
標準の閾値に対して前記第1の閾値調整値生成回路による前記第1の閾値調整値を加算する加算回路と、
標準の閾値に対して前記第2の閾値調整値生成回路による前記第2の閾値調整値を減算する減算回路と、
前記平均輝度レベル判別回路から出力される平均輝度レベル判別信号が平均輝度レベルの高いフレームであることを示しているときは、前記加算回路の出力信号を選択し、前記平均輝度レベル判別信号が平均輝度レベルの低いフレームであることを示しているときは、前記減算回路の出力信号を選択する選択回路とを備えているという態様がある。
また、前記第1の閾値調整値生成回路および前記第2の閾値調整値生成回路において、前記ゲインを任意に可変可能にしているという態様がある。このように構成すれば、ゲインを調整することにより、補正後の閾値における高い側へのシフト量または低い側へのシフト量を微調整することが可能である。
本発明によれば、低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定し、その判定結果に応じて適応的に累積加算処理のON/OFFを切り換え制御し、境界部に対してはノイズシェイプ処理を禁止するので、擬似多階調処理に起因して低階調領域と高階調領域との境界で発生する輪郭ぼけを防止し、画質劣化を回避することができる。
以下、本発明にかかわる画像処理装置の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における画像処理装置の構成を示すブロック図である。図1において、aは乱数発生回路1、累積加算データ生成回路2、前データ保持回路3および加算回路4からなるノイズシェイプ処理部である。ノイズシェイプ処理部aは、入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行う。累積加算データ生成回路2は、加算回路4から出力されるmビットの画素データのうちの下位(m−n)ビットの画素データと乱数発生回路1による(m−n)ビットの乱数値とから累積加算データを生成する。前データ保持回路3は、累積加算データ生成回路2による累積加算データを保持する。加算回路4は、入力されてくるmビットの画素データと前データ保持回路3からの(m−n)ビットの出力値を加算する。
図1は本発明の実施の形態1における画像処理装置の構成を示すブロック図である。図1において、aは乱数発生回路1、累積加算データ生成回路2、前データ保持回路3および加算回路4からなるノイズシェイプ処理部である。ノイズシェイプ処理部aは、入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行う。累積加算データ生成回路2は、加算回路4から出力されるmビットの画素データのうちの下位(m−n)ビットの画素データと乱数発生回路1による(m−n)ビットの乱数値とから累積加算データを生成する。前データ保持回路3は、累積加算データ生成回路2による累積加算データを保持する。加算回路4は、入力されてくるmビットの画素データと前データ保持回路3からの(m−n)ビットの出力値を加算する。
5はノイズシェイプ処理部aの加算回路4からの累積加算結果のmビットの画素データに対し(m−n)ビットのビットシフトを行ってnビットの画素データを生成出力する第1のビットシフト部、6は入力されてくる画素データに対して単純に(m−n)ビットのビットシフトを行ってnビットの画素データを生成出力する第2のビットシフト部、7は第1のビットシフト部5によるビットシフト画素データと第2のビットシフト部6による単純なビットシフト画素データのいずれか一方を選択する選択回路、8は入力されてくる画素データにおいて水平方向での現画素データの階調レベルから前画素データの階調レベルを減算して水平方向の隣接画素間の階調レベル差dhを算出する画素間減算回路、9は画素間減算回路8による水平方向の隣接画素間の階調レベル差dh を所定の閾値th1と比較して水平方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定し、その判定結果に従って選択回路7を制御する境界判定回路である。すなわち、水平方向の隣接画素間の階調レベル差dhが閾値th1未満のときは境界がないものと判定し、水平方向の隣接画素間の階調レベル差dh が閾値th1以上のときは境界ありと判定する。選択回路7は、境界判定回路9による判定結果が境界なし判定のときはノイズシェイプ処理を伴う第1のビットシフト部5からのビットシフト画素データを選択し、判定結果が境界あり判定のときは第2のビットシフト部6による単純なビットシフト画素データを選択する。
次に、上記のように構成された本実施の形態の画像処理装置の動作を図2のフローチャートに従って説明する。
まずステップS1において、順次入力の画素データを更新する。
次いでステップS2において、画素間減算回路8は入力されてくる画素データにおいて水平方向での現画素データの階調レベルから前画素データの階調レベルを減算して水平方向の隣接画素間の階調レベル差dhを算出する。
次いでステップS3において、境界判定回路9は、ステップS2で算出した水平方向の隣接画素間の階調レベル差dhを所定の閾値th1と比較して水平方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する。すなわち、水平方向の隣接画素間の階調レベル差dh が閾値th1未満のときは、境界判定回路9は水平方向での低階調領域と高階調領域との境界がないものと判定し、次いでステップS4に進む。逆に、水平方向の隣接画素間の階調レベル差dhが閾値th1以上のときは、境界判定回路9は境界ありと判定し、次いでステップS5に進む。
境界なし判定の結果進んだステップS4において、境界判定回路9は選択回路7を制御し、ノイズシェイプ処理を伴う第1のビットシフト部5による(m−n)ビットシフトした画素データを選択して累積加算処理を実行し、画像の下位ビット精度を擬似的に向上させる(図2(b)左欄)。
一方、境界ありの判定の結果進んだステップS5において、境界判定回路9は選択回路7を制御し、第2のビットシフト部6による単純に(m−n)ビットシフトした画素データを選択し、この場合は累積加算処理は実行しない(図2(b)右欄)。
ステップS4またはステップS5のあと、ステップS6において、入力画素データが1画面分すべて処理し終えたかを判定する。入力画素データが最終でない場合は、次いでステップS1に戻り、次の入力画素データの処理に移行する。入力画素データが最終である場合は、最終入力画素データと判断して、1画面分の処理が完了する。
以上で説明したように本実施の形態によれば、水平方向の隣接画素間の階調レベル差dh を算出し、この階調レベル差dh に基づいて水平方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定し、その判定結果に応じて適応的に累積加算処理のON/OFFを切り換え制御し、境界部に対してはノイズシェイプ処理を禁止するので、不均一な下位ビット情報の加算の結果、階調の均一性が保たれなくなることに起因する水平方向での境界部の輪郭ぼけの発生を防止し、画質低下を抑制することが可能となる。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2は、上記の実施の形態1において、さらに、水平方向での同一階調の連続画素数を求め、この同一階調の連続画素数によって水平方向での低階調領域と高階調領域との境界が輪郭部であるか否かを判定し、その判定結果に応じて累積加算処理のON/OFFの切り換え制御を行うものである。
本発明の実施の形態2は、上記の実施の形態1において、さらに、水平方向での同一階調の連続画素数を求め、この同一階調の連続画素数によって水平方向での低階調領域と高階調領域との境界が輪郭部であるか否かを判定し、その判定結果に応じて累積加算処理のON/OFFの切り換え制御を行うものである。
図3は本発明の実施の形態2における画像処理装置の構成を示すブロック図である。図3において、実施の形態1の図1におけるのと同じ符号は同一構成要素を指している。10は画素間減算回路8による水平方向の隣接画素間の階調レベル差dhを第1の閾値th1よりも小さい第2の閾値th2と比較し、水平方向の隣接画素間の階調レベル差dh が第2の閾値th2以下となっている水平方向の同一階調連続画素数αhを求め、この同一階調連続画素数αh を所定の輪郭判定画素数αhtと比較して輪郭の有無を判定する輪郭判定回路である。すなわち、水平方向の同一階調連続画素数αh が輪郭判定画素数αht以上となっているときは水平方向での低階調領域と高階調領域との境界が輪郭部であると判定し、同一階調連続画素数αhが輪郭判定画素数αht未満のときは輪郭部でないと判定する。本実施の形態においては、選択回路7は、輪郭判定回路10による判定結果が輪郭なし判定の場合は、境界判定回路9による判定結果のいかんに関係なくノイズシェイプ処理を伴う第1のビットシフト部5からのビットシフト画素データを選択する一方、輪郭判定回路10による判定結果が輪郭あり判定の場合は、境界判定回路9による判定結果のいかんに関係なく第2のビットシフト部6による単純なビットシフト画素データを選択する。その他の構成については、実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。
次に、上記のように構成された本実施の形態の画像処理装置の動作を図4および図5のフローチャートに従って説明する。
まずステップS11において、順次入力の画素データを更新する。
次いでステップS12において、画素間減算回路8は入力されてくる画素データにおいて水平方向での現画素データの階調レベルから前画素データの階調レベルを減算して水平方向の隣接画素間の階調レベル差dhを算出する。
次いでステップS13において、境界判定回路9は、ステップS12で算出した水平方向の隣接画素間の階調レベル差dhを第1の閾値th1と比較して水平方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する。すなわち、画素間減算回路8による水平方向の隣接画素間の階調レベル差dhが第1の閾値th1未満のときは、境界判定回路9は低階調領域と高階調領域との境界がないものと判定する。逆に、水平方向の隣接画素間の階調レベル差dh が第1の閾値th1以上のときは、境界判定回路9は境界ありと判定する。次いで、いずれの場合も、次いでステップS14に進み、ステップS14〜S18によって輪郭判定処理を行う。
以下、輪郭判定処理について説明する。
ステップS15において、順次入力の画素データをさらに更新する。
次いでステップS16において、ステップS12で算出した水平方向の隣接画素間の階調レベル差dhを第2の閾値th2と比較して、同一階調付近であるか否かを判定する。dh ≦th2で同一階調付近であれば、ステップS17に進んで、輪郭判定回路10は、水平方向の隣接画素間の階調レベル差dhが第2の閾値th2以下となっている同一階調の連続画素数を表す変数αh においてインクリメントを行い、同一階調連続画素数αh を求める。次いでステップS15に戻り、次の入力画素データへ進む。dh>th2で同一階調付近でないならばステップS18へ進む。
ステップS18において、輪郭判定回路10は、同一階調連続画素数αhが輪郭判定画素数αht以上となっているか否かを判定する。その判定結果で階調連続画素数αが輪郭判定画素数αht未満となっているときは、輪郭部ではないとしてステップS19に進み、輪郭判定回路10は選択回路7を制御し、ノイズシェイプ処理を伴う第1のビットシフト部5による(m−n)ビットシフトした画素データを選択し、累積加算処理を実行する。詳しくは、ステップS13の判断で低階調領域と高階調領域との境界であると判定するような場合(図5(b)の右欄)であっても、同一階調の連続画素数が少なければ、その境界部は実際には輪郭部ではないとして、実施の形態1の処理とは異なり、ノイズシェイプ処理を採用するものである(図5(b)の右欄の下の段)。なお、ステップS13の判断で低階調領域と高階調領域との境界ではないと判定するような場合(図5(b)の左欄)には、実施の形態1の場合と同様の処理となる(図5(b)の左欄の下の段)。
一方、ステップS18の判定結果で同一階調連続画素数αh が輪郭判定画素数αht以上となっているときは、輪郭部であるとしてステップS20に進み、輪郭判定回路10は選択回路7を制御し、第2のビットシフト部6による単純に(m−n)ビットシフトした画素データを選択し、この場合は累積加算処理は実行しない。詳しくは、ステップS13の判断で低階調領域と高階調領域との境界ではないと判定するような場合(図5(b)の左欄)であっても、同一階調の連続画素数が多ければ、その境界部ではないとしたものが実際には輪郭部であり、実施の形態1の処理とは異なり、ノイズシェイプ処理は採用しないのである(図5(b)の左欄の上の段)。なお、ステップS13の判断で低階調領域と高階調領域との境界であると判定するような場合(図5(b)の右欄)には、実施の形態1の場合と同様の処理となる(図5(b)の右欄の上の段)。
以上のように、水平方向の隣接画素間の階調レベル差dh が第1の閾値th1以上の場合であっても、その後、同一階調連続画素数αhが輪郭判定画素数αht未満の場合は、累積加算処理を行い、また水平方向の隣接画素間の階調レベル差dh が第1の閾値th1未満であっても、その後、同一階調連続画素数αhが輪郭判定画素数αht以上の場合は、累積加算処理を行わない制御となる。
ステップS19またはステップS20のあと、ステップS21において、入力画素データが1画面分すべて処理し終えたかを判定する。入力画素データが最終でない場合は、次いでステップS11に戻り、次の入力画素データの処理に移行する。入力画素データが最終である場合は、最終入力画素データと判断して、1画面分の処理が完了する。
以上のように本実施の形態によれば、境界判定回路9と選択回路7との間に輪郭判定回路10を介在させることにより、現画素における画素データの階調レベルと前画素における画素データの水平方向の隣接画素間の階調レベル差dh が第1の閾値th1未満でも、同一階調連続画素数αh が輪郭判定画素数αht以上の場合は、水平方向での低階調領域と高階調領域との境界を輪郭部であるとして、ノイズシェイプ処理による水平方向への連続画素データの始点画素と終点画素の次画素に対して累積加算処理を行わない。一方、水平方向の隣接画素間の階調レベル差dh が第1の閾値th1以上でも、同一階調連続画素数αhが輪郭判定画素数αht未満の場合は、水平方向での低階調領域と高階調領域との境界が輪郭部ではないとして、累積加算処理を行う。このように、水平方向の隣接画素間の階調レベル差dhの比較対象の範囲を広げることで、その境界部が輪郭なのかそうでないかを適応的に判断することを通じて、累積加算処理のON/OFFを切り換え制御することができる。すなわち、単純に低階調領域と高階調領域との境界の判別だけでなく、より具体的に輪郭部の判別を加味するので、画像の状況に対してより的確に対応した擬似多階調処理を実現することができる。
(実施の形態3)
上記の実施の形態1の場合には、水平方向の隣接画素間の階調レベル差dhを基準に境界の有無判定を行っているのに対して、本発明の実施の形態3は、垂直方向での隣接画素間の階調レベル差dv を基準に境界の有無判定を行うものである。
上記の実施の形態1の場合には、水平方向の隣接画素間の階調レベル差dhを基準に境界の有無判定を行っているのに対して、本発明の実施の形態3は、垂直方向での隣接画素間の階調レベル差dv を基準に境界の有無判定を行うものである。
図6は本発明の実施の形態3における画像処理装置の構成を示すブロック図である。図6において、実施の形態1の図1におけるのと同じ符号は同一構成要素を指している。3aは累積加算データ生成回路2の出力誤差データを1水平期間分記憶するラインメモリ、3bは入力されてくる画素データを1水平期間分記憶するラインメモリである。本実施の形態においては、加算回路4は、入力されてくるmビットの画素データとラインメモリ3aからの(m−n)ビットの出力誤差データを1ライン毎に加算する。また、ライン間減算回路8aは、現ラインの画素データの階調レベルからラインメモリ3bより出力される前ラインの同一位置の画素データの階調レベルを減算し、垂直方向の階調レベル差dv を算出する。また、境界判定回路9は、ライン間減算回路8aによる垂直方向の階調レベル差dvを所定の閾値tv1と比較して垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定し、その判定結果に従って選択回路7を制御する。すなわち、垂直方向の階調レベル差dvが閾値tv1未満のときは境界がないものと判定し、垂直方向の階調レベル差dv が閾値tv1以上のときは境界ありと判定する。その他の構成については、実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。
次に、上記のように構成された本実施の形態の画像処理装置の動作を説明する。
累積加算データ生成回路2から出力される累積加算後の誤差データを受け、ラインメモリ3aで1水平期間分の画素データを記憶する。次に、加算回路4において、現ラインのある位置の画素データに対してラインメモリ3aから出力される1ライン前の同一位置の画素における誤差データを加算することで、出力装置において表示可能な階調以上の階調情報を付加する。第1のビットシフト部5は、(m−n)ビットシフトした上位のnビットのデータを出力する。これにより1ライン毎の累積加算処理を可能にする。第2のビットシフト部6では、入力されてくる画素データを(m−n)ビットシフトした上位のnビットのデータを出力する。
ラインメモリ3bは、入力されてくる画素データを1水平期間分記憶する。ライン間減算回路8aは、現ラインの画素データの階調レベルからラインメモリ3bより出力される1ライン前の画素データの階調レベルを減算することで垂直方向の階調レベル差dvを求める。すなわち、上下ライン間の画素データ毎に垂直方向の階調レベル差dv を算出する。境界判定回路9による境界判定処理の動作については、実施の形態1の場合の図2のフローチャートにおいて、ステップS1の「次の画素を処理」を「次のラインの画素を処理」に置き換えて理解すればよい。すなわち、垂直方向の階調レベル差dvを所定の閾値tv1と比較して垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する。垂直方向の階調レベル差dv が閾値tv1未満のときは、境界判定回路9は垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界がないものと判定し、逆に、垂直方向の階調レベル差dvが閾値tv1以上のときは、境界ありと判定する。そして、境界なしと判定したときは、選択回路7は、ノイズシェイプ処理を伴う第1のビットシフト部5による(m−n)ビットシフトした画素データを選択して累積加算処理を実行し、画像の下位ビット精度を擬似的に向上させる。一方、境界ありと判定したときは、選択回路7は、第2のビットシフト部6による単純に(m−n)ビットシフトした画素データを選択し、この場合は累積加算処理は実行しない。
以上で説明したように本実施の形態によれば、垂直方向の階調レベル差dv を算出し、この垂直方向の階調レベル差dv に基づいて垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定し、その判定結果に応じて適応的に累積加算処理のON/OFFを切り換え制御し、境界部に対してはノイズシェイプ処理を禁止するので、不均一な下位ビット情報の加算の結果、階調の均一性が保たれなくなることに起因する垂直方向での境界部の輪郭ぼけの発生を防止し、画質低下を抑制することが可能となる。
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4は、上記の実施の形態3において、さらに、垂直方向での同一階調の連続画素数を求め、この同一階調の連続画素数によって垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界が輪郭部であるか否かを判定し、その判定結果に応じて累積加算処理のON/OFFの切り換え制御を行うものである。
本発明の実施の形態4は、上記の実施の形態3において、さらに、垂直方向での同一階調の連続画素数を求め、この同一階調の連続画素数によって垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界が輪郭部であるか否かを判定し、その判定結果に応じて累積加算処理のON/OFFの切り換え制御を行うものである。
図7は本発明の実施の形態4における画像処理装置の構成を示すブロック図である。図7において、実施の形態3の図6におけるのと同じ符号は同一構成要素を指している。10aはライン間減算回路8aによる垂直方向の隣接画素間の階調レベル差dvを第1の閾値tv1よりも小さい第2の閾値tv2と比較し、垂直方向の隣接画素間の階調レベル差dv が第2の閾値tv2以下となっている垂直方向の同一階調連続画素数αvを求め、この同一階調連続画素数αv を所定の輪郭判定画素数αvtと比較して輪郭の有無を判定する輪郭判定回路である。すなわち、垂直方向の同一階調連続画素数αv が輪郭判定画素数αvt以上となっているときは垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界が輪郭部であると判定し、同一階調連続画素数αvが輪郭判定画素数αvt未満のときは輪郭部でないと判定する。本実施の形態においては、選択回路7は、輪郭判定回路10aによる判定結果が輪郭なし判定の場合は、境界判定回路9による判定結果のいかんに関係なくノイズシェイプ処理を伴う第1のビットシフト部5からのビットシフト画素データを選択する一方、輪郭判定回路10aによる判定結果が輪郭あり判定の場合は、境界判定回路9による判定結果のいかんに関係なく第2のビットシフト部6による単純なビットシフト画素データを選択する。その他の構成については、実施の形態3と同様であるので、説明を省略する。
次に、上記のように構成された本実施の形態の画像処理装置の動作を説明する。
ライン間減算回路8aは、現ラインの入力画素データの階調レベルからラインメモリ3bより出力される1ライン前の同一位置の画素データの階調レベルを減算して、垂直方向の階調レベル差dvを算出する。境界判定回路9による境界判定処理の動作については、実施の形態2の場合の図4のフローチャートにおいて、ステップS11の「次の画素を処理」を「次のラインの画素を処理」に置き換えて理解すればよい。すなわち、垂直方向の階調レベル差dvを所定の閾値tv1と比較して垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する。垂直方向の階調レベル差dv が第1の閾値tv1未満のときは、境界判定回路9は垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界がないものと判定し、逆に、垂直方向の階調レベル差dvが第1の閾値tv1以上のときは、境界ありと判定する。
輪郭判定回路10aによる輪郭判定処理の動作については、実施の形態2の場合の図5のフローチャートにおいて、ステップS15の「次の画素を処理」を「次のラインの画素を処理」に置き換えて理解すればよい。すなわち、輪郭判定回路10aにおいて、垂直方向の隣接画素間の階調レベル差dv を第2の閾値tv2と比較して、同一階調付近であるか否かを判定する。dv≦tv2で同一階調付近であれば、輪郭判定回路10aは、垂直方向の隣接画素間の階調レベル差dv が第2の閾値tv2以下となっている同一階調連続画素数αv を求める。dv>tv2で同一階調付近でないならば、輪郭判定回路10aは、同一階調連続画素数αv が輪郭判定画素数αvt以上となっているか否かを判定する。その判定結果で階調連続画素数αが輪郭判定画素数αvt未満となっているときは、輪郭部ではないとして、輪郭判定回路10aは選択回路7を制御し、ノイズシェイプ処理を伴う第1のビットシフト部5による(m−n)ビットシフトした画素データを選択し、累積加算処理を実行する。詳しくは、低階調領域と高階調領域との境界であると判定するような場合であっても、同一階調の連続画素数が少なければ、その境界部は実際には輪郭部ではないとして、実施の形態3の処理とは異なり、ノイズシェイプ処理を採用するものである。なお、低階調領域と高階調領域との境界ではないと判定するような場合には、実施の形態3の場合と同様の処理となる。
一方、同一階調連続画素数αv が輪郭判定画素数αvt以上となっているときは、輪郭部であるとして、輪郭判定回路10aは選択回路7を制御し、第2のビットシフト部6による単純に(m−n)ビットシフトした画素データを選択し、この場合は累積加算処理は実行しない。詳しくは、低階調領域と高階調領域との境界ではないと判定するような場合であっても、同一階調の連続画素数が多ければ、その境界部ではないとしたものが実際には輪郭部であり、実施の形態3の処理とは異なり、ノイズシェイプ処理は採用しないのである。なお、低階調領域と高階調領域との境界であると判定するような場合には、実施の形態3の場合と同様の処理となる。
以上のように本実施の形態によれば、境界判定回路9と選択回路7との間に輪郭判定回路10aを介在させることにより、現ラインにおける画素データの階調レベルと前ラインにおける画素データとの垂直方向の隣接画素間の階調レベル差dv が第1の閾値tv1未満でも、同一階調連続画素数αv が輪郭判定画素数αvt以上の場合は、垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界を輪郭部であるとして、ノイズシェイプ処理による垂直方向への連続画素データの始点画素と終点画素の次画素に対して累積加算処理を行わない。一方、垂直方向の隣接画素間の階調レベル差dv が第1の閾値tv1以上でも、同一階調連続画素数αvが輪郭判定画素数αvt未満の場合は、垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界が輪郭部ではないとして、累積加算処理を行う。このように、垂直方向の隣接画素間の階調レベル差dvの比較対象の範囲を広げることで、その境界部が輪郭なのかそうでないかを適応的に判断することを通じて、累積加算処理のON/OFFを切り換え制御することができる。すなわち、単純に低階調領域と高階調領域との境界の判別だけでなく、より具体的に輪郭部の判別を加味するので、画像の状況に対してより的確に対応した擬似多階調処理を実現することができる。
(実施の形態5)
本発明の実施の形態5は、隣接するフレーム間である時間軸方向での隣接画素データ間の階調レベル差dfを基準に境界の有無判定を行うものである。
本発明の実施の形態5は、隣接するフレーム間である時間軸方向での隣接画素データ間の階調レベル差dfを基準に境界の有無判定を行うものである。
図8は本発明の実施の形態5における画像処理装置の構成を示すブロック図である。図8において、実施の形態3の図6におけるのと同じ符号は同一構成要素を指している。3cは累積加算データ生成回路2の出力誤差データを1フィールド期間分記憶するフレームメモリ、3dは入力されてくる画素データを1垂直期間分記憶するフレームメモリである。本実施の形態においては、加算回路4は、入力されてくるmビットの画素データとフレームメモリ3cからの(m−n)ビットの出力誤差データを1フレーム毎に加算する。また、フレーム間減算回路8bは、現フレームの画素データの階調レベルからフレームメモリ3cより出力される前フレームの同一座標の画素データの階調レベルを減算し、時間軸方向の階調レベル差df を算出する。また、境界判定回路9は、フレーム間減算回路8bによる時間軸方向の階調レベル差dfを所定の閾値tf1と比較して時間軸方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定し、その判定結果に従って選択回路7を制御する。すなわち、時間軸方向の階調レベル差dfが閾値tf1未満のときは境界がないものと判定し、時間軸方向の階調レベル差df が閾値tf1以上のときは境界ありと判定する。その他の構成については、実施の形態3と同様であるので、説明を省略する。
次に、上記のように構成された本実施の形態の画像処理装置の動作を説明する。
累積加算データ生成回路2から出力される累積加算後の誤差データを受け、フレームメモリ3cで1垂直期間分の画素データを記憶する。次に、加算回路4において、現フレームのある座標位置の画素データに対してフレームメモリ3cから出力される1フレーム前の同一座標位置の画素における誤差データを加算することで、出力装置において表示可能な階調以上の階調情報を付加する。第1のビットシフト部5は、(m−n)ビットシフトした上位のnビットのデータを出力する。これにより1フレーム毎の累積加算処理を可能にする。第2のビットシフト部6では、入力されてくる画素データを(m−n)ビットシフトした上位のnビットのデータを出力する。
フレームメモリ3dは、入力されてくる画素データを1垂直期間分記憶する。フレーム間減算回路8bは、現フレームの着目画素に対してフレームメモリ3dの1フレーム前の同一座標における画素の画素データを読み出し、互いに同一座標における現フレームの画素データの階調レベルから前フレームの画素データの階調レベルを減算することで時間軸方向の階調レベル差dfを算出する。境界判定回路9による境界判定処理の動作については、実施の形態1の場合の図2のフローチャートにおいて、ステップS1の「次の画素を処理」を「次のフレームの画素を処理」に置き換えて理解すればよい。すなわち、時間軸方向の階調レベル差dfを所定の閾値tf1と比較して時間軸方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する。時間軸方向の階調レベル差df が閾値tf1未満のときは、境界判定回路9は時間軸方向での低階調領域と高階調領域との境界がないものと判定し、逆に、時間軸方向の階調レベル差dfが閾値tf1以上のときは、境界ありと判定する。そして、境界なしと判定したときは、選択回路7は、ノイズシェイプ処理を伴う第1のビットシフト部5による(m−n)ビットシフトした画素データを選択して累積加算処理を実行し、画像の下位ビット精度を擬似的に向上させる。一方、境界ありと判定したときは、選択回路7は、第2のビットシフト部6による単純に(m−n)ビットシフトした画素データを選択し、この場合は累積加算処理は実行しない。
以上で説明したように本実施の形態によれば、現フレームにおける画素データの階調レベルから前フレームにおける画素データの階調レベルを減算して時間軸方向の階調レベル差df を算出し、この時間軸方向の階調レベル差df に基づいて時間軸方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定し、その判定結果に応じて適応的に累積加算処理のON/OFFを切り換え制御するので、境界部の輪郭ぼけの発生を防止し、画質低下を抑制することが可能となる。
(実施の形態6)
図9は本発明の実施の形態6における閾値補正装置の構成を示すブロック図である。
図9は本発明の実施の形態6における閾値補正装置の構成を示すブロック図である。
図9において、Φ1は1フレームの平均輝度レベル信号、Φ0はそのフレームの画像が平均輝度レベル(APL)の高い画像であるか低い画像であるかを判定するときの基準である平均輝度レベル判定基準、t0は画像の低階調領域と高階調領域との境界が輪郭部か否かを判断するための標準の閾値である。
11はフレーム毎に平均輝度レベル信号Φ1と平均輝度レベル判定基準Φ0とを入力とし、現フレームが平均輝度レベルの高いフレームか平均輝度レベルの低いフレームかを判別するとともに、平均輝度レベル信号Φ1と平均輝度レベル判定基準Φ0との輝度差絶対値ΔΦを算出する平均輝度レベル判別回路、12は輝度差絶対値ΔΦに対して任意のゲインk1をかけて閾値調整値k1・ΔΦを生成する第1の閾値調整値生成回路、13は輝度差絶対値ΔΦに対して任意のゲインk2をかけて閾値調整値k2・ΔΦを生成する第2の閾値調整値生成回路、14は標準の閾値t0に対して第1の閾値調整値生成回路12による閾値調整値k1・ΔΦを加算し高い側にシフトさせた閾値(t0 +k1・ΔΦ)を生成する加算回路、15は標準の閾値t0 に対して第2の閾値調整値生成回路13による閾値調整値k2・ΔΦを減算し低い側にシフトさせた閾値(t0−k2・ΔΦ)を生成する減算回路、16は平均輝度レベル判別回路11から出力される平均輝度レベル判別信号Hが平均輝度レベルの高いフレームであることを示しているときは、加算回路14が出力する高い側にシフトさせた閾値(t0+k1・ΔΦ)を選択し、平均輝度レベル判別信号Hが平均輝度レベルの低いフレームであることを示しているときは、減算回路15が出力する低い側にシフトさせた閾値(t0−k2・ΔΦ)を選択する選択回路である。選択回路16によって選択された後の信号t1 は平均輝度レベルに対応した補正後の閾値であり、この補正後の閾値t1 は、実施の形態1〜5の閾値またはその基礎として利用される。
次に、上記のように構成された本実施の形態の閾値補正装置の動作を説明する。
平均輝度レベル判別回路11にて、現フレームにおける画像の平均輝度レベル信号Φ1を平均輝度レベル判定基準Φ0と比較することで、現フレームの画像が階調レベルの高い画像か階調レベルの低い画像かを判別する。平均輝度レベル信号Φ1が平均輝度レベル判定基準Φ0以上の場合には、平均輝度レベル判別回路11は、平均輝度レベル判別信号Hとして“H”レベルを選択回路16に出力し、選択回路16は補正後の閾値t1として加算回路14で生成された標準の閾値t0 を高い側にシフトさせた閾値(t0 +k1・ΔΦ)を選択する。また、平均輝度レベル信号Φ1が平均輝度レベル判定基準Φ0未満の場合には、平均輝度レベル判別回路11は、平均輝度レベル判別信号Hとして“L”レベルを選択回路16に出力し、選択回路16は補正後の閾値t1として減算回路15で生成された標準の閾値t0 を低い側にシフトさせた閾値(t0 −k2・ΔΦ)を選択する。
補正後の閾値t1 を標準の閾値t0 より高い側にシフトさせるということは、後段処理において、累積加算実行の処理を促進し、累積加算非実行を抑制することに相当する。平均輝度レベルの高い画像は人間の視感度が低いが、この場合は、累積加算実行の処理を促進することにより、視覚的に見やすいものにすることができる。第1の閾値調整値生成回路12において、ゲインk1を調整することにより、補正後の閾値t1における高い側へのシフト量を微調整することが可能である。
逆に、補正後の閾値t1 を標準の閾値t0 より低い側にシフトさせるということは、後段処理において、累積加算実行の処理を抑制し、累積加算非実行を促進することに相当する。平均輝度レベルの低い画像は人間の視感度が高いが、この場合は、累積加算非実行を促進することにより、視覚的に見やすいものにすることができる。第2の閾値調整値生成回路13において、ゲインk2を調整することにより、補正後の閾値t1における低い側へのシフト量を微調整することが可能である。
以上で説明したように本実施の形態によれば、画像フレーム内の平均輝度レベルを判別し、平均輝度レベルが高いレベルにある画像では閾値t1を上げることにより、後段処理で累積加算処理を実施しやすくし、平均輝度レベルが低いレベルにある画像では閾値t1 を下げることにより、後段処理にて累積加算処理を実施しにくくする。
本発明の画像処理装置は、入力されてくる画素データのビット数に対して出力装置のビット精度が低い場合、画素データの下位ビットの情報を切り捨てるビット間引きを行って出力装置のビット精度に合わせるノイズシェイプ(擬似多階調表示)の技術が用いられる液晶表示ドライバや有機ELドライバ等として有用である。
a ノイズシェイプ処理部
1 乱数発生回路
2 累積加算データ生成回路
3 前データ保持回路
3a,3b ラインメモリ
3c,3d フレームメモリ
4 加算回路
5 第1のビットシフト部
6 第2のビットシフト部
7 選択回路
8 画素間減算回路
8a ライン間減算回路
8b フレーム間減算回路
9 境界判定回路
10,10a 輪郭判定回路
11 平均輝度レベル判別回路
12 第1の閾値調整値生成回路
13 第2の閾値調整値生成回路
14 加算回路
15 減算回路
16 選択回路
1 乱数発生回路
2 累積加算データ生成回路
3 前データ保持回路
3a,3b ラインメモリ
3c,3d フレームメモリ
4 加算回路
5 第1のビットシフト部
6 第2のビットシフト部
7 選択回路
8 画素間減算回路
8a ライン間減算回路
8b フレーム間減算回路
9 境界判定回路
10,10a 輪郭判定回路
11 平均輝度レベル判別回路
12 第1の閾値調整値生成回路
13 第2の閾値調整値生成回路
14 加算回路
15 減算回路
16 選択回路
Claims (8)
- 入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データにおいて水平方向での現画素データと前画素データとの階調レベル差を算出する画素間減算手段と、
前記画素間減算手段による前記水平方向の隣接画素間の階調レベル差を所定の閾値と比較して水平方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定手段と、
前記境界判定手段による判定結果が境界なし判定のときは前記第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、前記判定結果が境界あり判定のときは前記第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択する選択手段とを備えた画像処理装置。 - 入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データにおいて水平方向での現画素データと前画素データとの階調レベル差を算出する画素間減算手段と、
前記画素間減算手段による前記水平方向の隣接画素間の階調レベル差を所定の閾値と比較して水平方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定手段と、
水平方向にほぼ同一の階調レベルの画素の連続数を表す同一階調連続画素数を算出し、前記同一階調連続画素数を所定の輪郭判定画素数と比較して輪郭の有無を判定する輪郭判定手段と、
前記輪郭判定手段による判定結果が輪郭なし判定のときは前記第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、前記輪郭判定手段による判定結果が輪郭あり判定のときは前記第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択する選択手段とを備えた画像処理装置。 - 入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データにおいて垂直方向での現ラインの画素データと前ラインの画素データとの階調レベル差を算出するライン間減算手段と、
前記ライン間減算手段による前記垂直方向の階調レベル差を所定の閾値と比較して垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定手段と、
前記境界判定手段による判定結果が境界なし判定のときは前記第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、前記判定結果が境界あり判定のときは前記第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択する選択手段とを備えた画像処理装置。 - 入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データにおいて垂直方向での現ラインの画素データと前ラインの画素データとの階調レベル差を算出するライン間減算手段と、
前記ライン間減算手段による前記垂直方向の階調レベル差を所定の閾値と比較して垂直方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定手段と、
垂直方向にほぼ同一の階調レベルの画素の連続数を表す同一階調連続画素数を算出し、前記同一階調連続画素数を所定の輪郭判定画素数と比較して輪郭の有無を判定する輪郭判定手段と、
前記輪郭判定手段による判定結果が輪郭なし判定のときは前記第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、前記輪郭判定手段による判定結果が輪郭あり判定のときは前記第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択する選択手段とを備えた画像処理装置。 - 入力されてくる画素データに対してノイズシェイプ処理のための累積加算を行った結果の画素データに対するビットシフトを行う第1のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データに対して単純にビットシフトを行う第2のビットシフト手段と、
前記入力されてくる画素データにおいて時間軸方向での現フレームの画素データと前フレームの画素データとの階調レベル差を同一座標の画素毎に算出するフレーム間減算手段と、
前記フレーム間減算手段による前記時間軸方向の階調レベル差を所定の閾値と比較して時間軸方向での低階調領域と高階調領域との境界の有無を判定する境界判定手段と、
前記境界判定手段による判定結果が境界なし判定のときは前記第1のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択し、前記判定結果が境界あり判定のときは前記第2のビットシフト手段によるビットシフト画素データを選択する選択手段とを備えた画像処理装置。 - さらに、フレーム毎に現フレームが平均輝度レベルの高いフレームか低いフレームかを判別し、前記現フレームが平均輝度レベルの高いフレームであるときは標準の閾値を高い側へシフトさせ、前記現フレームが前記平均輝度レベルの低いフレームであるときは前記標準の閾値を低い側へシフトさせる閾値補正手段を備えている請求項1から請求項5までのいずれかに記載の画像処理装置。
- 前記閾値補正手段は、
前フレームの平均輝度レベルを平均輝度レベル判定基準と比較して、現フレームが平均輝度レベルの高いフレームか平均輝度レベルの低いフレームかを判別するとともに、前記平均輝度レベルと前記平均輝度レベル判定基準との輝度差絶対値を算出する平均輝度レベル判別回路と、
前記平均輝度レベル判別回路による前記輝度差絶対値に対して所定のゲインをかけて第1の閾値調整値を生成する第1の閾値調整値生成回路と、
前記平均輝度レベル判別回路による前記輝度差絶対値に対して所定のゲインをかけて第2の閾値調整値を生成する第2の閾値調整値生成回路と、
標準の閾値に対して前記第1の閾値調整値生成回路による前記第1の閾値調整値を加算する加算回路と、
標準の閾値に対して前記第2の閾値調整値生成回路による前記第2の閾値調整値を減算する減算回路と、
前記平均輝度レベル判別回路から出力される平均輝度レベル判別信号が平均輝度レベルの高いフレームであることを示しているときは、前記加算回路の出力信号を選択し、前記平均輝度レベル判別信号が平均輝度レベルの低いフレームであることを示しているときは、前記減算回路の出力信号を選択する選択回路とを備えている請求項6に記載の画像処理装置。 - 前記第1の閾値調整値生成回路および前記第2の閾値調整値生成回路において、前記ゲインを任意に可変可能にしている請求項7に記載の画像処理装置。
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