JP2009128608A - 表示モジュール制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 表示モジュールにおける自然な画像表示を実現する表示モジュール制御装置を提供する。
【解決手段】 入力された画像信号に含まれる、１フレームの画像を構成する画素の輝度の、複数に区分したレベル毎の頻度を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、複数のレベルの中の１つ以上のレベルを第１のレベルとして設定し、ヒストグラムの、複数のレベルの中の最低レベルよりも高く前記第１のレベルよりも低い１つ以上の第２のレベルの頻度が所定の閾値未満である場合に、該ヒストグラムの第１のレベルの頻度を減算して補正済みヒストグラムを生成するヒストグラム補正部と、補正済みヒストグラムの特徴量を抽出し、該抽出した特徴量に基づいて、バックライト光源が発生する光を変調する光変調素子を有する表示モジュールの該バックライト光源を制御するバックライト光源制御信号を生成する制御信号生成部とを備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、バックライト光源が発生する光を変調する光変調素子を有する表示モジュールを制御する表示モジュール制御装置に関する。

従来より、入力されてくる画像信号に応じて光源からの光を変調する光変調素子を有する、液晶などの表示モジュールが知られている。

この様な表示モジュールには、入力されてくる画像信号の輝度を、レベル毎の出現頻度でフレーム毎にヒストグラム化し、その特徴量に基づいて上記光源の輝度を動的に調整するものがある。

ところが、映画など、字幕が入り込む画像については、字幕の有無が画像信号の輝度に与える影響が大きく、この様に光源の輝度を画像信号の輝度に基づいて調整するタイプの表示モジュールでは、字幕の有無によって画面の明るさが極端に変化するおそれがある。

これに対し、入力されてくる画像信号のうち、字幕の出る率が高い周辺領域の画像信号を除いた残りの画像信号の輝度をヒストグラム化して使用する提案がなされている。
特開２００５−３４６０３２号公報

しかしながら、上記提案では、周辺領域に画像上重要な情報が含まれている場合には画像が不自然になってしまうおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑み、表示モジュールにおける自然な画像表示を実現する表示モジュール制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の表示モジュール制御装置は、
バックライト光源とこのバックライト光源が発生する光を変調する光変調素子とからなる表示モジュールを制御する表示モジュール制御装置であって、
入力された画像信号に含まれる、１フレームの画像を構成する画素の輝度の、複数に区分したレベル毎の頻度を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
上記複数のレベルの中の１つ以上のレベルを第１のレベルとして設定し、上記ヒストグラムの、上記複数のレベルの中の最低レベルよりも高く上記第１のレベルよりも低い１つ以上の第２のレベルの頻度が所定の閾値未満である場合に、このヒストグラムの第１のレベルの頻度を減算して補正済みヒストグラムを生成するヒストグラム補正部と、
上記補正済みヒストグラムの特徴量を抽出し、この抽出した特徴量に基づいて、上記バックライト光源を制御するバックライト光源制御信号を生成する制御信号生成部とを備えたことを特徴とする。

本発明は、入力されてくる画像信号に含まれる、画素の輝度を、複数のレベル毎の出現頻度を示すヒストグラムで表した場合に、第１のレベルよりも低い第２のレベルの頻度が所定の閾値未満である場合には、この第１のレベルの出現は字幕の存在によるものと推定できることを見いだしたことに基づいてなされたものである。本発明の表示モジュール制御装置では、第２のレベルの頻度が所定の閾値未満である場合には、第１のレベルの出現頻度を減算し、字幕成分を弱めるように補正を行なったヒストグラムに基づいてバックライト光源の輝度が制御される。これにより、字幕の有無がバックライト光源の輝度に与える影響も弱められ、自然な画像表示を実現できる。

ここで、上記ヒストグラム補正部が、上記減算を、上記第１のレベルの頻度が所定の減算量を超える場合に、この所定の減算量だけ減算するように行うものであってもよい。

また、上記入力された画像信号を処理して、上記光変調素子を制御する処理済み画像信号を生成する画像処理部をさらに有し、
上記制御信号生成部が、さらに、上記抽出した特徴量に基づいて、上記画像処理部を制御する画像処理制御信号を生成するものであることが好ましい。

この様に、補正済みヒストグラムから抽出した特徴量に基づいて、画像処理部を制御する画像処理制御信号を生成することで、例えば、バックライトの輝度の制御と合わせて高い画像品質の表示を実現することができる。

ここで、上記第１のレベルが、上記複数のレベルの中の最高のレベルを含むことも好ましい。

字幕は、通常、白文字である場合が多いことから、その存在は上記ヒストグラムにおいては最高の輝度レベルに出現すると考えられることから、この様に、第１のレベルが、最高の輝度レベルを含むようにすると、字幕の有無がバックライト光源の輝度に与える影響をより確実に弱めることができる。

本発明の表示モジュール制御装置によれば、表示モジュールにおける自然な画像表示を実現することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、半導体回路の内部ブロック図である。

図１に示す半導体回路１には、画像処理部１５と、ヒストグラム解析部１１と、ヒストグラム補正部１２と、特徴量抽出部１３と、演算部１４とが備えられている。この半導体回路１が、本発明の表示モジュール制御装置の一実施形態である。

また、図１には、この半導体回路１が制御する液晶モジュール２も示されている。この液晶モジュール２には、液晶パネル２１と、バックライト光源であるＣＦＬ（冷陰極蛍光ランプ）とが備えられている。

ヒストグラム解析部１１では、入力されてきた画像信号中の輝度信号がフレーム単位でヒストグラム化される。複数のフレームの画像信号中の輝度信号を蓄積してヒストグラムを作成することも可能である。もしくは、逆に、フレーム全体を複数の部分に分割し、その部分ごとにヒストグラムを生成してもよい。すなわち、ヒストグラム解析部１１は、少なくとも１フレームの、少なくとも所定部分の画素の輝度を頻度を示すヒストグラムを生成する。

ヒストグラム補正部１２では、ヒストグラム解析部１１によるヒストグラムが、詳しくは後述する手法により補正される。

特徴量抽出部１３では、ヒストグラム補正部１２で補正されたヒストグラムから、詳しくは後述する所定の特徴量が抽出される。

演算部１４では、特徴量抽出部１３で抽出された特徴量に基づいて、画像処理部１５に入力されてきた画像信号に対する補正処理の態様を制御する画像処理制御信号が生成される。生成された画像処理制御信号は画像処理部１５に入力される。

また、演算部１４では、画像処理制御信号を生成すると共に、特徴量抽出部１３で抽出された特徴量に基づいてＣＦＬ２２の輝度を制御するバックライト制御信号が生成される。生成されたバックライト制御信号はＣＦＬ２２に入力される。

画像処理部１５では、前述したように演算部１４からの画像処理制御信号に基づいて補正が施され、補正済の画像信号は液晶パネル２１に入力される。

液晶パネル２１では、画像処理部１５から入力された補正済みの画像信号に基づいた画像が表示される。

ここで、バックライト制御信号によるＣＦＬ２２の輝度制御、および、輝度制御と連動した画像処理制御の一例について簡単に説明する。表示するフレームの画像の輝度が、高い輝度の範囲を含めて分布している場合には、ＣＦＬ２２の輝度を高く制御する。そして、画像処理部１５では、液晶パネル２１の特性に合わせたガンマ補正が行われるとともに、入力された画像信号に含まれる最も高い輝度の画素の信号が液晶パネル２１が表示可能な最も高い階調の信号として出力されるように、ゲインを低くする制御を行って、液晶パネル２１に供給する補正済み画像信号を生成する。一方、表示するフレームの画像の輝度が、低い輝度の領域のみに分布している場合には、その画像の中の最も高い輝度に合わせてＣＦＬ２２の輝度を低くする制御を行う。そして、画像処理部１５は、入力された画像信号に含まれる最も高い輝度の画素の信号が液晶パネル２１が表示可能な最も高い階調の信号として出力されるように、ゲインを高くする設定を行う。これにより、全体的に暗い画面の場合にも、液晶パネル２１の階調表示能力を生かした高い品質の画像を表示することが可能になる。

このような、ＣＦＬ２２および画像処理部１５の制御を可能にするように、ヒストグラム解析部１１によるヒストグラムの生成、特徴量抽出部１３による特徴量の抽出、および、演算部１４による画像処理制御信号およびバックライト制御信号の生成が行われる。しかし、表示すべき画像によって、ヒストグラム解析部１１によって生成されたヒストグラムをそのまま用いて特徴量抽出部１３による特徴量抽出を行い、その特徴量にもとづいて演算部１４によるバックライト制御信号および画像処理制御信号の生成を行うと、かえって画質が劣化することがある。この問題を解決するために、図１の実施形態では、ヒストグラム補正部１２が設けられている。

次に、ヒストグラム補正部１２におけるヒストグラムの補正について説明する。

図２は、ヒストグラム補正部によるヒストグラムに対する補正の様子を示す図である。

図２の左側には、ヒストグラム解析部１１によるヒストグラムが示され、図２の右側には、ヒストグラム補正部１２による補正済ヒストグラムが示されている。このヒストグラムは、レベルが低い方のレベル０からレベルが高い方のレベル１０までの１１段階のレベルに分けられた輝度レベル（横軸）毎に出現頻度（縦軸）を示したものである。

図２の左側に示した補正前のヒストグラムでは、レベル０の頻度はゼロであるものの、レベル１からレベル３にかけては頻度が次第に上昇し、レベル４からレベル６にかけては頻度が次第に低下してレベル７、８、９における頻度はゼロとなる。そして、レベル１０では再び頻度が出現する。

一方、図２の右側に示す補正後のヒストグラムでは、左側に示す補正前のヒストグラムと比べ、レベル１０の頻度を所定頻度αだけ減らす補正がなされている。

通常、映画の字幕は白文字である。そのため、全体的に暗い画面に字幕が入っているフレームに対応する画像信号のヒストグラムは、図２の左側に示すような、輝度レベルが最も高いレベル１０に字幕による頻度が出現するものの、その手前の１つもしくは複数のレベルの出現頻度は低いものとなる傾向がある。そのヒストグラムに基づいてＣＦＬ２２の輝度を制御する場合、字幕の有り無しがＣＦＬ２２の輝度制御に与える影響が大きくなる。

最も単純には、特徴量抽出部１３は、ヒストグラムに現れる最も高い輝度レベルを表示すべきフレームの画像の特徴量として抽出する。そして、この抽出された特徴量に基づいて、演算部１４が、画像処理制御信号およびバックライト制御信号を生成する。従って、図２の左側に示された補正前のヒストグラムに基づいて制御を行うと、ＣＦＬ２２の輝度を高くし、画像処理部１５のゲインを低くする設定が行われる。ところが、同程度の明るさで字幕が入っていない画像の場合、ヒストグラムには、宇幕に対応するレベル１０の頻度は現れない。このようなヒストグラムに基づいて制御を行うと、ＣＦＬ２２の輝度を低くし、画像処理部１５のゲインを高くする設定が行われる。このため、字幕の有り無しによって画像の明るさが極端に変化する、不自然な表示になる。

そこで、本実施形態の半導体回路１では、補正前のヒストグラムにおいて、レベル１０に頻度が出現しているにも拘わらず、それよりも低い１つもしくは複数のレベル、具体的には例えば、レベル８の頻度とレベル９の頻度との合計値が所定の閾値を下回っている場合には、レベル１０に出現している頻度は字幕によるものと判断する。そして減算量αを減算する補正がヒストグラム補正部１２でなされる。これにより、字幕の有り無しにかかわらず、画像に応じたバックライト制御が可能となる。

なお、図２の右側に示した例では、補正後にもレベル１０にわずかに頻度が残っている。ヒストグラムに現れる最も高い輝度レベルのみを特徴量として抽出して制御を行うと、補正後のヒストグラムに基づいて制御を行った場合でもＣＦＬ２２の輝度が高くなるように制御が行われる。しかし現実には、例えば、それぞれの輝度レベルの頻度も考慮した、より詳細な制御が行われる。すなわち、図２の右側に示された例のように、レベル１０に頻度が残っていても、その頻度が低ければ、ＣＦＬ２２の輝度を低くし、画像処理部１５のゲインを高くするように制御が行われる。

さらに、レベル１０に出願している輝度が宇幕によるものであると判断した場合にも、レベル１０の輝度をゼロにするように補正を行うのではなく、所定の減算量を減算する補正を行うことにより、さらに良好な制御を行うことができる。例えば、また、減算後にもレベル１０に頻度を残すことで、暗い背景に白色の字幕が有ることに加えて、一部に明るい画像がある場合に、明るい画像の情報がヒストグラムに維持される。この、維持された情報を利用して制御を行うことにより、明るい画像の白つぶれを防止することができる。尚、ヒストグラム補正部１２では、レベル８の頻度とレベル９の頻度との合計値が所定の閾値を下回っている場合であって、レベル１０の頻度が閾値α未満である場合には、レベル１０の頻度をゼロにする補正がなされる。

図３は、ヒストグラムを示す図である。

図３には、レベル１０に頻度が出現しているものの、レベル８の頻度とレベル９の頻度との合計値が所定の閾値以上となっているために、ヒストグラム補正部１２でのレベル１０の頻度の減算が行われなかった場合が示されている。

これは、レベル１０の手前のレベル８およびレベル９の頻度が比較的高いことから比較的明るい背景に白色の字幕がある、すなわち、図３の左側に示すように、レベル１０の頻度には、字幕だけではなく、画像によるものも含まれていると判断されるためである。このように、本実施形態の半導体集積回路１のヒストグラム補正部１２は、レベル１０の頻度が存在する場合にも、それよりも低いレベルの頻度が所定の閾値以上である場合には、レベル１０の頻度の減算を行わない。これにより、比較的明るい背景に白字幕がある場合の、背景の白つぶれを防止することができる。

ヒストグラム補正部１２では、以上に説明したような補正がヒストグラムに対して行われ、その後、特徴量抽出部１３では、補正されたヒストグラムの特徴量を抽出して演算部１４に入力する。演算部１４では、入力されてきた特徴量に応じてバックライト制御信号を生成してバックライト２２に入力する。また、演算部１４では、入力されてきた特徴量に応じて画像処理制御信号を生成して画像処理部１５に入力する。

以上説明したように、本実施形態の半導体回路１では、字幕による影響が弱められた輝度信号分布に基づいてＣＦＬ２２の輝度制御が行われることから、字幕の有無が、ＣＦＬ２２の輝度に与える影響も弱められる。したがって、本実施形態の半導体回路１によれば、液晶パネル２１における自然な画像表示を実現できる。

尚、以上の実施形態では、特徴量抽出部１３が抽出した同一の特徴量に基づいて演算部１４において、画像処理制御信号とバックライト制御信号との両方を生成する例を挙げて説明した。しかし、画像処理制御信号の生成を、バックライト制御信号生成に利用される特徴量とは異なる特徴量に基づいて行う、もしくは、バックライト制御信号生成に利用される特徴量に加えて、他の特徴量に基づいて行うことも可能である。

半導体回路の内部ブロック図である。 ヒストグラム補正部によるヒストグラムに対する補正の様子を示す図である。 ヒストグラムを示す図である。

符号の説明

１ 半導体回路
１１ ヒストグラム解析部
１２ ヒストグラム補正部
１３ 特徴量抽出部
１４ 演算部
１５ 画像処理部
２ 液晶モジュール
２１ 液晶パネル
２２ ＣＦＬ

Claims (4)

1. バックライト光源と該バックライト光源が発生する光を変調する光変調素子とからなる表示モジュールを制御する表示モジュール制御装置であって、
   入力された画像信号に含まれる、１フレームの画像を構成する画素の輝度の、複数に区分したレベル毎の頻度を示すヒストグラムを生成するヒストグラム生成部と、
   前記複数のレベルの中の１つ以上のレベルを第１のレベルとして設定し、前記ヒストグラムの、前記複数のレベルの中の最低レベルよりも高く前記第１のレベルよりも低い１つ以上の第２のレベルの頻度が所定の閾値未満である場合に、該ヒストグラムの第１のレベルの頻度を減算して補正済みヒストグラムを生成するヒストグラム補正部と、
   前記補正済みヒストグラムの特徴量を抽出し、該抽出した特徴量に基づいて、前記バックライト光源を制御するバックライト光源制御信号を生成する制御信号生成部とを備えたことを特徴とする表示モジュール制御装置。
2. 前記ヒストグラム補正部が、前記減算を、前記第１のレベルの頻度が所定の減産量を超える場合に、該所定の減算量だけ減算するように行うことを特徴とする請求項１記載の表示モジュール制御装置。
3. 前記入力された画像信号を処理して、前記光変調素子を制御する処理済み画像信号を生成する画像処理部をさらに有し、
   前記制御信号生成部が、さらに、前記抽出した特徴量に基づいて、前記画像処理部を制御する画像処理制御信号を生成することを特徴とする請求項１又は２記載の表示モジュール制御装置。
4. 前記第１のレベルが、前記複数のレベルの中の最高のレベルを含むことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項記載の表示モジュール制御装置。

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