JP2010014810A - 映像信号処理装置及び映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度が平坦な画像領域同士が隣接する場合に画像領域の境界付近で生じる偽輪郭を防止し、画質の品位を向上させる。
【解決手段】輝度変化量算出回路１２は、所定の数の画素で構成される注目画素ブロックと、所定の数の画素で構成される複数の周辺画素ブロックとの輝度の変化量を周辺画素ブロック毎に算出し、制御信号生成部１３は、算出された周辺画素ブロック毎の変化量がそれぞれ所定の値以下であるか否かを判断し、変化量が所定の値以下であると判断された周辺画素ブロックの数が所定の数以上であるか否かを判断し、判断結果に応じて、入力映像信号の注目画素ブロックの輝度の補正を制御する制御信号を生成し、輝度補正回路１４は、生成された制御信号を用いて、入力映像信号の注目画素ブロックの輝度を補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力される映像信号に対して、輝度レベルを制御する映像信号処理装置及び映像表示装置に関するものである。

映像表示装置においては、映像の高画質化を目的とする様々な映像信号処理が行われている。特に、入力された映像信号に対して、コントラストを調整する映像信号処理手段として、映像信号中の輝度レベルの分布を作成し、各輝度レベルの分布頻度が均一になるように階調変換を行うことで、映像のコントラストを強調する分布頻度均一化手法（ヒストグラム均等化手法）が一般的に用いられている。しかし、この手法は、全映像データに対して単一曲線で輝度変換を行うため、局所的にはかえってコントラストが低下してしまう部分が生じることがある。

このような課題を改善するために、例えば、特許文献１では、ヒストグラムを用いず、人間の視覚モデルを基にしたコントラスト改善技術を提案しており、その構成図は図１４のようになる。図１４において、画像処理装置は、入力画像をデジタル画像に変換する画像入力手段１０１、コントラスト改善手段１０２、及びデジタル画像とコントラスト改善手段１０２で得られた強調画像とを合成する画像合成手段１０３を備える。

また、コントラスト改善手段１０２は、比較画素決定手段１０４、周囲平均手段１０５、改善量算出手段１０６、変換基準値算出手段１０７及び画素値変換手段１０８で構成される。

比較画素決定手段１０４は、コントラストを調整するための輝度変換を行う対象画素の周辺領域より比較対象にする周辺画素を決定する。周囲平均手段１０５は、周辺画素における画素値の平均画素値を算出する。改善量算出手段１０６は、周囲平均手段１０５で得られた対象画素の局所的な特徴を表す平均画素値と、対象画素の画素値との比を基にコントラスト改善量を算出する。変換基準値算出手段１０７は、改善量算出手段１０６から得られたコントラスト改善量を実際の画素値に変換する際の変換基準値を求める。画素値変換手段１０８は、変換基準値算出手段１０７によって求められた変換基準値を基に改善量算出手段１０６で得られたコントラスト改善量を対象画素におけるコントラスト改善後の画素値に変換する。

人間の視覚は、対象画素に対して知覚された画素値のみで対象画素の情報（色及びコントラストなど）を認知するのではなく、対象画素とその周囲にある画素との相対的な関係により、対象画素の画素値を調整することで画素情報を知覚している。人間の視覚モデルを基にした上記のコントラスト改善技術はその他の手法よりもより鮮明なコントラスト変換画像を得ることができる。
特開２００４−３８８４２号公報

図１４で示すような人間の視覚モデルを利用したコントラスト改善技術は、対象画素の輝度とその周囲にある画素の輝度とを基にして対象画素の輝度を調整するため、隣接する画素の輝度が一定ではない画像領域では、コントラスト改善の効果が得られる。また、隣接する画素の輝度が一定で変化が少ない画像領域（輝度が平坦な画像領域）においては、対象画素の輝度が変化することはない。このような画像領域では、輝度の変化及びコントラスト改善を望まないため、画質の品位的に問題はない。

しかしながら、輝度が平坦な画像領域同士が隣接する場合、画像領域の境界（エッジ）付近においては、対象画素の輝度が一定であるにも関わらず、その周囲にある画素の輝度が対象画素の位置によって異なるため、輝度の補正量に差が生じる。これにより、本来輝度が一定であるはずの画像領域で偽輪郭が生じるため、画質の品位が低下する虞がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、輝度が平坦な画像領域同士が隣接する場合に画像領域の境界付近で生じる偽輪郭を防止することができ、画質の品位を向上させることができる映像信号処理装置及び映像表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る映像信号処理装置は、所定の数の画素で構成される注目画素ブロックと、所定の数の画素で構成される複数の周辺画素ブロックとの輝度の変化量を前記周辺画素ブロック毎に算出する輝度変化量算出部と、前記輝度変化量算出部によって算出された前記周辺画素ブロック毎の前記変化量がそれぞれ所定の値以下であるか否かを判断する第１の判断部と、前記第１の判断部によって変化量が所定の値以下であると判断された周辺画素ブロックの数が所定の数以上であるか否かを判断する第２の判断部と、前記第２の判断部による判断結果に応じて、入力映像信号の前記注目画素ブロックの輝度の補正を制御する制御信号を生成する制御信号生成部と、前記制御信号生成部によって生成された制御信号を用いて、入力映像信号の前記注目画素ブロックの輝度を補正する輝度補正部とを備える。

この構成によれば、所定の数の画素で構成される注目画素ブロックと、注目画素ブロックの周辺に位置するとともに所定の数の画素で構成される複数の周辺画素ブロックとの輝度の変化量が周辺画素ブロック毎に算出される。そして、算出された周辺画素ブロック毎の変化量がそれぞれ所定の値以下であるか否かが判断され、変化量が所定の値以下であると判断された周辺画素ブロックの数が所定の数以上であるか否かが判断される。その後、判断結果に応じて、入力映像信号の注目画素ブロックの輝度の補正を制御する制御信号が生成され、生成された制御信号を用いて、入力映像信号の注目画素ブロックの輝度が補正される。

したがって、注目画素ブロックの輝度と略同じ輝度を有する周辺画素ブロックの数に応じて、注目画素ブロックの輝度の補正が制御されるので、輝度が平坦な画像領域同士が隣接する場合に画像領域の境界付近で生じる偽輪郭を防止することができ、画質の品位を向上させることができる。

また、上記の映像信号処理装置において、前記注目画素ブロック及び前記周辺画素ブロックは、１つの画素で構成されることが好ましい。

この構成によれば、１画素単位で輝度の補正が制御されるので、より高精度に輝度の補正を行うことができる。

また、上記の映像信号処理装置において、前記輝度変化量算出部は、前記注目画素ブロック及び前記周辺画素ブロックが複数の画素で構成される場合、前記注目画素ブロック内の複数の画素の輝度の平均値と、前記周辺画素ブロック内の複数の画素の輝度の平均値との変化量を前記周辺画素ブロック毎に算出することが好ましい。

この構成によれば、注目画素ブロック及び周辺画素ブロックが複数の画素で構成される場合、注目画素ブロック内の複数の画素の輝度の平均値と、周辺画素ブロック内の複数の画素の輝度の平均値との変化量が周辺画素ブロック毎に算出される。したがって、注目画素ブロック及び周辺画素ブロックが複数の画素で構成される場合であっても、注目画素ブロックの平均輝度と略同じ平均輝度を有する周辺画素ブロックの数に応じて、注目画素ブロック内の各画素の輝度の補正を制御することができる。

また、上記の映像信号処理装置において、前記制御信号生成部は、前記第２の判断部によって変化量が所定の値以下である周辺画素ブロックの数が所定の数以上であると判断された場合、入力映像信号の前記注目画素ブロックの輝度を補正しないように制御する制御信号を生成し、前記第２の判断部によって変化量が所定の値以下である周辺画素ブロックの数が所定の数より少ないと判断された場合、入力映像信号の前記注目画素ブロックの輝度を補正するように制御する制御信号を生成することが好ましい。

この構成によれば、変化量が所定の値以下である周辺画素ブロック、すなわち注目画素ブロックの輝度と略同じ輝度を有する周辺画素ブロックの数が所定の数以上であると判断された場合、入力映像信号の注目画素ブロックの輝度が補正されず、また、注目画素ブロックの輝度と略同じ輝度を有する周辺画素ブロックの数が所定の数より少ないと判断された場合、入力映像信号の注目画素ブロックの輝度が補正される。

したがって、注目画素ブロックの輝度と略同じ輝度を有する周辺画素ブロックの数に基づいて、注目画素ブロックの平坦度を判断することができ、入力映像信号の注目画素ブロックの輝度を補正するか否かを制御することができる。

また、上記の映像信号処理装置において、前記注目画素ブロックを含む所定の領域内において、前記輝度変化量算出部によって算出された前記変化量が所定の値以下である周辺画素ブロックが前記注目画素ブロックを含めて所定の数連続しているか否かを判断する第３の判断部をさらに備え、前記制御信号生成部は、前記第３の判断部による判断結果に応じて、入力映像信号の前記注目画素ブロックの輝度の補正を制御する制御信号を生成することが好ましい。

この構成によれば、注目画素ブロックを含む所定の領域内において、変化量が所定の値以下である周辺画素ブロックが注目画素ブロックを含めて所定の数連続しているか否かが判断され、判断結果に応じて、入力映像信号の注目画素ブロックの輝度の補正を制御する制御信号が生成される。

したがって、単に、注目画素ブロックの輝度と略同じ輝度を有する周辺画素ブロックの数に基づいて、注目画素ブロックの平坦度を判断するのではなく、さらに、注目画素ブロックの輝度と略同じ輝度を有する周辺画素ブロックが連続している数に基づいて、注目画素ブロックの平坦度を判断することができる。

また、上記の映像信号処理装置において、前記制御信号生成部は、前記第２の判断部によって前記変化量が所定の値以下である周辺画素ブロックの数が所定の数以上であると判断され、かつ前記第３の判断部によって前記変化量が所定の値以下である周辺画素ブロックが前記注目画素ブロックを含めて所定の数連続していると判断された場合、入力映像信号の前記注目画素ブロックの輝度を補正しないように制御する制御信号を生成することが好ましい。

この構成によれば、変化量が所定の値以下である周辺画素ブロックの数が所定の数以上であると判断され、かつ変化量が所定の値以下である周辺画素ブロックが注目画素ブロックを含めて所定の数連続していると判断された場合、入力映像信号の注目画素ブロックの輝度が補正されない。

したがって、注目画素ブロックの輝度と略同じ輝度を有する周辺画素ブロックの数と、注目画素ブロックの輝度と略同じ輝度を有する周辺画素ブロックが連続している数とに基づいて、入力映像信号の注目画素ブロックの輝度を補正するか否かを制御することができる。

本発明に係る映像表示装置は、上記の映像信号処理装置と、前記映像信号処理装置によって輝度が補正された映像信号を表示する表示装置とを備える。

この構成によれば、輝度が平坦な画像領域同士が隣接する場合に画像領域の境界付近で生じる偽輪郭を防止し、画質の品位を向上させた映像を表示することができる。

本発明によれば、注目画素ブロックの輝度と略同じ輝度を有する周辺画素ブロックの数に応じて、注目画素ブロックの輝度の補正が制御されるので、輝度が平坦な画像領域同士が隣接する場合に画像領域の境界付近で生じる偽輪郭を防止することができ、画質の品位を向上させることができる。

以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る映像信号処理装置を適用した映像表示装置の概略構成図である。図１において、映像表示装置１０は、Ａ／Ｄコンバータ１、映像信号処理部２、フィールドメモリ３、コントラスト補正部４、駆動制御部５、表示装置６及び同期分離部７を備える。

Ａ／Ｄコンバータ１には、アナログ形式の映像信号ＡＶＤが入力される。Ａ／Ｄコンバータ１は、入力された映像信号ＡＶＤをデジタル形式に変換し、変換したデジタル形式の映像信号ＶＤ１を映像信号処理部２に出力する。

映像信号処理部２は、例えば、映像信号ＶＤ１に対してインターレース−プログレッシブ変換（以下、ＩＰ変換と略記する）を行う。映像信号処理部２は、ＩＰ変換時に、Ａ／Ｄコンバータ１から与えられた映像信号ＶＤ１をフィールドメモリ３に書き込み、フィールドメモリ３に書き込まれた映像信号を読み出すことによりプログレッシブ方式の映像信号ＶＤ２を生成する。また、映像信号処理部２は、フィールドメモリ３を用いる映像の表示領域の変更処理を行ってもよい。映像信号処理部２によって生成された映像信号ＶＤ２は、コントラスト補正部４に出力される。

フィールドメモリ３は、内部にフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、ＳＲＡＭ（スタティックランダムアクセスメモリ）等の揮発性メモリ及び揮発性メモリにデータを保持するためのデータ保持用電源、またはそれ以外のデータ保存のための手段を備えている。

コントラスト補正部４は、映像信号処理部２から入力された映像信号ＶＤ２に対して、映像のコントラストを改善するための輝度の補正を行い、輝度を補正した映像信号ＶＤ３を駆動制御部５に出力する。コントラスト補正部４の詳細は後述する。

駆動制御部５は、入力された映像信号ＶＤ３を基に、映像に対応した駆動信号Ｄ１を生成し、表示装置６を駆動させる。それにより、映像が表示装置６に表示される。表示装置６は、例えばプラズマディスプレイパネル、液晶パネル又は有機ＥＬパネルであってもよく、特にその種類を問わない。

同期分離部７は、映像信号ＡＶＤから水平同期信号ＨＰ及び垂直同期信号ＶＰを分離し、映像信号処理部２及び駆動制御部５に出力する。

続いて、上記のコントラスト補正部４の具体的な構成例を説明する。図２は、第１の実施形態に係るコントラスト補正部４の詳細な構成を示す図である。図２において、コントラスト補正部４は、特徴検出回路１１、輝度変化量算出回路１２、制御信号生成部１３及び輝度補正回路１４を備える。

特徴検出回路１１は、入力映像信号の画素単位の特徴を検出し、検出した画素単位の特徴を表す特徴検出信号ＣＨを輝度補正回路１４に出力する。画素単位の特徴は、例えば、特徴を検出する対象画素を中心としたときの所定の画素数で定められた周辺画素の平均輝度で表される。

輝度補正回路１４について図３及び図４を用いて説明する。図３は、周辺画素の平均輝度が比較的低いときの、図２の輝度補正回路１４の動作を示す図であり、図４は、周辺画素の平均輝度が比較的高いときの、図２の輝度補正回路１４の動作を示す図である。輝度補正回路１４は、コントラストを改善するために、入力された映像信号ＶＤ２及び特徴検出信号ＣＨを用いて、所定の輝度補正カーブに基づいて輝度を補正する。

ここで、所定の輝度補正カーブは、特徴検出信号を対象画素の周辺画素の平均輝度とすると、一例として、平均輝度が比較的小さい場合、図３のような特性となり、平均輝度が比較的大きい場合、図４のような特性となる。具体的には、図３及び図４において、対象画素が平均輝度よりも大きい場合、対象画素の輝度を大きく補正し、逆に対象画素が平均輝度よりも小さい場合、対象画素の輝度を小さく補正する。画素毎に、その周辺画素の平均輝度を用いて、図３及び図４のような輝度補正カーブによる輝度補正を行うことで、局所的なコントラスト感を強調することができる。

次に、本実施の形態における輝度補正処理について説明する。図５は、本実施の形態における輝度補正処理について説明するための図であり、図６は、図５の所定の領域Ｒ内の画素を示す図である。

本実施の形態における輝度補正処理では、画素単位にコントラストが平坦であるか否かを検出する。すなわち、図５に示すように、１フィールドの映像信号１００は複数の画素Ｐで構成され、この複数の画素Ｐそれぞれについて平坦であるか否かが判断される。そして、平坦であると判断された画素Ｐについては輝度補正が行われず、平坦でないと判断された画素Ｐについては輝度補正が行われる。

図６に示すように、画素Ｐ５が、平坦であるか否かを判断する対象である注目画素であるとする。この場合、注目画素Ｐ５の輝度Ｙ５と、注目画素Ｐ５の周囲に隣接する８つの画素Ｐ１〜Ｐ４，Ｐ６〜Ｐ９の輝度Ｙ１〜Ｙ４，Ｙ６〜Ｙ９との差分値Ｄ＿１〜Ｄ＿４，Ｄ＿６〜Ｄ＿９が算出され、算出された差分値Ｄ＿１〜Ｄ＿４，Ｄ＿６〜Ｄ＿９が所定の閾値Ｄ＿ＴＨ以下であるか否かが判断される。そして、所定の閾値Ｄ＿ＴＨ以下であると判断された差分値の個数が計数され、計数された個数Ｎが所定の閾値Ｎ＿ＴＨ以上であるか否かが判断される。ここで、個数Ｎが所定の閾値Ｎ＿ＴＨ以上であると判断された場合、平坦であると判断され、個数Ｎが所定の閾値Ｎ＿ＴＨより少ないと判断された場合、平坦でないと判断される。

まず、輝度変化量算出回路１２について説明する。輝度変化量算出回路１２は、注目画素と、注目画素に隣接する周辺画素との間の輝度の変化量を算出し、各画素の輝度の平坦度合いを算出する。

輝度変化量算出回路１２は、映像信号ＶＤ２内のある画素に注目したとき、注目画素とその周辺に隣接する周辺画素との輝度の差分を算出する。すなわち、輝度変化量算出回路１２は、注目画素の輝度と、注目画素の左上、上、右上、左、右、左下、下及び右下に隣接する周辺画素の輝度との差分値をそれぞれ算出する。

輝度変化量算出回路１２は、注目画素Ｐ５の輝度Ｙ５と、注目画素Ｐ５の左上の画素Ｐ１の輝度Ｙ１との差分値Ｄ＿１、注目画素Ｐ５の輝度Ｙ５と、注目画素Ｐ５の上の画素Ｐ２の輝度Ｙ２との差分値Ｄ＿２、注目画素Ｐ５の輝度Ｙ５と、注目画素Ｐ５の右上の画素Ｐ３の輝度Ｙ３との差分値Ｄ＿３、注目画素Ｐ５の輝度Ｙ５と、注目画素Ｐ５の左の画素Ｐ４の輝度Ｙ４との差分値Ｄ＿４、注目画素Ｐ５の輝度Ｙ５と、注目画素Ｐ５の右の画素Ｐ６の輝度Ｙ６との差分値Ｄ＿６、注目画素Ｐ５の輝度Ｙ５と、注目画素Ｐ５の左下の画素Ｐ７の輝度Ｙ７との差分値Ｄ＿７、注目画素Ｐ５の輝度Ｙ５と、注目画素Ｐ５の下の画素Ｐ８の輝度Ｙ８との差分値Ｄ＿８、及び注目画素Ｐ５の輝度Ｙ５と、注目画素Ｐ５の右下の画素Ｐ９の輝度Ｙ９との差分値Ｄ＿９を算出し、各差分値Ｄ＿１〜Ｄ＿４，Ｄ＿６〜Ｄ＿９を制御信号生成部１３へ出力する。

次に、制御信号生成部１３について説明する。図７は、第１の実施形態に係る制御信号生成部１３の詳細な構成を示す図である。図７において、制御信号生成部１３は、輝度差比較回路１３１、画素数比較回路１３２及び制御信号生成回路１３３を備える。

輝度差比較回路１３１は、差分値（輝度変化量）Ｄ＿１〜Ｄ＿４，Ｄ＿６〜Ｄ＿９と、輝度変化量の所定の閾値Ｄ＿ＴＨとを比較する。輝度差比較回路１３１は、差分値Ｄ＿１〜Ｄ＿４，Ｄ＿６〜Ｄ＿９が閾値Ｄ＿ＴＨ以下であるか否かを判断し、差分値が閾値Ｄ＿ＴＨ以下であると判断された個数を計数する。輝度差比較回路１３１は、差分値Ｄ＿１〜Ｄ＿４，Ｄ＿６〜Ｄ＿９の中で、閾値Ｄ＿ＴＨ以下である差分値の個数Ｎを画素数比較回路１３２へ出力する。

画素数比較回路１３２は、閾値Ｄ＿ＴＨ以下であると判断された差分値の個数Ｎと、所定の閾値Ｎ＿ＴＨとを比較する。画素数比較回路１３２は、個数Ｎが閾値Ｎ＿ＴＨ以上であるか否かを判断し、判断結果を表す判断結果信号ＲＥＳを制御信号生成回路１３３へ出力する。なお、画素数比較回路１３２は、個数Ｎが閾値Ｎ＿ＴＨ以上であると判断された場合、ハイレベルの判断結果信号ＲＥＳを出力し、個数Ｎが閾値Ｎ＿ＴＨより小さいと判断された場合、ローレベルの判断結果信号ＲＥＳを出力する。

制御信号生成回路１３３は、画素数比較回路１３２から出力される判断結果信号ＲＥＳに応じて、画素毎に映像信号の輝度の補正を制御する制御信号ＣＴＲＬを生成する。制御信号生成回路１３３は、判断結果信号ＲＥＳがハイレベルの信号である場合、すなわち個数Ｎが閾値Ｎ＿ＴＨ以上であると判断された場合、注目画素の輝度を補正しない旨の制御信号ＣＴＲＬを生成する。また、制御信号生成回路１３３は、判断結果信号ＲＥＳがローレベルの信号である場合、すなわち個数Ｎが閾値Ｎ＿ＴＨより小さいと判断された場合、注目画素の輝度を補正する旨の制御信号ＣＴＲＬを生成する。

次に、輝度補正回路１４における制御信号ＣＴＲＬを用いた輝度の補正の制御について、図８を用いて説明する。図８は、輝度補正回路１４における輝度補正の概念を示す図である。視覚モデルを用いたコントラスト改善方法では、画素の特徴に周辺画素の平均輝度が用いられる。また、図８では、一例として、周辺画素の平均輝度が対象画素の輝度と等しい場合、補正によって得られる輝度は補正前と変わらない（ゲインが１）とする。図２の特徴検出信号ＣＨを周辺画素の平均輝度としたとき、輝度補正回路１４では、周辺画素の平均輝度が輝度補正の対象画素よりも小さくなる程、対象画素の輝度を大きな値に補正し、また、周辺画素の平均輝度が輝度補正の対象画素よりも大きくなる程、対象画素の輝度を小さな値に補正する。

これにより、局所的なコントラスト感を向上することができる。上記のようなコントラスト改善方法においては、周辺画素の平均輝度と注目画素の輝度との差が小さい程、コントラスト補正（輝度補正）の効果が小さい。よって、周辺画素の平均輝度を対象画素に近づけることで、輝度補正の効果を弱めることができる。これにより、輝度が一様で平坦な映像信号における偽輪郭による副作用を解消することができる。

ここで、本実施の形態における画素単位の平坦度の判断について具体的に説明する。図９は、本実施の形態における画素単位の平坦度の判断について説明するための図である。

図９は、輝度が一様に低い平坦な領域ＦＲ１と、輝度が一様に高い平坦な領域ＦＲ２とが重なり合っている画像を示している。図９において、画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ４の輝度Ｙ１，Ｙ２，Ｙ４は例えば１００であり、画素Ｐ３，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９の輝度Ｙ３，Ｙ５，Ｙ６，Ｙ７，Ｙ８，Ｙ９は例えば１０である。

以下、図９に示す注目画素Ｐ５の平坦度の判断について説明する。注目画素Ｐ５は平坦な領域ＦＲ１内にある。しかしながら、従来通り輝度補正を行ってしまうと、領域ＦＲ１内の輝度と領域ＦＲ２内の輝度との差が大きいため、注目画素Ｐ５の輝度は領域ＦＲ１内の平均輝度よりも小さくなってしまう。この結果、領域ＦＲ１と領域ＦＲ２との間に偽輪郭が発生することとなる。そのため、注目画素Ｐ５は平坦であると判断され、輝度補正を行わないことが望ましい。

本実施の形態において、輝度変化量算出回路１２は、注目画素Ｐ５の輝度Ｙ５と、周辺画素Ｐ１〜Ｐ４，Ｐ６〜Ｐ９の輝度Ｙ１〜Ｙ４，Ｙ６〜Ｙ９との差分値Ｄ＿１〜Ｄ＿４，Ｄ＿６〜Ｄ＿９を算出する。輝度変化量算出回路１２によって算出される差分値Ｄ＿１〜Ｄ＿４，Ｄ＿６〜Ｄ＿９は、以下の通りである。
Ｄ＿１＝１００−１０＝９０
Ｄ＿２＝１００−１０＝９０
Ｄ＿３＝１０−１０＝０
Ｄ＿４＝１００−１０＝９０
Ｄ＿６＝１０−１０＝０
Ｄ＿７＝１０−１０＝０
Ｄ＿８＝１０−１０＝０
Ｄ＿９＝１０−１０＝０

次に、輝度差比較回路１３１は、輝度変化量算出回路１２によって算出される差分値Ｄ＿１〜Ｄ＿４，Ｄ＿６〜Ｄ＿９が所定の閾値Ｄ＿ＴＨ以下であるか否かを判断し、差分値が閾値Ｄ＿ＴＨ以下であると判断された個数を計数する。なお、本実施の形態における所定の閾値Ｄ＿ＴＨは、例えば１０である。この場合、差分値Ｄ＿１，Ｄ＿２，Ｄ＿４は閾値Ｄ＿ＴＨより大きいと判断され、差分値Ｄ＿３，Ｄ＿６〜Ｄ＿９は閾値Ｄ＿ＴＨ以下であると判断される。閾値Ｄ＿ＴＨ以下であると判断された差分値の個数Ｎは５となる。

なお、本実施の形態における所定の閾値Ｄ＿ＴＨは、例えば１０であるが、本発明は特にこれに限定されず、０〜２０までの間の任意の値であってもよく、注目画素の輝度と周辺画素の輝度とが同じであると判断することが可能な値に設定される。

次に、画素数比較回路１３２は、閾値Ｄ＿ＴＨ以下であると判断された差分値の個数Ｎが、所定の閾値Ｎ＿ＴＨ以上であるか否かを判断する。なお、本実施の形態における所定の閾値Ｎ＿ＴＨは、例えば５である。この場合、画素数比較回路１３２は、個数Ｎが閾値Ｎ＿ＴＨ以上であると判断し、ハイレベルの判断結果信号ＲＥＳを制御信号生成回路１３３へ出力する。

なお、本実施の形態における所定の閾値Ｎ＿ＴＨは、例えば５であるが、本発明は特にこれに限定されず、４〜６までの間の任意の値であってもよく、注目画素が平坦であると判断することが可能な値に設定される。

制御信号生成回路１３３は、画素数比較回路１３２によって個数Ｎが閾値Ｎ＿ＴＨ以上であると判断された場合、注目画素Ｐ５の輝度Ｙ５を補正しない旨の制御信号ＣＴＲＬを生成し、輝度補正回路１４へ出力する。輝度補正回路１４は、制御信号ＣＴＲＬが入力されると、注目画素Ｐ５の輝度Ｙ５を補正しない。

そして、コントラスト補正部４は、映像信号処理部２から出力された映像信号ＶＤ２を構成する全ての画素について、平坦であるか否か、すなわち輝度を補正するか否かを判断する。

図９に示す例では、注目画素Ｐ５は平坦であると判断され、輝度補正が行われない。このように、注目画素の輝度と略同じ輝度を有する周辺画素の数に応じて、注目画素の輝度の補正が制御されるので、輝度が平坦な画像領域同士が隣接する場合に画像領域の境界付近で発生する偽輪郭を防止することができ、画質の品位を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、注目画素を中心とする３×３の画素で構成される領域内において注目画素の輝度と周辺画素の輝度との差分値が所定の閾値以下であるか否かを判断しているが、本発明は特にこれに限定されない。注目画素を中心とする５×５の画素、７×７の画素又はそれ以上の画素数で構成される領域内において注目画素の輝度と周辺画素の輝度との差分値が所定の閾値以下であるか否かを判断してもよい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る映像信号処理装置について説明する。図１０及び図１１は、第２の実施形態における輝度補正処理について説明するための図であり、図１０は、注目画素が平坦な領域内に存在する場合の輝度補正処理について説明するための図であり、図１１は、注目画素が平坦な領域内に存在しない場合の輝度補正処理について説明するための図である。

第１の実施形態において、差分値が閾値Ｄ＿ＴＨ以下である画素と、差分値が閾値Ｄ＿ＴＨより大きい画素とが同数となる可能性がある。閾値Ｎ＿ＴＨが例えば４である場合、個数Ｎが閾値Ｎ＿ＴＨ以上であるので、注目画素は平坦であると判断され、注目画素の輝度は補正されない。図１０に示すように、注目画素Ｐ５が平坦な領域内に存在する場合、注目画素Ｐ５の輝度を補正しないと判断した上記の処理は正しいと言える。

また、図１１に示すように、注目画素Ｐ５の輝度と周辺画素Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８の輝度とが略同じであり、注目画素Ｐ５の輝度と周辺画素Ｐ１，Ｐ３，Ｐ７，Ｐ９の輝度とが異なり、さらに注目画素Ｐ５の輝度と周辺画素Ｐ１〜Ｐ４，Ｐ６〜Ｐ９の外側に隣接する画素の輝度とが異なる場合、個数Ｎは閾値Ｎ＿ＴＨ以上であるので、注目画素は平坦であると判断され、注目画素の輝度は補正されないこととなる。しかしながら、図１１に示す注目画素Ｐ５は平坦な領域内に存在していないため、注目画素Ｐ５の輝度を補正しないと判断した上記の処理は間違っていることとなる。

このように、注目画素の輝度と略同じ輝度である周辺画素の数に応じて、輝度を補正するか否かを決定した場合、平坦でないにもかかわらず、平坦であると判断されてしまい、輝度が補正されない場合がある。そこで、第２の実施形態では、注目画素の輝度と略同じ輝度の周辺画素が注目画素を含めて所定の数連続しているか否かに基づいて、輝度を補正するか否かを決定する。

図１２は、本発明の第２の実施形態に係る映像信号処理装置を適用した映像表示装置の制御信号生成部の概略構成図である。なお、映像表示装置の他の構成については図１及び図２で示した第１の実施形態の構成と同じであるので説明を省略する。

図１２に示す制御信号生成部１３は、輝度差比較回路１３１、画素数比較回路１３２、制御信号生成回路１３３及び連続画素数比較回路１３４を備える。なお、第２の実施形態における輝度差比較回路１３１及び画素数比較回路１３２の動作は、第１の実施形態における輝度差比較回路１３１及び画素数比較回路１３２の動作と同じであるので説明を省略する。

連続画素数比較回路１３４は、注目画素を含む所定の領域内において、注目画素の輝度と略同じ輝度の画素が注目画素を含めて所定の数連続しているか否かを判断する。すなわち、連続画素数比較回路１３４は、注目画素を含む所定の領域内において、輝度変化量算出回路１２によって算出された変化量（差分値）が所定の閾値以下である周辺画素が注目画素ブロックを含めて所定の数連続しているか否かを判断する。

なお、本実施の形態では、連続画素数比較回路１３４は、注目画素を中心とする３×３の画素で構成される領域内において、注目画素の輝度との差分値が所定の閾値以下である周辺画素が注目画素を含めて４つ連続しているか否かを判断する。制御信号生成回路１３３は、連続画素数比較回路１３４による判断結果に応じて、入力映像信号の輝度の補正を制御する制御信号を生成する。

図１３は、第２の実施形態における連続画素数比較回路１３４の動作について説明するための図である。なお、図１３において、円は画素を表し、斜線で表す画素の輝度は略同じであり、それ以外の画素の輝度は注目画素の輝度と異なっている。輝度が略同じ画素とは、注目画素Ｐ５の輝度との差分値が閾値Ｄ＿ＴＨ以下である画素のことであり、輝度が注目画素と異なる画素とは、注目画素Ｐ５の輝度との差分値が閾値Ｄ＿ＴＨより大きい画素のことである。

輝度変化量算出回路１２によって算出された注目画素と周辺画素との差分値は、輝度差比較回路１３１及び連続画素数比較回路１３４に入力される。連続画素数比較回路１３４は、注目画素Ｐ５の垂直方向に隣接する周辺画素Ｐ２，Ｐ８の中から、注目画素Ｐ５と略同じ輝度である周辺画素を検出する。具体的には、連続画素数比較回路１３４は、注目画素Ｐ５の垂直方向に隣接する周辺画素Ｐ２，Ｐ８に対応する差分値Ｄ＿２，Ｄ＿８が所定の閾値Ｄ＿ＴＨ以下であるか否かを判断し、差分値が所定の閾値Ｄ＿ＴＨ以下であると判断された周辺画素を検出する。図１３の例では、注目画素Ｐ５の垂直方向に隣接する周辺画素Ｐ２の輝度が、注目画素Ｐ５の輝度と略同じであるので、周辺画素Ｐ２が検出される。

次に、注目画素と略同じ輝度を有する垂直方向の周辺画素が検出された場合、連続画素数比較回路１３４は、注目画素Ｐ５の水平方向に隣接する周辺画素Ｐ４，Ｐ６の中から、注目画素Ｐ５と略同じ輝度である周辺画素を検出する。具体的には、連続画素数比較回路１３４は、注目画素Ｐ５の水平方向に隣接する周辺画素Ｐ４，Ｐ６に対応する差分値Ｄ＿４，Ｄ＿６が所定の閾値Ｄ＿ＴＨ以下であるか否かを判断し、差分値が所定の閾値Ｄ＿ＴＨ以下であると判断された周辺画素を検出する。図１３の例では、注目画素Ｐ５の水平方向に隣接する周辺画素Ｐ６の輝度が、注目画素Ｐ５の輝度と略同じであるので、周辺画素Ｐ６が検出される。

次に、注目画素と略同じ輝度を有する水平方向の周辺画素が検出された場合、連続画素数比較回路１３４は、検出された垂直方向の周辺画素と、検出された水平方向の周辺画素との両方に隣接する周辺画素の輝度が注目画素Ｐ５と略同じ輝度であるか否かを判断する。具体的には、連続画素数比較回路１３４は、検出された垂直方向の周辺画素と、検出された水平方向の周辺画素との両方に隣接する周辺画素に対応する差分値が所定の閾値Ｄ＿ＴＨ以下であるか否かを判断する。差分値が所定の閾値Ｄ＿ＴＨ以下であると判断された場合、連続画素数比較回路１３４は、検出された垂直方向の周辺画素と、検出された水平方向の周辺画素との両方に隣接する周辺画素が注目画素Ｐ５と略同じ輝度であると判断する。図１３の例では、周辺画素Ｐ２と周辺画素Ｐ６との両方に隣接する周辺画素Ｐ３の輝度が、注目画素Ｐ５の輝度と略同じであると判断される。

このようにして、連続画素数比較回路１３４は、注目画素Ｐ５の輝度と略同じ輝度を有する周辺画素を検出する。注目画素と略同じ輝度を有する垂直方向の周辺画素が検出され、注目画素と略同じ輝度を有する水平方向の周辺画素が検出され、かつ、検出された垂直方向の周辺画素と、検出された水平方向の周辺画素との両方に隣接する周辺画素の輝度が注目画素Ｐ５と略同じ輝度である場合、連続画素数比較回路１３４は、注目画素の輝度と略同じ輝度の画素が注目画素を含めて所定の数連続していると判断する。

一方、注目画素と略同じ輝度を有する垂直方向の周辺画素が検出されない場合、注目画素と略同じ輝度を有する水平方向の周辺画素が検出されない場合、又は、検出された垂直方向の周辺画素と、検出された水平方向の周辺画素との両方に隣接する周辺画素の輝度が注目画素Ｐ５と略同じ輝度でない場合、連続画素数比較回路１３４は、注目画素の輝度と略同じ輝度の画素が注目画素を含めて所定の数連続していないと判断する。

画素数比較回路１３２は、閾値Ｄ＿ＴＨ以下であると判断された差分値の個数Ｎが、所定の閾値Ｎ＿ＴＨ以上であるか否かを判断する。画素数比較回路１３２は、個数Ｎが閾値Ｎ＿ＴＨ以上であると判断された場合、ハイレベルの判断結果信号ＲＥＳ＿１を出力し、個数Ｎが閾値Ｎ＿ＴＨより小さいと判断された場合、ローレベルの判断結果信号ＲＥＳ＿１を制御信号生成回路１３３へ出力する。

連続画素数比較回路１３４は、注目画素の輝度と略同じ輝度の画素が注目画素を含めて所定の数連続していると判断された場合、ハイレベルの判断結果信号ＲＥＳ＿２を出力し、注目画素の輝度と略同じ輝度の画素が注目画素を含めて所定の数連続していないと判断された場合、ローレベルの判断結果信号ＲＥＳ＿２を制御信号生成回路１３３へ出力する。

制御信号生成回路１３３は、判断結果信号ＲＥＳ＿１及びＲＥＳ＿２がともにハイレベルの信号である場合、すなわち、画素数比較回路１３２によって個数Ｎが閾値Ｎ＿ＴＨ以上であると判断され、かつ連続画素数比較回路１３４によって注目画素の輝度と略同じ輝度の画素が注目画素を含めて所定の数連続していると判断された場合、注目画素Ｐ５の輝度を補正しない旨の制御信号ＣＴＲＬを生成し、輝度補正回路１４へ出力する。輝度補正回路１４は、注目画素Ｐ５の輝度を補正しない旨の制御信号ＣＴＲＬが入力されると、注目画素Ｐ５の輝度を補正しない。

また、制御信号生成回路１３３は、判断結果信号ＲＥＳ＿１がハイレベルの信号であり、判断結果信号ＲＥＳ＿２がローレベルの信号である場合、注目画素Ｐ５の輝度を補正する旨の制御信号ＣＴＲＬを生成する。さらに、制御信号生成回路１３３は、判断結果信号ＲＥＳ＿１がローレベルの信号であり、判断結果信号ＲＥＳ＿２がハイレベルの信号である場合、注目画素Ｐ５の輝度を補正する旨の制御信号ＣＴＲＬを生成する。さらにまた、制御信号生成回路１３３は、判断結果信号ＲＥＳ＿１がローレベルの信号であり、判断結果信号ＲＥＳ＿２がローレベルの信号である場合、注目画素Ｐ５の輝度を補正する旨の制御信号ＣＴＲＬを生成する。輝度補正回路１４は、注目画素Ｐ５の輝度を補正する旨の制御信号ＣＴＲＬが入力されると、注目画素Ｐ５の輝度を補正する。

このように、注目画素を含む所定の領域内において、変化量が所定の閾値以下である周辺画素が注目画素を含めて所定の数連続しているか否かが判断され、判断結果に応じて、入力映像信号の注目画素の輝度の補正を制御する制御信号が生成される。

したがって、単に、注目画素の輝度と略同じ輝度を有する周辺画素の数に基づいて、注目画素の平坦度を判断するのではなく、さらに、注目画素の輝度と略同じ輝度を有する周辺画素が連続している数に基づいて、注目画素の平坦度を判断することができる。

また、画素数比較回路１３２によって個数Ｎが閾値Ｎ＿ＴＨ以上であると判断され、かつ連続画素数比較回路１３４によって注目画素の輝度と略同じ輝度の画素が注目画素を含めて所定の数連続していると判断された場合、注目画素は平坦であると判断され、注目画素の輝度を補正しない旨の制御信号ＣＴＲＬが生成される。

したがって、注目画素の輝度と略同じ輝度を有する周辺画素の数と、注目画素の輝度と略同じ輝度を有する周辺画素が連続している数とに基づいて、入力映像信号の注目画素の輝度を補正するか否かを制御することができる。

なお、本実施の形態では、注目画素を中心とする３×３の画素で構成される領域内において注目画素の輝度との差分値が所定の閾値以下である周辺画素が注目画素を含めて４つ連続しているか否かを判断しているが、本発明は特にこれに限定されない。注目画素を中心とする５×５の画素で構成される領域内において注目画素の輝度との差分値が所定の閾値以下である周辺画素が注目画素を含めて９つ連続しているか否かを判断してもよい。この場合、連続画素数比較回路１３４は、注目画素の輝度と略同じ輝度の画素が注目画素を含めて連続している画素数Ｍを算出し、算出した画素数Ｍが所定の閾値Ｍ＿ＴＨ以上であるか否かを判断する。そして、連続画素数比較回路１３４は、算出した画素数Ｍが所定の閾値Ｍ＿ＴＨ以上であると判断された場合、ハイレベルの判断結果信号ＲＥＳ＿２を出力し、算出した画素数Ｍが所定の閾値Ｍ＿ＴＨより小さいと判断された場合、ローレベルの判断結果信号ＲＥＳ＿２を制御信号生成回路１３３へ出力する。

なお、画素が連続しているか否かを判断するための基準となる所定の閾値Ｍ＿ＴＨは、画素の連続数を計数する際に用いられる領域の大きさに応じて変更してもよく、例えば、５×５画素の領域では、閾値Ｍ＿ＴＨを６とし、７×７画素の領域では、閾値Ｍ＿ＴＨを１２としてもよい。

さらに、上記の第１の実施形態及び第２の実施形態では、１つの画素を注目画素とし、注目画素と注目画素に隣接する周辺画素との差分値を算出しているが、本発明は特にこれに限定されず、２以上の複数の画素を注目画素ブロックとし、注目画素ブロックと注目画素ブロックに隣接する複数の周辺画素ブロックとの差分値を算出してもよい。注目画素ブロック及び周辺画素ブロックが複数の画素で構成される場合、輝度変化量算出回路１２は、注目画素ブロック内の複数の画素の平均値と、周辺画素ブロック内の複数の画素の平均値との輝度の変化量（差分値）を周辺画素ブロック毎に算出する。

本発明に係る映像信号処理装置及び映像表示装置は、入力される映像信号に対して、輝度レベルを制御することにより、輝度が一様で平坦な領域同士が隣接するような映像に対して、視覚モデルを用いたコントラスト改善方法を用いた場合でも、偽輪郭が生じることはないため、輝度が平坦でコントラストを改善する必要性のない映像領域の画質の品位を落とすことなく、その他の映像領域のコントラストを改善することが可能となる映像信号処理において有用である。

本発明の第１の実施形態に係る映像信号処理装置を適用した映像表示装置の概略構成図である。 、第１の実施形態に係るコントラスト補正部の詳細な構成を示す図である。 周辺画素の平均輝度が比較的低いときの、図２の輝度補正回路の動作を示す図である。 周辺画素の平均輝度が比較的高いときの、図２の輝度補正回路の動作を示す図である。 本実施の形態における輝度補正処理について説明するための図である。 図５の所定の領域内の画素を示す図である。 第１の実施形態に係る制御信号生成部の詳細な構成を示す図である。 輝度補正回路における輝度補正の概念を示す図である。 本実施の形態における画素単位の平坦度の判断について説明するための図である。 注目画素が平坦な領域内に存在する場合の輝度補正処理について説明するための図である。 注目画素が平坦な領域内に存在しない場合の輝度補正処理について説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る映像信号処理装置を適用した映像表示装置の制御信号生成部の概略構成図である。 第２の実施形態における連続画素数比較回路の動作について説明するための図である。 従来の画像処理装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ Ａ／Ｄコンバータ
２ 映像信号処理部
３ フィールドメモリ
４ コントラスト補正部
５ 駆動制御部
６ 表示装置
７ 同期分離部
１０ 映像表示装置
１１ 特徴検出回路
１２ 輝度変化量算出回路
１３ 制御信号生成部
１４ 輝度補正回路
１３１ 輝度差比較回路
１３２ 画素数比較回路
１３３ 制御信号生成回路
１３４ 連続画素数比較回路

Claims (7)

1. 所定の数の画素で構成される注目画素ブロックと、所定の数の画素で構成される複数の周辺画素ブロックとの輝度の変化量を前記周辺画素ブロック毎に算出する輝度変化量算出部と、
   前記輝度変化量算出部によって算出された前記周辺画素ブロック毎の前記変化量がそれぞれ所定の値以下であるか否かを判断する第１の判断部と、
   前記第１の判断部によって変化量が所定の値以下であると判断された周辺画素ブロックの数が所定の数以上であるか否かを判断する第２の判断部と、
   前記第２の判断部による判断結果に応じて、入力映像信号の前記注目画素ブロックの輝度の補正を制御する制御信号を生成する制御信号生成部と、
   前記制御信号生成部によって生成された制御信号を用いて、入力映像信号の前記注目画素ブロックの輝度を補正する輝度補正部とを備えることを特徴とする映像信号処理装置。
2. 前記注目画素ブロック及び前記周辺画素ブロックは、１つの画素で構成されることを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
3. 前記輝度変化量算出部は、前記注目画素ブロック及び前記周辺画素ブロックが複数の画素で構成される場合、前記注目画素ブロック内の複数の画素の輝度の平均値と、前記周辺画素ブロック内の複数の画素の輝度の平均値との変化量を前記周辺画素ブロック毎に算出することを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
4. 前記制御信号生成部は、
   前記第２の判断部によって変化量が所定の値以下である周辺画素ブロックの数が所定の数以上であると判断された場合、入力映像信号の前記注目画素ブロックの輝度を補正しないように制御する制御信号を生成し、
   前記第２の判断部によって変化量が所定の値以下である周辺画素ブロックの数が所定の数より少ないと判断された場合、入力映像信号の前記注目画素ブロックの輝度を補正するように制御する制御信号を生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の映像信号処理装置。
5. 前記注目画素ブロックを含む所定の領域内において、前記輝度変化量算出部によって算出された前記変化量が所定の値以下である周辺画素ブロックが前記注目画素ブロックを含めて所定の数連続しているか否かを判断する第３の判断部をさらに備え、
   前記制御信号生成部は、前記第３の判断部による判断結果に応じて、入力映像信号の前記注目画素ブロックの輝度の補正を制御する制御信号を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の映像信号処理装置。
6. 前記制御信号生成部は、前記第２の判断部によって前記変化量が所定の値以下である周辺画素ブロックの数が所定の数以上であると判断され、かつ前記第３の判断部によって前記変化量が所定の値以下である周辺画素ブロックが前記注目画素ブロックを含めて所定の数連続していると判断された場合、入力映像信号の前記注目画素ブロックの輝度を補正しないように制御する制御信号を生成することを特徴とする請求項５記載の映像信号処理装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の映像信号処理装置と、
   前記映像信号処理装置によって輝度が補正された映像信号を表示する表示装置とを備えることを特徴とする映像表示装置。

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