JP2010130119A - 画像処理装置、画像処理方法、プログラム、および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することが可能な画像処理装置、画像処理方法、プログラム、および表示装置を提供する。
【解決手段】Ｎビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号ごとに対応する入力画像信号に基づく所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出する周波数成分検出部と、検出信号が最大の検出信号を画素ごとに選択する最大値選択部と、検出信号それぞれを平滑化する検出値平滑部と、平滑化した検出信号に基づいて制御信号を画素ごとに生成する制御信号生成部と、制御信号に基づいて入力画像信号それぞれに対して階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいは平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力する階調数拡張部とを備える画像処理装置が提供される。
【選択図】図３５

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法、プログラム、および表示装置に関する。

近年、ＣＲＴディスプレイ（Cathode Ray Tube display）に替わる表示装置として、有機ＥＬディスプレイ（organic ElectroLuminescence display。または、ＯＬＥＤディスプレイ（Organic Light Emitting Diode display）ともよばれる。）、ＦＥＤ（Field Emission Display。電界放出ディスプレイ）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display。液晶ディスプレイ）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel。プラズマディスプレイ）、プロジェクターなど様々な表示装置が開発されている。

また、例えば放送局などから送信される画像信号は一般的に８ビットで２５６階調を表すことができるが、上記のような表示装置の中には、１０ビットや１２ビットなどの階調性能を有する表示パネルを備えるものが登場している。

このような中、表示パネルの階調性能を引き出すために入力された画像信号の階調数を拡張する補正を行う技術が開発されている。画像信号に基づいて階調が緩やかに変化する領域を検出し、検出された領域を平滑化して階調数を拡張する技術としては、例えば、特許文献１が挙げられる。また、画像信号に基づく高周波成分の総和値に基づいて重み係数を設定することによって、階調補正に係るノイズの強調や偽輪郭の発生を低減する技術としては、例えば、特許文献２が挙げられる。

特開２００６−２４５７５２号公報 特開２００４−１７３０６５号公報

階調が緩やかに変化する領域は、凹凸の数が少ない領域（以下、「グラデーション領域」という。）と、凹凸の数が多い領域（以下、「テクスチャ領域」という。）とにさらに分けることができる。しかしながら、検出された領域を平滑化して階調数を拡張する従来の技術は、単に画像信号に基づいて階調が緩やかに変化する領域を検出し、検出された領域を平滑化しているに過ぎないので、グラデーション領域とテクスチャ領域との区別をつけることはできない。したがって、検出された領域を平滑化して階調数を拡張する従来の技術を用いる画像処理装置では、画像信号の補正により細かい凹凸が失われるため、例えば、壁や遠い山などの質感が損なわれ、画質が低下する。

また、階調補正に係るノイズの強調や偽輪郭の発生を低減する従来の技術は、単に画像信号に基づく高周波成分の総和値に基づいて重み係数を設定して階調補正を行っているに過ぎない。よって、階調補正に係るノイズの強調や偽輪郭の発生を低減する従来の技術は、上記検出された領域を平滑化して階調数を拡張する従来の技術と同様に、グラデーション領域とテクスチャ領域との区別をつけることはできない。したがって、階調補正に係るノイズの強調や偽輪郭の発生を低減する従来の技術を用いたとしても、画像信号の補正によって、例えば、壁や遠い山などの質感が損なわれる恐れがある。

したがって、入力された画像信号の階調数を拡張する補正を行う従来の技術を用いたとしても、画像信号の補正により細かい凹凸が失われる恐れがあるため、高画質化は望むべくもない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することが可能な、新規かつ改良された画像処理装置、画像処理方法、プログラム、および表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、Ｎビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号が複数入力される画像信号処理装置であって、複数の上記入力画像信号ごとに、対応する上記入力画像信号に基づく所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出する周波数成分検出部と、上記周波数成分検出部が検出した検出信号に基づいて、複数の上記入力画像信号それぞれが対応する各画素における検出信号が最大の検出信号を選択する最大値選択部と、上記最大値選択部が選択した検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号それぞれを平滑化する検出値平滑部と、上記検出値平滑部が平滑化した検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成する制御信号生成部と、Ｎビットの上記入力画像信号が複数入力され、上記画素ごとに生成された制御信号に基づいて、入力された複数の上記入力画像信号それぞれに対して上記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいは上記入力画像信号が平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力する階調数拡張部とを備える画像処理装置が提供される。

かかる構成により、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。

また、上記入力画像信号それぞれに基づいて上記所定の周波数帯域を上記入力画像信号ごとに設定するための選択信号を生成する選択信号生成部をさらに備え、上記周波数成分検出部は、上記入力画像信号それぞれに対応する選択信号に基づいて、上記所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出してもよい。

かかる構成により、入力画像信号のサンプリング周波数に対応してグラデーション領域を判定することができる。

また、上記周波数成分検出部は、上記入力画像信号それぞれに対応する複数の検出部を備え、上記複数の検出部それぞれは、第１周波数帯域の信号を画素ごとに検出する第１周波数成分検出部と、上記第１周波数帯域よりもより高域の信号を画素ごとに検出する第２周波数成分検出部と、対応する上記選択信号に基づいて、上記第１周波数成分検出部から出力される第１検出値、または上記第２周波数成分検出部から出力される第２検出値のいずれか一方を、上記所定の周波数帯域の信号として出力する選択部とを備えてもよい。

かかる構成により、入力画像信号のサンプリング周波数に対応してグラデーション領域を判定することができる。

また、上記階調数拡張部から出力される複数の上記入力画像信号それぞれに対応する第１出力画像信号または第２出力画像信号の階調数を、擬似的な中間階調を用いてＮビットの画像信号に変換する第１の擬似階調処理部をさらに備えてもよい。

かかる構成により、グラデーション領域の階調性能を向上させることができる。

また、上記階調数拡張部から出力される複数の上記入力画像信号それぞれに対応する第１出力画像信号または第２出力画像信号を信号レベルに応じて非線形に補正する第１の非線形階調変換部と、上記非線形階調変換部から出力される補正された第１出力画像信号または第２出力画像信号の階調数を、擬似的な中間階調を用いてＮビットの画像信号に変換する第２の擬似階調処理部とをさらに備えてもよい。

かかる構成により、グラデーション領域を滑らかにし、階調性能を向上させることができる。

また、Ｎビットの上記入力画像信号それぞれを、信号レベルに応じて非線形に補正する第２の非線形階調変換部をさらに備え、上記階調数拡張部には、上記第２の非線形階調変換部から出力される補正された入力画像信号が入力されてもよい。

かかる構成により、誤検出することなくグラデーション領域を滑らかにすることができる。

また、上記目的を達成するために、本発明の第２の観点によれば、複数入力されたＮビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号ごとに、対応する上記入力画像信号に基づく所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出するステップと、上記検出するステップにおいて検出された検出信号に基づいて、複数の上記入力画像信号それぞれが対応する各画素における検出信号が最大の検出信号を選択するステップと、上記選択するステップにおいて選択された検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号それぞれを平滑化するステップと、上記平滑化するステップにおいて平滑化された検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成するステップと、上記生成するステップにおいて生成された制御信号に基づいて、入力されたＮビットの上記入力画像信号ごとに上記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいは上記入力画像信号が平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力するステップとを有する画像処理方法が提供される。

かかる方法を用いることにより、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明の第３の観点によれば、複数入力されたＮビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号ごとに、対応する上記入力画像信号に基づく所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出するステップ、上記検出するステップにおいて検出された検出信号に基づいて、複数の上記入力画像信号それぞれが対応する各画素における検出信号が最大の検出信号を選択するステップ、上記選択するステップにおいて選択された検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号それぞれを平滑化するステップ、上記平滑化するステップにおいて平滑化された検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成するステップ、上記生成するステップにおいて生成された制御信号に基づいて、入力されたＮビットの上記入力画像信号ごとに上記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいは上記入力画像信号が平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力するステップをコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。

かかるプログラムを用いることにより、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明の第４の観点によれば、Ｎビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号が複数入力され、入力された上記入力画像信号をそれぞれ補正する画像信号補正部と、上記画像信号補正部が補正した画像信号に基づいて、Ｎ＋ｋビット（Ｎ、ｋは正の整数）の画像信号が示す画像を表示可能な画像表示部とを備え、上記画像信号補正部は、複数の上記入力画像信号ごとに、対応する上記入力画像信号に基づく所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出する周波数成分検出部と、上記周波数成分検出部が検出した検出信号に基づいて、複数の上記入力画像信号それぞれが対応する各画素における検出信号が最大の検出信号を選択する最大値選択部と、上記最大値選択部が選択した検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号それぞれを平滑化する検出値平滑部と、上記検出値平滑部が平滑化した検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成する制御信号生成部と、Ｎビットの上記入力画像信号が複数入力され、上記画素ごとに生成された制御信号に基づいて、入力された複数の上記入力画像信号それぞれに対して上記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいは上記入力画像信号が平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力する階調数拡張部とを備える表示装置が提供される。

かかる構成により、グラデーション領域の階調性能を向上させた画像を表示することができる。

本発明によれば、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（本発明の実施形態に係る表示装置の処理の概要）
本発明の実施形態に係る表示装置について説明する前に、まず、本発明の実施形態に係る表示装置の処理の概要について説明する。なお、以下では、本発明の実施形態に係る表示装置に画像信号が入力されるものとして説明するが、表示装置に入力される画像信号は、静止画像を示すものであってもよいし、または、動画像（いわゆる映像）であってもよい。

また、以下では、本発明の実施形態に係る表示装置に入力される画像信号がデジタル信号であるとして説明するが、上記に限られず、例えば、アナログ放送などで用いられるアナログ信号がＡ／Ｄコンバータ（Analog to Digital converter）でデジタル信号に変換されたものとすることもできる。また、本発明の実施形態に係る表示装置に入力される画像信号は、例えば、放送局から送信され表示装置が受信したものとすることができるが、上記に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る表示装置に入力される画像信号は、ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークを介して外部装置から送信され表示装置が受信したものであってもよいし、または、表示装置が備える記憶部に保持された映像ファイルや画像ファイルを表示装置が読み出したものであってもよい。

本発明の実施形態に係る表示装置における処理は、〔１〕入力された画像信号を補正する画像処理フェーズと、〔２〕補正された画像信号を表示する表示フェーズ、とに分けられる。

〔１〕画像処理フェーズ
本発明の実施形態に係る表示装置は、画像処理フェーズにおいて、例えば以下の〔１−１〕、〔１−２〕の処理を行い、入力されたＮビット（Ｎは正の整数）の画像信号（以下、「入力画像信号」という。）を、Ｎ＋ｋ（ｋは正の整数）の画像信号（以下、「出力画像信号」という。）に変換する。ここで、上記ｋの値は、本発明の実施形態に係る表示装置が画像を表示する表示部の階調性能に応じた値とすることができる。なお、本発明の実施形態に係る表示装置が画像を表示する表示部の階調性能が入力画像信号と同じＮビットの場合には、本発明の実施形態に係る表示装置は、Ｎ＋ｋビットの出力画像信号をさらにＮビットに補正することもできる。

〔１−１〕グラデーション領域の判定
本発明の実施形態に係る表示装置は、入力画像信号が示す画像を、エッジを示す「エッジ領域」、エッジ領域以外で凹凸の数が少ない領域を示す「グラデーション領域」、およびエッジ領域以外で凹凸の数が多い領域を示す「テクスチャ領域」に大きく分類し、入力画像信号に基づいてグラデーション領域を判定する。ここで、本発明の実施形態に係る表示装置は、例えば、入力画像信号が対応する画素ごとにグラデーション領域の判定を行う。

〔１−２〕画像信号の補正
本発明の実施形態に係る表示装置は、上記〔１−１〕における判定結果に基づいて、画素ごとに以下の（Ａ）、（Ｂ）のように画像信号の補正を行う。

（Ａ）グラデーション領域ではないと判定された場合
本発明の実施形態に係る表示装置は、グラデーション領域ではないと判定した場合（すなわち、エッジ領域またはテクスチャ領域の場合）には、例えば、入力された画像信号をｋビット左へシフトさせ、入力画像信号の下位にｋビットの固定値を付加した第１出力画像信号を出力する。

（Ｂ）グラデーション領域と判定した場合
本発明の実施形態に係る表示装置は、グラデーション領域と判定した場合には、入力された画像信号の平滑化が行われてＮ＋ｋビットに拡張された第２出力画像信号を出力する。

本発明の実施形態に係る表示装置は、各画素に対応する入力画像信号に対して上記（Ａ）または（Ｂ）の補正を行うことによって、Ｎビットの入力画像信号をＮ＋ｋビットの出力画像信号に補正することができる。

また、本発明の実施形態に係る表示装置は、入力画像信号に基づいてグラデーション領域を判定し、当該判定結果に基づいて、グラデーション領域に対しては入力画像信号を平滑化し、エッジ領域またはテクスチャ領域に対しては入力画像信号を平滑化しない。したがって、本発明の実施形態に係る表示装置では、入力画像信号の補正によって細かい凹凸が失われることはなく、例えば、壁や遠い山などの質感も損なわれないので、高画質化を図ることができる。

〔２〕表示フェーズ
本発明の実施形態に係る表示装置は、上記〔１〕の画像処理フェーズにおいて補正された画像信号（出力画像信号）に基づいて、画像を表示する。

本発明の実施形態に係る表示装置は、上述した処理によって、入力画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して入力画像信号を平滑化し、入力画像信号よりも階調数の多い出力画像信号に変換して画像を表示することができる。

したがって、本発明の実施形態に係る表示装置は、表示部の階調性能が入力画像信号よりも高い場合であっても、表示部の表示性能を引き出すことができ、また、入力画像信号の補正によって細かい凹凸が失われることはないので、高画質化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態に係る表示装置の構成について、具体的に説明する。また、以下では、本発明の実施形態に係る表示装置として、上記〔１〕画像処理フェーズを担う「画像処理部」と、上記〔２〕表示フェーズを担う「表示部」とを備える構成を示す。なお、本発明の実施形態は、上記の構成に限られず、例えば、以下に示す画像処理部を独立の装置（画像処理装置）として実現することもできる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置１０００を示すブロック図である。なお、図１では、表示装置１０００として、画像処理部１００が、モノクロ画像の処理、あるいはカラー画像の複数チャンネルのうちの１チャンネル分の処理を行う構成を示している。

[表示装置１０００の構成]
図１を参照すると、表示装置１０００は、画像処理部１００と、表示部１９０とを備える。

また、表示装置１０００は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などで構成され表示装置１０００全体を制御することが可能な制御部（図示せず）や、制御部が使用するプログラムや演算パラメータなどの制御用データが記録されたＲＯＭ（Read Only Memory。図示せず）、制御部により実行されるプログラムなどを一次記憶するＲＡＭ（Random Access Memory。図示せず）、放送局などから送信される画像信号を受信する受信部（図示せず）、映像ファイルや画像ファイルなどを記憶可能な記憶部（図示せず）、ユーザが操作可能な操作部（図示せず）、外部装置（図示せず）と通信を行うための通信部（図示せず）などを備えてもよい。表示装置１０００は、例えば、データの伝送路としてのバス（bus）により上記各構成要素間を接続する。

ここで、記憶部（図示せず）としては、例えば、ハードディスク（Hard Disk）などの磁気記録媒体や、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）、フラッシュメモリ（flash memory）、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）、ＰＲＡＭ(Phase change Random Access Memory)などの不揮発性メモリ（nonvolatile memory）が挙げられるが、上記に限られない。また、操作部（図示せず）としては、例えば、キーボードやマウスなどの操作入力デバイスや、ボタン、方向キー、あるいは、これらの組み合わせなどが挙げられるが、上記に限られない。

また、表示装置１０００と外部装置（図示せず）とは、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子やＩＥＥＥ１３９４規格の端子、ＤＶＩ（Digital Visual Interface）端子、あるいはＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）端子などを介して物理的に接続されてもよいし、また、ＷＵＳＢ（Wireless Universal Serial Bus）やＩＥＥＥ８０２．１１などを利用して無線で接続することもできる。さらに、表示装置１０００と外部装置（図示せず）とは、例えば、ネットワークを介して接続することもできる。ネットワークとしては、例えば、ＬＡＮやＷＡＮ（Wide Area Network）など有線ネットワーク、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）を用いたＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）などの無線ネットワーク、あるいは、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）などの通信プロトコルを用いたインターネットなどが挙げられるが、上記に限られない。したがって、通信部（図示せず）は、外部装置（図示せず）との接続形態に応じたインタフェースを有する。

画像処理部１００は、入力されたＮビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号Ｄｉを、Ｎ＋ｋ（ｋは正の整数）ビットの出力画像信号Ｄｏに変換する。より具体的には、画像処理部１００は、入力画像信号Ｄｉが示す画像を画素ごとにグラデーション領域の判定を行う制御部１０２と、制御部１０２から出力される制御信号Ｄｃに基づいて画素ごとに階調数の拡張、または、入力画像信号Ｄｉの補正および階調数の拡張を行う階調数拡張部１０４とを備える。画像処理部１００の詳細については後述する。

表示部１９０は、Ｎ＋ｋビットの階調性能を有し、画像処理部１００から出力されるＮ＋ｋビットの出力画像信号Ｄｏが示す画像を表示する。

〔表示部１９０の構成例〕
表示部１９０は、例えば、画像表示部（図示せず）と、行駆動部（図示せず）と、列駆動部（図示せず）と、電源供給部（図示せず）と、表示制御部（図示せず）とを備える。

画像表示部は、例えば、マトリクス状（行列状）に配置された複数の画素を備える。例えば、ＳＤ（Standard Definition）解像度の映像を表示する画像表示部は、少なくとも６４０×４８０＝３０７２００（データ線×走査線）の画素を有し、カラー表示のために当該画素が赤（Red）、緑（Green）、青（Blue）のサブピクセル（sub pixel）からなる場合には、６４０×４８０×３＝９２１６００（データ線×走査線×サブピクセルの数）のサブピクセルを有する。同様に、例えば、ＨＤ（High Definition）解像度の映像を表示する表示部は、１９２０×１０８０の画素を有し、カラー表示の場合には、１９２０×１０８０×３のサブピクセルを有する。

また、画像表示部は、例えば、画素ごとに印加する電圧量／電流量を制御するための画素回路を備えていてもよい。画素回路は、例えば、印加される走査信号および電圧信号により電流量を制御するためのスイッチ素子およびドライブ素子と、電圧信号を保持するためのキャパシタで構成される。上記スイッチ素子および上記ドライブ素子は、例えば、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）で構成される。

行駆動部および列駆動部は、例えば、画像表示部が有する複数の画素に電圧信号を印加して各画素を発光させる。ここで、行駆動部および列駆動部は、一方が画素のＯＮ／ＯＦＦを決定する電圧信号（走査信号）を印加し、他方が表示させる映像に応じた電圧信号（画像信号）を印加する役割を果たすことができる。また、行駆動部および列駆動部の駆動方式としては、例えば、上記マトリクス状に配置された画素ごとに発光させる点順次駆動走査方式、上記マトリクス状に配置された画素を一列ごとに発光させる線順次駆動走査方式、そして、上記マトリクス状に配置された全ての画素を発光させる面順次駆動走査方式などが挙げられる。

電源供給部は、行駆動部および列駆動部に電源を供給し、行駆動部および列駆動部には電圧が印加される。また、電源供給部が、行駆動部および列駆動部に印加する電圧の大きさは、画像処理部１００から出力される出力画像信号Ｄｏに応じて可変する。

表示制御部は、例えば、ＭＰＵなどで構成され、画像処理部１００から出力される出力画像信号Ｄｏに応じて、行駆動部および列駆動部の一方に画素のＯＮ／ＯＦＦを決定する電圧を画素に印加するための制御信号を入力し、また、他方に画像信号を入力する。また、表示制御部は、画像処理部１００から出力される出力画像信号Ｄｏに応じて、電源供給部による行駆動部および列駆動部への電源の供給を制御することもできる。

表示部１９０は、上記のような構成により、出力画像信号Ｄｏに応じた画像を表示する。ここで、表示部１９０としては、例えば、有機ＥＬディスプレイや、ＦＥＤ、ＰＤＰなどの自発光型の表示デバイスや、ＬＣＤなどのバックライト型の表示デバイスが挙げられるが、上記に限られない。

本発明の第１の実施形態に係る表示装置１０００は、図１に示すような構成により、入力画像信号に基づいて対応する画素ごとにグラデーション領域を判定し、当該判定結果に応じて入力画像信号Ｄｉの階調数の拡張、または、入力画像信号Ｄｉの補正（例えば、平滑化）および階調数の拡張を行う。そして、表示装置１０００は、階調数が拡張された画像信号、すなわち、出力画像信号Ｄｏに基づいて画像を表示することができる。次に、本発明の第１の実施形態に係る画像処理部１００について、より詳細に説明する。なお、以下では、説明の簡単化のために、水平方向の処理を例に挙げて説明を行う。

[第１の実施形態に係る画像処理部１００]
図２は、本発明の第１の実施形態に係る画像処理部１００を示すブロック図である。図２を参照すると、画像処理部１００は、制御部１０２と、階調数拡張部１０４とを備える。また、制御部１０２は、周波数成分検出部１０６と、検出値平滑部１０８と、制御信号生成部１１０とを備える。

周波数成分検出部１０６は、入力画像信号Ｄｉから所定の周波数成分を画素ごとに検出し、検出結果を周波数成分検出値Ｄｆとして出力する。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る周波数成分検出部１０６の構成例を示すブロック図である。図３を参照すると、周波数成分検出部１０６は、バンドパス・フィルタ１１２（Band-Pass Filter。以下、「ＢＰＦ」とよぶ場合もある。）と絶対値変換部１１４とで構成される。

バンドパス・フィルタ１１２は、特定の周波数帯域の画像信号のみを通過させ、その他の帯域の画像信号を減衰させることによって、ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆを画素ごとに出力する。図４は、本発明の第１の実施形態に係るバンドパス・フィルタ１１２の周波数特性の一例を示す説明図である。図４を参照すると、バンドパス・フィルタ１１２は、周波数ｆをピークとする通過帯域を有する。ここで周波数fは、例えば、テクスチャ領域の周波数特性に応じて、周波数f付近の成分がテクスチャ領域に多く含まれるように定めることができる。また、周波数fは、表示部１９０の画面サイズと画素数、そして想定される視距離に応じて設定することができる。

絶対値変換部１１４は、ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆの絶対値を算出して周波数成分検出値Ｄｆとして出力する。

再度図２を参照して画像処理部１００の構成要素について説明する。検出値平滑部１０８は、周波数成分検出部１０６から出力された各画素に対応する周波数成分検出値Ｄｆに基づいて、周波数成分検出値Ｄｆの平滑化を画素ごとに行い、平滑化された平均検出値Ｄａｖｅを出力する。ここで、平均検出値Ｄａｖｅは、後述する制御信号生成部１１０におけるグラデーション領域の判定に用いられる。

検出値平滑部１０８は、平滑化を行う画素に対応する注目画素を含む所定の平滑領域を画素ごとに設定し、当該平滑領域内に含まれる画素に対応する周波数成分検出値Ｄｆの平均値を算出することによって、平均検出値Ｄａｖｅを画素ごとに出力する。図５は、本発明の第１の実施形態に係る検出値平滑部１０８における平滑化処理の一例を説明するための説明図であり、平滑領域として水平方向に８画素分の大きさの領域が設定された例を示している。ここで、検出値平滑部１０８が設定する平滑領域は、図５に示す水平方向に８画素分の大きさの領域に限られず、水平方向および／または垂直方向に任意の大きさの領域とすることができる。また、平滑領域は、すべての注目画素に対して同一の大きさに設定されることに限られず、例えば、画面上の位置に応じて大きさを変えてもよい。

また、検出値平滑部１０８が算出する平均値は、例えば、相加平均で求めることができるが、かかる算出方法に限られず、例えば、相乗平均としてもよいし、所定の重み付けをした重み付け平均とすることもできる。

再度図２を参照して画像処理部１００の構成要素について説明する。制御信号生成部１１０は、検出値平滑部１０８から出力される平均検出値Ｄａｖｅに基づいて、グラデーション領域の判定を閾値処理によって画素ごとに行う。

〔平均検出値Ｄａｖｅに基づいて判定を行う意義〕
ここで、画像処理部１００が、平均検出値Ｄａｖｅに基づいてグラデーション領域の判定を行う意義について説明する。

エッジ領域では周波数成分検出値Ｄｆの値が大きくなり、一方、グラデーション領域やテクスチャ領域では、ともに周波数成分検出値Ｄｆの値は小さくなる。したがって、周波数成分検出値Ｄｆの値の大小だけに注目した場合、グラデーション領域とテクスチャ領域とを区別することができない。

ここで、平滑領域における周波数成分検出値Ｄｆの検出の頻度に着目すると、グラデーション領域では周波数成分検出値Ｄｆの検出の頻度は低いが、テクスチャ領域では比較的検出の頻度が高くなる。また、平滑領域に含まれる周波数成分検出値Ｄｆの値は、グラデーション領域およびテクスチャ領域ともに同程度の大きさである。つまり、平滑領域における平均的な周波数成分検出値Ｄｆの値、すなわち平均検出値Ｄａｖｅに着目すると、グラデーション領域の平均検出値Ｄａｖｅよりもテクスチャ領域の平均検出値Ｄａｖｅの方が大きくなる。

したがって、平均検出値Ｄａｖｅと、グラデーション領域とテクスチャ領域とを区別するための適切な閾値ＴＨとに基づく閾値処理を行えば、平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨより小さい場合はグラデーション領域、また、平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨより大きい場合はテクスチャ領域またはエッジ領域として、区別することができる。ここで、閾値ＴＨの値は、例えば、明らかにグラデーションを示す領域を有する画像を示す画像信号と、明らかにテクスチャを示す領域を有する画像を示す画像信号とを用いて決定することができる。

図６は、本発明の第１の実施形態に係る制御信号生成部１１０における閾値処理を説明するための説明図である。制御信号生成部１１０は、図６に示すように、平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨより小さいときにはグラデーション領域を示す「１」を制御信号Ｄｃとして出力し、平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨ以上のときにはテクスチャ領域またはエッジ領域、すなわちグラデーション領域以外を示す「０」を制御信号Ｄｃとして出力する。

ここで、制御信号生成部１１０がグラデーション領域を判定するために用いる閾値ＴＨの情報は、例えば、画像処理部１００が備える記憶手段に記憶され、当該記憶手段から入力される。ここで、画像処理部１００が備える記憶手段としては、例えば、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリが挙げられるが、上記に限られない。なお、閾値ＴＨの情報は、例えば、制御信号生成部１１０が記憶手段を備えて保持することができ、また、表示装置１０００の記憶部（図示せず）に記憶され、制御信号生成部１１０が当該記憶部（図示せず）から適宜読み出してもよいことは、言うまでもない。

制御部１０２は、上記のような周波数成分検出部１０６、検出値平滑部１０８、および制御信号生成部１１０を備えることによって、入力画像信号に基づいてグラデーション領域を画素ごとに判定することができる。

次に、階調数拡張部１０４について説明する。図７は、本発明の第１の実施形態に係る階調数拡張部１０４を示すブロック図である。

図７を参照すると、階調数拡張部１０４は、画像平滑部１１６と、選択部１１８とを備える。

画像平滑部１１６は、Ｎビットの入力画像信号Ｄｉを平滑化し、Ｎ＋ｋビットの平滑化画像信号Ｄｓを出力する。画像平滑部１１６は、例えば、遮断周波数より大きな周波数の画像信号を減衰させるローパス・フィルタ（Low-Pass Filter。図示せず）と、制御部１０２が備える検出値平滑部１０８と同様に平滑化を行いさらにＮ＋ｋビットの精度の平滑化画像信号Ｄｓを出力する検出値平滑部（図示せず）とで構成することができる。ここで、平滑化画像信号Ｄｓは、上述した第２出力画像信号に該当する。なお、画像平滑部１１６が平滑化のために設定する平滑領域は、制御部１０２が備える検出値平滑部１０８と同様の領域とすることができるが、異なる領域であってもよい。

また、画像平滑部１１６は、ローパス・フィルタを備える構成に限られず、例えば、εフィルタ（ε-Filter）やバイラテラル・フィルタ（Bilateral Filter）を備えることもできる。上記フィルタは、微小な画像の変化だけを平滑化し、大きな画像の変化は平滑化しないという特徴を有することが知られている。これらを用いることにより、たとえ、領域の判定結果が誤った場合であっても、エッジ領域の劣化を最小限に抑制させることができる。

選択部１１８は、制御信号生成部１１０から出力される制御信号Ｄｃに基づいて、以下の（ｉ）または（ｉｉ）に示すように、Ｎ＋ｋビットの出力画像信号Ｄｏを対応する画素ごとに選択的に出力する。

（ｉ）制御信号Ｄｃがグラデーション領域以外の領域を示す「０」である場合
制御信号Ｄｃがグラデーション領域以外の領域を示す「０」である場合には、選択部１１８は、入力画像信号Ｄｉをｋビット左へシフトさせ、入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加したＮ＋ｋビットの第１出力画像信号を出力する。

（ｉｉ）制御信号Ｄｃがグラデーション領域を示す「１」である場合
制御信号Ｄｃがグラデーション領域を示す「１」である場合には、選択部１１８は、画像平滑部１１６から出力されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号（平滑化画像信号Ｄｓ）を出力画像信号Ｄｏとして出力する。

階調数拡張部１０４は、図７に示す構成によって、制御部１０２から出力される制御信号Ｄｃに応じて第１出力画像信号または第２出力画像信号を選択的に出力画像信号Ｄｏとして出力することができる。

〔画像処理部１００における各信号〕
第１の実施形態に係る画像処理部１００は、上述した構成によって、入力画像信号Ｄｉに基づいてグラデーション領域を判定し、Ｎ＋ｋビットの第１出力画像信号、または平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を選択的に出力画像信号Ｄｏとして出力することができる。ここで、画像処理部１００における上述した各信号をグラデーション領域、テクスチャ領域、エッジ領域それぞれについて示す。

図８は、本発明の第１の実施形態に係る画像処理部１００における各信号の一例を示す説明図である。ここで、図８（ａ）は入力画像信号Ｄｉを示し、図８（ｂ）は、ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆを示している。同様に、図８（ｃ）〜図８（ｇ）は、周波数成分検出値Ｄｆ、平均検出値Ｄａｖｅ、制御信号Ｄｃ、平滑化画像信号Ｄｓ、出力画像信号Ｄｏをそれぞれ示している。

〔Ａ〕グラデーション領域（図８（１））
（Ａ−１）図８（ａ）
入力画像信号Ｄｉとして、１階調ずつ階段状に変化するグラデーション領域を例に挙げる。

（Ａ−２）図８（ｂ）
バンドパス・フィルタ１１２から出力されるＢＰＦ出力Ｄｂｐｆの振幅は小さく、検出される頻度も低い。

（Ａ−３）図８（ｃ）
ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆは、絶対値変換部１１４において絶対値に変換され、周波数成分検出値Ｄｆが出力される。周波数成分検出値Ｄｆの値は小さく、検出される頻度も低い。

（Ａ−４）図８（ｄ）
検出値平滑部１０８において、対応する画素ごとに平滑領域における周波数成分検出値Ｄｆの平均値が算出され、平均検出値Ｄａｖｅが出力される。また、平均検出値Ｄａｖｅの値は、閾値ＴＨよりも小さな値となる。

（Ａ−５）図８（ｅ）
制御信号生成部１１０において閾値処理が行われることによって、制御信号Ｄｃが出力される。図８（ｄ）に示す平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨより小さいため、制御信号Ｄｃは、グラデーション領域を表す「１」を示す。

（Ａ−６）図８（ｆ）
画像平滑部１１６が出力する平滑化画像信号Ｄｓは、Ｎ＋ｋビットの精度を有するので、Ｎビットの入力画像信号Ｄｉよりも画像の変化が滑らかとなる。

（Ａ−７）図８（ｇ）
図８（ｅ）に示す制御信号Ｄｃがグラデーション領域を示す「１」であるため、選択部１１８は、画像平滑部１１６が出力する平滑化画像信号Ｄｓ（第２出力画像信号）を選択して出力画像信号Ｄｏとして出力する。

図８に示すように、グラデーション領域では、出力画像信号Ｄｏとして平滑化画像信号Ｄｓ（第２出力画像信号）が出力されるので、グラデーション領域の変化がより滑らかになる。

〔Ｂ〕テクスチャ領域（図８（２））
（Ｂ−１）図８（ａ）
入力画像信号Ｄｉとして、１階調ずつ変化しながら凹凸を形成するテクスチャ領域を例に挙げる。

（Ｂ−２）図８（ｂ）
図８（１）のグラデーション領域と比較して、バンドパスフィルタ１１２から出力されるＢＰＦ出力Ｄｂｐｆの振幅は同程度であるが、検出される頻度は高い。

（Ｂ−３）図８（ｃ）
ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆは、絶対値変換部１１４において絶対値に変換され、周波数成分検出値Ｄｆが出力される。図８（１）のグラデーション領域と比較して、周波数成分検出値Ｄｆの値は同程度であるが、検出される頻度は高い。

（Ｂ−４）図８（ｄ）
検出値平滑部１０８において、対応する画素ごとに平滑領域における周波数成分検出値Ｄｆの平均値が算出され、平均検出値Ｄａｖｅが出力される。また、平均検出値Ｄａｖｅの値は、閾値ＴＨよりも比較的大きな値となる。

（Ｂ−５）図８（ｅ）
制御信号生成部１１０において閾値処理が行われることによって、制御信号Ｄｃが出力される。図８（ｄ）に示す平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨより大きいため、制御信号Ｄｃは、グラデーション領域以外の領域を表す「０」を示す。

（Ｂ−６）図８（ｆ）
画像平滑部１１６が出力する平滑化画像信号Ｄｓは、Ｎ＋ｋビットの精度を有するので、Ｎビットの入力画像信号Ｄｉよりも画像の変化が滑らかとなるが、凹凸の変化が乏しくなる。

（Ｂ−７）図８（ｇ）
図８（ｅ）に示す制御信号Ｄｃがグラデーション領域以外の領域を示す「０」であるため、選択部１１８は、入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号を出力画像信号Ｄｏとして出力する。

図８に示すように、テクスチャ領域では、出力画像信号Ｄｏとして入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号が出力されるので、凹凸の変化を損なうことがなくなる。したがって、画像のぼやけを防止することができる。

〔Ｃ〕エッジ領域（図８（３））
（Ｃ−１）図８（ａ）
入力画像信号Ｄｉとして、急峻に変化するエッジ領域を例に挙げる。

（Ｃ−２）図８（ｂ）
バンドパス・フィルタ１１２から出力されるＢＰＦ出力Ｄｂｐｆは、振幅の大きさに幅がある。

（Ｃ−３）図８（ｃ）
ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆは、絶対値変換部１１４において絶対値に変換され、周波数成分検出値Ｄｆが出力される。図８（１）のグラデーション領域、図８（２）のテクスチャ領域と比較して、周波数成分検出値Ｄｆの値は非常に大きくなる。

（Ｃ−４）図８（ｄ）
検出値平滑部１０８において、対応する画素ごとに平滑領域における周波数成分検出値Ｄｆの平均値が算出され、平均検出値Ｄａｖｅが出力される。また、平均検出値Ｄａｖｅの値は、エッジの近傍において閾値ＴＨよりも十分に大きな値となる。

（Ｃ−５）図８（ｅ）
制御信号生成部１１０において閾値処理が行われることによって、制御信号Ｄｃが出力される。エッジ近傍の領域では図８（ｄ）に示す平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨより大きいため、制御信号Ｄｃはグラデーション領域以外の領域を表す「０」を示す。また、エッジ近傍から遠い領域では、図８（ｄ）に示す平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨより小さくなるため制御信号Ｄｃはグラデーション領域を表す「１」を示す。

（Ｃ−６）図８（ｆ）
画像平滑部１１６が出力する平滑化画像信号Ｄｓは、Ｎ＋ｋビットの精度を有するので、Ｎビットの入力画像信号Ｄｉよりも画像の変化が滑らかとなるが、エッジの急峻さは鈍る。

（Ｃ−７）図８（ｇ）
エッジ近傍の領域では、図８（ｅ）に示す制御信号Ｄｃがグラデーション領域以外の領域を示す「０」であるため、選択部１１８は、入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号を出力画像信号Ｄｏとして出力する。また、エッジ近傍から遠い領域では、図８（ｅ）に示す制御信号Ｄｃがグラデーション領域を示す「１」であるため、選択部１１８は、画像平滑部１１６が出力する平滑化画像信号Ｄｓ（第２出力画像信号）を選択して出力画像信号Ｄｏとして出力する。

図８に示すように、エッジ領域では、エッジ近傍では画像は平滑化されず、エッジ近傍以外の変化の小さい領域では画像が平滑化されてより滑らかになる。

画像処理部１００は、入力される入力画像信号Ｄｉに基づいて、図８に示すように、グラデーション領域、テクスチャ領域、エッジ領域それぞれについて、画質の劣化が生じないように適した出力画像信号Ｄｏを出力することができる。

〔画像処理部が検出値平滑部を備えない場合における信号〕
次に、図８の比較例として、画像処理部が検出値平滑部を備えない場合、すなわち、周波数成分検出値Ｄｆに対して閾値処理を行う場合における信号を、〔Ｉ〕閾値ＴＨが大きい場合、〔ＩＩ〕閾値が小さい場合それぞれについて示す。

〔Ｉ〕閾値ＴＨが大きい場合
図９は、画像処理部が検出値平滑部を備えない場合における信号の第１の例を示す説明図である。ここで、図９（ａ）は周波数成分検出値Ｄｆを示し、図９（ｂ）は制御信号Ｄｃを示している。

図９（ａ）を参照すると、上述したように周波数成分検出値Ｄｆは、グラデーション領域、テクスチャ領域ともに同程度の小さな値となる。ここで、図９（ａ）に示すように、グラデーション領域の周波数成分検出値Ｄｆが閾値ＴＨを下回るよう、閾値ＴＨをやや大きく設定した場合、テクスチャ領域でも周波数成分検出値Ｄｆが閾値ＴＨを下回る可能性が高い。このとき、図９（ｂ）に示すように、グラデーション領域とテクスチャ領域のいずれの場合も、制御信号Ｄｃは、グラデーション領域を示す「１」を示す。

したがって、選択部１１８は、グラデーション領域とテクスチャ領域のいずれの領域に対しても画像平滑部１１６が出力する平滑化画像信号Ｄｓ（第２出力画像信号）を選択して出力画像信号Ｄｏとして出力する。上記の場合には、テクスチャ領域に対しても平滑化画像信号Ｄｓ（第２出力画像信号）が出力されるため、テクスチャ領域の凹凸の変化が損なわれる、すなわち画像がぼやけるという問題が生ずる。

また、エッジ領域では、エッジ近傍で周波数成分検出値Ｄｆが閾値ＴＨよりも十分大きくなる。したがって、制御信号Ｄｃはエッジ近傍のみグラデーション領域以外の領域を示す「０」となるため、エッジ近傍では平滑化されず、エッジ以外のグラデーション領域は滑らかに変換される。つまり、エッジ領域では特に問題は生じない。

〔ＩＩ〕閾値ＴＨが小さい場合
図１０は、画像処理部が検出値平滑部を備えない場合における信号の第２の例を示す説明図である。ここで、図１０（ａ）は周波数成分検出値Ｄｆを示し、図１０（ｂ）は制御信号Ｄｃを示している。

図１０（ａ）に示すように、グラデーション領域の周波数成分検出値Ｄｆが閾値ＴＨを上回るよう、閾値ＴＨをやや小さく設定した場合、グラデーション領域でも周波数成分検出値Ｄｆが閾値ＴＨを上回る箇所が出てくる。ここで、周波数成分検出値Ｄｆが閾値ＴＨを上回る箇所とは、入力画像信号Ｄｉが変化している箇所を意味するが、図１０（ｂ）に示すように制御信号Ｄｃは、グラデーション領域以外の領域を示す「０」となる。したがって、入力画像信号Ｄｉが変化している箇所では平滑化されず、図８（１）に示すようなグラデーション領域の階段状の変化を滑らかにすることができないという問題が生ずる。

また、エッジ領域では、エッジ近傍以外のグラデーション領域についても制御信号Ｄｃは、グラデーション領域以外の領域を示す「０」となるので、上記グラデーション領域と同様の問題が生じる。

図９、図１０に示すように、画像処理部が検出値平滑部を備えない場合には、グラデーション領域、テクスチャ領域、エッジ領域それぞれについて問題が生じる。

これに対して、本発明の第１の実施形態に係る画像処理部１００は、検出値平滑部１０８を備えて検出値平滑処理を行うことによって、グラデーション領域と、グラデーション領域以外の領域（テクスチャ領域およびエッジ領域）を区別することができる。特に、画像処理部１００は、テクスチャ領域とグラデーション領域を的確に判別できるため、誤ってテクスチャ領域を平滑化することによる鮮鋭度の低下という画質劣化を防止することができる。

以上のように、本発明の第１の実施形態に係る表示装置１０００は、Ｎビットの入力画像信号ＤｉをＮ＋ｋビットの出力画像信号Ｄｏに補正する画像処理部１００と、Ｎ＋ｋビットの階調性能を有する表示部１９０とを備える。画像処理部１００は、制御部１０２と階調数拡張部１０４とを備え、制御部１０２が入力画像信号Ｄｉに基づいてグラデーション領域を画素ごとに判定して制御信号Ｄｃを出力し、制御信号Ｄｃに基づいて階調数拡張部１０４が、入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｄｉが平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を選択的に出力画像信号Ｄｏとして出力する。したがって、表示装置１０００は、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換して表示することができる。

また、表示装置１０００は、グラデーション領域を判定して選択的にグラデーション領域をより滑らかに補正するため、グラデーション領域の階調性能を向上させることができる。また、表示装置１０００は、エッジ領域やテクスチャ領域では入力画像を補正しないため、出力画像信号Ｄｏが示す画像は鮮鋭感を損なわない。

また、一般的に、階調性能が不足する場合には、視覚的には、グラデーション領域では等高線状に偽輪郭が生じるなどの画質劣化がユーザにより視認され、エッジ領域やテクスチャ領域では画質劣化が目立ちにくい。表示装置１０００は、選択的にグラデーション領域の階調性能を向上させるので、視覚的には画像全体に階調性能が向上したのと同様な効果を得ることができる。

さらに、表示装置１０００は、所定の周波数帯域の信号（ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆ）を検出し、所定の平滑領域で検出値を平滑した結果に基づいて閾値処理を行う。したがって、表示装置１０００は、テクスチャ領域とグラデーション領域を的確に判別することができるので、誤ってテクスチャ領域を平滑化することによる鮮鋭度の低下という画質劣化を防止することができる。

[表示装置１０００の変形例]
〔第１の変形例〕
上記では、第１の実施形態に係る表示装置１０００として、図３に示すように周波数成分検出部１０６が一つのバンドパス・フィルタ１１２を備えることにより周波数成分検出値Ｄｆを出力する構成を示した。しかしながら、本発明の第１の実施形態に係る周波数成分検出部は、図３の構成に限られず、複数のバンドパス・フィルタを備える構成とすることもできる。

図１１は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る周波数成分検出部を示すブロック図である。なお、図１１では、バンドパス・フィルタを２つ備える構成を例を示しているが、本発明の第１の実施形態に係る周波数成分検出部の変形例が、２つのバンドパス・フィルタを備える構成に限られないことは、言うまでもない。

図１１を参照すると、第１の変形例に係る周波数成分検出部は、第１のバンドパス・フィルタ１１２ａ、第１の係数乗算部１２０ａ、および第１の絶対値変換部１１４ａと、第２のバンドパス・フィルタ１１２ｂ、第２の係数乗算部１２０ｂ、および第２の絶対値変換部１１４ｂと、最大値選択部１２２とを備える。

第１のバンドパス・フィルタ１１２ａには、入力画像信号Ｄｉが入力され、周波数ｆ１をピークとする周波数特性に基づいてＢＰＦ出力Ｄｂｐｆ１を出力する。

第１の係数乗算部１２０ａは、ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆ１に所定の係数Ｋ１を乗算し、重み付けがなされたＢＰＦ出力Ｄｋ１を出力する。ここで、第１の係数乗算部１２０ａが乗算に用いる係数Ｋ１の情報は、例えば、画像処理部１００が備える記憶手段に記憶され、当該記憶手段から入力されるが、上記に限られない。例えば、係数Ｋ１の情報は、第１の係数乗算部１２０ａが記憶手段を備えて保持することができ、また、表示装置の記憶部（図示せず）に記憶され、第１の係数乗算部１２０ａが当該記憶部（図示せず）から適宜読み出すこともできる。

第１の絶対値変換部１１４ａは、重み付けがなされたＢＰＦ出力Ｄｋ１の絶対値を算出して第１周波数成分検出値Ｄｆ１を出力する。

また、第２のバンドパス・フィルタ１１２ｂには、入力画像信号Ｄｉが入力され、周波数ｆ２をピークとする周波数特性に基づいてＢＰＦ出力Ｄｂｐｆ２を出力する。第２の係数乗算部１２０ｂは、ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆ２に所定の係数Ｋ２を乗算し、重み付けがなされたＢＰＦ出力Ｄｋ２を出力し、第２の絶対値変換部１１４ｂは、重み付けがなされたＢＰＦ出力Ｄｋ２の絶対値を算出して第２周波数成分検出値Ｄｆ２を出力する。ここで、第２の係数乗算部１１２ｂが乗算に用いる係数Ｋ２の情報は、第１の係数乗算部１１２ａが乗算に用いる係数Ｋ１と同様に、例えば、画像処理部１００が備える記憶手段に記憶されて当該記憶手段から入力されるが、上記に限られない。

最大値選択部１２２は、対応する画素ごとに周波数成分検出値Ｄｆ１、Ｄｆ２のうち大きい方の値を選択して、周波数成分検出値Ｄｆとして出力する。

ここで、第１の変形例に係る周波数成分検出部が図１１の構成をとる意義について説明する。図１２は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る周波数成分検出部を説明するための説明図である。図１２では、係数Ｋ１＝１、係数Ｋ２＝０．５に設定した場合の例を示しているが、係数Ｋ１、Ｋ２の値は、上記に限られない。

図１２に示すＦＢは、テクスチャ領域に多く含まれる主な周波数成分の帯域であり、テクスチャ領域の主な周波数成分が周波数ｆ１となるように、第１のバンドパス・フィルタ１１２ａを設定する。ここで、第１のバンドパス・フィルタ１１２ａは周波数ｆ１をピークとする特性を持つが、第１のバンドパス・フィルタ１１２ａだけでは周波数帯域ＦＢの範囲をすべてカバーすることができない。例えば、テクスチャ領域が周波数ｆ２付近の成分を多く含む場合には、ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆ１がほとんど０（ゼロ）に近い値をとり、周波数成分検出値Ｄｆもほとんど０（ゼロ）となるので、テクスチャ領域がグラデーション領域として誤検出される恐れがある。

図１２に示すＤｋ１は、ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆ１に係数Ｋ１＝１を乗じた特性を示し、Ｄｋ２はＢＰＦ出力Ｄｂｐｆ２に係数Ｋ２＝０．５を乗じた特性を示している。Ｄｋ１とＤｋ２を絶対値に変換した第１周波数成分検出値Ｄｆ１および第２周波数成分検出値Ｄｆ２の最大値を選択することによって、周波数ｆ１付近では第１周波数成分検出値Ｄｆ１が選択され、周波数ｆ２付近では第２周波数成分検出値Ｄｆ２が選択される。

したがって、図１２に示すように周波数特性の異なる複数のバンドパス・フィルタを用いることによって、帯域ＦＢ全体をカバーすることができる。

本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る表示装置は、周波数成分検出部の構成が、図３に示す周波数成分検出部１０６と異なるが、入力画像信号Ｄｉに基づいて周波数成分検出値Ｄｆを出力することができる。また、第１の変形例に係る表示装置のその他の構成は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様である。したがって、第１の変形例に係る表示装置は、上述した第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様の効果を奏することができる。

〔第２の変形例〕
また、本発明の第１の実施形態に係る周波数成分検出部は、図３、図１１に示す構成に限られない。図１３は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る周波数成分検出部を示すブロック図である。

図１３を参照すると、第２の変形例に係る周波数成分検出部は、基本的に図１１に示す第１の変形例に係る周波数成分検出部と同様の構成を有するが、図１１の最大値選択部１２２が加算部１２４に置き換わっている。

加算部１２４は、対応する画素ごとに第１周波数成分検出値Ｄｆ１および第２周波数成分検出値Ｄｆ２を加算して周波数成分検出値Ｄｆ（＝Ｄｆ１＋Ｄｆ２）を出力する。このとき、周波数ｆ１付近では周波数成分検出値Ｄｆに対する第１周波数成分検出値Ｄｆ１の割合が高く、また、周波数ｆ２付近では周波数成分検出値Ｄｆに対する第２周波数成分検出値Ｄｆ２の割合が高くなる。したがって、上記の場合であっても図１２に示す帯域ＦＢ全体にわたって良好に周波数成分検出値Ｄｆを出力することができる。

本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る表示装置は、周波数成分検出部の構成が、図３に示す周波数成分検出部１０６と異なるが、図１１に示す第１の変形例に係る周波数成分検出部と同様に、入力画像信号Ｄｉに基づいて周波数成分検出値Ｄｆを出力することができる。また、第２の変形例に係る表示装置のその他の構成は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様である。したがって、第２の変形例に係る表示装置は、上述した第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様の効果を奏することができる。

〔第３の変形例〕
上記では、第１の実施形態、第１の変形例および第２の変形例に係る表示装置として、画像処理部が、１つの閾値ＴＨを用いて図６に示すような２値の制御信号Ｄｃを生成し、第１出力画像信号または第２出力画像信号を選択的に出力画像信号Ｄｏとして出力する構成を示した。しかしながら、本発明の第１の実施形態に係る表示装置は、上記の構成に限られない。そこで、次に、本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る表示装置として、画像処理部が第１出力画像信号と第２出力画像信号との混合比率を規定する制御信号Ｄｃを生成し、制御信号Ｄｃが示す混合比率に応じた出力画像信号Ｄｏを出力する構成について説明する。なお、第３の変形例に係る表示装置の画像処理部は、図２と同様の構成を有する。

図１４は、本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る制御信号生成部における閾値処理を説明するための説明図である。第３の変形例に係る制御信号生成部は、閾値ＴＨ１、ＴＨ２および検出値平滑部から出力される平均検出値Ｄａｖｅを用いた閾値処理により制御信号Ｄｃを出力する。

具体的には、第３の変形例に係る制御信号生成部は、平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨ１より小さいとき、グラデーション領域を表す制御信号「１」を生成し、平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨ２より大きいとき、グラデーション領域以外の領域を示す制御信号「０」を生成する。また、第３の変形例に係る制御信号生成部は、平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨ１と閾値ＴＨ２との間である場合には、例えば、Ｄｃ＝１とＤｃ＝０とを結ぶ直線（すなわち、閾値ＴＨ１、ＴＨ２の設定により一意に定まる。）に基づいて、中間的な値の制御信号Ｄｃを生成する。上記のように生成される制御信号Ｄｃは、第２出力画像信号（平滑化画像信号Ｄｓ）の混合比率を示す。

ここで、第３の変形例に係る制御信号生成部がグラデーション領域を判定するために用いる閾値ＴＨ１、ＴＨ２の情報は、例えば、画像処理部が備える記憶手段に記憶され、当該記憶手段から入力されるが、上記に限られない。例えば、閾値ＴＨ１、ＴＨ２の情報は、制御信号生成部が記憶手段を備えて保持することができ、また、表示装置の記憶部（図示せず）に記憶され、制御信号生成部が当該記憶部（図示せず）から適宜読み出すこともできる。

図１５は、本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る階調数拡張部を示すブロック図である。第３の変形例に係る階調数拡張部は、画像平滑部１１６と、混合部１２６とを備える。

画像平滑部１１６は、図７に示す画像平滑部１１６と同様の構成を有し、Ｎビットの入力画像信号を平滑化し、Ｎ＋ｋビットの平滑化画像信号Ｄｓを出力する。

混合部１２６は、制御信号Ｄｃが示す混合比率に応じて、対応する画素ごとに平滑化画像信号Ｄｓ（第２出力画像信号）と、入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加したＮ＋ｋビットの第１出力画像信号とを、Ｄｃ：（１−Ｄｃ）の割合で混合し、出力画像信号Ｄｏとして出力する。

ここで、第３の変形例に係る階調数拡張部が、平滑化画像信号Ｄｓ（第２出力画像信号）と、第１出力画像信号とを混合して出力する意義について説明する。入力画像信号Ｄｉに微小なノイズが混じることによって、同様の画像の同じ表示位置に対応する平均検出値Ｄａｖｅが時間的に変化し、閾値ＴＨを上回ったり下回ったりする場合がある。このとき、単純な閾値処理では、制御信号Ｄｃがグラデーション領域を示す「１」とグラデーション領域以外の領域を示す「０」とを交互に行き来するため、第１出力画像信号と平滑化画像信号Ｄｓ（第２出力画像信号）とが交互に選択されて、ちらつきとなってユーザに視認される恐れがある。

一方、混合処理では、混合比率を示す制御信号Ｄｃが「１」と「０」の中間の値をとりうるため、第１出力画像信号と平滑化画像信号Ｄｓ（第２出力画像信号）との比率が極端に変化することはない。したがって、第３の変形例に係る表示装置は、第１の実施形態に係る表示装置１０００よりも、ちらつきの発生を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る表示装置は、制御信号生成部における制御信号Ｄｃの生成手段、および階調数拡張部の構成が、上述した第１の実施形態に係る表示装置１０００と異なるが、表示装置１０００と同様に、制御信号Ｄｃに基づいて出力画像信号Ｄｏを出力して表示することができる。したがって、第３の変形例に係る表示装置は、上述した第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様の効果を奏することができる。

〔第４の変形例〕
上記では、第１の実施形態、および第１〜第３の変形例に係る表示装置として水平方向の処理を例に挙げて説明したが、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の画像処理部が行う処理は、水平方向の処理に限られない。そこで、次に、本発明の第１の実施形態の第４の変形例に係る表示装置として、画像処理部が水平方向、垂直方向に順次に処理を行う構成について説明する。

図１６は、本発明の第１の実施形態の第４の変形例に係る表示装置１５００を示すブロック図である。図１６を参照すると、表示装置１５００は、画像処理部１５０と、表示部１９０を備える。ここで、表示部１９０は、図１に示す表示部１９０と同様の構成をとり、Ｎ＋ｋビットの階調性能を有する。

画像処理部１５０は、水平制御部１０２ｈと、水平階調数拡張部１０４ｈと、垂直制御部１０２ｖと、垂直階調数拡張部１０４ｖとを備える。

水平制御部１０２ｈは、入力された入力画像信号Ｄｉに基づいて、水平方向のグラデーション領域であるか否かを示す水平制御信号Ｄｈｃを画素ごとに出力する。ここで、水平制御部１０２ｈは、例えば、図２に示す制御部１０２と同様の構成をとることによって、水平制御信号Ｄｈｃを出力することができる。

水平階調数拡張部１０４ｈは、水平制御信号Ｄｈｃに基づいて、対応する画素ごとに選択的に水平方向に画像を平滑化してＮ＋ｋビットの画像信号Ｄｈｏを出力する。ここで、画像信号Ｄｈｏは、水平方向には階調性能が向上しているが、垂直方向には階調性能は向上しておらず、入力画像信号Ｄｉと同等である。また、水平階調数拡張部１０４ｈは、例えば、図２に示す階調数拡張部１０４と同様の構成をとることによって、画像信号Ｄｈｏを出力することができる。

垂直制御部１０２ｖは、入力された画像信号Ｄｈｏに基づいて、垂直方向のグラデーション領域であるか否かを示す垂直制御信号Ｄｖｃを画素ごとに出力する。ここで、垂直制御部１０２ｖは、例えば、図２に示す制御部１０２と同様の構成をとることによって、垂直制御信号Ｄｖｃを出力することができる。

垂直階調数拡張部１０４ｖは、垂直制御信号Ｄｖｃに基づいて、対応する画素ごとに選択的に垂直方向に画像を平滑化してＮ＋ｋビットの出力画像信号Ｄｏを出力する。ここで、出力画像信号Ｄｏは、水平方向に加えて、垂直方向の階調性能も向上している。また、垂直階調数拡張部１０４ｖは、例えば、図２に示す階調数拡張部１０４と同様の構成をとることによって、出力画像信号Ｄｏを出力することができる。

図１６に示すように、水平方向の処理と垂直方向の処理とを順次実行することによって、第４の変形例に係る表示装置１５００は、水平方向、垂直方向の両方について、テクスチャ領域やエッジ領域の鮮鋭度を損なうことなく、グラデーション領域の階調性能を向上させることができる。

また、第４の変形例に係る表示装置１５００は、水平方向の処理、垂直方向の処理それぞれを第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に行うことができるので、上述した第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様の効果を奏することができる。

なお、上記では、第４の変形例に係る表示装置１５００として、画像処理部１５０が水平方向の処理と垂直方向の処理とを順次実行する構成を示したが、本発明の第１の実施形態に係る表示装置は、上記に限られない。例えば、第１の実施形態に係る表示装置は、水平方向と垂直方向とを２次元処理で一括に実行することもできる。かかる構成であっても、第４の変形例に係る表示装置と同様に、水平方向、垂直方向の両方について、テクスチャ領域やエッジ領域の鮮鋭度を損なうことなく、グラデーション領域の階調性能を向上させることができる。

（第１の実施形態に係る画像処理装置）
上記では、第１の実施形態に係る表示装置について説明したが、上述した第１の実施形態に係る表示装置（変形例も含む）が備える画像処理部は、表示部とは別体の独立の装置、すなわち、画像処理装置として実現することもできる。

（第１の実施形態に係るプログラム）
[表示装置に係るプログラム]
コンピュータを、本発明の第１の実施形態に係る表示装置として機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。

[画像処理装置に係るプログラム]
コンピュータを、本発明の第１の実施形態に係る画像処理装置として機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。

（第１の実施形態に係る画像処理方法）
次に、本発明の第１の実施形態に係る画像処理方法について説明する。図１７は、本発明の第１の実施形態に係る画像処理方法の一例を示す流れ図である。なお、以下では、図１７に示す画像処理方法を表示装置１０００が行うとして説明するが、本発明の第１の実施形態に係る画像処理装置に適用することができることは、言うまでもない。

表示装置１０００は、Ｎビットの入力画像信号Ｄｉから所定の周波数成分を画素ごとに検出する（Ｓ１００）。ステップＳ１００の検出は、例えば、１または複数のバンドパス・フィルタを用いて行うことができる。

表示装置１０００は、ステップＳ１００において検出された検出値（周波数成分検出値Ｄｆ）を平滑化し（Ｓ１０２）、平滑化された検出値（平均検出値Ｄａｖｅ）に基づいて制御信号Ｄｃを生成する（Ｓ１０４）。

表示装置１０００は、入力画像信号ＤｉとステップＳ１０４において生成された制御信号Ｄｃとに基づいて、入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｄｉが平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を選択的に出力する（Ｓ１０６）。

図１７に示す画像処理方法を用いることにより、表示装置１０００は、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。

（第２の実施形態）
上記では、第１の実施形態に係る表示装置として、モノクロ画像の処理、あるいはカラー画像の複数チャンネルのうちの１チャンネル分の処理を行う構成を示した。しかしながら、本発明の実施形態に係る表示装置は、上記の構成に限られない。そこで、次に、第２の実施形態に係る表示装置として、カラー画像の複数チャンネルを処理する構成について説明する。なお、以下では、カラー画像の複数チャンネルとして、赤（以下「Ｒ」という。）、緑（以下、「Ｇ」という。）、青（以下、「Ｂ」という。）の画像信号が入力される例を示す。

図１８は、本発明の第２の実施形態に係る表示装置２０００を示すブロック図である。図１８を参照すると、表示装置２０００は、画像処理部２００と表示部１９０とを備え、画像処理部２００は、制御部２０２と、階調数拡張部２０４とを備える。

画像処理部２００には、ＮビットのＲ／Ｇ／Ｂの入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉがそれぞれ入力され、Ｎ＋ｋビットの出力画像信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏに変換して出力する。また、表示部１９０は、図１に示す第１の実施形態に係る表示部１９０と同様にＮ＋ｋビットの階調性能を有し、Ｎ＋ｋビットの出力画像信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏに基づいて画像を表示する。以下、画像処理部２００の構成について、具体的に説明する。

[画像処理部２００の構成例]
図１９は、本発明の第２の実施形態に係る画像処理部２００を示すブロック図である。

図１９を参照すると、制御部２０２は、第１の周波数成分検出部１０６ａと、第２の周波数成分検出部１０６ｂと、第３の周波数成分検出部１０６ｃと、最大値選択部２０６と、検出値平滑部１０８と、制御信号生成部１１０とを備える。また、階調数拡張部２０４は、第１の階調数拡張部２０４ａと、第２の階調数拡張部２０４ｂと、第３の階調数拡張部２０４ｃとを備える。

〔制御部２０２〕
第１の周波数成分検出部１０６ａには入力画像信号Ｒｉが、第２の周波数成分検出部１０６ｂには入力画像信号Ｇｉが、そして第３の周波数成分検出部１０６ｃには入力画像信号Ｂｉがそれぞれ入力される。ここで、第１の周波数成分検出部１０６ａ〜第３の周波数成分検出部１０６ｃそれぞれは、図２に示す第１の実施形態に係る周波数成分検出部１０６と同様の構成をとることができる。したがって、第１の周波数成分検出部１０６ａは、入力画像信号Ｒｉから所定の周波数成分を検出して周波数成分検出値Ｒｆを出力し、同様に、第２の周波数成分検出部１０６ｂは周波数成分検出値Ｇｆ、第３の周波数成分検出部１０６ｃは周波数成分検出値Ｂｆを出力することができる。

最大値選択部２０６は、周波数成分検出値Ｒｆ、ＧｆおよびＢｆの中から対応する画素ごとに最大値を選択して、最大検出値Ｄｍａｘを出力する。

検出値平滑部１０８は、図２に示す第１の実施形態に係る検出値平滑部１０８と同様に、平滑領域における最大検出値Ｄｍａｘの平均値を算出して、平均検出値Ｄａｖｅを出力する。

制御信号生成部１１０は、図２に示す第１の実施形態に係る制御信号生成部１１０と同様に、平均検出値Ｄａｖｅと閾値ＴＨを用いた閾値処理によってグラデーション領域を判定し、判定結果を制御信号Ｄｃとして出力する。

〔階調数拡張部２０４〕
第１の階調数拡張部２０４ａ、第２の階調数拡張部２０４ｂ、および第３の階調数拡張部２０４ｃそれぞれは、図２に示す第１の実施形態に係る階調数拡張部１０４と同様の構成を有する。したがって、第１の階調数拡張部２０４ａは、制御信号Ｄｃに基づいて、Ｎビットの入力画像信号Ｒｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｒｉが平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を選択的に出力画像信号Ｒｏとして出力することができる。また同様に、第２の階調数拡張部２０４ｂ、第３の階調数拡張部２０４ｃは、それぞれ出力画像信号Ｇｏ、Ｂｏを出力することができる。

上記のように、画像処理部２００は、図１９の構成によって、出力画像信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏを出力することができる。

次に、画像処理部２００が、Ｒ／Ｇ／Ｂの周波数成分検出結果の最大値を用いることの意義について説明する。図２０は、本発明の第２の実施形態に係る画像処理部２００における各信号の一例を示す説明図である。ここで、図２０では、テクスチャ領域における各信号の一例を示している。カラー画像におけるテクスチャ領域では、３色のＲ／Ｇ／Ｂ画像信号が同様な頻度で変化するとは限らず、むしろＲ／Ｇ／Ｂで変化の頻度に差があるのが一般的であるからである。

図２０（ａ）〜（ｃ）は、入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉをそれぞれ示している。また、図２０（ｄ）〜（ｆ）は、周波数成分検出値Ｒｆ、Ｇｆ、Ｂｆをそれぞれ示している。ここで、図２０（ａ）の入力画像信号Ｒｉは、比較的凹凸が多いため、図２０(ｄ)の周波数成分検出値Ｒｆは比較的高い頻度で検出されている。また、図２０（ｂ）、（ｃ）の入力画像信号Ｇｉ、Ｂｉは変化が少ないため、図２０(ｅ)の周波数成分検出値Ｇｆおよび図２０(ｆ)の周波数成分検出値Ｂｆの検出の頻度は低い。

図２０（ｇ）は、最大検出値Ｄｍａｘを示している。ここで、画像処理部２００は、各画素ごとに周波数成分検出値Ｒｆ、Ｇｆ、Ｂｆの最大値を選択するので、周波数成分検出値Ｒｆ、Ｇｆ、Ｂｆ単独の場合よりも、最大検出値Ｄｍａｘの検出の頻度が高くなる。

図２０（ｈ）は平均検出値Ｄａｖｅを示し、図２０（ｉ）は制御信号Ｄｃを示している。ここで、最大検出値Ｄｍａｘの検出の頻度が高いため、平均検出値Ｄａｖｅは閾値ＴＨよりも大きな値をとり、制御信号Ｄｃはグラデーション領域以外の領域を示す「０」となる。

ここで、仮に周波数成分検出値Ｒｆ、Ｇｆ、Ｂｆに対して、最大値を選択することなく、各色ごとに領域の判別を行うとすると、入力画像信号の変化の少ないＧとＢについてはグラデーション領域として検出され、画像が平滑化される恐れがある。図２０に示す入力画像信号Ｇｉ、Ｂｉのように変化が少ない画像信号であっても、テクスチャ領域ではそもそも画像信号の変化の幅が小さいため、鮮鋭感への寄与は無視できない。つまり、テクスチャ領域では、変化の少ない入力画像信号が平滑化されることによって、鮮鋭感が損なわれてしまう。画像処理部２００は、Ｒ／Ｇ／Ｂの周波数成分検出結果の最大値を用いることにより、上記の問題の発生を防止することができる。

画像処理部２００は、周波数成分検出値Ｒｆ、Ｇｆ、Ｂｆの最大値（最大検出値Ｄｍａｘ）に対して検出値の平滑化と閾値処理を行うことによって、グラデーション領域をテクスチャ領域と間違えることなく検出することができる。そのため、テクスチャ領域を平滑化することによる鮮鋭度の低下という画質劣化を抑制することができる。

以上のように、本発明の第２の実施形態に係る表示装置２０００は、カラー画像を示す複数チャンネルの入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉ（それぞれＮビットの入力画像信号）を、それぞれＮ＋ｋビットの出力画像信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏに補正する画像処理部２００と、Ｎ＋ｋビットの階調性能を有する表示部１９０とを備える。画像処理部２００は、制御部２０２と階調数拡張部２０４とを備え、制御部２０２が入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉに基づいてグラデーション領域を画素ごとに判定して制御信号Ｄｃを出力し、制御信号Ｄｃに基づいて階調数拡張部２０４が、入力画像信号の下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号が平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を、選択的に出力画像信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏとして出力する。したがって、表示装置２０００は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換して表示することができる。

また、表示装置２０００は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、グラデーション領域を判定して選択的にグラデーション領域をより滑らかに補正することができるので、グラデーション領域の階調性能を向上させることができる。また、表示装置２０００は、エッジ領域やテクスチャ領域では入力画像を補正しないため、出力画像信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏが示す画像は鮮鋭感を損なわない。

また、表示装置２０００は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、選択的にグラデーション領域の階調性能を向上させるので、視覚的には画像全体に階調性能が向上したのと同様な効果を得ることができる。

さらに、表示装置２０００は、周波数成分検出値Ｒｆ、Ｇｆ、Ｂｆの最大値（最大検出値Ｄｍａｘ）に対して検出値の平滑化と閾値処理を行うことによって、グラデーション領域をテクスチャ領域と間違えることなく検出することができる。そのため、テクスチャ領域を平滑化することによる鮮鋭度の低下という画質劣化を抑制することができる。

[表示装置２０００の変形例]
第２の実施形態に係る表示装置は、上述した第１の実施形態に係る表示装置の変形例と同様の変形例をとることができる。

（第２の実施形態に係る画像処理装置）
上記では、第２の実施形態に係る表示装置について説明したが、上述した第２の実施形態に係る表示装置（変形例も含む）が備える画像処理部は、表示部とは別体の独立の装置、すなわち、画像処理装置として実現することもできる。

（第２の実施形態に係るプログラム）
[表示装置に係るプログラム]
コンピュータを、本発明の第２の実施形態に係る表示装置として機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。

[画像処理装置に係るプログラム]
コンピュータを、本発明の第２の実施形態に係る画像処理装置として機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。

（第２の実施形態に係る画像処理方法）
次に、本発明の第２の実施形態に係る画像処理方法について説明する。図２１は、本発明の第２の実施形態に係る画像処理方法の一例を示す流れ図である。なお、以下では、図２１に示す画像処理方法を表示装置２０００が行うとして説明するが、本発明の第２の実施形態に係る画像処理装置に適用することもできる。

表示装置２０００は、Ｎビットの入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉそれぞれから所定の周波数成分を画素ごとに検出する（Ｓ２００）。

表示装置２０００は、ステップＳ２００において検出された検出値（周波数成分検出値Ｒｆ、Ｇｆ、Ｂｆ）に基づいて、画素ごとに最大値を選択する（Ｓ２０２）。

表示装置２０００は、ステップＳ２０２において選択された最大値（最大検出値Ｄｍａｘ）を平滑化し（Ｓ２０４）、平滑化された検出値（平均検出値Ｄａｖｅ）に基づいて制御信号Ｄｃを生成する（Ｓ２０６）。

表示装置２０００は、各チャンネルごとの入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉと、ステップＳ２０６において生成された制御信号Ｄｃとに基づいて、入力画像信号の下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号が平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を、各チャンネルごとに選択的に出力する（Ｓ２０８）。

図２１に示す画像処理方法を用いることにより、表示装置２０００は、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。

（第３の実施形態）
上記では、第１、第２の実施形態に係る表示装置として、表示部がＮ＋ｋビットの階調性能を有する構成について説明した。しかしながら、本発明の実施形態に係る表示装置が備える表示部は、Ｎ＋ｋビットの階調性能に限られず、Ｎビットの階調性能を有することもできる。そこで、次に、本発明の第３の実施形態に係る表示装置として、表示部がＮビットの階調性能を有する構成について説明する。

図２２は、本発明の第３の実施形態に係る表示装置３０００を示すブロック図である。図２２を参照すると、表示装置３０００は、画像処理部３００と、表示部３９０とを備える。

画像処理部３００は、制御部１０２と、階調数拡張部１０４と、擬似階調処理部３０２とを備える。制御部１０２および階調数拡張部１０４は、図１に示す第１の実施形態に係る画像処理部１００が備える制御部１０２および階調数拡張部１０４と同様の構成を有する。つまり、制御部１０２は、入力画像信号Ｄｉに基づいて制御信号Ｄｃを生成し、階調数拡張部１０４は、制御信号Ｄｃに基づいて入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｄｉが平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を、選択的に画像信号Ｄｅとして出力する。

擬似階調処理部３０２は、擬似的な中間階調を使ってＮ＋ｋビットの画像信号ＤｅをＮビットの出力画像信号Ｄｏに変換する。

ここで、擬似階調処理部３０２における擬似階調処理について説明する。図２３は、本発明の第３の実施形態に係る擬似階調処理部３０２における擬似階調処理の一例を説明するための説明図であり、擬似階調処理としてディザ処理を用いる場合の例を示している。図２３（ａ）はディザ処理を行う２×２画素の領域を示しており、図２３（ｂ）はディザパターンの一例を示している。

ディザ処理は、図２３（ａ）のＮ＋ｋビットの画像信号Ｄｅにおける画素ａ〜ｄに対して、図２３（ｂ）のディザパターンの各画素位置に対応する値を加算した後に、下位ｋビットを丸めることにより、上位Ｎビットを出力画像信号として出力する処理である。ここで、ディザ処理は擬似階調処理の一種であり、少ないビット数でより多くのビット数の階調を擬似的に表示することができることが知られている。

擬似階調処理部３０２は、擬似階調処理としてディザ処理を用いることによって、Ｎ＋ｋビットの画像信号Ｄｅを変換してグラデーション領域の階調性能を向上させたＮビットの出力画像信号Ｄｏを出力することができる。

[擬似階調処理の他の例]
なお、擬似階調処理部３０２における擬似階調処理は、上記ディザ処理に限られない。例えば、擬似階調処理部３０２は、擬似階調処理として誤差拡散処理を用いることができる。ここで、誤差拡散処理とは、Ｎ＋ｋビットの画像信号をＮビットに丸めたときの下位ｋビット（「誤差データ」という。）の値を周囲の画素信号に加算あるいは減算して、誤差データを拡散していくことによって、擬似的な中間階調を得る方法である。擬似階調処理部３０２は、誤差拡散処理を用いて擬似階調処理を行ったとしても、上記ディザ処理を用いる場合と同様の効果を得ることができる。

再度図２２を参照して、表示装置３０００の構成要素について説明する。表示部３９０は、Ｎビットの階調性能を有し、画像処理部３００から出力されるＮビットの出力画像信号Ｄｏが示す画像を表示する。

上述したように、表示装置３０００は、画像処理部３００がＮビットの入力画像信号Ｄｉを一旦、階調数を拡張してＮ＋ｋビットの画像信号Ｄｅに変換した後に、ディザ処理などの擬似階調処理を用いてＮビットの出力画像信号Ｄｏに変換することによって、グラデーション領域の階調性能を向上させることができる。したがって、表示装置３０００は、表示部３９０の階調性能がＮビットであったとしても、グラデーション領域の階調性能を向上させた画像を表示することができる。

なお、図２２では、入力される画像信号がモノクロ画像の入力画像信号（あるいはカラー画像の複数チャンネルのうちの１チャンネルに対応する画像信号）Ｄｉを例に説明を行ったが、第２の実施形態に係る表示装置２０００のように、例えば、Ｒ／Ｇ／Ｂからなるカラー画像の画像信号に対しても、同様の効果を得ることができる。

以上のように、本発明の第３の実施形態に係る表示装置３０００は、Ｎビットの入力画像信号ＤｉをＮ＋ｋビットの画像信号Ｄｅに変換した後に擬似階調処理を用いてＮビットのＤｏに変換する画像処理部３００と、Ｎビットの階調性能を有する表示部３９０とを備える。画像処理部３００は、第１の実施形態に係る制御部１０２および階調数拡張部１０４と同様の構成を有する制御部１０２と階調数拡張部１０４とを備え、制御信号Ｄｃに基づいて入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｄｉが平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を、選択的に画像信号Ｄｅとして出力する。したがって、表示装置３０００は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。

また、表示装置３０００は、画像処理部３００が擬似階調処理部３０２を備え、ディザ処理などの擬似階調処理を用いてＮ＋ｋビットの画像信号ＤｅをＮビットの出力画像信号Ｄｏに変換することにより、グラデーション領域の階調性能を向上させる。したがって、表示装置３０００は、表示部３９０の階調性能がＮビットであったとしても、グラデーション領域の階調性能を向上させた画像を表示することができる。

[表示装置３０００の変形例]
第３の実施形態に係る表示装置は、上述した第１の実施形態に係る表示装置の変形例と同様の変形例をとることができる。

（第３の実施形態に係る画像処理装置）
上記では、第３の実施形態に係る表示装置について説明したが、上述した第３の実施形態に係る表示装置（変形例も含む）が備える画像処理部は、表示部とは別体の独立の装置、すなわち、画像処理装置として実現することもできる。

（第３の実施形態に係るプログラム）
[表示装置に係るプログラム]
コンピュータを、本発明の第３の実施形態に係る表示装置として機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換した上でさらに擬似階調処理を行うことにより階調性能を向上させることができる。

[画像処理装置に係るプログラム]
コンピュータを、本発明の第３の実施形態に係る画像処理装置として機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換した上でさらに擬似階調処理を行うことにより階調性能を向上させることができる。

（第３の実施形態に係る画像処理方法）
次に、本発明の第３の実施形態に係る画像処理方法について説明する。図２４は、本発明の第３の実施形態に係る画像処理方法の一例を示す流れ図である。なお、以下では、図２４に示す画像処理方法を表示装置３０００が行うとして説明するが、本発明の第３の実施形態に係る画像処理装置に適用することもできる。

表示装置３０００は、図１７に示すステップＳ１００と同様に、Ｎビットの入力画像信号Ｄｉから所定の周波数成分を画素ごとに検出する（Ｓ３００）。

表示装置３０００は、図１７に示すステップＳ１０２、Ｓ１０４と同様に、ステップＳ３００において検出された検出値（周波数成分検出値Ｄｆ）を平滑化し（Ｓ３０２）、平滑化された検出値（平均検出値Ｄａｖｅ）に基づいて制御信号Ｄｃを生成する（Ｓ３０４）。

表示装置３０００は、図１７に示すステップＳ１０６と同様に、入力画像信号ＤｉとステップＳ３０４において生成された制御信号Ｄｃとに基づいて、入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｄｉが平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を選択的に出力する（Ｓ３０６）。

表示装置３０００は、ステップＳ３０６において出力された画像信号（第１出力画像信号または第２出力画像信号）に対して擬似階調処理を行い、Ｎビットの画像信号（出力画像信号Ｄｏ）に変換する（Ｓ３０８）。ここで、表示装置３０００は、例えば、ディザ処理や誤差拡散処理を用いることにより、ステップＳ３０８の擬似階調処理を行うことができる。

図２４に示す画像処理方法を用いることにより、表示装置３０００は、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換した上でさらに擬似階調処理を行うことにより階調性能を向上させることができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の実施形態に係る表示装置の他の形態である第４の実施形態に係る表示装置について説明する。図２５は、本発明の第４の実施形態に係る表示装置４０００を示すブロック図である。

図２５を参照すると、表示装置４０００は、画像処理部４００と表示部３９０とを備える。画像処理部４００は、基本的に図２２に示す第３の実施形態に係る画像処理部３００と同様の構成を有するが、さらに、非線形階調変換部４０２を備える。また、表示部３９０は、図２２に示す第３の実施形態に係る表示部３９０と同様に、Ｎビットの階調性能を有する。

制御部１０２は、入力画像信号Ｄｉに基づいて制御信号Ｄｃを生成し、階調数拡張部１０４は、制御信号Ｄｃに基づいて入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｄｉが平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を、選択的に画像信号Ｄｅとして出力する。

非線形階調変換部４０２には、階調数拡張部１０４から出力される画像信号Ｄｅが入力され、例えば、コントラスト強調処理やガンマ処理などの非線形階調変換を行って画像信号Ｄｇを出力する。ここで、非線形階調変換部４０２における非線形階調変換処理としてコントラスト強調処理を行う場合について説明する。

図２６は、本発明の第４の実施形態に係る非線形階調変換部４０２における非線形階調変換処理を説明するための説明図であり、コントラスト強調を行うための入出力変換特性の一例を示している。

図２６を参照すると、暗部Ｌ１と明部Ｌ３では階調の差が圧縮され、中間階調Ｌ２では階調の差が広がっている。非線形階調変換部４０２は、例えば、図２６のように画像信号Ｄｅを補正することにより、画像のコントラスト感が強調された画像信号Ｄｇを出力することができる。

擬似階調処理部３０２は、擬似階調処理としてディザ処理や誤差拡散処理を用いることによって、Ｎ＋ｋビットの画像信号Ｄｇを変換してグラデーション領域の階調性能を向上させたＮビットの出力画像信号Ｄｏを出力することができる。

ここで、画像処理部４００における各信号の一例を示す。図２７は、本発明の第４の実施形態に係る画像処理部４００における各信号の一例を示す説明図であり、図８（１）と同様にグラデーション領域を示している。また、図２７（ａ）は入力画像信号Ｄｉを示し、図２７（ｂ）は周波数成分検出値Ｄｆを示している。同様に、図２７（ｃ）〜図２７（ｆ）は、平均検出値Ｄａｖｅ、制御信号Ｄｃ、階調数が拡張された画像信号Ｄｅ、非線形階調変換処理後の画像信号Ｄｇをそれぞれ示している。

入力画像信号Ｄｉとして、図８（ａ）と同様に、１階調ずつ階段状に変化するグラデーション領域を例に挙げる（図２７（ａ））。図８（ｃ）と同様に周波数成分検出値Ｄｆの値は小さくて検出される頻度も低く（図２７（ｂ））、また、図８（ｄ）と同様に平均検出値Ｄａｖｅの値は、閾値ＴＨよりも小さな値となる（図２７（ｃ））。また、図２７（ｃ）に示す平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨより小さいため、制御信号Ｄｃは、グラデーション領域を表す「１」を示す（図２７（ｄ））。図２７（ｄ）に示す制御信号Ｄｃがグラデーション領域を示す「１」であるため、階調数拡張部１０４は、Ｎ＋ｋビットの精度を有する平滑化された第２出力信号（平滑化画像信号Ｄｓ）を選択して出力画像信号Ｄｅとして出力する（図２７（ｅ））。

非線形階調変換部４０２には、階調数拡張部１０４から出力される図２７（ｅ）に示す画像信号Ｄｅが入力されるので、誤検出することなくグラデーション領域を滑らかにすることができる（図２７（ｆ））。

[第４の実施形態に係る画像処理部の変形例]
図２５に示す第４の実施形態に係る画像処理部４００では、階調数を拡張した後に非線形階調変換処理を行う構成を示したが、非線形階調変換処理を行った後に階調数を拡張することも可能である。図２８は、本発明の第４の実施形態の変形例に係る画像処理部４５０を示すブロック図である。

図２８を参照すると、画像処理部４５０は、基本的に図２５に示す画像処理部４００と同様の構成を有するが、非線形階調変換部４０２に入力画像信号Ｄｉが入力され、非線形階調変換部４０２から出力される非線形階調変換後の画像信号Ｄｇに基づいて階調数を拡張する点が、画像処理部４００と異なる。

ここで、画像処理部４５０における各信号の一例を示す。図２９は、本発明の第４の実施形態の変形例に係る画像処理部４５０における各信号の一例を示す説明図であり、図２７と同様にグラデーション領域を示している。また、図２８（ａ）は入力画像信号Ｄｉを示し、図２８（ｂ）は非線形階調変換処理後の画像信号Ｄｇを示している。同様に、図２８（ｃ）〜図２８（ｆ）は、周波数成分検出値Ｄｆ、平均検出値Ｄａｖｅ、制御信号Ｄｃ、階調数が拡張された画像信号Ｄｅをそれぞれ示している。

入力画像信号Ｄｉとして、図２７（ａ）と同様に、１階調ずつ階段状に変化するグラデーション領域を例に挙げる（図２８（ａ））。非線形階調変換部４０２には、図２８（ａ）に示す入力画像信号Ｄｉが入力され、入力画像信号Ｄｉに対して非線形階調変換処理が行われるので、画像信号Ｄｇには部分的に階調の差が広がる箇所が出てくる（図２８（ｂ））。

制御部１０２は、図２８（ｂ）に示す非線形階調変換処理後の画像信号Ｄｇに基づいてグラデーション領域の判定を行うので、部分的に階調の差が広がった箇所では、グラデーション領域以外の領域として判定される場合がある（図２８（ｃ）〜図２８（ｅ））。

階調数拡張部１０４は、図２８（ｅ）に示す制御信号Ｄｃに応じて非線形階調変換処理後の画像信号Ｄｇ（第１出力画像信号）、または非線形階調変換処理後の画像信号Ｄｇが平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を、選択的に画像信号Ｄｅとして出力する。したがって、階調数拡張部１０４は、階調の差が広がった箇所では平滑化を行わない（第１出力画像信号が出力される）ため、グラデーション領域を滑らかに変換することができない場合がある（図２８（ｆ））。

図２８、図２９を参照して示したように、第４の実施形態に係る画像処理部は、非線形階調変換処理を行った後に階調数を拡張する変形例をとることが可能であるが、処理の順番が処理結果に影響を与える場合がある。

以上のように、本発明の第４の実施形態に係る表示装置４０００は、Ｎビットの入力画像信号ＤｉをＮ＋ｋビットの画像信号Ｄｅに変換した後に非線形階調変換処理を行い、さらに擬似階調処理を用いてＮビットのＤｏに変換する画像処理部４００と、Ｎビットの階調性能を有する表示部３９０とを備える。画像処理部４００は、第１の実施形態に係る制御部１０２および階調数拡張部１０４と同様の構成を有する制御部１０２と、階調数拡張部１０４とを備え、制御信号Ｄｃに基づいて入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｄｉが平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を、選択的に画像信号Ｄｅとして出力する。したがって、表示装置４０００は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。

また、表示装置４０００は、階調数拡張部１０４から出力されるＮ＋ｋビットの画像信号Ｄｅに対してコントラスト強調処理やガンマ処理などの非線形階調変換を行う非線形階調変換部４０２を備えることにより、誤検出することなく非線形階調変換しながらグラデーション領域を滑らかにすることができる。

さらに、表示装置４０００は、第３の実施形態に係る表示装置３０００と同様に、画像処理部４００が擬似階調処理部３０２を備え、ディザ処理などの擬似階調処理を用いて、非線形階調変換部４０２から出力されるＮ＋ｋビットの画像信号ＤｇをＮビットの出力画像信号Ｄｏに変換することにより、グラデーション領域の階調性能を向上させる。したがって、表示装置４０００は、第３の実施形態に係る表示装置３０００と同様に、表示部３９０の階調性能がＮビットであったとしても、グラデーション領域の階調性能を向上させた画像を表示することができる。

[表示装置４０００の変形例]
図２５では、表示部３９０がＮビットの階調性能を有し、画像処理部４００が擬似階調処理部３０２を備える構成を示したが、第４の実施形態に係る表示装置は、図２５の構成に限られない。例えば、第４の実施形態の変形例に係る表示装置は、Ｎ＋ｋビットの階調性能を有する表示部を備え、画像処理部が擬似階調処理部を備えない構成とすることもできる。かかる構成であっても、第４の実施形態の変形例に係る表示装置は、誤検出することなくグラデーション領域を滑らかにすることができる。

また、第４の実施形態に係る表示装置は、上述した第１の実施形態に係る表示装置の変形例と同様の変形例をとることができる。

（第４の実施形態に係る画像処理装置）
上記では、第４の実施形態に係る表示装置について説明したが、上述した第４の実施形態に係る表示装置（変形例も含む）が備える画像処理部は、表示部とは別体の独立の装置、すなわち、画像処理装置として実現することもできる。

（第４の実施形態に係るプログラム）
[表示装置に係るプログラム]
コンピュータを、本発明の第４の実施形態に係る表示装置として機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換した上で、さらに非線形階調変換処理および擬似階調処理を行うことにより、グラデーション領域を滑らかにし、階調性能を向上させることができる。

[画像処理装置に係るプログラム]
コンピュータを、本発明の第４の実施形態に係る画像処理装置として機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換した上で、さらに非線形階調変換処理および擬似階調処理を行うことにより、グラデーション領域を滑らかにし、階調性能を向上させることができる。

（第４の実施形態に係る画像処理方法）
次に、本発明の第４の実施形態に係る画像処理方法について説明する。図３０は、本発明の第４の実施形態に係る画像処理方法の一例を示す流れ図である。なお、以下では、図３０に示す画像処理方法を表示装置４０００が行うとして説明するが、本発明の第４の実施形態に係る画像処理装置に適用することもできる。

表示装置４０００は、図１７に示すステップＳ１００と同様に、Ｎビットの入力画像信号Ｄｉから所定の周波数成分を画素ごとに検出する（Ｓ４００）。

表示装置４０００は、図１７に示すステップＳ１０２、Ｓ１０４と同様に、ステップＳ４００において検出された検出値（周波数成分検出値Ｄｆ）を平滑化し（Ｓ４０２）、平滑化された検出値（平均検出値Ｄａｖｅ）に基づいて制御信号Ｄｃを生成する（Ｓ４０４）。

表示装置４０００は、図１７に示すステップＳ１０６と同様に、入力画像信号ＤｉとステップＳ４０４において生成された制御信号Ｄｃとに基づいて、入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｄｉが平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を選択的に出力する（Ｓ４０６）。

表示装置４０００は、ステップＳ４０６において出力されたＮ＋ｋビットの画像信号（画像信号Ｄｅ）に対して、非線形階調変換処理を行う（Ｓ４０８）。ここで、ステップＳ４０８における非線形階調変換処理としては、例えば、コントラスト強調処理やガンマ処理などが挙げられるが、上記に限られない。

表示装置４０００は、ステップＳ４０８において非線形階調変換処理が行われた画像信号（画像信号Ｄｇ）に対して、図２４に示すステップＳ３０８と同様に擬似階調処理を行い、Ｎビットの画像信号（出力画像信号Ｄｏ）に変換する（Ｓ４１０）。

図３０に示す画像処理方法を用いることにより、表示装置４０００は、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換した上で、さらに非線形階調変換処理および擬似階調処理を行うことにより、グラデーション領域を滑らかにし、階調性能を向上させることができる。

[第４の実施形態に係る画像処理方法の変形例]
図３０では、ステップＳ４１０において、擬似階調処理によりＮ＋ｋビットの画像信号をＮビットの画像信号に変換する画像処理方法を示したが、第４の実施形態に係る画像処理方法は、図３０に示す方法に限られない。例えば、第４の実施形態に係る表示装置は、図３０に示すステップＳ４１０の処理を行わず、Ｎ＋ｋビットの画像信号をＮ＋ｋビットの表示部に表示させることもできる。上記の変形例に係る画像処理方法を用いたとしても、第４の実施形態に係る表示装置は、図３０に示す画像処理方法を用いた場合と同様の効果を得ることができる。

（第５の実施形態）
上記では、第４の実施形態に係る画像処理部の変形例として図２８のように非線形階調変換処理を入力画像信号Ｄｉに対して行う構成を示し、図２９に示すように処理の順番が処理結果に影響を与える場合があることを示した。しかしながら、本発明の実施形態に係る表示装置は、非線形階調変換処理を入力画像信号Ｄｉに対して行う構成であっても、グラデーション領域を滑らかに補正することができる。そこで、次に、本発明の第５の実施形態に係る表示装置について説明する。

図３１は、本発明の第５の実施形態に係る表示装置５０００を示すブロック図である。図３１を参照すると、表示装置５０００は、画像処理部５００と表示部３９０とを備える。画像処理部５００は、基本的に図２８に示す第４の実施形態の変形例に係る画像処理部４５０と同様の構成を有するが、制御部１０２に入力画像信号Ｄｉが入力され、入力画像信号Ｄｉに基づいてグラデーション領域を判定する点が、第４の実施形態の変形例に係る画像処理部４５０と異なる。また、表示部３９０は、図２２に示す第３の実施形態に係る表示部３９０と同様に、Ｎビットの階調性能を有する。

ここで、画像処理部５００における各信号の一例を示す。図３２は、本発明の第５の実施形態の変形例に係る画像処理部５００における各信号の一例を示す説明図であり、図２７と同様にグラデーション領域を示している。また、図３２（ａ）は入力画像信号Ｄｉを示し、図３２（ｂ）は非線形階調変換処理後の画像信号Ｄｇを示している。同様に、図３２（ｃ）〜図３２（ｆ）は、周波数成分検出値Ｄｆ、平均検出値Ｄａｖｅ、制御信号Ｄｃ、階調数が拡張された画像信号Ｄｅをそれぞれ示している。

入力画像信号Ｄｉとして、図２７（ａ）と同様に、１階調ずつ階段状に変化するグラデーション領域を例に挙げる（図３２（ａ））。非線形階調変換部４０２には、図３２（ａ）に示す入力画像信号Ｄｉが入力され、入力画像信号Ｄｉに対して非線形階調変換処理が行われるので、画像信号Ｄｇには部分的に階調の差が広がる箇所が出てくる（図３２（ｂ））。

制御部１０２には、入力画像信号Ｄｉが入力され、入力画像信号Ｄｉに基づいてグラデーション領域の判定を行う。したがって、図２７（ｂ）と同様に周波数成分検出値Ｄｆの値は小さくて検出される頻度も低く（図３２（ｃ））、また、図２７（ｃ）と同様に平均検出値Ｄａｖｅの値は、閾値ＴＨよりも小さな値となる（図３２（ｄ））。また、図３２（ｄ）に示す平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨより小さいため、制御信号Ｄｃは、グラデーション領域を表す「１」を示す（図３２（ｅ））。

階調数拡張部１０４は、図３２（ｅ）に示す制御信号Ｄｃがグラデーション領域を示す「１」であるため、非線形階調変換処理後の画像信号Ｄｇが平滑化されたＮ＋ｋビットの精度を有する第２出力信号（平滑化画像信号Ｄｓ）を選択して出力画像信号Ｄｅとして出力する（図３２（ｆ））。

したがって、画像処理部５００は、図３２（ｆ）に示すように、誤検出することなくグラデーション領域を滑らかにすることができる。

以上のように、本発明の第５の実施形態に係る表示装置５０００は、画像処理部５００とＮビットの階調性能を有する表示部３９０とを備える。画像処理部５００は、Ｎビットの入力画像信号Ｄｉに対して非線形階調変換処理を行い、Ｎビットの入力画像信号Ｄｉに基づいて生成された制御信号Ｄｃに応じて、非線形階調変換処理後の画像信号ＤｇをＮ＋ｋビットの画像信号Ｄｅに変換する。さらに、画像処理部５００は、Ｎ＋ｋビットの画像信号Ｄｅに対して擬似階調処理を用いることによりＮビットのＤｏに変換する。ここで、画像処理部５００は、第４の実施形態に係る非線形階調変換部４０２と、第１の実施形態に係る制御部１０２および階調数拡張部１０４と同様の構成を有する制御部１０２および階調数拡張部１０４とを備え、入力画像信号Ｄｉに基づく制御信号Ｄｃに応じて非線形階調変換処理後の画像信号Ｄｇ（第１出力画像信号）、または非線形階調変換処理後の画像信号Ｄｇが平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を、選択的に画像信号Ｄｅとして出力する。したがって、表示装置５０００は、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定し、誤検出することなくグラデーション領域を滑らかに補正して入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。

さらに、表示装置５０００は、第３の実施形態に係る表示装置３０００と同様に、画像処理部５００が擬似階調処理部３０２を備え、ディザ処理などの擬似階調処理を用いて、階調数拡張部１０４から出力されるＮ＋ｋビットの画像信号ＤｅをＮビットの出力画像信号Ｄｏに変換することにより、グラデーション領域の階調性能を向上させる。したがって、表示装置５０００は、第３の実施形態に係る表示装置３０００と同様に、表示部３９０の階調性能がＮビットであったとしても、グラデーション領域の階調性能を向上させた画像を表示することができる。

[表示装置５０００の変形例]
第５の実施形態に係る表示装置は、上述した第４の実施形態に係る表示装置の変形例と同様に、Ｎ＋ｋビットの階調性能を有する表示部を備え、画像処理部が擬似階調処理部を備えない構成とすることもできる。かかる構成であっても、第５の実施形態の変形例に係る表示装置は、図３１に示す表示装置５０００と同様の効果を奏することができる。

また、第５の実施形態に係る表示装置は、上述した第１の実施形態に係る表示装置の変形例と同様の変形例をとることができる。

（第５の実施形態に係る画像処理装置）
上記では、第５の実施形態に係る表示装置について説明したが、上述した第５の実施形態に係る表示装置（変形例も含む）が備える画像処理部は、表示部とは別体の独立の装置、すなわち、画像処理装置として実現することもできる。

（第５の実施形態に係るプログラム）
[表示装置に係るプログラム]
コンピュータを、本発明の第５の実施形態に係る表示装置として機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定し、誤検出することなくグラデーション領域を滑らかに補正して入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換し、さらに擬似階調処理を行うことにより階調性能を向上させることができる。

[画像処理装置に係るプログラム]
コンピュータを、本発明の第５の実施形態に係る画像処理装置として機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定し、誤検出することなくグラデーション領域を滑らかに補正して入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換し、さらに擬似階調処理を行うことにより階調性能を向上させることができる。

（第５の実施形態に係る画像処理方法）
次に、本発明の第５の実施形態に係る画像処理方法について説明する。図３３は、本発明の第５の実施形態に係る画像処理方法の一例を示す流れ図である。なお、以下では、図３３に示す画像処理方法を表示装置５０００が行うとして説明するが、本発明の第５の実施形態に係る画像処理装置に適用することもできる。

表示装置５０００は、図１７に示すステップＳ１００と同様に、Ｎビットの入力画像信号Ｄｉから所定の周波数成分を画素ごとに検出する（Ｓ５００）。

表示装置５０００は、図１７に示すステップＳ１０２、Ｓ１０４と同様に、ステップＳ５００において検出された検出値（周波数成分検出値Ｄｆ）を平滑化し（Ｓ５０２）、平滑化された検出値（平均検出値Ｄａｖｅ）に基づいて制御信号Ｄｃを生成する（Ｓ５０４）。

表示装置５０００は、Ｎビットの入力画像信号Ｄｉに対して、図３０に示すステップＳ４０８と同様に、非線形階調変換処理を行う（Ｓ５０６）。なお、図３３では、ステップＳ５０４の後にステップＳ５０６を行う例を示しているが、かかる方法に限られず、ステップＳ５００の処理の前にステップＳ５０６の処理を行うこともできる。

表示装置５０００は、ステップ５０６において非線形階調変換処理が行われた非線形階調変換処理後の画像信号（画像信号Ｄｇ）と、ステップＳ５０４において生成された制御信号Ｄｃとに基づいて、非線形階調変換処理後の画像信号（画像信号Ｄｇ。第１出力画像信号）、または非線形階調変換処理後の画像信号（画像信号Ｄｇ）が平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を選択的に出力する（Ｓ５０８）。

表示装置５０００は、ステップＳ５０８において出力された画像信号（画像信号Ｄｅ）に対して、図２４に示すステップＳ３０８と同様に擬似階調処理を行い、Ｎビットの画像信号（出力画像信号Ｄｏ）に変換する（Ｓ５１０）。

図３３に示す画像処理方法を用いることにより、表示装置５０００は、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定し、誤検出することなく非線形階調変換しながらグラデーション領域を滑らかに補正して入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換し、さらに擬似階調処理を行うことにより階調性能を向上させることができる。

[第５の実施形態に係る画像処理方法の変形例]
図３３では、ステップＳ５１０において、擬似階調処理によりＮ＋ｋビットの画像信号をＮビットの画像信号に変換する画像処理方法を示したが、第５の実施形態に係る画像処理方法は、図３３に示す方法に限られない。例えば、第５の実施形態に係る表示装置は、図３３に示すステップＳ５１０の処理を行わず、Ｎ＋ｋビットの画像信号をＮ＋ｋビットの表示部に表示させることもできる。上記の変形例に係る画像処理方法を用いたとしても、第５の実施形態に係る表示装置は、図３３に示す画像処理方法を用いた場合と同様の効果を得ることができる。

（第６の実施形態）
上記では、第１〜第５の実施形態に係る表示装置として、入力された入力画像信号に基づいて選択的に平滑化を行う表示装置について説明した。ここで、本発明の実施形態に係る表示装置には、例えば、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）規格に基づく入力画像信号や、高精細度テレビジョン放送（High Definition TeleVision；以下、「ＨＤＴＶ」という。）に対応する入力画像信号などのように、入力画像信号のサンプリング周波数が異なる入力画像信号が入力される場合がある。上記のようにサンプリング周波数が異なる入力画像信号に対して同じ処理を行った場合には、入力画像信号に基づいて細かい凹凸の判定（テクスチャ領域の判定）を正しく行えないことにより、例えば、壁や遠い山などの質感が損なわれ画質が低下する恐れがある。また、例えば、ＹＣｂＣｒ色空間で表された複数チャンネルの入力画像信号が本発明の実施形態に係る表示装置に入力された場合にも、各チャンネルのサンプリング周波数が異なるため、上記と同様の問題が生じる恐れがある。そこで、次に、本発明の第６の実施形態に係る表示装置として、入力された入力画像信号に基づいて行う処理を切り替える（より厳密には、入力画像信号から検出する周波数成分の検出基準を切り替える）ことによって、画質の低下を防止することが可能な構成について説明する。

図３４は、本発明の第６の実施形態に係る表示装置６０００を示すブロック図である。ここで、図３４は、表示装置６０００に入力画像信号Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３という３つのチャンネルの入力画像信号が入力された例を示している。なお、本発明の第６の実施形態に係る表示装置に入力される入力画像信号は、上記に限られない。例えば、本発明の第６の実施形態に係る表示装置には、モノクロ画像を示す１つのチャンネルの入力画像信号や、Ｙ信号とＰｂ信号およびＰｒ信号が重畳された信号とからなる２つのチャンネルの入力画像信号が入力されてもよい。

図３４を参照すると、表示装置６０００は、画像処理部６００と表示部１９０とを備える。画像処理部６００は、選択信号生成部６０２と、制御部６０４と、階調数拡張部６０６とを備え、入力されたＮビットの入力画像信号Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３それぞれをＮ＋ｋビットの出力画像信号Ｄｏ１、Ｄｏ２、Ｄｏ３に変換して出力する。

選択信号生成部６０２は、入力画像信号Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３それぞれに基づいて、入力画像信号から検出する所定の周波数帯域の信号の検出基準を切り替えるための選択信号（図３４に示すＳｅｌ１〜Ｓｅｌ３）を生成する。選択信号生成部６０２は、例えば、入力画像信号Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３ごとの高周波成分（所定の閾値以上の周波数成分）の総和を演算し、当該総和が所定の閾値以上であるか否かを判定することによって判定結果に応じた選択信号を生成することができるが、上記に限られない。以下では、選択信号生成部６０２が、高周波成分閾値の総和に係る閾値処理によって、例えば、ハイレベル（閾値以上の場合）とローレベル（閾値より小さい場合）との２種類の選択信号を生成するものとして説明する。

なお、図３４では、選択信号生成部６０２が、入力画像信号Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３それぞれに基づく複数の選択信号Ｓｅｌ１〜Ｓｅｌ３を生成し、生成した選択信号Ｓｅｌ１〜Ｓｅｌ３を制御部６０４へ伝達する例を示しているが、上記に限られない。例えば、本発明の第６の実施形態に係る選択信号生成部は、図３４に示す選択信号Ｓｅｌ１〜Ｓｅｌ３のいずれか１つの選択信号（例えば、選択信号Ｓｅｌ１〜Ｓｅｌ３の論理和をとった選択信号）を制御部６０４へ伝達することもできる。

制御部６０４には、入力画像信号Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３と選択信号Ｓｅｌ１、Ｓｅｌ２、Ｓｅｌ３とがそれぞれ入力され、画素ごとにグラデーション領域の判定を行う。また、階調数拡張部６０６は、制御部６０４から出力される制御信号Ｄｃに基づいて画素ごとに入力画像信号Ｄｉ１〜Ｄｉ３の階調数の拡張、または、入力画像信号Ｄｉ１〜Ｄｉ３の補正および階調数の拡張を行う。

表示部１９０は、図１に示す第１の実施形態に係る表示部１９０と同様にＮ＋ｋビットの階調性能を有し、Ｎ＋ｋビットの出力画像信号Ｄｏ１、Ｄｏ２、Ｄｏ３に基づいて画像を表示する。以下、画像処理部６００の構成について、具体的に説明する。

[画像処理部６００の構成例]
図３５は、本発明の第６の実施形態に係る画像処理部６００を示すブロック図である。ここで、図３５では、選択信号生成部６０２を省略している。

図３５を参照すると、制御部６０４は、第１の周波数成分検出部６１０ａ（検出部）と、第２の周波数成分検出部６１０ｂ（検出部）と、第３の周波数成分検出部６１０ｃ（検出部）と、最大値選択部２０６と、検出値平滑部１０８と、制御信号生成部１１０とを備える。また、階調数拡張部６０６は、第１の階調数拡張部６０６ａと、第２の階調数拡張部６０６ｂと、第３の階調数拡張部６０６ｃとを備える。

〔制御部６０４〕
第１の周波数成分検出部６１０ａには、入力画像信号Ｄｉ１と選択信号Ｓｅｌ１とが入力され、第２の周波数成分検出部６１０ｂには、入力画像信号Ｄｉ２と選択信号Ｓｅｌ２とが入力される。そして、第３の周波数成分検出部６１０ｃには、入力画像信号Ｄｉ３と選択信号Ｓｅｌ３とがそれぞれ入力される。

＜周波数成分検出部６１０の構成例＞
ここで、本発明の第６の実施形態に係る周波数成分検出部６１０の構成例について説明する。第１の周波数成分検出部６１０ａ〜第３の周波数成分検出部６１０ｃは、それぞれ同様の構成をとることができる。よって、以下では、第１の周波数成分検出部６１０ａを例に挙げて説明し、第２の周波数成分検出部６１０ｂ、第３の周波数成分検出部６１０ｃについては説明を省略する。

図３６は、本発明の第６の実施形態に係る周波数成分検出部６１０の構成例を示すブロック図である。ここで、図３６は、第１の周波数成分検出部６１０ａの構成の一例を示している。

第１の周波数成分検出部６１０ａは、第１周波数成分検出部６１２と、第２周波数成分検出部６１４と、選択部６１６を備える。第１周波数成分検出部６１２と、第２周波数成分検出部６１４とは、それぞれ図２に示す第１の実施形態に係る周波数成分検出部１０６と同様の構成をとることができるが、入力画像信号Ｄｉ１の通過帯域が異なる。より具体的には、第１の周波数成分検出部６１０ａは、例えば、第１周波数成分検出部６１２のピーク周波数ｆ１（ピーク周波数については図４を参照。）と、第２周波数成分検出部６１４のピーク周波数ｆ２との関係が「ｆ１＜ｆ２」となるような第１周波数成分検出部６１２および第２周波数成分検出部６１４を備える。上記のように構成することによって、第２周波数成分検出部６１４から検出される検出信号Ｄｆ１＿２（第２検出値）は、第１周波数成分検出部６１２から検出される検出信号Ｄｆ１＿１（第１検出値）よりも周波数成分が大きくなる。つまり、第２周波数成分検出部６１４は、第１周波数成分検出部６１２よりもより高域の信号を検出する役目を果たす。ここで、上記ピーク周波数ｆ１、ｆ２の値と、第１周波数成分検出部６１２および第２周波数成分検出部６１４それぞれの通過帯域は、例えば、ＮＴＳＣ規格に基づく入力画像信号や、ＨＤＴＶに対応する入力画像信号、または、ＹＣｂＣｒ色空間における信号のサンプリング周波数などの周波数特性に応じて定めることができるが、上記に限られない。また、本発明の第６の実施形態に係る第１の周波数成分検出部が備える周波数成分検出部は、第１周波数成分検出部６１２および第２周波数成分検出部６１４の２つに限られない。例えば、本発明の第６の実施形態に係る第１の周波数成分検出部は、信号の通過帯域が相異なる３つ以上の周波数成分検出部を備えることもできる。

選択部６１６は、選択信号生成部６０２から伝達される選択信号Ｓｅｌ１に基づいて、検出信号Ｄｆ１＿１または検出信号Ｄｆ１＿２のいずれか一方を選択的に周波数成分検出値Ｄｆ１として出力する。ここで、図３６では、選択部６１６が選択信号Ｓｅｌ１の信号レベルに応じてスイッチングするスイッチＳＷ１で構成される構成を示しているが、本発明の実施形態に係る選択部６１６の構成は、上記に限られない。例えば、選択部６１６は、導電型が互いに異なる２つの薄膜トランジスタ構成してもよい。上記の構成であっても、選択部６１６は、選択信号Ｓｅｌ１の信号レベルに応じて検出信号Ｄｆ１＿１または検出信号Ｄｆ１＿２のいずれか一方を選択的に周波数成分検出値Ｄｆ１として出力することができる。

第１の周波数成分検出部６１０ａは、例えば図３６に示す構成によって、選択信号Ｓｅｌ１の信号レベルに応じて検出信号Ｄｆ１＿１または検出信号Ｄｆ１＿２のいずれか一方を選択的に周波数成分検出値Ｄｆ１として出力する。また、第２の周波数成分検出部６１０ｂは、第１の周波数成分検出部６１０ａと同様に、選択信号Ｓｅｌ２の信号レベルに応じて検出信号Ｄｆ２＿１または検出信号Ｄｆ２＿２のいずれか一方を選択的に周波数成分検出値Ｄｆ２として出力する。そして、第３の周波数成分検出部６１０ｃは、選択信号Ｓｅｌ３の信号レベルに応じて検出信号Ｄｆ３＿１または検出信号Ｄｆ３＿２のいずれか一方を選択的に周波数成分検出値Ｄｆ３として出力する。

よって、周波数成分検出部６１０は、複数の入力画像信号ごとに、対応する入力画像信号に基づく所定の周波数帯域の信号（入力画像信号に応じて検出基準が切り替えられた結果得られる所定の周波数帯域の信号）を画素ごとに検出することができる。なお、本発明の第６の実施形態に係る周波数成分検出部の構成が、図３６に示す構成に限られないことは、言うまでもない。

最大値選択部２０６は、図１９に示す第２の実施形態に係る最大値選択部２０６と同様に、周波数成分検出値Ｄｆ１、Ｄｆ２およびＤｆ３の中から対応する画素ごとに最大値を選択して最大検出値Ｄｍａｘを出力する。

検出値平滑部１０８は、図２に示す第１の実施形態に係る検出値平滑部１０８と同様に、平滑領域における最大検出値Ｄｍａｘの平均値を算出して、平均検出値Ｄａｖｅを出力する。

制御信号生成部１１０は、図２に示す第１の実施形態に係る制御信号生成部１１０と同様に、平均検出値Ｄａｖｅと閾値ＴＨを用いた閾値処理によってグラデーション領域を判定し、判定結果を制御信号Ｄｃとして出力する。

〔階調数拡張部６０６〕
第１の階調数拡張部６０６ａ、第２の階調数拡張部６０６ｂ、および第３の階調数拡張部６０６ｃそれぞれは、図２に示す第１の実施形態に係る階調数拡張部１０４と同様の構成を有する。したがって、第１の階調数拡張部６０６ａは、制御信号Ｄｃに基づいて、Ｎビットの入力画像信号Ｄｉ１の下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｄｉ１が平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を選択的に出力画像信号Ｄｏ１として出力する。また同様に、第２の階調数拡張部６０６ｂ、第３の階調数拡張部６０６ｃは、それぞれ制御信号Ｄｃに基づいて出力画像信号Ｄｏ２、Ｄｏ３を出力する。

上記のように、画像処理部６００は、例えば図３５の構成によって、出力画像信号Ｄｏ１、Ｄｏ２、Ｄｏ３を出力することができる。

画像処理部６００は、入力画像信号Ｄｉ１〜Ｄｉ３それぞれに基づいて選択信号Ｓｅｌ１〜Ｓｅｌ３を生成し、生成した選択信号Ｓｅｌ１〜Ｓｅｌ３に基づいて入力画像信号から検出する所定の周波数帯域の信号の検出基準を切り替える。よって、画像処理部６００は、例えば、ＮＴＳＣ規格に基づく入力画像信号や、ＨＤＴＶに対応する入力画像信号など、サンプリング周波数が異なる入力画像信号が入力された場合であっても、当該入力画像信号に対応する制御信号Ｄｃを導出することができる。

また、画像処理部６００は、第２の実施形態に係る画像処理部２００と同様に、制御信号Ｄｃに基づいてチャンネルごとかつ選択的に入力画像信号Ｄｉ１〜Ｄｉ３の平滑化を行う。よって、画像処理部６００は、入力画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化するので、入力された画像信号の階調数を拡張する補正を行う従来の技術において生じうる画像信号の補正により細かい凹凸が失われて画質が低下することを防止することができる。

以上のように、本発明の第６の実施形態に係る表示装置６０００は、複数チャンネルの入力画像信号Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３（それぞれＮビットの入力画像信号）を、それぞれＮ＋ｋビットの出力画像信号Ｄｏ１、Ｄｏ２、Ｄｏ３に補正する画像処理部６００と、Ｎ＋ｋビットの階調性能を有する表示部１９０とを備える。画像処理部６００は、選択信号生成部６０２と制御部６０４と階調数拡張部６０６とを備える。選択信号生成部６０２は、入力画像信号Ｄｉ１〜Ｄｉ３それぞれに基づいて、入力画像信号Ｄｉ１〜Ｄｉ３に対応する選択信号Ｓｅｌ１〜Ｓｅｌ３を生成する。また、制御部６０４は入力画像信号Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３、および選択信号Ｓｅｌ１〜Ｓｅｌ３に基づいてグラデーション領域を画素ごとに判定して制御信号Ｄｃを出力する。よって、画像処理部６００は、例えば、ＮＴＳＣ規格に基づく入力画像信号や、ＨＤＴＶに対応する入力画像信号など、サンプリング周波数が異なる入力画像信号が入力された場合であっても、当該入力画像信号に対応する制御信号Ｄｃを導出することができる。そして、階調数拡張部６０６は、制御信号Ｄｃに基づいて、入力画像信号の下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号が平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を、選択的に出力画像信号Ｄｏ１、Ｄｏ２、Ｄｏ３として出力する。したがって、表示装置６０００は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換して表示することができる。

また、表示装置６０００は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、グラデーション領域を判定して選択的にグラデーション領域をより滑らかに補正することができるので、グラデーション領域の階調性能を向上させることができる。また、表示装置６０００は、エッジ領域やテクスチャ領域では入力画像を補正しないため、出力画像信号Ｄｏ１、Ｄｏ２、Ｄｏ３が示す画像は鮮鋭感を損なわない。

また、表示装置６０００は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、選択的にグラデーション領域の階調性能を向上させるので、視覚的には画像全体に階調性能が向上したのと同様な効果を得ることができる。

さらに、表示装置６０００は、第２の実施形態に係る表示装置２０００と同様に、周波数成分検出値Ｄｆ１、Ｄｆ２、Ｄｆ３の最大値（最大検出値Ｄｍａｘ）に対して検出値の平滑化と閾値処理を行うことによって、グラデーション領域をテクスチャ領域と間違えることなく検出することができる。そのため、テクスチャ領域を平滑化することによる鮮鋭度の低下という画質劣化を抑制することができる。

[表示装置６０００の変形例]
図３４では、表示装置６０００の画像処理部６００が選択信号生成部６０２を備える構成を示しているが、本発明の第６の実施形態に係る表示装置の構成は、上記に限られない。例えば、本発明の第６の実施形態に係る表示装置は、選択信号生成部６０２の役目を果たす外部装置から入力される選択信号Ｓｅｌ１〜Ｓｅｌ３に基づいて、入力画像信号から検出する所定の周波数帯域の信号の検出基準を切り替えることもできる。

また、図３６では、画像処理部６００の制御部６０４を構成する第１の周波数成分検出部６１０ａ（第２の周波数成分検出部６１０ｂ、第３の周波数成分検出部６１０ｃも同様）が、選択信号Ｓｅｌ１の信号レベルに応じて検出信号Ｄｆ１＿１または検出信号Ｄｆ１＿２のいずれか一方を選択的に周波数成分検出値Ｄｆ１として出力する構成について説明したが、上記の構成に限られない。例えば、第６の実施形態に係る周波数成分検出部は、各チャンネルの入力画像信号ごとに、複数の検出信号を用いて周波数成分検出値を導出することもできる（例えば、図１１や図１３に示すような構成）。

また、第６の実施形態に係る表示装置は、上述した第１の実施形態に係る表示装置の変形例と同様の変形例をとることができる。

さらに、第６の実施形態に係る表示装置は、第３の実施形態に係る擬似階調処理部３０２や、第４の実施形態に係る非線形階調変換部４０２、第５の実施形態に係る非線形階調変換部４０２などをさらに備えることもできる。上記構成によって、第６の実施形態に係る表示装置は、さらに第３〜第５の実施形態に係る表示装置と同様の効果を奏することができる。

（第６の実施形態に係る画像処理装置）
上記では、第６の実施形態に係る表示装置について説明したが、上述した第６の実施形態に係る表示装置（変形例も含む）が備える画像処理部は、表示部とは別体の独立の装置、すなわち、画像処理装置として実現することもできる。

（第６の実施形態に係るプログラム）
[表示装置に係るプログラム]
コンピュータを、本発明の第６の実施形態に係る表示装置として機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。

[画像処理装置に係るプログラム]
コンピュータを、本発明の第６の実施形態に係る画像処理装置として機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。

（第６の実施形態に係る画像処理方法）
次に、本発明の第６の実施形態に係る画像処理方法について説明する。図３７は、本発明の第６の実施形態に係る画像処理方法の一例を示す流れ図である。なお、以下では、図３７に示す画像処理方法を表示装置６０００が行うとして説明するが、本発明の第６の実施形態に係る画像処理装置に適用することもできる。また、以下では、表示装置６０００が３つのチャンネルの入力画像信号Ｄｉ１〜Ｄｉ３を処理する場合を例に挙げて説明するが、上記に限られない。

表示装置６０００は、Ｎビットの入力画像信号Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３それぞれに基づいて、入力画像信号Ｄｉ１〜Ｄｉ３ごとに対応する選択信号Ｓｅｌ１〜Ｓｅｌ３を生成する（Ｓ６００）。ここで、表示装置６０００は、例えば、入力画像信号Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３ごとの高周波成分（所定の閾値以上の周波数成分）の総和を演算し、当該総和が所定の閾値以上であるか否かを判定することによって判定結果に応じた選択信号Ｓｅｌ１〜Ｓｅｌ３を生成することができるが、上記に限られない。

表示装置６０００は、Ｎビットの入力画像信号Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３それぞれから複数の周波数成分を画素ごとに検出する（Ｓ６０２）。ここで、表示装置６０００は、例えば、通過帯域が相異なる複数のバンドパス・フィルタを用いることによって、ステップＳ６０２の処理を行うことができるが、上記に限られない。

表示装置６０００は、入力画像信号Ｄｉ１〜Ｄｉ３ごとに、入力画像信号に対応する選択信号Ｓｅｌ１〜Ｓｅｌ３に基づいて、ステップＳ６０２において検出された複数の検出値の中から１つの検出値を画素ごとに選択する（Ｓ６０４）。ここで、表示装置６０００は、例えば、選択信号Ｓｅｌ１〜Ｓｅｌ３に基づいてスイッチングを行うスイッチング素子を備えることによってステップＳ６０４の処理を行うことができるが、上記に限られない。

表示装置６０００は、ステップＳ６０４において選択された検出値（周波数成分検出値Ｄｆ１、Ｄｆ２、Ｄｆ３）に基づいて、画素ごとに最大値を選択する（Ｓ６０６）。

表示装置６０００は、図２１に示すステップＳ２０４、Ｓ２０６と同様に、ステップＳ６０６において選択された最大値（最大検出値Ｄｍａｘ）を平滑化し（Ｓ６０８）、平滑化された検出値（平均検出値Ｄａｖｅ）に基づいて制御信号Ｄｃを生成する（Ｓ６１０）。

表示装置６０００は、各チャンネルごとの入力画像信号Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３と、ステップＳ６１０において生成された制御信号Ｄｃとに基づいて、入力画像信号の下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号が平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を、各チャンネルごとに選択的に出力する（Ｓ６１２）。

図３４に示す画像処理方法を用いることにより、表示装置６０００は、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。

以上、第１〜第６の実施形態として表示装置を挙げて説明したが、本発明の実施形態は、かかる形態に限られない。例えば、本発明の実施形態は、有機ＥＬディスプレイや、ＦＥＤ、ＰＤＰなどの自発光型の表示装置や、ＬＣＤなどのバックライト型の表示装置、テレビジョン（Television）放送を受信する受信装置に適用することができる。また、本発明の実施形態は、ＰＣ（Personal Computer）、サーバ（Server）などのコンピュータ、携帯電話などの携帯型通信装置など、様々な機器に適用することができる。

また、第１〜第６の実施形態に係る画像処理装置は、有機ＥＬディスプレイやＬＣＤなどの表示装置や、ＰＣなどのコンピュータ、携帯電話などの携帯型通信装置など、様々な機器に適用することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、第６の実施形態に係る表示装置では、３チャンネル分の処理を行う構成を示したが、本発明の実施形態は、かかる構成に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る表示装置は、１チャンネルの入力画像信号を処理することができ、また、２チャンネルあるいは４チャンネル以上の複数チャンネルの入力画像信号を処理することもできる。

上述した構成は、本発明の実施形態の一例を示すものであり、当然に、本発明の技術的範囲に属するものである。

本発明の第１の実施形態に係る表示装置を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る画像処理部を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る周波数成分検出部の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るバンドパス・フィルタの周波数特性の一例を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る検出値平滑部における平滑化の一例を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る制御信号生成部における閾値処理を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る階調数拡張部を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る画像処理部における各信号の一例を示す説明図である。 画像処理部が検出値平滑部を備えない場合における信号の第１の例を示す説明図である。 画像処理部が検出値平滑部を備えない場合における信号の第２の例を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る周波数成分検出部を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る周波数成分検出部を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る周波数成分検出部を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る制御信号生成部における閾値処理を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る階調数拡張部を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の第４の変形例に係る表示装置を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る画像処理方法の一例を示す流れ図である。 本発明の第２の実施形態に係る表示装置を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る画像処理部を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る画像処理部における各信号の一例を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る画像処理方法の一例を示す流れ図である。 本発明の第３の実施形態に係る表示装置を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る擬似階調処理部における擬似階調処理の一例を説明するための説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る画像処理方法の一例を示す流れ図である。 本発明の第４の実施形態に係る表示装置を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る非線形階調変換部における非線形階調変換処理を説明するための説明図である。 本発明の第４の実施形態に係る画像処理部における各信号の一例を示す説明図である。 本発明の第４の実施形態の変形例に係る画像処理部を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態の変形例に係る画像処理部における各信号の一例を示す説明図である。 本発明の第４の実施形態に係る画像処理方法の一例を示す流れ図である。 本発明の第５の実施形態に係る表示装置を示すブロック図である 本発明の第５の実施形態の変形例に係る画像処理部における各信号の一例を示す説明図である。 本発明の第５の実施形態に係る画像処理方法の一例を示す流れ図である。 本発明の第６の実施形態に係る表示装置を示すブロック図である。 本発明の第６の実施形態に係る画像処理部を示すブロック図である。 本発明の第６の実施形態に係る周波数成分検出部の構成例を示すブロック図である。 本発明の第６の実施形態に係る画像処理方法の一例を示す流れ図である。

符号の説明

１００、１５０、２００、３００、４００、４５０、５００、６００ 画像処理部
１０２、２０２、６０４ 制御部
１０４、２０４、６０６ 階調数拡張部
１０６、６１０ 周波数成分検出部
１０８ 検出値平滑部
１１０ 制御信号生成部
１１６ 画像平滑部
１１８、６１６ 選択部
１２２、２０６ 最大値選択部
１２４ 加算部
１２６ 混合部
１９０、３９０ 表示部
３０２ 擬似階調処理部
４０２ 非線形階調変換部
６０２ 選択信号生成部
１０００、１５００、２０００、３０００、４０００、５０００、６０００ 表示装置

Claims (9)

1. Ｎビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号が複数入力される画像信号処理装置であって、
   複数の前記入力画像信号ごとに、対応する前記入力画像信号に基づく所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出する周波数成分検出部と、
   前記周波数成分検出部が検出した検出信号に基づいて、複数の前記入力画像信号それぞれが対応する各画素における検出信号が最大の検出信号を選択する最大値選択部と、
   前記最大値選択部が選択した検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号それぞれを平滑化する検出値平滑部と、
   前記検出値平滑部が平滑化した検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成する制御信号生成部と、
   Ｎビットの前記入力画像信号が複数入力され、前記画素ごとに生成された制御信号に基づいて、入力された複数の前記入力画像信号それぞれに対して前記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいは前記入力画像信号が平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力する階調数拡張部と、
   を備えることを特徴とする、画像処理装置。
2. 前記入力画像信号それぞれに基づいて前記所定の周波数帯域を前記入力画像信号ごとに設定するための選択信号を生成する選択信号生成部をさらに備え、
   前記周波数成分検出部は、前記入力画像信号それぞれに対応する選択信号に基づいて、前記所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出することを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記周波数成分検出部は、前記入力画像信号それぞれに対応する複数の検出部を備え、
   前記複数の検出部それぞれは、
   第１周波数帯域の信号を画素ごとに検出する第１周波数成分検出部と、
   前記第１周波数帯域よりもより高域の信号を画素ごとに検出する第２周波数成分検出部と、
   対応する前記選択信号に基づいて、前記第１周波数成分検出部から出力される第１検出値、または前記第２周波数成分検出部から出力される第２検出値のいずれか一方を、前記所定の周波数帯域の信号として出力する選択部と、
   を備えることを特徴とする、請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記階調数拡張部から出力される複数の前記入力画像信号それぞれに対応する第１出力画像信号または第２出力画像信号の階調数を、擬似的な中間階調を用いてＮビットの画像信号に変換する第１の擬似階調処理部をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜３に記載の画像処理装置。
5. 前記階調数拡張部から出力される複数の前記入力画像信号それぞれに対応する第１出力画像信号または第２出力画像信号を信号レベルに応じて非線形に補正する第１の非線形階調変換部と、
   前記非線形階調変換部から出力される補正された第１出力画像信号または第２出力画像信号の階調数を、擬似的な中間階調を用いてＮビットの画像信号に変換する第２の擬似階調処理部と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜３に記載の画像処理装置。
6. Ｎビットの前記入力画像信号それぞれを、信号レベルに応じて非線形に補正する第２の非線形階調変換部をさらに備え、
   前記階調数拡張部には、前記第２の非線形階調変換部から出力される補正された入力画像信号が入力されることを特徴とする、請求項１〜５に記載の画像処理装置。
7. 複数入力されたＮビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号ごとに、対応する前記入力画像信号に基づく所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出するステップと、
   前記検出するステップにおいて検出された検出信号に基づいて、複数の前記入力画像信号それぞれが対応する各画素における検出信号が最大の検出信号を選択するステップと、
   前記選択するステップにおいて選択された検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号それぞれを平滑化するステップと、
   前記平滑化するステップにおいて平滑化された検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成するステップと、
   前記生成するステップにおいて生成された制御信号に基づいて、入力されたＮビットの前記入力画像信号ごとに前記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいは前記入力画像信号が平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力するステップと、
   を有することを特徴とする、画像処理方法。
8. 複数入力されたＮビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号ごとに、対応する前記入力画像信号に基づく所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出するステップ、
   前記検出するステップにおいて検出された検出信号に基づいて、複数の前記入力画像信号それぞれが対応する各画素における検出信号が最大の検出信号を選択するステップ、
   前記選択するステップにおいて選択された検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号それぞれを平滑化するステップ、
   前記平滑化するステップにおいて平滑化された検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成するステップ、
   前記生成するステップにおいて生成された制御信号に基づいて、入力されたＮビットの前記入力画像信号ごとに前記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいは前記入力画像信号が平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力するステップ、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。
9. Ｎビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号が複数入力され、入力された前記入力画像信号をそれぞれ補正する画像信号補正部と、
   前記画像信号補正部が補正した画像信号に基づいて、Ｎ＋ｋビット（Ｎ、ｋは正の整数）の画像信号が示す画像を表示可能な画像表示部と、
   を備え、
   前記画像信号補正部は、
   複数の前記入力画像信号ごとに、対応する前記入力画像信号に基づく所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出する周波数成分検出部と、
   前記周波数成分検出部が検出した検出信号に基づいて、複数の前記入力画像信号それぞれが対応する各画素における検出信号が最大の検出信号を選択する最大値選択部と、
   前記最大値選択部が選択した検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号それぞれを平滑化する検出値平滑部と、
   前記検出値平滑部が平滑化した検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成する制御信号生成部と、
   Ｎビットの前記入力画像信号が複数入力され、前記画素ごとに生成された制御信号に基づいて、入力された複数の前記入力画像信号それぞれに対して前記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいは前記入力画像信号が平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力する階調数拡張部と、
   を備えることを特徴とする、表示装置。

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