JP2010171571A - Image processor, image processing method, and image display device - Google Patents

Image processor, image processing method, and image display device Download PDF

Info

Publication number
JP2010171571A
JP2010171571A JP2009010600A JP2009010600A JP2010171571A JP 2010171571 A JP2010171571 A JP 2010171571A JP 2009010600 A JP2009010600 A JP 2009010600A JP 2009010600 A JP2009010600 A JP 2009010600A JP 2010171571 A JP2010171571 A JP 2010171571A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
gradation
correction
pixel
change amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009010600A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5159651B2 (en
Inventor
Masako Asamura
まさ子 浅村
Jun Someya
潤 染谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2009010600A priority Critical patent/JP5159651B2/en
Publication of JP2010171571A publication Critical patent/JP2010171571A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5159651B2 publication Critical patent/JP5159651B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To display an image of a zone where a gradation value is extremely gently changed as a high-quality image whose gradation change looks smooth by real-time signal processing without remarkably increasing a circuit scale. <P>SOLUTION: This image processor includes: a gradation change detection means 10 to obtain a gradation change amount dfx, an amplitude-limited gradation change amount Xlm, and a gradation change position signal Pt; a flatness width prediction means 20 to generate a flatness width data prediction value dst from a low frequency component of the flatness width of a gradation flatness zone; an inclination detection means 40 to obtain an inclination data value Ksl from the change amount Xlm and the flatness width data prediction value dst; a correction restriction coefficient setting means 30 to set a correction restriction coefficient rc from the gradation change amount dfx; a correction bit generation means 50 to generate correction bit data Cd based on the change amount Xlm, the inclination data value Ksl, and the correction restriction coefficient rc; and a pixel value calculation means 62 to add or subtract the correction bit data Cd to/from an input image signal Da, and output an image signal Db obtained by expanding a gradation number and correcting a gradation value. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、入力画像信号の各画素のデータの階調数を拡張して階調数が拡張されたデータから構成される出力画像信号を生成する画像処理装置及び画像処理方法、並びに、この画像処理装置又は画像処理方法を適用した画像表示装置に関するものである。   The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method for generating an output image signal composed of data in which the number of gradations is expanded by extending the number of gradations of data of each pixel of an input image signal, and the image The present invention relates to an image display device to which a processing device or an image processing method is applied.

液晶、プラズマ、EL(エレクトロルミネッセンス)、DMD(デジタルミラーデバイス)などのように、光の反射若しくは透過、又は発光によって離散的に配置されたマトリクス状の画素を変調して画像を表示するデバイスが、薄型テレビ、プロジェクションテレビ、プロジェクター、及びコンピュータ用のモニターなどの様々な画像表示装置(ディスプレイ)に用いられている。近年、ハイビジョン放送やコンピュータの処理速度の向上により、ディスプレイの高精細化が進むとともに、デバイスの改善によりディスプレイの高輝度化も急速に進んでいる。一方、ディスプレイの高輝度化に伴い表示可能な階調数(ビット数)が拡張されているので、ユーザーは、デジタル化された画像信号を表示した際の画素間における微妙な階調差を識別できるようになり、量子化ノイズが目立つようになっている。   Devices such as liquid crystal, plasma, EL (electroluminescence), DMD (digital mirror device), etc., display images by modulating matrix pixels arranged discretely by reflection or transmission of light or light emission. It is used in various image display devices (displays) such as flat-screen televisions, projection televisions, projectors, and computer monitors. In recent years, high-definition broadcasting and computer processing speed have been improved, and the display has been improved in definition, and display has been rapidly increased in brightness due to device improvements. On the other hand, the number of gradations (bits) that can be displayed is expanded as the display brightness increases, so users can identify subtle gradation differences between pixels when displaying digitized image signals. Quantization noise has become prominent.

アナログ画像信号を受信する場合には、アナログ−デジタル変換器による変換後のデジタル信号のビット数を増やす(例えば、従来8ビットであったビット数を、10ビットに増やす)などして、量子化ノイズを削減することが可能である。しかし、高精細画像を表示できるディスプレイにおいて、アナログ−デジタル変換器の高速化と量子化数の増加を図るには、著しいコストアップを伴う。   When receiving an analog image signal, the number of bits of the digital signal after conversion by the analog-to-digital converter is increased (for example, the number of bits that was conventionally 8 bits is increased to 10 bits), and quantization is performed. It is possible to reduce noise. However, in a display capable of displaying a high-definition image, increasing the speed of the analog-digital converter and increasing the number of quantizations involve a significant cost increase.

また、デジタル画像信号を受信する場合(例えば、デジタルテレビジョン放送の場合)には、デジタル伝送における送信側と受信側の取り決めによって決められた量子化数による画像信号が送受信される(一般に、8ビットの量子化を行うことで、8ビット階調の画像信号が生成される)ので、取り決めを変更しない限り、量子化数を変更することはできない。同様に、DVDやネットワーク上のデジタルコンテンツも量子化数が予め決められているので、新しい規格を設けない限り、コンテンツそのものの量子化数を増やすことできない。   When a digital image signal is received (for example, in the case of digital television broadcasting), an image signal having a quantization number determined by an agreement between a transmission side and a reception side in digital transmission is transmitted / received (generally, 8 By performing bit quantization, an 8-bit gradation image signal is generated), and the quantization number cannot be changed unless the agreement is changed. Similarly, since the number of quantizations is also determined in advance for digital contents on DVDs and networks, the number of quantizations of the contents themselves cannot be increased unless a new standard is provided.

さらに、テレビなどの画像信号処理においては、インパクトのある映像を表示するために受信した画像信号のダイナミックレンジを拡張する処理や、階調−輝度変換特性を変更してコントラストの高い映像に変換する処理が行われている。このような階調補正処理を行うと、コントラストの高い映像の表示が可能になる一方で、階調補正による階調飛び(階調ジャンプ)が起こり、量子化ノイズが増えてしまう。   Furthermore, in image signal processing for televisions and the like, processing for expanding the dynamic range of received image signals in order to display high-impact video, and conversion to high-contrast video by changing the tone-brightness conversion characteristics Processing is in progress. When such gradation correction processing is performed, a high-contrast video can be displayed, while gradation skip (gradation jump) occurs due to gradation correction, and quantization noise increases.

このような場合に、デジタル画像処理により画像信号の量子化ノイズを削減する方法として、画像信号に下位ビットを付加することによって画像信号の階調数を増やす階調変換技術(多階調化技術)がある。この階調変換技術として、画像信号の特定の階調の変化がある信号を検出し、検出された必要な画素に対し階調数の拡張処理を行うものなどが提案されている。   In such a case, as a method of reducing the quantization noise of the image signal by digital image processing, a gradation conversion technique (multi-gradation technique) that increases the number of gradations of the image signal by adding lower bits to the image signal. ) As this gradation conversion technique, a technique has been proposed in which a signal having a specific gradation change in an image signal is detected and the number of gradations is expanded for the detected necessary pixels.

例えば、特開2003−304400号公報(特許文献1)は、画像メモリを用いて、画像メモリからの画像信号内で等しい輝度レベルにて隣接する画素の集合である同一輝度領域を検出するとともに、隣接する同一輝度領域間における輝度レベルの差が予め設定された値と一致するか否かを判定する偽輪郭検出器と、偽輪郭検出器の判定結果に基づき、隣接する同一輝度領域間の境界付近における画素の輝度レベルを中間調に変換する画素値変換器とを備えた画像処理装置を開示している。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-304400 (Patent Document 1) uses an image memory to detect the same luminance region that is a set of adjacent pixels at the same luminance level in an image signal from the image memory, A boundary between adjacent identical luminance regions based on the determination result of the false contour detector that determines whether the difference in luminance level between adjacent identical luminance regions matches a preset value or not An image processing apparatus including a pixel value converter that converts a luminance level of a pixel in the vicinity to a halftone is disclosed.

また、特許第3710131号公報(特許文献2)は、検出手段が、ラインメモリからの入力画像信号の低周波部分(第一の画素値が複数連続し、さらに第一の画素値から所定レベル画素値が変化した第二の画素値が複数連続する部分)を検出し、信号拡張手段が、この低周波部分の所定範囲の第一又は/及び第二の画素値のビット列に所定のビット数を付与して、画素値が順次変化するように拡張補正する画像処理装置を開示している。   Further, in Japanese Patent No. 3710131 (Patent Document 2), the detection means has a low-frequency portion of the input image signal from the line memory (a plurality of first pixel values are continuous, and a predetermined level pixel from the first pixel value). The second pixel value having a changed value is detected in a plurality of consecutive portions), and the signal extension means adds a predetermined number of bits to the bit string of the first or / and second pixel value in the predetermined range of the low frequency portion. An image processing apparatus is disclosed that performs the extended correction so that the pixel values sequentially change.

さらに、特開2007−158847号公報(特許文献3)は、映像信号を順次シフトレジスタに入力して、レジスタに保持されている画素信号を用いて、信号レベル差が予め設定した信号レベル差内であるか否かの判別を行い、信号レベル差が、例えば、1ビットであるとき、信号レベル差を生じる直前の画素の信号レベルと等しい連続する画素を判別し、判別された連続する画素に対して、画素間の信号レベルの変化量を平均化させて設定し、設定された変化量に基づいてビット割当てを行い映像信号を生成する階調変換装置を提案している。   Further, Japanese Patent Laid-Open No. 2007-158847 (Patent Document 3) sequentially inputs video signals to a shift register, and uses a pixel signal held in the register so that the signal level difference is within a preset signal level difference. When the signal level difference is, for example, 1 bit, a continuous pixel equal to the signal level of the pixel immediately before the signal level difference is determined is determined. On the other hand, there has been proposed a gradation conversion device that sets the amount of change in signal level between pixels by averaging, and generates a video signal by assigning bits based on the set amount of change.

さらにまた、特許第3455397号公報(特許文献4)は、階調変換画像データに含まれる画像レベルの中で、中間に階調ジャンプが存在する第1と第2の画像レベルを特定する手段と、第1の画像レベルを有する領域と第1の画像レベル未満の画像レベルを有する他の領域との境界を示す第1の輪郭データを求めるとともに、第1の画像レベルを有する領域と第2の画像レベル以上の画像レベルを有する他の領域との境界を示す第2の輪郭データを求める手段と、第1の画像レベルを有する領域の中で第2の画像レベルを有する画像領域に隣接する領域を階調補間の対象領域として検出し、対象領域の輪郭を示す少なくとも1組の輪郭線セットを各タイプの輪郭線の中から抽出する手段と、対象領域内において、1組の輪郭線セットの中の各タイプの輪郭線の間を(N+1)個(Nは1以上の整数)の区分領域に区分し、(N+1)個の区分領域の中で第2の画像レベルの画像領域に近いN個の区分領域にN個の中間画像レベルを順次割り当てる手段とを備える階調補間装置を提案している。   Further, Japanese Patent No. 34559797 (Patent Document 4) includes means for specifying the first and second image levels having a gradation jump in the middle among the image levels included in the gradation conversion image data. First contour data indicating a boundary between a region having the first image level and another region having an image level lower than the first image level is obtained, and the region having the first image level and the second Means for obtaining second contour data indicating a boundary with another region having an image level equal to or higher than the image level, and a region adjacent to the image region having the second image level in the region having the first image level Is detected as a target region for gradation interpolation, and at least one set of contour lines indicating the contour of the target region is extracted from each type of contour line, and in the target region, During ~ Each type of outline is partitioned into (N + 1) (N is an integer greater than or equal to 1) segmented regions, and N (N + 1) segmented regions that are close to the image region of the second image level. A gradation interpolating device has been proposed that includes means for sequentially assigning N intermediate image levels to a segmented region.

特開2003−304400号公報(要約、図1)JP 2003-304400 A (summary, FIG. 1) 特許第3710131号公報(図2〜4)Japanese Patent No. 3710131 (FIGS. 2 to 4) 特開2007−158847号公報(要約、図2、12)JP 2007-158847 A (summary, FIGS. 2 and 12) 特許第3455397号公報(請求項10、図1〜6)Japanese Patent No. 34559797 (Claim 10, FIGS. 1 to 6)

上記従来の装置においては、同じ階調値の連続領域と階調値の差が一定の値となる階調変化位置を、検出したい連続領域の画素幅分の画像メモリを設けて検出する構成や、階調ジャンプが発生する階調の組み合わせを予め検索し、画像信号の中から当該階調ジャンプが発生する階調の組み合わせが隣接する領域を特定する構成により、特定された領域の階調変化に対し、画像信号のビット数を増大するよう、補間処理による階調数の拡張処理を行っていた。   In the above-described conventional apparatus, a configuration in which an image memory corresponding to the pixel width of the continuous area to be detected is provided and detected is a gradation change position where a difference between the gradation values is constant and a continuous area of the same gradation value. The gradation change of the specified region is configured by searching in advance for the combination of gradations in which the gradation jump occurs, and specifying the region in the image signal where the combination of gradations in which the gradation jump occurs is adjacent. On the other hand, the number of gradations is expanded by interpolation so as to increase the number of bits of the image signal.

また、上述したようにテレビジョン放送やDVDやネットワーク上のデジタルコンテンツなどにおける画像信号では、予め決められた量子化数(ビット数)の信号として画像処理装置に入力される。そのため、画像信号のビット数がディスプレイで表示可能なビット数よりも少ない場合や階調補正処理などの画像処理によって階調ジャンプが発生する場合に、本来は画像の輪郭(エッジ)が存在しない非常に緩やかに階調が変化する画像領域に、本来は存在しない縞模様が擬似輪郭(「偽輪郭」とも言う。)として知覚されるという問題点があった。   In addition, as described above, an image signal in a television broadcast, a DVD, digital content on a network, or the like is input to the image processing apparatus as a signal having a predetermined quantization number (bit number). Therefore, when the number of bits of the image signal is smaller than the number of bits that can be displayed on the display, or when a gradation jump occurs due to image processing such as gradation correction processing, there is essentially no contour (edge) of the image. There is a problem in that a stripe pattern that does not originally exist is perceived as a pseudo contour (also referred to as a “pseudo contour”) in an image region where the gradation changes gradually.

また、上記従来の装置においては、擬似輪郭や階調ジャンプのある特定された領域の階調の変化を検出し、階調数を拡張する補間処理を行う際には、画像メモリを使用するため、より緩やかに階調が変化する画像領域の検出やより広い階調ジャンプの領域の検索を行い、画像信号のビット数を増大し画像信号の量子化ノイズを低減するには、大きなメモリが必要となり、画像処理装置の回路規模が増大し、高価なものとなるという問題点があった。   Further, in the above conventional apparatus, an image memory is used when performing an interpolation process for detecting a change in gradation in a specified region having a pseudo contour or a gradation jump and extending the number of gradations. Large memory is required to detect image areas where gradation changes more slowly and search for wider gradation jump areas to increase the number of bits in the image signal and reduce quantization noise in the image signal Therefore, there is a problem that the circuit scale of the image processing apparatus increases and becomes expensive.

さらに、テレビなどの場合のように、時間的に連続して送られてくる画像信号は、実時間で画像処理を行うことが必要であるが、大きなメモリを必要とする画像処理を、実時間で行うことは困難であった。   Furthermore, as in the case of televisions or the like, image signals sent continuously in time need to be processed in real time, but image processing that requires a large amount of memory can be performed in real time. It was difficult to do with.

さらにまた、実際の画像処理装置においては、実際には使用できるメモリの大きさや処理時間は限られるので、適切な階調の変化の検出ができず、階調数の拡張を行う階調変換処理を行っても階調変化が滑らかな画像信号として得られず、良好に画像信号の量子化ノイズあるいは擬似輪郭を低減することができず、画質劣化につながるという問題点があった。   Furthermore, in an actual image processing apparatus, the size and processing time of the memory that can actually be used are limited, so that it is not possible to detect appropriate gradation changes, and gradation conversion processing that expands the number of gradations. However, there is a problem that gradation change cannot be obtained as a smooth image signal, quantization noise or pseudo contour of the image signal cannot be reduced well, and image quality is deteriorated.

そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回路規模を大幅に増やさずに、実時間の信号処理により、非常に緩やかに階調値が変化する区間における画像を、階調の変化が滑らかな高品位な画像として表示させる出力画像信号を生成することができる画像処理装置及び画像処理方法を提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to provide a very gentle gradation value by real-time signal processing without greatly increasing the circuit scale. An object of the present invention is to provide an image processing apparatus and an image processing method capable of generating an output image signal for displaying an image in a changing section as a high-quality image with a smooth gradation change.

また、本発明の他の目的は、回路規模を大幅に増やさずに、実時間の信号処理により、非常に緩やかに階調値が変化する区間における画像を、階調の変化が滑らかな高品位な画像として表示することができる画像表示装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a high-quality image with a smooth gradation change in an image in which the gradation value changes very slowly by real-time signal processing without greatly increasing the circuit scale. An object of the present invention is to provide an image display device that can display as a simple image.

本発明の画像処理装置は、時間方向及び空間方向に離散したデータで構成される入力画像信号が入力され、上記入力画像信号の階調数を拡張し且つ階調値を補正する変換処理によって生成された変換後データで構成される出力画像信号を出力する機能を持つ画像処理装置であって、上記入力画像信号から、互いに隣接配置された画素の階調値の差分である階調変化量と該階調変化量の値が0でない画素位置である階調変化位置とを含む階調変化情報を検出する階調変化検出手段と、上記階調変化情報から、上記階調変化位置の画素が検出されるごとに、該検出された階調変化位置の画素を基準画素とし、該基準画素の直後の階調平坦区間の平坦幅の予測値である平坦幅データ予測値を生成する手段であって、上記基準画素の直前の同じ階調値の画素が連続する階調平坦区間の平坦幅と上記基準画素の直前に検出された直前基準画素において生成された直前平坦幅データ予測値とに基づいて、上記基準画素の直後の階調平坦区間の平坦幅を予測した平坦幅データ予測値を生成する平坦幅予測手段と、上記階調変化情報と上記平坦幅データ予測値とに基づいて、上記基準画素の直後の階調平坦区間における上記変換後データの階調値の傾きを設定する際に用いる傾きデータ値を求める傾き検出手段と、上記階調変化量に基づいて上記階調変化位置における階調変化が画像のエッジによる階調変化であるか否かを判定し、該判定結果に応じて上記出力画像信号の階調値の傾きを制限する補正制限係数を設定する補正制限係数設定手段と、上記階調変化情報と上記傾きデータ値と上記補正制限係数とを用いて、上記入力画像信号の階調値の補正値を求め、該補正値に対応する補正ビットデータを生成する補正ビット生成手段と、上記階調値に対し上記補正ビットデータに応じた値を減算又は加算して、上記変換後データで構成される上記出力画像信号を生成する画素値演算手段とを備えたものである。   The image processing apparatus according to the present invention receives an input image signal composed of discrete data in the time direction and the space direction, and generates the input image signal by conversion processing that expands the number of gradations and corrects the gradation value. An image processing apparatus having a function of outputting an output image signal composed of the converted data, and a gradation change amount that is a difference between gradation values of pixels arranged adjacent to each other from the input image signal The gradation change detecting means for detecting gradation change information including a gradation change position that is a pixel position where the value of the gradation change amount is not 0, and the pixel at the gradation change position is determined from the gradation change information. A means for generating a flat width data predicted value, which is a predicted value of a flat width of a gray level flat section immediately after the reference pixel, using the detected pixel at the gradation change position as a reference pixel each time it is detected. The same gradation value immediately before the reference pixel Based on the flat width of the gradation flat section where the pixels are continuous and the previous flat width data prediction value generated in the immediately preceding reference pixel detected immediately before the reference pixel, the gradation flat section immediately after the reference pixel is calculated. A flat width predicting unit that generates a flat width data prediction value that predicts a flat width, and after the conversion in the gray level flat section immediately after the reference pixel, based on the gray level change information and the flat width data predicted value. An inclination detecting means for obtaining an inclination data value used when setting an inclination of a gradation value of data, and a gradation change at the gradation change position based on the gradation change amount is a gradation change caused by an edge of the image. Correction limit coefficient setting means for setting a correction limit coefficient for limiting the gradient of the gradation value of the output image signal according to the determination result, the gradation change information, and the gradient data value The above correction system A correction bit generation means for obtaining a correction value of a gradation value of the input image signal using a coefficient and generating correction bit data corresponding to the correction value, and according to the correction bit data for the gradation value Pixel value calculation means for generating the output image signal composed of the converted data by subtracting or adding the obtained values.

また、本発明の画像処理方法は、時間方向及び空間方向に離散したデータで構成される入力画像信号が入力され、上記入力画像信号の階調数を拡張し且つ階調値を補正する変換処理によって生成された変換後データで構成される出力画像信号を出力する画像処理方法であって、上記入力画像信号から、互いに隣接配置された画素の階調値の差分である階調変化量と該階調変化量の値が0でない画素位置である階調変化位置とを含む階調変化情報を検出する階調変化検出ステップと、上記階調変化情報から、上記階調変化位置の画素が検出されるごとに、該検出された階調変化位置の画素を基準画素とし、該基準画素の直後の階調平坦区間の平坦幅の予測値である平坦幅データ予測値を生成するステップであって、上記基準画素の直前の同じ階調値の画素が連続する階調平坦区間の平坦幅と上記基準画素の直前に検出された直前基準画素において生成された直前平坦幅データ予測値とに基づいて、上記基準画素の直後の階調平坦区間の平坦幅を予測した平坦幅データ予測値を生成する平坦幅予測ステップと、上記階調変化情報と上記平坦幅データ予測値とに基づいて、上記基準画素の直後の階調平坦区間における上記変換後データの階調値の傾きを設定する際に用いる傾きデータ値を求める傾き検出ステップと、上記階調変化量に基づいて上記階調変化位置における階調変化が画像のエッジによる階調変化であるか否かを判定し、該判定結果に応じて上記出力画像信号の階調値の傾きを制限する補正制限係数を設定する補正制限係数設定ステップと、上記階調変化情報と上記傾きデータ値と上記補正制限係数とを用いて、上記入力画像信号の階調値の補正値を求め、該補正値に対応する補正ビットデータを生成する補正ビット生成ステップと、上記階調値に対し上記補正ビットデータに応じた値を減算又は加算して、上記変換後データで構成される上記出力画像信号を生成する画素値演算ステップとを備えたものである。   Also, the image processing method of the present invention is a conversion process in which an input image signal composed of discrete data in the time direction and the spatial direction is input, the number of gradations of the input image signal is expanded, and the gradation value is corrected. An image processing method for outputting an output image signal composed of post-conversion data generated by the method, wherein a gradation change amount that is a difference between gradation values of pixels arranged adjacent to each other from the input image signal A gradation change detecting step for detecting gradation change information including a gradation change position that is a pixel position where the value of the gradation change amount is not 0, and the pixel at the gradation change position is detected from the gradation change information A step of generating a flat width data predicted value, which is a predicted value of a flat width of a gray level flat section immediately after the reference pixel, by using the detected pixel of the gradation change position as a reference pixel each time , The same floor immediately before the reference pixel Gradation flattening immediately after the reference pixel based on the flat width of the flat gradation interval in which pixels of the value are continuous and the previous flat width data predicted value generated in the immediately preceding reference pixel detected immediately before the reference pixel. A flat width prediction step for generating a flat width data prediction value that predicts a flat width of the section, and the gradation flat section immediately after the reference pixel based on the gradation change information and the flat width data prediction value. An inclination detection step for obtaining an inclination data value used when setting the inclination of the gradation value of the converted data, and the gradation change at the gradation change position based on the gradation change amount is a gradation change caused by an edge of the image. A correction limiting coefficient setting step for setting a correction limiting coefficient for limiting the gradient of the gradation value of the output image signal according to the determination result, the gradation change information, and the inclination data. A correction bit generation step for obtaining a correction value of a gradation value of the input image signal using the value and the correction restriction coefficient, and generating correction bit data corresponding to the correction value; And a pixel value calculation step of generating the output image signal composed of the converted data by subtracting or adding a value corresponding to the correction bit data.

さらに、本発明の画像表示装置は、上記画像処理装置と、上記画像処理装置から供給される階調数を拡張した上記出力画像信号に基づく画像を表示する表示手段とを備えたものである。   Furthermore, an image display device of the present invention includes the image processing device and display means for displaying an image based on the output image signal in which the number of gradations supplied from the image processing device is expanded.

本発明の画像処理装置及び画像処理方法によれば、入力画像信号に対して、非常に緩やかに階調値が変化する区間において画像信号の階調数を拡張し且つ階調値を適切に補正する階調変換処理を施して、出力画像信号を生成しているので、回路規模を大幅に増やさず、実時間の信号処理により、非常に緩やかに階調値が変化する区間における画像を、階調の変化が滑らかな高品位な画像として表示させることができる出力画像信号を生成することができるという効果がある。   According to the image processing apparatus and the image processing method of the present invention, with respect to the input image signal, the number of gradations of the image signal is expanded and the gradation value is appropriately corrected in a section where the gradation value changes very gently. Since the output image signal is generated by performing the gradation conversion processing, the image in the interval where the gradation value changes very slowly by real-time signal processing without significantly increasing the circuit scale. There is an effect that it is possible to generate an output image signal that can be displayed as a high-quality image with a smooth tone change.

また、本発明の画像表示装置によれば、入力画像信号に対して、非常に緩やかに階調値が変化する区間において画像信号の階調数を拡張し且つ階調値を適切に補正する階調変換処理を施して、出力画像信号を生成し、この出力画像信号に基づく画像を表示するので、非常に緩やかに階調値が変化する区間における画像を、階調の変化が滑らかな高品位な画像として表示することができるという効果がある。   In addition, according to the image display device of the present invention, for the input image signal, the gradation level of the image signal is expanded and the gradation value is appropriately corrected in a section where the gradation value changes very gently. Tone conversion processing is performed to generate an output image signal, and an image based on this output image signal is displayed. Therefore, an image in a section where gradation values change very slowly can be displayed with high quality with smooth gradation changes. There is an effect that it can be displayed as a simple image.

本発明の実施の形態1及び2による画像処理装置の構成の一例を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly an example of a structure of the image processing apparatus by Embodiment 1 and 2 of this invention. (a)〜(c)は、実施の形態1による画像処理装置における信号波形(入力画像信号の階調値が徐々に上昇する場合)の一例を示す図であり、(a)は、8ビットの入力画像信号の最下位ビット付近の階調値を示し、(b)は、入力画像信号の階調変化量及び階調変化位置を示し、(c)は、階調数が拡張され且つ階調値が補正された12ビットの出力画像信号の最下位ビット付近の階調値を示す。(A)-(c) is a figure which shows an example of the signal waveform (when the gradation value of an input image signal raises gradually) in the image processing apparatus by Embodiment 1, (a) is 8 bits. (B) shows the gradation change amount and gradation change position of the input image signal, and (c) shows the gradation number expanded and the gradation level. The gradation value near the least significant bit of the 12-bit output image signal whose tone value is corrected is shown. (a)〜(c)は、実施の形態1による画像処理装置における信号波形(入力画像信号の階調値が徐々に低下する場合)の一例を示す図であり、(a)は、8ビットの入力画像信号の最下位ビット付近の階調値を示し、(b)は、入力画像信号の階調変化量及び階調変化位置を示し、(c)は、階調数が拡張され且つ階調値が補正された12ビットの出力画像信号の最下位ビット付近の階調値を示す。(A)-(c) is a figure which shows an example of the signal waveform (when the gradation value of an input image signal falls gradually) in the image processing apparatus by Embodiment 1, (a) is 8 bits. (B) shows the gradation change amount and gradation change position of the input image signal, and (c) shows the gradation number expanded and the gradation level. The gradation value near the least significant bit of the 12-bit output image signal whose tone value is corrected is shown. 図1に示される平坦幅予測手段の構成の一例を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly an example of a structure of the flat width estimation means shown by FIG. 図1に示される補正制限係数設定手段の構成の一例を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly an example of a structure of the correction | amendment limiting coefficient setting means shown by FIG. 図5に示される係数変換手段の動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of operation | movement of the coefficient conversion means shown by FIG. (a)及び(b)は、図1及び図5に示される補正制限係数設定手段により検出される階調変化の例を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the example of the gradation change detected by the correction | amendment restriction coefficient setting means shown by FIG.1 and FIG.5. 図1に示される傾き検出手段の構成の一例を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly an example of a structure of the inclination detection means shown by FIG. (a)及び(b)は、図1及び図8に示される傾き検出手段によって算出される傾きデータ値を説明するための概念図である。(A) And (b) is a conceptual diagram for demonstrating the inclination data value calculated by the inclination detection means shown by FIG.1 and FIG.8. 図1に示される補正ビット生成手段の構成の一例を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly an example of a structure of the correction | amendment bit production | generation means shown by FIG. 図1に示される画素値演算手段の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the pixel value calculating means shown by FIG. 図1に示される階調変換手段の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the gradation conversion means shown by FIG. (a)〜(k)は、図1に示される階調変換手段の動作の一例(階調値が非常に緩やかに上昇する場合)を説明するための図である。(A)-(k) is a figure for demonstrating an example (when a gradation value rises very gently) of the operation | movement of the gradation conversion means shown by FIG. (a)〜(k)は、図1に示される階調変換手段の動作の一例(階調値が非常に緩やかに低下する場合)を説明するための図である。(A)-(k) is a figure for demonstrating an example (when a gradation value falls very gently) of operation | movement of the gradation conversion means shown by FIG. 本発明の実施の形態2による画像処理装置の階調変換手段の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the gradation conversion means of the image processing apparatus by Embodiment 2 of this invention. (a)〜(l)は、実施の形態2による画像処理装置の階調変換手段の動作の一例を説明するための図である。(A)-(l) is a figure for demonstrating an example of operation | movement of the gradation conversion means of the image processing apparatus by Embodiment 2. FIG. 本発明の実施の形態3による画像処理装置の構成の一例を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly an example of a structure of the image processing apparatus by Embodiment 3 of this invention. (a)及び(b)は、実施の形態3による画像処理装置の連続変化判定手段の動作を説明するための階調値の変化の例を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the example of the change of the gradation value for demonstrating operation | movement of the continuous change determination means of the image processing apparatus by Embodiment 3. FIG. (a)及び(b)は、実施の形態3による画像処理装置の連続変化判定手段の動作を説明するための階調値の変化の他の例を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the other example of the change of the gradation value for demonstrating operation | movement of the continuous change determination means of the image processing apparatus by Embodiment 3. FIG. 実施の形態3による画像処理装置の連続変化判定手段の構成の一例を概略的に示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram schematically illustrating an example of a configuration of a continuous change determination unit of an image processing apparatus according to a third embodiment. 実施の形態3による画像処理装置の補正ビット生成手段の構成の一例を概略的に示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram schematically showing an example of the configuration of correction bit generation means of an image processing apparatus according to Embodiment 3. 実施の形態3による画像処理装置の階調変換手段の動作を示すフローチャートである。14 is a flowchart showing the operation of the gradation conversion means of the image processing apparatus according to the third embodiment. 本発明の実施の形態4による画像処理装置の構成の一例を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly an example of a structure of the image processing apparatus by Embodiment 4 of this invention. 図23に示される垂直方向階調変換手段の構成の一例を概略的に示すブロック図である。FIG. 24 is a block diagram schematically showing an example of the configuration of the vertical direction gradation converting means shown in FIG. 23. 図23及び図24に示される垂直方向階調変換手段における画像信号の垂直方向の画素位置の関係を説明するための図である。FIG. 25 is a diagram for explaining a relationship between pixel positions in the vertical direction of an image signal in the vertical direction gradation converting unit shown in FIGS. 23 and 24. 実施の形態4による画像処理装置の階調変換手段における階調変換の動作の一例を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining an example of gradation conversion operation in gradation conversion means of an image processing apparatus according to Embodiment 4; (a)及び(b)は、実施の形態4による画像処理装置の階調変換手段における階調変換の動作の他の例を説明するための図である。(A) And (b) is a figure for demonstrating the other example of the operation | movement of the gradation conversion in the gradation conversion means of the image processing apparatus by Embodiment 4. FIG. 本発明の実施の形態5による画像表示装置の構成の一例を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly an example of a structure of the image display apparatus by Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6による画像表示装置の構成の他の例を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the other example of a structure of the image display apparatus by Embodiment 6 of this invention.

《1》実施の形態1.
《1−1》概要.
図1は、本発明の実施の形態1による画像処理装置(すなわち、実施の形態1による画像処理方法を実施することができる装置)の構成を概略的に示すブロック図である。実施の形態1の画像処理装置は、mビット(mは自然数)のデジタルの入力画像信号Daをnビット(nは自然数)のデジタルの出力画像信号Dbに変換するビット数(階調数)拡張(n>m)の階調変換処理を行うことができる階調変換手段1と、映像表示用の同期信号SYに同期するタイミング信号Sifを出力するタイミング信号生成手段100とを備えている。階調変換手段1による階調変換処理は、例えば、mビットの入力画像信号Daに、入力画像信号Daよりも下位のビットデータである補正ビットデータCdを付加することによってビット数を拡張且つ階調値を補正して、nビット(n=m+Q)の出力画像信号Dbを生成する処理である。
<< 1 >> Embodiment 1
<< 1-1 >> Overview.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of an image processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention (that is, an apparatus capable of performing the image processing method according to Embodiment 1). The image processing apparatus according to the first embodiment expands the number of bits (the number of gradations) for converting an m-bit (m is a natural number) digital input image signal Da into an n-bit (n is a natural number) digital output image signal Db. A gradation conversion unit 1 capable of performing gradation conversion processing of (n> m) and a timing signal generation unit 100 that outputs a timing signal Sif that is synchronized with the synchronization signal SY for video display are provided. The gradation conversion processing by the gradation converting means 1 is performed by, for example, expanding the number of bits and adding the correction bit data Cd, which is bit data lower than the input image signal Da, to the m-bit input image signal Da. In this process, the tone value is corrected and an n-bit (n = m + Q) output image signal Db is generated.

実施の形態1の画像処理装置は、時間方向及び空間方向に離散したデータで構成される入力画像信号Daが入力され、この入力画像信号Daの階調数を拡張し且つ階調値(階調レベル)を補正する変換処理によって生成された変換後データで構成される出力画像信号Dbを出力する装置である。実施の形態1の画像処理装置の階調変換手段1は、階調変化検出手段10と、平坦幅予測手段20と、傾き検出手段40と、補正制限係数設定手段30と、補正ビット生成手段50と、遅延補償手段61と、画素値演算手段62とを有している。階調変化検出手段10は、入力画像信号Daから、互いに隣接配置された画素の階調値の差分である階調変化量と該階調変化量の値が0でない画素位置である階調変化位置とを含む階調変化情報(dfx、Xlm,Pt)を検出する手段である。平坦幅予測手段20は、階調変化検出手段10からの階調変化情報から、階調変化位置の画素が検出されるごとに、この検出された階調変化位置の画素を基準画素とし、この基準画素の直後の階調平坦区間の平坦幅の予測値である平坦幅データ予測値dstを生成する手段であって、上記基準画素の直前の同じ階調値の画素が連続する階調平坦区間の平坦幅と上記基準画素の直前に検出された直前基準画素において生成された直前平坦幅データ予測値とに基づいて、上記基準画素の直後の階調平坦区間の平坦幅を予測した平坦幅データ予測値dstを生成する手段である。傾き検出手段40は、階調変化検出手段10からの階調変化情報と平坦幅予測手段20からの平坦幅データ予測値dstとに基づいて、基準画素の直後の階調平坦区間における変換後データの階調値の傾きを設定する際に用いる傾きデータ値Kslを求める手段である。補正制限係数設定手段30は、階調変化検出手段10からの階調変化量dfxに基づいて階調変化位置における階調変化が画像のエッジによる階調変化であるか否かを判定し、該判定結果に応じて出力画像信号Dbの階調値の傾きを制限する補正制限係数rcを設定する手段である。補正ビット生成手段50は、階調変化検出手段10からの階調変化情報と、傾き検出手段40からの傾きデータ値Kslと、補正制限係数設定手段30からの補正制限係数rcとから、入力画像信号Daの階調値の補正値aCdを求め、該補正値に対応する補正ビットデータCdを生成する手段である。遅延補償手段61は、入力画像信号Daを遅延させて画像信号Ddとして画素値演算手段62に出力する手段である。画素値演算手段62は、入力画像信号Daの階調値に対し補正ビットデータCdに応じた値を減算又は加算して、変換後データで構成される出力画像信号Dbを生成する手段である。   The image processing apparatus according to the first embodiment receives an input image signal Da composed of discrete data in the time direction and the spatial direction, expands the number of gradations of the input image signal Da, and provides gradation values (gradation levels). This is an apparatus for outputting an output image signal Db composed of post-conversion data generated by a conversion process for correcting (level). The gradation conversion means 1 of the image processing apparatus according to the first embodiment includes a gradation change detection means 10, a flat width prediction means 20, an inclination detection means 40, a correction limit coefficient setting means 30, and a correction bit generation means 50. And a delay compensation means 61 and a pixel value calculation means 62. The gradation change detecting means 10 detects, from the input image signal Da, a gradation change amount that is a difference between gradation values of pixels arranged adjacent to each other and a gradation change that is a pixel position where the value of the gradation change amount is not zero. And means for detecting gradation change information (dfx, Xlm, Pt) including the position. The flat width predicting means 20 uses the detected gradation change position pixel as a reference pixel every time a gradation change position pixel is detected from the gradation change information from the gradation change detection means 10. A means for generating a flat width data predicted value dst that is a predicted value of a flat width of a gray level flat section immediately after a reference pixel, wherein the gray level flat section in which pixels of the same gray level immediately before the reference pixel are continuous The flat width data in which the flat width of the gray level flat section immediately after the reference pixel is predicted based on the flat width of the previous pixel and the previous flat width data prediction value generated in the immediately preceding reference pixel detected immediately before the reference pixel. A means for generating a predicted value dst. The inclination detection unit 40 converts the converted data in the gray level flat section immediately after the reference pixel based on the gray level change information from the gray level change detection unit 10 and the flat width data predicted value dst from the flat width prediction unit 20. This is means for obtaining an inclination data value Ksl used when setting the inclination of the gradation value. The correction limiting coefficient setting unit 30 determines whether or not the gradation change at the gradation change position is a gradation change due to the edge of the image based on the gradation change amount dfx from the gradation change detection unit 10. This is means for setting a correction limiting coefficient rc for limiting the gradient of the gradation value of the output image signal Db according to the determination result. The correction bit generation means 50 receives the input image from the gradation change information from the gradation change detection means 10, the inclination data value Ksl from the inclination detection means 40, and the correction restriction coefficient rc from the correction restriction coefficient setting means 30. This is means for obtaining a correction value aCd of the gradation value of the signal Da and generating correction bit data Cd corresponding to the correction value. The delay compensation unit 61 is a unit that delays the input image signal Da and outputs it to the pixel value calculation unit 62 as the image signal Dd. The pixel value calculation means 62 is a means for generating an output image signal Db composed of converted data by subtracting or adding a value corresponding to the correction bit data Cd to the gradation value of the input image signal Da.

階調変換手段1は、mビットの入力画像信号Da(Dd)に下位ビットとして補正ビットデータCdを付加することによって、mビットの入力画像信号Daをnビットの出力画像信号Dbにビット数を拡張して順次出力する。また、階調変換手段1は、補正制限係数rcを用いることによって、階調変化量dfxが大きいとき(階調値の変化が画像のエッジによる変化であると判定したとき)には、補正ビットデータCdを0にし(又は0に近づけ)、階調変化量dfxが小さいとき(階調値の変化が画像の非常に緩やかな階調値の変化であると判定したとき)には、補正ビットデータCdを傾きデータ値Kslに基づく値としている。したがって、実施の形態1の画像処理装置を用いることによって、画面に表示された画面の一定方向(例えば、水平方向)に非常に緩やかに階調値が変化する区間において発生しやすい画像信号の量子化ノイズの影響又は擬似輪郭を低減し、入力画像信号Daの階調値が非常に緩やかに変化する区間においても、階調が滑らかに変化する画像を表示させることができる出力画像信号Dbを生成することができる。また、実施の形態1の画像処理装置においては、画像のエッジ(輪郭)によって階調値が変化する場合には、補正ビットデータCdを0にする(又は0に近づける)ことによって、入力画像信号Daの値に忠実な出力画像信号Dbを生成することができる。このため、実施の形態1の画像処理装置によって階調変換された出力画像信号Dbが入力された表示手段(図1には示さず)は、入力画像信号Daの値に忠実に表示すべき画像の輪郭などにおいては、入力画像信号Daの値に忠実に画像を表示でき、且つ、入力画像信号Daの階調値が非常に緩やかに変化する区間においては、量子化ノイズの影響又は擬似輪郭を低減した高品位な画像の表示を実現することができる。   The gradation converting means 1 adds the correction bit data Cd as the lower bits to the m-bit input image signal Da (Dd), thereby converting the m-bit input image signal Da into the n-bit output image signal Db. Expand and output sequentially. Further, the gradation converting means 1 uses the correction limiting coefficient rc so that when the gradation change amount dfx is large (when it is determined that the gradation value change is a change due to the edge of the image), the correction bit is corrected. When the data Cd is set to 0 (or close to 0) and the gradation change amount dfx is small (when it is determined that the gradation value change is a very gradual gradation value change of the image), the correction bit The data Cd is a value based on the inclination data value Ksl. Therefore, by using the image processing apparatus according to the first embodiment, the quantum of the image signal that is likely to be generated in a section in which the gradation value changes very gently in a certain direction (for example, the horizontal direction) of the screen displayed on the screen. The output image signal Db that can display an image with a smoothly changing gradation even in a period where the gradation value of the input image signal Da changes very slowly is generated by reducing the influence of the noise or the pseudo contour can do. In the image processing apparatus according to the first embodiment, when the gradation value changes depending on the edge (contour) of the image, the input image signal is set by setting the correction bit data Cd to 0 (or close to 0). An output image signal Db that is faithful to the value of Da can be generated. For this reason, the display means (not shown in FIG. 1) to which the output image signal Db whose gradation has been converted by the image processing apparatus of the first embodiment is to be displayed faithfully to the value of the input image signal Da. In the contour, the image can be displayed faithfully to the value of the input image signal Da, and in the section where the gradation value of the input image signal Da changes very slowly, the influence of the quantization noise or the pseudo contour is displayed. Display of reduced high-quality images can be realized.

《1−2》構成.
《1−2−1》画像処理装置.
階調変換手段1内の階調変化検出手段10は、入力画像信号Daの一定方向(例えば、水平走査方向又は垂直走査方向)に隣接する画素間の階調値の変化量である階調変化量dfxを検出し、階調変化量dfxと、階調変化量dfxから求められた振幅制限階調変化量Xlmと、階調変化量dfxから求められた階調変化位置信号Ptとを出力する手段である。平坦幅予測手段20は、入力画像信号Daとして順に入力されるデータに基づいて階調値が変化する画素から、次の階調値が変化する画素の直前画素までの階調値が変化しない期間(階調平坦区間)の画素数(平坦幅)を求め、求められた平坦幅を用いて、階調値が変化する画素位置以降における平坦幅を予測した平坦幅データ予測値dstを求める手段である。補正制限係数設定手段30は、階調変化量dfxに基づいて、階調数の拡張のために、入力画像信号Daに下位ビットとして付加する階調値である補正値に対応する補正ビットデータCdを算出する際に用いられる補正制限係数rcを設定する手段である。傾き検出手段40は、平坦幅予測手段20からの平坦幅データ予測値dfxと階変化量検出手段10からの振幅制限階調変化量Xlmとから、入力画像信号Daの一定方向の振幅制限階調変化量Xlmを平坦幅データ予測値dfxで除算した値を傾きデータ値Ksl(平坦幅データ予測値dfxの範囲内で振幅制限階調変化量Xlmだけ階調値が徐々に緩やかに変化すると仮定した場合における階調値の傾き)を検出する手段である。補正ビット生成手段50は、入力された振幅制限階調変化量Xlmと傾きデータ値Kslと補正制限係数rcとタイミング信号Sifとに基づいて、入力画素信号Daの階調値に下位ビットとして付加される補正ビットデータCdを生成する手段である。遅延補償手段61は、入力画像信号Daの入力時点から補正ビット生成手段50による補正ビットデータCdの生成時点までの時間に対応する所定の時間分だけ入力画像信号を遅延させて、入力画像信号Daと補正ビットデータCdとの位相を合わせる手段である。画素値演算手段62は、入力画像信号Daに補正ビット生成手段50からの補正ビットデータCdを付加することによって、階調数が拡張された出力画像信号Dbを出力する手段である。なお、本出願において、「…手段」として示される構成は、電気回路(ハードウェア)によって実現されるもの、又は、ソフトウェアによって実現されるもののいずれであってもよい。
<< 1-2 >> Configuration.
<< 1-2-1 >> Image processing apparatus.
The gradation change detection means 10 in the gradation conversion means 1 is a gradation change that is a change amount of a gradation value between adjacent pixels in a certain direction (for example, the horizontal scanning direction or the vertical scanning direction) of the input image signal Da. The amount dfx is detected, and the gradation change amount dfx, the amplitude limited gradation change amount Xlm obtained from the gradation change amount dfx, and the gradation change position signal Pt obtained from the gradation change amount dfx are output. Means. The flat width predicting means 20 is a period in which the gradation value does not change from a pixel whose gradation value changes based on data sequentially input as the input image signal Da to a pixel immediately before the pixel whose next gradation value changes. A means for obtaining a flat width data predicted value dst obtained by calculating the number of pixels (flat width) of (gradation flat section) and predicting the flat width after the pixel position where the gradation value changes using the obtained flat width. is there. The correction limiting coefficient setting means 30 corrects the correction bit data Cd corresponding to the correction value which is a gradation value to be added to the input image signal Da as a lower bit in order to expand the number of gradations based on the gradation change amount dfx. Is a means for setting a correction limiting coefficient rc used when calculating. The inclination detection means 40 is based on the flat width data predicted value dfx from the flat width prediction means 20 and the amplitude limit gradation change amount Xlm from the floor change amount detection means 10, and the amplitude limit gradation in a fixed direction of the input image signal Da. The value obtained by dividing the change amount Xlm by the flat width data predicted value dfx is assumed to be a gradient data value Ksl (the gradation value is gradually changed gradually by the amplitude limited gradation change amount Xlm within the range of the flat width data predicted value dfx). (Gradient of the gradation value in the case). The correction bit generation means 50 is added as a lower bit to the gradation value of the input pixel signal Da based on the input amplitude limit gradation change amount Xlm, inclination data value Ksl, correction restriction coefficient rc, and timing signal Sif. This is means for generating correction bit data Cd. The delay compensation unit 61 delays the input image signal by a predetermined time corresponding to the time from the input time point of the input image signal Da to the generation time point of the correction bit data Cd by the correction bit generation unit 50, and the input image signal Da. And means for matching the phases of the correction bit data Cd. The pixel value calculation means 62 is a means for outputting the output image signal Db having an expanded number of gradations by adding the correction bit data Cd from the correction bit generation means 50 to the input image signal Da. In the present application, the configuration indicated as “... Means” may be realized by an electric circuit (hardware) or realized by software.

また、図1に示されるように、階調変化検出手段10内の階調変化量算出手段11は、画素間の階調値(画素値)の差分を階調変化量dfxとして算出する手段である。階調変化量制限手段12は、階調変化量dfxが所定の階調値の範囲内になるように階調変化量dfxの値を制限した信号を振幅制限階調変化量Xlmとして出力する手段である。階調変化位置検出手段13は、階調変化量dfxの値が0でなく、階調変化量dfxの絶対値が0より大きな値となる階調値の変化がある画素の位置を示す階調変化位置信号Ptを求める手段である。なお、階調変化検出手段10は図1に示される形態に限定されず、階調変化量に関する情報を出力する機能、階調変化量の振幅を制限する機能、及び階調変化位置情報を出力する機能を有するものであれば、他の形態であってもよい。   As shown in FIG. 1, the gradation change amount calculation means 11 in the gradation change detection means 10 is a means for calculating a difference between gradation values (pixel values) between pixels as a gradation change amount dfx. is there. The gradation change amount limiting means 12 outputs a signal in which the gradation change amount dfx is limited so that the gradation change amount dfx falls within a predetermined gradation value range as the amplitude limited gradation change amount Xlm. It is. The gradation change position detecting means 13 is a gradation indicating the position of a pixel having a change in gradation value where the value of the gradation change amount dfx is not 0 and the absolute value of the gradation change amount dfx is greater than 0. This is means for obtaining the change position signal Pt. Note that the gradation change detection means 10 is not limited to the form shown in FIG. 1, and a function for outputting information on the gradation change amount, a function for limiting the amplitude of the gradation change amount, and output gradation change position information. Any other form may be used as long as it has a function to do so.

また、図1に示されるように、平坦幅予測手段20は、平坦幅カウント手段21と、巡回型フィルタ処理手段22とを備えている。平坦幅カウント手段21は、階調変化検出手段10からの階調変化位置信号Ptに基づいて、階調値が変化する画素から次に階調値が変化する画素の直前画素までの階調値の変化がない同一階調値が連続する平坦な期間(すなわち、画面上においては、階調値の変化がない階調平坦区間)に対応する平坦幅の画素数を計数(カウント)し平坦幅カウント値Cntを出力する手段である。巡回型フィルタ処理手段22は、平坦幅カウント手段21によって計数された平坦幅を示す平坦幅カウント値Cntに対し巡回型のフィルタ処理を施し、階調変化位置の画素以降における階調平坦区間の平坦幅を予測した値となる平坦幅データ予測値dstを求める手段である。   As shown in FIG. 1, the flat width predicting unit 20 includes a flat width counting unit 21 and a cyclic filter processing unit 22. The flat width count means 21 is based on the gradation change position signal Pt from the gradation change detection means 10 and the gradation value from the pixel whose gradation value changes to the pixel immediately before the pixel whose gradation value changes next. The flat width is obtained by counting the number of pixels having a flat width corresponding to a flat period in which the same gradation value without any change is continuous (that is, on the screen, a gradation flat section where there is no change in gradation value). A means for outputting a count value Cnt. The recursive filter processing means 22 applies recursive filter processing to the flat width count value Cnt indicating the flat width counted by the flat width count means 21 to flatten the gray level flat section after the pixel at the gray level change position. This is a means for obtaining a flat width data predicted value dst that is a predicted value of the width.

図1においては、アナログ又はデジタルの画像信号がmビットのデジタル画像信号の形式に変換されて、階調変換手段1に、入力画像信号Daとして入力される。階調変換手段1は、例えば、Qビットの補正ビットデータCdを生成して、mビットの入力画像信号Daの最下位側に付加して階調数を拡張し、nビットの出力画像信号Dbを生成する。入力画像信号Daのビット数mは、例えば、8ビットであり、階調補正値のビット数Qは、例えば、4ビットであり、出力画像信号Dbのビット数nは、例えば、12ビットである。また、実施の形態1においては、入力画像信号Daの階調値の変化を検出する一定方向が、画面の水平方向(画面表示水平走査方向)である場合を説明する。また、実施の形態1においては、階調変換手段1は、階調変化量dfxが8ビットの入力画像信号Daの最下位1ビット分の差、すなわち、画素間の階調値の差分が+1又は−1の変化である区間を、非常に緩やかに階調値が変化する区間として、階調変換処理を行い、非常に緩やかに階調値が変化する区間を階調が滑らかに変化する画像として表示できるようにする。   In FIG. 1, an analog or digital image signal is converted into an m-bit digital image signal format and input to the gradation conversion means 1 as an input image signal Da. The gradation converting means 1 generates, for example, Q-bit corrected bit data Cd and adds it to the least significant side of the m-bit input image signal Da to extend the number of gradations, and the n-bit output image signal Db. Is generated. The bit number m of the input image signal Da is, for example, 8 bits, the bit number Q of the gradation correction value is, for example, 4 bits, and the bit number n of the output image signal Db is, for example, 12 bits. . Further, in the first embodiment, a case will be described in which the fixed direction for detecting the change in the gradation value of the input image signal Da is the horizontal direction of the screen (screen display horizontal scanning direction). Further, in the first embodiment, the gradation converting means 1 has a difference of the least significant 1 bit of the input image signal Da whose gradation change amount dfx is 8 bits, that is, a difference of gradation values between pixels is +1. Alternatively, an interval in which the gradation value changes very slowly as a section where the gradation value changes −1, and gradation conversion processing is performed, and an image in which the gradation changes smoothly in a section where the gradation value changes very slowly. Can be displayed as

なお、画像信号は、輝度と色度で表す形式、又は、赤(R)、緑(G)、青(B)などの原色信号で表わす形式があるが、階調変換手段1は、画像信号がいずれの形式の信号であっても画像信号処理を行うことができる。また、以下においては、階調変換手段1がいずれか1つの形式の画像信号を処理する場合を説明する。また、以下においては、入力画像信号Daの水平方向に対し画像処理を行い、8ビットの入力画像信号Daの階調数を拡張及び補正する階調変換補正処理を行い、12ビットの出力画像信号Dbとして出力する場合を説明する。   The image signal has a format represented by luminance and chromaticity or a format represented by primary color signals such as red (R), green (G), and blue (B). The image signal processing can be performed for any type of signal. In the following, a case where the gradation converting unit 1 processes any one type of image signal will be described. In the following, image processing is performed in the horizontal direction of the input image signal Da, gradation conversion correction processing for expanding and correcting the number of gradations of the 8-bit input image signal Da, and 12-bit output image signal is performed. A case of outputting as Db will be described.

図1において、タイミング信号生成手段100は、入力画像信号Daに対する同期信号SYを受信し、同期信号SYに基づくタイミング信号を生成する。階調変換手段1が入力画像信号Daの水平方向に対し画像処理を行う場合には、タイミング信号生成手段100は、タイミング信号として、例えば、階調変換手段1内の各処理を水平方向の同期信号(水平同期信号)ごとで初期化するための初期化信号Sifを生成する。よって、初期化信号Sifは、例えば、水平同期信号を基準として、水平方向走査期間の開始タイミングを示すようなパルス信号として生成されればよい。   In FIG. 1, a timing signal generation unit 100 receives a synchronization signal SY for an input image signal Da and generates a timing signal based on the synchronization signal SY. When the gradation conversion unit 1 performs image processing in the horizontal direction of the input image signal Da, the timing signal generation unit 100 uses, for example, each process in the gradation conversion unit 1 as a timing signal in the horizontal direction. An initialization signal Sif for initialization is generated for each signal (horizontal synchronization signal). Therefore, the initialization signal Sif may be generated as a pulse signal indicating the start timing of the horizontal scanning period with reference to the horizontal synchronization signal, for example.

階調変換手段1には、入力画像信号Daと、タイミング信号生成手段100からの初期化信号Sifが入力される。階調変換手段1は、8ビットの入力画像信号Daに対して、例えば、4ビットの補正ビットデータCdを付加することによってビット数を拡張する階調変換を行い、12ビットの出力画像信号Dbとして出力する。階調変換手段1は、入力画像信号Daの隣接する画素間の階調値の差から階調変化量dfxを求めるとともに、階調変化位置の画素の直前の画素までの階調平坦区間の平坦幅から、この階調変化位置の画素の直後の画素以降における階調平坦区間の平坦幅を予測した平坦幅データ予測値dstを求め、この階調変化量dfxに基づく振幅制限階調変化量Xlmと平坦幅データ予測値dstとから傾きデータ値Kslを算出し、これを用いて補正ビットデータCdを生成する。階調変換手段1は、入力画像信号Daに下位ビットとして補正ビットデータCdを付加することで入力画像信号Daのビット数を拡張する。階調変換手段1は、このような処理によって、非常に緩やかに階調値が変化する区間において、微細な階調値の変化を検出して、画像信号の階調を十分な階調数へ拡張し、階調値の変化が滑らかで、高品位な12ビットの出力画像信号Dbとして出力する。   The gradation conversion unit 1 receives the input image signal Da and the initialization signal Sif from the timing signal generation unit 100. The gradation conversion means 1 performs gradation conversion for expanding the number of bits by adding, for example, 4-bit correction bit data Cd to the 8-bit input image signal Da, and outputs a 12-bit output image signal Db. Output as. The gradation converting means 1 obtains the gradation change amount dfx from the difference in gradation value between adjacent pixels of the input image signal Da, and flattenes the gradation flat section up to the pixel immediately before the pixel at the gradation change position. From the width, a flat width data predicted value dst obtained by predicting the flat width of the gradation flat section after the pixel immediately after the pixel at the gradation change position is obtained, and the amplitude limited gradation change amount Xlm based on the gradation change amount dfx is obtained. The slope data value Ksl is calculated from the flat width data predicted value dst and the corrected bit data Cd is generated using the slope data value Ksl. The gradation converting means 1 extends the number of bits of the input image signal Da by adding correction bit data Cd as lower bits to the input image signal Da. By such processing, the gradation converting means 1 detects a minute gradation value change in a section where the gradation value changes very gently, and the gradation of the image signal is changed to a sufficient number of gradations. It is expanded and output as a high-quality 12-bit output image signal Db having a smooth gradation value change.

図2(a)〜(c)は、実施の形態1による画像処理装置における信号波形(入力画像信号Daの階調値が非常に緩やかに上昇する場合)を示す図であり、図2(a)は、8ビットの入力画像信号Daの最下位ビット付近の階調値La(x)(階調値1〜8の範囲)を示し、図2(b)は、入力画像信号Daの階調変化量dfx及び階調変化位置Pt(8),Pt(16),…を示し、図2(c)は、階調数が拡張された12ビットの出力画像信号Dbの最下位ビット付近の階調値Lb(x)(階調値16〜128の範囲)を示す。なお、図2(a)〜(c)の横軸は、画面の水平方向に並ぶ画素の位置xを示す。また、図2(a)の縦軸は、各画素位置における8ビットの入力画像信号Daの階調値La(x)を示し、図2(b)の縦軸は、階調変化量dfxを示し、図2(c)の縦軸は、各画素位置における12ビットの出力画像信号Dbの階調値Lb(x)を示す。図2(a)には、入力画像信号Daの階調値La(x)が、水平方向画素位置で8画素ごとに、階調値の最下位1ビット分の1階調ずつ緩やかに増加している場合が示されている。図2(b)には、階調変換手段1において求められる入力画像信号Daの階調変化量dfx、階調値の変化がない階調平坦区間の平坦幅と画素位置との関係が示されている。図2(c)には、階調変換手段1から出力される12ビットの出力画像信号Dbの階調値Lb(x)の変化が示されている。   2A to 2C are diagrams showing signal waveforms (when the gradation value of the input image signal Da increases very slowly) in the image processing apparatus according to the first embodiment, and FIG. ) Indicates the gradation value La (x) (range of gradation values 1 to 8) near the least significant bit of the 8-bit input image signal Da, and FIG. 2B shows the gradation value of the input image signal Da. The change amount dfx and the gradation change positions Pt (8), Pt (16),... Are shown, and FIG. 2 (c) shows the levels in the vicinity of the least significant bit of the 12-bit output image signal Db with the expanded number of gradations. The tone value Lb (x) (range of tone values 16 to 128) is indicated. 2A to 2C indicate the positions x of pixels arranged in the horizontal direction of the screen. Also, the vertical axis in FIG. 2A indicates the gradation value La (x) of the 8-bit input image signal Da at each pixel position, and the vertical axis in FIG. 2B indicates the gradation change amount dfx. In FIG. 2C, the vertical axis indicates the gradation value Lb (x) of the 12-bit output image signal Db at each pixel position. In FIG. 2A, the gradation value La (x) of the input image signal Da gradually increases by one gradation corresponding to the least significant 1 bit of the gradation value every 8 pixels at the horizontal pixel position. The case is shown. FIG. 2B shows the relationship between the gradation change amount dfx of the input image signal Da obtained by the gradation conversion means 1, the flat width of the gradation flat section where the gradation value does not change, and the pixel position. ing. FIG. 2C shows a change in the gradation value Lb (x) of the 12-bit output image signal Db output from the gradation converting means 1.

図3(a)〜(c)は、実施の形態1による画像処理装置における信号波形(入力画像信号Daの階調値が非常に緩やかに低下する場合)を示す図であり、図3(a)は、8ビットの入力画像信号Daの最下位ビット付近の階調値La(x)(階調値1〜8の範囲)を示し、図3(b)は、入力画像信号Daの階調変化量dfx及び階調変化位置Pt(8),Pt(16),…を示し、図3(c)は、階調数が拡張された12ビットの出力画像信号Dbの最下位ビット付近の階調値Lb(x)(階調値16〜128の範囲)を示す。なお、図3(a)〜(c)の横軸は、画面の水平方向に並ぶ画素の位置xを示す。また、図3(a)の縦軸は、各画素位置における8ビットの入力画像信号Daの階調値La(x)を示し、図3(b)の縦軸は、階調変化量dfxを示し、図3(c)の縦軸は、各画素位置における12ビットの出力画像信号Dbの階調値Lb(x)を示す。図3(a)には、入力画像信号Daの階調値La(x)が、水平方向画素位置で8画素ごとに、階調値の最下位1ビット分の1階調ずつ緩やかに減少している場合が示されている。図3(b)には、階調変換手段1において求められる入力画像信号Daの階調変化量dfx、階調値の変化がない階調平坦区間の平坦幅と画素位置との関係が示されている。図3(c)には、階調変換手段1から出力される12ビットの出力画像信号Dbの階調値Lb(x)の変化が示されている。   FIGS. 3A to 3C are diagrams showing signal waveforms (when the gradation value of the input image signal Da decreases very slowly) in the image processing apparatus according to the first embodiment, and FIG. ) Indicates the gradation value La (x) (range of gradation values 1 to 8) near the least significant bit of the 8-bit input image signal Da, and FIG. 3B shows the gradation value of the input image signal Da. The change amount dfx and the gradation change positions Pt (8), Pt (16),... Are shown, and FIG. 3 (c) shows the steps in the vicinity of the least significant bit of the 12-bit output image signal Db with the expanded number of gradations. The tone value Lb (x) (range of tone values 16 to 128) is indicated. Note that the horizontal axis of FIGS. 3A to 3C indicates the position x of the pixels arranged in the horizontal direction of the screen. Also, the vertical axis in FIG. 3A indicates the gradation value La (x) of the 8-bit input image signal Da at each pixel position, and the vertical axis in FIG. 3B indicates the gradation change amount dfx. In FIG. 3C, the vertical axis indicates the gradation value Lb (x) of the 12-bit output image signal Db at each pixel position. In FIG. 3 (a), the gradation value La (x) of the input image signal Da gradually decreases by 1 gradation corresponding to the least significant 1 bit of the gradation value every 8 pixels at the pixel position in the horizontal direction. The case is shown. FIG. 3B shows the relationship between the gradation change amount dfx of the input image signal Da obtained by the gradation converting means 1, the flat width of the gradation flat section where the gradation value does not change, and the pixel position. ing. FIG. 3C shows a change in the gradation value Lb (x) of the 12-bit output image signal Db output from the gradation converting means 1.

図2(a)には、入力画像信号Daが、水平方向の画素位置xが8から56までの範囲内において、8画素ごとに1階調、階調値が変化(増加)する場合が示されている。図3(a)には、入力画像信号Daが、水平方向の画素位置xが16から56までの範囲内において、8画素ごとに1階調、階調値が変化(減少)する場合が示されている。実施の形態1においては、階調値の差が2階調以上であれば(例えば、図3(a)の画素位置x=7のときの階調値とx=8のときの階調値の差)、隣接画素間の境界において、信号の階調値は非常に緩やかに変化していない(すなわち、画像のエッジによる階調変化である)と考えられるので、このような境界が輪郭として表示されても問題はない。一方、階調値の差が1階調である場合は、隣接画素間の境界において信号の階調値は非常に緩やかに変化しているが、上記境界付近に量子化ノイズ又は擬似輪郭が発生する場合がある。このように、階調値の差が1階調である非常に緩やかに階調値が変化する区間において、表示画像の階調がより一層滑らかに変化するように(例えば、図2(c)及び図3(c)に示すように)するため、実施の形態1の画像処理装置は、入力画像信号Daの階調数を増して出力画像信号Dbとする階調変換を行う。   FIG. 2A shows the case where the input image signal Da changes (increases) by one gradation and gradation value every 8 pixels in the range where the horizontal pixel position x is from 8 to 56. FIG. Has been. FIG. 3A shows a case where the input image signal Da changes (decreases) in gradation value by 1 gradation every 8 pixels within the horizontal pixel position x in the range from 16 to 56. FIG. Has been. In the first embodiment, if the difference between the gradation values is two or more gradations (for example, the gradation value when the pixel position x = 7 and the gradation value when x = 8 in FIG. 3A). ), The signal gradation value is not changed very slowly at the boundary between adjacent pixels (that is, the gradation change due to the edge of the image). There is no problem even if it is displayed. On the other hand, when the gradation value difference is 1 gradation, the gradation value of the signal changes very slowly at the boundary between adjacent pixels, but quantization noise or pseudo contour occurs near the boundary. There is a case. In this way, the gradation of the display image changes more smoothly in the interval in which the gradation value changes very gently, with the gradation value difference being one gradation (for example, FIG. 2C). Therefore, as shown in FIG. 3C, the image processing apparatus according to the first embodiment performs gradation conversion by increasing the number of gradations of the input image signal Da to obtain the output image signal Db.

以下に、階調変換手段1内の構成を、図1、図2(a)〜(c)、及び図3(a)〜(c)を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration in the gradation converting means 1 will be described in detail with reference to FIGS. 1, 2A to 2C, and FIGS. 3A to 3C.

《1−2−2》階調変化検出手段10.
階調変化検出手段10には、入力画像信号Daが入力される。階調変化検出手段10は、入力画像信号Daにおける水平方向に隣接する画素間の階調値(画素値又は階調レベル)の差分を算出して階調変化量dfxとして求め、これを出力する。また、階調変化検出手段10は、階調変化量dfxの値を所定の範囲内に制限した振幅制限階調変化量Xlmと、階調変化量dfxの値から階調値が変化した画素か否かに応じた値を持ち、階調値が変化した画素位置の情報を含む階調変化位置信号Ptを出力する。
<< 1-2-2 >> Gradation change detecting means
An input image signal Da is input to the gradation change detection means 10. The gradation change detection means 10 calculates a difference in gradation value (pixel value or gradation level) between pixels adjacent in the horizontal direction in the input image signal Da, obtains it as a gradation change amount dfx, and outputs this. . Further, the gradation change detecting means 10 is an amplitude-limited gradation change amount Xlm in which the value of the gradation change amount dfx is limited within a predetermined range, and a pixel whose gradation value has changed from the value of the gradation change amount dfx. A gradation change position signal Pt having a value corresponding to whether or not and including information on a pixel position where the gradation value has changed is output.

階調変化検出手段10に、図2(a)又は図3(a)に示すような入力画像信号Daが入力されると、階調変化検出手段10は、水平方向の画素位置xとその直前の画素(画素位置x−1)の間の階調値の差分を算出することによって、例えば、図2(b)又は図3(b)に示されるような階調変化量dfxを得て、この得られた階調変化量dfxが0でない画素を、階調値が変化する画素の位置として検出する。図2(b)の例においては、画素位置x=8から8画素数ごとの画素位置で、階調変化量dfx=+1の階調変化位置が検出され、階調変化位置の間の画素では階調変化量dfx=0が検出される。図3(b)の例においては、画素位置x=8で階調変化量dfx=+7の階調変化位置が検出され、画素位置x=16から8画素数ごとの画素位置では階調変化量dfx=−1の階調変化位置が検出され、階調変化位置の間の画素では階調変化量dfx=0が検出される。   When the input image signal Da as shown in FIG. 2A or FIG. 3A is input to the gradation change detection means 10, the gradation change detection means 10 detects the horizontal pixel position x and immediately before it. By calculating the difference in gradation value between the pixels (pixel position x−1), for example, the gradation change amount dfx as shown in FIG. 2B or FIG. Pixels for which the obtained gradation change amount dfx is not 0 are detected as the positions of the pixels whose gradation values change. In the example of FIG. 2B, the gradation change position of the gradation change amount dfx = + 1 is detected from the pixel position x = 8 to every eight pixel positions, and the pixels between the gradation change positions are detected. A gradation change amount dfx = 0 is detected. In the example of FIG. 3B, the gradation change position of the gradation change amount dfx = + 7 is detected at the pixel position x = 8, and the gradation change amount is detected from the pixel position x = 16 at every pixel position. A gradation change position of dfx = −1 is detected, and a gradation change amount dfx = 0 is detected in pixels between the gradation change positions.

階調変化検出手段10は、例えば、階調変化量算出手段11と、階調変化量制限手段12と、階調変化位置検出手段13とから構成される。階調変化量算出手段11は、入力画像信号Daから、例えば、水平方向に隣接する画像間の階調値の差である階調変化量dfxを算出して、算出された階調変化量dfxを、階調変化量制限手段12、階調変化位置検出手段13、及び補正制限係数設定手段30へ出力する。階調変化量制限手段12は、階調変化量dfxに基づいて生成された振幅制限階調変化量Xlmを、傾き検出手段40及び補正ビット生成手段50へ出力する。階調変化位置検出手段13は、階調変化量dfxに基づいて得られた階調変化位置信号Ptを、平坦幅予測手段20、傾き検出手段40、及び補正ビット生成手段50へ出力する。   The gradation change detection means 10 includes, for example, a gradation change amount calculation means 11, a gradation change amount restriction means 12, and a gradation change position detection means 13. The gradation change amount calculation means 11 calculates, for example, a gradation change amount dfx that is a difference in gradation value between images adjacent in the horizontal direction from the input image signal Da, and calculates the calculated gradation change amount dfx. Is output to the gradation change amount limiting means 12, the gradation change position detecting means 13, and the correction limiting coefficient setting means 30. The gradation change amount limiting unit 12 outputs the amplitude limit gradation change amount Xlm generated based on the gradation change amount dfx to the inclination detection unit 40 and the correction bit generation unit 50. The gradation change position detection means 13 outputs the gradation change position signal Pt obtained based on the gradation change amount dfx to the flat width prediction means 20, the inclination detection means 40, and the correction bit generation means 50.

階調変化量算出手段11に入力画像信号Daが入力されると、階調変化量算出手段11は、入力画像信号Daにおける水平方向に隣接する画素間の階調値の差分を算出して階調変化量dfxとして求める。ここで、処理する注目画素の水平方向画素位置をx、この画素位置における階調値をL(a)とすると、階調変化量算出手段11は、注目画素位置xの直前の画素(画素位置x−1)を1画素遅延して得た階調値をLa(x−1)とするとき、画素位置xにおける階調値L(a)から画素位置x−1における階調値La(x−1)を減算した値を算出することにより、階調変化量dfxを求める。すなわち、図2(a)又は図3(a)によれば、画素間の階調値の差分である階調変化量dfxは、
dfx=La(x)−La(x−1)
で計算することができる。画素間の階調値の差分である階調変化量dfxが0の場合は、階調値の変化がない階調平坦区間の画素であり、階調値が変化した画素では、差分の絶対値が階調値の差として、階調値の変化が増加か減少かの方向が値の符号(階調が増加の場合は正符号「+」、減少の場合は負符号「−」)として得られる。
When the input image signal Da is input to the gradation change amount calculation unit 11, the gradation change amount calculation unit 11 calculates a difference in gradation values between pixels adjacent in the horizontal direction in the input image signal Da. It is obtained as a tone change amount dfx. Here, assuming that the horizontal pixel position of the pixel of interest to be processed is x and the gradation value at this pixel position is L (a), the gradation change amount calculation means 11 is the pixel immediately before the pixel of interest position x (pixel position). When the gradation value obtained by delaying x-1) by one pixel is La (x-1), the gradation value La (x) at the pixel position x-1 is changed from the gradation value L (a) at the pixel position x. The gradation change amount dfx is obtained by calculating a value obtained by subtracting -1). That is, according to FIG. 2 (a) or FIG. 3 (a), the gradation change amount dfx, which is the difference in gradation values between pixels, is
dfx = La (x) −La (x−1)
Can be calculated with When the gradation change amount dfx, which is the difference in gradation value between pixels, is 0, the pixel is in a gradation flat section where there is no change in gradation value, and in the pixel where the gradation value has changed, the absolute value of the difference Is the difference between the gradation values, and the direction of the increase or decrease in the gradation value is obtained as a sign of the value (a positive sign “+” when the gradation is increased, a negative sign “−” when the gradation is decreased). It is done.

階調変化量制限手段12に階調変化量算出手段11からの階調変化量dfxが入力されると、階調変化量制限手段12は、階調変化量dfxが所定の階調値の範囲内、すなわち、−1から+1までの範囲内の値(整数)となるように値を制限し、値が制限された階調変化量を振幅制限階調変化量Xlmとして出力する。ここでの制限の範囲である−1から+1までの範囲は、階調変換手段1では8ビットの入力画像信号Daの最下位1ビット分の差である、1階調値の変化を検出するためである。よって、階調変化量制限手段12から出力される振幅制限階調変化量Xlmは、値が−1,0,+1の3値で構成される。   When the gradation change amount dfx from the gradation change amount calculation means 11 is input to the gradation change amount restriction means 12, the gradation change amount restriction means 12 causes the gradation change amount dfx to fall within a predetermined gradation value range. In other words, the value is limited to a value (integer) within a range from −1 to +1, and the gradation change amount with the limited value is output as the amplitude limited gradation change amount Xlm. The range from −1 to +1, which is the limit range here, detects a change in one gradation value, which is the difference of the least significant 1 bit of the 8-bit input image signal Da in the gradation converting means 1. Because. Therefore, the amplitude limit gradation change amount Xlm output from the gradation change amount limiting means 12 is composed of three values of −1, 0, and +1.

階調変化位置検出手段13に階調変化量算出手段11からの階調変化量dfxが入力されると、階調変化位置検出手段13は、階調変化量dfxの値から、階調値が変化する画素の位置を検出し、この検出結果として2値化した値による階調変化位置信号Ptを出力する。階調変化位置検出手段13は、例えば、階調変化量dfxの値から、その絶対値の大きさが0より大きな値、すなわち、1階調以上の差であれば階調値の変化が存在すると判断し、一方、階調変化量dfxが0の場合には、その画素を階調値が変化せず平坦であると判断する。そして、階調変化位置検出手段13は、検出結果として、2値化した値を示す階調変化位置信号Ptを出力する。階調変化位置信号Ptの値は、例えば、階調値が変化したと判断された階調変化量dfx≠0となる画素位置では値‘1’(Pt=1)とし、階調値が変化しない階調変化量dfx=0の画素では値‘0’(Pt=0)とする。なお、階調変化位置信号Ptの値は、上記した値に限るものではなく、階調値が変化する画素の位置が示されれば、他の値であってもよい。また、階調変化位置信号Ptの値は、階調変化量dfxの値そのもの、又は、階調変化量制限手段12による振幅制限階調変化量Xlmと同じく、値を所定の範囲に制限したものであってもよく、階調値の変化が存在する画素かを判断できる信号であればよい。   When the gradation change amount dfx from the gradation change amount calculation means 11 is input to the gradation change position detection means 13, the gradation change position detection means 13 determines the gradation value from the value of the gradation change amount dfx. The position of the changing pixel is detected, and a gradation change position signal Pt with a binarized value is output as the detection result. For example, the gradation change position detecting means 13 has a change in gradation value if the absolute value of the gradation change amount dfx is greater than 0, that is, a difference of 1 gradation or more. On the other hand, if the gradation change amount dfx is 0, the pixel is determined to be flat without changing the gradation value. Then, the gradation change position detection unit 13 outputs a gradation change position signal Pt indicating a binarized value as a detection result. The value of the gradation change position signal Pt is, for example, the value “1” (Pt = 1) at the pixel position where the gradation change amount dfx ≠ 0 determined that the gradation value has changed, and the gradation value changes. A value of “0” (Pt = 0) is set for a pixel having a gray level change amount dfx = 0. Note that the value of the gradation change position signal Pt is not limited to the above value, and may be another value as long as the position of the pixel where the gradation value changes is indicated. Further, the value of the gradation change position signal Pt is the same as the value of the gradation change amount dfx itself or the amplitude-limited gradation change amount Xlm by the gradation change amount limiting means 12, and the value is limited to a predetermined range. Any signal can be used as long as it can determine whether a pixel has a change in gradation value.

《1−2−3》平坦幅予測手段20.
平坦幅予測手段20には、階調変化位置検出手段13からの階調変化位置信号Ptと、タイミング信号生成手段100からの初期化信号Sifとが入力される。平坦幅予測手段20は、初期化信号Sifにより各処理を水平方向走査期間ごとで初期化しながら、階調変化位置検出手段13からの階調変化位置信号Ptで示される画素(基準画素)位置を基準とし、基準画素の直前の画素までの階調平坦区間の画素数(平坦幅)を求め、階調変化位置信号Pt=1となる階調値が変化する画素(基準画素)位置ごとに、階調変化位置信号Pt=1となる画素の直後の画素以降における階調平坦区間の平坦幅を予測した値となる平坦幅データ予測値dstを求める。平坦幅予測手段20は、得られた平坦幅データ予測値dstを、傾き検出手段40へ出力する。平坦幅データ予測値dstは、傾き検出手段40において、水平方向の階調値の傾き(=階調値の変化量/水平方向の幅)を計算する際に、水平方向の幅として用いられる。
<< 1-2-3 >> Flat width prediction means 20.
The flat width predicting means 20 receives the gradation change position signal Pt from the gradation change position detecting means 13 and the initialization signal Sif from the timing signal generating means 100. The flat width predicting unit 20 initializes each process for each horizontal scanning period by the initialization signal Sif, and determines the pixel (reference pixel) position indicated by the gradation change position signal Pt from the gradation change position detection unit 13. For each pixel (reference pixel) position where the gradation value for which the gradation change position signal Pt = 1 is changed, the number of pixels (flat width) in the gradation flat section up to the pixel immediately before the reference pixel is determined as a reference. A flat width data predicted value dst that is a predicted value of the flat width of the gray level flat section after the pixel immediately after the pixel having the gray level change position signal Pt = 1 is obtained. The flat width prediction unit 20 outputs the obtained flat width data prediction value dst to the inclination detection unit 40. The flat width data predicted value dst is used as the horizontal width when the inclination detecting unit 40 calculates the inclination of the gradation value in the horizontal direction (= change amount of gradation value / horizontal width).

図4は、平坦幅予測手段20の構成の一例を概略的に示すブロック図である。平坦幅予測手段20は、画面の水平方向において階調値の変化がなく階調値が平坦な期間(階調平坦区間)の画素数を求め、階調値が変化する画素位置ごとで、その位置以降における平坦幅を予測した平坦幅データ予測値dstを求める。図4に示されるように、平坦幅予測手段20は、平坦幅カウント手段21と、巡回型フィルタ処理手段22とを備えている。平坦幅カウント手段21は、例えば、画素カウント手段23と、1画素分カウント値を遅延する遅延手段24とから構成される。巡回型フィルタ処理手段22は、例えば、係数1乗算手段25と係数2乗算手段27と、演算手段26と、切換え手段28と、フィルタ出力遅延手段29とから構成される。   FIG. 4 is a block diagram schematically showing an example of the configuration of the flat width predicting means 20. The flat width predicting means 20 obtains the number of pixels in a period (gradation flat section) in which the gradation value does not change in the horizontal direction of the screen and the gradation value is flat, and for each pixel position where the gradation value changes, A flat width data predicted value dst obtained by predicting the flat width after the position is obtained. As shown in FIG. 4, the flat width predicting unit 20 includes a flat width counting unit 21 and a cyclic filter processing unit 22. The flat width counting unit 21 includes, for example, a pixel counting unit 23 and a delay unit 24 that delays the count value for one pixel. The cyclic filter processing means 22 includes, for example, a coefficient 1 multiplication means 25, a coefficient 2 multiplication means 27, a calculation means 26, a switching means 28, and a filter output delay means 29.

平坦幅カウント手段21には、階調変化検出手段10内の階調変化位置検出手段13からの階調変化位置信号Ptと、タイミング信号生成手段100からの初期化信号Sifが入力される。平坦幅カウント手段21は、初期化信号Sifによりカウント値を、例えば、水平方向走査期間ごとで初期化(カウント値を0とする)しながら、階調変化位置検出手段13からの階調変化位置信号Ptで示される画素(基準画素)位置を基準とし、基準画素の直前の画素までの階調平坦区間の画素数を計数し、この画素数である平坦幅カウント値Cntを出力する。   The flat width count means 21 receives the gradation change position signal Pt from the gradation change position detection means 13 in the gradation change detection means 10 and the initialization signal Sif from the timing signal generation means 100. The flat width count unit 21 initializes the count value by the initialization signal Sif, for example, every horizontal scanning period (sets the count value to 0), and changes the gradation change position from the gradation change position detection unit 13. Using the position of the pixel (reference pixel) indicated by the signal Pt as a reference, the number of pixels in the gradation flat section up to the pixel immediately before the reference pixel is counted, and a flat width count value Cnt that is the number of pixels is output.

具体的には、まず、平坦幅カウント手段21内の画素カウント手段23には、階調変化位置信号Ptと初期化信号Sifと、平坦幅カウント手段21内の遅延手段24による1画素前の画素における平坦幅カウント値Cntとが入力される。画素カウント手段23は、階調変化位置信号Ptと初期化信号Sifを基準として水平方向の画素数をカウントし、階調平坦区間の平坦幅の値に相当する画素カウント値Cnt0を求める。すなわち、画素カウント手段23は、初期化信号Sifによりカウント値を水平方向走査期間ごとで初期化する(画素カウント値Cnt0=0とする)とともに、階調変化位置信号PtによりPt=1で示される階調値が変化する画素位置では、カウント値を‘0’にリセットする(画素カウント値Cnt0=0)。それ以外の場合は、画素カウント手段23は、遅延手段24からの1画素前の画素における平坦幅カウント値Cnt、すなわち、直前画素におけるカウント値に1を加え、画素数をカウントする。階調変化位置信号Ptは、階調変化量dfxに基づく値から得られており、階調値が変化する画素位置を示すので、画素カウント手段23は、階調変化量dfx=0となる画素の連続数(0となる連続画素数)、すなわち、階調値が変化しなかった階調平坦区間の画素数を取得できる。   Specifically, first, the pixel count means 23 in the flat width count means 21 includes a gradation change position signal Pt, an initialization signal Sif, and a pixel one pixel before by the delay means 24 in the flat width count means 21. The flat width count value Cnt at is input. The pixel counting means 23 counts the number of pixels in the horizontal direction with reference to the gradation change position signal Pt and the initialization signal Sif, and obtains a pixel count value Cnt0 corresponding to the flat width value of the gradation flat section. That is, the pixel count unit 23 initializes the count value for each horizontal scanning period by the initialization signal Sif (sets the pixel count value Cnt0 = 0) and is indicated by Pt = 1 by the gradation change position signal Pt. At the pixel position where the gradation value changes, the count value is reset to “0” (pixel count value Cnt0 = 0). In other cases, the pixel counting unit 23 adds 1 to the flat width count value Cnt of the pixel one pixel before the delay unit 24, that is, the count value of the immediately preceding pixel, and counts the number of pixels. Since the gradation change position signal Pt is obtained from a value based on the gradation change amount dfx and indicates the pixel position where the gradation value changes, the pixel counting means 23 uses the pixel where the gradation change amount dfx = 0. The number of consecutive pixels (the number of consecutive pixels that become 0), that is, the number of pixels in the gradation flat section in which the gradation value has not changed can be acquired.

そして、平坦幅カウント手段21内の遅延手段24は、画素カウント手段23による平坦幅を示す画素カウント値Cnt0を1画素分遅延して出力する。これにより、遅延手段24からは、注目画素位置の直前画素までの平坦幅の平坦幅カウント値Cntが出力され、階調変化位置信号Pt=1で階調値が変化する画素位置では、その直前までの平坦幅(階調変化量dfx=0となる画素の連続幅)が得られる。   The delay means 24 in the flat width count means 21 delays and outputs a pixel count value Cnt0 indicating the flat width by the pixel count means 23 by one pixel. As a result, the delay unit 24 outputs a flat width count value Cnt of a flat width up to the pixel immediately before the target pixel position, and at the pixel position where the gradation value changes with the gradation change position signal Pt = 1, (A continuous width of pixels where the gradation change amount dfx = 0).

例えば、図2(b)及び図3(b)に示す階調変化量dfx及び階調変化位置信号Ptが得られている場合には、階調変化量dfx≠0の画素位置(画素位置x=16,24,32,40,48,57)の直前画素までの平坦幅が、平坦幅カウント値Cntとして得られる。図2(b)の例では、階調値が変化する画素位置x=16では、画素位置x=9からx=15までの画素数(Cnt=7)が平坦幅として得られる。   For example, when the gradation change amount dfx and the gradation change position signal Pt shown in FIGS. 2B and 3B are obtained, the pixel position (pixel position x) of the gradation change amount dfx ≠ 0 is obtained. = 16, 24, 32, 40, 48, 57) The flat width up to the previous pixel is obtained as the flat width count value Cnt. In the example of FIG. 2B, at the pixel position x = 16 where the gradation value changes, the number of pixels (Cnt = 7) from the pixel position x = 9 to x = 15 is obtained as the flat width.

以上より、平坦幅カウント手段21からは、階調値が変化する画素位置において直前画素までの水平方向の平坦幅が、平坦幅カウント値Cntとして得られ、この平坦幅カウント値Cntは巡回型フィルタ処理手段22へ出力される。   As described above, the flat width in the horizontal direction up to the immediately preceding pixel at the pixel position where the gradation value changes is obtained as the flat width count value Cnt from the flat width count means 21, and this flat width count value Cnt is the cyclic filter. It is output to the processing means 22.

次に、平坦幅予測手段20内の巡回型フィルタ処理手段22にも、階調変化検出手段10内の階調変化位置検出手段13からの階調変化位置信号Ptと、タイミング信号生成手段100からの初期化信号Sifとが入力され、さらに、巡回型フィルタ処理手段22には、平坦幅カウント手段21内の遅延手段24からの平坦幅カウント値Cntが入力される。巡回型フィルタ処理手段22は、初期化信号Sifにより出力結果を水平方向走査期間ごとで初期化する(値‘0’とする)とともに、階調変化位置信号Pt=1で示される階調値が変化する画素位置における平坦幅カウント値Cntに対して、階調変化位置信号Pt=1ごとで巡回型のフィルタ処理を施し、このフィルタ処理の結果を階調値が変化する画素位置以降における平坦幅を予測した値である平坦幅データ予測値dstとして出力する。巡回型フィルタ処理手段22は、低域通過フィルタ(「LPF」とも言う。)であり、入力信号とフィルタ出力遅延手段29により遅延したフィルタ出力による巡回型フィルタ(「IIR(Infinite Impulse Response)フィルタ」とも言う。)で構成する。IIRフィルタは、入力信号の隣接する数画素の信号による非巡回型のフィルタ(「FIR(Finite Impulse Response)フィルタ」とも言う。)の構成と比較し、用いる遅延手段(メモリ)の数を少なくし、フィルタ処理する画素範囲にかかわらず一定とすることができる。   Next, the cyclic filter processing unit 22 in the flat width prediction unit 20 also receives the gradation change position signal Pt from the gradation change position detection unit 13 in the gradation change detection unit 10 and the timing signal generation unit 100. The flat width count value Cnt from the delay means 24 in the flat width count means 21 is further input to the cyclic filter processing means 22. The recursive filter processing means 22 initializes the output result for each horizontal scanning period by the initialization signal Sif (value is set to “0”), and the gradation value indicated by the gradation change position signal Pt = 1 is obtained. The flat width count value Cnt at the changing pixel position is subjected to cyclic filter processing for each gradation change position signal Pt = 1, and the result of this filter processing is the flat width after the pixel position where the gradation value changes. Is output as a flat width data predicted value dst which is a predicted value. The recursive filter processing means 22 is a low-pass filter (also referred to as “LPF”), and is a recursive filter (“IIR (Infinite Impulse Response) filter”) based on an input signal and a filter output delayed by the filter output delay means 29. It is also said.) The IIR filter uses a smaller number of delay means (memory) than the configuration of an acyclic filter (also referred to as “FIR (Finite Impulse Response) filter”) based on signals of several adjacent pixels of the input signal. It can be constant regardless of the pixel range to be filtered.

図4において、巡回型フィルタ処理手段22における係数1乗算手段25と係数2乗算手段27では、所定のフィルタ係数が設定されており、それぞれの入力信号に対しフィルタ係数を乗算する演算を行う。ここで、係数1乗算手段25におけるフィルタ係数をk、係数2乗算手段27のフィルタ係数をkとする場合、k=1−k,0≦k≦1,0≦k≦1で設定され、このフィルタ係数k,kの値の割り振りにより、巡回する過去の出力値の大きさ、すなわち、得られる平坦幅が影響される領域の範囲が決まる。 In FIG. 4, the coefficient 1 multiplication means 25 and the coefficient 2 multiplication means 27 in the cyclic filter processing means 22 are set with predetermined filter coefficients, and perform an operation of multiplying each input signal by a filter coefficient. Here, when the filter coefficient of the coefficient 1 multiplication means 25 is k 1 and the filter coefficient of the coefficient 2 multiplication means 27 is k 2 , k 1 = 1−k 2 , 0 ≦ k 1 ≦ 1, 0 ≦ k 2 ≦ By setting the values of the filter coefficients k 1 and k 2 , the size of the past output value to be circulated, that is, the range of the region affected by the obtained flat width is determined.

係数1乗算手段25に平坦幅カウント手段21内の遅延手段24からの平坦幅カウント値Cntが入力されると、係数1乗算手段25は、平坦幅カウント値Cntに対しフィルタ係数kを乗算し、乗算結果(Cnt)×(k)を出力する。係数2乗算手段27には、後述するフィルタ出力遅延手段29により1画素分遅延された直前の画素位置におけるフィルタ処理出力である遅延平坦幅データ予測値pdst(すなわち、現時点の画素位置より前の階調値が変化した画素におけるフィルタ処理後の結果)が入力される。係数2乗算手段27は、遅延平坦幅データ予測値pdstに対しフィルタ係数kを乗算し、乗算結果(pdst)×(k)を出力する。 When the flat width count value Cnt from the delay means 24 of the coefficients within a multiplying means 25 to a flat width counting means 21 is inputted, the coefficient 1 multiplying means 25 multiplies the filter coefficients k 1 to a flat width count value Cnt , The multiplication result (Cnt) × (k 1 ) is output. The coefficient 2 multiplying unit 27 includes a delay flat width data predicted value pdst (that is, a level before the current pixel position) that is a filter processing output at the immediately previous pixel position delayed by one pixel by a filter output delay unit 29 described later. The result of the filtering process on the pixel whose tone value has changed is input. The coefficient 2 multiplication unit 27 multiplies the delay flat width data predicted value pdst by the filter coefficient k 2 and outputs a multiplication result (pdst) × (k 2 ).

巡回型フィルタ処理手段22内の演算手段26には、平坦幅カウント値Cntに基づいて係数1乗算手段25が生成する係数乗算結果(Cnt)×(k)と、遅延平坦幅データ予測値pdstに基づいて係数2乗算手段27が生成する係数乗算結果(pdst)×(k)とが入力される。演算手段26は、入力された係数乗算結果(Cnt)×(k)と(pdst)×(k)とを加算し、加算結果をフィルタ処理結果fdstとして出力する。遅延平坦幅データ予測値pdstは、フィルタ出力遅延手段29により1画素分遅延された直前の画素位置におけるフィルタ処理出力であるので、係数1乗算手段25、係数2乗算手段27、及び演算手段26による演算は、巡回型のフィルタ処理に相当し、下記の式(1)によって表される演算である。
fdst
= k×pdst + k×Cnt
= k×pdst + (1−k)×Cnt …式(1)
The calculation means 26 in the recursive filter processing means 22 includes a coefficient multiplication result (Cnt) × (k 1 ) generated by the coefficient 1 multiplication means 25 based on the flat width count value Cnt, and the delayed flat width data predicted value pdst. The coefficient multiplication result (pdst) × (k 2 ) generated by the coefficient 2 multiplication means 27 based on the above is input. The computing unit 26 adds the input coefficient multiplication result (Cnt) × (k 1 ) and (pdst) × (k 2 ), and outputs the addition result as the filter processing result fdst. Since the delay flat width data predicted value pdst is a filter processing output at the pixel position immediately before being delayed by one pixel by the filter output delay unit 29, the coefficient 1 multiplication unit 25, the coefficient 2 multiplication unit 27, and the calculation unit 26 The calculation corresponds to cyclic filter processing, and is an operation represented by the following equation (1).
fdst
= K 2 × pdst + k 1 × Cnt
= K 2 × pdst + (1−k 2 ) × Cnt Equation (1)

また、上記式(1)による巡回型のフィルタ処理の演算は、低域通過フィルタの処理に相当しており、水平方向に階調値が変化する際の平坦幅の低域周波数成分、すなわち、平滑化された連続性が得られ、急激な階調値の変化を平坦幅として検出することを避けることができる。   Further, the calculation of the cyclic filter processing according to the above equation (1) corresponds to the processing of the low-pass filter, and the low-frequency component having a flat width when the gradation value changes in the horizontal direction, that is, Smoothed continuity is obtained, and it is possible to avoid detecting a sudden change in gradation value as a flat width.

巡回型フィルタ処理手段22内の切換え手段28には、階調変化位置信号Ptと、初期化信号Sifと、演算手段26からのフィルタ処理結果fdstと、フィルタ出力遅延手段29からの遅延平坦幅データ予測値pdstとが入力される。切換え手段28は、初期化信号Sif及び階調変化位置信号Ptに応じて、演算手段26からのフィルタ処理結果fdst、フィルタ出力遅延手段29からの遅延平坦幅データ予測値pdst、及び初期化の値‘0’のいずれかを選択し、この選択された値を、階調値が変化する画素位置以降の階調平坦区間の平坦幅を予測した値である平坦幅データ予測値dstとして出力する。   The switching means 28 in the cyclic filter processing means 22 includes a gradation change position signal Pt, an initialization signal Sif, a filter processing result fdst from the calculation means 26, and a delay flat width data from the filter output delay means 29. The predicted value pdst is input. The switching means 28 responds to the initialization signal Sif and the gradation change position signal Pt, the filter processing result fdst from the computing means 26, the delay flat width data predicted value pdst from the filter output delay means 29, and the initialization value. One of “0” is selected, and the selected value is output as a flat width data predicted value dst that is a predicted value of the flat width of the gradation flat section after the pixel position where the gradation value changes.

すなわち、切換え手段28は、入力された初期化信号Sifが水平方向走査期間の区切りにおいて初期化を示す場合に、初期化の値‘0’を選択し、平坦幅データ予測値dstとして値‘0’(すなわち、dst=0)を出力する。そして、切換え手段28は、階調変化位置信号Ptにより、階調値が変化する画素位置(Pt=1)では、平坦幅カウント値Cntに対して巡回型フィルタ処理を施した結果である演算手段26からのフィルタ処理結果fdstを選択し、この選択されたフィルタ処理結果fdstを平坦幅データ予測値dstとして出力する。一方、切換え手段28は、階調平坦区間(Pt=0の区間)では、フィルタ出力遅延手段29からの遅延平坦幅データ予測値pdst(すなわち、現時点の画素位置より前の階調値が変化した画素におけるフィルタ処理結果fdstに相当する)を選択し、この選択された遅延平坦幅データ予測値pdstを平坦幅データ予測値dstとして出力する。   That is, the switching means 28 selects the initialization value “0” when the input initialization signal Sif indicates initialization at the boundary of the horizontal scanning period, and sets the value “0” as the flat width data predicted value dst. '(Ie, dst = 0) is output. Then, the switching means 28 is an arithmetic means that is a result of performing cyclic filter processing on the flat width count value Cnt at the pixel position (Pt = 1) where the gradation value changes according to the gradation change position signal Pt. The filter processing result fdst from 26 is selected, and the selected filter processing result fdst is output as the flat width data predicted value dst. On the other hand, the switching means 28 has the delay flat width data predicted value pdst (that is, the gradation value before the current pixel position) from the filter output delay means 29 changed in the gradation flat section (Pt = 0 section). Corresponding to the filter processing result fdst in the pixel), and the selected delayed flat width data predicted value pdst is output as the flat width data predicted value dst.

これにより、階調値が変化する画素位置(Pt=1)ごとでの平坦幅カウント値Cntに対して巡回型フィルタ処理を施した結果が平坦幅データ予測値dstとして得られ、それ以外の階調平坦区間では、その前における階調値が変化した画素の値が保持されて出力される。   As a result, a result obtained by performing the cyclic filter process on the flat width count value Cnt at each pixel position (Pt = 1) where the gradation value changes is obtained as the flat width data predicted value dst. In the tone flat section, the value of the pixel whose gradation value has changed before that is held and output.

切換え手段28からの平坦幅データ予測値dstは、巡回型フィルタ処理手段22からの出力として傾き検出手段40へ出力されるとともに、巡回型フィルタ処理手段22内のフィルタ出力遅延手段29へ送られる。   The flat width data predicted value dst from the switching unit 28 is output to the inclination detecting unit 40 as an output from the cyclic filter processing unit 22 and also sent to the filter output delay unit 29 in the cyclic filter processing unit 22.

フィルタ出力遅延手段29は、切換え手段28からの平坦幅データ予測値dstを1画素分遅延させて、この1画素分遅延した平坦幅データ予測値dstを遅延平坦幅データ予測値pdstとして出力する。フィルタ出力遅延手段29は、切換え手段28からの出力である平坦幅データ予測値dstを1画素分遅延するので、遅延平坦幅データ予測値pdstは、直前画素における平坦幅データ予測値dstがそのまま出力されたものであり、階調値が変化する画素ごとで、平坦幅カウント値Cntに対する巡回型フィルタ処理した結果(平坦幅データ予測値dst)が、次に階調値が変化する画素位置まで保持される。   The filter output delay means 29 delays the flat width data predicted value dst from the switching means 28 by one pixel, and outputs the flat width data predicted value dst delayed by one pixel as the delayed flat width data predicted value pdst. The filter output delay means 29 delays the flat width data predicted value dst output from the switching means 28 by one pixel, so that the flat width data predicted value dst at the immediately preceding pixel is output as it is as the delayed flat width data predicted value pdst. The result of the cyclic filter processing (flat width data predicted value dst) for the flat width count value Cnt is held until the pixel position where the gradation value changes next for each pixel whose gradation value changes. Is done.

以上の処理により、巡回型フィルタ処理手段22からは、階調変化位置信号Pt=1で示される階調値が変化する画素位置における平坦幅カウント値Cntに対して、階調値が変化する画素位置ごとで巡回型フィルタ処理を施した平坦幅データ予測値dstが出力される。平坦幅データ予測値dstは、階調値が変化する画素位置における平坦幅カウント値Cntに対して、フィルタ出力遅延手段29により遅延したフィルタ処理出力による巡回型の低域通過フィルタ処理を行うことで得ており、水平方向に階調値が変化する際の平坦幅の低域周波数成分、すなわち、平滑化された連続性を示す平坦幅の値として得られる。したがって、水平方向に連続的に緩やかに階調値が変化する画素の領域において、その階調値の変化する際の階調平坦区間の平坦幅が、急峻に変化しないように生成することができる。このことにより、平坦幅データ予測値dstは、階調変化位置信号Pt=1で示される階調値が変化する画素位置以降における階調値の変化の平坦幅を予測した値として用いることができる。   As a result of the above processing, the cyclic filter processing unit 22 changes the gradation value with respect to the flat width count value Cnt at the pixel position where the gradation value indicated by the gradation change position signal Pt = 1 changes. The flat width data prediction value dst that has been subjected to the cyclic filter processing for each position is output. The flat width data predicted value dst is obtained by performing cyclic low-pass filter processing using the filter processing output delayed by the filter output delay means 29 on the flat width count value Cnt at the pixel position where the gradation value changes. It is obtained as a low-frequency component of the flat width when the gradation value changes in the horizontal direction, that is, a flat width value indicating smoothed continuity. Therefore, in the pixel region where the gradation value changes gradually in the horizontal direction, the flat width of the gradation flat section when the gradation value changes can be generated so as not to change sharply. . Thus, the flat width data predicted value dst can be used as a value predicting the flat width of the change in the gradation value after the pixel position where the gradation value indicated by the gradation change position signal Pt = 1 changes. .

また、巡回型フィルタ処理手段22における処理を巡回型とし、フィルタ処理の結果を階調値が変化する画素位置以降における平坦幅を予測した値である平坦幅データ予測値dstとして得ているので、使用する遅延手段(すなわち、メモリ)は、平坦幅カウント手段21内における画素カウント値分の大きさの遅延手段24と、巡回型フィルタ処理手段22におけるフィルタ出力遅延手段29における1画素遅延用のメモリでよく、検出する平坦幅分の数のメモリを必要としない。このため、検出する平坦幅に相当する画素範囲にかかわらず1画素遅延用のメモリでよく、非常に緩やかに階調値が変化する区間においても、平坦幅を予測した値である平坦幅データ予測値dstが得られ、回路規模を大幅に増やすことなく、階調値の変化のない階調平坦区間の幅を得ることができる。例えば、平坦幅カウント手段21内における画素カウント値Cntを1023画素(10ビット)までカウントするとした場合においても、遅延手段24とフィルタ出力遅延手段29ともに、10ビットの1画素遅延のメモリをそれぞれで持つのみで、1023画素幅までの平坦幅データ予測値dstを得ることが可能になる。   Further, since the processing in the cyclic filter processing means 22 is cyclic, the result of the filter processing is obtained as a flat width data predicted value dst that is a predicted flat width after the pixel position where the gradation value changes. The delay means (that is, the memory) to be used is a delay means 24 having a size corresponding to the pixel count value in the flat width count means 21 and a one-pixel delay memory in the filter output delay means 29 in the cyclic filter processing means 22. The number of memories corresponding to the flat width to be detected is not required. For this reason, a 1-pixel delay memory may be used regardless of the pixel range corresponding to the detected flat width, and flat width data prediction that is a value predicting the flat width even in a period where the gradation value changes very slowly. The value dst is obtained, and the width of the gray level flat section in which the gray level value does not change can be obtained without significantly increasing the circuit scale. For example, even when the pixel count value Cnt in the flat width count means 21 is counted up to 1023 pixels (10 bits), both the delay means 24 and the filter output delay means 29 are 10-bit 1-pixel delay memories. It is possible to obtain a flat width data prediction value dst up to 1023 pixel widths only by having it.

《1−2−4》補正制限係数設定手段30.
次に、図1を用いて補正制限係数設定手段30を詳細に説明する。補正制限係数設定手段30には、階調変化検出手段10内の階調変化量算出手段11からの階調変化量dfxが入力される。補正制限係数設定手段30は、補正ビット生成手段50が階調数の拡張のために補正値(補正ビットデータCd)を生成する際に、その補正値を制限するために用いられる補正制限係数rcを設定し、この補正制限係数rcを補正ビット生成手段50へ出力する。
<< 1-2-4 >> Correction limit coefficient setting means 30.
Next, the correction limiting coefficient setting means 30 will be described in detail with reference to FIG. The correction limit coefficient setting means 30 receives the gradation change amount dfx from the gradation change amount calculation means 11 in the gradation change detection means 10. The correction limit coefficient setting means 30 is a correction limit coefficient rc used to limit the correction value when the correction bit generation means 50 generates a correction value (correction bit data Cd) for the expansion of the number of gradations. And the correction limit coefficient rc is output to the correction bit generation means 50.

ここで、階調変化検出手段10からの階調変化量dfxは、隣接する画素間の階調値の差分から算出されており、画像のエッジ(例えば、画像の輪郭)に隣接する画素では、画像のエッジ成分による階調値の差も含む。実施の形態1においては、階調変換手段1で階調数を拡張する画素の領域は、階調値の差が入力画像信号Daの最下位1ビット分の変化である領域(非常に滑らかに階調値が変化する領域)としている。このため、画像のエッジでは階調値に対し補正値が付加されないようにする必要がある。よって、補正制限係数設定手段30は、階調変化量dfxの大きさから、画像のエッジに隣接する画素で階調値の変化(すなわち、階調値の差分)が画像のエッジによるものか否かを判定し、その結果から、画像のエッジでは階調の補正値が付加されないように補正値を制限することができる値として補正制限係数rcを設定する。   Here, the gradation change amount dfx from the gradation change detection means 10 is calculated from the difference in gradation value between adjacent pixels, and in the pixels adjacent to the edge of the image (for example, the contour of the image), It also includes the difference in gradation value due to the edge component of the image. In the first embodiment, an area of a pixel whose number of gradations is expanded by the gradation converting unit 1 is an area in which the difference in gradation values is a change corresponding to the least significant 1 bit of the input image signal Da (very smooth). The area in which the gradation value changes). For this reason, it is necessary to prevent the correction value from being added to the gradation value at the edge of the image. Therefore, the correction limiting coefficient setting unit 30 determines whether the change in the gradation value (that is, the difference in the gradation value) is due to the edge of the image based on the magnitude of the gradation change amount dfx. From this result, the correction limiting coefficient rc is set as a value that can limit the correction value so that the gradation correction value is not added to the edge of the image.

図5は、補正制限係数設定手段30の構成の一例を概略的に示すブロック図である。図5には、補正制限係数設定手段30が、例えば、階調変化量dfxの絶対値の大きさと、階調変化量dfxの低域周波数成分(低域成分)の大きさとから、補正制限係数rcを設定する場合の構成を示している。補正制限係数設定手段30は、階調変化量dfxのみによらず、階調変化量dfxの低域成分を用いることで、階調値が変化する画素位置の近傍の画素における画像のエッジによる階調値の変化も考慮することができ、より精度よく画像のエッジが存在する画素か否かを判定できる。   FIG. 5 is a block diagram schematically showing an example of the configuration of the correction limiting coefficient setting unit 30. As shown in FIG. In FIG. 5, the correction limiting coefficient setting means 30 calculates the correction limiting coefficient based on, for example, the magnitude of the absolute value of the gradation change amount dfx and the magnitude of the low frequency component (low frequency component) of the gradation change amount dfx. A configuration for setting rc is shown. The correction limiting coefficient setting means 30 uses the low-frequency component of the gradation change amount dfx, not only the gradation change amount dfx, so that the gradation due to the edge of the image in the pixel near the pixel position where the gradation value changes. A change in the tone value can be taken into consideration, and it can be determined whether or not the pixel has an edge of the image with higher accuracy.

図5に示されるように、補正制限係数設定手段30は、例えば、絶対値演算手段31と、差分低域成分抽出手段32と、絶対値演算手段33と、倍率変換手段34と、最大値選択手段35と、係数変換手段36とから構成される。   As shown in FIG. 5, the correction limiting coefficient setting means 30 includes, for example, an absolute value calculation means 31, a differential low frequency component extraction means 32, an absolute value calculation means 33, a magnification conversion means 34, and a maximum value selection. It comprises means 35 and coefficient conversion means 36.

補正制限係数設定手段30内の絶対値演算手段31に階調変化量dfxが入力されると、絶対値演算手段31は階調変化量dfxの絶対値を演算し、演算結果として階調変化量絶対値dxcを出力する。   When the gradation change amount dfx is input to the absolute value calculation means 31 in the correction limiting coefficient setting means 30, the absolute value calculation means 31 calculates the absolute value of the gradation change amount dfx, and the gradation change amount is obtained as the calculation result. The absolute value dxc is output.

差分低域成分抽出手段32に階調変化量算出手段11からの階調変化量dfxが入力されると、差分低域成分抽出手段32は、階調変化量dfxに対し水平方向のLPF(水平LPF)処理を施し、階調変化量dfxを平滑化することによって、階調変化量dfxの低域成分(「差分低域成分」と記す。)dflpを抽出し出力する。メモリ容量を考慮する場合、差分低域成分抽出手段32は、フィルタ出力を巡回させることでフィルタ処理するIIRフィルタにより構成すれば、回路規模を小さくできる。また、差分低域成分抽出手段32は、隣接する画素間の階調変化量dfxの加算による値を用いてもよい。   When the gradation change amount dfx from the gradation change amount calculation means 11 is input to the difference low-frequency component extraction means 32, the difference low-frequency component extraction means 32 performs a horizontal LPF (horizontal) with respect to the gradation change amount dfx. LPF) processing is performed to smooth the gradation change amount dfx, thereby extracting and outputting a low frequency component (referred to as “differential low frequency component”) dflp of the gradation change amount dfx. When considering the memory capacity, the differential low-frequency component extraction means 32 can be reduced in circuit scale if it is constituted by an IIR filter that performs filter processing by circulating the filter output. Further, the differential low-frequency component extracting unit 32 may use a value obtained by adding the gradation change amount dfx between adjacent pixels.

絶対値演算手段33に差分低域成分抽出手段32からの差分低域成分dflpが入力されると、絶対値演算手段33は、差分低域成分dflpの絶対値を演算し、演算結果として差分低域成分絶対値abslpを出力する。   When the differential low-frequency component dflp from the differential low-frequency component extracting means 32 is input to the absolute value calculating means 33, the absolute value calculating means 33 calculates the absolute value of the differential low-frequency component dflp and outputs the difference low as the calculation result. The band component absolute value abslp is output.

倍率変換手段34に絶対値演算手段33からの差分低域成分絶対値abslpが入力されると、倍率変換手段34は、絶対値演算手段33からの差分低域成分絶対値abslpに所定の倍率を乗算してゲイン調整(すなわち、差分低域成分絶対値abslpの変換処理)を行い、変換処理によって得られた倍率変換差分低域成分dxlpfを最大値選択手段35へ出力する。差分低域成分絶対値abslpは、差分低域成分抽出手段32において階調変化量dfxの低域成分を抽出した結果(すなわち、差分低域成分dflp)の絶対値として得られた値であるので、差分低域成分抽出手段32による低域成分抽出処理を受けていない絶対値演算手段31からの階調変化量絶対値dxcとは階調値が異なっている。倍率変換手段34は、絶対値演算手段33からの差分低域成分絶対値abslpをゲイン調整して倍率変換差分低域成分dxlpfに変換することによって、倍率変換差分低域成分dxlpfの階調値を、絶対値演算手段31からの階調変化量絶対値dxcの階調値に対応した階調値に調整する。なお、倍率変換手段34におけるゲイン調整の倍率を変更することによって、階調の差が画像のエッジによる階調の差であるか否かの判定における、画像のエッジの検出感度を調整することができる。   When the differential low frequency component absolute value abslp from the absolute value calculation means 33 is input to the magnification conversion means 34, the magnification conversion means 34 applies a predetermined magnification to the differential low frequency component absolute value abslp from the absolute value calculation means 33. Multiplication is performed to perform gain adjustment (that is, conversion processing of the differential low-frequency component absolute value abslp), and the magnification conversion differential low-frequency component dxlpf obtained by the conversion processing is output to the maximum value selection unit 35. The difference low-frequency component absolute value abslp is a value obtained as an absolute value of the result of extracting the low-frequency component of the gradation change amount fx by the differential low-frequency component extraction means 32 (that is, the differential low-frequency component dflp). The gradation value is different from the gradation change amount absolute value dxc from the absolute value calculation means 31 that has not undergone the low-frequency component extraction processing by the differential low-frequency component extraction means 32. The magnification conversion unit 34 adjusts the gain of the difference low-frequency component absolute value abslp from the absolute value calculation unit 33 and converts it into a magnification conversion difference low-frequency component dxlpf, thereby converting the gradation value of the magnification conversion difference low-frequency component dxlpf. Then, the gradation value is adjusted to a gradation value corresponding to the gradation value of the gradation change amount absolute value dxc from the absolute value calculation means 31. Note that by changing the gain adjustment magnification in the magnification conversion means 34, it is possible to adjust the detection sensitivity of the edge of the image in determining whether the difference in gradation is a difference in gradation due to the edge of the image. it can.

最大値選択手段35に絶対値演算手段31からの階調変化量絶対値dxcと倍率変換手段34からの倍率変換差分低域成分dxlpfとが入力されると、最大値選択手段35は、入力された階調変化量絶対値dxcと倍率変換差分低域成分dxlpfとを比較し、これらの値の内の最大値を選択し、この選択された最大値を最大差分絶対値dfmとして出力する。すなわち、最大差分絶対値dfmは、注目画素の近傍における水平方向の画像のエッジ又は階調値の差分を示すので、この階調値の差分の値の大きさから、画像のエッジの存在の有無を判定できる。最大値選択手段35からの最大差分絶対値dfmは、係数変換手段36へ出力される。   When the gradation change amount absolute value dxc from the absolute value calculator 31 and the magnification conversion difference low-frequency component dxlpf from the magnification converter 34 are input to the maximum value selector 35, the maximum value selector 35 is input. The gradation change amount absolute value dxc and the magnification conversion difference low-frequency component dxlpf are compared, the maximum value among these values is selected, and the selected maximum value is output as the maximum difference absolute value dfm. That is, the maximum difference absolute value dfm indicates the difference between the edge of the image in the horizontal direction or the gradation value in the vicinity of the target pixel, and therefore the presence / absence of the edge of the image is determined from the magnitude of the difference between the gradation values. Can be determined. The maximum difference absolute value dfm from the maximum value selection unit 35 is output to the coefficient conversion unit 36.

係数変換手段36に最大値選択手段35からの最大差分絶対値dfmが入力されると、係数変換手段36は、最大値選択手段35からの最大差分絶対値dfmの値から、階調値の変化が画像のエッジによるものか否かを判定し、その結果から、画像のエッジでは入力画像信号Daに階調の補正値が付加されないように、生成される補正値を制限することができる信号として補正制限係数rcを設定し、この設定された補正制限係数rcを補正ビット生成手段50へ出力する。   When the maximum difference absolute value dfm from the maximum value selection unit 35 is input to the coefficient conversion unit 36, the coefficient conversion unit 36 changes the gradation value from the value of the maximum difference absolute value dfm from the maximum value selection unit 35. Is a signal that can limit the generated correction value so that the correction value of the gradation is not added to the input image signal Da at the edge of the image. The correction limit coefficient rc is set, and the set correction limit coefficient rc is output to the correction bit generation means 50.

ここで、補正制限係数設定手段30が設定する補正制限係数rcは、階調の補正値に対する乗算値であり、0から1までの範囲内の値として設定される。補正制限係数rcは、階調の補正値に対する乗算値であるので、補正制限係数rcが0であれば補正値も0となる。また、滑らかに階調値が変化し、階調数を拡張する画素の領域では、補正制限係数設定手段30は、画像信号の値に補正値による補正ビットデータを付加するようにするために、補正制限係数rcを1にする。   Here, the correction limiting coefficient rc set by the correction limiting coefficient setting means 30 is a multiplication value for the gradation correction value, and is set as a value in the range from 0 to 1. Since the correction limiting coefficient rc is a multiplication value for the gradation correction value, if the correction limiting coefficient rc is 0, the correction value is also 0. In addition, in the pixel region where the gradation value changes smoothly and the number of gradations is expanded, the correction restriction coefficient setting unit 30 adds correction bit data based on the correction value to the value of the image signal. The correction limiting coefficient rc is set to 1.

係数変換手段36は、最大値選択手段35からの最大差分絶対値dfmの値に応じて補正制限係数rcの値を算出する。係数変換手段36は、例えば、最大差分絶対値dfmを予め決められた所定の値THと比較し、最大差分絶対値dfmが所定の値TH以下の場合は、補正制限係数rcを1とし、最大差分絶対値dfmが値THから値THの2倍の値(2×TH)の間の場合は、最大差分絶対値dfmが大きくなるほど補正制限係数rcが0に近づくようにrcの値を変化させ、例えば、下記式(2)のような値として算出する。
rc=(2×TH−dfm)/TH …式(2)
そして、最大差分絶対値dfmが2×TH以上の場合は、補正制限係数rcを0に設定し、この場合は、階調値の変化が画像のエッジによるものであると判定する。
The coefficient conversion unit 36 calculates the value of the correction limiting coefficient rc according to the value of the maximum difference absolute value dfm from the maximum value selection unit 35. For example, the coefficient conversion unit 36 compares the maximum difference absolute value dfm with a predetermined value TH, and if the maximum difference absolute value dfm is equal to or less than the predetermined value TH, the correction limiting coefficient rc is set to 1, and the maximum When the difference absolute value dfm is between the value TH and twice the value TH (2 × TH), the value of rc is changed so that the correction limiting coefficient rc approaches 0 as the maximum difference absolute value dfm increases. For example, it calculates as a value like the following formula (2).
rc = (2 × TH−dfm) / TH (2)
When the maximum difference absolute value dfm is 2 × TH or more, the correction limiting coefficient rc is set to 0. In this case, it is determined that the change in the gradation value is due to the edge of the image.

なお、上記の比較する所定の値THは、入力画像信号Daの最下位1ビット分の差、すなわち、画素間の階調値の差分である+1及び−1の変化の絶対値である1とすればよい。   The predetermined value TH to be compared is a difference of the least significant 1 bit of the input image signal Da, that is, an absolute value of +1 and −1 which is a difference in gradation value between pixels, and 1 do it.

以上の構成により、最大差分絶対値dfmの値に応じて0から1までの範囲内で変化する補正制限係数rcが得られ、最大差分絶対値dfmが小さく(TH=1以下)、滑らかに階調値が変化する画素の領域では補正制限係数rc=1となり、最大差分絶対値dfmが大きく、階調の差が画像のエッジによるものと判定される場合は、補正制限係数rcは0、又は、1より小さな値となり、画像のエッジでは階調の補正値が付加されないように、補正値を制限することができる値として補正制限係数rcを得ることができる。   With the above configuration, the correction limiting coefficient rc that varies within the range from 0 to 1 according to the value of the maximum difference absolute value dfm is obtained, the maximum difference absolute value dfm is small (TH = 1 or less), and the level is smooth. In the pixel region where the tone value changes, the correction limiting coefficient rc = 1, the maximum difference absolute value dfm is large, and when it is determined that the gradation difference is caused by the edge of the image, the correction limiting coefficient rc is 0, or The correction limiting coefficient rc can be obtained as a value that can limit the correction value so that the correction value of the gradation is not added at the edge of the image.

図6は、係数変換手段36において、最大差分絶対値dfm(横軸)に対する補正制限係数rc(縦軸)への変換の特性を示す図である。図6には、係数変換手段36が、補正制限係数rcを0から1までの範囲内の値として出力する場合が示されている。最大差分絶対値dfmが大きくなると、補正制限係数rcの値は0に近づき、階調値の変化が画像のエッジによると判断し、階調数が拡張されないよう補正値を制限する。一方、最大差分絶対値dfmの値が閾値TH=1以下である場合は、補正制限係数rc=1であり、+1と−1の差にある緩やかな階調値の変化であるとし、階調数の拡張を行うよう設定される。これにより、階調値が変化する画素近傍に画像のエッジが存在すると判定された画素では、補正制限係数rcの値がrc=0になり、その値により、補正の値が制限されることになる。   FIG. 6 is a diagram showing characteristics of conversion to the correction limiting coefficient rc (vertical axis) with respect to the maximum difference absolute value dfm (horizontal axis) in the coefficient conversion means 36. FIG. 6 shows a case where the coefficient conversion means 36 outputs the correction limiting coefficient rc as a value within the range from 0 to 1. When the maximum difference absolute value dfm increases, the value of the correction limiting coefficient rc approaches 0, and it is determined that the change in gradation value is due to the edge of the image, and the correction value is limited so that the number of gradations is not expanded. On the other hand, when the value of the maximum difference absolute value dfm is equal to or less than the threshold value TH = 1, the correction limiting coefficient rc = 1, which is a gradual change in gradation value that is a difference between +1 and −1. Set to do number expansion. As a result, the correction limit coefficient rc is set to rc = 0 for a pixel that is determined to have an image edge near the pixel whose gradation value changes, and the correction value is limited by the value. Become.

図7(a)及び(b)は、補正制限係数設定手段30が設定する補正制限係数rcが0となる階調値の変化の例を示す図である。図7(a)及び(b)において、横軸は水平方向の画素位置を、縦軸は各画素位置における入力画像信号Daの階調値La(x)を示している。例えば、図7(a)で示す場合は、階調値が変化する画素位置xにおいての階調変化量dfxの絶対値、すなわち、最大差分絶対値dfmが、閾値TH=1より大きくなるので、この画素位置xにおける補正制限係数rcの値は0で、階調値の変化が画像のエッジによると判断される。また、図7(b)に示す場合は、階調値が変化する画素位置xに対し隣接する画素位置x+1において階調変化量dfx=3となり、図5に示される差分低域成分dflpを左右画素との水平LPFによる値とした場合には、最大差分絶対値dfmが閾値TH=1より大きくなり、補正制限係数rcの値は0に近づき、階調値の変化が画像のエッジによると判断される。そして、図7(a)及び(b)の画素位置x以降の画素では補正制限係数rcの値より、補正値が制限される。 FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating an example of a change in gradation value at which the correction limit coefficient rc set by the correction limit coefficient setting unit 30 is zero. 7A and 7B, the horizontal axis represents the pixel position in the horizontal direction, and the vertical axis represents the gradation value La (x) of the input image signal Da at each pixel position. For example, in the case shown in FIG. 7A, the absolute value of the gradation change amount dfx at the pixel position x 0 where the gradation value changes, that is, the maximum difference absolute value dfm becomes larger than the threshold value TH = 1. , the value of the correction limiting coefficient rc at the pixel position x 0 is 0, the change in the gradation value is determined to be due to the edge of the image. In the case shown in FIG. 7 (b), the gradation variation dfx = 3 becomes the pixel position x 0 +1 adjacent to the pixel position x 0 of the gradation value changes, a difference low-frequency component shown in FIG. 5 When dflp is a value based on the horizontal LPF with the left and right pixels, the maximum difference absolute value dfm becomes larger than the threshold value TH = 1, the value of the correction limiting coefficient rc approaches 0, and the change in the gradation value is the edge of the image. It is judged that. Then, from the value of the correction limiting coefficient rc at the pixel position x 0 and subsequent pixels in FIGS. 7 (a) and (b), the correction value is limited.

なお、係数変換手段36が所定の値THとの比較と式(2)による演算とから、補正制限係数rcを設定する場合を説明したが、最大差分絶対値dfmに基づき、ROM(Read Only Memory)などで構成することで、予め得られた、例えば、図6に示すような変換により、補正制限係数rcを設定してもよい。また、最大差分絶対値dfmは、値THからTHの2倍の値(2×TH)の間の値についても、0から1までの範囲内の固定の値であってもよい。さらには、補正制限係数rcの値は0と1の2値の信号でもよく、補正制限係数rcにより、階調値が変化する画素近傍に画像のエッジが存在すると判定された画素における補正値の値が制限できる値であればよい。   Although the case where the coefficient conversion unit 36 sets the correction limiting coefficient rc from the comparison with the predetermined value TH and the calculation according to the equation (2) has been described, the ROM (Read Only Memory) is based on the maximum difference absolute value dfm. ) Or the like, the correction limiting coefficient rc may be set by conversion obtained in advance, for example, as shown in FIG. Further, the maximum difference absolute value dfm may be a fixed value within a range from 0 to 1 even for a value between the value TH and a value twice the value TH (2 × TH). Furthermore, the value of the correction limit coefficient rc may be a binary signal of 0 and 1. The correction limit coefficient rc indicates the correction value of a pixel determined to have an image edge near the pixel where the gradation value changes. Any value that can be limited is acceptable.

以上に述べたように、図5の補正制限係数設定手段30は、階調変化量dfxの大きさに応じて変化する補正制限係数rcを、0から1までの範囲内の値として得て、補正ビット生成手段50へ出力する。   As described above, the correction limiting coefficient setting unit 30 in FIG. 5 obtains the correction limiting coefficient rc that changes according to the magnitude of the gradation change amount dfx as a value within the range from 0 to 1. Output to the correction bit generation means 50.

《1−2−5》傾き検出手段40.
傾き検出手段40には、階調変化検出手段10内の階調変化位置検出手段13からの階調変化位置信号Ptと、階調変化量制限手段12からの振幅制限階調変化量Xlmと、平坦幅予測手段20内の巡回型フィルタ処理手段22からの平坦幅データ予測値dstとが入力される。傾き検出手段40は、階調変化位置信号Pt=1で示される階調値が変化する画素位置において、振幅制限階調変化量Xlmと平坦幅データ予測値dstから、入力画像信号Daの水平方向の階調値の傾きを検出し、傾きデータ値Kslを求め、求められた傾きデータ値Kslを補正ビット生成手段50へ出力する。振幅制限階調変化量Xlmは、階調変化量dfxを−1から+1までの範囲内に制限した値で入力されているので、検出される階調値の傾きは−1から+1までの範囲内の値となる。
<< 1-2-5 >> Tilt detection means 40.
The inclination detection means 40 includes a gradation change position signal Pt from the gradation change position detection means 13 in the gradation change detection means 10, an amplitude limit gradation change amount Xlm from the gradation change amount restriction means 12, and The flat width data predicted value dst from the cyclic filter processing means 22 in the flat width prediction means 20 is input. The inclination detection means 40 detects the horizontal direction of the input image signal Da from the amplitude limit gradation change amount Xlm and the flat width data predicted value dst at the pixel position where the gradation value indicated by the gradation change position signal Pt = 1 changes. The gradient data value Ksl is detected, and the obtained gradient data value Ksl is output to the correction bit generation means 50. Since the amplitude limit gradation change amount Xlm is input as a value in which the gradation change amount dfx is limited within a range from −1 to +1, the gradient of the detected gradation value ranges from −1 to +1. It becomes the value in.

図8は、傾き検出手段40の構成の一例を概略的に示すブロック図である。図8に示されるように、傾き検出手段40は、例えば、傾き算出手段41と、切換え手段42と、傾き遅延手段43とから構成される。   FIG. 8 is a block diagram schematically showing an example of the configuration of the inclination detecting means 40. As shown in FIG. 8, the inclination detection means 40 includes, for example, an inclination calculation means 41, a switching means 42, and an inclination delay means 43.

図8において、傾き算出手段41には、階調変化量制限手段12からの振幅制限階調変化量Xlmと、平坦幅予測手段20からの平坦幅データ予測値dstとが入力される。傾き算出手段41は、振幅制限階調変化量Xlmと平坦幅データ予測値dstの値から、下記式(3)により、階調値の微細な傾きdivkを算出する。
divk=Xlm/dst …式(3)
In FIG. 8, the gradient calculating unit 41 receives the amplitude limited gradation change amount Xlm from the gradation change amount limiting unit 12 and the flat width data predicted value dst from the flat width predicting unit 20. The inclination calculation means 41 calculates a fine inclination divk of the gradation value from the value of the amplitude limit gradation change amount Xlm and the flat width data predicted value dst by the following equation (3).
divk = Xlm / dst (3)

振幅制限階調変化量Xlmは、その値が−1から+1までの範囲内に制限されており、例えば、振幅制限階調変化量Xlmが+1で、階調値の変化から平坦幅が7画素であるとする平坦幅データ予測値dst=7で入力された場合は、算出される傾きdivkは1/7となる。また、振幅制限階調変化量Xlmが−1の場合には、傾きdivk=−1/7となる。なお、平坦幅データ予測値dst=0の場合は、傾きdivk=Xlmとする。よって、この傾きdivkは−1から+1までの範囲内の値として得られる。   The amplitude limit gradation change amount Xlm is limited within a range from −1 to +1. For example, the amplitude limit gradation change amount Xlm is +1, and the flat width is 7 pixels from the change of the gradation value. When the flat width data predicted value dst = 7 is input, the calculated slope divk is 1/7. When the amplitude limit gradation change amount Xlm is −1, the slope divk = −1 / 7. When the flat width data predicted value dst = 0, the slope divk = Xlm. Therefore, the slope divk is obtained as a value in the range from −1 to +1.

切換え手段42には、階調変化検出手段10内の階調変化位置検出手段13からの階調変化位置信号Ptと、傾き算出手段41で算出した傾きdivkと、傾き遅延手段43からの1画素遅延された遅延傾きデータ値pKslが入力される。切換え手段42は、階調変化位置信号Ptに応じて、傾き算出手段41で算出した傾きdivkと傾き遅延手段43からの遅延傾きデータ値pKslとを切り換えて、水平方向の階調値の傾きを検出した結果である傾きデータ値Kslとして出力する。   The switching means 42 includes a gradation change position signal Pt from the gradation change position detection means 13 in the gradation change detection means 10, an inclination divk calculated by the inclination calculation means 41, and one pixel from the inclination delay means 43. The delayed delay slope data value pKsl is input. The switching means 42 switches the slope divk calculated by the slope calculation means 41 and the delay slope data value pKsl from the slope delay means 43 in accordance with the gradation change position signal Pt, thereby changing the slope of the horizontal gradation value. The detected inclination data value Ksl is output.

すなわち、切換え手段42は、階調変化位置信号Ptにより、階調値が変化する画素位置(Pt=1)では、傾き算出手段41で算出した傾きdivkを選択し、傾きデータ値Kslとする。一方、切換え手段42は、階調値が変化しない階調平坦区間(Pt=0)では、傾き遅延手段43からの遅延傾きデータ値pKsl(すなわち、現時点の画素位置より前の階調値が変化した画素における傾きdivkに相当する)を選択し、傾きデータ値Kslとする。この傾きデータ値Kslは、傾き検出手段40における傾き検出結果として補正ビット生成手段50へ出力されるとともに、傾き遅延手段43に送られ、1画素分遅延して遅延傾きデータ値pKslとして切換え手段42へ戻される。   That is, the switching means 42 selects the inclination divk calculated by the inclination calculation means 41 at the pixel position (Pt = 1) where the gradation value changes based on the gradation change position signal Pt, and sets it as the inclination data value Ksl. On the other hand, in the gradation flat section (Pt = 0) in which the gradation value does not change, the switching means 42 changes the delay slope data value pKsl (that is, the gradation value before the current pixel position) from the slope delay means 43. Corresponding to the slope divk at the selected pixel) and select the slope data value Ksl. The inclination data value Ksl is output to the correction bit generation means 50 as an inclination detection result in the inclination detection means 40 and is also sent to the inclination delay means 43, delayed by one pixel, and switched as a delay inclination data value pKsl. Returned to

傾き遅延手段43は、切換え手段42からの傾きデータ値Kslを1画素分遅延して、遅延傾きデータ値pKslを出力する。傾き遅延手段43は切換え手段42からの出力を遅延するので、遅延傾きデータ値pKslは、直前画素における傾きデータ値Kslがそのまま出力され、階調値が変化する画素位置ごとで算出した傾きdivkの値が、次に階調値が変化する画素位置まで保持される。   The slope delay means 43 delays the slope data value Ksl from the switching means 42 by one pixel and outputs a delayed slope data value pKsl. Since the slope delay means 43 delays the output from the switching means 42, the slope slope data value pKsl is outputted as it is, and the slope data value Ksl of the immediately preceding pixel is output as it is, and the slope divk calculated for each pixel position where the gradation value changes. The value is held until the pixel position where the gradation value changes next.

よって、切換え手段42と傾き遅延手段43により、階調値が変化する画素位置(Pt=1)ごとで、傾き算出手段41で算出した階調値の傾きが傾きデータ値Kslとして得られ、階調平坦区間では、その前における階調値が変化した画素の値が保持されて出力される。   Therefore, the gradient of the gradation value calculated by the inclination calculation means 41 is obtained as the inclination data value Ksl for each pixel position (Pt = 1) where the gradation value changes by the switching means 42 and the inclination delay means 43, In the tone flat section, the value of the pixel whose gradation value has changed before that is held and output.

図9(a)及び(b)は、傾き検出手段40で求める階調値の傾きを示す傾きデータ値Kslを説明する図であり、同図(a)は、振幅制限階調変化量Xlmが+1で、階調の階調値が上昇する場合、同図(b)は、振幅制限階調変化量Xlmが−1で、階調値が低下する場合を示す。図9(a)及び(b)において、横軸は水平方向の画素位置を、縦軸は各画素位置における入力画像信号Daの階調値La(x)を示している。図9(a)及び(b)に示すように、階調値が変化する画素位置xで得られている平坦幅データ予測値dstと振幅制限階調変化量Xlmから、図9(a)及び(b)に傾斜する破線で示すような傾きとして、階調変化位置信号Pt=1で示される階調値が変化する画素位置x以降の傾きデータ値Kslが得られる。 FIGS. 9A and 9B are diagrams for explaining the inclination data value Ksl indicating the inclination of the gradation value obtained by the inclination detecting means 40. FIG. 9A shows the amplitude limit gradation change amount Xlm. When the gradation value of the gradation increases at +1, FIG. 5B shows the case where the gradation value decreases when the amplitude limit gradation change amount Xlm is −1. 9A and 9B, the horizontal axis indicates the pixel position in the horizontal direction, and the vertical axis indicates the gradation value La (x) of the input image signal Da at each pixel position. FIG. 9 (a) and (b), the the flat width data prediction value dst and amplitude limit gradation variation Xlm the gradation value is obtained at the pixel position x 0 which varies, FIG. 9 (a) and as the slope as shown by a broken line which is inclined (b), the inclination data value Ksl the pixel position x 0 after the gradation value indicated by the gradation change position signal Pt = 1 is changed is obtained.

以上より、傾き検出手段40からは、階調変化位置信号Pt=1で示される階調値が変化する画素位置における階調値の傾きが、傾きデータ値Kslとして出力され、階調平坦区間では、その前における階調値が変化した画素の値が保持される。振幅制限階調変化量Xlmが−1から+1までの範囲内に制限されているので、検出された傾きデータ値Kslは、−1から+1までの範囲内の値となる。   As described above, the inclination detecting means 40 outputs the inclination of the gradation value at the pixel position where the gradation value indicated by the gradation change position signal Pt = 1 changes as the inclination data value Ksl. The value of the pixel whose gradation value has changed before that is held. Since the amplitude limit gradation change amount Xlm is limited within the range from −1 to +1, the detected slope data value Ksl is a value within the range from −1 to +1.

《1−2−6》補正ビット生成手段50.
次に、補正ビット生成手段50を詳細に説明する。補正ビット生成手段50には傾き検出手段40からの傾きデータ値Kslと、タイミング信号生成手段100からの初期化信号Sifと、階調変化検出手段10の階調変化位置検出手段13からの階調変化位置信号Ptと、階調変化検出手段10の変化量制限手段12からの振幅制限階調変化量Xlmと、補正制限係数設定手段30からの補正制限係数rcとが入力される。補正ビット生成手段50は、傾きデータ値Kslから入力画素信号Daの階調値に付加する補正値(補正ビットデータ)の隣接する画素ごとの階調変化量dKを求め、初期化信号Sifにより水平方向走査期間ごとで初期化する(値‘0’とする)とともに、階調変化位置信号Ptに従い、階調変化量dKと振幅制限階調変化量Xlmと補正制限係数rcとから補正値aCdを求め、この補正値aCdによる補正ビットデータCdを生成し、画素値演算手段62へ出力する。ここで、傾きデータ値Kslから求める階調変化量dKは、入力画像信号Daの階調値La(x)(図2(a)参照)に対して小数部を含んだ値であり、よって、補正ビット生成手段50において生成する補正ビットデータCdは、入力画像信号Daの階調値の小数部を含む値による付加ビットEと、付加する値の符号ビットを含むビット列として求められる。
<< 1-2-6 >> Correction bit generation means
Next, the correction bit generation means 50 will be described in detail. The correction bit generation means 50 includes the inclination data value Ksl from the inclination detection means 40, the initialization signal Sif from the timing signal generation means 100, and the gradation from the gradation change position detection means 13 of the gradation change detection means 10. The change position signal Pt, the amplitude limit gradation change amount Xlm from the change amount restriction means 12 of the gradation change detection means 10, and the correction limit coefficient rc from the correction limit coefficient setting means 30 are input. The correction bit generation means 50 obtains the gradation change amount dK for each adjacent pixel of the correction value (correction bit data) to be added to the gradation value of the input pixel signal Da from the inclination data value Ksl, and uses the initialization signal Sif to determine the horizontal level. Initialization is performed for each direction scanning period (value is set to “0”), and the correction value aCd is calculated from the gradation change amount dK, the amplitude limit gradation change amount Xlm, and the correction limit coefficient rc in accordance with the gradation change position signal Pt. Then, correction bit data Cd based on the correction value aCd is generated and output to the pixel value calculation means 62. Here, the gradation change amount dK obtained from the inclination data value Ksl is a value including a decimal part with respect to the gradation value La (x) (see FIG. 2A) of the input image signal Da. The correction bit data Cd generated by the correction bit generation means 50 is obtained as a bit string including an additional bit E having a value including the decimal part of the gradation value of the input image signal Da and a sign bit of the value to be added.

図10は、補正ビット生成手段50の構成の一例を概略的に示すブロック図である。補正ビット生成手段50は、例えば、演算手段51と、減算手段52と、切換え手段53と、補正値遅延手段54と、ビット列変換手段55とから構成される。補正ビット生成手段50は、入力画素信号Daに対し付加すべき補正値(階調値)を求め、その階調値を示すビット列を補正ビットデータCdとして出力する。   FIG. 10 is a block diagram schematically showing an example of the configuration of the correction bit generation means 50. The correction bit generation unit 50 includes, for example, a calculation unit 51, a subtraction unit 52, a switching unit 53, a correction value delay unit 54, and a bit string conversion unit 55. The correction bit generation means 50 obtains a correction value (gradation value) to be added to the input pixel signal Da, and outputs a bit string indicating the gradation value as correction bit data Cd.

図10において、演算手段51には、階調変化量制限手段12からの振幅制限階調変化量Xlmと、補正制限係数設定手段30からの補正制限係数rcとが入力される。演算手段51は、振幅制限階調変化量Xlmと補正制限係数rcとから補正値mCdを算出する。演算手段51によって得られる補正値mCdのうち、階調値が変化する画素位置(階調変化量が0でない、Pt=1の画素)における補正値mCdは、後述の切換え手段53で用いられる。図5の補正制限係数設定手段30により設定した補正制限係数rcは、階調の補正値に対する乗算値とし、0から1までの範囲内に設定されるので、補正値mCdは、振幅制限階調変化量Xlmと補正制限係数rcを乗算し、乗算結果(rc)×(Xlm)として演算される。   In FIG. 10, the amplitude limiting gradation change amount Xlm from the gradation change amount limiting unit 12 and the correction limit coefficient rc from the correction limit coefficient setting unit 30 are input to the calculation unit 51. The computing means 51 calculates a correction value mCd from the amplitude limit gradation change amount Xlm and the correction limit coefficient rc. Of the correction value mCd obtained by the calculation means 51, the correction value mCd at the pixel position where the gradation value changes (the gradation change amount is not 0, Pt = 1 pixel) is used by the switching means 53 described later. The correction limit coefficient rc set by the correction limit coefficient setting means 30 in FIG. 5 is a multiplication value for the gradation correction value and is set within a range from 0 to 1. Therefore, the correction value mCd is the amplitude limit gradation. The change amount Xlm is multiplied by the correction limiting coefficient rc, and the result is calculated as a multiplication result (rc) × (Xlm).

振幅制限階調変化量Xlmは入力画像信号Daの1階調の値に相当する−1から+1までの範囲内に制限されており、また、補正制限係数rcは階調変化量dfxの大きさに応じて0〜1の値で得ているので、乗算結果(rc)×(Xlm)による補正値mCdは、階調変化量dfxが大きく、画像のエッジが近傍に存在する画素(補正制限係数rc=0)では補正値mCd=0となり、それ以外の画素では、−1から+1までの範囲内の絶対値が1以下となる小数として表現される。   The amplitude limit gradation change amount Xlm is limited within a range from −1 to +1 corresponding to the value of one gradation of the input image signal Da, and the correction limit coefficient rc is the magnitude of the gradation change amount dfx. Therefore, the correction value mCd based on the multiplication result (rc) × (Xlm) is a pixel having a large gradation change amount dfx and an edge of the image in the vicinity (correction limiting coefficient). In the case of rc = 0), the correction value mCd = 0, and in other pixels, the absolute value in the range from −1 to +1 is expressed as a decimal that is 1 or less.

なお、補正制限係数設定手段30からの補正制限係数rcが補正値に対する乗算値として設定され、演算手段51において、振幅制限階調変化量Xlmと補正制限係数rcを乗算する場合を例示したが、データ変換テーブルを保持したROMなどを用いることによって、補正制限係数rcの値に応じて、振幅制限階調変化量Xlmから補正値mCdを得てもよく、また、補正制限係数rcの値に応じて、補正値mCdを固定の値に変換してもよく、補正制限係数rcに応じて補正値の値を制限できる手段であればよい。   The correction limit coefficient rc from the correction limit coefficient setting unit 30 is set as a multiplication value for the correction value, and the calculation unit 51 exemplifies a case where the amplitude limit gradation change amount Xlm is multiplied by the correction limit coefficient rc. By using a ROM or the like holding a data conversion table, the correction value mCd may be obtained from the amplitude limit gradation change amount Xlm in accordance with the value of the correction limit coefficient rc, and depending on the value of the correction limit coefficient rc. Thus, the correction value mCd may be converted into a fixed value, and any means that can limit the value of the correction value according to the correction limiting coefficient rc may be used.

減算手段52には、傾き検出手段40からの傾きデータ値Kslと、補正値遅延手段54からの1画素遅延された遅延補正値pCdとが入力される。減算手段52は、傾きデータ値Kslから補正値の隣接する画素ごとの階調変化量dKを求め、遅延補正値pCdである直前の画素における補正値から階調変化量dKを減算することによって、階調値が変化する画素位置(Pt=1)以降の階調平坦区間における補正値sCdを得て、この得られた補正値sCdを切換え手段53へ出力する。   The subtraction means 52 receives the inclination data value Ksl from the inclination detection means 40 and the delay correction value pCd delayed by one pixel from the correction value delay means 54. The subtracting means 52 obtains the gradation change amount dK for each adjacent pixel of the correction value from the inclination data value Ksl, and subtracts the gradation change amount dK from the correction value in the immediately preceding pixel that is the delay correction value pCd. The correction value sCd in the gradation flat section after the pixel position (Pt = 1) where the gradation value changes is obtained, and the obtained correction value sCd is output to the switching means 53.

すなわち、減算手段52は、まず、傾きデータ値Kslの値を、補正値の隣接する画素ごとの階調変化量dKとして求め(dK=Ksl)、次に、直前画素における補正値(遅延補正値pCd)から階調変化量dKを減算する(pCd−dK)。なお、減算手段52の減算は、階調変化量dKの符号(すなわち、傾きデータ値Kslの符号)に応じて、減算又は加算処理し(dK>0のときは絶対値|dK|を減算し、dK<0のときは絶対値|dK|を加算する。)、減算後の値の符号が反転した場合(+が−に、又は、−が+に変化した場合)と遅延補正値pCdが‘0’での減算処理の場合は、補正値sCdは‘0’(sCd=0)として出力する。これにより、階調値が変化する画素位置(Pt=1)以降の階調平坦区間における補正値sCdは、変化位置から順に階調変化量dKの絶対値の大きさ(すなわち、傾きデータ値Kslの絶対値|Ksl|)で変化した値となる。ここで、傾きデータ値Kslは−1から+1までの範囲内の値であるので、補正値sCdは−1から+1までの範囲内の絶対値が1以下となる小数として表現される。   That is, the subtraction means 52 first obtains the value of the slope data value Ksl as the gradation change amount dK for each adjacent pixel of the correction value (dK = Ksl), and then the correction value (delay correction value) for the immediately preceding pixel. The gradation change amount dK is subtracted from pCd) (pCd−dK). The subtraction of the subtracting means 52 is performed by subtraction or addition processing according to the sign of the gradation change amount dK (that is, the sign of the slope data value Ksl) (when dK> 0, the absolute value | dK | is subtracted). When dK <0, the absolute value | dK | is added.) When the sign of the value after subtraction is inverted (+ changes to − or − changes to +), the delay correction value pCd is In the case of subtraction processing with “0”, the correction value sCd is output as “0” (sCd = 0). Accordingly, the correction value sCd in the gradation flat section after the pixel position (Pt = 1) where the gradation value changes is the magnitude of the absolute value of the gradation change amount dK in order from the change position (that is, the slope data value Ksl). The absolute value of | Ksl |) is changed. Here, since the slope data value Ksl is a value in the range from −1 to +1, the correction value sCd is expressed as a decimal number whose absolute value in the range from −1 to +1 is 1 or less.

切換え手段53には、初期化信号Sifと、階調変化位置信号Ptと、演算手段51からの補正値mCdと、減算手段52による補正値sCdとが入力される。切換え手段53は、初期化信号Sifと階調変化位置信号Ptとに基づいて、演算手段51からの補正値mCd、減算手段52による補正値sCd、及び初期化の値‘0’のいずれかを選択して、入力画像信号Daに付加すべき階調値である補正値aCdとして出力する。   The switching means 53 receives the initialization signal Sif, the gradation change position signal Pt, the correction value mCd from the calculation means 51, and the correction value sCd from the subtraction means 52. Based on the initialization signal Sif and the gradation change position signal Pt, the switching unit 53 selects one of the correction value mCd from the calculation unit 51, the correction value sCd from the subtraction unit 52, and the initialization value “0”. The selected value is output as a correction value aCd which is a gradation value to be added to the input image signal Da.

詳細に言えば、切換え手段53は、入力される初期化信号Sifが水平方向走査期間の区切りにおいて初期化を示す場合は、初期化の値‘0’を選択し、補正値aCd=0として出力する。また、切換え手段53は、階調変化位置信号Ptが階調値が変化する画素位置を示す値(Pt=1)である場合は、振幅制限階調変化量Xlmと補正制限係数rcから得られている演算手段51からの補正値mCdを選択し、補正値aCdとして出力する。一方、切換え手段53は、階調変化位置信号Ptが階調値が変化しない階調平坦区間位置を示す値(Pt=0)である場合は、減算手段52による補正値sCd(すなわち、直前画素の補正値pCdから階調変化量dK=Kslを減算した値)を選択し、補正値aCdとして出力する。そして、切換え手段53から出力された補正値aCdは、ビット列変換手段55と補正値遅延手段54とに送られる。補正値遅延手段54は、入力された補正値aCdを1画素分遅延させて遅延補正値pCdとして減算手段52に戻す。   Specifically, the switching means 53 selects the initialization value “0” and outputs it as the correction value aCd = 0 when the input initialization signal Sif indicates initialization at the interval of the horizontal scanning period. To do. Further, when the gradation change position signal Pt is a value indicating the pixel position where the gradation value changes (Pt = 1), the switching means 53 is obtained from the amplitude restriction gradation change amount Xlm and the correction restriction coefficient rc. The correction value mCd from the calculating means 51 is selected and output as the correction value aCd. On the other hand, when the gradation change position signal Pt is a value (Pt = 0) indicating the gradation flat section position where the gradation value does not change, the switching means 53 determines the correction value sCd (that is, the immediately preceding pixel) by the subtraction means 52. (A value obtained by subtracting the gradation change amount dK = Ksl) from the correction value pCd, and outputs the correction value aCd. Then, the correction value aCd output from the switching unit 53 is sent to the bit string conversion unit 55 and the correction value delay unit 54. The correction value delay means 54 delays the input correction value aCd by one pixel and returns it to the subtraction means 52 as a delay correction value pCd.

補正値遅延手段54は、切換え手段53からの補正値aCdを1画素分遅延して遅延補正値pCdとしているので、遅延補正値pCdは、直前画素における補正値が出力される。   Since the correction value delay means 54 delays the correction value aCd from the switching means 53 by one pixel to obtain the delay correction value pCd, the correction value for the immediately preceding pixel is output as the delay correction value pCd.

以上に説明した演算手段51、減算手段52、補正値遅延手段54、及び切換え手段53によって、階調値が変化する画素位置(Pt=1)において、入力画像信号Daに付加される補正値aCdは、振幅制限階調変化量Xlmと補正制限係数rcによって得られる補正値mCdとなる。このとき、
mCd=(rc)×(Xlm)
である。
The correction value aCd added to the input image signal Da at the pixel position (Pt = 1) where the gradation value changes by the calculation means 51, subtraction means 52, correction value delay means 54, and switching means 53 described above. Is a correction value mCd obtained from the amplitude limit gradation change amount Xlm and the correction limit coefficient rc. At this time,
mCd = (rc) × (Xlm)
It is.

また、階調値が変化しない階調平坦区間(Pt=0)において、入力画像信号Daに付加される補正値aCdは、減算手段52から出力される補正値sCdとなる。このとき、補正値sCdは、階調値が変化する画素位置(Pt=1)から順に、直前画素における値から階調変化量dK=Kslを減算した値であり、階調変化量dKのレベル差で順次0まで変化する値として得られることになる(図2(c)、図3(c)参照)。乗算結果(rc)×(Xlm)による補正値、傾きデータ値Kslによる階調変化量dKはともに、−1から+1までの範囲内の絶対値が1以下となる小数として表現されており、したがって、切換え手段53から得られる補正値aCdも、1以下の小数となる精度を持った階調値となる。   Further, in the gray level flat section (Pt = 0) where the gray level value does not change, the correction value aCd added to the input image signal Da becomes the correction value sCd output from the subtracting means 52. At this time, the correction value sCd is a value obtained by subtracting the gradation change amount dK = Ksl from the value in the previous pixel in order from the pixel position (Pt = 1) where the gradation value changes, and the level of the gradation change amount dK. It is obtained as a value that sequentially changes to 0 due to the difference (see FIGS. 2C and 3C). The correction value based on the multiplication result (rc) × (Xlm) and the gradation change amount dK based on the inclination data value Ksl are both expressed as decimal numbers whose absolute value in the range from −1 to +1 is 1 or less. The correction value aCd obtained from the switching means 53 is also a gradation value having an accuracy that is a decimal number of 1 or less.

例えば、階調値が変化する画素位置(Pt=1の画素位置)を開始点として、それ以降の階調平坦区間を順にカウントした値をカウント値Nとすると、階調変化位置信号Pt=1におけるカウント値N=0(補正値mCd)からのそれぞれの画素位置における補正値aCdの階調変化量は、カウント値Nと傾きデータ値Ksl(階調変化量dK=Ksl)により、N×Kslで表すことができ、補正値aCdは、次式
aCd=mCd−N×Ksl
で求めることができる。すなわち、補正値mCdの位置から順に、傾きデータ値Kslによる階調変化量dKのレベル差の変化を持つ値が、補正値aCdとなる。
For example, assuming that the pixel position where the gradation value changes (pixel position of Pt = 1) as the starting point and the value obtained by sequentially counting the subsequent gradation flat sections is the count value N, the gradation change position signal Pt = 1. The gradation change amount of the correction value aCd at each pixel position from the count value N = 0 (correction value mCd) at N × Ksl is determined by the count value N and the gradient data value Ksl (gradation change amount dK = Ksl). The correction value aCd is expressed by the following equation: aCd = mCd−N × Ksl
Can be obtained. That is, in order from the position of the correction value mCd, a value having a change in level difference of the gradation change amount dK due to the inclination data value Ksl becomes the correction value aCd.

また、階調値が変化する画素位置における補正値mCdは、次式
mCd=(rc)×(Xlm)
から算出するので、+1と−1の差にある水平方向における連続的に緩やかに階調値が変化する画素の領域においては、階調値が変化する画素位置から順に、階調変化量dKのレベル差の変化を持つ補正値aCdとなるが、一方で、階調値の変化が画像のエッジによると判断される場合は、補正制限係数rc=0で補正値mCd=0となり、それ以降の画素でも補正値は0となるので、階調値が付加されることはない。よって、実施の形態1によれば、画像の鮮鋭度(輪郭情報)を保つような補正値を得ることができる。
The correction value mCd at the pixel position where the gradation value changes is expressed by the following equation: mCd = (rc) × (Xlm)
Therefore, in the pixel area where the gradation value changes continuously and gradually in the horizontal direction, which is the difference between +1 and −1, the gradation change amount dK is changed in order from the pixel position where the gradation value changes. The correction value aCd has a change in level difference. On the other hand, if it is determined that the change in the gradation value is caused by the edge of the image, the correction limit coefficient rc = 0 and the correction value mCd = 0. Since the correction value is 0 even in the pixel, the gradation value is not added. Therefore, according to Embodiment 1, it is possible to obtain a correction value that maintains the sharpness (contour information) of an image.

ビット列変換手段55には、切換え手段53からの補正値aCdが入力される。ビット列変換手段55は、補正値aCdを所定のビット数となるビット列の値へ変換し、付加する値を示す付加ビットEと値の符号ビットを含めて補正ビットデータCdとして求め、画素値演算手段62へ出力する。補正値aCdの符号を除く絶対値は1以下の小数を含む値として得ているので、補正ビットデータCdにおける補正の値(付加ビットE)は、入力画像信号Daの階調のビット列に対し、小数部を示すことになる。   The bit string conversion means 55 receives the correction value aCd from the switching means 53. The bit string conversion means 55 converts the correction value aCd into a bit string value having a predetermined number of bits, obtains an addition bit E indicating the value to be added and a sign bit of the value as correction bit data Cd, and a pixel value calculation means To 62. Since the absolute value excluding the sign of the correction value aCd is obtained as a value including a decimal number of 1 or less, the correction value (additional bit E) in the correction bit data Cd is obtained with respect to the bit string of the gradation of the input image signal Da. The decimal part will be shown.

ここで、補正ビットデータCdにおける付加ビットEを4ビットで生成し、入力画像信号Daの最下位側に付加する場合は、例えば、符号を除く補正値aCdの絶対値を4ビットのビット列の値へ変換する。ただし、このとき、−1と+1の整数部1となる値については、ビット列で示すと16となるため、この値は4ビットとするよう値を制限し、15としてビット列における値を求める。このように、ビット列変換手段55は、補正値aCdを所定のビット数となるビット列の値へ変換するとともに、値の制限処理も行う。そして、ビット列変換手段55は、補正値aCdの符号を示す符号ビット(1ビット以上のビット数を持つ)とともに、変換された4ビット付加ビットEを補正ビットデータCdとして生成し、出力する。   Here, when the additional bit E in the correction bit data Cd is generated with 4 bits and added to the lowest order side of the input image signal Da, for example, the absolute value of the correction value aCd excluding the sign is the value of a 4-bit bit string. Convert to However, at this time, the value that becomes the integer part 1 of −1 and +1 is 16 in the bit string. Therefore, this value is limited to 4 bits, and the value in the bit string is obtained as 15. In this way, the bit string conversion means 55 converts the correction value aCd into a bit string value having a predetermined number of bits and also performs a value limiting process. Then, the bit string converting means 55 generates and outputs the converted 4-bit additional bit E as corrected bit data Cd together with a sign bit (having a bit number of 1 bit or more) indicating the sign of the correction value aCd.

なお、図10の補正ビット生成手段50にビット列変換手段55を設けて、補正値aCdを符号ビットと4ビットの付加ビットEのビット列による補正ビットデータCdとして求めるよう説明したが、ハードウェアでは補正値aCdなどの値も通常は所定のビット数の値として得ているので、そのまま補正ビットデータCdとすることもできる。また、ソフトウェアの場合のように、補正値をビット列として扱う必要がない場合もある。したがって、ビット列変換手段55は省略することができる。   The correction bit generation means 50 of FIG. 10 is provided with the bit string conversion means 55 so that the correction value aCd is obtained as correction bit data Cd based on the bit string of the sign bit and the additional bit E of 4 bits. Since the value aCd or the like is usually obtained as a value of a predetermined number of bits, it can be used as the correction bit data Cd as it is. In some cases, the correction value does not need to be handled as a bit string as in the case of software. Therefore, the bit string conversion means 55 can be omitted.

《1−2−7》遅延補償手段61.
遅延補償手段61に入力画像信号Daが入力されると、遅延補償手段61は、補正ビット生成手段50から出力される補正ビットデータCdが得られるまでの遅延と入力画像信号Daの画素位置を合わせるように入力画像信号Daの遅延補償を行い、遅延補償された画像信号Ddを出力する。
<< 1-2-7 >> Delay compensation means 61.
When the input image signal Da is input to the delay compensation unit 61, the delay compensation unit 61 matches the delay until the correction bit data Cd output from the correction bit generation unit 50 is obtained with the pixel position of the input image signal Da. Thus, the delay compensation of the input image signal Da is performed, and the image signal Dd subjected to delay compensation is output.

《1−2−8》画素値演算手段62.
画素値演算手段62には、遅延補償手段61からの遅延補償された画像信号Ddと、補正ビット生成手段50からの補正ビットデータCdが入力される。画素値演算手段62では、遅延補償された画像信号Ddに対し、補正ビット生成手段50からの補正ビットデータCdを整数部の位置を合わせて減算することで、新たな出力画像信号Dbを算出し、出力する。出力画像信号Dbの階調値に対して、小数部を含む補正ビットデータCdが演算により付加されるので、出力画像信号Dbのビット数は画像信号Ddのビット数より大きく、すなわち、拡張され、このビット数を拡張した出力画像信号Dbが、階調変換手段1の出力となる。
<< 1-2-8 >> Pixel value calculation means 62.
The pixel value calculation unit 62 receives the delay compensated image signal Dd from the delay compensation unit 61 and the correction bit data Cd from the correction bit generation unit 50. The pixel value calculation unit 62 calculates a new output image signal Db by subtracting the correction bit data Cd from the correction bit generation unit 50 by matching the position of the integer part with respect to the delay-compensated image signal Dd. ,Output. Since correction bit data Cd including a decimal part is added to the gradation value of the output image signal Db by calculation, the bit number of the output image signal Db is larger than the bit number of the image signal Dd, that is, expanded. The output image signal Db in which the number of bits is extended becomes the output of the gradation converting means 1.

なお、画素値演算手段62は、画像信号Ddに対して補正ビットデータCdを減算する演算処理において、補正ビットデータCdの符号に応じて減算又は加算処理する(すなわち、Cd>0の場合は、絶対値|Cd|を減算、Cd<0の場合は、|Cd|を加算する)。また、画素値演算手段62は、演算後の値が負の値となる場合は、出力画像信号Dbを‘0’(Db=0)とし、出力画像信号Dbの設定したビット数(最大値)を超える値となる場合は、値を最大値として、出力画像信号Dbの値を制限する。   The pixel value calculation means 62 performs subtraction or addition processing according to the sign of the correction bit data Cd in the calculation processing for subtracting the correction bit data Cd from the image signal Dd (that is, when Cd> 0, The absolute value | Cd | is subtracted, and if Cd <0, | Cd | is added). Further, when the calculated value becomes a negative value, the pixel value calculation means 62 sets the output image signal Db to “0” (Db = 0) and sets the number of bits (maximum value) set in the output image signal Db. If the value exceeds the value, the value is set to the maximum value, and the value of the output image signal Db is limited.

上記でも述べたように、補正ビットデータCdにおける付加する値を示す付加ビットEは、遅延補償された画像信号Dd(又は入力画像信号Da)の階調値に対して、小数部を含むので、画素値演算手段62において加算又は減算による演算処理された後の出力画像信号Dbは、画像信号Ddに対し小数部を有した精度の画像信号となる。すなわち、出力画像信号Dbのビット数は、画像信号Ddに対して多くなるので、表現できる階調数が増えるだけでなく、小数部を含む補正ビットCdによる小数部のビット数を有するので、階調値の分解能が増加したこととなり、より滑らかな階調値の変化を表現できるようになる。また、階調値の変化が画像のエッジによる場合は、補正ビットデータCdは0として得られているため、その結果、画像のエッジ部に隣接する画素では階調が付加されないので、出力画像信号Dbの鮮鋭度(輪郭情報)を保ちながら、画像のエッジ以外の緩やかに階調値が変化する画素の領域において、画像の滑らかさを増すことができる。   As described above, the additional bit E indicating the value to be added in the correction bit data Cd includes a decimal part with respect to the gradation value of the delay-compensated image signal Dd (or input image signal Da). The output image signal Db after the calculation processing by addition or subtraction in the pixel value calculation means 62 is an image signal with a precision having a decimal part with respect to the image signal Dd. That is, since the number of bits of the output image signal Db is larger than that of the image signal Dd, not only the number of gradations that can be expressed is increased, but also the number of bits in the decimal part by the correction bit Cd including the decimal part is included. The resolution of the tone value is increased, and a smoother change in the gradation value can be expressed. When the change in the gradation value is caused by the edge of the image, the correction bit data Cd is obtained as 0. As a result, no gradation is added to the pixel adjacent to the edge portion of the image. While maintaining the sharpness (contour information) of Db, it is possible to increase the smoothness of the image in the pixel region where the gradation value gradually changes other than the edge of the image.

図11は、入力画像信号Da(又は遅延補償手段61からの遅延補償された画像信号Dd)と、補正ビット生成手段50からの補正ビットデータCd、及び画素値演算手段62から出力される出力画像信号Dbの関係を示す図である。ここでは、入力画像信号Da(又は画像信号Dd)がm=8ビット、補正ビットデータCdが符号ビットと付加ビットE4ビット、出力画像信号Dbがn=12ビットの場合として説明する。   FIG. 11 shows the input image signal Da (or the delay compensated image signal Dd from the delay compensation means 61), the correction bit data Cd from the correction bit generation means 50, and the output image output from the pixel value calculation means 62. It is a figure which shows the relationship of the signal Db. Here, a case will be described where the input image signal Da (or image signal Dd) is m = 8 bits, the correction bit data Cd is a sign bit and an additional bit E4 bits, and the output image signal Db is n = 12 bits.

図11において、補正ビットデータCdは、入力画像信号Daに対して小数部を示す付加ビットEとして求めているので、画素値演算手段62は、整数部の位置を合わせ、画像信号Ddの最下位ビットより下位の位置に補正ビットデータCdの付加ビットE(4ビット)を合わせた値を、符号に応じて減算又は加算することで出力画像信号Dbを算出する。すなわち、画素値演算手段62は、画像信号Ddの最下位側に付加ビットEの値を結合するよう付加することに相当する処理を行い、12ビットの出力画像信号Dbを生成する。出力画像信号Dbは、画像信号Ddに対してビット列が下位ビット側に拡張されている、すなわち、元の入力画像信号Daの階調値に対して小数部が追加されているので、出力画像信号Dbの1階調の分解能は、画像信号Ddより高く(図11においては16倍)なり、量子化ノイズ又は擬似輪郭がより低減され、精度のよい階調を表現できるようになる。   In FIG. 11, since the correction bit data Cd is obtained as an additional bit E indicating a decimal part with respect to the input image signal Da, the pixel value calculation means 62 aligns the position of the integer part and the least significant part of the image signal Dd. The output image signal Db is calculated by subtracting or adding a value obtained by adding the additional bit E (4 bits) of the correction bit data Cd to a position lower than the bit according to the sign. That is, the pixel value calculation means 62 performs a process corresponding to adding the value of the additional bit E to the least significant side of the image signal Dd, and generates a 12-bit output image signal Db. In the output image signal Db, the bit string is expanded to the lower bit side with respect to the image signal Dd, that is, the decimal part is added to the gradation value of the original input image signal Da. The resolution of one gradation of Db is higher than that of the image signal Dd (16 times in FIG. 11), quantization noise or pseudo contour is further reduced, and an accurate gradation can be expressed.

《1−3》動作.
階調変換手段1においては、階調変化量dfxに基づく階調変化情報を用いて、階調変化位置の画素の直前の画素までの階調平坦区間の平坦幅に対し巡回型フィルタ処理を施し、階調変化位置の画素の直後の画素以降の階調平坦区間の平坦幅を予測した平坦幅データ予測値dstを求め、振幅制限階調変化量Xlmと平坦幅データ予測値dstから、階調値の傾きを示す傾きデータ値Kslを得ている。そして、階調変換手段1においては、振幅制限階調変化量Xlmと傾きデータ値Ksl、及び補正制限係数rcから補正ビットデータCdを生成し、入力画像信号Daに補正ビットデータCdを付加して、画像信号のビット数を拡張し且つ階調値を補正しているので、階調値が変化するときに、階調平坦区間の平坦幅分の画像信号をメモリなどに保持しておく必要がない。このため、実施の形態1によれば、回路規模を大幅に増やすことなく、緩やかに階調値が変化する画素の領域や、階調値の変化が画像のエッジによると判断される場合における適切な補正ビットデータCdを得て、階調値の変化がより滑らかに変換された12ビットの出力画像信号Dbが得られる。
<< 1-3 >> Operation.
In the gradation conversion means 1, using the gradation change information based on the gradation change amount dfx, cyclic filter processing is performed on the flat width of the gradation flat section up to the pixel immediately before the pixel at the gradation change position. The flat width data predicted value dst obtained by predicting the flat width of the gray level flat section after the pixel immediately after the pixel at the gray level change position is obtained, and the gray level is calculated from the amplitude limit gray level change amount Xlm and the flat width data predicted value dst. An inclination data value Ksl indicating the inclination of the value is obtained. Then, the gradation converting means 1 generates correction bit data Cd from the amplitude limit gradation change amount Xlm, the gradient data value Ksl, and the correction limit coefficient rc, and adds the correction bit data Cd to the input image signal Da. Since the number of bits of the image signal is expanded and the gradation value is corrected, when the gradation value changes, it is necessary to hold the image signal for the flat width of the gradation flat section in a memory or the like. Absent. For this reason, according to the first embodiment, the pixel area in which the gradation value gradually changes without significantly increasing the circuit scale, or the case where it is determined that the change in the gradation value is caused by the edge of the image. 12-bit output image signal Db in which the gradation value change is more smoothly converted is obtained.

次に、実施の形態1による画像処理装置の動作をより具体的に説明する。   Next, the operation of the image processing apparatus according to the first embodiment will be described more specifically.

図12は、実施の形態1による画像処理装置において、入力画像信号Daに対して補正ビットデータCdを付加することでビット数を拡張して階調変換を行い、元の入力画像信号Daの階調値に対して小数部を含む出力画像信号Dbとして出力する階調変換手段1の動作を説明するフローチャートである。なお、階調変換手段1内の処理では、タイミング信号生成手段100からの初期化信号Sifにより水平方向同期信号ごとで初期化するが、図12においては、初期化に関する動作の説明は省略し、各走査線(ライン)内の画素ごとの処理として示している。   FIG. 12 shows the image processing apparatus according to the first embodiment, which performs gradation conversion by adding the correction bit data Cd to the input image signal Da to expand the number of bits, thereby converting the level of the original input image signal Da. It is a flowchart explaining operation | movement of the gradation conversion means 1 output as the output image signal Db containing a decimal part with respect to a tone value. In the processing in the gradation converting unit 1, initialization is performed for each horizontal synchronization signal by the initialization signal Sif from the timing signal generating unit 100. However, in FIG. This is shown as processing for each pixel in each scanning line (line).

図13(a)〜(k)は、図2(a)〜(c)に示す入力画像信号Daの階調値が1階調ずつ緩やかに増加している場合の信号の一部について、階調変換手段1における動作を説明するための図であり、図13(a)は入力画像信号Daの水平方向の画素位置x、図13(b)は入力画像信号Da、図13(c)〜(e)は階調変化検出手段10において求められる隣接する画素間の階調値の差分による階調変化量dfxと、階調変化量dfxの振幅制限階調変化量Xlmと階調変化位置信号Pt、図13(f)は平坦幅予測手段20内の平坦幅カウント手段21からの出力である平坦幅カウント値Cnt、図13(g)は平坦幅予測手段20内の巡回型フィルタ処理手段22から出力される平坦幅を予測した平坦幅データ予測値dst、図13(h)は傾き検出手段40から出力される傾きデータ値Ksl、図13(i)は補正ビット生成手段50において求められる補正値aCd、図13(j)は画素値演算手段62において補正ビットデータCdを画像信号Dd(すなわち、入力画像信号Da)に付加した値を、画像信号Ddの最小階調値を1として表した場合の階調値、図13(k)は画素値演算手段62の出力である出力画像信号Dbを示し、補正ビットデータCdにおける付加ビットEを4ビットとした場合で示している。図13(a)〜(k)においては、左から順に画素データが入力され、横軸は水平走査方向の画素位置を示す。図13(a)〜(k)においては、画素位置x=8から順に、階調値La(x)=2の画素が8画素、階調値La(x)=3の画素が8画素、階調値La(x)=4の画素が8画素、…と並んでおり、入力画像信号Daがm=8ビットである場合、この8ビットの画像信号に対し、左の画素位置x=8から右に1階調ずつ連続的に明るくなる画像となる。   FIGS. 13A to 13K are diagrams showing a part of signals when the gradation values of the input image signal Da shown in FIGS. 2A to 2C are gradually increasing one gradation at a time. FIGS. 13A and 13B are diagrams for explaining the operation of the tone conversion unit 1; FIG. 13A shows the horizontal pixel position x of the input image signal Da, FIG. 13B shows the input image signal Da, and FIGS. (E) is a gradation change amount dfx based on a difference in gradation values between adjacent pixels obtained by the gradation change detection means 10, an amplitude-limited gradation change amount Xlm of the gradation change amount dfx, and a gradation change position signal. Pt, FIG. 13 (f) is a flat width count value Cnt output from the flat width count means 21 in the flat width prediction means 20, and FIG. 13 (g) is a cyclic filter processing means 22 in the flat width prediction means 20. Predicted flat width data dst predicted flat width output from FIG. 3 (h) is an inclination data value Ksl output from the inclination detecting means 40, FIG. 13 (i) is a correction value aCd obtained by the correction bit generating means 50, and FIG. 13 (j) is a correction bit in the pixel value calculating means 62. A value obtained by adding the data Cd to the image signal Dd (that is, the input image signal Da) is a gradation value when the minimum gradation value of the image signal Dd is represented as 1. FIG. The output image signal Db that is the output of the correction bit data Cd is shown, and the additional bit E in the correction bit data Cd is 4 bits. In FIGS. 13A to 13K, pixel data is input in order from the left, and the horizontal axis indicates the pixel position in the horizontal scanning direction. In FIGS. 13A to 13K, in order from the pixel position x = 8, 8 pixels with gradation value La (x) = 2, 8 pixels with gradation value La (x) = 3, When the pixels with the gradation value La (x) = 4 are aligned with 8 pixels,... And the input image signal Da is m = 8 bits, the left pixel position x = 8 with respect to this 8-bit image signal. The image becomes brighter continuously by one gradation from right to left.

また、図14(a)〜(k)は、図3(a)〜(c)に示す入力画像信号Daの階調値が1階調ずつ緩やかに減少している部分の信号の一部について、階調変換手段1における動作を説明するための図であり、図14(a)〜(k)における信号は、上記図13(a)〜(k)と同様の信号を示している。図14(a)〜(k)においては、画素位置x=8では階調値La(x)=1から階調値La(x)=8の変化となっており、それ以降の画素位置xでは順に階調値La(x)=8の画素が8画素、階調値La(x)=7の画素が8画素、階調値La(x)=6の画素が8画素、…と並んでおり、8ビットの入力画像信号Daに対し、画素位置x=8における階調値の差7の変化は画像の輪郭(エッジ)により、それ以降は1階調ずつ連続的に暗くなる画像となる。   FIGS. 14A to 14K show a part of the signal of the portion where the gradation value of the input image signal Da shown in FIGS. 3A to 3C is gradually decreased by one gradation. FIGS. 14A and 14B are diagrams for explaining the operation in the gradation converting means 1, and the signals in FIGS. 14A to 14K are the same signals as those in FIGS. 13A to 13K. 14A to 14K, the gradation value La (x) = 1 changes from the gradation value La (x) = 1 to the gradation value La (x) = 8 at the pixel position x = 8, and the subsequent pixel position x Then, in order, there are 8 pixels with gradation value La (x) = 8, 8 pixels with gradation value La (x) = 7, 8 pixels with gradation value La (x) = 6, and so on. The change of the gradation value difference 7 at the pixel position x = 8 with respect to the 8-bit input image signal Da is an image that becomes darker continuously by one gradation after that due to the contour (edge) of the image. Become.

以下、階調変換手段1の動作を図12、図13(a)〜(k)及び図14(a)〜(k)を用いて説明する。階調変換手段1へ図13(b)及び図14(b)に示すようなmビットの入力画像信号Da(階調値La(x))が入力される(図12のステップS101)と、入力画像信号Daは、階調変化検出手段10へ入力され、階調変化検出手段10内の階調変化量算出手段11で、水平方向に隣接する画素間の階調値の差分(すなわち、直前画素x−1との差分)が算出され、階調変化量dfxを、次式
dfx=La(x)−La(x−1)
として求める(ステップS102)。例えば、図13(c)では、画素位置x=8においてdfx=La(8)−La(7)を算出し、dfx=+1となる。同様に、画素位置x=16,24,32においてもdfx=+1となる。また、図14(c)では、画素位置x=8においてdfx=La(8)−La(7)を算出し、dfx=+7となり、画素位置x=16,24,32では、dfx=−1となる。
Hereinafter, the operation of the gradation converting means 1 will be described with reference to FIGS. 12, 13A to 13K, and 14A to 14K. When an m-bit input image signal Da (gradation value La (x)) as shown in FIGS. 13B and 14B is input to the gradation converting means 1 (step S101 in FIG. 12), The input image signal Da is input to the gradation change detection means 10, and the gradation change amount calculation means 11 in the gradation change detection means 10 determines the difference in gradation values between pixels adjacent in the horizontal direction (that is, immediately before (Difference from pixel x−1) is calculated, and the gradation change amount dfx is expressed by the following equation: dfx = La (x) −La (x−1)
(Step S102). For example, in FIG. 13C, dfx = La (8) −La (7) is calculated at the pixel position x = 8, and dfx = + 1. Similarly, dfx = + 1 at pixel positions x = 16, 24, and 32. Further, in FIG. 14C, dfx = La (8) −La (7) is calculated at the pixel position x = 8 and dfx = + 7, and at the pixel positions x = 16, 24, and 32, dfx = −1. It becomes.

図12において、階調変化量算出手段11で得られた階調変化量dfxは、補正制限係数設定手段30へ出力される(ステップS104)とともに、階調変化検出手段10内の階調変化量制限手段12及び階調変化位置検出手段13に出力される。階調変化量制限手段12及び階調変化位置検出手段13は、階調変化量dfxの値を所定の範囲内に制限した振幅制限階調変化量Xlmと、階調変化量dfxの値から階調値が変化した画素かを検出した結果である階調変化位置信号Ptを求める(ステップS103)。   In FIG. 12, the gradation change amount dfx obtained by the gradation change amount calculating means 11 is output to the correction limit coefficient setting means 30 (step S104), and the gradation change amount in the gradation change detecting means 10 is displayed. It is output to the limiting means 12 and the gradation change position detecting means 13. The gradation change amount limiting means 12 and the gradation change position detecting means 13 are based on the amplitude limit gradation change amount Xlm in which the value of the gradation change amount dfx is limited within a predetermined range and the value of the gradation change amount dfx. A gradation change position signal Pt, which is a result of detecting whether the tone value has changed, is obtained (step S103).

振幅制限階調変化量Xlmは、階調変化量dfxが所定の階調値の範囲、すなわち、−1から+1(図12中、TH=1で示す)までの範囲内となるように値が制限されており、入力画像信号Daの1階調の変化を検出するため、制限の範囲を−1から+1までとしている。すなわち、振幅制限階調変化量Xlmの値は、−1,0,+1の3値で示される。図13(d)及び図14(d)は、振幅制限階調変化量Xlmを示し、階調値が変化する位置では振幅制限階調変化量Xlmが+1又は−1に値を制限され、階調値が変化しない階調平坦区間では、振幅制限階調変化量Xlm=0となる。   The amplitude limit gradation change amount Xlm has a value such that the gradation change amount dfx is within a predetermined gradation value range, that is, a range from −1 to +1 (indicated by TH = 1 in FIG. 12). In order to detect a change in one gradation of the input image signal Da, the range of restriction is set to −1 to +1. That is, the value of the amplitude limit gradation change amount Xlm is represented by three values of −1, 0, and +1. FIGS. 13D and 14D show the amplitude limit gradation change amount Xlm, and the amplitude limit gradation change amount Xlm is limited to +1 or −1 at the position where the gradation value changes. In the gradation flat section where the tone value does not change, the amplitude limited gradation change amount Xlm = 0.

階調変化位置信号Ptは、階調変化量dfxの値から階調値が変化する画素の位置を検出した結果として得られる。階調変化量dfxの絶対値が0より大きく、1階調以上の差があれば階調値の変化が存在すると判断されたときには、階調変化位置信号Pt=1とし、階調変化量dfx=0で階調値が変化せず平坦であると判断されたときには、階調変化位置信号Pt=0とする。図13(e)では、画素位置x=8,16,24,32において、図14(e)では、画素位置x=8,16,24,32において、階調変化位置信号Pt=1となる。なお、階調変化位置信号Ptは、所定の階調値の差があり、階調値が変化する画素の位置が示されればよいので、階調変化量dfxの値そのものや、上記の振幅制限階調変化量Xlmの値とすることも可能である。以上のように、階調変化検出手段10は、入力画像信号Daにおける水平方向における階調変化量と階調値が変化する画素の位置を検出し、階調変化量dfxと、階調変化量dfxによる振幅制限階調変化量Xlmと階調変化位置信号Ptを得る。   The gradation change position signal Pt is obtained as a result of detecting the position of a pixel whose gradation value changes from the value of the gradation change amount dfx. When the absolute value of the gradation change amount dfx is larger than 0 and there is a difference of one gradation or more, if it is determined that there is a change in the gradation value, the gradation change position signal Pt = 1 is set and the gradation change amount dfx is set. If it is determined that the gradation value is flat without changing the gradation value, the gradation change position signal Pt = 0. 13E, the pixel position x = 8, 16, 24, 32. In FIG. 14E, the gradation change position signal Pt = 1 at the pixel position x = 8, 16, 24, 32. . Note that the gradation change position signal Pt has a predetermined gradation value difference, and it is only necessary to indicate the position of the pixel where the gradation value changes. It is also possible to set the value of the limited gradation change amount Xlm. As described above, the gradation change detecting means 10 detects the gradation change amount in the horizontal direction and the pixel position where the gradation value changes in the input image signal Da, and determines the gradation change amount dfx and the gradation change amount. An amplitude-limited gradation change amount Xlm by dfx and a gradation change position signal Pt are obtained.

次に、平坦幅予測手段20内の平坦幅カウント手段21において、初期化信号Sifによりカウント値を水平方向走査期間ごとで初期化し(カウント値を0とし)、階調変化位置信号Ptで示される画素位置を基準として、直前画素までの水平方向における階調値の変化がなく平坦な期間の画素数を求め、平坦幅カウント値Cntとする(ステップS105,S106)。具体的には、まず、初期化信号Sifにより水平方向走査期間ごとで初期化するとともに、階調変化位置信号Ptを基準として水平方向の画素数をカウントし、階調値の変化がない階調平坦区間の平坦幅、画素カウント値Cnt0を求める(ステップS105)。そして、画素カウント値Cnt0を1画素分遅延し、注目画素位置の直前画素までの平坦幅となる平坦幅カウント値Cntを得る(ステップS106)。   Next, in the flat width counting means 21 in the flat width predicting means 20, the count value is initialized for each horizontal scanning period by the initialization signal Sif (the count value is set to 0) and is indicated by the gradation change position signal Pt. Using the pixel position as a reference, the number of pixels in a flat period with no change in gradation value in the horizontal direction up to the immediately preceding pixel is obtained, and set as a flat width count value Cnt (steps S105 and S106). Specifically, first, initialization is performed for each horizontal scanning period by the initialization signal Sif, and the number of pixels in the horizontal direction is counted on the basis of the gradation change position signal Pt. The flat width of the flat section and the pixel count value Cnt0 are obtained (step S105). Then, the pixel count value Cnt0 is delayed by one pixel to obtain a flat width count value Cnt that is a flat width up to the pixel immediately before the target pixel position (step S106).

図13(f)において、画素カウント値Cnt0が、階調変化位置信号Pt=1となる画素位置x=8,16,24,32で、‘0’にリセットされるので、その次の画素位置(x+1)で、平坦幅カウント値Cntが‘0’となる。階調変化位置信号Pt=1となる画素位置xでは、直前画素x−1までにカウントされた画素数である平坦幅、すなわち、階調変化量dfx=0となる画素の連続数を示す平坦幅カウント値Cntが得られる。図14(f)においても同様である。   In FIG. 13F, the pixel count value Cnt0 is reset to “0” at the pixel positions x = 8, 16, 24, and 32 where the gradation change position signal Pt = 1, so that the next pixel position At (x + 1), the flat width count value Cnt becomes “0”. At the pixel position x where the gradation change position signal Pt = 1, the flat width which is the number of pixels counted up to the previous pixel x−1, that is, the flat number indicating the continuous number of pixels where the gradation change amount dfx = 0. A width count value Cnt is obtained. The same applies to FIG.

次に、図12において、平坦幅予測手段20内の巡回型フィルタ処理手段22で平坦幅を予測した値である平坦幅データ予測値dstを求め、傾き検出手段40で水平方向の階調値の傾きを検出した傾きデータ値Kslを求める動作は、階調変化位置信号Pt=1で示される階調値が変化する画素位置において行われる。   Next, in FIG. 12, a flat width data predicted value dst, which is a value obtained by predicting the flat width by the cyclic filter processing means 22 in the flat width predicting means 20, is obtained, and the inclination detecting means 40 determines the horizontal gradation value. The operation of obtaining the inclination data value Ksl from which the inclination has been detected is performed at the pixel position where the gradation value indicated by the gradation change position signal Pt = 1 changes.

巡回型フィルタ処理手段22は、初期化信号Sifにより出力結果を水平方向走査期間ごとで初期化するとともに、平坦幅カウント値Cntに対して、階調変化位置信号Pt=1で示される階調値が変化する画素位置ごとで巡回型のフィルタ処理を施し、このフィルタ処理の結果を階調値が変化する画素位置以降における平坦幅を予測した値である平坦幅データ予測値dstとする(ステップS107,S110)。巡回型のフィルタ処理の演算は低域通過フィルタを構成し、遅延平坦幅データ予測値pdstと、平坦幅カウント値Cntに対し、図12では、例えば、(pdst+Cnt)/2(上述式(1)の係数k=1/2,k=1/2)による巡回型フィルタ処理を施す。一方、階調変化位置信号Pt=1以外の階調平坦区間(Pt=0)では、その前で階調値が変化した画素の値が保持されて出力される(ステップS120)。 The recursive filter processing means 22 initializes the output result for each horizontal scanning period by the initialization signal Sif, and the gradation value indicated by the gradation change position signal Pt = 1 with respect to the flat width count value Cnt. A cyclic filter process is performed for each pixel position where the change in the pixel value, and the result of this filter process is set as a flat width data predicted value dst that is a predicted flat width after the pixel position where the gradation value changes (step S107). , S110). The calculation of the recursive filter processing constitutes a low-pass filter, and in FIG. 12, for example, (pdst + Cnt) / 2 (the above equation (1)) with respect to the delayed flat width data predicted value pdst and the flat width count value Cnt. The cyclic filter processing is performed using the coefficients k 1 = 1/2 and k 2 = 1/2). On the other hand, in the gradation flat section (Pt = 0) other than the gradation change position signal Pt = 1, the value of the pixel whose gradation value has changed before that is held and output (step S120).

平坦幅データ予測値dstは、水平方向に階調値が変化する際の平坦幅の低域周波数成分であり、したがって、水平方向における連続的に緩やかに階調値が変化する画素の領域において、その階調値の変化する際に検出される平坦幅の値を、急峻な変化なく得ることができる。このことにより、平坦幅データ予測値dstは、階調変化位置信号Pt=1で示される階調値が変化する画素位置以降における階調値の変化の平坦幅を予測した値として用いることができる。また、巡回型フィルタ処理により平坦幅を予測した値である平坦幅データ予測値dstとして得ているので、使用するメモリは、検出する平坦幅に相当する画素範囲に無関係であり、一定とすることができ、非常に緩やかに階調値が変化する区間においても、平坦幅を予測した値である平坦幅データ予測値dstが得られ、回路規模を大幅に増やすことなく、階調値の変化における階調平坦区間の幅を得ることができる。   The flat width data predicted value dst is a low-frequency component of the flat width when the gradation value changes in the horizontal direction. Therefore, in the pixel region where the gradation value changes continuously in the horizontal direction, A flat width value detected when the gradation value changes can be obtained without abrupt change. Thus, the flat width data predicted value dst can be used as a value predicting the flat width of the change in the gradation value after the pixel position where the gradation value indicated by the gradation change position signal Pt = 1 changes. . Further, since the flat width data predicted value dst, which is a value obtained by predicting the flat width by the cyclic filter processing, is obtained, the memory to be used is not related to the pixel range corresponding to the detected flat width and should be constant. Even in a section where the gradation value changes very slowly, the flat width data predicted value dst, which is a predicted flat width, can be obtained, and the gradation value can be changed without significantly increasing the circuit scale. The width of the gradation flat section can be obtained.

図13(g)及び図14(g)では、階調変化位置信号Pt=1となる画素位置x=8,16,24,32で1画素前のx−1における平坦幅データ予測値pdstと、平坦幅カウント値Cnt(図13(f)及び図14(f))に対し、(pdst+Cnt)/2による巡回型フィルタ処理を施す。階調平坦区間(Pt=0)では、画素位置x=8,16,24,32における値が保持されている。   In FIG. 13 (g) and FIG. 14 (g), the flat width data predicted value pdst at x−1 one pixel before at the pixel position x = 8, 16, 24, 32 where the gradation change position signal Pt = 1 is obtained. Then, the cyclic filter processing by (pdst + Cnt) / 2 is performed on the flat width count value Cnt (FIG. 13 (f) and FIG. 14 (f)). In the gradation flat section (Pt = 0), values at pixel positions x = 8, 16, 24, and 32 are held.

傾き検出手段40は、階調変化位置信号Pt=1で示される階調値が変化する画素位置において、振幅制限階調変化量Xlmと平坦幅データ予測値dstから、入力画像信号Daの水平方向の階調値の傾きを検出し、傾きデータ値Kslを求める(図12ステップS107,S111)。すなわち、傾きデータ値Kslは、階調変化位置信号Pt=1ごとで、振幅制限階調変化量Xlmと平坦幅データ予測値dstの値から、傾きデータ値Ksl=Xlm/dstとして算出する(ステップS111)。階調変化位置信号Pt=1以外の階調平坦区間(Pt=0)では、その前における階調値が変化した画素の値が保持される(ステップS120)。   The inclination detection means 40 detects the horizontal direction of the input image signal Da from the amplitude limit gradation change amount Xlm and the flat width data predicted value dst at the pixel position where the gradation value indicated by the gradation change position signal Pt = 1 changes. The gradient data value Ksl is obtained (steps S107 and S111 in FIG. 12). That is, the inclination data value Ksl is calculated as the inclination data value Ksl = Xlm / dst from the amplitude limit gradation change amount Xlm and the flat width data predicted value dst for each gradation change position signal Pt = 1 (Step 1). S111). In the gradation flat section (Pt = 0) other than the gradation change position signal Pt = 1, the value of the pixel whose gradation value has changed before that is held (step S120).

振幅制限階調変化量Xlmは階調変化量dfxを−1から+1までの範囲内に制限した値で入力されている(ステップS103にて)ので、検出される階調値の傾きデータ値Kslも−1から+1までの範囲内の値となる。   Since the amplitude limit gradation change amount Xlm is input as a value in which the gradation change amount dfx is limited within a range from −1 to +1 (in step S103), the gradient data value Ksl of the detected gradation value is set. Is also in the range from -1 to +1.

図13(h)によれば、階調変化位置信号Pt=1となる画素位置x=8では、傾きデータ値Ksl=+1/4となり、同様に、画素位置x=16,24,32で傾きデータ値Kslが求められる。また、図14(h)によれば、階調変化位置信号Pt=1となる画素位置x=8では、傾きデータ値Ksl=+1/4となり、画素位置x=16では、傾きデータ値Ksl=−1/6、同様に、画素位置x=16,24,32で傾きデータ値Kslが求められる。図13(h)又は図14(h)のいずれにおいても、階調平坦区間(Pt=0)では、画素位置x=8,16,24,32における値が保持されている。   According to FIG. 13H, at the pixel position x = 8 at which the gradation change position signal Pt = 1, the inclination data value Ksl = + 1/4, and similarly, the inclination at the pixel position x = 16, 24, 32. A data value Ksl is determined. Further, according to FIG. 14H, the inclination data value Ksl = + 1/4 at the pixel position x = 8 at which the gradation change position signal Pt = 1, and the inclination data value Ksl = at the pixel position x = 16. Similarly, the inclination data value Ksl is obtained at the pixel position x = 16, 24, 32. In both FIG. 13 (h) and FIG. 14 (h), values at pixel positions x = 8, 16, 24, and 32 are held in the gradation flat section (Pt = 0).

補正制限係数設定手段30は、階調変化量dfxの絶対値の大きさから補正制限係数rcを設定する(図12ステップS104)。この補正制限係数rcは、画像のエッジにおいては、画像信号に階調値が付加されないように補正値を制限することができる値として求められ、例えば、階調の補正値に対する乗算値とし、0から1までの範囲内の値として設定する。   The correction limit coefficient setting unit 30 sets the correction limit coefficient rc from the magnitude of the absolute value of the gradation change amount dfx (step S104 in FIG. 12). The correction limiting coefficient rc is obtained as a value that can limit the correction value so that the gradation value is not added to the image signal at the edge of the image. For example, the correction restriction coefficient rc is a multiplication value for the gradation correction value. To a value in the range from 1 to 1.

ここで、階調変化量dfxは、隣接する画素間の階調値の差分から得ているので、画像のエッジ近傍の画素では、画像のエッジ成分による階調の差も含む。階調数を拡張する画素の領域は、滑らかに階調値が変化し、1階調の差で変化する領域としているので、画像のエッジでは補正値が付加されないようにする必要がある。よって、階調変化量dfxの大きさから、画像のエッジに隣接する画素で階調値の変化の差分が画像のエッジによるものか否かを判定し、その結果から、補正制限係数rcを設定する。   Here, since the gradation change amount dfx is obtained from the difference in gradation value between adjacent pixels, the gradation difference due to the edge component of the image is also included in the pixels near the edge of the image. The pixel area where the number of gradations is expanded is an area in which the gradation value changes smoothly and changes by a difference of one gradation, so it is necessary to prevent the correction value from being added at the edge of the image. Therefore, it is determined from the magnitude of the gradation change amount dfx whether or not the difference in gradation value in the pixel adjacent to the edge of the image is due to the edge of the image, and the correction limiting coefficient rc is set based on the result. To do.

一例として、階調値が変化する際の階調変化量dfxの絶対値と階調変化量dfxの低域周波数成分の大きさから最大差分絶対値dfmを求め、図6に示したような特性で変換することで補正制限係数rcをrc=0〜1として求めると、階調値が変化する画素近傍に画像のエッジが存在すると判定された画素では、補正制限係数rcの値がrc=0になり、その値により、補正の値が制限されることになる。階調変化量dfxのみによらず、階調変化量dfxの低域成分を用いることで、階調値が変化する画素位置の近傍の画素における画像のエッジによる階調値の変化も考慮することができ、より精度よく画像のエッジが存在する画素か否かを判定できる。   As an example, the maximum difference absolute value dfm is obtained from the absolute value of the gradation change amount dfx when the gradation value changes and the magnitude of the low frequency component of the gradation change amount dfx, and the characteristics as shown in FIG. If the correction limit coefficient rc is determined as rc = 0 to 1 by converting in the above, the correction limit coefficient rc has a value of rc = 0 for pixels determined to have an image edge in the vicinity of the pixel whose gradation value changes. Therefore, the correction value is limited by the value. By using the low-frequency component of the gradation change amount dfx, not only the gradation change amount dfx, also consider the change in the gradation value due to the edge of the image in the pixel near the pixel position where the gradation value changes. It is possible to determine whether or not the pixel has an image edge with higher accuracy.

図13(a)〜(k)においては、階調変化位置信号Pt=1となる画素位置x=8,16,24,32のいずれの位置でも階調変化量dfx(同図(a))はdfx=+1であるので、補正制限係数rcは常に補正制限係数rc=1となる(図示せず)。図14(a)〜(k)の場合は、画素位置x=8における階調変化量dfx(同図(a))はdfx=+7であるので、この位置における補正制限係数rcはrc=0となるが、それ以外の画素位置x=16,24,32の位置では、階調変化量dfx=+1であるので、補正制限係数rcはrc=1となる。   13A to 13K, the gradation change amount dfx (FIG. 13A) is obtained at any of the pixel positions x = 8, 16, 24, and 32 where the gradation change position signal Pt = 1. Since dfx = + 1, the correction limiting coefficient rc is always the correction limiting coefficient rc = 1 (not shown). In the case of FIGS. 14A to 14K, the gradation change amount dfx (FIG. 14A) at the pixel position x = 8 is dfx = + 7, and therefore the correction limiting coefficient rc at this position is rc = 0. However, at other pixel positions x = 16, 24, and 32, the gradation change amount dfx = + 1, so that the correction limiting coefficient rc is rc = 1.

次に、補正ビット生成手段50は、初期化信号Sifにより水平方向走査期間ごとで初期化するとともに、階調変化位置信号Ptに従い、傾きデータ値Kslによる階調変化量dKと振幅制限階調変化量Xlmと補正制限係数rcから補正ビットデータCdを生成する(図12ステップS112〜S114,S121〜S122、及びS130,S131)。   Next, the correction bit generation means 50 is initialized for each horizontal scanning period by the initialization signal Sif, and the gradation change amount dK and the amplitude-limited gradation change by the inclination data value Ksl according to the gradation change position signal Pt. Correction bit data Cd is generated from the amount Xlm and the correction limiting coefficient rc (steps S112 to S114, S121 to S122, and S130 and S131 in FIG. 12).

詳細に説明すると、補正ビット生成手段50は、初期化信号Sifが示す水平方向走査期間の区切りにおいて、入力画像信号Daに付加すべき階調値である補正値aCdを初期化するとともに、階調変化量dfxから得た階調変化位置信号Ptに応じて、補正値aCdを生成する処理を切り換える(ステップS112)。   More specifically, the correction bit generation means 50 initializes a correction value aCd, which is a gradation value to be added to the input image signal Da, at the boundary of the horizontal scanning period indicated by the initialization signal Sif. The process of generating the correction value aCd is switched according to the gradation change position signal Pt obtained from the change amount dfx (step S112).

階調値が変化する階調変化位置信号Pt=1の場合(ステップS112)は、振幅制限階調変化量Xlmと補正制限係数rcを乗算し、乗算結果である補正値mCd=(rc)×(Xlm)を算出する(ステップS113)。そして、得られた補正値mCdを補正値aCdと決定する(ステップS114)。振幅制限階調変化量Xlmは入力画像信号Daの1階調の値に相当する−1から+1までの範囲内に制限されており、また、補正制限係数rcは階調変化量dfxの大きさに応じて0〜1の値で得ているので、補正値mCdは、階調変化量dfxが大きく、画像のエッジが近傍に存在する画素(補正制限係数rc=0)では補正値mCd=0となり、それ以外の画素では、−1から+1までの範囲内の絶対値が1以下となる小数として表現される。   When the gradation change position signal Pt = 1 at which the gradation value changes (step S112), the amplitude limit gradation change amount Xlm is multiplied by the correction restriction coefficient rc, and the correction value mCd = (rc) × (Xlm) is calculated (step S113). Then, the obtained correction value mCd is determined as the correction value aCd (step S114). The amplitude limit gradation change amount Xlm is limited within a range from −1 to +1 corresponding to the value of one gradation of the input image signal Da, and the correction limit coefficient rc is the magnitude of the gradation change amount dfx. Therefore, the correction value mCd is a correction value mCd = 0 at a pixel (correction limiting coefficient rc = 0) in which the gradation change amount dfx is large and the edge of the image exists in the vicinity. In other pixels, the absolute value in the range from −1 to +1 is expressed as a decimal number that is 1 or less.

一方、階調変化位置信号Pt=0である階調平坦区間では(ステップS112)、傾きデータ値Kslを補正値の隣接する画素ごとの階調変化量dKとして(dK=Kslとする)、直前画素における補正値(遅延補正値pCd)から階調変化量dKを減算(pCd−dK)し、階調平坦区間における補正値sCdを得る(ステップS121)。なお、減算後、補正値sCdの値の符号が遅延補正値pCdから反転した場合(+が−、又は−が+へ変化)と、遅延補正値pCdが‘0’での減算処理の場合は、補正値sCdは‘0’(sCd=0)として出力するものとする。そして、この補正値sCdを補正値aCdと決定する(ステップS122)。これにより、階調平坦区間における補正値sCdは、変化位置から順に階調変化量dKの絶対値の大きさ(すなわち、傾きデータ値Kslの絶対値|Ksl|)で変化した値となる。ここで、傾きデータ値Kslが−1から+1までの範囲内の値であるので、補正値sCdについても−1から+1までの範囲内の絶対値が1以下となる小数として表現される。   On the other hand, in the gradation flat section where the gradation change position signal Pt = 0 (step S112), the gradient data value Ksl is set as the gradation change amount dK for each adjacent pixel of the correction value (dK = Ksl), and immediately before. The gradation change amount dK is subtracted (pCd−dK) from the correction value (delay correction value pCd) in the pixel to obtain the correction value sCd in the gradation flat section (step S121). In addition, after the subtraction, when the sign of the correction value sCd is inverted from the delay correction value pCd (+ changes to − or − changes to +), and when the delay correction value pCd is “0”, The correction value sCd is output as “0” (sCd = 0). Then, the correction value sCd is determined as the correction value aCd (step S122). As a result, the correction value sCd in the gradation flat section becomes a value that changes in order of the absolute value of the gradation change amount dK from the change position (that is, the absolute value | Ksl | of the gradient data value Ksl). Here, since the slope data value Ksl is a value in the range from −1 to +1, the correction value sCd is also expressed as a decimal number whose absolute value in the range from −1 to +1 is 1 or less.

上記により得られた補正値aCdは、所定のビット数となるビット列の値へ変換されて、付加する値を示す付加ビットEと値の符号ビットを含めて補正ビットデータCdとして求められる(ステップS130)。また、補正値aCdは、1画素分遅延されて、直前画素における補正値pCdとして次の画素の処理へ送られる(ステップS131)。   The correction value aCd obtained as described above is converted into a bit string value having a predetermined number of bits, and is obtained as correction bit data Cd including an additional bit E indicating a value to be added and a sign bit of the value (step S130). ). The correction value aCd is delayed by one pixel and sent to the next pixel process as the correction value pCd for the immediately preceding pixel (step S131).

以上の動作から、入力画像信号Daに対し付加すべき補正値aCd(すなわち、補正ビットデータCd)は、階調値が変化する画素位置(Pt=1)で振幅制限階調変化量Xlmと補正制限係数rcによる補正値aCd=(rc)×(Xlm)として得て、階調値が変化しない階調平坦区間(Pt=0)では、階調値が変化する画素位置における値から順に、傾きデータ値Kslによる階調値の差で順次0まで変化する値として得られる。乗算結果(rc)×(Xlm)による補正値、傾きデータ値Kslはともに、−1から+1までの範囲内の絶対値が1以下となる小数として表現されており、したがって、補正値aCdについても、1以下の小数となる精度を持った階調値となる。   From the above operation, the correction value aCd (that is, the correction bit data Cd) to be added to the input image signal Da is corrected to the amplitude limit gradation change amount Xlm at the pixel position (Pt = 1) where the gradation value changes. In a gradation flat section (Pt = 0) obtained as a correction value aCd = (rc) × (Xlm) by the limiting coefficient rc, the gradient is sequentially increased from the value at the pixel position where the gradation value changes. It is obtained as a value that sequentially changes to 0 due to the difference in gradation value by the data value Ksl. Both the correction value based on the multiplication result (rc) × (Xlm) and the slope data value Ksl are expressed as decimal numbers whose absolute value in the range from −1 to +1 is 1 or less, and therefore the correction value aCd is also expressed. 1 is a gradation value having an accuracy of a decimal number of 1 or less.

また、補正制限係数rcを用いて補正値mCd=(rc)×(Xlm)を得ているので、緩やかに階調値が変化する画素の領域においては、階調値が変化する画素位置から順に、階調変化量dKの階調値の差の変化を持つ補正値aCdとなるが、一方で、階調値の変化が画像のエッジによると判断される場合は、補正値mCd=0となり、それ以降の画素でも補正値は0となり、画像の輪郭情報を保つような補正値として得ることができる。   In addition, since the correction value mCd = (rc) × (Xlm) is obtained using the correction limiting coefficient rc, in the pixel region where the gradation value changes gradually, the pixel position where the gradation value changes sequentially. The correction value aCd has a change in the gradation value difference of the gradation change amount dK. On the other hand, if it is determined that the change in the gradation value is caused by the edge of the image, the correction value mCd = 0. The correction value is 0 even in the subsequent pixels, and can be obtained as a correction value that preserves the contour information of the image.

図13(i)によれば、階調変化位置信号Pt=1となる画素位置x=8では、補正値aCd=+1であり、それ以降の階調平坦区間では、画素位置x=8における補正値aCd=+1から画素の順に、3/4,2/4,1/4,0というように、傾きデータ値Kslによる階調値の差−1/4の変化を持った補正値aCd(すなわち、補正ビットデータCd)として得られる。同様に、画素位置x=24では、補正値aCd=+1であり、それ以降の階調変化位置信号Pt=0の画素では、画素位置x=24における補正値aCd=+1から順に、6/7,5/7,4/7,…というように、傾きデータ値Kslによる階調値の差−1/7の変化を持った補正値aCdとして得られる。   According to FIG. 13I, the correction value aCd = + 1 at the pixel position x = 8 where the gradation change position signal Pt = 1, and the correction at the pixel position x = 8 in the subsequent gradation flat section. The correction value aCd having a change of the gradation value difference −1/4 due to the inclination data value Ksl (ie, 3/4, 2/4, 1/4, 0 in order of the pixel from the value aCd = + 1) , Corrected bit data Cd). Similarly, at the pixel position x = 24, the correction value aCd = + 1, and in the subsequent pixels with the gradation change position signal Pt = 0, the correction value aCd = + 1 at the pixel position x = 24 is sequentially 6/7. , 5/7, 4/7,..., 5/7,..., 5/7,...

また、図14(i)によれば、階調変化位置信号Pt=1となる画素位置x=16では、補正値aCd=−1であり、それ以降の階調平坦区間では、画素位置x=16における補正値aCd=−1から順に、−5/6,−4/6,−3/6,…というように、傾きデータ値Kslによる階調値の差+1/6の変化を持った補正値aCd(すなわち、補正ビットデータCd)として得られる。同様に、画素位置x=24では、補正値aCd=−1であり、それ以降の階調変化位置信号Pt=0の画素では、画素位置x=24における補正値aCd=−1から順に、−6/7,−5/7,−4/7,…というように、傾きデータ値Kslによる階調値の差+1/7の変化を持った補正値aCdとして得られる。なお、画素位置x=8では、階調変化量dfx=+7で補正制限係数rc=0であるので、補正値aCd=0となる。そのため、それ以降の階調平坦区間でも、補正値aCd(すなわち、補正ビットデータCd)は0となる。   Further, according to FIG. 14 (i), the correction value aCd = −1 at the pixel position x = 16 at which the gradation change position signal Pt = 1, and in the subsequent gradation flat section, the pixel position x = 16, correction values aCd = −1, in order from −5/6, −4/6, −3/6,... It is obtained as a value aCd (that is, correction bit data Cd). Similarly, the correction value aCd = −1 at the pixel position x = 24, and in the subsequent pixels with the gradation change position signal Pt = 0, the correction value aCd = −1 at the pixel position x = 24 in order, − 6/7, -5/7, -4/7, and so on, are obtained as correction values aCd having a change of the gradation value difference +1/7 by the inclination data value Ksl. At the pixel position x = 8, the gradation change amount dfx = + 7 and the correction limiting coefficient rc = 0, so that the correction value aCd = 0. Therefore, the correction value aCd (that is, the correction bit data Cd) is 0 even in the subsequent gray level flat section.

画素値演算手段62は、補正ビット生成手段50からの補正ビットデータCdと入力画像信号Daの画素位置を合わせるよう遅延補償された画像信号Dd(又は入力画像信号Da)に対し、補正ビットデータCdを整数部の位置を合わせて減算することで、新たな出力画像信号Dbを算出する(図12のステップS132)。すなわち、画素値演算手段62は、画像信号Ddに対する補正ビットデータCdの演算処理として、画像信号Ddの階調値La(x)から補正ビットデータCdの値を減算して、画像信号Ddの最下位側に付加ビットEの値を結合するよう付加することに相当する処理を行う(図11参照)。なお、演算後の値が負の値となる場合は、出力画像信号Dbを‘0’(Db=0)とし、出力画像信号Dbの設定したビット数(最大値)を超える値となる場合は、値を最大値として、出力画像信号Dbの値を制限する。   The pixel value calculation unit 62 applies correction bit data Cd to the correction bit data Cd from the correction bit generation unit 50 and the image signal Dd (or input image signal Da) that has been delay compensated so as to match the pixel position of the input image signal Da. Is subtracted in accordance with the position of the integer part to calculate a new output image signal Db (step S132 in FIG. 12). That is, the pixel value calculation means 62 subtracts the value of the correction bit data Cd from the gradation value La (x) of the image signal Dd as the calculation processing of the correction bit data Cd with respect to the image signal Dd. Processing equivalent to adding the value of the additional bit E to the lower side is performed (see FIG. 11). When the calculated value is a negative value, the output image signal Db is set to “0” (Db = 0), and the value exceeds the set number of bits (maximum value) of the output image signal Db. The value of the output image signal Db is limited with the value as the maximum value.

補正ビットデータCdは、画像信号Dd(又は入力画像信号Da)の階調値に対して、小数部を含むので、画素値演算手段62において演算処理された後の出力画像信号Dbは、画像信号Ddに対し小数部を有した精度の高い画像信号となる。出力画像信号Dbは、小数部を含む補正ビットデータCdによる小数部のビット数を有するので、階調値の分解能が増加したこととなり、より滑らかな階調値の変化を表現できるようになる。また、階調値の変化が画像のエッジによる場合は、補正ビットデータCdは0として得られているため、その結果、画像のエッジ部に隣接する画素では階調が付加されず、出力画像信号Dbの輪郭情報を保ちながら、画像のエッジ以外の緩やかに階調値が変化する画素の領域において、画像の滑らかさを増すことができる。   Since the correction bit data Cd includes a decimal part with respect to the gradation value of the image signal Dd (or input image signal Da), the output image signal Db after being processed by the pixel value calculation means 62 is the image signal. A highly accurate image signal having a decimal part with respect to Dd. Since the output image signal Db has the number of bits in the decimal part of the correction bit data Cd including the decimal part, the resolution of the gradation value is increased, and a smoother change in the gradation value can be expressed. When the change in the gradation value is caused by the edge of the image, the correction bit data Cd is obtained as 0. As a result, no gradation is added to the pixel adjacent to the edge portion of the image, and the output image signal While maintaining the outline information of Db, the smoothness of the image can be increased in the pixel region where the gradation value gradually changes other than the edge of the image.

図13(j)及び図14(j)では、補正ビットデータCdを画像信号Ddに付加した値を、画像信号Ddの最小階調値を1として表し、図13(j)によれば、補正ビットデータCdを付加した後の出力画像信号Dbの階調値Lb(x)は、画像信号Ddの階調値La(x)から補正ビットデータCdを減算することで、階調変化位置信号Pt=1の画素位置x=8では階調値Lb(x)=4/4で、それ以降の階調平坦区間では、画素位置x=8における階調値から画素位置の順に、5/4,6/4,7/4,…というように、1/4ごとで増加する変化を持った階調値として得られる。同様に、画素位置x=24では、出力画像信号Dbの階調値Lb(x)=21/7で、それ以降の階調平坦区間では、画素位置x=24における階調値から画素位置の順に、22/7,23/7,24/7,…というように、1/7ごとで増加する変化を持った階調値として得られる。   In FIG. 13 (j) and FIG. 14 (j), the value obtained by adding the correction bit data Cd to the image signal Dd is represented by 1 as the minimum gradation value of the image signal Dd. According to FIG. The gradation value Lb (x) of the output image signal Db after adding the bit data Cd is obtained by subtracting the correction bit data Cd from the gradation value La (x) of the image signal Dd, thereby obtaining the gradation change position signal Pt. = 1/4 at the pixel position x = 8, the gradation value Lb (x) = 4/4, and in the subsequent gradation flat interval, the gradation value from the gradation value at the pixel position x = 8 to the pixel position is 5/4. 6/4, 7/4,..., And so on. Similarly, at the pixel position x = 24, the gradation value Lb (x) of the output image signal Db is 21/7, and in the subsequent gradation flat period, the pixel position is changed from the gradation value at the pixel position x = 24. The gradation values are obtained as gradation values having a change increasing every 1/7, such as 22/7, 23/7, 24/7,.

また、図14(j)によれば、出力画像信号Dbの階調値Lb(x)は、階調変化位置信号Pt=1の画素位置x=16における階調値Lb(x)=48/6で、それ以降の階調平坦区間では、画素位置x=16における階調値から画素位置の順に、47/6,46/6,45/6,…というように、1/6ごとで減少する変化を持った階調値として得られる。同様に、画素位置x=24では、出力画像信号Dbの階調値Lb(x)=49/7で、それ以降の階調平坦区間では、画素位置x=24における階調値から画素位置の順に、48/7,47/7,46/7,…というように、1/7ごとで減少する変化を持った階調値として得られる。なお、図14(j)の画素位置x=8では、補正値aCd(すなわち、補正ビットデータCd)は0であるため、画素位置x=8とそれ以降の階調平坦区間(x=15までの画素)でも、階調値の変化はない。   Further, according to FIG. 14J, the gradation value Lb (x) of the output image signal Db is the gradation value Lb (x) = 48 / at the pixel position x = 16 of the gradation change position signal Pt = 1. 6 and thereafter, in the gray level flat section, the gray level value decreases from the gray level value at the pixel position x = 16 in units of 1/6, such as 47/6, 46/6, 45/6,. It is obtained as a gradation value having a change. Similarly, at the pixel position x = 24, the gradation value Lb (x) = 49/7 of the output image signal Db, and in the subsequent gradation flat interval, the pixel position is changed from the gradation value at the pixel position x = 24. The tone values are obtained as gradation values having a change that decreases every 1/7, such as 48/7, 47/7, 46/7,. It should be noted that since the correction value aCd (that is, the correction bit data Cd) is 0 at the pixel position x = 8 in FIG. 14J, the pixel position x = 8 and the subsequent gray level flat section (x = 15). No change in gradation value is possible even in the case of the pixel.

図13(k)及び図14(k)では、補正ビットデータCdにおける付加ビットEを4ビットとした場合の出力画像信号Dbを示しており、図13(k)によれば、出力画像信号Dbは、階調変化位置信号Pt=1となる画素位置x=8,16,24,32から画素位置の順に、傾きデータ値Kslに相当する値ごとで増加する変化を持った階調値として得られ、結果として階調値の変化がより滑らかに変換された12ビットの出力画像信号Dbが得られる。さらに、図14(k)においても、出力画像信号Dbは、階調変化位置信号Pt=1となる画素位置x=16,24,32から画素位置の順に、傾きデータ値Kslに相当する値ごとで減少する変化を持った階調値として得られ、結果として階調値の変化がより滑らかに変換された12ビットの出力画像信号Dbが得られる。   13 (k) and 14 (k) show the output image signal Db when the additional bit E in the correction bit data Cd is 4 bits. According to FIG. 13 (k), the output image signal Db is shown. Is obtained as a gradation value having a change increasing for each value corresponding to the gradient data value Ksl in the order of the pixel position from the pixel position x = 8, 16, 24, 32 where the gradation change position signal Pt = 1. As a result, a 12-bit output image signal Db in which the change in gradation value is converted more smoothly is obtained. Further, also in FIG. 14 (k), the output image signal Db is for each value corresponding to the inclination data value Ksl in the order of the pixel position from the pixel position x = 16, 24, 32 where the gradation change position signal Pt = 1. As a result, a 12-bit output image signal Db is obtained in which the change in gradation value is more smoothly converted.

なお、図1、図11、図13(a)〜(k)、及び図14(a)〜(k)においては、補正ビットデータCdにおける付加ビットEを4ビットで生成する場合を示しているが、本発明はこのよう態様に限定されず、より多くのビット数で補正ビットデータCd(すなわち、補正値aCd)を表現してもよい。この場合には、精度の高い、より滑らかな階調値の変化となる画像信号を得ることができる。例えば、図13(a)〜(k)において、画素位置x=8から次の階調値が変化する画素までの間は、傾きデータ値Kslが+1/4であるので、補正値aCdの絶対値1/4の変化を示すため、付加ビットEを3ビット分で構成すれば、誤差無く補正ビットデータCdを表現できる。しかし、図13(a)〜(k)の画素位置x=24以降は、傾きデータ値Kslが+1/7であるので、補正値aCdにおける階調変化量を示すため、付加ビットEとしてより多くのビット数を用いることにより、少ない誤差で補正ビットデータCdを表現できる。   1, 11, 13 (a) to (k), and FIGS. 14 (a) to (k), the case where the additional bit E in the correction bit data Cd is generated with 4 bits is shown. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and the correction bit data Cd (that is, the correction value aCd) may be expressed by a larger number of bits. In this case, it is possible to obtain an image signal with a more accurate and smoother gradation value change. For example, in FIGS. 13A to 13K, since the inclination data value Ksl is +1/4 from the pixel position x = 8 to the pixel where the next gradation value changes, the absolute value of the correction value aCd Since the change of the value ¼ is indicated, the correction bit data Cd can be expressed without error if the additional bit E is composed of 3 bits. However, after the pixel position x = 24 in FIGS. 13A to 13K, since the inclination data value Ksl is +1/7, the amount of gradation change in the correction value aCd is indicated. Therefore, the corrected bit data Cd can be expressed with a small error.

言い換えれば、補正値aCdは、振幅制限階調変化量Xlmと平坦幅データ予測値dstから求められた傾きデータ値Kslにより得られるので、平坦幅予測手段20が求める平坦幅データ予測値dstにおける最大幅(画素数)を大きくし、傾きデータ値Kslを表現するビット数を多くすることによって、補正値aCdの変化をより細かくすることができる。よって、補正ビットデータCdにおける付加ビットEのビット数を多くすると、より階調の分解能(精度)の高い画像を得ることができる。   In other words, the correction value aCd is obtained from the slope data value Ksl obtained from the amplitude limit gradation change amount Xlm and the flat width data predicted value dst, so The change in the correction value aCd can be made finer by increasing the number of pixels (the number of pixels) and increasing the number of bits representing the inclination data value Ksl. Therefore, when the number of additional bits E in the correction bit data Cd is increased, an image with higher gradation resolution (accuracy) can be obtained.

このとき、平坦幅データ予測値dstは、階調値が変化する画素位置以降における平坦幅を予測した値として得ており、補正値aCdは、階調値が変化する画素から順次、直前画素における補正値aCdと傾きデータ値Kslによる階調変化量dKとの減算(pCd−dK)で得ているので、非常に緩やかに階調値が変化する区間においても、階調値の変化する際の平坦幅分の画像信号、補正値を保持する必要がない。したがって、平坦幅データ予測値dstを得るための平坦幅予測手段20を構成するビット数と、傾きデータ値Kslを表すビット数を1増やすごとに2倍の精度で補正値aCdを表現することができる。このため、例えば、1023画素幅までの平坦幅データ予測値dstを10ビットで構成し、傾きデータ値Kslを10ビットで得て、補正ビットデータCdにおける付加ビットEを10ビットとすることで、8ビットの入力画像信号Da(256階調の画像)から18ビット(262144階調の画像)のデータへ変換する場合であっても、平坦幅予測手段20を構成するビット数と傾きデータ値Ksl、補正ビットデータCdを表すビット数を増やすのみで、増加したビット数分に相当する画素数分の遅延手段、すなわち、保持するデータを増加させる必要はない。よって、実施の形態1によれば、回路規模の大幅に増加させることなく、実時間の処理によって、非常に緩やかに階調値が変化する画素の領域においても、高い精度の出力画像信号Dbを得ることができる。   At this time, the flat width data predicted value dst is obtained as a value obtained by predicting the flat width after the pixel position where the gradation value changes, and the correction value aCd is sequentially calculated from the pixel where the gradation value changes in the immediately preceding pixel. Since it is obtained by subtraction (pCd−dK) of the correction value aCd and the gradation change amount dK based on the inclination data value Ksl, even when the gradation value changes very slowly, There is no need to hold image signals and correction values for a flat width. Therefore, each time the number of bits constituting the flat width prediction means 20 for obtaining the flat width data predicted value dst and the number of bits representing the slope data value Ksl are increased by 1, the correction value aCd can be expressed with double accuracy. it can. For this reason, for example, the flat width data predicted value dst up to 1023 pixel width is composed of 10 bits, the gradient data value Ksl is obtained with 10 bits, and the additional bit E in the correction bit data Cd is 10 bits. Even when the 8-bit input image signal Da (256-gradation image) is converted to 18-bit (262144-gradation image) data, the number of bits constituting the flat width prediction means 20 and the gradient data value Ksl. Only by increasing the number of bits representing the correction bit data Cd, there is no need to increase the delay means, that is, the data to be held, by the number of pixels corresponding to the increased number of bits. Therefore, according to the first embodiment, the output image signal Db with high accuracy can be obtained even in a pixel region in which the gradation value changes very slowly by real-time processing without greatly increasing the circuit scale. Obtainable.

《1−4》効果.
以上に説明したように、実施の形態1の画像処理装置によれば、平坦幅分の画像信号を保持せずに実時間で処理し、回路規模を大幅に増やすことなく、非常に緩やかに階調値が変化する区間や、階調値の変化が画像のエッジによると判断される場合においても、階調値の変化を検出して適切な補正ビットデータCdを得て、画像信号の階調数を拡張し、量子化ノイズ又は擬似輪郭を低減された階調値の変化が滑らかで、高品位な画像信号を得ることができる。
<< 1-4 >> Effect.
As described above, according to the image processing apparatus of the first embodiment, the image signal for the flat width is processed in real time without being held, and the process is performed very slowly without significantly increasing the circuit scale. Even in a section where the tone value changes or when it is determined that the change in the tone value is caused by the edge of the image, the change in the tone value is detected to obtain appropriate correction bit data Cd, and the tone of the image signal It is possible to obtain a high-quality image signal with a smooth gradation value change in which the number is expanded and quantization noise or pseudo contour is reduced.

なお、上記説明においては、入力画像信号Daを8ビットとし、補正ビットデータCdにおける付加ビットEを4ビットで生成して、12ビットの出力画像信号Dbへと階調数を拡張する場合を示しているが、入力画像信号Daの階調数は8ビットに限定されず、8ビット以外の階調数、例えば、10ビットの画像信号であってもよい。この場合は、14ビットの出力画像信号Dbが得られ、より精度の高い画像信号を得ることができる。また、補正ビットデータCd(すなわち、補正値aCd)のビット数を多くするよう構成した場合でも、補正ビットデータCdの生成までの構成におけるビット数、すなわち、平坦幅データ予測値dst、傾きデータ値Ksl、補正値aCdにおけるビット数を増やすのみで構成でき、同様の効果を奏することができる。   In the above description, the case where the input image signal Da is 8 bits, the additional bit E in the correction bit data Cd is generated by 4 bits, and the number of gradations is extended to the 12-bit output image signal Db is shown. However, the number of gradations of the input image signal Da is not limited to 8 bits, and may be an image signal having a number of gradations other than 8 bits, for example, 10 bits. In this case, a 14-bit output image signal Db is obtained, and a more accurate image signal can be obtained. Even when the number of bits of the correction bit data Cd (that is, the correction value aCd) is increased, the number of bits in the configuration up to the generation of the correction bit data Cd, that is, the flat width data predicted value dst, the inclination data value It can be configured only by increasing the number of bits in Ksl and correction value aCd, and the same effect can be achieved.

また、図1においては、補正制限係数設定手段30により、階調値の変化が画像のエッジによると判断される場合に、補正を制限する補正制限係数rcを設定し、画像のエッジが近傍に存在する画素(補正制限係数rc=0)では、階調値が付加されることはなく、画像の輪郭情報を保つよう構成しているが、階調変化検出手段10内の階調変化量制限手段12において、階調変化量dfxの値を−1から+1までの範囲内となるように値が制限された振幅制限階調変化量Xlmを求める際に、階調変化量dfxの値が−1から+1までの範囲を超えた場合は、その値を0とするように(すなわち、振幅制限階調変化量Xlm=0とする)構成しても、同様に、画像のエッジとなる画素以降における補正値aCdを0にできる。すなわち、階調変化量dfxの値が−1から+1までの範囲を超えた画像のエッジとなる画素における振幅制限階調変化量Xlm=0とすると、傾きデータ値Ksl=0となり、また、補正値aCd=(rc)×(Xlm)=0とできるので、補正制限係数rc=0とする場合と同じ補正値aCdが得られることになる。この場合は、画像のエッジによる階調値の変化がある画素以降の階調平坦区間のみの、補正値を0とする。   Further, in FIG. 1, when the correction limit coefficient setting means 30 determines that the change in the gradation value is caused by the edge of the image, the correction limit coefficient rc for limiting the correction is set so that the edge of the image is in the vicinity. In the existing pixel (correction limiting coefficient rc = 0), no gradation value is added and the contour information of the image is maintained. However, the gradation change amount limitation in the gradation change detecting means 10 is limited. When the means 12 obtains the amplitude limited gradation change amount Xlm whose value is limited so that the value of the gradation change amount dfx falls within the range from −1 to +1, the value of the gradation change amount dfx is − When the range from 1 to +1 is exceeded, even if the value is set to 0 (that is, the amplitude limit gradation change amount Xlm = 0), similarly, the pixels after the pixel that becomes the edge of the image The correction value aCd at 0 can be made zero. That is, if the amplitude limit gradation change amount Xlm = 0 at a pixel that is an edge of an image where the value of the gradation change amount dfx exceeds the range from −1 to +1, the inclination data value Ksl = 0 and correction is performed. Since the value aCd = (rc) × (Xlm) = 0 can be obtained, the same correction value aCd as when the correction limiting coefficient rc = 0 is obtained. In this case, the correction value is set to 0 only in the gradation flat section after the pixel in which the gradation value changes due to the edge of the image.

《1−5》変形例.
また、上記説明においては、階調変換手段1は入力画像信号Daの水平方向における階調値の変化において、水平方向の階調変化量を検出して階調値に対する補正ビットデータCdを生成し、補正ビットデータを画像信号に付加することで階調変換して量子化ノイズを低減する構成として説明したが、入力画像信号Daの垂直方向(画面表示走査線方向)の階調変化量を検出し、補正ビットデータCdを生成して画像信号に付加し、垂直方向の階調値の変化を滑らかなものとしてもよく、同様の効果を奏することができる。この場合は、階調変化検出手段10においては、垂直方向上下に位置する上の走査線上の画素との間の差分により階調変化量dfxを求め、平坦幅予測手段20と、傾き検出手段40と補正ビット生成手段50内における各信号の1画素分の遅延処理を1ライン分(1水平走査期間分)の遅延処理として、垂直方向上下に位置する画素における階調値の変化を検出でき、タイミング信号生成手段100からの初期化信号Sifによる初期化が垂直方向の同期信号(垂直同期信号)ごと(すなわち、フレームごと)で行われるように構成すればよい。
<< 1-5 >> Modifications.
In the above description, the gradation conversion means 1 detects the amount of gradation change in the horizontal direction and generates the correction bit data Cd for the gradation value in the change of the gradation value in the horizontal direction of the input image signal Da. In the above description, the correction bit data is added to the image signal to convert the gradation to reduce the quantization noise. However, the amount of gradation change in the vertical direction (screen display scanning line direction) of the input image signal Da is detected. Then, the correction bit data Cd may be generated and added to the image signal to smooth the change in the gradation value in the vertical direction, and the same effect can be obtained. In this case, the gradation change detecting means 10 obtains the gradation change amount dfx based on the difference between the pixels on the upper scanning line located vertically above and below, and the flat width predicting means 20 and the inclination detecting means 40. As a delay process for one pixel of each signal in the correction bit generation means 50 as a delay process for one line (one horizontal scanning period), it is possible to detect a change in gradation value in pixels located vertically above and below, What is necessary is just to comprise so that initialization by the initialization signal Sif from the timing signal production | generation means 100 may be performed for every synchronizing signal (vertical synchronizing signal) of a vertical direction (namely, every frame).

さらに、上記説明においては、画像処理装置における階調変換手段1の各構成がハードウェア構成であるように説明しているが、本発明を、プログラム制御におけるソフトウェアの処理により実現するよう構成してもよい。   Further, in the above description, it has been described that each configuration of the gradation converting means 1 in the image processing apparatus is a hardware configuration, but the present invention is configured to be realized by software processing in program control. Also good.

《2》実施の形態2.
上記実施の形態1においては、階調変化検出手段10内の階調変化量制限手段12が階調変化量dfxの値を−1から+1まで(入力画像信号Daの階調値の最下位1ビット分の差)の範囲内となるよう制限する画像処理装置及び画像処理方法を説明した。しかし、本発明は、このような態様に限定されず、例えば、階調変化検出手段10内の階調変化量制限手段12が階調変化量dfxの値を予め決められた最大値(1階調より大きい正の値)から予め決められた最小値(絶対値が1階調より大きい負の値)までの範囲内となるよう制限する画像処理装置及び画像処理方法にも適用できる。
<< 2 >> Embodiment 2
In the first embodiment, the gradation change amount limiting means 12 in the gradation change detection means 10 changes the gradation change amount dfx from −1 to +1 (the lowest 1 of the gradation values of the input image signal Da). The image processing apparatus and the image processing method for limiting the difference to be within the range of the bit difference) have been described. However, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the gradation change amount limiting unit 12 in the gradation change detection unit 10 sets the value of the gradation change amount dfx to a predetermined maximum value (first floor). The present invention can also be applied to an image processing apparatus and an image processing method that limit the range to a predetermined minimum value (a negative value whose absolute value is greater than one gradation) from a positive value greater than the key.

実施の形態2の画像処理装置は、上記実施の形態1の説明に用いた図1の画像処理装置と同様の構成を有する。したがって、実施の形態2の説明においては、図1をも参照する。実施の形態2の画像処理装置は、階調値の変化を検出する際に用いる階調値の差分値を1階調より大きな階調値の差である最大値と最小値に基づいて行うよう構成した点が、階調値の変化を検出する際に用いる階調値の差分値をー1及び+1としている実施の形態1の画像処理装置と相違する。この点を除いて、実施の形態2の画像処理装置は、上記実施の形態1の画像処理装置と同じである。   The image processing apparatus of the second embodiment has the same configuration as the image processing apparatus of FIG. 1 used for the description of the first embodiment. Therefore, FIG. 1 is also referred to in the description of the second embodiment. The image processing apparatus according to the second embodiment performs the difference value of the gradation values used when detecting the change of the gradation value based on the maximum value and the minimum value which are the differences of gradation values larger than one gradation. The configured point is different from the image processing apparatus according to the first embodiment in which the difference value of the gradation value used when detecting the change of the gradation value is set to −1 and +1. Except for this point, the image processing apparatus of the second embodiment is the same as the image processing apparatus of the first embodiment.

実施の形態2の画像処理装置において、図1に示される階調変換手段1において、入力画像信号Daの水平方向の階調値の変化を、階調値の差‘2’まで検出し、画素間の階調値の差分の最大値+2から最小値−2までの範囲内の変化を求める。そして、8ビットの入力画像信号Daに対し、整数部1ビットと小数部4ビットによる5ビットで示される値の付加ビットEによる補正値(補正ビットデータ)を生成して入力画像信号Daに付加し、12ビットに階調数を拡張した出力画像信号Dbに変換する。   In the image processing apparatus of the second embodiment, the gradation converting means 1 shown in FIG. 1 detects the change in the gradation value of the input image signal Da in the horizontal direction up to the gradation value difference “2”, and the pixel A change within a range from the maximum value +2 to the minimum value −2 of the difference between the gradation values is obtained. Then, for the 8-bit input image signal Da, a correction value (correction bit data) based on an additional bit E of a value indicated by 5 bits by an integer part 1 bit and a decimal part 4 bits is generated and added to the input image signal Da. Then, it is converted into an output image signal Db in which the number of gradations is expanded to 12 bits.

図1において、タイミング信号生成手段100と、階調変換手段1における構成及び動作は、画素間の階調値の差分の最大値+2から最小値−2までの範囲内の変化を求める点以外は、上記実施の形態1に示されるものと同じである。以下、実施の形態2における階調変換手段1の構成について説明する。   In FIG. 1, the configuration and operation of the timing signal generation unit 100 and the gradation conversion unit 1 are the same except that the change within the range from the maximum value +2 to the minimum value −2 of the difference in gradation value between pixels is obtained. This is the same as that shown in the first embodiment. Hereinafter, the configuration of the gradation converting means 1 in the second embodiment will be described.

階調変換手段1内の階調変化検出手段10は、入力画像信号Daにおける水平方向に隣接する画素間の階調値の差分を算出して階調変化量dfxの値を求め、階調変化量dfxを出力するとともに、この階調変化量dfxの値を所定の範囲に制限した振幅制限階調変化量Xlmと、階調変化量dfxの値から階調値が変化した画素か否かを検出した結果である階調値が変化した画素位置を示す階調変化位置信号Ptを出力する。   The gradation change detection means 10 in the gradation conversion means 1 calculates the difference in gradation value between pixels adjacent in the horizontal direction in the input image signal Da to obtain the value of the gradation change amount dfx, and the gradation change The amount dfx is output, and the amplitude limit gradation change amount Xlm in which the value of the gradation change amount dfx is limited to a predetermined range, and whether or not the pixel has a gradation value changed from the value of the gradation change amount dfx. A gradation change position signal Pt indicating the pixel position where the gradation value, which is the detection result, has changed is output.

振幅制限階調変化量Xlmは、階調変化検出手段10内の階調変化量制限手段12において求められ、階調変化量dfxが−2から+2までの範囲内となるように値を制限される。階調変化量制限手段12は、制限の範囲(−2から+2までの範囲)により、8ビットの入力画像信号Daの2階調までの変化を検出し、振幅制限階調変化量Xlmとして−2,−1,0,+1,+2のいずれかの値を出力する。   The amplitude limit gradation change amount Xlm is obtained by the gradation change amount restriction means 12 in the gradation change detection means 10, and the value is restricted so that the gradation change amount dfx falls within the range of −2 to +2. The The gradation change amount limiting means 12 detects a change of the 8-bit input image signal Da from 2 gradations within a limited range (a range from −2 to +2), and −− as an amplitude limited gradation change amount Xlm. Any one of 2, -1, 0, +1, and +2 is output.

また、階調変化位置信号Ptは、階調変化検出手段10内の階調変化位置検出手段13において、階調変化量dfxの値から、その絶対値の大きさが0より大きな値、1階調以上の差であれば階調値の変化が存在すると判断し、Pt=1となる。一方、階調変化位置信号Ptは、階調変化量dfxがdfx=0の場合には、その画素を階調値が変化せず平坦であると判断し、Pt=0となる。階調変化位置検出手段13の構成は、実施の形態1のものと同じである。   The gradation change position signal Pt is a value whose absolute value is larger than 0 from the value of the gradation change amount dfx in the gradation change position detection means 13 in the gradation change detection means 10. If the difference is greater than or equal to the key, it is determined that there is a change in gradation value, and Pt = 1. On the other hand, when the gradation change amount dfx is dfx = 0, the gradation change position signal Pt determines that the pixel is flat without changing the gradation value, and Pt = 0. The configuration of the gradation change position detecting means 13 is the same as that of the first embodiment.

平坦幅予測手段20は、階調変化検出手段10からの階調変化量dfxにより得られた階調変化位置信号Pt=1で示される画素位置を基準位置とし、この基準位置の画素(基準画素)の直前画素までの階調値の変化がなく平坦な期間(階調平坦区間)の画素数(平坦幅)を求め、直前画素までの階調平坦区間の平坦幅(平坦カウント値)に対し巡回型フィルタ処理を施し、階調値が変化する画素位置以降における階調平坦区間の平坦幅を予測した値である平坦幅データ予測値dstを求める。平坦幅予測手段20は、このような平坦幅データ予測値dstの生成処理を、階調値が変化する画素が検出される度に行う。   The flat width predicting means 20 uses the pixel position indicated by the gradation change position signal Pt = 1 obtained from the gradation change amount dfx from the gradation change detecting means 10 as a reference position, and a pixel (reference pixel) at this reference position. ) To obtain the number of pixels (flat width) in a flat period (gradation flat section) without change in the gradation value up to the previous pixel, and with respect to the flat width (flat count value) of the gradation flat section up to the previous pixel. Cyclic filter processing is performed to obtain a flat width data predicted value dst that is a value obtained by predicting the flat width of the flat gradation section after the pixel position where the gradation value changes. The flat width predicting means 20 performs such flat width data predicted value dst generation processing every time a pixel whose gradation value changes is detected.

補正制限係数設定手段30は、階調変化検出手段10からの階調変化量dfxにより、画像のエッジに隣接する画素における階調値の差分が画像のエッジによるものか否かを判定し、その結果から、画像のエッジでは階調の補正値が付加されないように補正値を制限することができる値として補正制限係数rcを設定する。例えば、補正制限係数rcは、図5に示すような補正制限係数設定手段30によって、階調変化量dfxの絶対値から得られる最大差分絶対値dfmに対し、比較する所定の値THをTH=2とすることにより、図6に示す特性となるよう、0から1までの範囲内の値として求められる。最大差分絶対値dfmが大きくなると、補正制限係数rcの値は0に近づき、階調値の変化が画像のエッジによると判断し、階調数が拡張されないよう補正値を制限する。一方、最大差分絶対値dfmの値が閾値TH=2以下である場合は、補正制限係数rc=1であり、入直画像信号Daの階調変化は+2から−2までの範囲内にある緩やかな階調値の変化であると判定し、階調数の拡張を行うよう設定できる。   The correction limiting coefficient setting unit 30 determines whether or not the difference between the gradation values in the pixels adjacent to the edge of the image is due to the edge of the image based on the gradation change amount dfx from the gradation change detection unit 10. From the result, the correction limiting coefficient rc is set as a value that can limit the correction value so that the gradation correction value is not added to the edge of the image. For example, the correction limit coefficient rc is a predetermined value TH to be compared with the maximum difference absolute value dfm obtained from the absolute value of the gradation change amount dfx by the correction limit coefficient setting unit 30 as shown in FIG. By setting the value to 2, a value in the range from 0 to 1 is obtained so as to obtain the characteristics shown in FIG. When the maximum difference absolute value dfm increases, the value of the correction limiting coefficient rc approaches 0, and it is determined that the change in gradation value is due to the edge of the image, and the correction value is limited so that the number of gradations is not expanded. On the other hand, when the value of the maximum difference absolute value dfm is equal to or smaller than the threshold value TH = 2, the correction limiting coefficient rc = 1, and the gradation change of the direct input image signal Da is a gradual range from +2 to −2. Therefore, it can be determined that the number of gradations is extended.

傾き検出手段40は、階調変化位置信号Pt=1で示される階調値が変化する画素位置において、振幅制限階調変化量Xlmと平坦幅データ予測値dstから、入力画像信号Daの水平方向の階調値の傾きを検出し、傾きデータ値Kslを求める。振幅制限階調変化量Xlmは、階調変化量dfxを−2から+2までの範囲内に制限した値で入力されているので、検出される階調値の傾きも−2から+2までの範囲内の値で制限された値となる。   The inclination detection means 40 detects the horizontal direction of the input image signal Da from the amplitude limit gradation change amount Xlm and the flat width data predicted value dst at the pixel position where the gradation value indicated by the gradation change position signal Pt = 1 changes. Is detected, and the inclination data value Ksl is obtained. Since the amplitude limit gradation change amount Xlm is input as a value in which the gradation change amount dfx is limited within the range of −2 to +2, the gradient of the detected gradation value also ranges from −2 to +2. It becomes a value limited by the value in.

補正ビット生成手段50は、傾き検出手段40からの傾きデータ値Kslを補正値の隣接する画素ごとの階調変化量dKとして求め(dK=Ksl)、階調変化位置信号Ptに従い、階調変化量dKと振幅制限階調変化量Xlmと補正制限係数rcから、入力画像信号(画素データ)Daに対し付加すべき補正値aCdを求め、その補正値aCdを入力画像信号Daの階調値の小数部を含む値による付加ビットEと、付加する値の符号ビットを含むビット列として、補正ビットデータCdを生成し、画素値演算手段62へ出力する。図10に示される補正ビット生成手段50の構成により、入力画像信号Daに対し付加すべき補正値aCdは、振幅制限階調変化量Xlmと補正制限係数rcによる値(rc)×(Xlm)と、この値から画素の順に傾きデータ値Kslによる階調値の差で順次0まで変化する値として得られ、小数部の精度を持った階調値となる。   The correction bit generation means 50 obtains the inclination data value Ksl from the inclination detection means 40 as the gradation change amount dK for each adjacent pixel of the correction value (dK = Ksl), and changes the gradation according to the gradation change position signal Pt. A correction value aCd to be added to the input image signal (pixel data) Da is obtained from the amount dK, the amplitude limit gradation change amount Xlm, and the correction limit coefficient rc, and the correction value aCd is determined as the gradation value of the input image signal Da. Correction bit data Cd is generated as a bit string including an additional bit E including a fractional part and a sign bit of the value to be added, and is output to the pixel value calculation means 62. With the configuration of the correction bit generation means 50 shown in FIG. 10, the correction value aCd to be added to the input image signal Da is a value (rc) × (Xlm) based on the amplitude limit gradation change amount Xlm and the correction limit coefficient rc. From this value, it is obtained as a value that sequentially changes to 0 by the difference of the gradation value by the inclination data value Ksl in order of the pixel, and becomes a gradation value having a decimal part precision.

ここで、補正ビットデータCdにおける付加ビットEを、整数部1ビットと小数部4ビットによる5ビットで生成し、入力画像信号Daに付加する場合は、例えば、符号を除く補正値aCdの絶対値を5ビットのビット列の値へ変換する。このとき、−2と+2の整数部2となる値については、ビット列で示すと32となるため、この値は5ビットとするよう値を制限し、31としてビット列における値を求め、補正値aCdを所定のビット数となるビット列の値とする。補正ビットデータCdは、補正値aCdの符号を示す符号ビット(1ビット以上のビット数を持つ)とともに、変換された5ビット付加ビットEによるビット列となる。   Here, in the case where the additional bit E in the correction bit data Cd is generated with 5 bits of an integer part 1 bit and a decimal part 4 bits and added to the input image signal Da, for example, the absolute value of the correction value aCd excluding the sign Is converted to a 5-bit bit string value. At this time, the value that becomes the integer part 2 of −2 and +2 is 32 in the bit string. Therefore, this value is limited to 5 bits, and the value in the bit string is obtained as 31, and the correction value aCd Is a bit string value having a predetermined number of bits. The correction bit data Cd is a bit string of the converted 5-bit additional bit E together with a sign bit (having a bit number of 1 bit or more) indicating the sign of the correction value aCd.

画素値演算手段62は、遅延補償手段61からの遅延補償された画像信号Ddの階調値に対し、補正ビット生成手段50からの補正ビットデータCdを整数部の位置を合わせて減算する演算処理を行い、新たな出力画像信号Dbを算出し、出力する。   The pixel value calculation unit 62 subtracts the correction bit data Cd from the correction bit generation unit 50 from the gradation value of the delay-compensated image signal Dd from the delay compensation unit 61 by matching the position of the integer part. To calculate and output a new output image signal Db.

図15は、実施の形態2における入力画像信号Da(又は遅延補償手段61からの遅延補償された画像信号Dd)と、補正ビット生成手段50からの補正ビットデータCd、及び画素値演算手段62から出力される出力画像信号Dbの関係を示す図である。ここでは、入力画像信号Da(又は画像信号Dd)がm=8ビット、補正ビットデータCdが符号ビットと付加ビットE(5ビット)、出力画像信号Dbがn=12ビットの場合を示している。補正ビットデータCdが符号ビットと付加ビットE(5ビット)から成る場合、階調変化量dfxは−2から+2までの範囲内となるように値を制限されているため、付加ビットEは、画像信号Ddに対して1ビットの整数部と4ビットの小数部で構成される。   15 shows the input image signal Da (or the delay compensated image signal Dd from the delay compensation means 61), the correction bit data Cd from the correction bit generation means 50, and the pixel value calculation means 62 in the second embodiment. It is a figure which shows the relationship of the output image signal Db output. Here, the input image signal Da (or image signal Dd) is m = 8 bits, the correction bit data Cd is a sign bit and an additional bit E (5 bits), and the output image signal Db is n = 12 bits. . When the correction bit data Cd is composed of a sign bit and an additional bit E (5 bits), the value is limited so that the gradation change amount dfx is in a range from −2 to +2, and therefore the additional bit E is The image signal Dd is composed of a 1-bit integer part and a 4-bit decimal part.

図15に示されるように、画素値演算手段62は、補正ビットデータCdにおける付加ビットEにおける整数部の位置を画像信号Ddの整数部の位置(最下位ビットが整数1に相当)と一致するようにした値を、画像信号Ddに対し符号に応じて減算又は加算することで出力画像信号Dbを算出する。出力画像信号Dbは、画像信号Ddに対して小数部を示すビット数分ビット列が下に伸びている、すなわち、元の入力画像信号Daの階調値に対して小数部を含むので、出力画像信号Dbの1階調の分解能は、画像信号Ddより高くなり、量子化ノイズ又は擬似輪郭がより低減され、精度のよい階調を表現できるようになる。   As shown in FIG. 15, the pixel value calculation means 62 matches the position of the integer part in the additional bit E in the correction bit data Cd with the position of the integer part of the image signal Dd (the least significant bit corresponds to the integer 1). The output image signal Db is calculated by subtracting or adding the value thus made to the image signal Dd according to the sign. The output image signal Db has a bit string extending downward by the number of bits indicating the decimal part relative to the image signal Dd, that is, the output image signal Db includes a decimal part with respect to the gradation value of the original input image signal Da. The resolution of one gradation of the signal Db is higher than that of the image signal Dd, quantization noise or pseudo contour is further reduced, and an accurate gradation can be expressed.

以上のように構成することで、入力画像信号Daの階調の最小値である1階調の階調値の変化のみでなく、入力画像信号Daに1階調以上の量子化ノイズ(例えば、階調ジャンプによるもの)が含まれる場合であっても、階調値が変化する際の平坦幅分の画像信号を保持する必要がなく、回路規模を大幅に増やすことなく、緩やかに階調値が変化する画素の領域や、階調値の変化が画像のエッジによると判断される場合における適切な補正ビットデータCdを得て、階調値の変化がより滑らかに変換された12ビットの出力画像信号Dbが得られる。   With the above configuration, not only the change in the gradation value of one gradation which is the minimum gradation value of the input image signal Da but also the quantization noise (for example, one gradation or more in the input image signal Da). Even if it is included due to gradation jumps), it is not necessary to hold the image signal for the flat width when the gradation value changes, and the gradation value is gradually increased without significantly increasing the circuit scale. 12-bit output in which gradation value changes are obtained more smoothly by obtaining appropriate correction bit data Cd when it is determined that the change in gradation value is caused by the edge of the image. An image signal Db is obtained.

実施の形態2による画像処理装置における階調変換手段1の階調変換処理を行う動作は、画素間の階調値の差分の最大値+2から最小値−2までの範囲内の変化を求める点を除いて、図12に示される実施の形態1による画像処理装置における階調変換手段1の動作を説明するフローチャートと同じである。ただし、実施の形態2においては、図12のステップS103における階調変化量dfxの値の制限範囲を最大値+2と最小値−2(図12においてTH=2となる)の範囲内とし、ステップS114,S122において得られる補正値aCdは、−2から+2までの範囲内の絶対値が2以下となる小数を含む値となる。   The operation of the gradation conversion means 1 in the image processing apparatus according to the second embodiment is to obtain a change within the range from the maximum value +2 to the minimum value −2 of the difference in gradation value between pixels. Is the same as the flowchart for explaining the operation of the gradation converting means 1 in the image processing apparatus according to the first embodiment shown in FIG. However, in the second embodiment, the limit range of the gradation change amount dfx in step S103 in FIG. 12 is set to a range between the maximum value +2 and the minimum value −2 (TH = 2 in FIG. 12). The correction value aCd obtained in S114 and S122 is a value including a decimal number whose absolute value in the range from −2 to +2 is 2 or less.

図16(a)〜(l)は、階調変化量dfxの値の制限範囲を−2から+2までの範囲内とした場合の階調変換手段1における動作を説明するための図である。同図(a)は入力画像信号Daの水平方向の画素位置x、同図(b)は入力画像信号Da、同図(c)〜(e)は階調変化検出手段10において求められる隣接する画素間の階調値の差分による階調変化量dfxと、階調変化量dfxの振幅制限階調変化量Xlmと階調変化位置信号Pt、同図(f)は平坦幅予測手段20内の平坦幅カウント手段21からの出力である平坦幅カウント値Cnt、同図(g)は平坦幅予測手段20内の巡回型フィルタ処理手段22から出力される平坦幅を予測した平坦幅データ予測値dst、同図(h)は傾き検出手段40から出力される傾きデータ値Ksl、同図(i)は補正制限係数設定手段30から出力される補正制限係数rc、同図(j)は補正ビット生成手段50において得られる補正値aCd、同図(k)は画素値演算手段62において補正ビットデータCdを画像信号Dd(すなわち、入力画像信号Da)に付加した値を、画像信号Ddの最小階調値を1として表した場合の階調値、同図(l)は画素値演算手段62の出力である出力画像信号Dbを示し、補正ビットデータCdにおける付加ビットEを5ビットとした場合で示している。図16(a)〜(l)において、画素データは左から順に入力され、横軸は水平走査方向の画素位置を示す。図16(a)は、画素位置xから順に階調値La(x)=4の画素が4画素並び、画素位置xから順に階調値La(x)=6の画素が4画素並び、画素位置xから順に階調値La(x)=9の画素が5画素並び、画素位置xから順に階調値La(x)=13の画素が3画素と並ぶ画像を示している。 FIGS. 16A to 16L are diagrams for explaining the operation in the gradation converting means 1 when the limited range of the gradation change amount dfx is in the range from −2 to +2. 4A is a horizontal pixel position x of the input image signal Da, FIG. 4B is the input image signal Da, and FIGS. The gradation change amount dfx due to the difference in gradation value between pixels, the amplitude-limited gradation change amount Xlm of the gradation change amount dfx, and the gradation change position signal Pt, FIG. The flat width count value Cnt which is an output from the flat width count means 21, and (g) in the figure shows the flat width data predicted value dst in which the flat width output from the cyclic filter processing means 22 in the flat width prediction means 20 is predicted. (H) in the figure shows the inclination data value Ksl output from the inclination detecting means 40, (i) in FIG. 11 shows the correction limiting coefficient rc output from the correction limiting coefficient setting means 30, and (j) in FIG. Correction value aCd obtained in the means 50, FIG. 7 (k) shows the gradation when the value obtained by adding the correction bit data Cd to the image signal Dd (that is, the input image signal Da) in the pixel value calculation means 62 is represented by 1 as the minimum gradation value of the image signal Dd. (L) in the figure shows the output image signal Db which is the output of the pixel value calculation means 62, and shows the case where the additional bit E in the correction bit data Cd is 5 bits. In FIGS. 16A to 16L, pixel data is input in order from the left, and the horizontal axis indicates the pixel position in the horizontal scanning direction. 16 (a) is aligned four pixels pixel gradation value La (x) = 4 is in order from the pixel position x 1, the gradation value La (x) = 6 pixels 4 pixels aligned from the pixel position x 2 in order , the pixel of the gradation value La (x) = 9 in this order from the pixel position x 3 is aligned 5 pixels, the pixel of the gradation value La (x) = 13 from the pixel position x 4 in the order indicates the image along with three pixels .

図16(b)に示す入力画像信号Da(階調値La(x)とする)が階調変換手段1に入力されると、図16(c)に示す階調変化量dfxは、
dfx=La(x)−La(x−1)
で算出される。図16(c)において、画素位置xにおいてdfx=+1、画素位置xはdfx=+2、画素位置xはdfx=+3、画素位置xはdfx=+4となる。振幅制限階調変化量Xlmは、階調変化量dfxの値を−2から+2までの範囲内となるように制限して得られ、図16(d)に示すようになる。図16(d)において、画素位置xにおいて階調変化量dfx=+1であるの振幅制限階調変化量Xlm=+1となり、一方、画素位置x,x,xにおいて階調変化量dfx≧+2であるので、振幅制限階調変化量Xlm=+2に値を制限され、階調変化がなく階調値が平坦な階調平坦区間において、振幅制限階調変化量Xlm=0となっている。
When the input image signal Da (referred to as gradation value La (x)) shown in FIG. 16B is input to the gradation conversion means 1, the gradation change amount dfx shown in FIG.
dfx = La (x) −La (x−1)
Is calculated by In FIG. 16 (c), dfx = + 1, the pixel position x 2 is dfx = + 2, the pixel position x 3 is dfx = + 3, the pixel position x 4 at the pixel position x 1 becomes dfx = + 4. The amplitude limit gradation change amount Xlm is obtained by limiting the value of the gradation change amount dfx so that it falls within the range from −2 to +2, and is as shown in FIG. In FIG. 16 (d), the amplitude limit gradation change amount XLM = + 1 next to the certain gradation variation dfx = + 1 at the pixel position x 1, whereas the gradation variation in the pixel position x 2, x 3, x 4 Since dfx ≧ + 2, the value is limited to the amplitude limit gradation change amount Xlm = + 2, and the amplitude limit gradation change amount Xlm = 0 in the gradation flat section in which there is no gradation change and the gradation value is flat. ing.

図16(e)に示す階調変化位置信号Ptと、図16(f)に示す平坦幅カウント値Cntと、図16(g)に示す平坦幅データ予測値dstは、上記実施の形態1の場合と同様に求められる。   The gradation change position signal Pt shown in FIG. 16 (e), the flat width count value Cnt shown in FIG. 16 (f), and the flat width data predicted value dst shown in FIG. 16 (g) are the same as those in the first embodiment. It is required in the same way as the case.

図16(h)に示す傾きデータ値Kslは、傾き検出手段40において、階調変化位置信号Pt=1ごとで、振幅制限階調変化量Xlmと平坦幅データ予測値dstの値から、例えば、次式
Ksl=Xlm/dst
で算出し、入力画像信号Daの水平方向の階調値の傾きを検出した結果として得られる。図16(h)によれば、階調変化した画素位置xにおいて、傾きデータ値Ksl=+1/3となり、画素位置x,xにおいて、傾きデータ値Ksl=+2/3となり、画素位置xにおいて、傾きデータ値Ksl=+2/4となる。また、図16(h)に示されるように、階調平坦区間(Pt=0)において、画素位置x,x,x,xにおける値が保持されている。
The inclination data value Ksl shown in FIG. 16H is obtained from the value of the amplitude limit gradation change amount Xlm and the flat width data predicted value dst in the inclination detection means 40 for each gradation change position signal Pt = 1. The following formula Ksl = Xlm / dst
And obtained as a result of detecting the gradient of the horizontal gradation value of the input image signal Da. According to FIG. 16 (h), in the tone changed pixel position x 1, the gradient data value Ksl = + 1/3, and the at pixel position x 2, x 3, inclination data value Ksl = + 2/3, and the pixel position in x 4, the inclination data value Ksl = + 2/4. Further, as shown in FIG. 16 (h), the values at the pixel positions x 1 , x 2 , x 3 , x 4 are held in the gradation flat section (Pt = 0).

図16(i)に示す補正制限係数rcは、補正制限係数設定手段30において、階調変化量dfxの絶対値の大きさから、例えば、図6に示したような特性で求められ、画素位置x,xにおいて補正制限係数rc=1となるが、画素位置xにおける階調変化量dfx=+3であるので、この位置における補正制限係数rcはrc=1/2となり、画素位置xにおいて、階調変化量dfx=+4であり、補正制限係数rcはrc=0になる。 The correction restriction coefficient rc shown in FIG. 16 (i) is obtained by the correction restriction coefficient setting means 30 from the absolute value of the gradation change amount dfx, for example, with the characteristics shown in FIG. x 1, x 2 is the correction limit coefficient rc = 1 in, since the gradation variation dfx = + 3 at the pixel position x 3, the correction limit coefficient rc at this position rc = 1/2, and the pixel position x 4 , the gradation change amount dfx = + 4, and the correction limiting coefficient rc is rc = 0.

入力画像信号Daに対し付加すべき補正値aCd(補正ビットデータCd)は、補正ビット生成手段50において、傾きデータ値Kslと、振幅制限階調変化量Xlmと補正制限係数rcから、階調変化位置信号Pt=1で補正値aCd=(rc)×(Xlm)として得て、階調平坦区間(Pt=0)において、階調値が変化する画素位置における値から順に、傾きデータ値Kslによる階調値の差で順次0まで変化する値として得られ、図16(j)に示すようになる。乗算結果(rc)×(Xlm)による補正値、傾きデータ値Kslはともに、−2から+2までの範囲内の絶対値が2以下の小数部を持つ値として表現されるので、補正値aCdについても、2以下の小数の精度を持った階調値となる。   The correction value aCd (correction bit data Cd) to be added to the input image signal Da is changed by the correction bit generation means 50 from the gradient data value Ksl, the amplitude limit gradation change amount Xlm, and the correction limit coefficient rc. It is obtained as a correction value aCd = (rc) × (Xlm) with the position signal Pt = 1, and in the gradation flat section (Pt = 0), the gradient data value Ksl is used in order from the value at the pixel position where the gradation value changes. It is obtained as a value that sequentially changes to 0 due to the difference in gradation value, as shown in FIG. Since both the correction value by the multiplication result (rc) × (Xlm) and the slope data value Ksl are expressed as values having a fractional part with an absolute value in the range from −2 to +2 being 2 or less, the correction value aCd Also, the gradation value has a decimal precision of 2 or less.

図16(k)において、補正ビットデータCdを画像信号Ddに付加した値を、画像信号Ddの最小階調値を1として表し、補正ビットデータCdを付加した後の出力画像信号Dbの階調値Lb(x)は、画像信号Ddの階調値Laから補正ビットデータCdを減算することで、画素位置xにおいて階調値Lb(x)=9/3で、それ以降の階調平坦区間において、画素位置の順に、10/3,11/3,…というように、1/3ごとで増加する変化を持った階調値として得られる。同様に、画素位置xにおいて、出力画像信号Dbの階調値Lb(x)=3/12で、それ以降の階調平坦区間において、画素の順に、14/3,16/3,…というように、2/3ごとで増加する変化を持った階調値として得られる。 In FIG. 16 (k), the value obtained by adding the correction bit data Cd to the image signal Dd is represented by 1 as the minimum gradation value of the image signal Dd, and the gradation of the output image signal Db after the correction bit data Cd is added. value Lb (x), by subtracting the correction bit data Cd from the gradation value La of the image signal Dd, a gray level value of Lb (x) = 9/3 in the pixel position x 1, the subsequent tone flat In the interval, in the order of the pixel position, it is obtained as a gradation value having a change increasing every 1/3, such as 10/3, 11/3,. Similarly, the pixel position x 2, the gradation value Lb (x) = 3/12 of the output image signal Db, the subsequent tone flat sections, in the order of pixels, 14 / 3,16 / 3, ... that Thus, it is obtained as a gradation value having a change that increases every 2/3.

また、図16(l)においては、補正ビットデータCdにおける付加ビットEを5ビットとした場合の出力画像信号Dbを示しており、出力画像信号Dbは、画素位置x,xから画素位置の順に、傾きデータ値Kslに相当する値ごとで増加する変化を持った階調値として得られ、結果として階調値の変化がより滑らかに変換された12ビットの出力画像信号Dbが得られている。なお、補正制限係数rcがrc=0で画像のエッジとなる画素位置xにおいては、補正値aCd=0(図16(i)及び(j))となり、画像信号Ddの階調値に補正値は付加されない。 FIG. 16 (l) shows the output image signal Db when the additional bit E in the correction bit data Cd is 5 bits, and the output image signal Db is from the pixel positions x 1 and x 2 to the pixel position. Are obtained as gradation values having a change increasing for each value corresponding to the inclination data value Ksl, and as a result, a 12-bit output image signal Db in which the change in gradation value is converted more smoothly is obtained. ing. The correction in the limited pixel position x 4 coefficient rc is the image of the edge rc = 0, the correction value ACD = 0 (FIG. 16 (i) and (j)), and the correction to the gradation value of the image signal Dd No value is added.

なお、上記の説明においては、図16(a)〜(l)において、画素間の階調値の差分の最大値+2から最小値−2までの範囲の変化を求める場合について示したが、本発明はこのような態様に限定されず、最大値及び最小値として他の値を選択してもよい。また、最大値(正の値)と最小値(負の値)の絶対値の値が異なっていてもよい。   In the above description, FIGS. 16A to 16L show the case where the change in the range from the maximum value +2 to the minimum value −2 of the difference in gradation value between pixels is obtained. The invention is not limited to such an embodiment, and other values may be selected as the maximum value and the minimum value. The absolute value of the maximum value (positive value) and the minimum value (negative value) may be different.

例えば、最大値+4から最小値−4までの範囲内としてもよい。この場合は、付加ビットEの整数部のビット数が増えることとなり、上記図15において、小数部を4ビットのままであれば、補正ビットデータCdにおける付加ビットEは6ビットとすることで、画像信号Ddに対して2ビットの整数部と4ビットの小数部で構成できる。そして、画素値演算手段62は、補正ビットデータCdにおける付加ビットEにおける整数部の位置を画像信号Ddの整数部の位置(下位2ビットが整数1に相当)と一致するようにした値を、画像信号Ddに対し符号に応じて減算又は加算する演算処理を行うことで出力画像信号Dbを算出する。   For example, it may be within a range from the maximum value +4 to the minimum value −4. In this case, the number of bits of the integer part of the additional bit E increases. In FIG. 15, if the decimal part remains 4 bits, the additional bit E in the correction bit data Cd is 6 bits. The image signal Dd can be composed of a 2-bit integer part and a 4-bit decimal part. Then, the pixel value calculation means 62 sets a value obtained by matching the position of the integer part in the additional bit E in the correction bit data Cd with the position of the integer part of the image signal Dd (the lower 2 bits correspond to the integer 1). An output image signal Db is calculated by performing an arithmetic process for subtracting or adding the image signal Dd according to the sign.

また、補正ビットデータCdにおける付加ビットEの小数部を4ビットとしたが、4ビット以外であってもよく、小数部のビット数を多くし、より多くのビット数で補正ビットデータCd(すなわち、補正値aCd)を表現することで、精度の高い、より滑らかな階調値の変化となる画像信号を得ることができる。   Further, although the decimal part of the additional bit E in the correction bit data Cd is 4 bits, it may be other than 4 bits. By expressing the correction value aCd), it is possible to obtain an image signal with a more accurate and smoother gradation value change.

以上より、実施の形態2の画像処理装置によれば、階調変化検出手段10において、入力画像信号Daの隣接画素間の階調値の差分による階調変化量dfxの値を、予め決められた最大値(正の値)と最小値(負の値)である+2から−2までの範囲内に制限して、振幅制限階調変化量Xlmとし、この振幅制限階調変化量Xlmと平坦幅データ予測値dstから、階調値の傾きを示す傾きデータ値Kslを得て、+2から−2までの範囲内にある階調値の差以内で階調値が変化する場合には、補正ビットデータCdを生成し、画素値演算手段62において入力画像信号Daから整数部の位置を合わせて補正ビットデータの値を減算又は加算して、ビットを付加することで、階調値を変換しビット数を拡張した画像信号を得ている。したがって、入力画像信号Daの階調の最小値である1階調の階調値の変化で、連続的に緩やかに階調値が変化する画素の領域のみでなく、入力画像信号Daに1階調以上の階調ジャンプによる量子化ノイズが含まれる場合であっても、回路規模を大幅に増やすことなく、平坦幅を予測した値である平坦幅データ予測値dstとしての階調平坦区間の幅と、傾きデータ値Kslを得て、この傾きデータ値Kslによる階調値で順次変化する補正値が得られ、階調値の変化が画像のエッジによると判断される場合は、階調値が付加されることはなく、画像の輪郭情報を保つような補正値として得ることができる。このため、実施の形態2の画像処理装置によれば、平坦幅分の画像信号を保持せずに実時間で処理し、回路規模を大幅に増やすことなく、適切な補正ビットデータCdを得て、画像信号の階調数を拡張し、量子化ノイズ又は擬似輪郭を低減された階調値の変化が滑らかで、高品位な画像信号を得ることができる。   As described above, according to the image processing apparatus of the second embodiment, the gradation change detecting means 10 can determine in advance the value of the gradation change amount dfx based on the difference in gradation values between adjacent pixels of the input image signal Da. The amplitude limit gradation change amount Xlm is limited within the range of +2 to −2 that is the maximum value (positive value) and the minimum value (negative value), and is flat with the amplitude limit gradation change amount Xlm. An inclination data value Ksl indicating the inclination of the gradation value is obtained from the width data predicted value dst, and correction is performed when the gradation value changes within the difference of the gradation value within the range from +2 to −2. The bit value Cd is generated, and the gradation value is converted by adding the bit by subtracting or adding the value of the correction bit data by aligning the position of the integer part from the input image signal Da in the pixel value calculation means 62. An image signal with an expanded number of bits is obtained. Accordingly, not only the pixel area where the gradation value changes continuously and gradually by the change of the gradation value of one gradation, which is the minimum gradation value of the input image signal Da, but also the first floor of the input image signal Da. Even in the case where quantization noise due to gray level jumps or more is included, the width of the gray level flat section as the flat width data predicted value dst, which is a predicted flat width value, without significantly increasing the circuit scale Then, the inclination data value Ksl is obtained, and a correction value that sequentially changes with the gradation value based on the inclination data value Ksl is obtained. If it is determined that the change in the gradation value is due to the edge of the image, the gradation value is It is not added and can be obtained as a correction value that preserves the contour information of the image. For this reason, according to the image processing apparatus of the second embodiment, the correction signal data Cd is obtained in real time without holding the image signal corresponding to the flat width, and the correction bit data Cd is obtained without significantly increasing the circuit scale. In addition, the number of gradations of the image signal can be expanded to obtain a high-quality image signal with a smooth gradation value change in which quantization noise or pseudo contour is reduced.

なお、上記説明においては、入力画像信号Daの階調数が8ビットの場合を説明したが、入力画像信号Daの階調数は8ビット以外のビット数、例えば、10ビットであってもよい。この場合にも、画素値演算手段62において、補正ビットデータCdにおける付加ビットEの整数部の位置を、画像信号Ddの整数部の位置と一致するようにした値を演算するように構成すれば、同様の効果を奏することができる。   In the above description, the case where the number of gradations of the input image signal Da is 8 bits has been described. However, the number of gradations of the input image signal Da may be other than 8 bits, for example, 10 bits. . Also in this case, if the pixel value calculation means 62 is configured to calculate a value in which the position of the integer part of the additional bit E in the correction bit data Cd matches the position of the integer part of the image signal Dd. The same effect can be produced.

また、上記説明においては、水平方向の階調変化量を検出して階調値に対する補正ビットデータCdを生成し、補正ビットデータを画像信号に付加することで階調変換して量子化ノイズを低減する構成として説明したが、入力画像信号Daの垂直方向の階調変化量を検出し、補正ビットデータCdを生成して画像信号に付加し、垂直方向の階調値の変化を滑らかなものとしてもよい。   In the above description, the amount of change in gradation in the horizontal direction is detected to generate correction bit data Cd for the gradation value, and gradation conversion is performed by adding the correction bit data to the image signal to reduce quantization noise. Although described as a configuration to reduce, the gradation change amount in the vertical direction of the input image signal Da is detected, the correction bit data Cd is generated and added to the image signal, and the change in the gradation value in the vertical direction is smooth. It is good.

なお、実施の形態2において、上記以外の点は、上記実施の形態1の場合と同じである。   In the second embodiment, points other than those described above are the same as those in the first embodiment.

《3》実施の形態3.
実施の形態3による画像処理装置は、階調値が単調に増加又は減少し、連続して階調値の変化があるような画素の領域を検出し、このような領域に対し、階調値を変換しない(階調数を拡張しない)よう構成した点が、上記実施の形態1又は2による画像処理装置と異なる。以下に相違点を中心に説明する。
<< 3 >> Embodiment 3
The image processing apparatus according to the third embodiment detects a region of a pixel in which the gradation value monotonously increases or decreases and the gradation value continuously changes, and the gradation value is detected for such a region. Is different from the image processing apparatus according to the first or second embodiment in that it is configured not to convert (the number of gradations is not expanded). Hereinafter, the difference will be mainly described.

図17は、本発明の実施の形態3による画像処理装置(すなわち、実施の形態3による画像処理方法を実施することができる装置)の構成を概略的に示すブロック図である。図17において、図1に示される画像処理装置の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。実施の形態3による画像処理装置は、上記実施の形態1及び2による画像処理装置と同様に、画面の一定方向(例えば、水平方向)における階調値の変化を検出し、階調値の傾きを求め、この傾きを用いて補正値を算出し、この補正値を用いて入力画像信号Daのビット数を拡張する階調変換処理を行う。ただし、実施の形態3による画像処理装置は、階調値が単調に増加又は減少して、連続して階調値が変化(以下「連続変化」とも言う。)する画素の領域において、階調数の拡張処理を行わないように構成している。   FIG. 17 is a block diagram schematically showing a configuration of an image processing apparatus according to the third embodiment of the present invention (that is, an apparatus capable of performing the image processing method according to the third embodiment). In FIG. 17, the same reference numerals are given to the same or corresponding components as those of the image processing apparatus shown in FIG. Similar to the image processing apparatuses according to the first and second embodiments, the image processing apparatus according to the third embodiment detects a change in gradation value in a certain direction (for example, the horizontal direction) of the screen, and the gradient of the gradation value. , And a correction value is calculated using this inclination, and a gradation conversion process for expanding the number of bits of the input image signal Da is performed using this correction value. However, in the image processing apparatus according to the third embodiment, the gradation value is monotonously increased or decreased in a pixel region where the gradation value continuously changes (hereinafter also referred to as “continuous change”). It is configured not to perform the number expansion process.

図17において、実施の形態3の画像処理装置は、mビットのデジタルの入力画像信号Daに対し、下位ビットを付加することでビット数を拡張する階調変換処理を行い、nビットの出力画像信号Dbとして出力する。図17に示されるように、実施の形態3の画像処理装置は、タイミング信号生成手段100と、階調変換手段2とを備えている。階調変換手段2は、図1に示す階調変換手段1の構成に加え、画素ごとに連続的に階調値が変化する連続変化の画素の領域を判定する連続変化判定手段70を備えている。また、実施の形態3においては、図1に示す階調変換手段1内の補正ビット生成手段50に代えて、連続変化判定手段70からの連続結果判定結果sqfをも参照して、補正ビットデータCdを生成するよう構成した補正ビット生成手段50bを備えている。実施の形態3の画像処理装置は、連続変化判定手段70を備えた点、及び、補正ビット生成手段50bが連続結果判定結果sqfをも参照して補正ビットデータCdを生成する点を除いて、上記実施の形態1又は2の画像処理装置と同じである。   In FIG. 17, the image processing apparatus according to the third embodiment performs gradation conversion processing for extending the number of bits by adding lower bits to an m-bit digital input image signal Da, and outputs an n-bit output image. Output as signal Db. As shown in FIG. 17, the image processing apparatus according to the third embodiment includes a timing signal generation unit 100 and a gradation conversion unit 2. In addition to the configuration of the gradation conversion unit 1 shown in FIG. 1, the gradation conversion unit 2 includes a continuous change determination unit 70 that determines a continuously changing pixel region in which the gradation value continuously changes for each pixel. Yes. In the third embodiment, the correction bit data is also referred to by referring to the continuous result determination result sqf from the continuous change determination means 70 instead of the correction bit generation means 50 in the gradation conversion means 1 shown in FIG. Correction bit generation means 50b configured to generate Cd is provided. The image processing apparatus according to the third embodiment, except that the continuous change determination unit 70 is provided and the correction bit generation unit 50b generates the correction bit data Cd with reference to the continuous result determination result sqf. This is the same as the image processing apparatus of the first or second embodiment.

図17に示す画像処理装置は、図1に示す画像処理装置と同様に、入力画像信号Daの水平方向に対し、画素間の階調値の差分+1から−1までの範囲内の変化を求め、階調変化量を検出して、8ビットの入力画像信号Daの階調数を拡張する階調変換処理を行い、12ビットの出力画像信号Dbとして出力する。   As in the image processing apparatus shown in FIG. 1, the image processing apparatus shown in FIG. 17 obtains a change in the gradation value difference between pixels from +1 to −1 with respect to the horizontal direction of the input image signal Da. The gradation change amount is detected, gradation conversion processing for expanding the number of gradations of the 8-bit input image signal Da is performed, and the result is output as a 12-bit output image signal Db.

タイミング信号生成手段100は、水平同期信号ごとで初期化するための初期化信号Sifを生成し、階調変換手段2には、入力画像信号Daと初期化信号Sifが入力される。階調変換手段2は、8ビットの入力画像信号Daに対して、例えば、4ビット分の補正値の値となる補正ビットデータCdを付加することでビット数を拡張して階調変換を行い、12ビットの出力画像信号Dbとして出力する。階調変換手段2における補正ビットデータCdは、入力画像信号Daの画素間の階調値の差分から得られる階調変化量と、この階調変化量に基づき得られた平坦幅を予測した平坦幅データ予測値とから、階調値の傾きを得て生成されるとともに、階調変換手段2内の連続変化判定手段70において、連続変化となる画素の領域を判定した結果sqfに応じても、補正ビットデータが生成されるよう構成している。   The timing signal generation unit 100 generates an initialization signal Sif for initialization for each horizontal synchronization signal, and the gradation conversion unit 2 receives the input image signal Da and the initialization signal Sif. The gradation converting means 2 performs gradation conversion by expanding the number of bits by adding correction bit data Cd which is a correction value for 4 bits to the 8-bit input image signal Da, for example. , And output as a 12-bit output image signal Db. The correction bit data Cd in the gradation converting means 2 is a flat image obtained by predicting a gradation change amount obtained from a difference in gradation values between pixels of the input image signal Da and a flat width obtained based on the gradation change amount. It is generated by obtaining the gradient of the gradation value from the width data predicted value, and also according to the result sqf of determining the region of the pixel that is continuously changed in the continuous change determining means 70 in the gradation converting means 2. The correction bit data is generated.

以下、階調変換手段2の構成を説明する。階調変換手段2内の階調変化検出手段10、平坦幅予測手段20、傾き検出手段40、及び補正制限係数設定手段30の構成は、上記実施の形態1(図1)のものと同じである。   Hereinafter, the configuration of the gradation converting means 2 will be described. The configurations of the gradation change detection means 10, the flat width prediction means 20, the inclination detection means 40, and the correction limit coefficient setting means 30 in the gradation conversion means 2 are the same as those in the first embodiment (FIG. 1). is there.

階調変換手段2における連続変化判定手段70には、階調変化検出手段10からの階調変化量dfxが入力される。連続変化判定手段70は、階調変化量dfxの値から、階調値が単調に増加又は減少し、連続変化となる画素の領域を判定し、連続変化となる画素を示す連続変化判定結果sqfを生成し、生成された連続変化判定結果sqfを補正ビット生成手段50bへ出力する。   The continuous change determination means 70 in the gradation conversion means 2 receives the gradation change amount dfx from the gradation change detection means 10. The continuous change determination means 70 determines a region of a pixel in which the gradation value monotonously increases or decreases from the value of the gradation change amount dfx and becomes a continuous change, and a continuous change determination result sqf indicating a pixel in which the continuous change occurs. And the generated continuous change determination result sqf is output to the correction bit generation means 50b.

図18(a)及び(b)は、入力画像信号Daにおいて、階調値が単調に増加又は減少し、連続変化となる画素の領域の画素位置と階調値La(x)の変化の一例を示す。図18(a)及び(b)において、横軸は水平方向の画素位置を、縦軸は各画素位置における入力画像信号Daの階調値La(x)を示している。図18(a)は、画素位置x及びx+1で1階調ずつ連続して階調値が増加し、図18(b)は、画素位置x及びx+1で1階調ずつ連続して階調値が減少している場合を示している。図18(a)及び(b)はそれぞれにおいては、水平方向の画素位置x及びx+1で1階調の差で階調値が連続して変化している。 FIGS. 18A and 18B are examples of changes in the pixel position and the gradation value La (x) in the pixel area where the gradation value monotonously increases or decreases in the input image signal Da and becomes a continuous change. Indicates. In FIGS. 18A and 18B, the horizontal axis indicates the pixel position in the horizontal direction, and the vertical axis indicates the gradation value La (x) of the input image signal Da at each pixel position. In FIG. 18A, the gradation value continuously increases by one gradation at the pixel positions x 1 and x 1 +1, and FIG. 18B shows one gradation at the pixel positions x 1 and x 1 +1. It shows a case where the gradation value continuously decreases. In FIG. 18 (a) and (b) are respectively the gray scale value by the difference between the one gradation in the horizontal pixel position x 1 and x 1 +1 is changed continuously.

図18(a)及び(b)に示すような隣接する連続した画素のそれぞれにおいて、階調値が1階調ずつ増加又は減少する場合、画素ごとの階調値の差は1階調分であるが、例えば、図18(a)及び(b)中の画素位置xにおいて、その前後に隣接する画素の間の階調値の差は2階調分となり、画素位置x以降で平坦となる画素は存在していないため、隣接画素間の境界において、信号の階調値は滑らかな変化ではなく、上記の境界に輪郭が見えた場合でも問題はない。また、すでに連続して変化する画素で階調数を拡張する処理を行うと、連続変化ではなくなり、その変化による輪郭情報が失われてしまう場合がある。 In each of adjacent adjacent pixels as shown in FIGS. 18A and 18B, when the gradation value increases or decreases by one gradation, the difference in gradation value for each pixel is one gradation. the case, for example, in FIG. 18 (a) and (b) a pixel position x 1 in, the difference in gray scale value between adjacent pixels before and after is 2 gradations, flat at the pixel position x 1 and later Therefore, there is no problem even when a contour is seen at the boundary described above, because the gradation value of the signal is not a smooth change at the boundary between adjacent pixels. In addition, if the process of extending the number of gradations is performed on pixels that have already changed continuously, the change may not be continuous, and contour information due to the change may be lost.

また、図19(a)及び(b)に示すような、2画素ごとに階調値の変化がある場合についても、連続変化となる画素の領域と判断できる。図19(a)及び(b)は、入力画像信号Daにおいて、連続変化となる画素の領域における画素位置と階調値La(x)の変化の他の一例を示しており、図18と同様に、横軸は水平方向の画素位置を、縦軸は各画素位置における入力画像信号Daの階調値La(x)を示している。図19(a)は、画素位置xの前後に隣接する画素x−1,x+1で1階調増加し、図19(b)は、画素位置x−1,x+1で1階調減少している場合を示しており、2画素の幅で1階調の差で連続して変化している。 In addition, even when there is a change in gradation value for every two pixels as shown in FIGS. 19A and 19B, it can be determined that the region of the pixel is a continuous change. FIGS. 19A and 19B show another example of the change in the pixel position and the gradation value La (x) in the region of the pixel that is continuously changed in the input image signal Da, which is the same as FIG. The horizontal axis indicates the pixel position in the horizontal direction, and the vertical axis indicates the gradation value La (x) of the input image signal Da at each pixel position. In FIG. 19A, one gradation is increased at adjacent pixels x 1 −1 and x 1 +1 before and after the pixel position x 1 , and FIG. 19B is obtained at pixel positions x 1 −1 and x 1 +1. The figure shows a case where one gradation is decreased, and it continuously changes with a difference of one gradation in the width of two pixels.

このような図19(a)及び(b)に示す場合、階調値が変化する画素位置x−1,x+1の間には、階調変化の無い画素は画素位置xのみであるので、画素位置xにおける隣接画素間の境界において、信号の階調値は滑らかに変化しているとは言えず、上記の境界に輪郭が見えた場合でも問題はないが、画素位置xに階調数を拡張する処理を行うと画素位置xにおける階調の値が変化してしまい、輪郭情報が失われてしまう場合がある。 In the cases shown in FIGS. 19A and 19B, the pixel having no gradation change is only the pixel position x 1 between the pixel positions x 1 −1 and x 1 +1 where the gradation value changes. since, at the boundary between the adjacent pixels at the pixel position x 1, it can not be said that the gradation value of the signal is changing smoothly, there is no problem even if the contour is looked above the boundary, the pixel position x 1 will be the value of the gradation change at the pixel position x 1 is performed a process of expanding the number of gradations, there is a case where the contour information is lost.

したがって、注目画素位置とその隣接する画素位置における階調変化量dfxの大きさから、図18(a)及び(b)並びに図19(a)及び(b)に示されるような連続変化となる画素の領域を判定し、その結果から、連続変化となる画素の領域における画素において、階調の補正値が付加されないように補正値を生成するため、連続変化となる画素を示す連続変化判定結果sqfを生成する。   Therefore, the continuous change as shown in FIGS. 18A and 18B and FIGS. 19A and 19B is obtained from the magnitude of the gradation change amount dfx at the target pixel position and the adjacent pixel positions. The pixel region is determined, and from the result, the correction value is generated so that the gradation correction value is not added to the pixel in the pixel region that is continuously changed. sqf is generated.

連続変化判定手段70は、まず、階調変化検出手段10からの階調変化量dfxに対し画素遅延などにより、注目画素位置xとその前後に位置する隣接画素x−1とx+1における階調変化量dfxを得て、得られた階調変化量dfxの大きさとその符号の関係から、連続変化となる画素の領域であるか否かを判定する。ここでは、画素位置xにおける階調変化量をdfx(x)と表し、注目画素位置xにおける階調変化量をdfx(x)と表し、画素位置x−1における階調変化量をdfx(x−1)と表し、画素位置x+1における階調変化量をdfx(x+1)と表す。 The continuous change determination means 70 first has a pixel position x 1 and adjacent pixels x 1 -1 and x 1 +1 located before and after the target pixel position x 1 with respect to the gradation change amount dfx from the gradation change detection means 10 due to pixel delay or the like. The gradation change amount dfx is obtained, and it is determined from the relationship between the magnitude of the obtained gradation change amount dfx and the sign thereof whether or not the pixel region is a continuous change. Here, it represents a dfx (x) the gradation variation at the pixel position x, the gradation change amount at the target pixel position x 1 represents the dfx (x 1), the gradation variation at the pixel position x 1 -1 It is expressed as dfx (x 1 −1), and the gradation change amount at the pixel position x 1 +1 is expressed as dfx (x 1 +1).

それぞれの画素位置における階調変化量dfxは、階調値の変化がない階調平坦区間では、0であり、階調値が変化した画素では、その絶対値が階調値の差として、階調値の変化の方向(増加又は減少)が階調変化量dfxにおける符号(階調が増加の場合は階調変化量dfx>0、減少の場合は階調変化量dfx<0)として得られている。よって、注目画素位置xとその前後に位置する隣接画素における階調変化量dfx(x)、階調変化量dfx(x−1)、階調変化量dfx(x+1)を得た後、次に示す条件1又は条件2に適合する場合に、注目画素位置xが連続変化となる画素の領域における画素であると判定する。 The gradation change amount dfx at each pixel position is 0 in the gradation flat section where the gradation value does not change, and in the pixel where the gradation value has changed, the absolute value is expressed as a difference in gradation value. The direction of change (increase or decrease) of the tone value is obtained as the sign of the gradation change amount dfx (the gradation change amount dfx> 0 when the gradation is increased, and the gradation change amount dfx <0 when the gradation is decreased). ing. Therefore, the gradation change amount dfx (x 1 ), the gradation change amount dfx (x 1 −1), and the gradation change amount dfx (x 1 +1) are obtained at the target pixel position x 1 and adjacent pixels located before and after the target pixel position x 1. after, if then meets the condition 1 or condition 2 shown determines that a pixel in the region of the pixel to which the pixel of interest position x 1 is the continuous variation.

(条件1)は、注目画素位置xとその前又は後に隣接するいずれかの画素で、階調値の差1以上の同一方向の変化が連続している場合(図18(a)及び(b)に示すように、階調変化量dfx(x)≠0であり、且つ、階調変化量dfx(x−1)≠0、且つ、dfx(x)とdfx(x−1)が同一符号である場合、又は、階調変化量dfx(x)≠0であり、且つ、階調変化量dfx(x+1)≠0、且つ、dfx(x)とdfx(x+1)が同一符号である場合)であり、
(条件2)は、注目画素位置xの前後に隣接する2画素で、階調値の差1以上の同一方向の変化が続く場合(図19(a)及び(b)に示すように、階調変化量dfx(x−1)>0且つ階調変化量dfx(x+1)>0の場合、又は、階調変化量dfx(x−1)<0且つ階調変化量dfx(x+1)<0の場合)である。
この条件1又は条件2に適合する連続変化となる画素の領域の判定は、階調変化量dfx(x)、階調変化量dfx(x−1)、階調変化量dfx(x+1)から、例えば、図20に示すような構成により行われ、連続変化となる画素を示す連続変化判定結果sqfを生成する。
(Condition 1), either of the pixels adjacent to the target pixel position x 1 in front or after, when the difference between one or more changes in the same direction of the gradation values are consecutive (Fig 18 (a) and ( b), the gradation change amount dfx (x 1 ) ≠ 0, the gradation change amount dfx (x 1 −1) ≠ 0, and dfx (x 1 ) and dfx (x 1 − 1) have the same sign, or gradation change amount dfx (x 1 ) ≠ 0, gradation change amount dfx (x 1 +1) ≠ 0, and dfx (x 1 ) and dfx ( x 1 +1) have the same sign)
(Condition 2) is a case where two pixels adjacent before and after the target pixel position x 1 continue to change in the same direction with a gradation value difference of 1 or more (as shown in FIGS. 19A and 19B). When the gradation change amount dfx (x 1 −1)> 0 and the gradation change amount dfx (x 1 +1)> 0, or the gradation change amount dfx (x 1 −1) <0 and the gradation change amount dfx (When x 1 +1) <0).
The determination of the region of the pixel that is continuously changed to meet the condition 1 or 2 is performed by the gradation change amount dfx (x 1 ), the gradation change amount dfx (x 1 −1), and the gradation change amount dfx (x 1 From (+1), for example, a continuous change determination result sqf indicating a pixel that is continuously changed is generated by the configuration shown in FIG.

図20は、連続変化判定手段70の構成の一例を概略的に示すブロック図である。連続変化判定手段70は、条件1判定手段71及び72と、条件1合成手段73と、条件2判定手段74と、条件1合成手段73による結果と条件2判定手段74による結果を合成し、連続変化判定結果sqfとして生成し出力する合成手段75とから構成される。条件1判定手段71及び72は、入力が異なるのみで同じ構成である。   FIG. 20 is a block diagram schematically showing an example of the configuration of the continuous change determination means 70. The continuous change determining means 70 combines the results of the condition 1 determining means 71 and 72, the condition 1 combining means 73, the condition 2 determining means 74, the condition 1 combining means 73 and the condition 2 determining means 74, and continuously. It is comprised from the synthetic | combination means 75 which produces | generates and outputs as a change determination result sqf. The condition 1 determination means 71 and 72 have the same configuration with only different inputs.

図20において、連続変化判定手段70における条件1判定手段71及び72には、階調変化量dfx(x)と、階調変化量dfx(x−1)又は階調変化量dfx(x+1)のいずれかが入力される。条件1判定手段71及び72は、階調変化量dfx(x−1)又は階調変化量dfx(x+1)の入力が異なるのみで、その構成は同様であり、注目画素位置xが、上記条件1に適合する連続変化となる画素の領域であるかを判定する。 In FIG. 20, the condition 1 determination means 71 and 72 in the continuous change determination means 70 include a gradation change amount dfx (x 1 ), a gradation change amount dfx (x 1 −1), or a gradation change amount dfx (x 1 + 1) is input. The condition 1 determination means 71 and 72 have the same configuration except for the input of the gradation change amount dfx (x 1 −1) or the gradation change amount dfx (x 1 +1), and the target pixel position x 1 Is a region of pixels that are continuously changed to meet the above condition 1.

条件1判定手段71は、階調変化量dfx(x)と階調変化量dfx(x−1)から、条件1である画素位置xと隣接する画素位置x−1で階調値の差が1以上の増加又は減少する同一方向の変化となる連続変化であるか、すなわち、階調変化量dfx(x)≠0であり、かつ、階調変化量dfx(x−1)が同一符号で0でない場合を判定し、画素位置xにおいて判定結果として、2値化した値を示す判定結果pf1を求める。判定結果pf1の値は、例えば、条件1に適合する場合は値‘1’(pf1=1)とし、適合していない場合は値‘0’(pf1=0)とする。なお、この判定結果pf1の値は、これに限るものではなく、条件1に適合した連続変化である画素位置が示されれば、他の値であってもよい。 Condition 1 determining means 71, the gradation from the gradation variation dfx (x 1) and tone variation dfx (x 1 -1), at the pixel position x 1 -1 adjacent to the pixel position x 1 is the condition 1 It is a continuous change that is a change in the same direction in which the value difference increases or decreases by 1 or more, that is, the gradation change amount dfx (x 1 ) ≠ 0 and the gradation change amount dfx (x 1 − 1) it is determined if not 0 at the same reference numerals, as a determination result at the pixel position x 1, obtains the determination results pf1 showing a binarized value. The value of the determination result pf1 is, for example, a value “1” (pf1 = 1) when the condition 1 is satisfied, and a value “0” (pf1 = 0) when the condition is not satisfied. Note that the value of the determination result pf1 is not limited to this, and may be another value as long as the pixel position is a continuous change that meets the condition 1.

同様に、条件1判定手段72は、階調変化量dfx(x)と階調変化量dfx(x+1)から、条件1である画素位置xと隣接する画素位置x+1で階調値の差1以上の増加又は減少する同一方向の変化となる連続変化であるかを判定し、画素位置xにおいて判定結果として、2値化した値を示す判定結果pf2を求める。判定結果pf2の値は、上記条件1判定手段71における判定結果pf1と同様に得られる。 Similarly, condition 1 determining section 72, floor from the tone variation dfx (x 1) and tone variation dfx (x 1 +1), the pixel position x 1 +1 and an adjacent pixel position x 1 is the condition 1 determining whether the continuous change having the same direction of the change in the difference between one or more increase or decrease in tone value, as the determination result at the pixel position x 1, obtains the determination results pf2 showing a binarized value. The value of the determination result pf2 is obtained in the same manner as the determination result pf1 in the condition 1 determination means 71.

条件1合成手段73に条件1判定手段71及び72からの判定結果pf1及びpf2が入力されると、条件1合成手段73は、判定結果pf1及びpf2を合成し、条件1判定結果sq1を求める。条件1合成手段73は、例えば、ORゲートで構成することで、判定結果pf1=1又は判定結果pf2=1となる場合を、条件1判定結果sq1=1として得る。これにより、画素位置xと、その前又は後に隣接するいずれかの画素で条件1に適合する連続変化があり、注目画素位置xが連続変化となる画素の領域にあることを判定した結果が得られる。 When the determination results pf1 and pf2 from the condition 1 determination means 71 and 72 are input to the condition 1 combining means 73, the condition 1 combining means 73 combines the determination results pf1 and pf2 to obtain the condition 1 determination result sq1. The condition 1 combining unit 73 is configured by, for example, an OR gate, and obtains the condition 1 determination result sq1 = 1 when the determination result pf1 = 1 or the determination result pf2 = 1. Results As a result, the pixel position x 1, there is a continuous change meets the condition 1 in any of the pixels adjacent to the front or rear, is determined to be in the region of the pixel to which the pixel of interest position x 1 is continuously changed Is obtained.

連続変化判定手段70における条件2判定手段74に階調変化量dfx(x−1)と階調変化量dfx(x+1)が入力されると、条件2判定手段74は、注目画素位置xが上記条件2に適合する連続変化となる画素の領域であるかを判定する。条件2判定手段74は、階調変化量dfx(x−1)と階調変化量dfx(x+1)から、条件2である注目画素位置xの前後に隣接する画素位置x−1とx+1で、階調値の差1以上の増加又は減少する同一方向の変化となる連続変化であるか、すなわち、階調変化量dfx(x−1)>0かつ階調変化量dfx(x+1)>0か、又は、階調変化量dfx(x−1)<0かつ階調変化量dfx(x+1)<0の場合を判定し、画素位置xにおいて判定結果として、2値化した値を示す条件2判定結果sq2を求める。条件2判定結果sq2の値は、条件1における判定と同様、例えば、条件2に適合する場合は値‘1’(sq2=1)とし、適合していない場合は値‘0’(sq2=0)とする。なお、この条件2判定結果sq2の値は、これに限るものではなく、条件2に適合した連続変化である画素位置が示されれば、他の値であってもよい。 When the gradation change amount dfx (x 1 −1) and the gradation change amount dfx (x 1 +1) are input to the condition 2 determination unit 74 in the continuous change determination unit 70, the condition 2 determination unit 74 determines whether the target pixel position x 1 determines whether a region of pixels to be compatible with the continuous change in the condition 2. Condition 2 judging means 74, the gradation variation dfx (x 1 -1) and the gradation change amount dfx from (x 1 +1), the pixel position x 1 adjacent to the front and rear of the target pixel position x 1 is condition 2 - 1 and x 1 +1, the difference in gradation value is a continuous change that is an increase or decrease in the same direction increasing or decreasing by 1, that is, the gradation change amount dfx (x 1 −1)> 0 and the gradation change It is determined whether the amount dfx (x 1 +1)> 0 or the gradation change amount dfx (x 1 −1) <0 and the gradation change amount dfx (x 1 +1) <0, and the pixel position x 1 As a determination result, a condition 2 determination result sq2 indicating a binarized value is obtained. The value of the condition 2 determination result sq2 is, for example, the value “1” (sq2 = 1) when the condition 2 is satisfied, and the value “0” (sq2 = 0) when the condition 2 is not satisfied. ). Note that the value of the condition 2 determination result sq2 is not limited to this, and may be any other value as long as the pixel position is a continuous change that conforms to the condition 2.

合成手段75に、条件1合成手段73による条件1判定結果sq1と、条件2判定手段74による条件2判定結果sq2が入力されると、合成手段75は、条件1又は条件2に適合する場合を判定して、階調値が単調に増加又は減少し、連続変化となる画素の領域にある画素を示す連続変化判定結果sqfを生成し出力する。すなわち、合成手段75は、条件1判定結果sq1と条件2判定結果sq2を合成し、例えば、ORゲートで構成することで、条件1判定結果sq1=1又は条件2判定結果sq2=1となる場合に、連続変化判定結果sqf=1とし、その他の場合は連続変化判定結果sqf=0として出力する。これにより、条件1又は条件2に適合すると判定された画素位置xにおいて、連続変化判定結果sqf=1となり、それ以外の適合しない場合は連続変化判定結果sqf=0として、連続変化となる画素の領域であるかが示される。なお、連続変化判定結果sqfの値は、これに限るものではなく、条件1又は条件2に適合した連続変化である画素位置が示されれば、他の値であってもよい。 When the condition 1 determination result sq1 by the condition 1 combining unit 73 and the condition 2 determination result sq2 by the condition 2 determining unit 74 are input to the combining unit 75, the combining unit 75 may determine whether the condition 1 or the condition 2 is met. Then, a continuous change determination result sqf indicating a pixel in a pixel region where the gradation value monotonously increases or decreases and becomes a continuous change is generated and output. That is, the synthesizing unit 75 combines the condition 1 determination result sq1 and the condition 2 determination result sq2, and is configured by an OR gate, for example, so that the condition 1 determination result sq1 = 1 or the condition 2 determination result sq2 = 1. In addition, the continuous change determination result sqf = 1 is set, and in other cases, the continuous change determination result sqf = 0 is output. Thus, at pixel position x 1 that is determined to meet the condition 1 or condition 2, the continuous change determination result sqf = 1 becomes as sqf = 0 continuously change determination result if not fit the other, pixels to be continuously changed Is shown. Note that the value of the continuous change determination result sqf is not limited to this, and may be any other value as long as the pixel position is a continuous change that conforms to Condition 1 or Condition 2.

例えば、図18(a)における隣接する連続した画素それぞれで1階調ずつ増加する場合は、画素位置xにおける階調変化量dfx(x)=+1>0であり、その隣接する画素位置x+1における階調変化量dfx(x+1)=+1>0であるので、条件1に適合しており、図20における条件1判定手段72からの判定結果pf2=1で、条件1合成手段73からの条件1判定結果sq1=1となる。したがって、合成手段75から出力される連続変化判定結果sqf=1となり、階調値が単調に増加し、連続変化となる画素の領域と判定された結果となる。同様に、図18(b)における場合は、画素位置xにおける階調変化量dfx(x)=−1<0であり、その隣接する画素位置x+1における階調変化量dfx(x+1)=−1<0であるので、条件1に適合しており、連続変化判定結果sqf=1となり、階調値が単調に減少し、連続変化となる画素の領域と判定された結果となる。なお、図18(a)及び(b)の画素位置x+1においても、条件1に適合するため、画素位置xと同様、連続変化判定結果sqf=1となる連続変化となる画素の領域と判定された結果が得られる。 For example, in the case where each adjacent continuous pixel in FIG. 18A increases by one gradation, the gradation change amount dfx (x 1 ) = + 1> 0 at the pixel position x 1 and the adjacent pixel position. since in x 1 gradation change in +1 amount dfx (x 1 +1) = + 1> 0, complies with the condition 1, the judgment result pf2 = 1 from condition 1 determining section 72 in FIG. 20, condition 1 synthesis The condition 1 determination result sq1 = 1 from the means 73 is obtained. Therefore, the continuous change determination result sqf = 1 output from the synthesizing unit 75 is obtained, and the gradation value monotonously increases, resulting in a pixel region that is determined to be continuously changed. Similarly, if in FIG. 18 (b), the gradation change amount dfx at the pixel position x 1 (x 1) = - 1 < 0, the adjacent gradation variation at the pixel position x 1 +1 for dfx (x Since 1 + 1) = − 1 <0, the condition 1 is satisfied, the continuous change determination result sqf = 1, the gradation value monotonously decreases, and the result is determined to be a pixel region that continuously changes. It becomes. It should be noted that the pixel position x 1 +1 in FIGS. 18A and 18B also conforms to the condition 1, and therefore, similarly to the pixel position x 1 , the pixel region that undergoes the continuous change with the continuous change determination result sqf = 1. The result determined to be obtained.

また、図19(a)における階調値の変化が2画素ごとにある場合についても、画素位置xに隣接する画素x−1における階調変化量dfx(x−1)=+1>0、画素位置x+1における階調変化量dfx(x+1)=+1>0であるので、条件2に適合しており、図20における条件2判定手段74からの条件2判定結果sq2=1となる。したがって、合成手段75から出力される連続変化判定結果sqf=1となり、連続変化となる画素の領域と判定された結果として得られる。同様に、図19(b)における場合は、画素x−1における階調変化量dfx(x−1)=−1<0、画素位置x+1における階調変化量dfx(x+1)=−1<0であるので、条件2に適合しており、連続変化判定結果sqf=1となり、連続変化となる画素の領域と判定された結果として得られる。 Also, in the case where the gradation value changes in FIG. 19A every two pixels, the gradation change amount dfx (x 1 −1) = + 1> in the pixel x 1 −1 adjacent to the pixel position x 1. Since the gradation change amount dfx (x 1 +1) = + 1> 0 at 0, the pixel position x 1 +1, the condition 2 is satisfied, and the condition 2 determination result sq2 from the condition 2 determination unit 74 in FIG. 1 Accordingly, the continuous change determination result sqf = 1 output from the synthesizing unit 75 is obtained, which is obtained as a result of determining that the pixel region has a continuous change. Similarly, if in FIG. 19 (b), the gradation change amount dfx (x 1 -1) in the pixel x 1 -1 = - 1 <0 , the gradation variation dfx at the pixel position x 1 +1 (x 1 +1 ) = − 1 <0, the condition 2 is satisfied, and the continuous change determination result sqf = 1 is obtained, which is obtained as a result of determining that the pixel area is continuously changed.

以上により、連続変化判定手段70は、階調変化量dfx(x)、階調変化量dfx(x−1)、階調変化量dfx(x+1)から、条件1又は条件2に適合して、注目画素位置xが連続変化となる画素の領域における画素であるかを判定し、結果として、連続変化判定結果sqfを得ることができる。 As described above, the continuous change determination unit 70 changes from the gradation change amount dfx (x 1 ), the gradation change amount dfx (x 1 −1), and the gradation change amount dfx (x 1 +1) to Condition 1 or Condition 2. compatible, it is determined whether the pixel in the region of the pixel to which the pixel of interest position x 1 is continuously changed, as a result, it is possible to obtain a continuous change determination result sqf.

なお、連続変化判定手段70は、階調変化量dfxの大きさとその符号の関係から、連続変化となる画素の領域にあるかを判定し連続変化判定結果sqfを得るよう構成すると説明した。しかし、階調変化検出手段10における階調変化量制限手段12による振幅制限階調変化量Xlmは、階調変化量dfxの値を所定の範囲(−1から+1までの範囲)に制限したものであり、−1,0,+1で得られているので、階調変化量dfxと同様に扱うことができ、この振幅制限階調変化量Xlmを連続変化判定手段70への入力としてもよく、図20と同様に構成することができる。   It has been described that the continuous change determination unit 70 is configured to determine whether or not the pixel region is subject to continuous change based on the relationship between the magnitude of the gradation change amount dfx and its sign, and obtain the continuous change determination result sqf. However, the amplitude limit gradation change amount Xlm by the gradation change amount limiting means 12 in the gradation change detection means 10 is obtained by limiting the value of the gradation change amount dfx to a predetermined range (range from −1 to +1). Since it is obtained as -1, 0, +1, it can be handled in the same manner as the gradation change amount dfx, and this amplitude limited gradation change amount Xlm may be input to the continuous change determination means 70. The configuration can be the same as in FIG.

次に、図17の階調変換手段2における補正ビット生成手段50bには、傾き検出手段40からの傾きデータ値Kslと、タイミング信号生成手段100からの初期化信号Sifと、階調変化検出手段10からの階調変化位置信号Ptと振幅制限階調変化量Xlmと、補正制限係数設定手段30からの補正制限係数rcとが入力され、さらには、連続変化判定手段70からの連続変化判定結果sqfが入力される。補正ビット生成手段50bは、図1に示される実施の形態1の補正ビット生成手段50と同様に、傾き検出手段40からの傾きデータ値Kslを補正値の隣接する画素ごとの階調変化量dKとして(dK=Kslとする)、初期化信号Sifにより水平方向走査期間ごとで初期化するとともに、階調変化位置信号Ptに従い、上記階調変化量dK(すなわち、傾きデータ値Ksl)と振幅制限階調変化量Xlm、補正制限係数rcから、画素信号Daに対し付加すべき補正値aCdを求め、その補正値を入力画像信号Daの階調値の小数部を含む値による付加ビットEと、付加する値の符号ビットを含むビット列として、補正ビットデータCdを生成するが、加えて、補正値aCdを求める際には、連続変化判定手段70からの連続変化判定結果sqfにより、連続変化となる画素の領域における画素では、階調の補正値が付加されないように補正値aCdを0として生成するよう構成される。   Next, the correction bit generation means 50b in the gradation conversion means 2 of FIG. 17 includes the inclination data value Ksl from the inclination detection means 40, the initialization signal Sif from the timing signal generation means 100, and the gradation change detection means. 10 is input with the gradation change position signal Pt, the amplitude limit gradation change amount Xlm from the correction limit coefficient setting unit 30, and the continuous change determination result from the continuous change determination unit 70. sqf is input. Similarly to the correction bit generation unit 50 of the first embodiment shown in FIG. 1, the correction bit generation unit 50b uses the gradient data value Ksl from the gradient detection unit 40 as the gradation change amount dK for each adjacent pixel of the correction value. (DK = Ksl) is initialized for each horizontal scanning period by the initialization signal Sif, and the gradation change amount dK (that is, the inclination data value Ksl) and the amplitude limit are determined according to the gradation change position signal Pt. A correction value aCd to be added to the pixel signal Da is obtained from the gradation change amount Xlm and the correction limiting coefficient rc, and the correction value is an additional bit E based on a value including a decimal part of the gradation value of the input image signal Da; The correction bit data Cd is generated as a bit string including the sign bit of the value to be added. In addition, when determining the correction value aCd, the continuous change determination from the continuous change determination means 70 is performed. The result sqf, the pixels in the region of pixels to be continuously changed, configured to generate a zero correction value aCd as correction values of the gradation is not added.

補正ビット生成手段50bは、例えば、図21のように構成できる。図21は、補正ビット生成手段50bの構成の一例を概略的に示すブロック図である。図21において、図10に示される実施の形態1における補正ビット生成手段50の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付している。図21において、補正ビット生成手段50bは、図10における補正ビット生成手段50内の切換え手段53を、連続変化判定手段70からの判定結果に応じても、出力値が切り換えられるよう構成した切換え手段56としたものであり、切換え手段56以外の構成及び動作は、図10における構成と同じである。   The correction bit generation means 50b can be configured as shown in FIG. 21, for example. FIG. 21 is a block diagram schematically showing an example of the configuration of the correction bit generation means 50b. In FIG. 21, the same reference numerals are given to the same or corresponding components as those of the correction bit generating means 50 in the first embodiment shown in FIG. In FIG. 21, the correction bit generation unit 50 b is a switching unit configured to switch the output value of the switching unit 53 in the correction bit generation unit 50 in FIG. The configuration and operation other than the switching means 56 are the same as those in FIG.

図21において、補正ビット生成手段50b内の演算手段51は、振幅制限階調変化量Xlmと補正制限係数rcによる補正値を、次式
mCd=(rc)×(Xlm)
で算出する。減算手段52は、傾きデータ値Kslを補正値の隣接する画素ごとの階調変化量dKとして(dK=Kslとする)、直前画素における補正値(遅延補正値pCd)から階調変化量dKを減算(pCd−dK)し、階調平坦区間における補正値sCdを得る。ここまでの構成は、図10における構成と同じである。
In FIG. 21, the calculation means 51 in the correction bit generation means 50b calculates a correction value based on the amplitude limit gradation change amount Xlm and the correction limit coefficient rc as follows: mCd = (rc) × (Xlm)
Calculate with The subtraction means 52 sets the gradient data value Ksl as the gradation change amount dK for each adjacent pixel of the correction value (dK = Ksl), and calculates the gradation change amount dK from the correction value (delay correction value pCd) in the immediately preceding pixel. Subtraction (pCd-dK) is performed to obtain a correction value sCd in the flat gradation range. The configuration so far is the same as the configuration in FIG.

補正ビット生成手段50b内の切換え手段56には、初期化信号Sifと階調変化位置信号Ptと、演算手段51からの補正値mCdと、減算手段52による補正値sCdが入力され、連続変化判定手段70からの連続変化判定結果sqfも入力される。切換え手段56は、初期化信号Sifと階調変化位置信号Pt、及び連続変化判定結果sqfとによって、演算手段51からの補正値mCdと、減算手段52による補正値sCdと、初期化又はリセットのための値‘0’とを切り換えて、入力画像信号Daに対して付加すべき階調値として補正値aCdを生成し、出力する。   An initialization signal Sif, a gradation change position signal Pt, a correction value mCd from the calculation unit 51, and a correction value sCd from the subtraction unit 52 are input to the switching unit 56 in the correction bit generation unit 50b, and continuous change determination is performed. The continuous change determination result sqf from the means 70 is also input. Based on the initialization signal Sif, the gradation change position signal Pt, and the continuous change determination result sqf, the switching unit 56 initializes or resets the correction value mCd from the calculation unit 51, the correction value sCd from the subtraction unit 52, and the like. For this purpose, the correction value aCd is generated and output as a gradation value to be added to the input image signal Da.

すなわち、切換え手段56は、初期化信号Sifが水平方向走査期間の区切りにおいて初期化を示す場合は、初期化の値‘0’を選択し、補正値aCd=0とし、また、階調変化位置信号Ptにより、階調変化位置信号Pt=1で階調値が変化する画素位置では、演算手段51からの補正値mCdを選択し、階調変化位置信号Pt=0の階調平坦区間では、減算手段52による補正値sCd(すなわち、直前画素の補正値pCdから階調変化量dK=Kslを減算した値)を選択し、補正値aCdとする。さらに、連続変化判定結果sqf=1で連続変化となる画素については、上記の切換え後の補正値aCdをリセットのための値‘0’へ切換え、補正値aCd=0とする。そして、この補正値aCdは、ビット列変換手段55へ出力されるとともに、補正値遅延手段54に送られ、1画素分遅延して遅延補正値pCdとして減算手段52へ戻される。   That is, the switching means 56 selects the initialization value “0” and sets the correction value aCd = 0 when the initialization signal Sif indicates initialization at the interval of the horizontal scanning period, and the gradation change position. The correction value mCd from the calculating means 51 is selected at the pixel position where the gradation value changes with the gradation change position signal Pt = 1 by the signal Pt, and in the gradation flat section where the gradation change position signal Pt = 0. A correction value sCd by the subtracting means 52 (that is, a value obtained by subtracting the gradation change amount dK = Ksl from the correction value pCd of the immediately preceding pixel) is selected and set as the correction value aCd. Further, for the pixels that change continuously with the continuous change determination result sqf = 1, the correction value aCd after the switching is switched to the reset value “0”, and the correction value aCd = 0. The correction value aCd is output to the bit string conversion means 55 and sent to the correction value delay means 54, and is delayed by one pixel and returned to the subtraction means 52 as a delay correction value pCd.

補正値遅延手段54は、切換え手段53からの補正値aCdを1画素分遅延して、直前画素における補正値である遅延補正値pCdを出力する。   The correction value delay means 54 delays the correction value aCd from the switching means 53 by one pixel, and outputs a delay correction value pCd that is a correction value for the immediately preceding pixel.

以上の構成により、入力画像信号Daに対し付加すべき補正値aCdは、振幅制限階調変化量Xlmと補正制限係数rcによる値(rc)×(Xlm)と、この値から画素の順に傾きデータ値Kslによる階調値の差で順次0まで変化する値として得られるとともに、連続変化判定結果sqf=1の場合に補正値aCd=0へ切り換えることで、連続変化判定結果sqf=1で連続変化となる画素とそれ以降の階調平坦区間において、連続変化となる画素の領域となって、補正値aCd=0として生成される。よって、切換え手段56から得られる補正値aCdは、補正値mCdの位置から順に、傾きデータ値Kslによる階調変化量dKの階調値の差の変化を持つ1以下の小数となる精度を持った階調値となる一方、連続変化となる画素の領域の画素においては、補正値aCdが0となり、階調の補正値が付加されないことになる。また、階調値の変化が画像のエッジによると判断される場合についても、補正制限係数rc=0で補正値mCd=0となり、それ以降の画素でも補正値aCdは0となるので、階調値が付加されることはなく、画像の輪郭情報を失わせる補正を行わない補正値として得ることができる。   With the above configuration, the correction value aCd to be added to the input image signal Da is the value (rc) × (Xlm) based on the amplitude limit gradation change amount Xlm and the correction limit coefficient rc, and the inclination data in this order from pixel to pixel. It is obtained as a value that sequentially changes to 0 due to the difference in gradation value by the value Ksl, and when the continuous change determination result sqf = 1, by switching to the correction value aCd = 0, the continuous change with the continuous change determination result sqf = 1 The pixel is a region of pixels that continuously change in the following pixel and the subsequent flat gradation interval, and is generated with the correction value aCd = 0. Therefore, the correction value aCd obtained from the switching means 56 has an accuracy that becomes a fractional value of 1 or less having a change in the gradation value difference of the gradation change amount dK by the inclination data value Ksl in order from the position of the correction value mCd. On the other hand, the correction value aCd is 0 for the pixels in the continuously changing pixel area, and no gradation correction value is added. Even when it is determined that the change in the gradation value is caused by the edge of the image, the correction value mCd = 0 when the correction limit coefficient rc = 0, and the correction value aCd is 0 even in the subsequent pixels. A value is not added, and it can be obtained as a correction value without performing correction for losing the contour information of the image.

補正ビット生成手段50b内のビット列変換手段55は、切換え手段56からの補正値aCdを所定のビット数となるビット列の値へ変換し、付加する値を示す付加ビットEと値の符号ビットを含めて補正ビットデータCdとして求め、補正ビット生成手段50bから画素値演算手段62へ出力する。   The bit string converting means 55 in the correction bit generating means 50b converts the correction value aCd from the switching means 56 into a bit string value having a predetermined number of bits, and includes an additional bit E indicating a value to be added and a sign bit of the value. The correction bit data Cd is obtained and output from the correction bit generation means 50b to the pixel value calculation means 62.

図17において、階調変換手段2における画素値演算手段62、遅延補償手段61における構成は、図1における階調変換手段1の場合と同じであるが、画素値演算手段62においては、遅延補償手段61からの遅延補償された画像信号Ddに対し、補正ビット生成手段50bからの補正ビットデータCdを整数部の位置を合わせて減算する演算処理を行うことで、新たな出力画像信号Dbを算出し、出力する。   In FIG. 17, the configuration of the pixel value calculation means 62 and the delay compensation means 61 in the gradation conversion means 2 is the same as that of the gradation conversion means 1 in FIG. A new output image signal Db is calculated by performing arithmetic processing for subtracting the correction bit data Cd from the correction bit generation means 50b by matching the position of the integer part with respect to the delay-compensated image signal Dd from the means 61. And output.

図17による階調変換手段2においては、連続変化判定手段70において、階調変化量dfxを用いて、階調値が単調に増加又は減少し、連続変化となる画素の領域を判定し、補正ビット生成手段50bにおいて、振幅制限階調変化量Xlmと傾きデータ値Ksl、及び補正制限係数rcから補正値を得るとともに、連続変化となる画素では補正値aCd=0へ切り換えることで、連続変化となる画素の領域の画素においては、補正値aCdが0となり、階調の補正値が付加されないようにして補正ビットデータCdを得ている。このため、階調変換手段2によれば、階調値の変化する際の平坦幅分の画像信号を保持する必要がなく、回路規模を大幅に増やすことなく、緩やかに階調値が変化する画素の領域や階調値の変化が画像のエッジによると判断される場合、連続で階調値が変化する領域において、適切な補正ビットデータCdを得て、階調値の変化が適切に滑らかに変換された12ビットの出力画像信号Dbを得ることができる。   In the gradation converting means 2 shown in FIG. 17, the continuous change determining means 70 uses the gradation change amount dfx to determine the region of the pixel where the gradation value monotonously increases or decreases and makes a continuous change, and corrects it. In the bit generation unit 50b, a correction value is obtained from the amplitude limit gradation change amount Xlm, the gradient data value Ksl, and the correction limit coefficient rc. In the pixels in the pixel area, the correction value aCd is 0, and the correction bit data Cd is obtained without adding the gradation correction value. For this reason, according to the gradation converting means 2, it is not necessary to hold an image signal for a flat width when the gradation value changes, and the gradation value changes gently without significantly increasing the circuit scale. When it is determined that the change in the pixel area or the gradation value is caused by the edge of the image, appropriate correction bit data Cd is obtained in the area where the gradation value continuously changes, and the change in the gradation value is appropriately smooth. The 12-bit output image signal Db converted into can be obtained.

次に、実施の形態3による画像処理装置において、階調変換手段2の階調変換処理を行う動作について説明するが、入力画像信号Daの画素間の階調値の差から階調変化量dfxを求め、この階調変化量に基づき、直前の画素までの平坦幅から予測されたし平坦幅データ予測値dstを求め、階調変化量と平坦幅データ予測値から階調値の傾きを得るまでの動作と、補正ビットデータCdを得て、入力画像信号Daに補正ビットデータを付加することで階調数が拡張された出力画像信号Dbを出力する画素値演算手段62による動作と、また、連続変化判定手段70において連続変化となる画素の領域と判定されない、通常の緩やかに階調値が変化する画素の領域における補正ビットデータCdの生成の動作は、図12に示す階調変換手段1の動作を説明するフローチャートと同様である。   Next, in the image processing apparatus according to the third embodiment, the operation of performing the gradation conversion process of the gradation converting unit 2 will be described. The gradation change amount dfx is calculated based on the difference in gradation value between pixels of the input image signal Da. Based on this gradation change amount, a flat width data predicted value dst predicted from the flat width up to the previous pixel is obtained, and the gradient of the gradation value is obtained from the gradation change amount and the flat width data predicted value. Operations by the pixel value calculation means 62 that obtains the correction bit data Cd and adds the correction bit data to the input image signal Da to output the output image signal Db whose number of gradations has been expanded, The operation of generating the correction bit data Cd in the normal pixel region where the gradation value changes slowly and is not determined by the continuous change determination unit 70 as the pixel region that changes continuously is the gradation conversion unit shown in FIG. 1 It is similar to the flowchart for explaining the operation.

図22は、階調変換手段2の動作を示すフローチャートである。図22において、実施の形態1における図12に示されるプロセスと同一又は対応するプロセスには、同じ符号を付している。図22においても、各走査線内の画素ごとの処理として示している。   FIG. 22 is a flowchart showing the operation of the gradation converting means 2. 22, processes that are the same as or correspond to the processes shown in FIG. 12 in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. FIG. 22 also shows processing for each pixel in each scanning line.

図22において、ステップS101〜ステップS107,ステップS110,S111と、ステップS120による階調変換手段2へ入力画像信号Daが入力され、階調変化量dfx、平坦幅データ予測値dst、補正制限係数rcを求め、階調値の傾きを示す傾きデータ値Kslを得るまでの動作、補正ビット生成手段50bにおいてのステップS112〜S114とステップS121,S122における補正値aCdを得るまでの動作は、図12と同じである。   In FIG. 22, the input image signal Da is input to the gradation conversion means 2 in step S101 to step S107, step S110, S111 and step S120, the gradation change amount dfx, the flat width data predicted value dst, the correction limiting coefficient rc. FIG. 12 shows the operation until obtaining the gradient data value Ksl indicating the gradient of the gradation value, and obtaining the correction value aCd in steps S112 to S114 and steps S121 and S122 in the correction bit generation means 50b. The same.

連続変化判定手段70は、注目画素位置xとその前後に位置する隣接画素x−1とx+1における階調変化量dfxを得て、得られた階調変化量dfxの大きさとその符号の関係から、図18(a)及び(b)、図19(a)及び(b)に示す関係となる条件1及び条件2に適合した連続変化となる画素の領域の画素を判定して、連続変化判定結果sqfを生成し、補正ビット生成手段50bへ出力する(ステップS200)。 The continuous change determination means 70 obtains the gradation change amount dfx at the target pixel position x 1 and the adjacent pixels x 1 −1 and x 1 +1 located before and after the target pixel position x 1, and the magnitude of the obtained gradation change amount dfx and its magnitude From the relationship of the signs, the pixels in the region of the pixels that are continuously changed conforming to the condition 1 and the condition 2 which are the relationships shown in FIGS. 18A and 18B and FIGS. 19A and 19B are determined. Then, the continuous change determination result sqf is generated and output to the correction bit generation means 50b (step S200).

補正ビット生成手段50bは、通常はステップS112〜S114とステップS121,S122における動作により補正値aCdを得ており、さらに、連続変化判定手段70からの連続変化判定結果sqfが入力され、連続変化判定結果sqf=1で連続変化となる画素については(ステップS201)、上記の切換え後の補正値aCdをリセットのための値‘0’へ切換え、補正値aCd=0とする(ステップS202)。これにより、連続変化となる画素の領域における画素では、階調の補正値が付加されないように補正値aCdを0とすることができる。   The correction bit generation means 50b normally obtains the correction value aCd by the operations in steps S112 to S114 and steps S121 and S122, and further receives the continuous change determination result sqf from the continuous change determination means 70 to determine the continuous change. For pixels that change continuously with the result sqf = 1 (step S201), the correction value aCd after switching is switched to the reset value “0” to set the correction value aCd = 0 (step S202). As a result, the correction value aCd can be set to 0 so that the gradation correction value is not added to the pixels in the continuously changing pixel region.

そして、得られた補正値aCdは、所定のビット数となるビット列の値へ変換されて、付加する値を示す付加ビットEと値の符号ビットを含めて補正ビットデータCdとして求められる(ステップS130)。また、補正値aCdは、1画素分遅延されて、直前画素における補正値pCdとして次の画素の処理へ送られる(ステップS131)。   The obtained correction value aCd is converted into a bit string value having a predetermined number of bits, and is calculated as correction bit data Cd including an additional bit E indicating the value to be added and a sign bit of the value (step S130). ). The correction value aCd is delayed by one pixel and sent to the next pixel process as the correction value pCd for the immediately preceding pixel (step S131).

以上の動作から、入力画像信号Daに対して付加すべき補正値aCd(すなわち、補正ビットデータCd)は、階調値が変化する画素位置(Pt=1)で振幅制限階調変化量Xlmと補正制限係数rcによる補正値aCd=(rc)×(Xlm)として得て、階調値が変化しない階調平坦区間(Pt=0)では、階調値が変化する画素位置における値から順に、傾きデータ値Kslによる階調値の差で順次0まで変化する値として得られるとともに、連続変化判定結果sqf=1で連続変化となる画素とそれ以降の階調平坦区間において、連続変化となる画素の領域となって、補正値aCd=0として生成される。   From the above operation, the correction value aCd (that is, the correction bit data Cd) to be added to the input image signal Da is the amplitude limit gradation change amount Xlm at the pixel position (Pt = 1) where the gradation value changes. In a gradation flat section (Pt = 0) obtained as a correction value aCd = (rc) × (Xlm) based on the correction limiting coefficient rc, the value at the pixel position where the gradation value changes is sequentially increased. A pixel that is obtained as a value that sequentially changes to 0 due to a difference in gradation value by the inclination data value Ksl, and that changes continuously in a continuous change determination result sqf = 1 and subsequent gradation flat sections. And the correction value aCd = 0 is generated.

画素値演算手段62において、補正ビットデータCdと入力画像信号Daの画素位置を合わせるよう遅延補償された画像信号Dd(又は入力画像信号Da)に対し、補正ビットデータCdを整数部の位置を合わせて減算(又は加算)することで、新たな出力画像信号Dbを算出する(ステップS132)。   In the pixel value calculation means 62, the correction bit data Cd is aligned with the position of the integer portion of the correction bit data Cd and the image signal Dd (or input image signal Da) compensated for delay so as to match the pixel position of the input image signal Da. By subtracting (or adding), a new output image signal Db is calculated (step S132).

以上のように、実施の形態3の画像処理装置においては、連続変化判定手段70において、階調変化量dfxを用いて、単調に階調が増加又は減少し、連続変化となる画素の領域を判定し、補正ビット生成手段50bにおいて、振幅制限階調変化量Xlmと傾きデータ値Ksl、及び補正制限係数rcから補正値を得るとともに、連続変化となる画素では補正値aCd=0へ切り換えることで、連続変化となる画素の領域の画素においては、補正値aCdが0となり、階調の補正値が付加されないようにして補正ビットデータCdを得て、画素値演算手段62において入力画像信号Daに対し、補正ビットデータCdを整数部の位置を合わせて減算することで、階調値を変換しビット数を拡張した画像信号を得ている。したがって、実施の形態3の画像処理装置によれば、水平方向における連続的に緩やかに階調値が変化する画素の領域や階調値の変化が画像のエッジによると判断される場合と、連続で階調値が変化する領域において、適切な補正ビットデータCdを得ることができるので、平坦幅分の画像信号を保持せずに実時間で処理し、回路規模を大幅に増やすことなく、非常に緩やかに階調値が変化する区間や、階調値の変化が画像のエッジによると判断される場合や連続で階調値が変化する領域においても、階調値の変化を検出して適切な補正ビットデータCdを得て、画像信号の階調数を拡張し、量子化ノイズ又は擬似輪郭を低減された階調値の変化が滑らかで、高品位な画像信号を得ることができる。   As described above, in the image processing apparatus according to the third embodiment, in the continuous change determination unit 70, the gradation change amount dfx is used to determine the region of the pixel that continuously increases or decreases in gradation. Then, the correction bit generation means 50b obtains a correction value from the amplitude limit gradation change amount Xlm, the inclination data value Ksl, and the correction limit coefficient rc, and switches the correction value aCd = 0 to a pixel that is continuously changed. The correction value aCd is 0 for the pixels in the continuously changing pixel area, the correction bit data Cd is obtained without adding the gradation correction value, and the pixel value calculation means 62 outputs the correction bit data Cd to the input image signal Da. On the other hand, the correction bit data Cd is subtracted by matching the position of the integer part, thereby converting the gradation value and obtaining the image signal in which the number of bits is expanded. Therefore, according to the image processing apparatus of the third embodiment, the pixel region in which the gradation value continuously changes in the horizontal direction and the case where it is determined that the change in the gradation value is due to the edge of the image. Since it is possible to obtain appropriate correction bit data Cd in a region where the gradation value changes, the processing is performed in real time without holding the image signal for the flat width, and the circuit scale is not significantly increased. Therefore, even when the gradation value changes slowly, when it is determined that the change in the gradation value is caused by the edge of the image, or in a region where the gradation value changes continuously, the change in the gradation value is detected appropriately. Thus, it is possible to obtain a high-quality image signal by obtaining the correct correction bit data Cd, extending the number of gradations of the image signal, and smoothly changing the gradation value with reduced quantization noise or pseudo contour.

なお、実施の形態3における画像処理装置において、階調変換手段2では画素間の階調値の差分+1と−1の変化を求め、階調変化検出手段10で水平方向の隣接画素間の階調値の差分による階調変化量dfxを所定の範囲、すなわち、−1から+1までの範囲内に制限するよう構成する場合を説明したが、実施の形態2で説明したように、例えば、画素間の階調値の差分の最大値+2から最小値−2までの範囲の変化を求める場合など、最大値(正の値)と最小値(負の値)により設定された範囲で、階調値の変化を検出するよう構成する場合においても、連続変化判定手段70を適用することができ、同様に構成し、同様の効果を奏することができる。   In the image processing apparatus according to the third embodiment, the gradation converting unit 2 obtains the difference between the gradation values +1 and −1 between the pixels, and the gradation change detecting unit 10 determines the level between the adjacent pixels in the horizontal direction. The case where the gradation change amount dfx due to the difference of the tone values is limited to a predetermined range, that is, the range from −1 to +1 has been described. However, as described in the second embodiment, for example, the pixel In the range set by the maximum value (positive value) and the minimum value (negative value), such as when the change in the range from the maximum value +2 to the minimum value -2 is determined, Even when configured to detect a change in value, the continuous change determination means 70 can be applied, and the same configuration can be achieved with the same effects.

また、実施の形態3における画像処理装置においても、入力画像信号Daの階調数mは8ビットに限るものではなく、例えば、10ビットの画像信号であってもよく、画素値演算手段62において、補正ビットデータCdにおける付加ビットEの整数部の位置を、画像信号Ddの整数部の位置と一致するようにした値を演算するように構成すれば、同様の効果を奏することができる。   Also in the image processing apparatus according to the third embodiment, the number of gradations m of the input image signal Da is not limited to 8 bits, and may be, for example, a 10-bit image signal. The same effect can be obtained if the value is calculated so that the position of the integer part of the additional bit E in the correction bit data Cd matches the position of the integer part of the image signal Dd.

また、実施の形態3における画像処理装置では、水平方向の階調変化量を検出して階調値に対する補正ビットデータCdを生成し、補正ビットデータを画像信号に付加することで階調変換して量子化ノイズを低減する構成として説明したが、入力画像信号Daの垂直方向の階調変化量を検出し、垂直方向の階調変化量から垂直方向に連続で変化する画素を判定して、補正ビットデータCdを生成することで、垂直方向の階調値の変化を滑らかなものとしてもよい。   In the image processing apparatus according to the third embodiment, the gradation change amount in the horizontal direction is detected to generate correction bit data Cd for the gradation value, and gradation conversion is performed by adding the correction bit data to the image signal. In the above description, the quantization noise is reduced. However, the amount of change in the vertical direction of the input image signal Da is detected, and pixels that change continuously in the vertical direction from the amount of change in the vertical direction are determined. By generating the correction bit data Cd, the change in the gradation value in the vertical direction may be smooth.

なお、実施の形態3において、上記以外の点は、上記実施の形態1又は2の場合と同じである。   In the third embodiment, points other than the above are the same as in the first or second embodiment.

《4》実施の形態4.
上記実施の形態1から3までの画像処理装置は、画像信号の水平方向又は垂直方向のうちいずれかの方向(一定方向)における階調値の変化を検出し、階調値の傾きを求めることで、入力画像信号のビット数を拡張する階調変換処理を行い、入力画像信号Daよりも多階調の出力画像信号Dbを出力するよう構成した。実施の形態4による画像処理装置は、水平方向及び垂直方向のそれぞれにおける階調値の変化を検出し、2次元方向の階調値の変化を滑らかにするよう構成する点において、上記実施の形態1から3までの画像処理装置と相違する。
<< 4 >> Embodiment 4
The image processing apparatuses according to the first to third embodiments detect a change in gradation value in either the horizontal direction or the vertical direction (constant direction) of the image signal, and obtain the gradient of the gradation value. Thus, a gradation conversion process for expanding the number of bits of the input image signal is performed, and an output image signal Db having a higher gradation than the input image signal Da is output. The image processing apparatus according to the fourth embodiment is configured in such a manner that the change in the gradation value in each of the horizontal direction and the vertical direction is detected and the change in the gradation value in the two-dimensional direction is smoothed. This is different from the image processing apparatuses 1 to 3.

図23は、本発明の実施の形態4による画像処理装置(すなわち、実施の形態4による画像処理方法を実施することができる装置)の構成の一例を概略的に示すブロック図である。画像信号の水平方向と垂直方向のそれぞれで階調値の変化を検出し、階調値の傾きを求めることで、入力画像信号のビット数を拡張し、二次元方向の階調値の変化を滑らかにする階調変換処理を行うよう構成している。   FIG. 23 is a block diagram schematically showing an example of the configuration of an image processing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention (that is, an apparatus capable of performing the image processing method according to the fourth embodiment). By detecting the change in the gradation value in each of the horizontal and vertical directions of the image signal and obtaining the gradient of the gradation value, the number of bits of the input image signal is expanded, and the change in the gradation value in the two-dimensional direction is detected. A smooth gradation conversion process is performed.

図23において、実施の形態4の画像処理装置は、mビットのデジタルの入力画像信号Daに対し、水平方向と垂直方向のそれぞれで階調値の変化を検出し、階調値の傾きに応じた値を付加することでビット数を拡張する階調変換処理を行い、nビットの出力画像信号Dcとして出力し、水平・垂直タイミング信号生成手段101と、二次元方向の階調値の変化を滑らかにする階調変換処理を行う階調変換手段3とを備えている。そして、階調変換手段3は、水平方向における階調値の変化を検出し、階調値の傾きに応じた補正値を付加することでビット数を拡張する水平方向階調変換手段110と、垂直方向における階調値の変化を検出し、階調値の傾きに応じた補正値により階調変換処理を行う垂直方向階調変換手段111とを備えている。   In FIG. 23, the image processing apparatus according to the fourth embodiment detects a change in gradation value in the horizontal direction and the vertical direction with respect to an m-bit digital input image signal Da, and responds to the gradient of the gradation value. Gradation conversion processing for expanding the number of bits by adding the obtained value and outputting it as an n-bit output image signal Dc. The horizontal / vertical timing signal generation means 101 and the change of the gradation value in the two-dimensional direction are Gradation conversion means 3 for performing gradation conversion processing for smoothing. The gradation converting unit 3 detects a change in the gradation value in the horizontal direction, and adds a correction value corresponding to the gradient of the gradation value to extend the number of bits, and Vertical direction gradation conversion means 111 is provided that detects a change in gradation value in the vertical direction and performs gradation conversion processing using a correction value corresponding to the gradient of the gradation value.

ここで、階調変換手段3は、入力画像信号Daの水平方向及び垂直方向に対し、それぞれの方向に隣接する画素間の階調値の差分から、1階調値の差(+1と−1)の階調変化量を検出して階調数を拡張する階調変換処理を行い、8ビットの入力画像信号Daを12ビットの出力画像信号Dcへ階調数を拡張し出力する構成として説明する。   Here, the gradation converting means 3 determines the difference of one gradation value (+1 and −1) from the difference of gradation values between adjacent pixels in the horizontal direction and the vertical direction of the input image signal Da. ), A gradation conversion process for expanding the number of gradations by detecting the amount of gradation change is described, and an 8-bit input image signal Da is expanded to a 12-bit output image signal Dc and output. To do.

水平・垂直タイミング信号生成手段101は、入力画像信号Daに対する同期信号SYを受信し、同期信号SYに基づき、タイミング信号を生成する。階調変換手段3は、入力画像信号Daの水平方向及び垂直方向の二次元方向に対し画像処理を行うので、階調変換手段3内の各処理を水平同期信号ごとで初期化するための初期化信号Sifと、垂直同期信号ごとで初期化するための垂直初期化信号vSifを生成する。初期化信号Sifは、タイミング信号生成手段100と同様に生成され、水平方向走査期間の開始タイミングを示すようなパルス信号として生成できる。また、垂直初期化信号vSifは、垂直同期信号ごとで初期化するため、例えば、垂直同期信号を基準として、垂直方向走査期間の開始タイミング、すなわち、フレームの開始ラインを示すような、1ライン分の画素を示す信号として生成されればよい。   The horizontal / vertical timing signal generation means 101 receives the synchronization signal SY for the input image signal Da, and generates a timing signal based on the synchronization signal SY. Since the gradation converting means 3 performs image processing in the two-dimensional direction of the input image signal Da in the horizontal direction and the vertical direction, an initial stage for initializing each process in the gradation converting means 3 for each horizontal synchronizing signal. An initialization signal Sif and a vertical initialization signal vSif for initialization for each vertical synchronization signal are generated. The initialization signal Sif is generated in the same manner as the timing signal generation unit 100, and can be generated as a pulse signal indicating the start timing of the horizontal scanning period. In addition, since the vertical initialization signal vSif is initialized for each vertical synchronization signal, for example, the vertical synchronization signal is used as a reference for the start timing of the vertical scanning period, that is, for one line indicating the start line of the frame. It may be generated as a signal indicating this pixel.

階調変換手段3には、入力画像信号Daと、水平・垂直タイミング信号生成手段101からの初期化信号Sifと垂直初期化信号vSifが入力される。階調変換手段3は、8ビットの入力画像信号Daに対して、水平方向と垂直方向のそれぞれで階調値の変化を検出し、階調値の傾きを求めることで、例えば、4ビット分の補正値の値となる補正ビットデータを得て、画像信号の階調値に対し演算処理して、ビットを付加することでビット数を拡張して階調変換を行い、12ビットの出力画像信号Dcとして出力する。   The gradation conversion means 3 receives the input image signal Da, the initialization signal Sif and the vertical initialization signal vSif from the horizontal / vertical timing signal generation means 101. The gradation converting means 3 detects a change in gradation value in each of the horizontal direction and the vertical direction with respect to the 8-bit input image signal Da, and obtains the gradient of the gradation value, for example, for 4 bits. Correction bit data that is the value of the correction value is obtained, arithmetic processing is performed on the gradation value of the image signal, and gradation conversion is performed by extending the number of bits by adding bits to produce a 12-bit output image Output as signal Dc.

まず、階調変換手段3に入力された入力画像信号Daは、階調変換手段3における水平方向階調変換手段110へ入力される。水平方向階調変換手段110には、入力画像信号Daと、水平・垂直タイミング信号生成手段101からの初期化信号Sifとが入力される。水平方向階調変換手段110は、上述の階調変換手段1(図1)又は階調変換手段2(図17)と同様に構成され、水平方向における階調値の変化を検出し、階調値の傾きに応じた値を付加することでビット数を拡張し、12ビットの画像信号Dbとして出力する。このため、水平方向階調変換手段110は、実施の形態1から3までのいずれかにおける階調変換手段と同様である。   First, the input image signal Da input to the gradation conversion unit 3 is input to the horizontal direction gradation conversion unit 110 in the gradation conversion unit 3. An input image signal Da and an initialization signal Sif from the horizontal / vertical timing signal generation unit 101 are input to the horizontal direction gradation conversion unit 110. The horizontal gradation conversion means 110 is configured in the same manner as the gradation conversion means 1 (FIG. 1) or the gradation conversion means 2 (FIG. 17) described above, and detects a change in the gradation value in the horizontal direction. The number of bits is extended by adding a value corresponding to the slope of the value, and the result is output as a 12-bit image signal Db. For this reason, the horizontal gradation conversion means 110 is the same as the gradation conversion means in any one of the first to third embodiments.

階調変換手段3における垂直方向階調変換手段111には、水平方向階調変換手段110から出力された12ビットの画像信号Dbと、水平・垂直タイミング信号生成手段101からの垂直初期化信号vSifとが入力される。垂直方向階調変換手段111は、水平方向階調変換手段110から出力された12ビットの画像信号Dbに対し、入力画像信号Daの小数部に相当する下位4ビット分を除き、垂直方向における階調値の変化を検出し、階調値の傾きに応じた補正値を求め、水平方向階調変換手段110と同様分の補正ビットデータを付加することで階調変換を行い、12ビットの出力画像信号Dcとして出力する。これにより、水平方向のみでなく垂直方向に緩やかに階調値が変化する区間においても、階調値の変化を検出して、階調値の変化が滑らかで、高品位な12ビットの出力画像信号Dcとして出力される。   The vertical direction gradation conversion means 111 in the gradation conversion means 3 includes a 12-bit image signal Db output from the horizontal direction gradation conversion means 110 and a vertical initialization signal vSif from the horizontal / vertical timing signal generation means 101. Are entered. The vertical direction gradation converting unit 111 removes the lower 4 bits corresponding to the decimal part of the input image signal Da from the 12-bit image signal Db output from the horizontal direction gradation converting unit 110, and the level in the vertical direction. A change in tone value is detected, a correction value corresponding to the gradient of the gradation value is obtained, gradation conversion is performed by adding correction bit data equivalent to that in the horizontal gradation conversion means 110, and a 12-bit output is obtained. Output as an image signal Dc. As a result, a gradation value change is detected not only in the horizontal direction but also in a section where the gradation value changes gently in the vertical direction, and the gradation value change is smooth and a high-quality 12-bit output image. Output as signal Dc.

図24は、垂直方向階調変換手段111の構成の一例を概略的に示すブロック図である。画像信号の垂直方向における階調値の変化を検出して、階調値の傾きを求め、画像信号のビット数を拡張する階調変換処理を行うが、実施の形態3における図17の階調変換手段2と同様、垂直方向における連続変化となる画素の領域を判定し、この場合は階調数の拡張処理を行わないように構成している。また、垂直方向における階調値の変化を検出し、階調値の傾きを求める際には、入力画像信号Daの1階調値の変化を検出するために、入力された水平方向階調変換手段110からの12ビットの画像信号Dbのうち、小数部に相当する下位4ビット分を除いた上位8ビットで示される値を用いるものとする。   FIG. 24 is a block diagram schematically showing an example of the configuration of the vertical direction gradation converting unit 111. A gradation conversion process for detecting a change in gradation value in the vertical direction of the image signal, obtaining a gradient of the gradation value, and extending the number of bits of the image signal is performed. Similar to the conversion means 2, a region of pixels that are continuously changed in the vertical direction is determined, and in this case, the number of gradations is not expanded. Further, when detecting a change in gradation value in the vertical direction and obtaining a gradient of the gradation value, in order to detect a change in one gradation value of the input image signal Da, an input horizontal direction gradation conversion is performed. Of the 12-bit image signal Db from the means 110, the value indicated by the upper 8 bits excluding the lower 4 bits corresponding to the decimal part is used.

図24において、垂直方向階調変換手段111は、画像信号を1ライン分遅延する1ラインメモリ(1ライン遅延手段)81及び82から構成され、水平方向階調変換手段110からの12ビットの画像信号Dbをライン単位で遅延するライン遅延手段80と、画像信号Dbの垂直方向上下に位置する隣接画素間の階調値の差分により、垂直方向における階調変化量を検出する垂直方向階調変化検出手段90と、垂直方向における平坦幅を予測した平坦幅データ予測値を求める平坦幅予測手段200と、補正制限係数設定手段230と、平坦幅予測手段200からの平坦幅データ予測値と、垂直方向階調変化検出手段90からの階調変化量から画像信号Dbの垂直方向における階調値の傾きを検出する傾き検出手段240と、入力された階調値の傾きから、画素信号Dbの階調値に付加する値として補正ビットデータを生成する補正ビット生成手段250と、画像信号Dbを補正ビットデータが生成されるまでの所定の時間分だけ遅延し位相を合わせる遅延補償手段210と、画像信号Dbに補正ビット生成手段250からの補正ビットデータを付加する画素値演算手段211と、垂直方向で連続的に階調値が変化する連続変化の画素の領域を判定する連続変化判定手段270とを備えている。   In FIG. 24, the vertical direction gradation converting means 111 comprises 1 line memories (1 line delay means) 81 and 82 for delaying the image signal by one line, and a 12-bit image from the horizontal direction gradation converting means 110. A vertical gradation change that detects a gradation change amount in the vertical direction based on a difference in gradation value between the line delay means 80 that delays the signal Db in units of lines and an adjacent pixel that is positioned vertically above and below the image signal Db. A detecting unit 90, a flat width predicting unit 200 for obtaining a flat width data predicting value obtained by predicting a flat width in the vertical direction, a correction limiting coefficient setting unit 230, a flat width data predicting value from the flat width predicting unit 200, and a vertical An inclination detecting means 240 for detecting the inclination of the gradation value in the vertical direction of the image signal Db from the amount of gradation change from the direction gradation change detecting means 90, and the inputted gradation Correction bit generation means 250 for generating correction bit data as a value to be added to the gradation value of the pixel signal Db, and the phase of the image signal Db delayed by a predetermined time until the correction bit data is generated. A delay compensation unit 210 for matching the pixel values, a pixel value calculation unit 211 for adding the correction bit data from the correction bit generation unit 250 to the image signal Db, and a region of continuously changing pixels in which the gradation value continuously changes in the vertical direction. And a continuous change judging means 270 for judging the above.

また、垂直方向階調変換手段111における垂直方向階調変化検出手段90は、垂直方向上下に位置するライン上の画素との間の差分を階調変化量dfxvとして算出する垂直階調変化量算出手段91と、階調変化量dfxvを所定の階調値の範囲内となるように値を制限する階調変化量制限手段92と、階調変化量dfxvの値が0でなく、その絶対値が0より大きな値となり階調値の変化がある画素の位置を示す信号を求める階調変化位置検出手段93とを備えており、垂直方向階調変換手段111内の平坦幅予測手段200は、垂直方向階調変化検出手段90による階調変化量に基づく値から、垂直方向の上に位置する直前ライン上の画素までの階調値の変化がない階調平坦区間の平坦幅(画素数)を求めるために階調値が平坦な期間の画素数をカウントする平坦幅カウント手段201と、平坦幅カウント手段201による平坦幅の画素数に対し巡回型のフィルタ処理を施し、階調値が変化する画素位置以降における垂直方向の平坦幅を予測した値となる平坦幅データ予測値を求める巡回型フィルタ処理手段202とを備えている。   Further, the vertical direction gradation change detecting means 90 in the vertical direction gradation converting means 111 calculates the vertical gradation change amount by calculating the difference between the pixels on the line vertically above and below as the gradation change amount dfxv. Means 91, gradation change amount limiting means 92 for limiting the value of gradation change amount dfxv to be within a predetermined gradation value range, and the value of gradation change amount dfxv is not 0, but its absolute value Is provided with gradation change position detecting means 93 for obtaining a signal indicating the position of a pixel having a change in gradation value with a value greater than 0, and the flat width predicting means 200 in the vertical direction gradation conversion means 111 includes: Flat width (number of pixels) of a gradation flat section in which there is no change in gradation value from a value based on the gradation change amount by the vertical gradation change detection means 90 to a pixel on the immediately preceding line located above the vertical direction. The period when the gradation value is flat A flat width count unit 201 that counts the number of pixels, and a cyclic filter process is performed on the number of pixels of the flat width by the flat width count unit 201 to predict the vertical flat width after the pixel position where the gradation value changes. And a cyclic filter processing means 202 for obtaining a flat width data predicted value that becomes the calculated value.

上述の実施の形態1で示した図2(a)〜(c)及び図3(a)〜(c)では、横軸が水平方向の水平画素の位置xを示すように説明したが、垂直方向の場合は、水平方向の画素位置xで画面表示ライン方向(画面上から下へのライン方向)に並ぶライン上の画素が、図2(a)〜(c)、図3(a)〜(c)の横軸である水平画素の位置xに相当することになる。図2(a)、図3(a)に示すような、入力画像信号Daの垂直方向の1階調のレベル差の緩やかな階調値の変化を、図2(c)、図3(c)に示すように、より滑らかに変化するように階調変換を行う。   In FIGS. 2A to 2C and FIGS. 3A to 3C described in the first embodiment, the horizontal axis indicates the horizontal pixel position x in the horizontal direction. In the case of the direction, the pixels on the line aligned in the screen display line direction (line direction from the top to the bottom of the screen) at the pixel position x in the horizontal direction are shown in FIGS. 2A to 2C and FIGS. This corresponds to the position x of the horizontal pixel, which is the horizontal axis of (c). As shown in FIGS. 2 (a) and 3 (a), the gradual change in gradation value of the level difference of one gradation in the vertical direction of the input image signal Da is shown in FIGS. 2 (c) and 3 (c). As shown in (2), gradation conversion is performed so as to change more smoothly.

図24において、ライン遅延手段80には、水平方向階調変換手段110からの12ビットの画像信号Dbが入力され、画像信号Dbをライン単位で遅延し、入力された画像信号Dbと、そのライン遅延信号を得て出力する。このライン遅延手段80は、垂直方向上下に位置する隣接画素間の階調値の差分を得ることができ、また、1ライン下の画素との変化を得て垂直方向の連続変化の画素の領域を判定することができるように、1ラインメモリ81及び82から構成して、3ライン分の画像信号を得る。ライン遅延手段80内の1ラインメモリ81は、水平方向階調変換手段110からの12ビットの画像信号Dbを1ライン分遅延し、1ライン遅延信号Db1を得て、1ラインメモリ82は、1ラインメモリ81からの1ライン遅延信号Db1を1ライン分遅延し、2ライン遅延信号Db2を得る。   In FIG. 24, the line delay means 80 receives the 12-bit image signal Db from the horizontal gradation conversion means 110, delays the image signal Db in units of lines, and inputs the input image signal Db and its line. Obtain and output a delayed signal. This line delay means 80 can obtain a difference in gradation value between adjacent pixels positioned vertically above and below, and obtain a change from the pixel below one line to obtain a region of continuously changing pixels in the vertical direction. 1 line memories 81 and 82, so that three lines of image signals are obtained. The 1-line memory 81 in the line delay means 80 delays the 12-bit image signal Db from the horizontal direction gradation conversion means 110 by one line to obtain a 1-line delay signal Db1, and the 1-line memory 82 The one-line delay signal Db1 from the line memory 81 is delayed by one line to obtain a two-line delay signal Db2.

図25は、ライン遅延手段80により出力される画像信号の水平、垂直方向の画素位置の関係を示している。図25において、左から右への横方向が水平方向の画素位置であり、上から下への垂直方向が垂直方向の走査線の順を示している。図25において、xは水平方向の画素位置、yは垂直方向の画素位置(ライン番号)を表している。ライン遅延手段80からの3ライン分の画像信号は、水平方向の画素位置xにおいて、画面上から下への垂直方向に対し、y−1に2ライン遅延信号Db2(図25においては、Db2(x)と表す)が、yに1ライン遅延信号Db1(図25においては、Db1(x))、y+1に入力された画像信号Db(図25においては、Db(x))が順に並び、処理を行う注目画素は1ライン遅延信号Db1で、その位置する走査線(中心ライン)は、1ライン遅延された垂直方向画素位置yの走査線上となる。 FIG. 25 shows the relationship between the pixel positions in the horizontal and vertical directions of the image signal output by the line delay means 80. In FIG. 25, the horizontal direction from left to right is the pixel position in the horizontal direction, and the vertical direction from top to bottom indicates the order of the scanning lines in the vertical direction. In FIG. 25, x represents a pixel position in the horizontal direction, and y represents a pixel position (line number) in the vertical direction. The image signal for 3 lines from the line delay means 80 is a 2-line delay signal Db2 (in FIG. 25, at y 2 −1) in the horizontal pixel position x 2 with respect to the vertical direction from the top to the bottom of the screen. Db2 represents a (x 2)) is a one-line delayed signal Db1 to y 2 (in FIG. 25, Db1 (x 2)), in the image signal Db (FIG. 25 which is input to the y 2 +1 is, Db (x 2 )) are arranged in order, and the target pixel to be processed is the one-line delay signal Db1, and the scanning line (center line) at which the pixel is located is on the scanning line at the vertical pixel position y delayed by one line.

ライン遅延手段80で得られる3ライン分の画像信号である2ライン遅延信号Db2、1ライン遅延信号Db1、入力された画像信号Dbは、垂直方向階調変化検出手段90へ出力され、また、中心ラインy上の画素である1ライン遅延信号Db1については、遅延補償手段210へ出力される。ここで、図23における階調変換手段3への入力画像信号Daに対する1階調値の変化を検出するためには、水平方向階調変換手段110からの12ビットの画像信号Dbのうち、小数部に相当する下位4ビット分を除いた上位8ビットで示される値を用いればよいので、垂直方向階調変化検出手段90には、ライン遅延手段80から出力される3ライン分の画像信号それぞれにおける上位8ビット分の値を入力すればよい。よって、垂直方向階調変化検出手段90には、上位8ビットの値の2ライン遅延信号MDb2と1ライン遅延信号MDb1、及び、画像信号MDb0が送られる。なお、1ラインメモリ82は2ライン遅延信号Db2を得るためのものであり、この2ライン遅延信号Db2は垂直方向階調変化検出手段90へ出力されるのみなので、1ラインメモリ82では1ラインメモリ81からの1ライン遅延信号Db1の上位8ビットの値MDb1を1ライン遅延するよう構成してもよい。この場合は、ラインメモリの大きさを削減できる。 The two-line delay signal Db2, which is the image signal for three lines obtained by the line delay means 80, the one-line delay signal Db1, and the input image signal Db are output to the vertical gradation change detecting means 90, and the one-line delay signal Db1 is a pixel on the line y 2, is outputted to the delay compensation means 210. Here, in order to detect a change in one gradation value with respect to the input image signal Da to the gradation conversion means 3 in FIG. 23, a decimal number of the 12-bit image signal Db from the horizontal direction gradation conversion means 110 is used. Since the value indicated by the upper 8 bits excluding the lower 4 bits corresponding to the portion may be used, each of the image signals for 3 lines output from the line delay means 80 is sent to the vertical direction gradation change detecting means 90. The value for the upper 8 bits at the input may be input. Therefore, the 2-line delay signal MDb2, the 1-line delay signal MDb1 and the image signal MDb0 having the higher 8 bits are sent to the vertical direction gradation change detecting means 90. The 1-line memory 82 is for obtaining the 2-line delay signal Db2, and since the 2-line delay signal Db2 is only output to the vertical direction gradation change detecting means 90, the 1-line memory 82 is a 1-line memory. The value 8b of the upper 8 bits of the 1-line delay signal Db1 from 81 may be delayed by 1 line. In this case, the size of the line memory can be reduced.

垂直方向階調変化検出手段90には、ライン遅延手段80で得られる3ライン分の画像信号それぞれの上位8ビットの値となる2ライン遅延信号MDb2と1ライン遅延信号MDb1、及び、画像信号MDb0が入力され、これらの信号から、入力画像信号Daにおける垂直方向に隣接する画素間の階調値の差分を算出して、垂直方向における階調変化量dfxvと階調値が変化する画素の位置を検出する。すなわち、入力画像信号Daに対する1階調値の変化を検出するため、水平方向階調変換手段110からの12ビットの画像信号Dbのうち小数部に相当するビット分を除いた上位8ビットで示される値として、2ライン遅延信号MDb2と1ライン遅延信号MDb1、及び画像信号MDb0を用いて、階調変化検出手段10と同様な処理を行い、垂直方向に隣接する画素間の階調値の差分を算出して階調変化量dfxvとして求め、階調変化量dfxvを出力するとともに、この階調変化量dfxvの値を所定の範囲に制限した振幅制限階調変化量vXlmと、階調変化量dfxvの値から階調値が変化した画素か否かを検出した結果である階調値が変化した画素位置を示す階調変化位置信号vPtを出力する。なお、垂直方向階調変化検出手段90では、後述する連続変化判定手段270において垂直方向の連続変化の画素の領域を判定するために、1ライン上の画素との差分となる階調変化量dfxvを求めるとともに、1ライン下の画素との差分も算出し、その階調変化量dfxv2も求める。   The vertical direction gradation change detecting means 90 includes a 2-line delay signal MDb2 and a 1-line delay signal MDb1 which are values of upper 8 bits of the image signals for 3 lines obtained by the line delay means 80, and an image signal MDb0. Is calculated from these signals, and the difference in gradation value between pixels adjacent in the vertical direction in the input image signal Da is calculated, and the gradation change amount dfxv in the vertical direction and the pixel position where the gradation value changes. Is detected. That is, in order to detect a change in one gradation value with respect to the input image signal Da, the upper 8 bits excluding the bit corresponding to the decimal part of the 12-bit image signal Db from the horizontal direction gradation converting means 110 are shown. By using the 2-line delay signal MDb2, the 1-line delay signal MDb1, and the image signal MDb0 as values to be processed, the same processing as that of the gradation change detection unit 10 is performed, and the difference in gradation value between pixels adjacent in the vertical direction Is calculated and obtained as the gradation change amount dfxv, and the gradation change amount dfxv is output. A gradation change position signal vPt indicating the pixel position where the gradation value has changed, which is the result of detecting whether the gradation value has changed from the value of dfxv, is output. In the vertical direction gradation change detecting means 90, the gradation change amount dfxv that is the difference from the pixels on one line is used in order to determine the area of the pixels that are continuously changed in the vertical direction in the continuous change determining means 270 described later. As well as the difference from the pixel one line below, and the tone change amount dfxv2.

この垂直方向階調変化検出手段90は、垂直階調変化量算出手段91と、階調変化量制限手段92と、階調変化位置検出手段93とにより構成される。以下、垂直方向階調変化検出手段90内の構成について説明する。   The vertical direction gradation change detecting means 90 is composed of a vertical gradation change amount calculating means 91, a gradation change amount limiting means 92, and a gradation change position detecting means 93. Hereinafter, the configuration in the vertical direction gradation change detecting means 90 will be described.

垂直方向階調変化検出手段90内の垂直階調変化量算出手段91には、ライン遅延手段80で得られる2ライン遅延信号MDb2と1ライン遅延信号MDb1、及び、画像信号MDb0が入力され、垂直方向に隣接する画素間の階調値の差分を算出して、垂直方向における階調変化量として求める。ここで、垂直階調変化量算出手段91では注目画素とその垂直方向上ラインに位置する画素との階調変化量dfxvと、垂直方向下ラインに位置する画素と注目画素との階調変化量dfxv2を求めている。   The vertical gradation change amount calculation means 91 in the vertical direction gradation change detection means 90 receives the 2-line delay signal MDb2, the 1-line delay signal MDb1, and the image signal MDb0 obtained by the line delay means 80, and is vertically A difference in gradation value between pixels adjacent in the direction is calculated and obtained as a gradation change amount in the vertical direction. Here, the vertical gradation change amount calculation unit 91 determines the gradation change amount dfxv between the pixel of interest and the pixel located on the upper line in the vertical direction, and the gradation change amount between the pixel located on the lower line in the vertical direction and the pixel of interest. dfxv2 is obtained.

今、処理する注目画素が位置する中心ラインは1ライン遅延信号MDb1であるので、垂直方向画素位置yとするとき、垂直階調変化量算出手段91においては、垂直方向yの1ライン遅延信号MDb1から、垂直方向上ラインに位置する直前ラインy−1である2ライン遅延信号MDb2の階調値を減算した値を算出することにより、垂直方向の階調変化量dfxvを求める。また、垂直方向下ラインに位置するy+1の画像信号MDb0から、垂直方向yの1ライン遅延信号MDb1の階調値を減算した値を算出することにより、階調変化量dfxv2を求める。垂直階調変化量算出手段91により求める階調変化量dfxv、及び階調変化量dfxv2は、画素間の階調値の差分であるので、この画素間の階調値の差分が0の場合は、階調値の変化がない階調平坦区間の画素であり、階調値が変化した画素では、差分の絶対値が階調値の差として、階調値の変化が増加か減少かの方向が値の符号(階調が増加の場合は正符号「+」、減少の場合は負符号「−」)として得られることになる。 Now, since the center line of the target pixel to be processed is located is a one-line delay signal MDB1, when the vertical pixel position y 2, in the vertical gradation change amount calculation unit 91, one-line delay signal in the vertical direction y The vertical gradation change amount dfxv is obtained by calculating a value obtained by subtracting the gradation value of the two-line delay signal MDb2 which is the immediately preceding line y 2 −1 located in the upper line in the vertical direction from MDb1. Further, the gradation change amount dfxv2 is obtained by calculating a value obtained by subtracting the gradation value of the one-line delay signal MDb1 in the vertical direction y from the y 2 +1 image signal MDb0 located in the vertical lower line. Since the gradation change amount dfxv and the gradation change amount dfxv2 obtained by the vertical gradation change amount calculation means 91 are the difference in the gradation value between the pixels, when the difference in the gradation value between the pixels is 0, In the case of a pixel in a flat gradation section where there is no change in the gradation value, and the pixel in which the gradation value has changed, the direction in which the absolute value of the difference is the difference in the gradation value and the change in the gradation value is increased or decreased Is obtained as a sign of the value (a positive sign “+” when the gradation is increased, and a negative sign “−” when the gradation is decreased).

階調変化量dfx及び階調変化量dfxv2を求める垂直階調変化量算出手段91は、上記の階調変化量算出手段11(水平方向に隣接する画素についての階調変化長を算出するもの)と同様の構成の手段を、垂直方向に隣接する画素についての階調変化量を算出する手段として用いればよい。   The vertical gradation change amount calculation means 91 for obtaining the gradation change amount dfx and the gradation change amount dfxv2 is the above-described gradation change amount calculation means 11 (which calculates the gradation change length for pixels adjacent in the horizontal direction). The means having the same configuration as that described above may be used as means for calculating the amount of gradation change for pixels adjacent in the vertical direction.

垂直階調変化量算出手段91で得られた階調変化量dfxは、補正制限係数設定手段230へ出力されるとともに、垂直方向階調変化検出手段90内の階調変化量制限手段92、階調変化位置検出手段93へ送られ、また、階調変化量dfxと、垂直方向下ラインに位置する画素との階調変化量dfxv2は連続変化判定手段270へ送られる。   The gradation change amount dfx obtained by the vertical gradation change amount calculation means 91 is output to the correction restriction coefficient setting means 230, and the gradation change amount restriction means 92 in the vertical direction gradation change detection means 90, the floor. The tone change position detecting means 93 is sent, and the tone change amount dfx and the tone change amount dfxv2 between the pixels located on the lower line in the vertical direction are sent to the continuous change determining means 270.

階調変化量制限手段92には、垂直階調変化量算出手段91からの階調変化量dfxvが入力され、階調変化量dfxvが所定の階調値の範囲、すなわち、−1から+1までの範囲内となるように値を制限し、値が制限された階調変化量を振幅制限階調変化量vXlmとして出力する。ここでの制限の範囲−1と+1は、階調変換手段3では8ビットの入力画像信号Daの最下位1ビット分の差、1階調値の変化を検出するためであり、階調変化量制限手段92から出力される振幅制限階調変化量vXlmは、値が−1,0,+1の3値で構成される。   The gradation change amount limiting unit 92 receives the gradation change amount dfxv from the vertical gradation change amount calculating unit 91, and the gradation change amount dfxv is within a predetermined gradation value range, that is, from −1 to +1. The value is limited so as to fall within the range, and the gradation change amount with the limited value is output as the amplitude limited gradation change amount vXlm. The limits -1 and +1 here are for the gradation converting means 3 to detect the difference of the least significant 1 bit of the 8-bit input image signal Da and the change of 1 gradation value. The amplitude limit gradation change amount vXlm output from the amount limiting unit 92 is composed of three values of −1, 0, and +1.

階調変化位置検出手段93に対しても、垂直階調変化量算出手段91からの階調変化量dfxvが入力され、この階調変化量dfxvの値から、垂直方向で階調値が変化する画素の位置を検出し、結果として2値化した値による階調値が変化する画素位置を示す階調変化位置信号vPtを出力する。   The gradation change amount dfxv from the vertical gradation change amount calculation means 91 is also input to the gradation change position detection means 93, and the gradation value changes in the vertical direction from the value of the gradation change amount dfxv. The pixel position is detected, and as a result, a gradation change position signal vPt indicating the pixel position where the gradation value changes according to the binarized value is output.

これら階調変化量制限手段92、階調変化位置検出手段93における構成は、階調変化量dfxvで得られる変化の方向が垂直方向となったことを除けば、図1に示す階調変化量制限手段12、階調変化位置検出手段13と同じ構成とできる。   The configurations of the tone change amount limiting unit 92 and the tone change position detecting unit 93 are the tone change amounts shown in FIG. 1 except that the change direction obtained by the tone change amount dfxv is a vertical direction. The same configuration as the limiting unit 12 and the gradation change position detecting unit 13 can be adopted.

次に、図24において、垂直方向階調変換手段111内の平坦幅予測手段200は、垂直方向階調変化検出手段90からの階調変化位置信号vPtに基づき、階調変化位置の直前の画素までの垂直方向における階調平坦区間の平坦幅に対し巡回型フィルタ処理を施し、階調値が変化する画素位置以降における階調平坦区間の平坦幅を予測した平坦幅データ予測値vdstを求め、傾き検出手段240は、垂直方向階調変化検出手段90からの振幅制限階調変化量vXlmと平坦幅予測手段200からの平坦幅データ予測値vdstにより、垂直方向における階調値の傾きを示す傾きデータ値vKslを求める。補正制限係数設定手段230は、垂直方向階調変化検出手段90からの階調変化量dfxvにより、画像のエッジでは階調の補正値が付加されないように補正値を制限することができる値として補正制限係数vrcを設定する。以上の構成は、図1に示される実施の形態1のものと同様の処理を行うように構成され、各処理で用いる1画素分の遅延処理を1ライン分の遅延処理とし、初期化信号Sifを垂直初期化信号vSifとして、垂直方向の階調値の変化を検出するように構成すればよい。   Next, in FIG. 24, the flat width predicting means 200 in the vertical direction gradation converting means 111 is based on the gradation change position signal vPt from the vertical direction gradation change detecting means 90, and the pixel immediately before the gradation change position. Cyclic filter processing is performed on the flat width of the gradation flat section in the vertical direction until the flat width data predicted value vdst predicting the flat width of the gradation flat section after the pixel position where the gradation value changes, The inclination detecting means 240 is an inclination indicating the inclination of the gradation value in the vertical direction based on the amplitude limited gradation change amount vXlm from the vertical direction gradation change detecting means 90 and the flat width data predicted value vdst from the flat width predicting means 200. A data value vKsl is obtained. The correction limit coefficient setting unit 230 corrects the correction value as a value that can limit the correction value so that the gradation correction value is not added to the edge of the image, based on the gradation change amount dfxv from the vertical direction gradation change detection unit 90. Set the limiting coefficient vrc. The above configuration is configured to perform the same processing as that of the first embodiment shown in FIG. 1, and the delay processing for one pixel used in each processing is set as the delay processing for one line, and the initialization signal Sif May be configured to detect the change in the gradation value in the vertical direction with the vertical initialization signal vSif.

連続変化判定手段270には、垂直方向階調変化検出手段90からの階調変化量dfxv、及び階調変化量dfxv2が入力される。連続変化判定手段270は、階調変化量dfxvをライン遅延するなどして、注目画素の垂直方向画素位置yとその前後(上下ライン)に位置する隣接画素y−1とy+1における階調変化量dfxvを得て、得られた階調変化量の大きさとその符号の関係から、階調値が単調に増加又は減少し、垂直方向で連続変化となる画素の領域を判定し、連続変化となる画素を示す連続変化判定結果vsqfを生成して、補正ビット生成手段250へ出力する。階調変化量dfxv2は、垂直方向下ラインに位置する画素と注目画素との階調変化量であるので、y+1における階調変化量となり、y−1における階調変化量(dfxv0と表す)は、階調変化量dfxvを1ライン分遅延することで得られる。 The continuous change determination means 270 receives the gradation change amount dfxv and the gradation change amount dfxv2 from the vertical direction gradation change detection means 90. The continuous change determination unit 270 performs a line delay of the gradation change amount dfxv, for example, in the vertical pixel position y 2 of the target pixel and the adjacent pixels y 2 −1 and y 2 +1 positioned before and after (upper and lower lines). Obtaining the gradation change amount dfxv, and determining the pixel area where the gradation value monotonously increases or decreases and continuously changes in the vertical direction from the relationship between the magnitude of the obtained gradation change amount and its sign, A continuous change determination result vsqf indicating pixels that are continuously changed is generated and output to the correction bit generation means 250. The gradation change amount dfxv2 is the gradation change amount between the pixel located in the vertical lower line and the target pixel, and thus becomes the gradation change amount at y 2 +1, and the gradation change amount at y 2 −1 (dfxv0 and Is obtained by delaying the gradation change amount dfxv by one line.

連続変化判定手段270において、垂直方向で連続変化となる画素の領域を判定し、連続変化判定結果vsqfを生成する構成は、図17で示す連続変化判定手段70と同様に、用いる階調変化量を垂直方向に並ぶy−1における階調変化量dfxv0、yにおける階調変化量dfxv、y+1における階調変化量dfxv2とし、条件1又は条件2に適合する場合を判定すればよい。 The continuous change determination unit 270 determines the pixel region that is continuously changed in the vertical direction and generates the continuous change determination result vsqf, as in the continuous change determination unit 70 shown in FIG. Is the gradation change amount dfxv0 at y 2 −1 arranged in the vertical direction, the gradation change amount dfxv at y 2, and the gradation change amount dfxv2 at y 2 +1, and the case where the condition 1 or condition 2 is satisfied may be determined. .

補正ビット生成手段250には、傾き検出手段240からの垂直方向の傾きデータ値vKslと、水平・垂直タイミング信号生成手段101からの垂直初期化信号vSifと、垂直方向階調変化検出手段90からの階調変化位置信号vPtと振幅制限階調変化量vXlmと、補正制限係数設定手段230からの補正制限係数vrcとが入力され、さらには、連続変化判定手段270からの連続変化判定結果vsqfが入力される。補正ビット生成手段250は、実施の形態3の図17における補正ビット生成手段50bと同様に処理され、傾きデータ値vKslを補正値の隣接する画素ごとの階調変化量dKvとして(dKv=vKsl)、垂直初期化信号vSifにより垂直方向走査期間(フレーム)ごとで初期化する。また、補正ビット生成手段250は、階調変化位置信号vPtに従い、階調変化量dKv(すなわち、傾きデータ値vKsl)と振幅制限階調変化量vXlmと補正制限係数vrcから、垂直方向の階調の補正値vaCdを求め、その補正値を入力画像信号Daの階調値の小数部を含む値による付加ビットEvと、付加する値の符号ビットを含むビット列として、補正ビットデータvCdを生成する。加えて、補正ビット生成手段250は、補正値vaCdを求める際に、連続変化判定手段270からの連続変化判定結果vsqfにより、垂直方向で連続変化となる画素の領域における画素では、階調の補正値が付加されないように補正値vaCdを0として生成する。   The correction bit generation unit 250 includes a vertical inclination data value vKsl from the inclination detection unit 240, a vertical initialization signal vSif from the horizontal / vertical timing signal generation unit 101, and a vertical gradation change detection unit 90. The gradation change position signal vPt, the amplitude limit gradation change amount vXlm, the correction restriction coefficient vrc from the correction restriction coefficient setting unit 230, and the continuous change determination result vsqf from the continuous change determination unit 270 are input. Is done. The correction bit generation unit 250 is processed in the same manner as the correction bit generation unit 50b in FIG. 17 of the third embodiment, and the gradient data value vKsl is set as the gradation change amount dKv for each adjacent pixel of the correction value (dKv = vKsl). Initialization is performed for each vertical scanning period (frame) by the vertical initialization signal vSif. Further, the correction bit generation unit 250 determines the vertical gradation based on the gradation change amount dKv (that is, the slope data value vKsl), the amplitude limit gradation change amount vXlm, and the correction limit coefficient vrc in accordance with the gradation change position signal vPt. Correction value vaCd is obtained, and correction bit data vCd is generated using the correction value as a bit string including an additional bit Ev including a decimal part of the gradation value of the input image signal Da and a sign bit of the value to be added. In addition, when the correction bit generation unit 250 obtains the correction value vaCd, the correction of the gradation is performed for the pixels in the pixel region that continuously changes in the vertical direction based on the continuous change determination result vsqf from the continuous change determination unit 270. The correction value vaCd is generated as 0 so that no value is added.

補正ビット生成手段250は、補正ビット生成手段50b内における1画素分の遅延処理を1ライン分の遅延処理とし、初期化信号Sifによる初期化が垂直同期信号ごとで行われるようにすれば、補正ビット生成手段50bと同様に構成し処理し、垂直方向の階調の補正値vaCdを得られる。そして、得られた垂直方向の補正値vaCdを所定のビット数となるビット列の値へ変換し、付加する値を示す付加ビットEvと値の符号ビットを含めて垂直方向の補正ビットデータvCdとして求め、補正ビット生成手段250から画素値演算手段221へ出力する。   The correction bit generation means 250 corrects the delay if the delay process for one pixel in the correction bit generation means 50b is set as a delay process for one line and the initialization by the initialization signal Sif is performed for each vertical synchronization signal. A vertical gradation correction value vaCd can be obtained by configuring and processing in the same manner as the bit generation means 50b. Then, the obtained vertical correction value vaCd is converted into a bit string value having a predetermined number of bits, and an additional bit Ev indicating a value to be added and a sign bit of the value are obtained as vertical correction bit data vCd. The correction bit generation unit 250 outputs the pixel value calculation unit 221.

垂直方向階調変換手段111における遅延補償手段210には、ライン遅延手段80で得られる水平方向階調変換手段110からの12ビットの画像信号Dbを1ライン分遅延した1ライン遅延信号Db1が入力され、補正ビット生成手段250から出力される補正ビットデータvCdが得られるまでの遅延と1ライン遅延信号Db1の画素位置を合わせるように1ライン遅延信号Db1の遅延補償を行い、遅延補償された画像信号Dd1を出力する。この画像信号Dd1は、垂直方向階調変換手段111において処理する中心ラインの信号であり、12ビットの画像信号である。   The delay compensation means 210 in the vertical direction gradation conversion means 111 receives a 1-line delay signal Db1 obtained by delaying the 12-bit image signal Db from the horizontal direction gradation conversion means 110 obtained by the line delay means 80 by one line. The delay compensation of the one-line delay signal Db1 is performed so that the delay until the correction bit data vCd output from the correction bit generation unit 250 is obtained and the pixel position of the one-line delay signal Db1 are matched. The signal Dd1 is output. The image signal Dd1 is a center line signal processed by the vertical direction gradation converting means 111, and is a 12-bit image signal.

画素値演算手段211には、遅延補償手段210からの遅延補償された画像信号Dd1と、補正ビット生成手段250からの垂直方向の補正ビットデータvCdが入力される。画素値演算手段210は、遅延補償された画像信号Dd1に対し、補正ビット生成手段250からの補正ビットデータvCdを整数部の位置を合わせて、符号に応じて減算又は加算する演算処理を行うことで、新たな出力画像信号Dcを算出し、出力する。画像信号Db1の階調値に対して、垂直方向の階調値の変化に対応した小数部を含む補正ビットデータvCdが付加されるので、水平方向だけでなく垂直方向の階調値の変化が滑らかになるよう補正された出力画像信号Dcが得られ、この出力画像信号Dcが階調変換手段3の出力となる。   The pixel value calculation unit 211 receives the delay compensated image signal Dd1 from the delay compensation unit 210 and the vertical correction bit data vCd from the correction bit generation unit 250. The pixel value calculation unit 210 performs a calculation process of subtracting or adding the correction bit data vCd from the correction bit generation unit 250 to the delay compensated image signal Dd1 according to the sign by matching the position of the integer part. Then, a new output image signal Dc is calculated and output. Since the correction bit data vCd including a decimal part corresponding to the change in the vertical gradation value is added to the gradation value of the image signal Db1, not only the horizontal direction but also the vertical gradation value changes. An output image signal Dc corrected to be smooth is obtained, and this output image signal Dc becomes the output of the gradation converting means 3.

画素値演算手段211は、画素値演算手段62と同様に構成でき、補正ビットデータvCdにおける付加する値を示す付加ビットEvは、遅延補償された画像信号Dd1(又は画像信号Db)の階調値に対して、垂直方向の階調値の変化に対応した小数部を含むので、画素値演算手段211において、入力画像信号の階調値に対し、整数部の位置を合わせて補正ビットデータvCdによる値を減算した後の出力画像信号Dcは、水平方向だけでなく垂直方向の階調値の変化が滑らかになるよう変換され、より滑らかな階調値の変化を表現できるようになる。   The pixel value calculation unit 211 can be configured in the same manner as the pixel value calculation unit 62, and the additional bit Ev indicating the value to be added in the correction bit data vCd is the gradation value of the image signal Dd1 (or image signal Db) that has been delay compensated. On the other hand, since it includes a decimal part corresponding to the change in the gradation value in the vertical direction, the pixel value calculation unit 211 uses the correction bit data vCd by aligning the position of the integer part with the gradation value of the input image signal. The output image signal Dc after the value is subtracted is converted so that the change in the gradation value in the vertical direction as well as the horizontal direction becomes smooth, and the change in the gradation value can be expressed more smoothly.

図26は、階調変換手段3における画像信号と補正ビットデータ、及び出力画像信号の関係を示す図である。図26は、入力画像信号Daと、水平方向階調変換手段110における補正ビットデータCd及び出力される水平方向処理後画像信号Dbと、垂直方向階調変換手段111における垂直方向の補正ビットデータvCdと、出力画像信号Dcの関係を示している。ここでは、入力画像信号Daがm=8ビット、補正ビットデータCdが符号ビットと付加ビットE(4ビット)、補正ビットデータvCdが符号ビットと付加ビットEv(4ビット)、水平方向処理後画像信号Dbと出力画像信号Dcがn=12ビットの場合として説明する。   FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the image signal, the correction bit data, and the output image signal in the gradation converting means 3. FIG. 26 shows the input image signal Da, the correction bit data Cd in the horizontal gradation conversion means 110 and the output horizontal direction processed image signal Db, and the vertical correction bit data vCd in the vertical direction gradation conversion means 111. And the relationship between the output image signal Dc. Here, the input image signal Da is m = 8 bits, the correction bit data Cd is a sign bit and an additional bit E (4 bits), the correction bit data vCd is a sign bit and an additional bit Ev (4 bits), and the horizontal direction processed image The case where the signal Db and the output image signal Dc are n = 12 bits will be described.

図26において、補正ビットデータCdと補正ビットデータvCdは、入力画像信号Daに対して1階調のレベル差となる水平方向及び垂直方向の階調値の変化を検出し、傾きを求めることから得ているので、入力画像信号Daに対して小数部を示す付加ビットE、Evとして求められる。よって、画素値演算手段62と同様に、垂直方向階調変換手段111における垂直方向の階調変換処理における画素値演算手段211においても、整数部の位置を合わせ、画像信号Dd1の下位4ビットの位置に補正ビットデータvCdの付加ビットEv4ビットを合わせた値を、符号に応じて減算又は加算する演算処理を行うことで、出力画像信号Dcが算出される。出力画像信号Dcは、入力画像信号Daに対してビット列が下に伸びて、元の入力画像信号Daの階調値に対して水平方向のみならず垂直方向における階調値の変化を滑らかに変換した小数部を含むので、出力画像信号Dcの1階調の分解能は、入力画像信号Daより高く、二次元方向で量子化ノイズ又は擬似輪郭がより低減され、精度のよい階調を表現できるようになる。   In FIG. 26, the correction bit data Cd and the correction bit data vCd are obtained by detecting a change in gradation value in the horizontal direction and the vertical direction, which is a level difference of one gradation with respect to the input image signal Da, and obtaining an inclination. Therefore, it is obtained as additional bits E and Ev indicating a decimal part with respect to the input image signal Da. Therefore, similarly to the pixel value calculation means 62, the pixel value calculation means 211 in the vertical gradation conversion processing in the vertical direction gradation conversion means 111 also aligns the position of the integer part, and the lower 4 bits of the image signal Dd1. The output image signal Dc is calculated by performing an arithmetic process of subtracting or adding a value obtained by adding the additional bit Ev4 bit of the correction bit data vCd to the position according to the sign. The output image signal Dc has a bit string extending downward with respect to the input image signal Da, and smoothly converts a change in gradation value not only in the horizontal direction but also in the vertical direction with respect to the gradation value of the original input image signal Da. Therefore, the resolution of one gradation of the output image signal Dc is higher than that of the input image signal Da, quantization noise or pseudo contour is further reduced in the two-dimensional direction, and a highly accurate gradation can be expressed. become.

以上から、図24による階調変換手段3においては、水平方向階調変換手段110は、水平方向の階調値の変化である階調変化量dfxにより、水平方向の平坦幅を予測した平坦幅データ予測値dstを求めて、水平方向の傾きデータ値Kslを得て階調を変換するとともに、垂直方向階調変換手段111においても、同様に、垂直方向の階調値の変化である階調変化量dfxvにより、垂直方向の平坦幅を予測した平坦幅データ予測値vdst、傾きデータ値vKslを求めて、この傾きデータ値vKslによる垂直方向の補正ビットデータvCdにより階調を変換する。このため、図24による階調変換手段3においては、水平方向で平坦幅分の画像信号を保持する必要なく、垂直方向においては、検出する平坦幅分の画像信号をライン遅延して保持する必要がないため、必要なメモリは少なくて済む。したがって、階調変換手段3によれば、回路規模を大幅に増やすことなく、二次元方向で緩やかに階調値が変化する画素の領域や、階調値の変化が画像のエッジによると判断される場合における適切な補正ビットデータを得て、水平方向のみならず垂直方向における階調値の変化がより滑らかに変換された12ビットの出力画像信号Dcが得られる。   From the above, in the gradation converting unit 3 according to FIG. 24, the horizontal direction gradation converting unit 110 predicts the flat width in the horizontal direction based on the gradation change amount dfx which is the change in the gradation value in the horizontal direction. The data prediction value dst is obtained, and the gradient data value Ksl in the horizontal direction is obtained to convert the gradation, and the gradation in the vertical direction gradation conversion means 111 is also a gradation that is a change in the gradation value in the vertical direction. Based on the change amount dfxv, a flat width data predicted value vdst and a slope data value vKsl obtained by predicting a flat width in the vertical direction are obtained, and gradation is converted by the correction bit data vCd in the vertical direction based on the slope data value vKsl. Therefore, in the gradation converting means 3 shown in FIG. 24, it is not necessary to hold the image signal for the flat width in the horizontal direction, and it is necessary to hold the image signal for the detected flat width in the vertical direction with a line delay. This means that less memory is required. Therefore, according to the gradation conversion means 3, it is determined that the pixel area in which the gradation value changes gently in the two-dimensional direction and the change in the gradation value are caused by the edge of the image without greatly increasing the circuit scale. Accordingly, 12-bit output image signal Dc in which the change of the gradation value not only in the horizontal direction but also in the vertical direction is more smoothly converted is obtained.

次に、実施の形態4による画像処理装置において、階調変換手段3内の水平方向階調変換手段110、垂直方向階調変換手段111それぞれにおける階調変換の動作、すなわち、入力画像信号Daにおける画素間の階調値の差から得た階調変化量に基づき、直前の画素までの平坦幅から予測されたし平坦幅データ予測値dst,vdstを求め、階調変化量と平坦幅データ予測値から階調値の傾きを得て、階調変化量と傾きにより補正ビットデータCd,vCdを生成し、入力画像信号Daに補正ビットデータを付加することで階調数が拡張された画像信号を出力する動作、また、連続変化となる画素の領域を判定して補正ビットデータの値を切り換える動作は、図12に示す階調変換手段1の動作を説明するフローチャート、又は、図22に示す階調変換手段2の動作を説明するフローチャートと同様である。ただし、これらのフローチャートにおいて、水平方向階調変換手段110についての画素位置xは水平方向の画素位置であり、垂直方向階調変換手段111についての画素位置xは、垂直方向における画素位置である。   Next, in the image processing apparatus according to the fourth embodiment, the gradation conversion operation in each of the horizontal direction gradation conversion means 110 and the vertical direction gradation conversion means 111 in the gradation conversion means 3, that is, in the input image signal Da. Based on the gradation change amount obtained from the difference in gradation value between pixels, the predicted flat width data dst and vdst are obtained from the flat width up to the previous pixel, and the gradation change amount and the flat width data prediction are obtained. An image signal whose number of gradations is expanded by obtaining the gradient of the gradation value from the value, generating correction bit data Cd, vCd based on the gradation change amount and gradient, and adding the correction bit data to the input image signal Da 12 and the operation of switching the value of the correction bit data by determining the region of the pixel that continuously changes, or the flowchart for explaining the operation of the gradation converting means 1 shown in FIG. Is similar to the flowchart for explaining the operation of gradation conversion means 2 shown. In these flowcharts, however, the pixel position x for the horizontal direction gradation converting means 110 is the pixel position in the horizontal direction, and the pixel position x for the vertical direction gradation converting means 111 is the pixel position in the vertical direction.

なお、上記の図23の階調変換手段3の説明では、入力画像信号Daの階調値の変化を検出する際の階調変化量は、最下位1ビット分の差、すなわち、画素間の階調値の差分+1と−1の変化としたが、本発明はこのような態様に限定されず、実施の形態2の図15で示すように、階調変換手段3内の水平方向階調変換手段110、垂直方向階調変換手段111それぞれにおいて、予め決められた最大値(正の値)と最小値(負の値)に基づき、階調変化量dfxの値を制限して、画像信号の1階調より大きな値の階調値の差以内で階調値が変化する場合に、階調数を拡張するよう構成してもよい。   In the description of the gradation converting means 3 in FIG. 23 described above, the gradation change amount when detecting the change in the gradation value of the input image signal Da is the difference of the least significant 1 bit, that is, between the pixels. Although the gradation value difference +1 and −1 are changed, the present invention is not limited to this mode, and as shown in FIG. 15 of the second embodiment, the horizontal direction gradation in the gradation converting means 3 is used. In each of the conversion unit 110 and the vertical direction gradation conversion unit 111, the value of the gradation change amount dfx is limited based on the predetermined maximum value (positive value) and minimum value (negative value), and the image signal The number of gradations may be extended when the gradation value changes within a difference of gradation values greater than one gradation.

例えば、画素間の階調値の差分の最大値+2から最小値−2までの範囲内の変化を求める場合は、図27(a)に示すように、補正ビットデータCd,vCdを符号ビットと付加ビットE、Ev5ビットとして、付加ビットE,Evを入力画像信号Daに対して1ビットの整数部と4ビットの小数部で構成して、付加ビットE,Evにおける整数部の位置を入力画像信号Daの整数部の位置と一致するようにした値を、入力画像信号Daに対し符号に応じて減算又は加算すればよい。この場合は、入力画像信号Daの階調の最小値である1階調の階調値の変化のみでなく、入力画像信号Daに1階調以上の量子化ノイズ(例えば、階調ジャンプによるもの)が含まれる場合であっても、回路規模を大幅に増やすことなく、水平方向、垂直方向の二次元方向で緩やかに階調値が変化する画素の領域や、階調値の変化が画像のエッジによると判断される場合における適切な補正ビットデータを得て、階調値の変化がより滑らかに変換された12ビットの出力画像信号Dcが得られる。   For example, in the case of obtaining a change in the range from the maximum value +2 to the minimum value −2 of the difference in gradation value between pixels, as shown in FIG. 27A, the correction bit data Cd and vCd are used as sign bits. As the additional bits E and Ev5 bits, the additional bits E and Ev are composed of a 1-bit integer part and a 4-bit decimal part with respect to the input image signal Da, and the position of the integer part in the additional bits E and Ev is input image. A value matched with the position of the integer part of the signal Da may be subtracted or added to the input image signal Da according to the sign. In this case, not only the change of the gradation value of one gradation which is the minimum gradation value of the input image signal Da but also the quantization noise of one gradation or more (for example, due to gradation jump) in the input image signal Da. ), The pixel area in which the gradation value changes gradually in the two-dimensional direction of the horizontal direction and the vertical direction, and the change in the gradation value is Appropriate correction bit data in the case where it is determined to be an edge is obtained, and a 12-bit output image signal Dc in which a change in gradation value is more smoothly converted is obtained.

また、画像信号では水平方向の解像度が高いことが多く、図23の階調変換手段3においても、水平方向の処理を水平方向階調変換手段110により先に行った後、垂直方向の処理を行う構成であるので、階調値の変化を検出する際の階調変化量の値(制限する範囲)を、水平方向に対する場合と垂直方向に対する場合で異なる値として、例えば、図27(b)に示すように、水平方向に対しては、例えば、2階調の差(画素間の階調値の差分+2と−2の変化)とし、垂直方向に対しては1階調分の差、すなわち、画素間の階調値の差分+1と−1の変化とし、水平方向で検出する階調値の差の重み付けを垂直方向に対し大きくし、階調数を拡張してもよい。   Further, the resolution in the horizontal direction is often high in the image signal, and in the gradation converting unit 3 in FIG. 23, the horizontal direction processing is first performed by the horizontal direction gradation converting unit 110 and then the vertical direction processing is performed. Since this is a configuration in which gradation value change (a range to be limited) when detecting a change in gradation value is set to a value that differs between the horizontal direction and the vertical direction, for example, FIG. As shown in FIG. 5, for example, a difference between two gradations (difference between gradation values between pixels +2 and −2) in the horizontal direction, and a difference of one gradation in the vertical direction, In other words, the gradation value difference between pixels +1 and −1 may be changed, and the weight of the difference between gradation values detected in the horizontal direction may be increased in the vertical direction to extend the number of gradations.

また、図24で示す垂直方向階調変換手段111は、図17の階調変換手段2と同様に構成し、垂直方向における連続変化の画素の領域を判定する連続変化判定手段270を備え、ライン遅延手段80は、1ライン下の画素との変化を得て垂直方向の連続変化の画素の領域を判定することができるように、1ラインメモリ81及び82から構成し、3ライン分の画像信号を得ているが、垂直方向階調変換手段111を図1の階調変換手段1と同様に構成し、連続変化判定手段270を用いない構成としてもよく、同様の効果を奏することができる。なお、この場合は、ライン遅延手段80では、1ライン遅延信号を得るのみでよいので、1ラインメモリ81から構成し、2ライン分の画像信号を得るように構成することもできる。   Further, the vertical direction gradation converting means 111 shown in FIG. 24 is configured in the same manner as the gradation converting means 2 in FIG. 17, and includes a continuous change determining means 270 for determining a region of continuously changing pixels in the vertical direction. The delay means 80 is composed of one-line memories 81 and 82 so as to be able to determine a region of continuously changing pixels in the vertical direction by obtaining a change from the pixel below one line, and image signals for three lines. However, the vertical direction gradation converting means 111 may be configured in the same manner as the gradation converting means 1 in FIG. 1 and the continuous change determining means 270 may not be used, and the same effect can be obtained. In this case, since the line delay unit 80 only needs to obtain a one-line delay signal, the line delay unit 80 may be constituted by the one-line memory 81 and obtain an image signal for two lines.

また、補正ビットデータCd,vCdにおける付加ビットE,Evの小数部を4ビットとした場合を説明したが、4ビット以外であってもよく、小数部のビット数を多くし、より多くのビット数で補正ビットデータCd,vCd(すなわち、補正値aCd,vaCd)を表現することで、精度の高い、より滑らかな階調値の変化を表示できる画像信号を得ることができる。   In addition, the case where the decimal part of the additional bits E and Ev in the correction bit data Cd and vCd is 4 bits has been described, but it may be other than 4 bits, and the number of bits in the decimal part may be increased to increase the number of bits. By expressing the correction bit data Cd, vCd (that is, the correction values aCd, vaCd) with numbers, it is possible to obtain an image signal that can display a more accurate change in the gradation value with higher accuracy.

以上のように、実施の形態4の画像処理装置においては、水平方向階調変換手段110においては、水平方向の階調値の変化である階調変化量dfxにより、水平方向の平坦幅を予測した平坦幅データ予測値dstを求めて、水平方向の傾きデータ値Kslを得て階調を変換するとともに、垂直方向階調変換手段111においても、同様に、垂直方向の階調値の変化である階調変化量dfxvにより、垂直方向の平坦幅を予測した平坦幅データ予測値vdstを求めて、垂直方向の傾きデータ値vKslを得て階調を変換する。このため、実施の形態4の画像処理装置によれば、平坦幅分の画像信号を保持する必要はなく、多くのメモリを必要とせず、回路規模を大幅に増やすことなく、二次元方向で非常に緩やかに階調値が変化する画素領域や、階調値の変化が画像のエッジによると判断される場合でも、階調値の変化を検出して適切な補正ビットデータを得て、水平方向のみならず垂直方向における階調値の変化がより滑らかになるよう画像信号の階調数を拡張し、二次元方向の量子化ノイズ又は擬似輪郭を低減された階調値の変化が滑らかで、高品位な画像信号を得ることができる。   As described above, in the image processing apparatus according to the fourth embodiment, the horizontal direction gradation converting unit 110 predicts the horizontal flat width based on the gradation change amount dfx that is the change in the horizontal direction gradation value. The obtained flat width data predicted value dst is obtained, the horizontal inclination data value Ksl is obtained and the gradation is converted, and the vertical direction gradation converting means 111 similarly changes the gradation value in the vertical direction. A flat width data predicted value vdst obtained by predicting a flat width in the vertical direction is obtained from a certain gradation change amount dfxv, and a gradation data is obtained by obtaining a vertical inclination data value vKsl. For this reason, according to the image processing apparatus of the fourth embodiment, it is not necessary to hold an image signal corresponding to a flat width, a large amount of memory is not required, and the circuit scale is not significantly increased. Even if it is determined that the gradation value changes slowly and the gradation value changes due to the edge of the image, the change in the gradation value is detected to obtain appropriate correction bit data, and the horizontal direction In addition to expanding the number of gradations of the image signal so that the change in gradation value in the vertical direction becomes smoother, the change in gradation value with reduced quantization noise or pseudo contour in the two-dimensional direction is smooth, A high-quality image signal can be obtained.

なお、実施の形態4による画像処理装置においても、入力画像信号Daの階調数は8ビットに限るものではなく、例えば、10ビットの画像信号であってもよく、水平方向階調変換手段110、垂直方向階調変換手段111において、補正ビットデータCd,vCdにおける付加ビットE,Evの整数部の位置を、入力画像信号Daの整数部の位置と一致するようにした値を演算するように構成すれば、同様の効果を奏することができる。   In the image processing apparatus according to the fourth embodiment, the number of gradations of the input image signal Da is not limited to 8 bits, and may be, for example, a 10-bit image signal. In the vertical direction gradation converting means 111, a value is calculated in which the position of the integer part of the additional bits E and Ev in the correction bit data Cd and vCd matches the position of the integer part of the input image signal Da. If configured, the same effect can be achieved.

なお、実施の形態4において、上記以外の点は、上記実施の形態1、2、又は3の場合と同じである。   In the fourth embodiment, points other than those described above are the same as those in the first, second, or third embodiment.

《5》実施の形態5.
上記実施の形態1から4までにおいては、本発明が適用された画像処理装置及び画像処理方法を説明したが、本発明は画像表示装置にも適用できる。図28は、本発明の実施の形態5による画像表示装置5の構成の一例を概略的に示すブロック図である。図28に示されるように、実施の形態5の画像表示装置5は、画像信号の入力端子501と、受信処理手段502と、階調変換手段500と、表示手段504とを備えている。階調変換手段500は、例えば、上記実施の形態1又は2の画像処理装置における階調変換手段1、又は、上記実施の形態3の画像処理装置における階調変換手段2、又は、上記実施の形態4の画像処理装置における階調変換手段3によって構成される。階調変換手段500は、入力画像信号のビット数を拡張し、階調変換処理された多階調の画像信号を表示手段504に出力するように構成される。
<< 5 >> Embodiment 5
In the first to fourth embodiments, the image processing apparatus and the image processing method to which the present invention is applied have been described. However, the present invention can also be applied to an image display apparatus. FIG. 28 is a block diagram schematically showing an example of the configuration of the image display device 5 according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 28, the image display device 5 of the fifth embodiment includes an image signal input terminal 501, a reception processing unit 502, a gradation conversion unit 500, and a display unit 504. The gradation conversion means 500 is, for example, the gradation conversion means 1 in the image processing apparatus according to the first or second embodiment, or the gradation conversion means 2 in the image processing apparatus according to the third embodiment. It is constituted by the gradation converting means 3 in the image processing apparatus of aspect 4. The gradation conversion unit 500 is configured to extend the number of bits of the input image signal and output the gradation-converted multi-gradation image signal to the display unit 504.

入力端子501には、TV放送信号、再生装置によるDVDやVTRなどの再生信号、TV放送受信装置からの信号などが入力される。入力端子501に入力された信号は、受信処理手段502へ送られる。   The input terminal 501 receives a TV broadcast signal, a playback signal such as a DVD or VTR by the playback device, and a signal from the TV broadcast receiving device. A signal input to the input terminal 501 is sent to the reception processing unit 502.

受信処理手段502は、入力端子501を通して入力された信号を、後段の階調変換手段500で処理可能な形式に変換する処理を行う。受信処理手段502は、例えば、アナログ信号が入力される場合は、アナログ信号をデジタル信号に変換する処理、及び、同期信号を分離する処理などの入力信号処理を行う。また、受信処理手段502は、例えば、MPEGデータを受信した場合には、MPEGデータをデコードする処理などを行う。受信処理手段502は、処理された画像信号を階調変換手段500へ出力する。   The reception processing unit 502 performs processing for converting a signal input through the input terminal 501 into a format that can be processed by the gradation conversion unit 500 in the subsequent stage. For example, when an analog signal is input, the reception processing unit 502 performs input signal processing such as processing to convert the analog signal into a digital signal and processing to separate the synchronization signal. For example, when receiving MPEG data, the reception processing unit 502 performs a process of decoding the MPEG data. The reception processing unit 502 outputs the processed image signal to the gradation conversion unit 500.

階調変換手段500は、上記実施の形態1又は2の画像処理装置における階調変換手段1、又は、上記実施の形態3の画像処理装置における階調変換手段2、又は、上記実施の形態4の画像処理装置における階調変換手段3と同様の階調変換処理を行い、入力画像信号よりも多階調の画像信号を表示手段504へ出力する。   The gradation converting means 500 is the gradation converting means 1 in the image processing apparatus according to the first or second embodiment, or the gradation converting means 2 in the image processing apparatus according to the third embodiment, or the fourth embodiment. The same gradation conversion processing as that of the gradation conversion means 3 in the image processing apparatus of FIG.

表示手段504は、階調変換手段500からビット数が拡張された画像信号を受信し、受信した画像信号に基づき、表示可能なビット数で画像を表示する。   The display unit 504 receives the image signal with the number of bits expanded from the gradation conversion unit 500, and displays the image with the displayable number of bits based on the received image signal.

以上に説明したように、実施の形態5の画像表示装置5によれば、階調変換手段500に上記実施の形態1から4までのいずれかの画像処理装置又は画像処理方法を適用しているので、入力された画像信号のビット数が表示手段504で表示可能なビット数よりも少ない場合や、表示手段504が備える表示デバイス(例えば、液晶デバイス、プラズマディスプレイなど)が高輝度のデバイスである場合にも、回路規模を大幅に増やすことなく、実時間での処理により、非常に緩やかに階調値が変化する区間においても、画像信号の階調を十分な階調数へ拡張することができる。このため、実施の形態5の画像表示装置5によれば、量子化ノイズや擬似輪郭が低減され、階調値の変化が滑らかで、高品位な階調数を拡張した画像信号を表示することができる。   As described above, according to the image display device 5 of the fifth embodiment, any one of the image processing devices or image processing methods of the first to fourth embodiments is applied to the gradation converting means 500. Therefore, when the number of bits of the input image signal is smaller than the number of bits that can be displayed by the display unit 504, or a display device (for example, a liquid crystal device, a plasma display, etc.) provided in the display unit 504 is a high-luminance device. Even in this case, it is possible to extend the gradation of the image signal to a sufficient number of gradations even in a section where the gradation value changes very slowly by processing in real time without greatly increasing the circuit scale. it can. Therefore, according to the image display device 5 of the fifth embodiment, the quantization noise and the pseudo contour are reduced, the gradation value is smoothly changed, and an image signal with an extended number of gradations is displayed. Can do.

《6》実施の形態6.
上記実施の形態5による画像表示装置5は、1台の階調変換手段500を備えているが、実施の形態6による画像表示装置6は、複数台の階調変換手段を備えている。図29は、本発明の実施の形態6による画像表示装置6の構成の一例を概略的に示すブロック図である。図29において、図28の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図29において、実施の形態6の画像表示装置6は、信号処理手段としての階調補正手段503と階調変換手段510とを備えた点が、上記実施の形態5の画像表示装置5と相違する。階調補正手段503は、画像信号のダイナミックレンジの拡大やコントラストの改善などの階調補正を実施する手段である。階調変換手段510は、上記実施の形態1又は2の画像処理装置における階調変換手段1、又は、上記実施の形態3の画像処理装置における階調変換手段2、又は、上記実施の形態4の画像処理装置における階調変換手段3と同様の階調変換処理を行い、入力する画像信号よりも多階調の画像信号を表示手段504へ出力する。階調変換手段510は、階調補正手段503によって画像信号のダイナミックレンジの拡大やコントラストの改善などの階調補正を実施したときに、この階調補正にともなって増加した画像信号の量子化ノイズ(階調ジャンプ)を低減させるために、階調補正後の画像信号に対して、階調変換処理を施す構成である。
<< 6 >> Embodiment 6
The image display device 5 according to the fifth embodiment includes one gradation conversion unit 500, but the image display device 6 according to the sixth embodiment includes a plurality of gradation conversion units. FIG. 29 is a block diagram schematically showing an example of the configuration of the image display device 6 according to the sixth embodiment of the present invention. 29, the same or corresponding components as those in FIG. 28 are denoted by the same reference numerals. 29, the image display apparatus 6 according to the sixth embodiment is different from the image display apparatus 5 according to the fifth embodiment in that a gradation correction unit 503 and a gradation conversion unit 510 as signal processing units are provided. To do. The gradation correction unit 503 is a unit that performs gradation correction such as expansion of the dynamic range of the image signal and improvement of contrast. The gradation conversion means 510 is the gradation conversion means 1 in the image processing apparatus according to the first or second embodiment, or the gradation conversion means 2 in the image processing apparatus according to the third embodiment, or the fourth embodiment. In this image processing apparatus, gradation conversion processing similar to that performed by the gradation conversion means 3 is performed, and an image signal having a gradation higher than that of the input image signal is output to the display means 504. The gradation conversion unit 510 performs quantization correction such as expansion of the dynamic range of the image signal and improvement of contrast by the gradation correction unit 503, and the quantization noise of the image signal increased with the gradation correction. In order to reduce (gradation jump), gradation conversion processing is performed on the image signal after gradation correction.

入力端子501より入力された画像信号は、受信処理手段502で受信され、所定の形式の画像信号が階調変換手段500に出力される。階調変換手段500は、入力画像信号に対してビット数を拡張する階調変換処理を施して、量子化ノイズを低減する。ここまでの構成及び動作は、上記実施の形態5におけるものと同じである。   An image signal input from the input terminal 501 is received by the reception processing unit 502, and an image signal in a predetermined format is output to the gradation conversion unit 500. The gradation conversion unit 500 performs gradation conversion processing for expanding the number of bits on the input image signal to reduce quantization noise. The configuration and operation so far are the same as those in the fifth embodiment.

階調補正手段503には、入力画像信号よりも多階調の画像信号となった階調変換手段500からの画像信号が入力される。階調補正手段503は、入力された画像信号のダイナミックレンジの拡大やコントラストの改善などの階調補正を行う。階調補正においては、入力画像信号のある区間の階調を所定の倍率で変換するような処理が施される。これにより、表示される画像のダイナミックレンジが拡張され、明暗のはっきりしたコントラストの高い画像が表示されるが、階調補正手段503が実施した階調特性の変換により、階調ジャンプが起こりやすくなり、それによる量子化ノイズが増大することになる。すなわち、例えば、階調値が4倍となるような補正がされると、その出力画像の階調は、4階調おきの値しか存在しなくなり、画像が徐々に明るくなるような領域でも、その階調値の変化が4階調ごとになり、この階調ジャンプが量子化ノイズとして目立つようになる。   The gradation correction unit 503 receives an image signal from the gradation conversion unit 500 that is an image signal having a higher gradation than the input image signal. The gradation correction unit 503 performs gradation correction such as expansion of the dynamic range of the input image signal and improvement of contrast. In the gradation correction, a process for converting the gradation of a certain section of the input image signal at a predetermined magnification is performed. As a result, the dynamic range of the displayed image is expanded, and an image having a clear contrast and high contrast is displayed. However, the gradation correction performed by the gradation correcting unit 503 makes it easy for a gradation jump to occur. As a result, the quantization noise increases. That is, for example, when correction is made such that the gradation value is quadrupled, the gradation of the output image has only values every four gradations, and even in an area where the image gradually becomes brighter, The gradation value changes every four gradations, and this gradation jump becomes conspicuous as quantization noise.

階調補正手段503から出力された画像信号は、階調変換手段510へ入力される。階調変換手段510は、階調変換手段500と同様の処理により入力画像信号に対し、ビット数を拡張する階調変換処理を行い、画像信号における階調値の変化が滑らかになるよう処理して、得られた画像信号を表示手段504へ出力する。   The image signal output from the gradation correction unit 503 is input to the gradation conversion unit 510. The gradation conversion unit 510 performs gradation conversion processing for expanding the number of bits for the input image signal by the same processing as the gradation conversion unit 500, and processes the change in gradation value in the image signal to be smooth. The obtained image signal is output to the display means 504.

ここで、階調補正手段503において、例えば、4階調の階調ジャンプが発生するような処理が施される場合は、階調変換手段510を上記実施の形態2で述べたように、4階調分の差、すなわち、+4から−4までの範囲の階調値の変化まで検出できるように設定すればよい。このように階調変換手段510における検出する階調値の変化の値は、階調補正手段503の特性に応じて決定すればよい。この場合の階調変換手段510における構成及び動作は、上記実施の形態1から4までのいずれかの階調変換手段のものと同様である。   Here, when the gradation correction unit 503 performs a process that generates a gradation jump of 4 gradations, for example, the gradation conversion unit 510 is set to 4 as described in the second embodiment. What is necessary is just to set so that the difference between the gradations, that is, the change in the gradation value in the range from +4 to -4 can be detected. In this way, the change value of the gradation value detected by the gradation converting means 510 may be determined according to the characteristics of the gradation correcting means 503. The configuration and operation of the gradation conversion means 510 in this case are the same as those of any of the gradation conversion means in the first to fourth embodiments.

表示手段504は、階調変換手段510からの階調値の変化が滑らかになるよう処理してビット数が拡張された画像信号を受信し、受信された画像信号に基づき、表示可能なビット数で画像を表示する。   The display unit 504 receives an image signal in which the number of bits has been expanded by processing the gradation value change from the gradation conversion unit 510 to be smooth, and the number of bits that can be displayed based on the received image signal To display the image.

以上に説明したように、実施の形態6の画像表示装置6によれば、階調変換手段500で量子化ノイズを低減した後に階調補正手段503でダイナミックレンジの拡張やコントラスト補正処理を施した場合であっても、階調変換手段510で検出する階調値の変化の値(最大値、最小値)を階調補正手段503の特性に合わせて設定することで、階調ジャンプが発生する階調を検索することなく階調ジャンプ低減のための階調変換処理が可能になる。このため、実施の形態6の画像表示装置6によれば、表示手段504が備える表示デバイス(例えば、液晶デバイス、プラズマディスプレイなど)が高輝度のデバイスである場合にも、回路規模を大幅に増やすことなく、実時間での処理により、非常に緩やかに階調値が変化する区間においても、画像信号の階調を十分な階調数へ拡張することができ、量子化ノイズや擬似輪郭が低減され、階調値の変化が滑らかで、高品位な階調数を拡張した画像信号を表示することができる。   As described above, according to the image display device 6 of the sixth embodiment, after the quantization noise is reduced by the gradation conversion unit 500, the dynamic range expansion and the contrast correction processing are performed by the gradation correction unit 503. Even in this case, the gradation jump is generated by setting the change value (maximum value, minimum value) of the gradation value detected by the gradation conversion means 510 according to the characteristics of the gradation correction means 503. It is possible to perform gradation conversion processing for gradation jump reduction without searching for gradation. Therefore, according to the image display device 6 of the sixth embodiment, the circuit scale is greatly increased even when the display device (for example, a liquid crystal device, a plasma display, etc.) provided in the display unit 504 is a high-luminance device. In real-time processing, the gradation of the image signal can be expanded to a sufficient number of gradations even in a period where gradation values change very slowly, reducing quantization noise and pseudo contours. In addition, an image signal having a smooth gradation value change and an extended number of gradation levels can be displayed.

なお、図29には、階調変換手段500の後段に階調補正を行う階調補正手段503を配置した場合を示したが、階調補正手段503に代えて、階調補正以外の信号処理手段(図示せず)であって、階調ジャンプによる量子化ノイズを増大させてしまう手段を備えた場合にも、階調変換手段510によって量子化ノイズを低減することができる。この場合には、階調変換手段510において検出する階調値の変化の値(最大値、最小値)は、信号処理手段の量子化ノイズの特性に応じて決定すれば、画像処理で増大した量子化ノイズを低減するよう構成することができる。   FIG. 29 shows the case where the gradation correction unit 503 for performing gradation correction is arranged at the subsequent stage of the gradation conversion unit 500, but in place of the gradation correction unit 503, signal processing other than gradation correction is performed. Even when a means (not shown) for increasing quantization noise due to gradation jump is provided, the gradation conversion means 510 can reduce the quantization noise. In this case, the change value (maximum value, minimum value) of the gradation value detected by the gradation conversion means 510 is increased by image processing if it is determined according to the quantization noise characteristics of the signal processing means. It can be configured to reduce quantization noise.

1,2,3 階調変換手段、 5,6 画像表示装置、 10 階調変化検出手段、 11 階調変化量算出手段、 12 階調変化量制限手段、 13 階調変化位置検出手段、 20 平坦幅予測手段、 21 平坦幅カウント手段、 22 巡回型フィルタ処理手段、 23 画素カウント手段、 24 遅延手段、 25 係数1乗算手段、 26 演算手段、 27 係数2乗算手段、 28 切換え手段、 29 フィルタ出力遅延手段、 30 補正制限係数設定手段、 31,33 絶対値演算手段、 32 差分低域成分抽出手段、 34 倍率変換手段、 35 最大値選択手段、 36 係数変換手段、 40 傾き検出手段、 41 傾き算出手段、 42 切換え手段、 43 傾き遅延手段、 50,50b 補正ビット生成手段、 51 演算手段、 52 減算手段、 53,56 切換え手段、 54 補正値遅延手段、 55 ビット列変換手段、 61 遅延補償手段、 62 画素値演算手段、 70 連続変化判定手段、 71,72 条件1判定手段、 73 条件1合成手段、 74 条件2判定手段、 75 合成手段、 80 ライン遅延手段、 81,82 1ラインメモリ、 90 垂直方向階調変化検出手段、 91 垂直階調変化量算出手段、 92 階調変化量制限手段、 93 階調変化位置検出手段、 110 水平方向階調変換手段、 111 垂直方向階調変換手段、 200 平坦幅予測手段、 201 平坦幅カウント手段、 202 巡回型フィルタ処理手段、 211 垂直画素値演算手段、 230 補正制限係数設定手段、 240 傾き検出手段、 250 補正ビット生成手段、 270 連続変化判定手段、 500,510 階調変換手段、 501 入力端子、 502 受信処理手段、 504 表示手段、 503 階調補正手段、 aCd 補正値、 Cd 補正ビットデータ、 Cnt 平坦幅カウント値、 Da 入力画像信号(入力画素データ)、 Db 出力画像信号(出力画素データ)、 Dc 出力画像信号(出力画素データ)、 dfx 階調変化量、 dst 平坦幅データ予測値、 E 付加ビットデータ、 Ev 垂直方向付加ビットデータ、 Ksl 傾きデータ値、 La(x) 入力画像信号の階調値、 Lb(x) 出力画像信号の階調値、 Pt 階調変化位置信号、 rc 補正制限係数、 Sif 初期化信号、 sqf 連続変化判定結果、 vCd 補正ビットデータ、 vdst 平坦幅データ予測値、 vKsl 傾きデータ値、 vPt 階調変化位置信号、 vrc 補正制限係数、 vSif 初期化信号、 vsqf 連続変化判定結果、 vXlm 振幅制限階調変化量、 x 水平方向画素位置、 Xlm 振幅制限階調変化量。   1, 2, 3 gradation conversion means, 5, 6 image display device, 10 gradation change detection means, 11 gradation change amount calculation means, 12 gradation change amount restriction means, 13 gradation change position detection means, 20 flat Width prediction means, 21 flat width count means, 22 cyclic filter processing means, 23 pixel count means, 24 delay means, 25 coefficient 1 multiplication means, 26 calculation means, 27 coefficient 2 multiplication means, 28 switching means, 29 filter output delay Means 30 correction limit coefficient setting means 31, 33 absolute value calculation means 32 differential low-frequency component extraction means 34 magnification conversion means 35 maximum value selection means 36 coefficient conversion means 40 inclination detection means 41 inclination calculation means 42 switching means, 43 slope delay means, 50, 50b correction bit generating means, 51 computing means 52 subtraction means, 53, 56 switching means, 54 correction value delay means, 55 bit string conversion means, 61 delay compensation means, 62 pixel value calculation means, 70 continuous change determination means, 71, 72 condition 1 determination means, 73 condition 1 composition Means, 74 condition 2 determination means, 75 composition means, 80 line delay means, 81, 82 1 line memory, 90 vertical gradation change detection means, 91 vertical gradation change calculation means, 92 gradation change restriction means, 93 gradation change position detection means, 110 horizontal direction gradation conversion means, 111 vertical direction gradation conversion means, 200 flat width prediction means, 201 flat width count means, 202 cyclic filter processing means, 211 vertical pixel value calculation means, 230 correction limit coefficient setting means, 240 inclination detection means, 250 correction bits Generation means, 270 continuous change determination means, 500,510 gradation conversion means, 501 input terminal, 502 reception processing means, 504 display means, 503 gradation correction means, aCd correction value, Cd correction bit data, Cnt flat width count value Da input image signal (input pixel data), Db output image signal (output pixel data), Dc output image signal (output pixel data), dfx gradation change amount, dst flat width data predicted value, E additional bit data, Ev Vertical additional bit data, Ksl slope data value, La (x) input image signal tone value, Lb (x) output image signal tone value, Pt tone change position signal, rc correction limit coefficient, Sif initialization Signal, sqf continuous change determination result, vCd correction bit data, vdst flat width Data prediction value, vKsl slope data value, vPt gradation change position signal, vrc correction limit coefficient, vSif initialization signal, vsqf continuous change determination result, vXlm amplitude limit gradation change amount, x horizontal pixel position, Xlm amplitude limit Tone change amount.

Claims (19)

時間方向及び空間方向に離散したデータで構成される入力画像信号が入力され、上記入力画像信号の階調数を拡張し且つ階調値を補正する変換処理によって生成された変換後データで構成される出力画像信号を出力する機能を持つ画像処理装置であって、
上記入力画像信号から、互いに隣接配置された画素の階調値の差分である階調変化量と該階調変化量の値が0でない画素位置である階調変化位置とを含む階調変化情報を検出する階調変化検出手段と、
上記階調変化情報から、上記階調変化位置の画素が検出されるごとに、該検出された階調変化位置の画素を基準画素とし、該基準画素の直後の階調平坦区間の平坦幅の予測値である平坦幅データ予測値を生成する手段であって、上記基準画素の直前の同じ階調値の画素が連続する階調平坦区間の平坦幅と上記基準画素の直前に検出された直前基準画素において生成された直前平坦幅データ予測値とに基づいて、上記基準画素の直後の階調平坦区間の平坦幅を予測した平坦幅データ予測値を生成する平坦幅予測手段と、
上記階調変化情報と上記平坦幅データ予測値とに基づいて、上記基準画素の直後の階調平坦区間における上記変換後データの階調値の傾きを設定する際に用いる傾きデータ値を求める傾き検出手段と、
上記階調変化量に基づいて上記階調変化位置における階調変化が画像のエッジによる階調変化であるか否かを判定し、該判定結果に応じて上記出力画像信号の階調値の傾きを制限する補正制限係数を設定する補正制限係数設定手段と、
上記階調変化情報と上記傾きデータ値と上記補正制限係数とを用いて、上記入力画像信号の階調値の補正値を求め、該補正値に対応する補正ビットデータを生成する補正ビット生成手段と、
上記階調値に対し上記補正ビットデータに応じた値を減算又は加算して、上記変換後データで構成される上記出力画像信号を生成する画素値演算手段と
を備えたこと特徴とする画像処理装置。
An input image signal composed of discrete data in the time direction and the spatial direction is inputted, and composed of post-conversion data generated by a conversion process that expands the number of gradations of the input image signal and corrects the gradation value. An image processing apparatus having a function of outputting an output image signal,
Gradation change information including a gradation change amount that is a difference between gradation values of pixels arranged adjacent to each other from the input image signal, and a gradation change position that is a pixel position where the value of the gradation change amount is not 0 Gradation change detecting means for detecting
Each time a pixel at the gradation change position is detected from the gradation change information, the pixel at the detected gradation change position is used as a reference pixel, and the flat width of the gradation flat section immediately after the reference pixel is set. A means for generating a predicted flat width data value that is a predicted value, the pixel having the same gradation value immediately before the reference pixel and the immediately preceding flat width of the continuous gradation flat section and immediately before the reference pixel is detected. A flat width predicting means for generating a flat width data predicted value for predicting a flat width of a gray level flat section immediately after the reference pixel based on the previous flat width data predicted value generated in the reference pixel;
An inclination for obtaining an inclination data value used for setting an inclination of the gradation value of the converted data in the gradation flat section immediately after the reference pixel, based on the gradation change information and the flat width data predicted value. Detection means;
It is determined whether the gradation change at the gradation change position is a gradation change due to an edge of the image based on the gradation change amount, and the gradient of the gradation value of the output image signal is determined according to the determination result. Correction limit coefficient setting means for setting a correction limit coefficient for limiting
Correction bit generation means for determining a correction value of a gradation value of the input image signal using the gradation change information, the inclination data value, and the correction limiting coefficient, and generating correction bit data corresponding to the correction value When,
Image value processing means comprising: pixel value calculation means for subtracting or adding a value corresponding to the correction bit data from the gradation value to generate the output image signal composed of the converted data. apparatus.
上記階調変化量から、階調値の変化が、隣接する複数の画素ごとに又は所定数の画素を挟んで隣接する複数の画素ごとに発生する連続変化領域であるか否かを判定して連続変化判定結果を出力する連続変化判定手段をさらに備え、
上記補正ビット生成手段は、上記連続変化判定結果に応じて上記補正値として採用する値を切り換えること
を特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
From the gradation change amount, it is determined whether or not the gradation value change is a continuous change region that occurs for each of a plurality of adjacent pixels or for each of a plurality of adjacent pixels across a predetermined number of pixels. It further comprises a continuous change determination means for outputting a continuous change determination result,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the correction bit generation unit switches a value adopted as the correction value in accordance with the continuous change determination result.
上記補正ビット生成手段は、上記入力画像信号の階調値の小数部に相当する値を含む上記補正値を得て、上記補正値を量子化した値から上記補正ビットデータを生成し、
上記画素値演算手段は、上記入力画像信号の階調値から上記補正ビットデータを減算又は加算することで、上記入力画像信号に対して小数部を含み、上記入力画像信号より階調数が多い上記出力画像信号を生成する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。
The correction bit generation means obtains the correction value including a value corresponding to a decimal part of the gradation value of the input image signal, generates the correction bit data from a value obtained by quantizing the correction value,
The pixel value calculation means includes a decimal part for the input image signal by subtracting or adding the correction bit data from the gradation value of the input image signal, and has a larger number of gradations than the input image signal. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the output image signal is generated.
上記階調変化検出手段は、
上記入力画像信号から、画像の水平方向又は垂直方向のいずれか一方の方向の隣接画素間の階調値の差分を算出して、上記階調変化量として出力する階調変化量算出手段と、
上記階調変化量の値の取り得る範囲を制限し、上記階調変化量の値を制限した振幅制限階調変化量を生成する階調変化量制限手段と、
上記階調変化量の値の大きさから上記階調変化位置信号を生成する階調変化位置検出手段とを備え、
上記階調変化量と上記振幅制限階調変化量と上記階調変化位置信号とを、上記階調変化情報として出力する
ことを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の画像処理装置。
The gradation change detecting means is
A gradation change amount calculating means for calculating a difference in gradation value between adjacent pixels in either the horizontal direction or the vertical direction of the image from the input image signal, and outputting the difference as the gradation change amount;
A gradation change amount limiting unit that limits a range of values of the gradation change amount and generates an amplitude-limited gradation change amount that limits the value of the gradation change amount;
Gradation change position detecting means for generating the gradation change position signal from the magnitude of the value of the gradation change amount,
The gradation change amount, the amplitude-limited gradation change amount, and the gradation change position signal are output as the gradation change information. Image processing device.
上記階調変化量制限手段は、上記階調変化量の値を、予め決められた正の値となる最大値から予め決められた負の値となる最小値までの範囲内に制限し、上記振幅制限階調変化量として出力することを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。   The gradation change amount limiting means limits the value of the gradation change amount within a range from a maximum value that is a predetermined positive value to a minimum value that is a predetermined negative value, The image processing apparatus according to claim 4, wherein the image processing apparatus outputs the amplitude-limited gradation change amount. 上記最大値及び上記最小値は、上記入力画像信号における階調値の変化の最小の差となる値、又は、上記最小の差となる値の整数倍の値であることを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。   The maximum value and the minimum value are a value that is a minimum difference in gradation value changes in the input image signal, or a value that is an integral multiple of a value that is the minimum difference. 5. The image processing apparatus according to 5. 上記平坦幅予測手段は、
上記階調平坦区間の画素数のカウント値を上記平坦幅を示す平坦幅カウント値として出力する平坦幅カウント手段と、
上記基準画素ごとに、上記平坦幅カウント値に対し、上記基準画素の直前画素までのフィルタ処理出力に巡回型のフィルタ処理を施すことによって上記基準画素の直前画素までに得られた上記平坦幅の値の低域周波数成分を求め、該求められた値を上記平坦幅データ予測値として出力する巡回型フィルタ処理手段と
を備えることを特徴とする請求項1から6までのいずれか1項に記載の画像処理装置。
The flat width predicting means is:
Flat width count means for outputting a count value of the number of pixels in the gradation flat section as a flat width count value indicating the flat width;
For each of the reference pixels, the flat width count value of the flat width obtained up to the pixel immediately before the reference pixel by performing a cyclic filter process on the filter processing output up to the pixel immediately before the reference pixel. 7. A cyclic filter processing unit that obtains a low-frequency component of the value and outputs the obtained value as the flat width data prediction value. 8. Image processing apparatus.
上記傾き検出手段は、
上記階調変化量の値を予め決められた範囲に制限した振幅制限階調変化量と、上記平坦幅データ予測値とにより、上記変換後データの階調値の傾きを設定する際に用いる傾きを求める傾き算出手段と、
上記基準画素ごとに、上記傾き算出手段により求められた階調値の傾きを上記傾きデータ値として選択し、該基準画素以外の画素においては直前画素における階調値の傾きを上記傾きデータ値として選択する切換え手段とを備え、
上記切換え手段からの出力を、上記階調平坦区間に対応する区間における上記画像信号の階調値の傾きを示す上記傾きデータ値として出力する
ことを特徴とする請求項1から7までのいずれか1項に記載の画像処理装置。
The inclination detecting means is
The gradient used when setting the gradient of the gradation value of the converted data based on the amplitude-limited gradation variation amount in which the gradation variation value is limited to a predetermined range and the flat width data predicted value. A slope calculating means for obtaining
For each reference pixel, the gradient of the gradation value obtained by the gradient calculation means is selected as the gradient data value, and the gradient value of the previous pixel is used as the gradient data value for pixels other than the reference pixel. Switching means to select,
8. The output from the switching means is output as the inclination data value indicating the inclination of the gradation value of the image signal in the interval corresponding to the gradation flat interval. The image processing apparatus according to item 1.
上記補正制限係数設定手段は、
上記階調変化量の絶対値が予め決められた閾値より大きい場合は、上記階調変化量の値が画像のエッジによるものと判定して、上記補正制限係数の値を0に設定し、
上記階調変化量の絶対値が上記閾値以下の場合は、上記階調変化量の絶対値の大きさに応じて、上記補正制限係数の値を1以下で0より大きい範囲内の値に設定する
ことを特徴とする請求項1から8までのいずれか1項に記載の画像処理装置。
The correction limit coefficient setting means is
If the absolute value of the gradation change amount is larger than a predetermined threshold value, it is determined that the gradation change amount value is due to an edge of the image, the correction limit coefficient value is set to 0,
When the absolute value of the gradation change amount is equal to or less than the threshold value, the value of the correction limiting coefficient is set to a value within 1 and less than 0 according to the absolute value of the gradation change amount. The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the image processing apparatus includes:
上記補正制限係数設定手段は、
上記階調変化量の絶対値を求める絶対値演算手段と、
上記階調変化量の低域周波数成分を抽出し、差分低域成分として出力する低域成分抽出手段と、
上記差分低域成分の絶対値を求める絶対値演算手段と、
上記差分低域成分の絶対値に対し、予め設定された値を乗算することによる倍率変換を行い、該倍率変換された倍率変換差分低域成分を出力する倍率変換手段と、
上記階調変化量の絶対値と、上記倍率変換差分低域成分の最大値を求め、最大差分絶対値として出力する最大値選択手段と、
上記最大差分絶対値の値から上記補正制限係数を生成する係数変換手段と
を備えたことを特徴とする請求項9に記載の画像処理装置。
The correction limit coefficient setting means is
Absolute value calculating means for obtaining an absolute value of the gradation change amount;
A low frequency component extracting means for extracting a low frequency component of the gradation change amount and outputting it as a differential low frequency component;
Absolute value calculating means for obtaining an absolute value of the differential low-frequency component;
A magnification conversion means for performing a magnification conversion by multiplying the absolute value of the difference low-frequency component by a preset value, and outputting the magnification-converted differential low-frequency component after the magnification conversion;
A maximum value selecting means for obtaining an absolute value of the gradation change amount and a maximum value of the magnification conversion difference low-frequency component, and outputting the absolute value as a maximum difference absolute value;
The image processing apparatus according to claim 9, further comprising: coefficient conversion means for generating the correction limiting coefficient from the value of the maximum difference absolute value.
上記補正ビット生成手段は、
上記階調変化量の値を予め決められた範囲に制限した振幅制限階調変化量と上記補正制限係数とから、上記入力画像信号の階調値に対する補正値を求める演算手段と、
上記傾きデータ値を、上記補正値の画素ごとの変化の値として求め、直前の画素における補正値から上記傾きデータ値を減算し、該減算結果を出力する減算手段と、
上記階調変化量の値に基づき、階調値が変化する画素では上記演算手段で求められた上記補正値を選択し、階調値が変化する画素以外の画素では、上記減算手段による上記減算結果を選択し、選択した結果を上記入力画像信号の階調値に対する補正値として出力する切換え手段と、
上記階調値が変化する画素の補正値から、上記傾きデータ値ずつ画素毎に順次変化する補正値を得て、上記入力画像信号における階調値に対して小数部に相当する量子化値を有する補正ビットデータを生成するビット列変換手段と
を備えたことを特徴とする請求項1から10までのいずれか1項に記載の画像処理装置。
The correction bit generation means includes
An arithmetic means for obtaining a correction value for the gradation value of the input image signal from the amplitude-limited gradation change amount and the correction restriction coefficient in which the value of the gradation change amount is limited to a predetermined range;
Subtraction means for obtaining the inclination data value as a value of change for each pixel of the correction value, subtracting the inclination data value from the correction value in the immediately preceding pixel, and outputting the subtraction result;
Based on the value of the gradation change amount, the correction value obtained by the calculation means is selected for pixels whose gradation value changes, and the subtraction by the subtraction means is performed for pixels other than the pixels whose gradation value changes. Switching means for selecting a result and outputting the selected result as a correction value for the gradation value of the input image signal;
From the correction value of the pixel whose gradation value changes, a correction value that sequentially changes for each pixel by the inclination data value is obtained, and a quantization value corresponding to a decimal part is obtained with respect to the gradation value in the input image signal. 11. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising: a bit string conversion unit that generates correction bit data having the bit string conversion unit.
上記連続変化判定手段は、上記基準画素と該基準画素の前後に隣接する画素における上記階調変化量の値及び上記階調変化量の符号から、上記連続変化領域であるか否かを判定して、上記連続変化領域に含まれる画素であることを示す信号を上記連続変化判定結果として出力することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。   The continuous change determination means determines whether or not the continuous change region is based on the gradation change value and the sign of the gradation change amount in the reference pixel and pixels adjacent to the reference pixel. The image processing apparatus according to claim 2, wherein a signal indicating that the pixel is included in the continuous change region is output as the continuous change determination result. 時間方向及び空間方向に離散したデータで構成される入力画像信号が入力され、上記入力画像信号の階調数を拡張し且つ階調値を補正する変換処理によって生成された変換後データで構成される出力画像信号を出力する画像処理方法であって、
上記入力画像信号から、互いに隣接配置された画素の階調値の差分である階調変化量と該階調変化量の値が0でない画素位置である階調変化位置とを含む階調変化情報を検出する階調変化検出ステップと、
上記階調変化情報から、上記階調変化位置の画素が検出されるごとに、該検出された階調変化位置の画素を基準画素とし、該基準画素の直後の階調平坦区間の平坦幅の予測値である平坦幅データ予測値を生成するステップであって、上記基準画素の直前の同じ階調値の画素が連続する階調平坦区間の平坦幅と上記基準画素の直前に検出された直前基準画素において生成された直前平坦幅データ予測値とに基づいて、上記基準画素の直後の階調平坦区間の平坦幅を予測した平坦幅データ予測値を生成する平坦幅予測ステップと、
上記階調変化情報と上記平坦幅データ予測値とに基づいて、上記基準画素の直後の階調平坦区間における上記変換後データの階調値の傾きを設定する際に用いる傾きデータ値を求める傾き検出ステップと、
上記階調変化量に基づいて上記階調変化位置における階調変化が画像のエッジによる階調変化であるか否かを判定し、該判定結果に応じて上記出力画像信号の階調値の傾きを制限する補正制限係数を設定する補正制限係数設定ステップと、
上記階調変化情報と上記傾きデータ値と上記補正制限係数とを用いて、上記入力画像信号の階調値の補正値を求め、該補正値に対応する補正ビットデータを生成する補正ビット生成ステップと、
上記階調値に対し上記補正ビットデータに応じた値を減算又は加算して、上記変換後データで構成される上記出力画像信号を生成する画素値演算ステップと
を備えたこと特徴とする画像処理方法。
An input image signal composed of discrete data in the time direction and the spatial direction is inputted, and composed of post-conversion data generated by a conversion process that expands the number of gradations of the input image signal and corrects the gradation value. An image processing method for outputting an output image signal,
Gradation change information including a gradation change amount that is a difference between gradation values of pixels arranged adjacent to each other from the input image signal, and a gradation change position that is a pixel position where the value of the gradation change amount is not 0 A gradation change detecting step for detecting
Each time a pixel at the gradation change position is detected from the gradation change information, the pixel at the detected gradation change position is used as a reference pixel, and the flat width of the gradation flat section immediately after the reference pixel is set. A step of generating a flat width data predicted value, which is a predicted value, immediately before a pixel having the same gradation value immediately before the reference pixel is detected immediately before the flat width of a continuous gradation flat section and the reference pixel; A flat width prediction step for generating a flat width data prediction value by predicting a flat width of a gray level flat section immediately after the reference pixel based on the previous flat width data prediction value generated in the reference pixel;
An inclination for obtaining an inclination data value used for setting an inclination of the gradation value of the converted data in the gradation flat section immediately after the reference pixel, based on the gradation change information and the flat width data predicted value. A detection step;
It is determined whether the gradation change at the gradation change position is a gradation change due to an edge of the image based on the gradation change amount, and the gradient of the gradation value of the output image signal is determined according to the determination result. A correction limiting coefficient setting step for setting a correction limiting coefficient for limiting
A correction bit generation step of obtaining a correction value of a gradation value of the input image signal using the gradation change information, the inclination data value, and the correction restriction coefficient, and generating correction bit data corresponding to the correction value When,
A pixel value calculating step of subtracting or adding a value corresponding to the correction bit data from the gradation value to generate the output image signal composed of the converted data. Method.
上記階調変化量から、階調値の変化が隣接する画素ごと又は所定数の画素を挟んで隣接する画素ごとに発生する連続変化領域であるか否かを判定して連続変化判定結果を出力する連続変化判定ステップをさらに備え、
上記補正ビット生成ステップにおいて、上記連続変化判定結果に応じて上記補正値として採用する値を切り換えること
を特徴とする請求項13に記載の画像処理方法。
Based on the amount of gradation change described above, it is determined whether or not the gradation value change is a continuous change region that occurs for every adjacent pixel or every adjacent pixel across a predetermined number of pixels, and a continuous change determination result is output. Further comprising a continuous change determining step,
The image processing method according to claim 13, wherein, in the correction bit generation step, a value adopted as the correction value is switched according to the continuous change determination result.
上記平坦幅予測ステップは、
上記階調平坦区間の画素数のカウント値を上記平坦幅を示す平坦幅カウント値として出力する平坦幅カウントステップと、
上記基準画素ごとに、上記平坦幅カウント値に対し、上記基準画素の直前画素までのフィルタ処理出力に巡回型のフィルタ処理を施すことによって上記基準画素の直前画素までに得られた上記平坦幅の値の低域周波数成分を求め、該求められた値を上記平坦幅データ予測値として出力する巡回型フィルタ処理ステップと
を備えることを特徴とする請求項13又は14に記載の画像処理方法。
The flat width prediction step includes
A flat width count step for outputting a count value of the number of pixels in the gradation flat section as a flat width count value indicating the flat width;
For each of the reference pixels, the flat width count value of the flat width obtained up to the pixel immediately before the reference pixel by performing a cyclic filter process on the filter processing output up to the pixel immediately before the reference pixel. The image processing method according to claim 13, further comprising: a cyclic filter processing step of obtaining a low frequency component of the value and outputting the obtained value as the flat width data predicted value.
上記傾き検出ステップは、
上記階調変化量の値を予め決められた範囲に制限した振幅制限階調変化量と、上記平坦幅データ予測値とにより、上記変換後データの階調値の傾きを設定する際に用いる傾きを求める傾き算出ステップと、
上記基準画素ごとに、上記傾き算出ステップにより求められた階調値の傾きを上記傾きデータ値として選択し、該基準画素以外の画素においては直前画素における階調値の傾きを上記傾きデータ値として選択する切換えステップと
を備え、
上記切換えステップで選択されたデータ値を、上記階調平坦区間に対応する区間における上記画像信号の階調値の傾きを示す上記傾きデータ値として出力する
ことを特徴とする請求項13から15までのいずれか1項に記載の画像処理方法。
The inclination detection step includes
The gradient used when setting the gradient of the gradation value of the converted data based on the amplitude-limited gradation variation amount in which the gradation variation value is limited to a predetermined range and the flat width data predicted value. A slope calculating step for obtaining
For each of the reference pixels, the gradient of the gradation value obtained by the gradient calculation step is selected as the gradient data value, and the gradient of the gradation value in the immediately preceding pixel is selected as the gradient data value for pixels other than the reference pixel. A switching step to select, and
16. The data value selected in the switching step is output as the inclination data value indicating the inclination of the gradation value of the image signal in an interval corresponding to the gradation flat interval. The image processing method according to any one of the above.
上記補正制限係数設定ステップは、
上記階調変化量の絶対値が予め決められた閾値より大きい場合は、上記階調変化量の値が画像のエッジによるものと判定して、上記補正制限係数の値を0に設定し、
上記階調変化量の絶対値が上記閾値以下の場合は、上記階調変化量の絶対値の大きさに応じて、上記補正制限係数の値を1以下で0より大きい範囲内の値に設定する
ことを特徴とする請求項13から16までのいずれか1項に記載の画像処理方法。
The correction limit coefficient setting step includes
If the absolute value of the gradation change amount is larger than a predetermined threshold value, it is determined that the gradation change amount value is due to an edge of the image, the correction limit coefficient value is set to 0,
When the absolute value of the gradation change amount is equal to or less than the threshold value, the value of the correction limiting coefficient is set to a value within 1 and less than 0 according to the absolute value of the gradation change amount. The image processing method according to any one of claims 13 to 16, wherein:
請求項1から12までのいずれか1項に記載の画像処理装置と、
上記画像処理装置から出力される階調数を拡張した上記出力画像信号に基づく画像を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 12,
An image display device comprising: display means for displaying an image based on the output image signal in which the number of gradations output from the image processing device is expanded.
請求項1から12までのいずれか1項に記載の画像処理装置と同じ構成を有する第1の画像処理手段と、
上記第1の画像処理手段から出力される信号に処理を施す信号処理手段と、
上記信号処理手段から出力される信号に階調変換処理を施す、請求項1から12までのいずれか1項に記載の画像処理装置と同じ構成を有する第2の画像処理手段と、
上記第2の画像処理手段から出力される階調数を拡張した画像信号に基づく画像を表示する表示手段と
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
A first image processing means having the same configuration as the image processing apparatus according to any one of claims 1 to 12,
Signal processing means for processing a signal output from the first image processing means;
A second image processing unit having the same configuration as the image processing apparatus according to any one of claims 1 to 12, which performs gradation conversion processing on a signal output from the signal processing unit,
An image display apparatus comprising: display means for displaying an image based on an image signal with an expanded number of gradations output from the second image processing means.
JP2009010600A 2009-01-21 2009-01-21 Image processing apparatus, image processing method, and image display apparatus Active JP5159651B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009010600A JP5159651B2 (en) 2009-01-21 2009-01-21 Image processing apparatus, image processing method, and image display apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009010600A JP5159651B2 (en) 2009-01-21 2009-01-21 Image processing apparatus, image processing method, and image display apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010171571A true JP2010171571A (en) 2010-08-05
JP5159651B2 JP5159651B2 (en) 2013-03-06

Family

ID=42703287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009010600A Active JP5159651B2 (en) 2009-01-21 2009-01-21 Image processing apparatus, image processing method, and image display apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5159651B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160041751A (en) * 2014-10-08 2016-04-18 엘지디스플레이 주식회사 Bit Expansion Method and Apparatus
CN106644139A (en) * 2017-02-16 2017-05-10 广东工业大学 Temperature measurer based on platinum resistor
KR102068657B1 (en) * 2019-08-19 2020-01-22 (주)트라이시스 Method and apparatus for processing image data
CN112102258A (en) * 2020-08-28 2020-12-18 无锡卡尔曼导航技术有限公司 Air-suction type seeder seeding detection method based on machine vision
CN117576106A (en) * 2024-01-17 2024-02-20 高科建材(咸阳)管道科技有限公司 Pipeline defect detection method and system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07249118A (en) * 1994-03-11 1995-09-26 Victor Co Of Japan Ltd Method and device for processing information signal
JPH10173488A (en) * 1996-12-13 1998-06-26 Hitachi Ltd Digital signal processing device and display using the same
JP2005221593A (en) * 2004-02-03 2005-08-18 Sharp Corp Image processing device and method, image display device, portable information equipment, control program, and readable recording medium
JP2007221569A (en) * 2006-02-17 2007-08-30 Sony Corp Signal processing apparatus and signal processing method
WO2007099755A1 (en) * 2006-03-02 2007-09-07 Nec Corporation Image processing device, display device, image processing method, and program
JP2008301010A (en) * 2007-05-30 2008-12-11 Mitsubishi Electric Corp Image processor and method, and image display device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07249118A (en) * 1994-03-11 1995-09-26 Victor Co Of Japan Ltd Method and device for processing information signal
JPH10173488A (en) * 1996-12-13 1998-06-26 Hitachi Ltd Digital signal processing device and display using the same
JP2005221593A (en) * 2004-02-03 2005-08-18 Sharp Corp Image processing device and method, image display device, portable information equipment, control program, and readable recording medium
JP2007221569A (en) * 2006-02-17 2007-08-30 Sony Corp Signal processing apparatus and signal processing method
WO2007099755A1 (en) * 2006-03-02 2007-09-07 Nec Corporation Image processing device, display device, image processing method, and program
JP2008301010A (en) * 2007-05-30 2008-12-11 Mitsubishi Electric Corp Image processor and method, and image display device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160041751A (en) * 2014-10-08 2016-04-18 엘지디스플레이 주식회사 Bit Expansion Method and Apparatus
KR101713149B1 (en) 2014-10-08 2017-03-07 엘지디스플레이 주식회사 Bit Expansion Method and Apparatus
CN106644139A (en) * 2017-02-16 2017-05-10 广东工业大学 Temperature measurer based on platinum resistor
KR102068657B1 (en) * 2019-08-19 2020-01-22 (주)트라이시스 Method and apparatus for processing image data
CN112102258A (en) * 2020-08-28 2020-12-18 无锡卡尔曼导航技术有限公司 Air-suction type seeder seeding detection method based on machine vision
CN117576106A (en) * 2024-01-17 2024-02-20 高科建材(咸阳)管道科技有限公司 Pipeline defect detection method and system
CN117576106B (en) * 2024-01-17 2024-03-29 高科建材(咸阳)管道科技有限公司 Pipeline defect detection method and system

Also Published As

Publication number Publication date
JP5159651B2 (en) 2013-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8189941B2 (en) Image processing device, display device, image processing method, and program
JP4424386B2 (en) Image display device, image processing device, and image processing method
JP4912398B2 (en) Image processing apparatus, image processing method, program, recording medium, and integrated circuit
US7643180B2 (en) Image processing and display apparatus and method for tone resolution expansion of digital images
JP5177142B2 (en) Image processing apparatus, display apparatus, image processing method, and program thereof
JP4918926B2 (en) Image processing apparatus, display apparatus, image processing method, and program
JP4577583B2 (en) Image processing apparatus, image processing method, program, and recording medium
JP5159651B2 (en) Image processing apparatus, image processing method, and image display apparatus
JP2007181189A (en) Image processing device, display device, image processing method, and program
JP2008017458A (en) Image processor, image processing method, image processing program, and integrated circuit
JP2010093672A (en) Video conversion apparatus and method, and program
JP5164880B2 (en) Image processing apparatus, image processing method, and image display apparatus
JP2008033592A (en) Image processing apparatus, image processing method, and program
JP3630093B2 (en) Video data correction apparatus and video data correction method
JP2009100171A (en) Image processor, image display device, and image processing method
KR100648601B1 (en) Dithering system and method for smooth grey level representation on plasma display panel
JP2007074588A (en) Image processor and processing method, program and recording medium
JPH0944648A (en) Image processing device and method therefor
JP2010212870A (en) Image processing apparatus and image display
JP2008259097A (en) Video signal processing circuit and video display device
JP2007147727A (en) Image display apparatus, image display method, program for image display method, and recording medium with program for image display method recorded thereon
KR100679744B1 (en) Error Diffusion Technique based on Gray Level Multiples for Smooth Gray Level Reproduction in Dark Areas on Plasma Display Panel
JP2011040910A (en) Signal processing device, reproducing device, signal processing method and program
JP4595162B2 (en) Image signal processing apparatus and image signal processing method
JP5176332B2 (en) Display device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111117

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121106

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121113

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121211

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5159651

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151221

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250