JP2016122082A - 画像表示装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ある信号レベルaを境にした急激な色の変化を防ぐとともに、本来正しい色で表示できる画像は正しい色で表示することができる画像表示装置を提供すること。
【解決手段】入力映像信号が静止画であることを検出する静止画検出部１１１と、入力映像信号の信号レベルを取得する信号レベル取得部１１２と、入力映像信号を補正する画像処理部１１４と、パネルの色合わせ信号処理限界である信号レベル(a)と、前記画像処理手段で色合わせを実行しなくする信号レベル(b)を記憶する記憶部１０２と、前記静止画検出部により入力映像信号が静止画であることが検出された場合に、前記信号レベル取得部１１２により取得された入力信号レベルの信号レベル０以上a以下の画素数と信号レベルaより高くb以下の画素数に基づいて、前記画像処理部１１４により画像処理を変更する画像処理切り替え判断部１１３と、を有することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、入力信号の情報を用いて画像処理を実行する画像表示装置及びその制御方法に関する。

液晶パネルは一般に、γ２.２乗等の特性を持つ。これは例えば入力信号が黒から白への信号レベル(R,G,B)=(０,０,０)から(１,１,１),(２,２,２),…,(２５５,２５５,２５５)と変化した場合に、輝度がγ２.２乗の曲線を辿り、色度が一定に保たれるということである。赤(１,０,０)から(２５５,０,０)や緑(０,１,０)から(０,２５５,０)等でも同様である。しかし、液晶パネルは一般に、この輝度がγ２.２乗、色度が一定という特性が成り立っているわけではなく、輝度はγ２.２乗からずれており、色度も信号レベルによって異なっている。図１は、液晶パネルの特性の例であり、(２５５,２５５,２５５)の色度u’,v’を基準にした時に、(０,０,０)から(１,１,１)・・・(２５４,２５４,２５４)の色度u’,v’の差Δu’,Δv’を以下の数式により計算したΔu’v’で示した図である。(x軸が信号レベル、y軸がΔu’v’である)

そこで、高画質が求められる液晶モニタでは信号処理を行う画像処理エンジンを搭載している。この画像処理エンジンでは、輝度をγ２.２乗に合うように、R,G,Bの比率が同じ色の色度を一定に保つように信号処理により入力信号の信号レベルを変換している。

しかし、パネルの特性上、ある信号レベル(信号レベルaとする)より低い部分では、輝度をγ２.２乗に合わせると、どうしても色度を一定に保つことができなくなる。そこでその信号レベルより低い部分では輝度のみを合わせ、色度はパネル元来の色度のままにする。図２は信号処理により、信号レベルaより高い信号レベルは色も合わせ、信号レベルa以下の画素では輝度のみを合わせた時の各信号レベルの色度を表した図である。

そうすると図２のように信号レベルaを境に大きく色度が変化してしまい、画像を表示したときに、違和感が生じる。そのため、信号レベルaよりも高い信号レベルbから徐々に色度が変化するような画像処理を行っている。図３は徐々に色度が変化するようにした場合の、各信号レベルの色度を表した図である。

従来、入力画像の画素値情報を用いて画像処理を変更するものとしては、信号のピークレベルに基づいてバックライトの光量を下げ、代わりに映像信号レベルを信号処理により上げて輝度を維持することにより、低信号レベル部をなるべく使用しないようにする技術がある(特許文献１参照)。

特開２００５-４９７４６号公報

しかしながら、特許文献１では、ピーク信号が高い場合に、バックライトの輝度を少ししか下げることができないため、低信号レベル部を使用しなければならない。その時、信号レベルaより高い画素しか存在しない、本来正しい色で表示できる画像の場合であっても画像の暗部で色ずれが起こっていた。

そこで、本発明は、ある信号レベルaを境にした急激な色の変化を防ぐとともに、本来正しい色で表示できる画像は正しい色で表示することができる画像表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、入力映像信号が静止画であることを検出する静止画検出手段と、入力映像信号の信号レベルを取得する信号レベル取得手段と、入力映像信号を補正する画像処理手段と、パネルの色合わせ信号処理限界である信号レベル(a)と、前記画像処理手段で色合わせを実行しないようにする信号レベル(b)を記憶する記憶手段を持ち、前記静止画検出手段により入力映像信号が静止画であることが検出された場合に、前記信号レベル取得手段により取得された入力信号レベルの信号レベル０以上a以下の画素数と信号レベルaより高くb以下の画素数に基づいて、前記画像処理手段により画像処理を変更することを特徴とする。

本発明によれば、画像表示装置が画像により適切な画像処理を行うことにより、ある信号レベル値を境にした急激な色の変化を避けるとともに、信号レベルa以下の低信号レベルのない画像においては色度ずれをなくした画像を表示することができる。

液晶パネルの白信号レベルの色度の特性を表した図である。 色を合わせられる部分を合わせた白の信号レベルの色度の図である。 少し高い信号レベルから色をずらした白の信号レベルの色度の図である。 本発明の実施例１に係る画像表示装置の機能ブロック図である。 １DLUTの例である。 入力される映像の例である。 入力される映像の例２である。 本発明の実施例１に係る画像表示装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係る画像表示装置に画像ビューワにより画像を表示した際の概略図である。 ３DLUTの例である。 ３DLUTを模式的に表した図である。 図１１の３DLUTをR=１０で切った断面図である。 キャリブレーションシステムの概略図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の一形態を説明する。ただし、本発明は本実施例に限られることなく本発明の趣旨を逸脱することなく、種々の構成により実施できる。

［実施例１］
実施例１では、入力映像信号が白黒である場合に対応する画像表示装置について説明する。入力映像が白黒であるとは、入力映像信号が(０,０,０),(１，１，１),・・・,(２５５，２５５，２５５)のR:G:Bが１:１:１の信号のみということである。

図４は本発明が適用される画像表示装置１００の機能ブロック図である。画像表示装置１００は映像入力部１０１、制御部１１０、記憶部１０２、映像出力部１０３で構成される。映像入力部１０１は外部から不図示のDP(Display Port)やDVI(Digital Visual Interface)等を通じて不図示のPC(パーソナルコンピュータ)等の映像出力装置からの映像を受け付ける部分である。制御部１１０は静止画判定部１１１、信号レベル取得部１１２、画像処理切り替え判断部１１３、画像処理部１１４で構成され、画像装置１００全体を制御する。

静止画判定部１１１は、映像入力部１０１から受け取った入力映像が静止画であるかどうかを公知の方法により判定し、判定結果を画像処理切り替え判断部１１３に伝える。信号レベル取得部１１２は映像入力部１０１から受け取った入力映像の各画素の信号レベルを取得し、信号レベル毎の画素数を画像処理切り替え判断部１１３に伝える。画像処理切り替え判断部１１３は静止画判定部１１１からの判定結果と信号レベル取得部１１２からの信号レベル毎の画素数情報により画像処理を切り替えるかどうかの判断をし、判断結果を画像処理部１１４に伝える。

判断の仕方については後述する。画像処理部１１４は画像処理切り替え判断部１１３で判断された結果により画像処理パラメータを切り替えて画像処理を実施する。記憶部１０２には画像処理のパラメータ等が記憶されており、制御部１１０により書き込まれ保存され、また、読み出されて利用される。映像出力部１０３は画像処理部１１４で画像処理された映像を液晶パネルに出力する。

画像処理部１１４について詳細に説明する。画像処理部１１４は少なくともR,G,Bそれぞれに対する１DLUT(1 Dimension Look Up Table)による画像処理を行うことができ、画像処理パラメータとして、R,G,Bそれぞれに対する１DLUTのテーブル値をセットすることができる。１DLUTは入力信号レベルに対する出力信号レベルの記したテーブルである。図５はRの１DLUTの例であり、例えば(R,G,B)=(３,３,３)の信号が入ってくると図５で入力信号が３に該当する出力信号である５となり、Rは５に変換される。

同様のテーブルがG及びBにもあり、G及びBも３からそれぞれのテーブルに該当する出力値に変換される。この１DLUTのテーブル値は工場での画質調整時あるいは実施例３に記述するキャリブレーションにより作られる。R,G,Bそれぞれの１DLUTの３つで白の信号レベルの輝度をγ２．２乗にし、色度を一定になるように変換するように調整したテーブルをもっておく。ただし、背景で述べたように、パネルの特性により、信号レベルの低いところでは輝度をγ２．２乗に合わせると色度を信号レベル２５５の色度と同じに合わせることはできない。

色度を合わせられなくなる信号レベルaより高い信号レベルを全て色度変換する１DLUT、並びに信号レベルaより高い信号レベルbから徐々に色度変換していき、信号レベルa前後での色度の変化を滑らかにした１DLUTの両方を記憶部１０２に記憶させておく。つまり図１の特性をもつパネルに対して、図２の特性となるようなテーブル(パラメータA)と、図３の特性となるようなパラメータBを記憶しておく。ただし、これら２つのテーブルの違いは信号レベルa〜信号レベルbの間のみであるため、その部分だけを２つ持って置き、他の部分は共通でひとつ記憶していればよい。

例えば、信号レベルaが10、信号レベルbが20であった場合には、図６のような画像が入力されると、全ての画素が信号レベル１０より高いため、パラメータAでは画像全体の色度が正しい映像が出力される。パラメータBでは信号レベル１５の部分の色度がずれた映像が出力される。

図７は信号レベル０から信号レベル２０のグラデーションが存在するような画像である。図７のような画像が入力されると、パラメータAでは信号レベル１０と信号レベル１１の間で一気に色度が変化してしまう。パラメータBでは信号レベル０から信号レベル２０で滑らかに色度が変化する。したがって、図６のような信号レベルa以下の画素が存在しない画像ではパラメータAで画像処理することが望ましく、図７のような信号レベルa以下が存在するような画像ではパラメータBで画像処理することが望ましく、画像によって最適な画像処理方法が異なる。

記憶部１０２には、上記二つの１DLUTに加え、信号レベルa及び、信号レベルbの値を記憶しておく。

次に、図８のフローチャートに即して画像表示装置１００の動作を説明する。本フローチャートは入力映像信号に変化があった時に開始する。

入力映像信号が変化したとき、ステップS１０１において静止画判定部１１１は公知の方法により、入力映像が静止画かどうか判定する。静止画でない場合は、ステップS１０４において、画像処理切り替え判断部１１３は画像処理パラメータをBに決定し、画像処理部１１４は記憶部１０２に記憶された画画像処理パラメータBを読み出し、画像処理パラメータをパラメータBに切り替える。そうすると入力映像は画像処理部１１４で画像処理パラメータBによる画像処理を施されて映像出力部１０３により、パネルに出力される。

ここでテーブルをパラメータBに切り替えるとしたが、既にパラメータBによる画像処理が実行されている場合は切り替える必要はない。一方、ステップS１０１の判定結果が静止画であった場合は、ステップS１０２において、信号レベル取得部１１２は入力映像信号から各画素の信号レベルを取得し、信号レベル毎の画素数を画像処理切り替え判断部１１３に伝える。画像処理切り替え判断部１１３は記憶部１０２から信号レベルaの値を読み出し、信号レベルa以下の画素がある場合は、画像処理パラメータBに決定し(ステップS104)、信号レベルa以下の画素がない場合は画像処理パラメータAに決定する(ステップS103)。

その結果により画像処理部１１４は記憶部１０２から画像処理パラメータAまたはBを読み出し、画像処理を変更する。そうすると入力映像は画像処理部１１４で変更された画像処理パラメータによる画像処理を施されて映像出力部１０３より液晶パネルに出力される(ステップS105)。

以上により、図６のような信号レベルa以下の画素がない画像ではパラメータAにより画像処理が実行され、図７のような信号レベルa以下の画素が存在する画像ではパラメータBによる画像処理が実行される。そのため、信号レベルaを境にした急激な色度の変化を避けるとともに、信号レベルa以下の低信号レベルのない画像においては色度ずれをなくした画像を表示することができる。

尚、画像処理切り替え判断部１１３の判断は信号レベルa以下の画素があるかどうかを判断材料としたが、信号レベルa以下の画素の数と信号レベルaより高く信号レベルb以下の画素の数からパラメータを決定してもよい。

具体的には、信号レベルa以下の画素が一定数以下であり、信号レベルa以下の画素数と信号レベルaより高く信号レベルb以下の画素数の比率が一定値以下の場合はパラメータAに決定し、それ以外の場合はパラメータBに決定する。

画像処理切り替え判断部１１３の判断の仕方は静止画であることを判断材料とした。これは動画の場合に画像が変化するたびに画像処理を切り替えると、同じ画素値であった部分が次の瞬間には違う色度となってしまうのを避けるためである。しかし、動画であっても、あらかじめ先の画素値を読むこと等により、信号レベルa以下の画素の出現率が少ないことが分かっている場合、パラメータAとし、そうでない場合はパラメータBを適用してもよい。

静止画判定部１１１は入力画像から公知の方法で入力映像が静止画かどうか判定するとしたが、例えば、PC上の画像ビューワで画像を表示している場合に、画像ビューワから静止画であるという情報をUSBケーブル(Universal Serial Busケーブル)等を通じて画像表示装置１００に伝えるという構成をとってもよい。

静止画判定部１１１及び、信号レベル取得部１１２は、入力映像全体を解析して、画像処理切り替え判断部及び、画像処理部は、全体に同じパラメータを適用するとして説明したが、一部の領域からパラメータを決定し、全体に適用してもよい。または、複数の領域に別のパラメータを設定できる構成とし、それぞれを別の領域としてパラメータを決定し、パラメータを適用してもよい。

具体的には、図９のようにPC上の画像ビューワで画像を表示(全画面表示ではない)している場合に、画像表示領域４０１を画像ビューワから画像表示装置１００に伝え、その領域のみの画素値からパラメータを決定し、画面全体に適用する。この時、画像にテキストを重畳しているような場合、テキスト部を検出してその部分の画素値や画像表示装置１００で出すOSD表示領域４０３も除いてパラメータを決定する。こうすることで画質が重要な画像表示領域４０１が正しく表示されるようにできる。

また、２系統の入力をマルチ表示する場合、別の領域としてそれぞれの領域で上記の処理を施しそれぞれに別のパラメータを適用する。１系統の入力の中に複数の画像を表示している場合に1系統の入力からの映像を中の画像の種別により領域を分割し、別々のパラメータを適用してもよい。

［実施例２］
実施例２では、入力映像信号がカラーである場合について対応する画像表示装置について説明する。実施例２では実施例１との違いのみを記す。

画像処理部１１４は少なくともR,G,Bに対する３DLUT(3 Dimension Look Up Table)による画像処理を行うことができ、画像処理パラメータとして、３DLUTのテーブル値をセットすることができる。３DLUTはR,G,Bの組み合わせ入力信号レベルに対するR,G,Bの出力信号レベルの記したテーブルである。3DLUTでは全てのR,G,Bの組み合わせについてのテーブル値を持っていると膨大(入力信号が８ビットであれば２５６の３乗で１６７７万個のテーブル値となる)になるため、均等にいくつかの点(格子点と呼ぶ)のテーブル値を持っておき、それ以外の部分については周りの格子点から補間して求めることが一般的である。

図１０は３DLUTの例であり、例えば(R,G,B)=(０,０,６４)の信号が入ってくると(R,G,B)=(2,3,60)に変換される。

格子点でない場合については周りの格子点のテーブル値から線形補間により返還後の値を算出する。R,G,Bの３次元座標で表した場合に、隣接する２つの格子点を結ぶ線分上の信号は２つの格子点のR,G,B値を距離に応じて線形補間した値に変換される。そうでない場合で、隣接する４つの正方形となる格子点を通る面上の信号は、４つの格子点のR,G,B値を距離に応じて線形補間した値に変換される。そうでない場合はその点を取り囲む立方体の８つの格子点のR,G,B値を距離に応じて線形補間した値に変換される。

この３DLUTのテーブル値は工場での画質調整時あるいは実施例３に記述するキャリブレーションにより作られる。各格子点での輝度をγ２．２乗にし、色度を理想的な色度に変換するように調整したテーブルをもっておく。ただし、背景で述べたように、パネルの特性により、信号レベルの低いところでは輝度をγ２．２乗に合わせると色度を理想的な色度と同じに合わせることはできない。色度を合わせられない格子点の近傍にある格子点で色度も合わせることができる格子点は色度も合わせたテーブル値(パラメータA)と、色度の変化が滑らかになるように色度をずらしたテーブル値(パラメータB)の両方を記憶部１０２に記憶させておく。

図１１は３DLUTをR,G,Bの信号レベルをそれぞれx,y,z軸にとって模式的に表したものである。図１２は図１１をRの信号レベル＝10で切った時の断面図である。図の面aより原点側の領域(領域１)は色度を合わせることができないため、この領域に含まれる格子点は輝度のみ合わせたテーブル値を記憶する。面bより原点から遠ざかる側の領域(領域３)は、色度も合わせたテーブル値を記憶する。面aと面bに挟まれる領域(領域２)の格子点は、色度も合わせるテーブル値(パラメータA)と、領域１と領域３の間での色度の変化を滑らかにするように色度をずらしたテーブル値(パラメータB)の両方を記憶する。

画像処理切り替え判断部１１４は、信号レベル取得部１１３で取得した画素に領域１に属する画素があった場合、領域２に属する格子点のパラメータをパラメータBとし、なかった場合は領域２に属する格子点のパラメータをパラメータAとする。

以上により、カラーの映像に対しても、あるR,G,B値を境にした急激な色度の変化を避けるとともに、できるだけ色度ずれをなくした画像を表示することができる。

尚、領域１に属する画素があった場合に、領域２に属する全ての格子点のパラメータをパラメータBにするとしたが、領域２に属する格子点の中で、存在した領域１に属する画素のR,G,Bの比率が近い格子点のみをパラメータBとし、それ以外の領域２に属する格子点はパラメータAとしてもよい。

また、領域１に属する画素の数と、領域２に属する画素の数、の比率が一定値以下の場合に、領域２に属する格子点のパラメータをパラメータAとし、それ以外の場合に、領域２に属する格子点のパラメータをパラメータBとしてもよい。この時、R,G,Bの比率の近い領域毎に区切って判断してもよい。

［実施例３］
実施例３では、キャリブレーションにより、パラメータを作成する構成について説明する。キャリブレーションとは測色器を用いて画像表示装置の画面に表示したパッチ画像を測色することにより、本来の輝度や色度と異なっていた場合に、画像処理パラメータを修正することである。

一般的なキャリブレーションの動作を図１３を用いて説明する。画像表示装置１００の画面に表示したパッチ画像４０４を測色器５００で測色し、測色結果からPC２００が画像処理パラメータを計算し、画像表示装置１００の画像処理部１１４に画像処理パラメータをセットする。

信号処理を行わない状態で各格子点に該当するR,G,B値のパッチ画像を表示し、輝度をγ２．２乗に合わせるとともに、色度を合わせることのできる格子点については色度も合わせたテーブル値を記憶する(テーブルA)。色度を合わせることができない格子点については輝度のみ合わせたテーブル値を記憶する(テーブルA及びテーブルB共通)。色度を合わせることができない格子点の近傍の格子点については、色度の変化が滑らかになるように求めたテーブル値も記憶する(テーブルB)。

このLUTの他にも調整する画像処理パラメータがある場合には、テーブルAを反映した状態で測色をして求めたパラメータAと、テーブルBを反映した状態で測色をして求めたパラメータBの両方を記憶部１０２に記憶しておく。このとき、パッチ画像のR,G,B値によってはテーブルA、テーブルBのどちらのパラメータを適用しても画像処理結果が同じになる場合は、どちらか一方のパラメータを適用して測色するだけでよい。

以上により、作成したパラメータA(とテーブルA)とパラメータB(とテーブルB)を実施例１及び２で述べた方法により適用することで、キャリブレーションにより精度を高めたパラメータを用いて、できるだけ色ずれをなくした画像を表示することができる。

１００ 画像表示装置、２００ PC、３００ DPケーブル、３０１ USBケーブル、
４０１ 画像ビューワ上の画像表示領域、４０２ 画像ビューワ上のテキスト表示領域、
４０３ 画像ビューワ上のGUI表示領域、４０４ 画像パッチ、５００ 測色器

Claims (7)

1. 入力映像信号に画像処理を施し、画像を表示する画像表示装置において、
   入力映像信号が静止画であることを検出する静止画検出手段と、
   入力映像信号の信号レベルを取得する信号レベル取得手段と、
   入力映像信号を補正する画像処理手段と、
   パネルの色合わせ信号処理限界である信号R,G,B値群と、前記画像処理手段で色合わせを実行しないようにする信号R,G,B値群を記憶する記憶手段を持ち、
   前記静止画検出手段により入力映像信号が静止画であることが検出された場合に、前記信号レベル取得手段により取得された入力信号R,G,B値が色合わせ信号処理をできない領域の画素数と、色合わせを実行しないようにする信号R,G,B値の画素数に基づいて、前記画像処理手段による画像処理を変更する画像処理切り替え判断手段を持つことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記色合わせ処理限界は信号レベルa以下の領域であり、前記色合わせを実行しないようにする信号は信号レベルaより高くb以下の領域であり、
   前記画像処理切り替え判断手段は、前記静止画検出手段により入力映像信号が静止画であることが検出された場合に、前記信号レベル取得手段により取得された、入力信号レベルの信号レベル０以上a以下の画素数と、信号レベルaより高くb以下の画素数に基づいて、前記画像処理手段による画像処理を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記画像処理手段は３DLUTを含み、
   前記記憶手段は、色合わせができない格子点、色合わせをずらして行っている格子点、色合わせを行っている格子点を記憶しておき、
   前記、画像処理切り替え判断手段は、色合わせができない格子点の影響がある画素数と、色合わせをずらして行っている格子点の影響がある画素数に基づいて、色合わせをずらして行っている格子点の画像処理を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
4. 前記画像処理切り替え判断手段は、静止画検出手段の結果が静止画でない場合、再生動画の今後の画像を先読みし、今後の画像の各信号レベルの画素数も考慮して画像処理手段による画像処理を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像表示装置。
5. 前記静止画検出手段、及び、前記信号レベル取得手段は、入力映像信号の一部領域の画素を元に検出、及び、取得することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の画像表示装置。
6. 請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の画像処理を入力映像の複数の領域毎に行うことを特徴とする画像表示装置。
7. 前記変更する２つの画像処理パラメータはキャリブレーションにより作成することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の画像表示装置。