JP3270609B2 - 画像表示方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばテレビジョン信
号の表示ディスプレイ上でより高画質の画像を得ること
のできる画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年テレビ画面の大画面化が進み、４０
インチ以上の画面のものについては液晶パネルを用いた
投写型のシステムが有望視されている。また、高品位テ
レビの放送が開始され、高解像度で大面積の表示デバイ
スの必要性が高まっている。しかし、高解像度で大面積
の表示デバイスはコントラスト性能が充分でなく、これ
を改善する手法として従来、 １）輝度頻度の均一化 ２）採光量の異なる画像の合成 等の方法によって、表示する信号レベルを表示可能なダ
イナミックレンジにマッピング（輝度変換）する手法が
取られてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな手法では、表示デバイスのダイナミックレンジより
広範囲の信号を入力として表示する際に、コントラスト
が低下したりノイズ成分が増幅されるという課題を有し
ていた。即ち、従来の画像全体に対するマッピング手法
では、マッピング先の輝度範囲が一定範囲に制限されて
いるため、特定の輝度範囲のコントラストを改善する
と、その他の輝度範囲ではコントラストが低下する。ま
た、変換後の輝度頻度が均一になるように輝度変換を行
うヒストグラム・イコライゼーション法及びこれを局所
的に行うローカル・ヒストグラム・イコライゼーション
法では、輝度頻度の高い輝度範囲が輝度変換時に広い輝
度範囲にマッピングされるため、面積が大きく輝度が一
様な領域においてノイズ成分が増幅される。

【０００４】本発明はかかる点に鑑み、ダイナミックレ
ンジが狭く低コントラストのディスプレイ上に、ノイズ
成分を増幅せずにコントラストの改善された画像を表示
する画像表示方法及び画像表示装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１及び請求項３に
記載の発明は、１フレーム分の入力画像を記憶する第１
のフレームメモリと、前記第１のフレームメモリに記憶
された画像信号を入力としてエッジを抽出するエッジ抽
出手段と、前記エッジ抽出手段による検出結果を記憶す
る第２のフレームメモリと、前記第１および第２のフレ
ームメモリに記憶されている信号を入力とし、着目画素
近傍でエッジとして検出された複数の画素における輝度
頻度をもとに輝度変換テーブルを計算する輝度変換テー
ブル計算手段と、前記輝度変換テーブル計算手段の出力
を記憶するテーブルメモリと、前記第１のフレームメモ
リに記憶された入力画像を読み出し、輝度に応じて前記
テーブルメモリから変換テーブルデータを読み出し、変
換後の輝度値として出力する読み出し制御手段、を具備
することにより、着目画素近傍のエッジにおける輝度頻
度にもとづく輝度変換を行い、局所的に輝度変換テーブ
ルを計算することを特徴とするものである。また請求項
２及び請求項４に記載の発明は、１フレーム分の入力画
像を記憶する第１のフレームメモリと、前記第１のフレ
ームメモリに記憶された画像信号を入力としてエッジを
抽出するエッジ抽出手段と、前記エッジ抽出手段による
検出結果を記憶する第２のフレームメモリと、前記第１
および第２のフレームメモリに記憶されている信号を入
力とし、画像中に設定した複数の領域について、エッジ
として検出された複数の画素における輝度頻度をもとに
輝度変換テーブルを計算する輝度変換テーブル計算手段
と、前記輝度変換テーブル計算手段の出力を記憶するテ
ーブルメモリ群と、座標値を読み出し制御手段から読み
込み、前記座標値に応じて前記テーブルメモリ群の輝度
変換テーブルを補間して、前記テーブルメモリ群に書き
込む輝度変換テーブル補間手段と、前記第１のフレーム
メモリに記憶された画像を読み出し、読み出し座標値を
前記輝度変換テーブル補間手段に出力し、読み出し輝度
に応じた変換値を前記テーブルメモリ群から読み出し、
変換後の輝度として出力する読み出し制御手段、を具備
することにより、着目画素近傍のエッジにおける輝度頻
度にもとづく輝度変換を行い、局所的に輝度変換テーブ
ルを、演算量を低減して計算することを特徴とするもの
である。

【０００６】

【作用】本発明は前記した構成により、輝度レベルの錯
視を生じさせる波形を入力画像に重畳し、低コントラス
トの表示デバイス上に表示される画像の見かけの（心理
的な）コントラストを改善し、また、入力画像の輝度レ
ベルと輝度変化の分布を検出し、輝度変化があり輝度値
が大きく明るい点は暗くなるように補正し、逆に、輝度
変化があり輝度値が小さく暗い点は明るくなるように補
正して、画像の輝度レベルを表示デバイスによる表示が
より容易な輝度レベルにする。

【０００７】図２は本発明の第１の参考例における画像
表示装置の構成図を示すものである。図２において２１
は入力画像を１フレーム遅延して出力する１フレーム遅
延回路であり、１は入力画像の輝度レベルを低コントラ
ストの表示デバイスで表示可能な輝度レベルに変換する
輝度レベル変換回路であり、１７は入力画像からノイズ
を除去するノイズ除去フィルタ（メディアンフィルタ）
であり、２は輝度レベルの錯視を生じさせる波形を入力
画像に重畳し、低コントラストの表示デバイス上に表示
される画像のコントラストを改善するコントラスト改善
回路であり、３ａは入力画像の低周波成分を減衰させる
低周波成分減衰フィルタであり、４ａは低周波成分減衰
フィルタ３ａの出力の特性を変換する特性変換回路であ
り、５は特性変換回路４ａの出力を輝度レベル変換回路
１の出力に重畳する加算回路である。

【０００８】以下に上記構成の動作を説明する。１フレ
ーム遅延回路２１は入力画像を１フレーム遅延して出力
する。輝度レベル変換回路１は入力画像の輝度レベルを
低コントラストの表示デバイスで表示可能な輝度レベル
に変換する。図４は輝度レベル変換回路１の入出力特性
の１例を示す。

【０００９】ノイズ除去フィルタ１７は、入力画像のノ
イズを除去し、コントラスト改善回路２によって画像中
のノイズ成分が入力画像に加算されることを防ぐ。図３
にノイズ除去フィルタの構成の１例を示す。図３におい
て、１８はフレームメモリへの書き込み切り替えスイッ
チ、１９ａ、１９ｂ、１９ｃは時間的に連続した３フレ
ーム分の画像を記憶するフレームメモリ、２０は時間的
に連続した３フレームの画像の各画素に対してメディア
ン値を計算するメディアン値計算回路である。以下にノ
イズ除去フィルタ１７の動作を説明する。書き込み切り
替えスイッチ１８は１フレーム毎に順次切り替わり、フ
レームメモリ１９ａ、１９ｂ、１９ｃに時間的に連続し
た３フレーム分の画像を書き込む。メディアン値計算回
路２０はフレームメモリ１９ａ、１９ｂ、１９ｃからそ
れぞれ走査順に画像データ（画素値）を読み出し、読み
出した３画素のメディアン値（中央値）を計算し、ノイ
ズ除去後の画素値として出力する。画像の静止部では、
画像中に生ずるノイズは時間方向に相関性が少ないの
で、メディアン値を計算することでノイズを除去でき
る。また、画像の動画部においては着目位置の画素値は
連続的に変化するので、メディアン値を計算することで
不自然な動きにはならない。

【００１０】コントラスト改善回路２は輝度レベルの錯
視を生じさせる波形を入力画像に重畳し、低コントラス
トの表示デバイス上に表示される画像のコントラストを
改善する。コントラスト改善回路２は、低周波成分減衰
フィルタ３ａ、特性変換回路４ａおよび加算回路５によ
って構成される。低周波成分減衰フィルタ３ａはノイズ
除去後の入力画像の低周波成分を減衰させる。図５に低
周波成分減衰フィルタ３ａのブロック図を示す。図５に
おいて、１０ｂはローパスフィルタ、１１ｂは入力画像
とローパスフィルタ１０ｂの出力の差を計算する減算回
路である。

【００１１】以下に、簡単のために入力画像を階段状の
ステップ入力としたときのコントラストの改善について
説明する。

【００１２】図６、図７、図８はステップ入力及び、ロ
ーパスフィルタ１０ｂと低周波成分減衰フィルタ３ａの
ステップ応答をそれぞれ示す。図６、図７及び図８では
簡単のために輝度分布を１次元的に表しており、図５の
ローパスフィルタ１０ｂのステップ応答はガウシアンの
積分関数とし、図７に示す。図５に示す回路によって、
入力画像とローパスフィルタ１０ｂの出力の差を計算す
ることにより、図６に示す入力画像の低周波成分を減衰
させた出力（図８）を得ることができる。

【００１３】特性変換回路４ａは、図８に示す低周波成
分減衰フィルタ３ａの出力の特性を変換し、加算回路５
は特性変換回路４ａの出力を輝度レベル変換回路１の出
力に重畳する。特性変換回路４ａの入出力特性は、コン
トラスト改善回路２によってコントラストを強調した画
像を観察する際に、観察者が違和感を感じない範囲でコ
ントラスト改善回路２の出力による錯視量が大きくなる
ように決定する。図９に特性変換回路４ａの入出力特性
の１例を示す。本参考例においては特性変換回路４ａの
出力レベルを入力画像の±１０％以下に変換している。

【００１４】図１０はコントラスト改善回路２のステッ
プ応答および観察時に知覚される輝度分布を示す。図１
０において実線はコントラスト改善回路２のステップ応
答であり、波線は観察時に知覚される輝度分布である。
図１０の波線は、コントラスト改善回路２によって心理
的なコントラストが改善されることを示す。さらに、図
１１の実線のような輝度分布の場合には、波線で示すよ
うに位置ｘ１においてｉ１−ｉ０の輝度差を知覚し、位
置ｘ２においてｉ２−ｉ１の輝度差を知覚し、位置ｘ１
とｘ２の間ではｉ１とｉ２の輝度差を知覚しないため、
Ｉ３−Ｉ０の輝度範囲にＩ３−Ｉ０の輝度範囲よりも総
和の大きな輝度差Ｉ１−Ｉ０，Ｉ３−Ｉ２を表示するこ
とができ、コントラストを改善できる。

【００１５】以上のように本参考例によれば、入力画像
の輝度レベルを低コントラストの表示デバイスで表示可
能な輝度レベルに変換し、これに輝度レベルの錯視を生
じさせる波形を入力画像に重畳することで、低コントラ
ストの表示デバイス上に表示される画像のコントラスト
を改善することができる。また、輝度レベルの錯視を生
じさせる波形は、入力画像をノイズ除去フィルタに通し
た画像から生成することにより、画像のノイズ成分を強
調せずに画像のコントラストを改善できる。

【００１６】なお、入力画像中に極端に輝度レベルの明
るい点や暗い点が存在せず、輝度レベルの錯視を生じさ
せる波形を入力画像に重畳した画像が低コントラストの
表示デバイスで表示可能な場合には、輝度レベル変換回
路による変換を行わなくてもよい。また、ノイズ除去フ
ィルタ１７において本参考例で用いたメディアン値計算
回路の替わりに、ガウシアンフィルタ等の重み付け平均
化回路もしくは平均値計算回路のいずれを用いても本参
考例と同様の効果を得ることができる。また、ノイズ除
去フィルタ１７を低周波成分減衰回路３ａと特性変換回
路４ａの間に配置しても本参考例と同様の効果を得るこ
とができる。またフレームメモリ１９ａから１９ｃは、
信号の入力される同じタイミングで画像を出力できる場
合、フレームメモリは２個で良く、３つめの信号は、入
力信号をそのままメテ゛ィアン値計算回路２０に入力すること
で処理が可能となる。また、ステップ応答が２次式もし
くは３次式となるローパスフィルタを用いても、本参考
例においてステップ応答がガウシアンの積分関数となる
ローパスフィルタを用いて得られる効果とほぼ同様の効
果を得ることができる。また、特性変換回路４ａの入出
力特性は、重畳する画像の輝度に応じて変化させてもよ
い。その様な参考例について以下に説明する。

【００１７】図１２は本発明の第２の参考例における画
像表示装置の構成図を示すものである。図１２において
１は入力画像の輝度レベルを低コントラストの表示デバ
イスで表示可能な輝度レベルに変換する輝度レベル変換
回路であり、１７は入力画像からノイズを除去するノイ
ズ除去フィルタであり、１２は輝度レベルの錯視を生じ
させる波形を入力画像に重畳し、低コントラストの表示
デバイス上に表示される画像のコントラストを改善する
コントラスト改善回路であり、１０は輝度レベル変換回
路１の出力を平滑化するローパスフィルタであり、３ａ
は入力画像の低周波成分を減衰させる低周波成分減衰フ
ィルタであり、４ｃは低周波成分減衰フィルタ３ａの出
力の特性を輝度レベル変換回路１のローパス出力に応じ
て変換する特性変換回路であり、５は特性変換回路４ｃ
の出力を輝度レベル変換回路１の出力に重畳する加算回
路である。

【００１８】上記構成のうちローパスフィルタ１０ａ及
び特性変換回路４ｃ以外の動作は、本発明の第１の参考
例と同様であるので説明を省略し、以下にローパスフィ
ルタ１０及び特性変換回路４ｃの動作について説明す
る。

【００１９】ローパスフィルタ１０は輝度レベル変換回
路１の出力を平滑化する。特性変換回路４ｃは、図８に
示す低周波成分減衰フィルタ３ａの出力の特性を変換
し、加算回路５は特性変換回路４ｃの出力を輝度レベル
変換回路１の出力に重畳する。特性変換回路４ｃによる
特性変換は、ステップ入力の平均輝度を考慮して行う。
ステップ入力の平均輝度を考慮した特性変換の方法につ
いて以下に説明する。

【００２０】図１３は低周波成分減衰フィルタ３ａのス
テップ応答のオフセット波形および観察時に知覚される
輝度分布を示す。図１３において実線のグラフは、低周
波成分減衰フィルタ３ａのステップ応答をステップ入力
の平均輝度（ｉ０＋ｉ１）／２でオフセットした波形を
示す。この波形による錯視について以下に説明する。

【００２１】図６のステップ入力の平均輝度（ｉ０＋ｉ
１）／２に対する図８のステップ応答のピーク値Ａｍｐ
のコントラストを

【００２２】

【数１】 ｜Ａｍｐ｜／｛（ｉ０＋ｉ１）／２｝

【００２３】と定義すると、コントラストが低い場合
（２５〜３０％以下）には観察時の違和感が少なく、実
際の明るさに対して１０％〜２０％の錯視を生じさせ、
図１３において波線で示す輝度分布の様に知覚される。
しかし、コントラストが高い場合（３０％以上）には、
エッジ近傍での輝度勾配が知覚され観察時に違和感を与
える。そこで、特性変換回路４ｃの入出力特性は、コン
トラスト改善回路１２によってコントラストを強調した
画像を観察する際に、観察者が違和感を感じない範囲で
コントラスト改善回路１２の出力による錯視量が大きく
なるように決定する。前記ローパスフィルタ１０の出力
は（数１）の分母（ｉ０＋ｉ１）／２に相当し、特性変
換回路４ｃは、輝度レベル変換回路１のローパス出力に
応じて低周波成分減衰フィルタ３ｃの出力特性を変換す
る。図１４は特性変換回路４ｃのブロック図を示す。

【００２４】図１４において、特性変換回路４ｃは、除
算回路１３、コントラスト変換率計算回路１４、乗算回
路９によって構成される。除算回路１３は低周波成分減
衰フィルタ３ｃの出力をローパスフィルタ１０の出力で
除算し、（数１）で表されるコントラストを計算する。
コントラスト変換率計算回路１４はコントラストが３０
％以下になるように除算回路１３の出力を変換する。特
性変換率計算回路１４の入出力特性の１例を図１５に示
す。乗算回路９はコントラスト変換率計算回路１４によ
って変換されたコントラストに低周波成分減衰フィルタ
３ａの出力を乗じ、コントラストを改善するために重畳
する波形を出力する。

【００２５】以上のように本参考例によれば、入力画像
の輝度レベルを低コントラストの表示デバイスで表示可
能な輝度レベルに変換し、これに輝度レベルの錯視を生
じさせる波形を画像の輝度に応じて重畳することで、低
コントラストの表示デバイス上に表示される画像のコン
トラストを改善することができる。その際、入力画像の
輝度レベルに応じてコントラスト改善回路の出力を決定
することで、観察時に違和感を生じさせずに、第１の参
考例よりもさらにコントラストを改善できる。

【００２６】なお、本参考例においてはローパスフィル
タ１０の入力を輝度レベル変換回路１の出力としたが、
入力画像を直接ローパスフィルタ１０の入力としても、
本参考例において得られる効果と同様の効果を得ること
ができる。また、ステップ応答が２次式もしくは３次式
となるローパスフィルタを用いても、本参考例において
ステップ応答がガウシアンの積分関数となるローパスフ
ィルタを用いて得られる効果とほぼ同様の効果を得るこ
とができる。また、特性変換回路４ｃによる特性変換を
本参考例と異なる方法で行っても同様の効果を得ること
ができる。

【００２７】図１は本発明の第３の参考例における画像
表示装置の構成図を示すものである。図１において、１
は入力画像の輝度レベルを低コントラストの表示デバイ
スで表示可能な輝度レベルに変換する輝度レベル変換回
路であり、１７は入力画像からノイズを除去するノイズ
除去フィルタであり、１２は輝度レベルの錯視を生じさ
せる波形を入力画像に重畳し、低コントラストの表示デ
バイス上に表示される画像のコントラストを改善するコ
ントラスト改善回路であり、６は入力画像の輝度変化の
分布に応じて輝度レベルを補正する輝度レベル補正回路
である。

【００２８】上記構成のうち輝度レベル補正回路６以外
の動作は、本発明の第１もしくは第２の参考例と同様で
あるので説明を省略し、以下に輝度レベル補正回路６の
動作について説明する。

【００２９】図１８は輝度レベル補正回路６のブロック
図の１例を示す。輝度レベル補正回路６は、低周波成分
減衰フィルタ３ｂ、絶対値計算回路７、オフセット回路
８、乗算回路９、特性変換回路４ｂ、ローパスフィルタ
１０ａおよび減算回路１１ａによって構成される。

【００３０】低周波成分減衰フィルタ３ｂは入力画像の
低周波成分を減衰させる。低周波成分減衰フィルタ３ｂ
のブロック図は、図４に示す低周波成分減衰フィルタ３
ａと同様である。絶対値計算回路７は低周波成分減衰フ
ィルタ３ｂの出力の絶対値を計算する。オフセット回路
８は入力画像の各画素の輝度レベルを階調数の約２分の
１マイナス方向にオフセットする。乗算回路９は絶対値
計算回路７の出力とオフセット回路８の出力の各画素に
ついて乗算を行う。その結果、乗算回路９の出力レベル
は、入力画像中で輝度変化がありしかも輝度値が階調数
の１／２と比較して輝度差がある点、即ち、明るいか暗
いところで大きくなる。

【００３１】特性変換回路４ｂは乗算回路９ｂの出力の
特性を変換する。図１９に特性変換回路４ｂの入出力特
性を示す。図１９において特性変換回路４ｂの入出力特
性は輝度レベルの補正によって観察時に違和感が生じな
いように、出力レベルの範囲を階調数の±１０％程度に
決定する。

【００３２】ローパスフィルタ１０ａは特性変換回路４
ｂの出力を平滑化する。減算回路１１ａはローパスフィ
ルタ１０ａの出力を符号反転しコントラスト改善回路２
の出力に重畳する。

【００３３】上記の方法と手段により、輝度レベル補正
回路６は、入力画像中で輝度変化があり輝度値が大きく
明るい点は暗くなるように補正し、逆に、入力画像中で
輝度変化があり輝度値が小さく暗い点は明るくなるよう
に補正する。その結果、画像の明暗部で輝度変化のある
点を表示デバイスの表現能力の高い明るさで表示でき、
また、画像全体の輝度の分布範囲をより狭くできる。

【００３４】以上のように本参考例によれば、画像の輝
度レベルを低コントラストの表示デバイスで表示可能な
輝度レベルに変換し、これに輝度レベルの錯視を生じさ
せる波形を入力画像に重畳することで、低コントラスト
の表示デバイス上に表示される画像のコントラストを改
善することができ、さらに、入力画像中で輝度変化があ
り輝度値が大きく明るい点は暗くなるように補正し、逆
に、入力画像中で輝度変化があり輝度値が小さく暗い点
は明るくなるように補正することで、画像の明暗部で輝
度変化のある点を表示デバイスの表現能力の高い明るさ
で表示できる。

【００３５】図２２は本発明の第１の実施例における画
像表示装置の構成図を示すものである。図２２におい
て、２１は入力画像を１フレーム遅延して出力する１フ
レーム遅延回路であり、１は入力画像の輝度レベルを低
コントラストの表示デバイスで表示可能な輝度レベルに
変換する輝度レベル変換回路であり、１７は入力画像か
らノイズを除去するノイズ除去フィルタであり、１２は
輝度レベルの錯視を生じさせる波形を入力画像に重畳
し、低コントラストの表示デバイス上に表示される画像
のコントラストを改善するコントラスト改善回路であ
り、６ｂは入力画像の輝度変化の分布に応じて輝度レベ
ルを補正する輝度レベル補正回路である。

【００３６】上記構成のうち輝度レベル補正回路６ｂ以
外の動作は、本発明の第１、第２もしくは第３の参考例
と同様であるので説明を省略し、以下に輝度レベル補正
回路６ｂの動作について説明する。

【００３７】図２３は輝度レベル補正回路６ｂのブロッ
ク図の１例を示す。輝度レベル補正回路６ｂは、フレー
ムメモリ２３ａ、２３ｂ、エッジ検出回路２４、輝度変
換テーブル計算回路２５、テーブルメモリ２６および輝
度変換回路２７によって構成される。

【００３８】フレームメモリ２３ａは１フレーム分の入
力画像データを記憶する。エッジ抽出回路２４はフレー
ムメモリ２３ａの画像データからエッジを検出し、検出
結果（２値画像）をフレームメモリ２３ｂに書き込む。
輝度変換テーブル計算回路２５は、着目画素近傍でエッ
ジとして抽出された画素の輝度頻度をもとに輝度変換テ
ーブルを計算し、テーブルメモリ２６に書き込む。読み
出し制御回路２７はフレームメモリ２３ａから輝度デー
タを走査順に読み込み、輝度に応じてテーブルメモリ２
６から変換テーブルデータを読み出して変換後の輝度値
として出力する。

【００３９】図２４は輝度変換テーブル計算回路のブロ
ック図の１例である。座標値発生装置２８は走査順に画
素の座標値を発生する。読みだしアドレス制御装置２９
ａは座標値発生装置２８が発生した画素の座標値に対し
て、フレームメモリ２３ａからその近傍（縦横ｈ×ｗ画
素）領域の画像データを読み出す。読みだしアドレス制
御装置２９ｂは座標値発生装置２８が発生した画素の座
標値に対して、フレームメモリ２３ｂからその近傍（縦
横ｈ×ｗ画素）領域の画像データを読み出す。読みだし
アドレス制御装置２９ａ、２９ｂが読み出す近傍領域
は、図２５、図２６に示すように、座標値発生装置２８
が発生した座標の画素ｐの近傍、縦横ｈ×ｗ画素の領域
である。頻度計算回路３０はフレームメモリ２３ｂから
読み込んだデータがエッジとして検出された画素である
時、フレームメモリ２３ｂから読み込んだ同じ座標値の
輝度データの輝度に応じてテーブルメモリのデータ値を
インクリメントし、輝度頻度を計算する。カウンタ３１
はフレームメモリ２３ｂから読み出された着目画素近傍
領域の画素数をカウントする。累積加算回路３２はカウ
ンタ３１の値がｈ×ｗになった時点で、カウンタ３１の
データを０クリアし、テーブルメモリ上の輝度頻度デー
タを輝度の小さい順に累積加算し、演算結果の累積頻度
データをテーブルメモリに書き込んだ後、最終の累積加
算値即ちｗ×ｈの領域内でエッジとして抽出された画素
の総数Ｓを正規化回路３３に出力する。正規化回路３３
は累積加算回路３２がテーブルメモリ２６に書き込んだ
累積頻度データを２５５／Ｓ倍（８ｂｉｔ／ｐｉｘｅｌ
の場合）して正規化し、輝度変換テーブルデータとして
テーブルメモリ２６に書き込む。

【００４０】上記の方法と手段により、輝度レベル補正
回路６ｂは、入力画像中で輝度変化がある画素をエッジ
として抽出し、エッジとして抽出された画素の輝度頻度
を基にローカル・ヒストグラム・イコライゼーション法
によって輝度変換を行う。その結果、画像中での面積の
大小に依らず、輝度変化のみによって輝度変換テーブル
を計算でき、また、画像中の各座標毎に局所的に輝度変
換テーブルを計算できるので、輝度が一様で面積の大き
な領域のノイズ成分を増幅することなく、画像中の場所
に応じてコントラストを改善でき、画像の明暗部で輝度
変化のある点を表示デバイスの表現能力の高い明るさで
表示しコントラストを改善できる。

【００４１】なお、上記実施例の輝度レベル補正回路６
ｂにおいてはローカル・ヒストグラムを各画素について
計算するが、これを簡略計算する方法及び装置について
以下に説明する。

【００４２】図２７は輝度レベル補正回路６ｂの１例で
ある。フレームメモリ２３ｃは１フレーム分の輝度入力
を記憶する。エッジ抽出回路２４ｂは輝度入力からエッ
ジを検出する。輝度変換テーブル計算回路２５ｂは図２
８に示す９領域の９点、ｑ１〜ｑ９における輝度変換テ
ーブルを計算しテーブルメモリ２６ｂに書き込む。輝度
変換テーブル補間回路３４は、輝度変換を行う座標値を
読み出し制御回路２７ｂから読み込み、座標値に応じて
ｑ１〜ｑ９における輝度変換テーブルを補間（例えば近
傍４点での輝度変換テーブルを、４点と着目画素間の距
離によって重みづけ加算する線形補間）しテーブルメモ
リ２６ｃに書き込む。読み出し制御回路２７ｂは、フレ
ームメモリ２３ｃから走査順に輝度データを読み出し、
読み出した座標値を輝度変換テーブル補間回路に出力
し、テーブルメモリ２６ｃから輝度に応じた変換値を読
み出し、変換後の輝度として出力する。

【００４３】上記の方法と手段により演算量とメモリ量
を低減して本発明の第１の実施例と同様の効果を得るこ
とができる。なお、図２８において輝度変換テーブルを
計算する９領域は互いに境界を接し全画像領域を占めて
いるが、各領域の面積を小さくして互いに境界を接しな
いように配置しても構わない。

【００４４】なお、上記本発明の第１の実施例において
構成回路が輝度レベル補正回路６ｂ単独の場合において
も、輝度が一様で面積の大きな領域のノイズ成分を増幅
することなく、画像中の場所に応じてコントラストを改
善でき、画像の明暗部で輝度変化のある点を表示デバイ
スの表現能力の高い明るさで表示しコントラストを改善
できることは明白であり、本発明に含まれる。

【００４５】なお、上記各実施例のコントラスト改善回
路において、ステップ応答が２次式もしくは３次式とな
るローパスフィルタを用いても、ステップ応答がガウシ
アンの積分関数となるローパスフィルタを用いて得られ
る効果と同様の効果を得ることができる。また、画像の
明るい部分、暗い部分、および輝度変化の有無の検出手
段として他の方法を用いても同様の効果を得ることがで
きる。

【００４６】なお、上記各実施例においてノイズ除去フ
ィルタ１７はフレーム間の相関性に基づいてノイズを除
去するものであるが、低周波成分減衰回路３ａ、３ｂを
図２０に示すコアリング回路２２を付加した低周波成分
減衰回路３ｃに置き換えることで、１フレーム遅延回路
２１およびノイズ除去フィルタ１７を用いずにノイズを
除去できる。図２０においてコアリング回路２２以外の
ＬＰＦ１０ｂおよび減算回路１１ｂの動作は図５のもの
と同様であるので省略し、以下にコアリング回路２２の
動作について説明する。コアリング回路２２は減算回路
１１ｂの出力に対してレベルの低い信号を０に変換し、
それ以外の信号はそのまま出力する。画像に含まれるノ
イズ成分は実際の信号レベルと比較してレベルが小さい
ため、コアリング処理によってノイズを除去できる。図
２１にコアリング回路２２の入出力特性の一例を示す。
図２１において、入力レベルの±１％のレベルに対する
出力レベルが０となっているが、この範囲については画
像に含まれるノイズのレベルに応じて設定すればよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像の輝度レベルを低コントラストの表示デバイスで表
示可能な輝度レベルに変換し、これに輝度レベルの錯視
を生じさせる波形を入力画像に重畳し、さらに、入力画
像中で輝度変化があり輝度値が大きく明るい点は暗くな
るように補正し、逆に、入力画像中で輝度変化があり輝
度値が小さく暗い点は明るくなるように補正すること
で、低コントラストの表示デバイス上に表示される画像
のコントラストを改善することができ、また、輝度レベ
ルの錯視を生じさせる波形に対してノイズ除去を行うこ
とにより、画像のノイズ成分を強調せずに画像のコント
ラストを改善でき、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第３の参考例における画像表示装置の
構成図

【図２】本発明の第１の参考例における画像表示装置の
構成図

【図３】本発明におけるノイズ除去フィルタの構成図

【図４】輝度レベル変換回路の入出力特性の説明図

【図５】低周波成分減衰フィルタのブロック図

【図６】ステップ入力の説明図

【図７】ローパスフィルタのステップ応答の説明図

【図８】低周波成分減衰フィルタのステップ応答の説明
図

【図９】特性変換回路４ａの入出力特性の説明図

【図１０】コントラスト改善回路のステップ応答の説明
図

【図１１】コントラスト改善結果の説明図

【図１２】本発明の第２の参考例における画像表示装置
の構成図

【図１３】低周波成分減衰フィルタのステップ応答のオ
フセット波形の説明図

【図１４】特性変換回路４ｃのブロック図（その１）

【図１５】特性変換率計算回路１４の入出力特性の説明
図

【図１６】特性変換回路４ｃ（その１）による変換例の
説明図

【図１７】特性変換回路４ｃのブロック図（その２）

【図１８】輝度レベル補正回路６のブロック図

【図１９】特性変換回路４ｂの入出力特性の説明図

【図２０】コアリング回路を付加した低周波減衰回路の
ブロック図

【図２１】コアリング回路２２の入出力特性の一例

【図２２】本発明の第１の実施例における画像表示装置
の構成図

【図２３】輝度レベル補正回路６ｂのブロック図

【図２４】輝度変換テーブル計算回路２５のブロック図

【図２５】ローカル・ヒストグラム・イコライゼーショ
ン法で参照する近傍領域の説明図（着目画素が画像の端
部から離れている場合）

【図２６】ローカル・ヒストグラム・イコライゼーショ
ン法で参照する近傍領域の説明図（着目画素が画像の端
部に位置している場合）

【図２７】輝度レベル補正回路６ｂのブロック図

【図２８】ローカル・ヒストグラムを計算する領域の説
明図

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １フレーム分の入力画像を記憶する第１
   のフレームメモリと、前記第１のフレームメモリに記憶
   された入力画像を入力としてエッジを抽出するエッジ抽
   出手段と、前記エッジ抽出手段による検出結果を記憶す
   る第２のフレームメモリと、前記第１および第２のフレ
   ームメモリに記憶されている信号を入力とし、着目画素
   近傍でエッジとして検出された複数の画素における輝度
   頻度をもとに輝度変換テーブルを計算する輝度変換テー
   ブル計算手段と、前記輝度変換テーブル計算手段の出力
   を記憶するテーブルメモリと、前記第１のフレームメモ
   リに記憶された入力画像を読み出し、前記入力画像の各
   画素の輝度に応じて前記テーブルメモリから変換テーブ
   ルデータを読み出し、変換後の輝度値として出力する読
   み出し制御手段、を具備することにより、着目画素近傍
   のエッジにおける輝度頻度にもとづく輝度変換を行い、
   局所的に輝度変換テーブルを計算することを特徴とする
   画像表示方法。
2. 【請求項２】 １フレーム分の入力画像を記憶する第１
   のフレームメモリと、前記第１のフレームメモリに記憶
   された入力画像を入力としてエッジを抽出するエッジ抽
   出手段と、前記エッジ抽出手段による検出結果を記憶す
   る第２のフレームメモリと、前記第１および第２のフレ
   ームメモリに記憶されている信号を入力とし、画像中に
   設定した複数の領域について、エッジとして検出された
   複数の画素における輝度頻度をもとに輝度変換テーブル
   を計算する輝度変換テーブル計算手段と、前記輝度変換
   テーブル計算手段の出力を記憶するテーブルメモリ群
   と、前記入力画像の各画素の座標値を読み出し制御手段
   から読み込み、前記座標値に応じて記憶するテーブルメ
   モリ群の輝度変換テーブルを補間して、テーブルメモリ
   に書き込む輝度変換テーブル補間手段と、前記第１のフ
   レームメモリに記憶された入力画像を読み出し、読み出
   した前記入力画像の各画素の座標値を前記輝度変換テー
   ブル補間手段に出力し、読み出し輝度に応じた変換値を
   前記テーブルメモリから読み出し、変換後の輝度として
   出力する読み出し制御手段、を具備することにより、着
   目画素近傍のエッジにおける輝度頻度にもとづく輝度変
   換を行い、局所的に輝度変換テーブルを、演算量を低減
   して計算することを特徴とする画像表示方法。
3. 【請求項３】 １フレーム分の入力画像を記憶する第１
   のフレームメモリと、前記第１のフレームメモリに記憶
   された入力画像を入力としてエッジを抽出するエッジ抽
   出手段と、前記エッジ抽出手段による検出結果を記憶す
   る第２のフレームメモリと、前記第１および第２のフレ
   ームメモリに記憶されている信号を入力とし、着目画素
   近傍でエッジとして検出された複数の画素における輝度
   頻度をもとに輝度変換テーブルを計算する輝度変換テー
   ブル計算手段と、前記輝度変換テーブル計算手段の出力
   を記憶するテーブルメモリと、前記第１のフレームメモ
   リに記憶された入力画像を読み出し、前記入力画像の各
   画素の輝度に応じて前記テーブルメモリから変換テーブ
   ルデータを読み出し、変換後の輝度値として出力する読
   み出し制御手段、を具備することにより、着目画素近傍
   のエッジにおける輝度頻度にもとづく輝度変換を行い、
   局所的に輝度変換テーブルを計算することを特徴とする
   画像表示装置。
4. 【請求項４】 １フレーム分の入力画像を記憶する第１
   のフレームメモリと、前記第１のフレームメモリに記憶
   された入力画像を入力としてエッジを抽出するエッジ抽
   出手段と、前記エッジ抽出手段による検出結果を記憶す
   る第２のフレームメモリと、前記第１および第２のフレ
   ームメモリに記憶されている信号を入力とし、画像中に
   設定した複数の領域について、エッジとして検出された
   複数の画素における輝度頻度をもとに輝度変換テーブル
   を計算する輝度変換テーブル計算手段と、前記輝度変換
   テーブル計算手段の出力を記憶するテーブルメモリ群
   と、前記入力画像の各画素の座標値を読み出し制御手段
   から読み込み、前記座標値に応じて前記テーブルメモリ
   群の輝度変換テーブルを補間して、テーブルメモリに書
   き込む輝度変換テーブル補間手段と、前記第１のフレー
   ムメモリに記憶された入力画像を読み出し、読み出した
   前記入力画像の各画素の座標値を前記輝度変換テーブル
   補間手段に出力し、読み出し輝度に応じた変換値を前記
   テーブルメモリから読み出し、変換後の輝度として出力
   する読み出し制御手段、を具備することにより、着目画
   素近傍のエッジにおける輝度頻度にもとづく輝度変換を
   行い、局所的に輝度変換テーブルを、演算量を低減して
   計算することを特徴とする画像表示装置。