JP3311175B2

JP3311175B2 - 画像処理方法及びその装置

Info

Publication number: JP3311175B2
Application number: JP28186394A
Authority: JP
Inventors: 正道大島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1994-11-16
Publication date: 2002-08-05
Anticipated expiration: 2017-08-05
Also published as: JPH07191642A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はデジタル画像データを入
力して、入力データよりも少ないビット数の画像データ
に変換処理する画像処理方法及びその装置に関し、特
に、例えば、強誘電性液晶を用いた２値または４値等の
少ない階調数の階調表現能力を有するディスプレイに対
し、中間調画像の表示を可能とする画像処理方法及びそ
の装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】強誘電性液晶（以下、ＦＬＣという）デ
ィスプレイは、液晶ディスプレイの中でも、液晶が電界
の印加によって変化した表示状態を保持する“メモリ
性”という特徴を有していることから、走査線数が何本
にもなっても、そのためにコントラストが低下すること
はなく、単純マトリクス構造でも大画面かつ高精細な表
示が可能なデバイスとして注目されている。

【０００３】しかしながら、ＦＬＣは基本的に１つの素
子で２階調しか表現することができず、又、１画素を複
数の素子で表示する場合であっても、４値，６値，８値
等、その階調表現能力は低かった。従来より、階調表現
能力の低い表示デバイスの階調表現能力を向上させる手
法としてディザ法、誤差拡散法などの中間調処理が用い
られている。これらの中間調処理の手法はすでに２値出
力のプリンタ装置等に広く適用されている。

【０００４】ディザ法は入力値を所定の閾値と比較する
ことにより出力値を決定するが、この閾値を一定領域内
で変化させることにより一定領域内でマクロ的に中間調
を表現する。このディザ処理を多値出力のデバイスに対
して行う多値ディザの例として、８ビット入力データに
対して２×２ディザ・マトリクスによる４値ディザ処理
を行なって、０〜３の４値の出力を得る場合について図
に従って説明する。

【０００５】２×２ディザ・マトリクスの４値ディザの
場合、図２に示すような各々三つの閾値を持つ四つの閾
値テーブルを、図３に示すようなディザ・マトリクスの
各セルに対応させて用いる。画像データ中の各画素に対
し縦横とも２画素周期でこのディザ・マトリクスを移動
してあてはめ、対応する画像データと閾値テーブルのう
ちの適当なものとを比較して、デバイスが出力可能な４
値のうちのいずれかを選択して出力する。例えば、入力
データが１００であり、その画素位置が図３のディザ・
マトリクスの１の位置に当たる時は閾値テーブル１が適
用される。この場合、１００は閾値テーブル１中の二番
目に小さい閾値９５よりも大きいため出力値は２とな
る。しかし、その画素位置がディザ・マトリクスの２の
位置に当たる場合は閾値テーブル２が選択され、入力値
が同じ１００であっても、閾値１１７より小さいので出
力値は１となる。ディザ・マトリクスの３，４の位置に
当たる場合も出力は１となる。すると、この２×２の領
域に於いて２／１／１／１の出力の組み合わせとなり、
このマトリクス全体として１．２５の中間調を表現する
ことになる。また、その他の入力値に対しても同様の処
理を行うと、図２に示すような入力値／出力値の対応が
各画素位置によって得られ、その組み合わせとして疑似
的に中間調を得ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ディスプレ
イ等に上記ディザ処理した画像を連続的に動画像表示す
る際、入力データにノイズが混入するようなシステム構
成の場合、本来同じ入力値であるはずにもかかわらず、
ノイズにより入力データが上記閾値付近を変動しながら
変化することがある。

【０００７】例えば、図２において、閾値テーブル１と
比較されるべき画素位置の入力データが、Ｎフレーム目
では９４であったものが、Ｎ＋１フレーム目ではノイズ
により９４から９６になった場合、出力値は１から２に
変化する。さらに、Ｎ＋２フレーム目で入力データが再
び９４になると出力値も２から１に変化する。そのた
め、入力値の変動はわずかであっても出力の変化にはそ
れが拡大して現れてしまう。このような現象が画像全体
に渡って起こると画面全体がちらつく現象、いわゆるシ
ンチレーション・ノイズが生じ、動画像表示の品位を著
しく低下させる。またこの問題は出力値の階調数が多く
なるほど、すなわち上記閾値の数が多くなるほど発生頻
度が高くなりやすいといった欠点があった。

【０００８】本発明は上述した従来技術の欠点を除去
し、シンチレーション・ノイズの発生を抑え、高品位な
画像を表示することができる画像処理方法及び装置の提
供を目的とする。本発明の他の目的は、１画素のデータ
を複数の閾値を用いて少なくとも３レベル以上の多値デ
ータに量子化する際、シンチレーション・ノイズの発生
を抑えることができる画像処理方法及び装置を提供する
ことにある。

【０００９】本発明の他の目的は、１画素のデータを複
数の閾値を用いて多値データに量子化する際、全ての閾
値に対し、上位閾値及び下位閾値を設けることで、全て
の閾値近傍で発生する可能性があるシンチレーション・
ノイズの発生を抑えることができる画像処理方法及び装
置を提供することにある。本発明の更なる目的は、複数
の閾値の各閾値ごとに標準閾値からの変位量を変化させ
ることで、シンチレーション・ノイズの軽減と高画質化
を両立できる画像処理方法及び装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】及び

【作用】上記目的を達成するために本発明の画像処理装
置は、以下のような構成からなる。即ち、画像データを
入力する入力手段と、前記入力手段で入力した１画素の
入力画像データを複数の閾値を用いて量子化する量子化
手段と、前記量子化手段により量子化されたデータを画
面単位で記憶する記憶手段と、前記記憶手段に画面単位
で記憶されているデータに基づき画像を出力する出力手
段とを有し、前記複数の閾値は、それぞれ、上位閾値、
標準閾値と下位閾値を有し、前記量子化手段は前の画面
の量子化データが、標準閾値より低いレベルにある時、
現在の画面の画像データを上位閾値を用いて量子化し、
前の画面の量子化データが標準閾値より高いレベルにあ
る時、現在の画面の画像データを下位閾値を用いて量子
化し、前記標準閾値と上位閾値または下位閾値との変位
は複数の閾値によってそれぞれ異なることを特徴とす
る。

【００１１】又、他の発明によれば、画像データを入力
する入力工程と、前記入力手段で入力した１画素の入力
画像データを複数の閾値を用いて量子化する量子化工程
と、前記量子化工程により量子化されたデータを画面単
位で記憶する記憶工程と、前記記憶工程で画面単位で記
憶されているデータに基づき画像を出力する出力工程と
を有し、前記複数の閾値は、それぞれ、上位閾値、標準
閾値と、下位閾値を有し、前記量子化工程は前の画面の
量子化データが、標準閾値より低いレベルにある時、現
在の画面の画像データを上位閾値を用いて量子化し、前
の画面の量子化データが標準閾値より高いレベルにある
時、現在の画面の画像データを下位閾値を用いて量子化
し、前記標準閾値と上位閾値または下位閾値との変位は
複数の閾値によってそれぞれ異なることを特徴とする画
像処理方法を備える。

【００１２】

【実施例】以下添付図面を参照して本発明の好適な実施
例を詳細に説明する。［第１実施例］図１は本発明の代表的な実施例である画
像処理システム（以下、システムという）の構成を示す
ブロック図である。このシステムではラスタ・フレーム
化されたアナログの動画像信号を入力し、これをＡ／Ｄ
コンバータ１０１により８ビット（ｂｉｔ）のデータに
ディジタル化する。生成された８ｂｉｔの多値ディジタ
ル画像信号（Ｉi ）は、画像処理装置１０２において、
多値ディザ法により、例えば２ｂｉｔのデータに量子化
される。得られた量子化画像データは量子化フレームバ
ッファ１０３に蓄えられる。この量子化画像データは表
示制御装置１０４により読み出され、ＦＬＣディスプレ
イ等のディスプレイ１０５に表示される。このような一
連の動作は画像データ入力に対してリアルタイムに行わ
れる。

【００１３】さて、システムに入力されるアナログの動
画像信号は転送系（不図示）に混入するノイズを含んで
いるものであり、Ａ／Ｄコンバータ１０１におけるＡ／
Ｄ変換処理においても、アナログ信号に特有な不完全波
形による変換誤差が生じる。従って、画像処理装置１０
２に入力されるディジタル画像信号は、アナログ画像信
号の送信側で生成した元々のディジタルデータに対して
ノイズ成分を持つ事になる。ただし、このシステムにお
いては、こうしたノイズ成分は標準偏差の様な数値によ
って統計的に扱う事がある程度可能であるとする。

【００１４】図４は画像処理装置１０２の詳細な構成を
示すブロック図である。以下、図４を参照して画像処理
装置１０２の構成と動作について説明する。まず、３０
１はディザ処理のための複数の閾値テーブルを格納する
閾値メモリであり、図４に示すように、閾値メモリ３０
１は標準閾値テーブル（ItcTab）３０２と、上位閾値テ
ーブル（IthTab）３０４と、下位閾値テーブル（ItlTa
b）３０５とを格納する。そして、上位閾値テーブル３
０４と下位閾値テーブル３０５は合わせて変位閾値テー
ブル３０３と呼ぶ。

【００１５】変位閾値テーブル３０３には、標準閾値テ
ーブル（ItcTab）３０２に設定された閾値からプラス方
向とマイナス方向に各々、δh ，δl だけ離れた値が保
持されている。δh ，δl は、各閾値ごとに値を持つ事
が可能であり、上位閾値テーブル（IthTab）３０４と下
位閾値テーブル（ItlTab）３０５には各々、閾値ごとに
独立した変位閾値を設定する事ができる。本実施例で
は、変位閾値としてディジタル画像信号（Ｉi ）に含ま
れるノイズの振幅の標準偏差に基づいた値を一様に設定
する。

【００１６】例えば、図２に示した閾値テーブル１を例
にすると、標準閾値テーブル（ItcTab）３０２には（１
０，９５，１８０）の閾値が格納され、δh ，δl＝３
とすると、上位閾値テーブル（IthTab）３０４には（１
３，９８，１８３）の閾値が格納され、下位閾値テーブ
ル（ItlTab）３０５には（７，９２，１７７）の閾値が
格納されている。又、これは閾値テーブル２，３，４に
ついても同様である。

【００１７】一方、閾値選択器３０８はディジタル動画
像信号（Ｉi ）と、現在処理中の画素と同じ位置に当た
る、１つ前のフレームの量子化（ディザ処理）されたデ
ータ（Ｑprev）を量子化フレームバッファ１０３から入
力し、これら２つの値の比較結果に従って、閾値メモリ
３０１に保持されている複数の閾値テーブルから、最も
適当な閾値テーブルを選択してディザ処理器３０９に供
給する。尚、量子化データＱは入力データに合わせ８ｂ
ｉｔに変換された値とする。例えば４値化する場合、そ
の量子化結果は（０，１，２，３）となるが、その場合
Ｑは、それぞれ８ｂｉｔでは（０，８５，１７０，２５
５）となる。

【００１８】ディザ処理器３０９は、ディジタル画像信
号（Ｉi ）を入力し、閾値選択器３０８から供給される
閾値テーブル（Ｉt ）と比較することによってディジタ
ル画像信号（Ｉi ）によって表される画素を表すビット
数よりも少ないビット数のデータ（Ｑcur ）に変換し
て、これを量子化フレームバッファ１０３の対応する位
置に格納する。タイマ回路３０６は、一定の時間の経過
を検出して閾値選択器３０８に検出信号を送る。閾値選
択器３０８は、検出信号の受信を契機として閾値テーブ
ル選択処理を行うと同時に、タイマ回路３０６をリセッ
トする。

【００１９】次に、画像処理装置１０２におけるディザ
処理について、図５に示すフローチャートを参照して説
明する。このフローチャートは不図示の制御部により実
施される。ここでは、特に、閾値選択器３０８とディザ
処理器３０９の処理について扱う。まず、ステップＳ４
０１では、閾値選択器３０８において、入力されたディ
ジタル画像データ（Ｉi ）が、ディザ処理の結果得られ
る量子化データＱk （k=0,1,2,…,2^N-1 ；Ｎは量子化デ
ータのビット数）の内、どの隣接する２つの値の間に存
在するかを求める。この量子化データＱk を各々、８ｂ
ｉｔに変換するとＩ0，Ｉ1，…，Ｉk，Ｉk+1，…，ＩN
となる。例えば、Ｎ＝２とすると、量子化データＱ0，
Ｑ1，Ｑ2，Ｑ3の４つの値をとる。そして、８ｂｉｔに
変換するとＱ0の値はＩ0＝０、Ｑ1の値はＩ1＝８５、Ｑ
2の値はＩ2＝１７０、Ｑ3の値はＩ3＝２５５となる。こ
こで、ステップＳ４０１ではＩk≦Ｉi≦Ｉk+1となるｋ
の値を求める。

【００２０】例えば、Ｉi＝２０の場合、ｋの値は０と
なる。そして、このｋの値に基づき多値のディザ処理に
おいて比較すべき標準閾値（Ｉntc ）を決定する。ｋ＝
０の場合は、１番小さい閾値、ｋ＝１の場合は２番目に
小さい閾値というように、ｋの値に応じて標準閾値が決
まる。ステップＳ４０２では、タイマ回路３０６からタ
イムアウト検出信号が出されたかどうかを調べ、その信
号が検出していなければ処理はステップＳ４０３に進
み、一方、その信号が検出されたならば処理はステップ
Ｓ４０９に進む。

【００２１】ステップＳ４０３では、現在処理中の画素
位置に対応する前フレームの量子化データ（Ｑprev）を
量子化フレームバッファ１０３から読み出して標準閾値
（Ｉntc ）との間で大小を比較する。ここで用いる量子
化データ（Ｑprev）も、８ｂｉｔに換算されたものを用
いる。そして、Ｑprev＞Ｉntc である場合、処理はステ
ップＳ４０４に進み、現処理における閾値（Ｉt ）とし
て下位閾値（Ｉntl ）を用いることとする。これに対し
て、Ｑprev≦Ｉntc である場合、処理はステップＳ４０
５に進み、閾値（Ｉt）として上位閾値（Ｉnth ）を用
いることとする。いづれの結果にせよ、ステップＳ４０
３〜Ｓ４０５の処理によって定められた閾値（Ｉt ）は
ディザ処理器３０９に出力される。これにより、ディザ
処理器３０９において実際に用いられる閾値が選択され
る。

【００２２】続いてステップＳ４０６〜Ｓ４０８では、
ディザ処理器３０９が、閾値選択器３０８によって選択
及び出力される閾値（Ｉt ）と入力ディジタル画像信号
（Ｉi ）とを用いてディザ処理を行う。即ち、Ｉt とＩ
i との大小関係をステップＳ４０６において調べ、Ｉi
＞Ｉtであるなら、処理はステップＳ４０７に進み量子
化データ（Ｉk+1 ）を選択し、Ｉi ≦Ｉt であるなら、
処理はステップＳ４０８に進み量子化データ（Ｉk ）を
選択する。

【００２３】一方、ステップＳ４０２においてタイムア
ウトが検出された場合、処理はステップＳ４０９に進
み、タイマ３０６のリセットを行う。次に処理はステッ
プＳ４１０〜Ｓ４１２において、ディザ処理器３０９が
標準閾値（Ｉntc ）と入力ディジタル画像信号（Ｉi ）
とを用いてディザ処理を行う。即ち、Ｉntc とＩi との
大小関係をステップＳ４１０において調べ、Ｉi ＞Ｉnt
c であるなら、処理はステップＳ４１１に進み量子化デ
ータ（Ｉk+1 ）を選択し、Ｉi ≦Ｉntc であるなら、処
理はステップＳ４１２に進み量子化データ（Ｉk ）を選
択する。

【００２４】ここで、以上の処理を図６を参照してまと
める。即ち、標準閾値（Ｉntc ）関して、δh 及びδl
の変位を持った上位閾値（Ｉnth ）及び下位閾値（Ｉnt
l ）を設定する。ある画素位置におけるディジタル画像
信号（Ｉi ）が入力された時に、同じ画素位置における
前フレームの量子化結果（Ｑprev）が標準閾値（Ｉntc
）よりも大きい場合は、図６の矢印５０１が示すよう
に閾値をＩntlとしＩi ＞Ｉntl であるかどうかをディ
ザ処理器３０９で調べる。一方、Ｑprev≦Ｉntc である
場合は、図５の５０２が示すように閾値をＩnthとし、
Ｉi ＞Ｉnth であるかどうかをディザ処理器３０９で調
べる。

【００２５】従って本実施例に従えば、前フレームのデ
ィザ処理結果に基づいて閾値を適宜シフトすることが可
能になり、閾値付近で振動する入力信号に対して、その
振幅が｜δl ｜＋｜δh ｜を越えない限り、出力はＩk
またはＩk+1 のいずれかに固定され、入力データが同じ
であるにもかかわらず、ノイズの影響によりデイザ処理
結果が両者（Ｉk とＩk+1 ）の間で振動することは抑止
することができる。

【００２６】又、本実施例では、図２に示した如く、１
画素のデータを量子化する場合に、複数の閾値を用い
て、１画素のデータを多値データに量子化するものであ
り、全ての閾値に対し、上位閾値及び下位閾値を設ける
ことでシンチレーションノイズの発生を抑えることがで
きる。また、上位及び下位閾値を用いて、ディザ処理を
行う場合、本来最適化されている標準閾値とはずれた閾
値を用いることから画質に悪影響を及ぼすこととなる
が、本実施例においては、図５のフローチャートでも説
明した如く、所定時間ごとに標準閾値を用いて、ディザ
処理を行うので、画質の劣化を抑えることができる。

【００２７】以上説明したように第１実施例によれば、
各画素あたりｎ階調の第１動画画像データを入力してｎ
より少ない階調数の第２動画画像データに変換する場合
に、１フレーム前の、第１動画画像データの画素位置に
対応する、第２動画画像データとを比較し、その比較結
果に従って、上記変換のための選択された閾値に対して
微小量を動的に変更し、フレーム間のデータの連続性を
考慮した変換結果を得ることができるので、混入するノ
イズによって上記選択された閾値をまたいで振動するよ
うな第１動画画像データが入力されたとしても、そのた
めに出力される第２動画画像データが振動することが抑
制されるという効果がある。

【００２８】これによって、得られた第２動画画像デー
タをディスプレイなどに表示しても画素の点滅によるス
パークリングノイズを抑止することができ、より高い表
示品質に資する。第１実施例の図１には示さなかった
が、通常画像表示システムにおいては、入力画像データ
に対し、ディスプレイの表示特性に応じた入出力特性の
変換、いわゆるガンマ変換処理が必要となる。

【００２９】入力された画像データに対してガンマ変換
を施すような場合、ガンマ特性曲線の傾きによってもと
もとのノイズが拡大されたり、縮小されたりする現象が
生じる。そのため、仮にもとの入力画像データに含まれ
るノイズが一様な振幅特性であってもガンマ変換の結
果、ノイズの振幅が一様でなくなる。しかしながら、前
記第１実施例では、上位閾値列、下位閾値列が標準閾値
列に対して持つ変位列は一定のまま設定していたため、
ノイズ振幅の拡大された領域ではシンチレーション・ノ
イズが発生してしまう恐れがあり、またノイズ振幅が縮
小された領域では上位及び下位閾値が標準閾値から離れ
すぎることとなるため画質に劣化が生じていた。

【００３０】そこで、各閾値ごとに標準閾値からの変位
量を変化させることで、シンチレーション・ノイズの軽
減と高画質化を両立できる例を第２実施例として以下説
明する。［第２実施例］図７は、本発明の第２実施例における画
像表示システムの構成を示したブロック図である。この
システムはラスタ・フレーム化されたアナログの動画像
信号を入力し、これをＡ／Ｄコンバータ２０１により８
ビット（ｂｉｔ）のデータにディジタル化する。生成さ
れたディジタル画像信号に、ガンマ特性付加回路２０２
によりＣＲＴの持つガンマ特性を付加する（詳細は後述
する）。その後、画像処理装置２０３に於いてディザ処
理により、例えば２ｂｉｔのデータに量子化する。得ら
れた量子化画像データは量子化フレームバッファ２０４
に蓄えられる。このデータは表示制御装置２０５により
随時読出され、ディスプレイ１０６に表示される。これ
らの一連の動作は画像データ入力に対してリアルタイム
に行われている。

【００３１】このシステムに入力されるアナログの動画
像信号は転送系に混入する外来ノイズを含んでいる。ま
たＡ／Ｄコンバータ２０１におけるＡ／Ｄ変換処理にお
いて、アナログ信号に特有な波形の不完全性による変換
誤差が生じる。これらにより、画像処理装置２０３に導
かれるディジタル画像信号は、アナログ画像信号の送り
側に存在するもともとのディジタル・データに対してノ
イズ成分を持つことになる。ただし、このシステムにお
いては、こうしたノイズ成分は標準偏差のような数値に
よって統計的に扱うことが可能である。

【００３２】図８は、画像処理装置２０３の詳細図であ
る。以下、図面に沿って説明を行う。まず、閾値メモリ
７０１は複数の閾値テーブルから成る。すなわち、標準
閾値テーブル（ItcTab）７０２、上位閾値テーブル（It
hTab）７０４、下位閾値テーブル（ItlTab）７０５を持
つ。上位閾値テーブル７０４と下位閾値テーブル７０５
は併せて変位閾値テーブル７０３と呼ぶ。変位閾値テー
ブル７０３には、標準閾値テーブル７０２に設定された
閾値から上下にδh ，δlだけ離れた値が保持されてい
る。δh ，δlは、各閾値ごとに値を持つことが可能
で、従って上位閾値テーブル７０４と下位閾値テーブル
７０５には、閾値ごとに独立した値をそれぞれ設定する
ことが可能になっている。設定値に決め方については後
述する。

【００３３】一方、閾値選択器７０７はガンマ特性付加
回路２０２から送られてきたディジタル動画像信号Ｉi
を入力し、又量子化フレームバッファ２０４中の現在処
理中の画素位置の前フレームのデータＱprevを入力す
る。そして、閾値メモリに保持されている複数の閾値か
ら、適当な閾値を選択してディザ処理器７０８に供給し
ている。閾値の選択方法については後述する。ディザ処
理器７０８は、ディジタル画像信号Ｉiを入力し、閾値
選択器７０７から供給される閾値と比較することによっ
てＩiよりも少ないビット数のデータに変換して、量子
化フレームバッファ７０６の処理中の画素の位置に格納
する。

【００３４】図９は、閾値選択器７０７における処理及
びそれに引き続くディザ処理器７０８における処理を説
明するフローチャートである。まずステップＳ５０１で
は、閾値選択器７０７において、入力されたディジタル
画像データＩiが、画像処理の結果得られる量子化デー
タＱn（ｎ＝０，１，２，…２^N-1；Ｎは量子化データの
ビット数）の内のどの隣あう２値の間に存在するかを求
める。ここで、Ｑnは前記第１実施例でも述べた如く、
Ｎ＝２の場合、Ｑ0＝０，Ｑ1＝８５，Ｑ2＝１７０，Ｑ3
＝２５５となる。そして、Ｑn≦Ｉ＜Ｑn+1となるｎの値
を求める。これによって多値のディザ処理において比較
すべき標準閾値Ｉntcが決まる。例えば、Ｉi＝１２０の
場合ｎ＝１となる。そして図２に示した閾値テーブル１
ではｎ＝１の場合Ｉntc＝９５となる。

【００３５】ステップＳ５０２では、ｎの値に応じた閾
値Ｉntcを閾値テーブルItcTab７０２から得る。ステッ
プＳ５０３では、現在処理中の画素位置に対応する前フ
レームの量子化データＱprevを量子化フレームバッファ
７０６から読み出し、続いてステップＳ５０４でＱprev
とＩntcとの間で大小を比較する。ここで用いられるＱp
revは２ビットの４値データに量子化する場合、量子化
結果が０の場合Ｑprev＝０、量子化結果が１の時Ｑprev
＝８５、量子化結果が２の時Ｑprev＝１７０、量子化結
果が３の時Ｑprev＝２５５となる。

【００３６】もし、Ｑprevの方が大きい場合は、現在画
素処理における閾値Ｉtとして下位閾値Ｉntlを用い、Ｑ
prevの方が小さい場合は上位閾値Ｉntuを用いることと
し、閾値選択器７０７はＩtをディザ処理器７０８に出
力する。これにより、ディザ処理器７０８において実際
に用いられる閾値が選択される。続いてディザ処理器７
０８において、閾値選択器７０７によって選択及び出力
されるＩtと入力ディジタル画像信号Ｉiとを用いてステ
ップＳ５０７に示すようにディザ処理を行う。ディザ処
理器７０８はディザ処理の結果得られた出力値Ｑcurを
量子化フレームバッファ７０６の現画素位置に書き込
む。

【００３７】次に、標準閾値に対する上位閾値、下位閾
値がそれぞれ持つ変位の設定について述べる。比較的少
数のレベルを持つ液晶ディスプレイでディザ法を用いる
とマクロ的には線形な入力／輝度特性が得られるが、一
方ＣＲＴはガンマ特性と呼ばれる非線形な入力／輝度特
性を持つ。ＣＲＴ互換の液晶ディスプレイ装置の場合、
ＣＲＴから置き換えた際に利用者に色の違和感を与える
のを防ぐためにはＣＲＴと同様の非線形な特性をインタ
フェースの部分で意図的に付加したほうが好ましい。こ
のため、本実施例のディスプレイインタフェースには図
７で示した如くガンマ特性付加回路２０２が設けられて
いる。

【００３８】ガンマ特性付加回路２０２では、Ａ／Ｄコ
ンバータ１０１からのディジタル化された入力画像信号
に対し、図１０のＡに示したような特性を付加する。こ
の時ノイズに対しても図１０のＢに示したように同様な
特性が加えられる。その際、図１１に示されるように、
ガンマ特性に曲線の傾きが１より小さい領域ではノイズ
の振幅は縮小されるが、傾きが１より大きい領域では逆
にノイズの振幅が拡大される現象が生じる。したがっ
て、標準閾値からの変位を複数の閾値に対して一様に設
定していると、ガンマ特性を付加した結果、ガンマ特性
曲線の傾きが１より小さい領域では、設定された変位は
必要以上に大きくなり、画質を劣化させる。又、逆に傾
きが１より大きい領域では、変位が十分な大きさとはい
えず、この結果、ノイズの影響を閾値の変位で吸収する
ことができず、シンチレーション・ノイズが発生する。

【００３９】そこで、本実施例では、まず各標準閾値に
おけるＡ／Ｄ変換後の信号のノイズ成分の分散の約３倍
（３σ）をそれぞれ上位閾値の変化、下位閾値の変化と
する。次に、ガンマ特性付加回路２０２で与えるガンマ
特性曲線の傾きを各標準閾値において求め、それを先に
求めた上位閾値の変位、下位閾値の変位にかけて得られ
た値をさらに標準閾値に加算したものをそれぞれ上位閾
値、下位閾値として設定している。

【００４０】図１２に、ある標準閾値の値を「オリジナ
ル輝度」としてコンピュータのＶＲＡＭに書き込んだ際
に、Ａ／Ｄコンバータから出力されるデータの計測結果
を示す。ここから平均誤差（Ｉｍ）及び分散値σを求め
ることで、標準閾値からの変位を決めることができる。
ここでは、図１２の測定結果より以下の値が得られたと
する。

【００４１】平均誤差（Ｉｍ）＝０．０５分散（σ）＝０．４０として、標準閾値が位置するγ特性曲線の傾きに応じ
て、以下の如く変位が決まる。 γ特性曲線の傾きが０．５の場合：０．４０×３×０．５＋０．０５＝０．６５ → 上位閾値変位＝１ −０．４０×３×０．５＋０．０５＝−０．５５ → 下位閾値変位＝−１ γ特性曲線の傾きが１．０の場合：０．４０×３×１．０＋０．０５＝１．２５ → 上位閾値変位＝２ −０．４０×３×１．０＋０．０５＝−１．１５ → 下位閾値変位＝−２ γ特性曲線の傾きが２．０の場合：０．４０×３×２．０＋０．０５＝２．４５ → 上位閾値変位＝３ −０．４０×３×２．０＋０．０５＝−２．３５ → 下位閾値変位＝−３上の例からも明らかなごとく、γ特性曲線の傾きが大き
いほど、ノイズの振幅が大きくなるため、閾値の変位量
も大きくなる。

【００４２】図２の閾値テーブル１に示した標準閾値に
対する上位及び下位閾値を図１３に示す。図１３からも
明らかな如く、標準閾値の値が大きいほど、変位量が大
きく設定されている。上位閾値、下位閾値を用いてディ
ザを行うことは、本来最適化されている標準閾値からは
ずれた閾値を用いることになり、その結果画質が大なり
小なり劣化することにつながる。したがって、上位閾
値、下位閾値が標準閾値に対して持つ変位は可能な限り
小さくすることが望ましい。一方で、あまり小さくしす
ぎると、そもそものヒステリシス・ディザの効果が消失
し、シンチレーション・ノイズが発生してしまう。

【００４３】そこで、本実施例によれば、標準閾値の値
の大きさに応じて上位閾値及び下位閾値の値を決めてい
るので、シンチレーション・ノイズの軽減と画質の維持
を両立することができる。尚、第２実施例の図８には、
第１実施例の図４で示したタイマ３０６を設けなかった
が、第２実施例においても、第１実施例と同様にタイマ
を設けて、所定時間ごとに標準閾値を用いてディザ処理
を実施することも可能である。

【００４４】又、第２実施例の中で、図８において閾値
テーブルメモリには標準閾値テーブル７０２、上位閾値
テーブル７０４、下位閾値テーブル７０５を持っていた
が、このうち上位閾値テーブル７０４と下位閾値テーブ
ル７０５の代りに、標準閾値からの変位量だけを格納し
た上位閾値変位テーブルと下位閾値変位テーブルとする
ことができる。これにより、閾値テーブルメモリ７０１
のメモリ容量を削減することができる。ただし、その場
合は、閾値選択器７０８は、上位または下位閾値変位テ
ーブルから入力値Ｉiに関連する上位又は下位閾値変位
を選択した時に、それと同時に図９のステップＳ５０５
ないしはＳ５０６において選択した変位の値を、Ｉiに
関連する標準閾値に加算する必要がある。この場合の上
位および下位閾値変位の各値の設定は、第２実施例の中
で説明したのと同様に行うことができる。

【００４５】さらに、別な実施例としては、ベースとな
るヒステリシス・ディザを次のようなアルゴリズムで実
現するものである。このアルゴリズムでは、図１４のよ
うに標準閾値の上下にそれぞれσntu，σntlの変位を持
った上位閾値、下位閾値を予め定めておく。入力輝度信
号に対して、図１５のステップＳ６０１ではまず入力輝
度値Ｉiを挟む隣り合う二つの表示可能な輝度Ｑn，Ｑn+
1を調べ、そのｎの値を得る。次に、ステップＳ６０２
で前記二つの表示可能輝度の間に存在する上位閾値Ｉnt
u、下位閾値Ｉntlを得る。ステップＳ６０３で入力輝度
値ＩiがＩntuとＩntlの間に存在する否かを調べる。も
し両者の間に存在する場合は、ステップＳ６０４で前フ
レームの同一ピクセル位置における出力値Ｑprevを量子
化フレームバッファ２０４より得て、現フレームでの出
力値として出力する。又、入力輝度がＩntuとＩntlの間
に存在しない場合は、ステップＳ６０５で上位閾値Ｉnt
uを閾値としてディザ処理を行う。最後に、ステップＳ
６０６で出力値Ｑcurを量子化フレームバッファ２０４
の現画素位置に書き込む。これらの一連のアルゴリズム
は図９に示したアルゴリズムと結果的に同じ値を出力す
る。図１５に示したアルゴリズムを用いた場合の上位及
び下位閾値変位の各値の設定も、第２実施例の中で説明
したのと同様に行うことができる。

【００４６】以上、本発明を好ましい実施例により説明
したが、本発明は上述した実施例に限ることなくクレー
ムに示した範囲で種々の変形が可能である。つまり、本
発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用して
も良いし、１つの機器から成る装置に適用しても良い。
また、本発明はシステム或は装置にプログラムを供給す
ることによって達成される場合にも適用できることはい
うまでもない。

【００４７】尚、本実施例で示した表示システムはモノ
クロ４階調の表示パネルを使用しているが、本発明はこ
れに限定されるものではない。例えば、ＦＬＣパネルを
１絵素がＲＲＧＧＢＢ（６ビット（ｂｉｔ）／ピクセル
（ｐｉｘｅｌ））のカラーパネルとしたシステムであっ
ても同様の結果が得られる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、１画
素の入力画像データを前の画面の量子化データに応じて
少なくとも３レベル以上のデータに量子化するので、画
像を３レベル以上の多値データに基づき表示する際、画
面のちらつきを抑え高品位な画像を表示することができ
る。

【００４９】又、本発明によれば、画像を多値化する際
に用いる複数の閾値のそれぞれに、変位量を持たせ、更
にその変位量を閾値ごとに変化させることにより、画面
がちらつくシンチレーション・ノイズの軽減と高画質を
両立することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における画像処理システム
の構成を示したブロック図である。

【図２】多値ディザ処理を説明するための図である。

【図３】ディザマトリクステーブルを示した図である。

【図４】画像処理装置１０２の詳細な構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】画像処理装置１０２におけるディザ処理を示す
フローチャートである。

【図６】第１実施例のディザ処理を図式的に表現した図
である。

【図７】第２実施例における画像処理システムの構成を
示したブロック図である。

【図８】画像処理装置２０３の詳細な構成を示すブロッ
ク図である。

【図９】画像処理装置２０３におけるディザ処理を示す
フローチャートである。

【図１０】ガンマ特性を付加することにより生じるノイ
ズ成分の特性の変化を示した図である。

【図１１】ガンマ特性曲線の傾きによる入力変動と出力
と出力変動の関係を示した図である。

【図１２】オリジナル輝度に対する輝度誤差を示した図
である。

【図１３】第２実施例で用いられる閾値テーブルの一例
を示した図である。

【図１４】ヒステリシス・ディザ法における閾値の他の
例を示した図である。

【図１５】ヒステリシス・ディザ法の他のアルゴリズム
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０１Ａ／Ｄコンバータ１０２画像処理装置１０３量子化フレームバッファ１０４表示制御装置１０５ディスプレイ３０１閾値メモリ３０２標準閾値テーブル３０３変位閾値テーブル３０４上位閾値テーブル３０５下位閾値テーブル３０６タイマ３０８閾値選択器３０９ディザ処理器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−262724（ＪＰ，Ａ) 特開平７−140936（ＪＰ，Ａ) 特開平６−325170（ＪＰ，Ａ) ＣＨＡＲＬＥＳＮ．ＪＵＤＩＣＥ, ＤｉｇｉｔａｌＶｉｄｅｏ：ＡＢｕｆｆｅｒ−ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＤｉｔｈｅｒＰｒｏｃｅｓｓｏｒｆｏｒＡｎｉｍａｔｅｄＩｍａｇｅｓ，ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ，米国，1997年11月１日，ｖｏｌ．ｃｏｍ− 25，ｎｏ．11，1433−1440 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09G 3/00 - 5/42 G06F 3/14 - 3/153 H04N 5/66 - 5/74

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像データを入力する入力手段と、前記入力手段で入力した１画素の入力画像データを複数
の閾値を用いて量子化する量子化手段と、前記量子化手段により量子化されたデータを画面単位で
記憶する記憶手段と、前記記憶手段に画面単位で記憶されているデータに基づ
き画像を出力する出力手段とを有し、前記複数の閾値は、それぞれ、上位閾値、標準閾値と下
位閾値を有し、前記量子化手段は前の画面の量子化デー
タが、標準閾値より低いレベルにある時、現在の画面の
画像データを上位閾値を用いて量子化し、前の画面の量
子化データが標準閾値より高いレベルにある時、現在の
画面の画像データを下位閾値を用いて量子化し、前記標
準閾値と上位閾値または下位閾値との変位は複数の閾値
によってそれぞれ異なることを特徴とする画像処理装
置。
【請求項２】更に、入力画像データをガンマ変換処理
する処理手段を有し、前記標準閾値と上位閾値または下
位閾値との変位は入力画像データに含まれるノイズに関
する統計的期待値と、ガンマ変換処理特性に応じて決定
されることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装
置。
【請求項３】前記標準閾値と上位閾値または下位閾値
との変位は閾値のレベルが低いほど小さいことを特徴と
する請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】画像データを入力する入力工程と、前記入力手段で入力した１画素の入力画像データを複数
の閾値を用いて量子化する量子化工程と、前記量子化工程により量子化されたデータを画面単位で
記憶する記憶工程と、前記記憶工程で画面単位で記憶されているデータに基づ
き画像を出力する出力工程とを有し、前記複数の閾値は、それぞれ、上位閾値、標準閾値と、
下位閾値を有し、前記量子化工程は前の画面の量子化デ
ータが、標準閾値より低いレベルにある時、現在の画面
の画像データを上位閾値を用いて量子化し、前の画面の
量子化データが標準閾値より高いレベルにある時、現在
の画面の画像データを下位閾値を用いて量子化し、前記
標準閾値と上位閾値または下位閾値との変位は複数の閾
値によってそれぞれ異なることを特徴とする画像処理方
法。
【請求項５】更に、入力画像データをガンマ変換処理
する処理工程を有し、前記標準閾値と上位閾値または下
位閾値との変位は入力画像データに含まれるノイズに関
する統計的期待値と、ガンマ変換処理特性に応じて決定
されることを特徴とする請求項４に記載の画像処理方
法。
【請求項６】前記標準閾値と上位閾値または下位閾値
との変位は閾値のレベルが低いほど小さいことを特徴と
する請求項４に記載の画像処理方法。