JP3747317B2

JP3747317B2 - 動画偽輪郭発生箇所の特定方法、画像信号の処理方法及び画像信号の処理装置

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Publication number: JP3747317B2
Application number: JP2001382843A
Authority: JP
Inventors: 木村　　亨; 昌彦奥沢
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Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2006-02-22
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイパネル等のサブフィールド法を用いた表示装置にて発生する動画偽輪郭を低減させるための動画偽輪郭発生箇所の特定方法、画像信号の処理方法及び画像信号の処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の基本的な多階調表示方法として、例えば特開平７−２７１３２５号公報の図８等で説明されているように、６４階調の１フィールドを、輝度比が１：２：４：８：１６：３２となる順で配列された６つのサブフィールドを組み合わせる方法がある。前記６つのサブフィールドは、維持放電操作をさせる点灯順序が固定されており、その順番が時間軸に関して同一となっている。
【０００３】
しかし、この方法を用いて動画を表現した場合は、ビット上がりの階調（６３と６４、３１と３２、１５と１６等との間）が発生すると、発光の時間的不均一性が著しく、階調の乱れが大きくなるという問題点があった。このような階調の乱れは動画偽輪郭とよばれている。
【０００４】
このため、良好な画質を得るためには、このような動画偽輪郭が発生する箇所を特定し、更にその特定された箇所において動画偽輪郭を低減するための信号処理を行う必要がある。
【０００５】
動画偽輪郭が発生する箇所を特定する方法としては、フレームバッファに１フィールド期間分の画像データを格納しておき、その次のフィールド期間の画像データを格納されているフィールド期間の画像データと比較し、その比較結果に基づいて動きベクトルを検出する方法がある。
【０００６】
また、動画偽輪郭を低減するための方法としては、例えば特開平７−２７１３２５の図１６〜図２３等で説明されている次の方法等が採用されてきた。
（ａ）各サブフィールドの順序を入れ換える方法。
（ｂ）１フィールド内で分割するサブフィールド数を増やし、階調を表示する際に点灯するサブフィールドの組み合わせが２種類以上存在するようにする方法。
【０００７】
更に、誤差拡散法等の信号処理で階調の乱れを空間的に拡散する方法も採用されている。
【０００８】
更にまた、動画偽輪郭を低減する他の方法として、ディスプレイアンドイメージング１９９７，Ｖｏｌ．５，ｐｐ．２２９−２４０等で説明されているような等化パルス法と呼ばれる方法もある。この等化パルス法とは、サブフィールド法を採用しているディスプレイ上等で視線が移動した際に階調の乱れが観測されると予想される場合に、原信号に余分に発光を加えるか、又は原信号からある量の発光を減ずることにより階調の大きな乱れを低減させる方法である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、動きベクトルを検出して動画偽輪郭が発生する箇所を特定する方法では、大きな容量のフレームバッファが必要とされるため、コストが著しく上昇するという問題点がある。また、一度に多数の動きベクトルを検出することは事実上不可能であると共に、動きベクトルの急激で大きな変化を検出することが困難である。この結果、誤った検出が行われ、その誤検出に基づく動画偽輪郭の低減処理により画像が極端に劣化するという問題点もある。
【００１０】
また、従来の多階調表示のための動画偽輪郭の低減処理方法においては、次のような課題がある。第１に、Ｎサブフィールドあれば、２^Ｎ階調を表現することができるが、発光の時間的不均一性を小さくして動画偽輪郭を低減させるために、プラズマディスプレイパネルにおいて分割するサブフィールド数をＮより増やした場合には、維持放電期間が短くなり輝度が低下してしまう。このため、輝度の低下を起こさずにサブフィールド数を増やすことはできない。第２に、分割サブフィールド数を増やした場合でも、特定の階調レベルでの階調の乱れは発生してしまうため、特定の階調レベルにおける階調の乱れを防ぐことはできない。
【００１１】
更に、従来の誤差拡散法等の信号処理による動画偽輪郭の低減処理方法においては、次のような課題がある。第１に、動画偽輪郭が発生するか否かに関わらず入力信号に対して信号処理を行うため、動画偽輪郭が生じる領域以外の入力信号を劣化させてしまう。第２に、誤差拡散法等により拡散された階調の乱れには規則性がないため、拡散した階調の乱れによる影響を予め予想することができない。
【００１２】
更にまた、等化パルス法による動画偽輪郭の低減処理方法においては、次のような課題がある。第１に、目が認識する画像の乱れを少なくするために、入力信号において像の動きを検出し、像の移動速度に応じて信号を補正するが、入力画像によっては動きベクトル検出の精度が悪くなることがあるため、間違った信号補正により動画品質を低下させてしまうことがある。第２に、動いている像を視線が追従することを前提としているため、像を視線が追従しない場合には補正された信号により画像の乱れを認識することがある。
【００１３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、簡素な構造及び工程により動画偽輪郭による画質の低下を低減することができる動画偽輪郭発生箇所の特定方法、画像信号の処理方法及び画像信号の処理装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る動画偽輪郭発生箇所の特定方法は、１フィールド期間を輝度の相対比が異なる複数個のサブフィールドに分割し、前記各サブフィールド毎の輝度の組み合わせにより表示装置に階調を表現させたときに発生する動画偽輪郭の発生箇所を特定する方法において、それを含み互いに連続して前記表示装置に配列された複数個の画素の間で前記１フィールド期間内の階調レベルが滑らかに変化すると共に、前記複数個の画素の前記１フィールド期間内の階調レベルの配列の中に少なくとも１のサブフィールドの桁上げ又は桁下げを含む画素を検出する工程を有することを特徴とする。
【００１５】
なお、前記サブフィールドの桁上げ又は桁下げを含むか否かの判断は輝度が所定値以上のサブフィールドについてのみ行うことが好ましい。
【００１６】
本発明に係る他の動画偽輪郭発生箇所の特定方法は、１フィールド期間を輝度の相対比が異なる複数個のサブフィールドに分割し、前記各サブフィールド毎の輝度の組み合わせにより表示装置に階調を表現させたときに発生する動画偽輪郭の発生箇所を特定する方法において、それを含み互いに連続して前記表示装置に配列された複数個の画素の間で前記１フィールド期間内の階調レベルが滑らかに変化すると共に、前記複数個の画素に含まれ互いに隣り合う２個の画素の間における前記１フィールド期間内の発光時間帯の変化量が所定値以上となる画素を検出する工程を有することを特徴とする。
【００１７】
前記階調レベルが滑らかに変化する領域は、例えば前記階調レベルが単調に増加又は減少する領域である。なお、「単調に増加又は減少する」とは、画素が配列するある一方向において、順次階調レベルが増加するか、又は減少する状態をいう。
【００１８】
前記検出された画素が前記１フィールド期間の画像内の輪郭から一定の範囲内にあるか否かを判定することにより、輪郭のぼやけを防止することが可能となる。この場合、例えば前記検出された画素を含む複数個の画素の階調レベルを示す画像信号にフィルタリング処理を施すことが可能である。
【００１９】
本発明においては、連続する階調レベルの変化の仕方に基づいて上述のような一定の条件を満たす画素を検出している。従って、画像の移動の有無に拘わらず、動画偽輪郭が発生すると想定される画素を特定できるので、従来のフレームバッファのような高コストの回路を設ける必要がない。
【００２０】
本発明に係る画像信号の処理方法は、１フィールド期間を輝度の相対比が異なる複数個のサブフィールドに分割し、前記各サブフィールド毎の輝度の組み合わせにより表示装置に階調を表現させるための画像信号を処理する画像信号の処理方法において、互いに連続して前記表示装置に配列された複数個の画素のうち、前記動画偽輪郭発生箇所の特定方法により特定された画素の画素値を入れ換えることにより階調レベルの配列を変更し、前記階調レベルの配列の中に含まれるサブフィールドの桁上げの総数及び桁下げの総数のうち少なくとも一方を増加させる工程を有することを特徴とする。
【００２１】
本発明においては、動画偽輪郭の発生領域が分散され、互いに相殺されるため、動画品質の低下を抑えながら、動画偽輪郭による画質の低下を低減することができる。
【００２２】
従って、前記少なくとも一方を増加させる工程により、前記配列の変更後の桁上げの総数と桁下げの総数との差の絶対値が０又は１となることが好ましく、また、前記複数個の画素の階調レベル内で桁上げ及び桁下げが交互に出現することが好ましい。
【００２３】
更に、前記少なくとも一方を増加させる工程は、例えば２個の画素間で夫々の階調レベルを入れ換える工程を有し、この場合、前記２個の画素を互いに隣り合ったものとすることにより、階調レベルの入れ換えが行われる領域が狭くなるため、動画品質の低下を最小限に留めることが可能である。
【００２４】
本発明に係る画像信号の処理装置は、１フィールド期間を輝度の相対比が異なる複数個のサブフィールドに分割し、前記各サブフィールド毎の輝度の組み合わせにより表示装置に階調を表現させるための画像信号を処理する画像信号の処理装置において、互いに連続して前記表示装置に配列された複数個の画素のうち、前記動画偽輪郭発生箇所の特定方法により特定された画素の画素値を入れ換えることにより階調レベルの配列を変更し、前記階調レベルの配列の中に含まれるサブフィールドの桁上げの総数及び桁下げの総数のうち少なくとも一方を増加させる画素値入れ換え器を有することを特徴とする。
【００２５】
それを含み互いに連続して前記表示装置に配列された複数個の画素の間で前記１フィールド期間内の階調レベルが滑らかに変化すると共に、前記複数個の画素の前記１フィールド期間内の階調レベルの配列の中に少なくとも１のサブフィールドの桁上げ又は桁下げを含む画素を検出するか、又は前記複数個の画素に含まれ互いに隣り合う２個の画素の間における前記１フィールド期間内の発光時間帯の変化量が所定値以上となる画素を検出する検出器を更に設け、前記検出器により検出された画素が前記画素値入れ換え器により階調レベルの配列が変更される前記複数個の画素に含まれているものとすることにより、フレームバッファを必要としない簡素な構成によって動画偽輪郭を効率的に低減することが可能となる。
【００２６】
なお、前記画素値入れ換え器は、前記配列の変更後の桁上げの総数と桁下げの総数との差の絶対値を０又は１とすることが好ましく、また、前記複数個の画素の階調レベル内で桁上げ及び桁下げを交互に出現させることが好ましい。
【００２７】
また、前記画素値入れ換え器は、例えば２個の画素間で夫々の階調レベルを入れ換え、この場合前記２個の画素が互いに隣り合っていることが好ましい。
【００２８】
更に、前記１フィールド期間の画像信号とその直前又は直後の１フィールド期間の画像信号とを比較して画像の動きを検出する動き検出回路と、前記検出器及び動き検出回路の両出力信号に基づいて前記画素値入れ換え器による前記配列の変更の有無を決定する第２の検出器と、を設けることにより、動きベクトルの検出が可能となり、動画偽輪郭が発生すると想定する画素をより一層適切に特製することができるようになり、画質の低下をより抑制しながら動画偽輪郭を低減することが可能となる。
【００２９】
なお、本願明細書において、桁上げとは、１フィールド期間内のサブフィールドの配列順序に拘わらず、視線が移動する方向で隣り合う画素間において、先に通過する画素の階調レベルを表現するために発光する１又は複数のサブフィールド（第１サブフィールド群）と、その次に通過する画素の階調レベルを表現するために発光する１又は複数のサブフィールド（第２サブフィールド群）との間に、次の２つの関係が成り立つ場合をいう。
（ａ）第１サブフィールド群のうちで重みが最上位のサブフィールド又はその１つ下位のサブフィールドのいずれかが、第２サブフィールド群に含まれていないこと。
（ｂ）第１サブフィールド群のうちで重みが最上位のサブフィールドよりも上位のサブフィールドが第２サブフィールド群に含まれていること。
【００３０】
一方、桁下げとは、１フィールド期間内のサブフィールドの配列順序に拘わらず、上記（ａ）及び（ｂ）の逆の関係が成り立つ場合をいう。従って、ある一方向に視線が移動したときに桁上げが生じるときには、その逆方向に視線が移動すると、桁下げが生じるという関係がある。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る画像信号の処理装置について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る画像信号の処理装置を示すブロック図である。
【００３２】
第１の実施形態には、１フィールド期間分の画像データから動画偽輪郭が発生すると想定される画素を検出する動画偽輪郭検出器１０、及びこの動画偽輪郭検出器１０により特定された画素に対して画素値の入れ換えを行う画素値入れ換え器２０が設けられている。更に、動画偽輪郭検出器１０及び画素値入れ換え器２０から参照可能であって、各階調レベルとサブフィールドの発光／非発光との関係が記録されたルックアップテーブルＬＵＴ（図示せず）が設けられている。図２はルックアップテーブルＬＵＴの内容を示す図である。図２には、サブフィールド数を５として３２階調を表現する場合について、各階調レベルを表現するときのサブフィールドの発光／非発光の状態の一例を示す。図２に示すように、１フィールドを５つのサブフィールドに分けた領域のうち、先頭から順にＳＦ１，ＳＦ２，…，ＳＦ５とし、各領域の発光期間の比を１：２：４：８：１６とする。また、図２において、サブフィールドが発光している状態を●で表す。
【００３３】
次に、動画偽輪郭検出器１０について説明する。図４は動画偽輪郭検出器１０の構成を示すブロック図である。動画偽輪郭検出器１０には、例えば表示装置の左からｉ列目、上からｊ行目の画像Ａ（ｉ，ｊ）の画素値（階調レベル）Ｐ（ｉ，ｊ）が入力される桁上げ／桁下げ判別器１１、単調性判別器１２及び輪郭検出器１３が設けられている。なお、本願明細書においては、特に明記しない限り、行及び列の数及び位置は、同一色を発光する画素におけるものを示す。
【００３４】
桁上げ／桁下げ判別器１１は、例えば画像Ａ（ｉ，ｊ）の画素値Ｐ（ｉ，ｊ）だけでなく、同一行で連続する画素Ａ（ｉ＋１，ｊ）、Ａ（ｉ＋２，ｊ）及びＡ（ｉ＋３，ｊ）の各画素値Ｐ（ｉ＋１，ｊ）、Ｐ（ｉ＋２，ｊ）及びＰ（ｉ＋３，ｊ）をも格納し、図２に示すルックアップテーブルＬＵＴに基づいて作成された桁上げ／桁下げ判別用テーブル（図３）を参照し、これらの４種の画素値の中に桁上げ／桁下げ判別用テーブルに規定するものが存在する場合に、画像Ａ（ｉ，ｊ）に対する出力信号ＯＵＴ１をハイとし、存在しない場合には、画像Ａ（ｉ，ｊ）に対する出力信号ＯＵＴ１をロウとする。
【００３５】
桁上げ／桁下げ判別用テーブルには、隣り合う画素間において、両者の重みを表現するために発光する各サブフィールドを比較し、次の条件を満たすものが規定されている。即ち、上位の階調レベルを表現するために発光する１又は複数個のサブフィールド（上位用サブフィールド群）のうちで重みが最上位のサブフィールド又はその１つ下位のサブフィールドのいずれかが、下位の階調レベルを表現するために発光する１又は複数個のサブフィールド（下位用サブフィールド群）に含まれていないことが条件とされている。
【００３６】
例えば、階調レベル１５及び階調レベル１６については、階調レベル１５を表現するためのサブフィールドＳＦ３及びＳＦ４が階調レベル１６を表現するためのサブフィールドに含まれておらず、それよりも上位のサブフィールドＳＦ５が階調レベル１６を表現する際に選択されて発光するため、階調レベル１５と階調レベル１６との連続した配列が桁上げ／桁下げ判別用テーブルに規定されている。また、階調レベル１５及び階調レベル２４については、階調レベル１５を表現するためのサブフィールドＳＦ３が階調レベル２４を表現するためのサブフィールドに含まれておらず、階調レベル１５を表現するための最上位サブフィールドＳＦ４よりも上位のサブフィールドＳＦ５が階調レベル２４を表現する際に選択されて発光するため、階調レベル１５と階調レベル２４との連続した配列も桁上げ／桁下げ判別用テーブルに規定されている。
【００３７】
一方、階調レベル２４及び階調レベル３１については、階調レベル２４を表現するためのサブフィールドＳＦ４及びＳＦ５が階調レベル３１を表現するため、階調レベル２４と階調レベル３１との連続した配列は桁上げ／桁下げ判別用テーブルに規定されていない。
【００３８】
つまり、桁上げ／桁下げ判別用テーブルに規定されている配列は、連続する２つの階調レベル間でサブフィールドの発光／非発光の状態が反転し、発光の時間的分布が大きく異なるものである。このような発光の時間帯が反転した関係にある画素を視線が通り過ぎると、階調が乱れたものとして認識してしまい偽輪郭が発生する。
【００３９】
なお、重みが所定値よりも低いサブフィールド、例えば重みが２以下のサブフィールドＳＦ１及びＳＦ２については、その発光の有無を考慮せずに桁上げ／桁下げ判別用テーブルに規定する配列を決定してもよい。
【００４０】
単調性判別器１２は、例えば桁上げ／桁下げ判別器１１と同様に、画像Ａ（ｉ，ｊ）の画素値Ｐ（ｉ，ｊ）だけでなく、同一行で連続する画素Ａ（ｉ＋１，ｊ）、Ａ（ｉ＋２，ｊ）及びＡ（ｉ＋３，ｊ）の各画素値Ｐ（ｉ＋１，ｊ）、Ｐ（ｉ＋２，ｊ）及びＰ（ｉ＋３，ｊ）をも格納し、これらの画素値の間に、数式１又は２の関係があるか否かを判別する。
【００４１】
【数１】

【００４２】
【数２】

【００４３】
そして、数式１又は２に規定する関係がある場合に、出力信号ＯＵＴ２をハイとし、数式１又は２に規定する関係がない場合には、出力信号ＯＵＴ２をロウとする。
【００４４】
輪郭検出器１３には、例えば画像Ａ（ｉ，ｊ）の画素値Ｐ（ｉ，ｊ）だけでなく、その周囲の３×３の領域内の画素値Ｐ（ｉ−１，ｊ−１）、Ｐ（ｉ，ｊ−１）、Ｐ（ｉ＋１，ｊ−１）、Ｐ（ｉ−１，ｊ）、Ｐ（ｉ＋１，ｊ）、Ｐ（ｉ−１，ｊ＋１）、Ｐ（ｉ，ｊ＋１）及びＰ（ｉ＋１，ｊ＋１）の総計で９種の画素値を格納し、これらに所定のフィルタリング処理を施すフィルタ回路１３ａが設けられている。フィルタの種類は特に限定されるものではなく、例えばロビンソンフィルタを使用することができる。図５はロビンソンフィルタで使用するフィルタを示す模式図である。ロビンソンフィルタでは、先ず、図５（ａ）に示す画素値に対し図５（ｂ）に示すフィルタを画素毎に乗算し、その総和を求める。以降、同様にして、図５（ａ）に示す画素値に対し図５（ｃ）乃至（ｉ）に示すフィルタを画素毎に乗算し、フィルタ毎に乗算結果の総和を求め、総計で８種の総和を得る。そして、８種の総和のうちで最も大きい値を画素Ａ（ｉ，ｊ）のフィルタリング結果値（フィルタ回路１３ａの出力値）とする。
【００４５】
輪郭検出器１３には、フィルタ回路１３ａの出力値に基づき１フィールドを構成する全画素の画素値から平均輝度レベル（ＡＰＬ：Average Picture Level）を算出するＡＰＬ演算回路１３ｂ並びにこのＡＰＬ演算回路１３ｂから出力された平均輝度レベルに関連した閾値及びフィルタ回路１３ａの出力値を入力する２値化回路１３ｃが更に設けられている。２値化回路１３ｃは、閾値とフィルタ回路１３ａの出力値とを比較し、フィルタ回路１３ａの出力値の方が大きい場合に、その画素が輪郭に位置しているとして出力信号ＯＵＴ３をロウとし、フィルタ回路１３ａの出力値が閾値以下の場合には、その画素が輪郭に位置していないとして出力信号ＯＵＴ３をハイとする。
【００４６】
動画偽輪郭検出器１０には、桁上げ／桁下げ判別器１１の出力信号ＯＵＴ１、単調性判別器１２の出力信号ＯＵＴ２及び輪郭検出器１３の出力信号ＯＵＴ３を入力するフラグ生成回路１６が設けられている。フラグ生成回路１６は、画素値Ｐ（Ｉ，Ｊ）に対し、出力信号ＯＵＴ１、ＯＵＴ２及びＯＵＴ３がいずれもハイである場合に、その出力信号であるフラグＦ（ｉ，ｊ）をオンとし、それ以外の場合には、フラグＦ（ｉ，ｊ）をオフとする。つまり、フラグＦ（ｉ，ｊ）は、次の３つの条件が満たされる場合にのみ、フラグＦ（ｉ，ｊ）をオンとする。
（ａ）画素値Ｐ（ｉ，ｊ）、Ｐ（ｉ＋１，ｊ）、Ｐ（ｉ＋２，ｊ）及びＰ（ｉ＋３，ｊ）に桁上げ／又は桁下げが存在すること。
（ｂ）画素値Ｐ（ｉ，ｊ）、Ｐ（ｉ＋１，ｊ）、Ｐ（ｉ＋２，ｊ）及びＰ（ｉ＋３，ｊ）が単調に増加又は減少していること。
（ｃ）画素Ａ（ｉ，ｊ）、Ａ（ｉ＋１，ｊ）、Ａ（ｉ＋２，ｊ）及びＡ（ｉ＋３，ｊ）が輪郭に位置していないこと。
【００４７】
次に、画素値入れ換え器２０について説明する。画素値入れ換え器２０は、画素Ａ（ｉ，ｊ）に対する動画偽輪郭判定フラグＦ（ｉ，ｊ）がオンのときに、画素Ａ（ｉ，ｊ）を含む予め設定されたｍ行×ｎ列の領域で画素値の入れ換えを行う回路である。本実施形態では、例えば１行×４列の領域で、図６に示すように、画素値の入れ換えを行う。つまり、フラグＦ（ｉ，ｊ）がオンの場合、画素Ａ（ｉ，ｊ）の画素値を画素値Ｐ（ｉ＋２，ｊ）とし、画素Ａ（ｉ＋１，ｊ）の画素値を画素値Ｐ（ｉ，ｊ）とし、画素Ａ（ｉ＋２，ｊ）の画素値を画素値Ｐ（ｉ＋３，ｊ）とし、画素Ａ（ｉ＋３，ｊ）の画素値を画素値Ｐ（ｉ＋１，ｊ）とする。
【００４８】
次に、上述のように構成された第１の実施形態に係る画像信号の処理装置の動作として、動画偽輪郭発生箇所の特定方法及び画像信号の処理方法について説明する。
【００４９】
本実施形態においては、動画偽輪郭検出器１０及び画素値入れ換え器２０に１フィールドを構成する全画素の画素値Ｐ（ｉ，ｊ）が順次入力される。そして、動画偽輪郭検出器１０において、フラグＦ（ｉ，ｊ）のオン／オフを決定する。フラグＦ（ｉ，ｊ）がオフであれば、画素値入れ換え器２０は入力された画素値Ｐ（ｉ，ｊ）を画素値Ｐ′（ｉ，ｊ）としてそのまま出力し、フラグＦ（ｉ，ｊ）がオンであれば、画素値入れ換え器２０は入力された画素値Ｐ（ｉ，ｊ）に対して、図６に示すような入れ換えを行って、その結果得られた新たな画素値Ｐ′（ｉ，ｊ）を出力する。
【００５０】
ここで、Ｐ（ｉ，ｊ）とＰ（ｉ＋１，ｊ）との間に桁上げ又は桁下げがある場合をａとし、同様にＰ（ｉ＋１，ｊ）とＰ（ｉ＋２，ｊ）との間に桁上げ又は桁下げがある場合をｂとし、Ｐ（ｉ＋２，ｊ）とＰ（ｉ＋３，ｊ）との間に桁上げ又は桁下げがある場合をｃとする。また、画素Ａ（ｉ，ｊ）〜Ａ（ｉ＋３，ｊ）上を視線が移動するとき、視覚として認識される画像と原信号とのずれ（以下、階調の乱れという。）が原信号よりも明るい方（以下、明という。）、あるいは暗い方（以下、暗という。）であったとする。
【００５１】
視線が動いたときに、図７のａ、ｂ又はｃのいずれかの場合に、画素値入れ換え器２０による入れ換え方法の一例として図６のようにすると、入れ換えた結果として入れ換えを行った後に見える階調の乱れは図７のようになる。なお、図７において、△は原信号よりも明るい（又は暗い）方向への階調の乱れ（桁上げ（又は桁下げ））を表し、▲は原信号よりも暗い（又は明るい）方向への階調の乱れ（桁下げ（又は桁上げ））を表す。
【００５２】
つまり、ａ、ｂ又はｃのいずれの場合であっても、図７に示すように、動画偽輪郭検出器１０及び画素値入れ換え器２０に入力された原画像データと比較すると、桁上げの総数又は桁下げの総数のすくなくとも一方が増加すると共に、△と▲とが交互に配列して行方向で連続する複数の画素間で桁上げと桁下げとが交互に配列する。また、いずれの場合にも、桁上げの数と桁下げの数との差の絶対値が１以下（０又は１）となる。
【００５３】
このような第１の実施形態によれば、動画偽輪郭検出器１０により、１フィールド期間分の画像データから動画偽輪郭が発生すると想定される画素を検出しているので、従来のように複数フィールドの画像データから動画偽輪郭が発生すると想定される画素を検出する場合に必要とされるフレームバッファが不要である。従って、コストが低減される。また、動画ベクトルを検出する際に生じる誤検出及びその結果生じる画像の著しい劣化を回避できる。
【００５４】
また、画素値入れ換え器２０による画素値の入れ換えにより、図７に示すように、桁上げと桁下げとが交互に出現するようになるため、原信号よりも明るい方向への階調の乱れと暗い方向への階調の乱れとが互いに緩和し合い、動画偽輪郭が低減される。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、動画偽輪郭の発生箇所の特定に当たって動きベクトルも検出する構成を採用する。図８は本発明の第２の実施形態に係る画像信号の処理装置を示すブロック図である。なお、図８に示す第２の実施形態において、図１に示す第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５６】
第２の実施形態には、画素値Ｐ（ｉ，ｊ）を１フィールド分だけ遅延して出力する遅延回路３０、並びに画素値Ｐ（ｉ，ｊ）及び遅延回路３０から出力された１フィールド前の画素値Ｐ（ｉ，ｊ）から２フィールド間の画素Ａ（ｉ，ｊ）における動きを検出する動静判定器４０が設けられている。遅延回路３０としては、例えばフレームバッファを使用することができる。動静判定器４０は、例えば画素Ａ（ｉ，ｊ）に動きを検出した場合に、フラグＦ２（ｉ，ｊ）をオフにし、動きを検出しない場合には、フラグＦ２（ｉ，ｊ）をオンとする。更に、動画偽輪郭検出器１０と画素値入れ換え器２０との間に、動画偽輪郭検出器１０から出力されたフラグＦ（ｉ，ｊ）がオンであり、動静判定器４０から出力されたフラグＦ２（ｉ，ｊ）がオフの場合にのみ、その出力信号であるフラグＦ３（ｉ，ｊ）をオンにする動画偽輪郭検出器５０が設けられている。本実施形態においては、画素値入れ換え器２０は、フラグＦ３（ｉ，ｊ）に基づいて画素値の入れ換えの有無を決定する。本実施形態においては、遅延回路３０及び静動判定器４０から動き検出回路が構成されている。
【００５７】
このように構成された第２の実施形態においては、動画偽輪郭検出器１０が第１の実施形態と同様の動作を行うと共に、動画偽輪郭検出器１０による検出の対象としているフィールドにおける画素Ａ（ｉ，ｊ）の画素値Ｐ（ｉ，ｊ）とその前又は後のフィールドにおける画素Ａ（ｉ，ｊ）の画素値Ｐ（ｉ，ｊ）とを静動判定器４０が比較し、その同一性を判断する。静動判定器４０は、両画素値が同一の場合に、フラグＦ２（ｉ，ｊ）をオンとし、不一致の場合には、フラグＦ２（ｉ，ｊ）をオフとする。
【００５８】
その後、動画偽輪郭検出器５０は、動画偽輪郭検出器１０から出力されたフラグＦ（ｉ，ｊ）及び静動判定器４０から出力されたフラグＦ２（ｉ，ｊ）を入力とし、動画偽輪郭検出器１０からオンのフラグＦ（ｉ，ｊ）が入力され、且つ、静動判定器４０からオフのフラグＦ２（ｉ，ｊ）が入力された場合に、その出力信号であるフラグＦ３（ｉ，ｊ）をオンにして出力する。
【００５９】
そして、画素値入れ換え器２０が第１の実施形態と同様の動作により画素値Ｐ′（ｉ，ｊ）を出力する。
【００６０】
このような第２の実施形態によれば、静動判定器４０により静止画像であるか否かを検出しており、静止画像が入力された場合には画素値入れ換え器２０による処理を行わないので、静止画像での画質の劣化を抑制することができる。
【００６１】
なお、第１及び第２の実施形態に係る画像信号の処理装置は、動画偽輪郭の検出及びその検出結果に基づく信号処理のいずれも新規な方法で行うものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、動画偽輪郭の検出を従来の方法により実行した上で、その検出結果に基づく信号処理を本願発明方法により実行してもよく、動画偽輪郭の検出を本願発明方法により実行した上で、その検出結果に基づく信号処理を従来の方法により実行してもよい。いずれの場合にも、本願発明方法による効果が得られる。例えば、入れ換え対象の画素値の条件としては必ずしも数式１又は２が成り立つ必要はなく、画素値の入れ換えを行った結果、△と▲とが交互に出現すれば、動画偽輪郭は低減される。
【００６２】
また、動画偽輪郭検出器１０による輪郭の検出は、輪郭がぼやけることを防止するために行うものであり、動画偽輪郭低減のためには必ずしも必要なものではない。また、輪郭の検出を行う場合には、入力された画像データにおいて実際に輪郭が存在する画素についてのみならず、その周囲の画素についてもフラグをオフにすることが好ましい。これは、実際に輪郭が存在する画素についてのみフラグをオフにしても、その周囲の画素について画素値入れ換え器２０による画素値の入れ換えが行われると、輪郭がぼやけることがあるからである。前述のロビンソンフィルタは、比較的なだらかなピークを出力するため、このような処理に好適である。例えば、３×３の画素に対してフィルタをかける場合には、８×８又は１６×１６程度の画素の範囲で輪郭が存在しているものとして、これらの画素についての出力信号ＯＵＴ３をロウにする。
【００６３】
更に、画素値の入れ換えは、図６に示すものに限定されるものではなく、例えば、図９（ａ）に示すように、２個の画素の間でそれらの画素値を入れ換えてもよいし、図９（ｂ）に示すように、２個の画素毎に画素値を入れ換えてもよい。なお、図９中の△は桁上げがある位置を示し、▲は桁下げがある位置を示す。
【００６４】
更にまた、１フィールド期間を構成するサブフィールドの数及び階調数も特に限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、輝度比が１：２：３：４：５：７：９の順で配列された７つのサブフィールドで３２階調を表現するようにしてもよい。また、図１１に示すように、最も重み付けが重いサブフィールドを１フィールド期間の中心におき、その前後に互いに重み付けが等しいサブフィールドを２個ずつ配列して６４階調を表現するようにしてもよい。この場合でも、桁上げ及び桁下げの有無の判別は、発光するサブフィールドの重みのみに基づいて行われ、サブフィールドの配列位置の影響を受けない。
【００６５】
また、画素値の入れ換えは行方向に配列する画素間に限定されるものではなく、列方向で上記のような画素値の入れ換えを行った場合でも同様の効果が得られる。入れ換える画素数は連続した任意の領域ｍ行×ｎ列で行ってもよく、その場合には、図１２に示すように、階調の乱れが交互に市松模様状に出現するように画素値の入れ換えを行う。
【００６６】
更に、本発明が可能な表示装置は、プラズマディスプレイに限定されるものではなく、サブフィールド法を採用するもの、例えばミラーデバイス及び有機ＥＬディスプレイ等にも適用可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る動画偽輪郭発生箇所の特定方法によれば、フレームバッファ等の１フィールド期間分の遅延を生じさせるための回路を必要とせずに動画偽輪郭が発生すると想定される箇所を特定できるので、装置の構造を簡素化できる。
【００６８】
また、本発明に係る画像信号の処理方法又は画像信号の処理装置によれば、階調レベルの入れ換えによって、動画偽輪郭を分散させることができる。従って、動画偽輪郭による画質の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像信号の処理装置を示すブロック図である。
【図２】ルックアップテーブルＬＵＴの内容を示す図である。
【図３】桁上げ／桁下げ判別用テーブルの内容を示す図である。
【図４】動画偽輪郭検出器１０の構成を示すブロック図である。
【図５】ロビンソンフィルタで使用するフィルタを示す模式図である。
【図６】画素値入れ換え器２０による画素値の入れ換え方を示す図である。
【図７】第１の実施形態における動画偽輪郭の分散の様子を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る画像信号の処理装置を示すブロック図である。
【図９】画素値の入れ換え方の例を示す図である。
【図１０】１フィールド期間を７サブフィールドで構成した場合の発光／非発光の状態の例を示す図である。
【図１１】１フィールド期間内に重みが等しいサブフィールドを複数設けた場合の発光／非発光の状態の例を示す図である。
【図１２】ｍ行×ｎ列の領域配置された画素における階調の乱れを示す模式図である。
【符号の説明】
１０；動画偽輪郭検出器
１１；桁上げ／桁下げ判別器
１２；単調性判別器
１３；輪郭検出器
１６；フラグ生成回路
２０；画素値入れ換え器
３０；遅延回路
４０；静動判定器
５０；動画偽輪郭検出器

Claims

１フィールド期間を輝度の相対比が異なる複数個のサブフィールドに分割し、前記各サブフィールド毎の輝度の組み合わせにより表示装置に階調を表現させたときに発生する動画偽輪郭の発生箇所を特定する方法において、それを含み互いに連続して前記表示装置に配列された複数個の画素の間で前記１フィールド期間内の階調レベルが滑らかに変化すると共に、前記複数個の画素の前記１フィールド期間内の階調レベルの配列の中に少なくとも１のサブフィールドの桁上げ又は桁下げを含む画素を検出する工程を有することを特徴とする動画偽輪郭発生箇所の特定方法。
前記サブフィールドの桁上げ又は桁下げを含むか否かの判断は輝度が所定値以上のサブフィールドについてのみ行うことを特徴とする請求項１に記載の動画偽輪郭発生箇所の特定方法。
１フィールド期間を輝度の相対比が異なる複数個のサブフィールドに分割し、前記各サブフィールド毎の輝度の組み合わせにより表示装置に階調を表現させたときに発生する動画偽輪郭の発生箇所を特定する方法において、それを含み互いに連続して前記表示装置に配列された複数個の画素の間で前記１フィールド期間内の階調レベルが滑らかに変化すると共に、前記複数個の画素に含まれ互いに隣り合う２個の画素の間における前記１フィールド期間内の発光時間帯の変化量が所定値以上となる画素を検出する工程を有することを特徴とする動画偽輪郭発生箇所の特定方法。
前記階調レベルが滑らかに変化する領域は、前記階調レベルが単調に増加又は減少する領域であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の動画偽輪郭発生箇所の特定方法。
前記検出された画素が前記１フィールド期間の画像内の輪郭から一定の範囲内にあるか否かを判定する工程を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の動画偽輪郭発生箇所の特定方法。
前記輪郭から一定の範囲内にあるか否かを判定する工程は、前記検出された画素を含む複数個の画素の階調レベルを示す画像信号にフィルタリング処理を施す工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の動画偽輪郭発生箇所の特定方法。
１フィールド期間を輝度の相対比が異なる複数個のサブフィールドに分割し、前記各サブフィールド毎の輝度の組み合わせにより表示装置に階調を表現させるための画像信号を処理する画像信号の処理方法において、互いに連続して前記表示装置に配列された複数個の画素のうち、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の動画偽輪郭発生箇所の特定方法により特定された画素の画素値を入れ換えることにより階調レベルの配列を変更し、前記階調レベルの配列の中に含まれるサブフィールドの桁上げの総数及び桁下げの総数のうち少なくとも一方を増加させる工程を有することを特徴とする画像信号の処理方法。
前記少なくとも一方を増加させる工程により、前記配列の変更後の桁上げの総数と桁下げの総数との差の絶対値が０又は１となることを特徴とする請求項７に記載の画像信号の処理方法。
前記少なくとも一方を増加させる工程により、前記複数個の画素の階調レベル内で桁上げ及び桁下げが交互に出現することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像信号の処理方法。
前記少なくとも一方を増加させる工程は、２個の画素間で夫々の階調レベルを入れ換える工程を有することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の画像信号の処理方法。
前記２個の画素が互いに隣り合っていることを特徴とする請求項１０に記載の画像信号の処理方法。
１フィールド期間を輝度の相対比が異なる複数個のサブフィールドに分割し、前記各サブフィールド毎の輝度の組み合わせにより表示装置に階調を表現させるための画像信号を処理する画像信号の処理装置において、互いに連続して前記表示装置に配列された複数個の画素のうち、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の動画偽輪郭発生箇所の特定方法により特定された画素の画素値を入れ換えることにより階調レベルの配列を変更し、前記階調レベルの配列の中に含まれるサブフィールドの桁上げの総数及び桁下げの総数のうち少なくとも一方を増加させる画素値入れ換え器を有することを特徴とする画像信号の処理装置。
それを含み互いに連続して前記表示装置に配列された複数個の画素の間で前記１フィールド期間内の階調レベルが滑らかに変化すると共に、前記複数個の画素の前記１フィールド期間内の階調レベルの配列の中に少なくとも１のサブフィールドの桁上げ又は桁下げを含む画素を検出する検出器を有し、前記検出器により検出された画素が前記画素値入れ換え器により階調レベルの配列が変更される前記複数個の画素に含まれていることを特徴とする請求項１２に記載の画像信号の処理装置。
それを含み互いに連続して前記表示装置に配列された複数個の画素の間で前記１フィールド期間内の階調レベルが滑らかに変化すると共に、前記複数個の画素に含まれ互いに隣り合う２個の画素の間における前記１フィールド期間内の発光時間帯の変化量が所定値以上となる画素を検出する検出器を有し、前記検出器により検出された画素が前記画素値入れ換え器により階調レベルの配列が変更される前記複数個の画素に含まれていることを特徴とする請求項１２に記載の画像信号の処理装置。
前記画素値入れ換え器は、前記配列の変更後の桁上げの総数と桁下げの総数との差の絶対値を０又は１とすることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の画像信号の処理装置。
前記画素値入れ換え器は、前記複数個の画素の階調レベル内で桁上げ及び桁下げを交互に出現させることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の画像信号の処理装置。
前記画素値入れ換え器は、２個の画素間で夫々の階調レベルを入れ換えることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の画像信号の処理装置。
前記２個の画素が互いに隣り合っていることを特徴とする請求項１７に記載の画像信号の処理装置。
前記１フィールド期間の画像信号とその直前又は直後の１フィールド期間の画像信号とを比較して画像の動きを検出する動き検出回路と、前記検出器及び動き検出回路の両出力信号に基づいて前記画素値入れ換え器による前記配列の変更の有無を決定する第２の検出器と、を有することを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか１項に記載の画像信号の処理装置。