JP3885750B2

JP3885750B2 - 異なった特徴の画像が混在する画像を表す画像信号の階調特性制御

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Publication number: JP3885750B2
Application number: JP2003074784A
Authority: JP
Inventors: 達彦昇
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: JP2004282661A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像信号の階調特性を制御することにより、表示される画像の高画質化を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像表示装置として、画像を投写表示するプロジェクタが普及しつつある。このプロジェクタは、液晶パネルのような非発光型の表示デバイスをライトバルブと呼ばれる光変調装置として用い、照明光を変調することにより画像を表示する投写型の画像表示装置である。なお、このような非発光型の表示デバイスを用いた直視型の画像表示装置もある。
【０００３】
非発光型の表示デバイスを用いた画像表示装置では、一般に、ＣＲＴ等の発光型の表示デバイスを用いた画像表示装置に比べて、コントラストが低く高画質化のネックとなっている。このため、コントラストを向上させて画質の向上を図ることが望まれている。
【０００４】
画像のコントラストを向上させる従来の第１の手法として、入力画像信号の特徴を検出し、検出した特徴に基づいて画像信号の階調特性を動的に制御する手法が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。また、第２の手法として、表示された画像の任意の領域をユーザが選択して、選択領域の画像の画質を調整する手法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３６６１２１号公報
【特許文献２】
特開平９−１４９２５７号公報
【特許文献３】
特開平１１−１４６２１９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の第１の手法では、以下で説明するような不具合が発生する。図１０は、従来の手法による不具合について示す説明図である。図１０は、１つの画像中に、明るい画像領域と暗い画像領域の異なった特徴を有する画像領域が混在する画像を示している。
【０００７】
従来の第１の手法では、１つの画像を表す画像信号のすべてに対して、同一の階調変換特性に基づいて階調特性の制御を実行している。このため、図１０に示した混在画像に対して、例えば、暗い画像領域のコントラストを向上させるように画像信号の階調変換特性を設定したとする。これにより、暗い画像領域に対しては、良好な階調特性の制御を行って画質の向上を図ることができる。しかしながら、暗い画像に合わせて設定された階調変換特性では、明るい画像領域の明側および暗側の画像がつぶれてしまい、明るい画像領域に対しては却って画質の劣化を招く場合がある。
【０００８】
また、従来の第２の手法では、いったん画像を表示し、調整したい領域を選択する必要があり、自動的に画質の調整することができないため、動画像の表示に適用することができない。
【０００９】
以上説明したように、従来の手法では、１つの画像中に異なった特徴の画像領域が混在するような場合について、十分に工夫されていないという問題があった。なお、上述のような異なった特徴の画像領域が混在する画像の画質調整の問題は、非発光型の表示デバイスを用いた画像表示装置だけでなく、発光型の表示デバイスを用いた画像表示装置においても発生する問題である。
【００１０】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、異なった特徴の画像領域が混在する画像を表す画像信号の階調特性をうまく制御することのできる技術を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記目的を達成するために、本発明の装置は、入力画像信号に基づく画像を表示する画像表示装置であって、
前記入力画像信号の表す画像を複数の領域に区分し、各区分領域に含まれている区分画像の特徴を表す特徴情報を前記区分領域ごとに取得する特徴情報取得部と、
前記区分領域ごとに取得された特徴情報に基づいて各区分領域をグループ分けし、各グループに含まれているグループ画像の特徴情報を前記グループごとに取得するグループ化処理部と、
前記グループごとに、取得された特徴情報に基づいて階調変換特性を決定するとともに、そのグループについて決定された階調変換特性に従って、そのグループに含まれているグループ画像に対応する信号の階調を変換する階調変換処理部と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
上記画像表示装置では、グループ分けされたグループごとに、階調変換特性が決定され、それぞれ信号の階調が変換される。これにより、異なった特徴の画像領域が混在する画像に対して、それぞれの画像領域ごとに適切な階調変換特性を決定して、良好な階調特性の制御を行うことができる。
【００１３】
ここで、前記グループ化処理部は、ある区分領域を基準領域とした場合に、前記各区分領域のうち、取得された特徴情報に含まれる所定の特徴量が、前記基準領域における所定の特徴量を基準として所定の許容範囲内にある区分領域を、前記基準領域と同一のグループとすることが好ましい。
【００１４】
こうすれば、基準領域における所定の特徴量を基準として所定の許容範囲内にある特徴量を有する区分領域を同一グループとすることができるので、容易にグループ分けを行うことができる。
【００１５】
また、前記グループ化処理部は、ある区分領域を基準領域とした場合に、前記基準領域に隣接する区分領域のうち、取得された特徴情報に含まれる所定の特徴量が、前記基準領域における所定の特徴量を基準として所定の許容範囲内にある区分領域を、前記基準領域と同一のグループとするとともに、同一グループとされた区分領域にさらに隣接する区分領域のうち、前記取得された特徴情報に含まれる所定の特徴量が、前記基準領域における所定の特徴量を基準として所定の許容範囲内にある区分領域を、前記基準領域と同一のグループとすることも好ましい。
【００１６】
通常、隣接する区分領域は、同一のグループにグループ分けされる可能性が高く、隣接していない区分領域は、仮に同一のグループにグループ分けされるような特徴量を有していたとしても別のグループとすべき可能性が高い。上記のようにすれば、このような別のグループとすべき可能性の高い区分領域を別のグループとすることが可能である。
【００１７】
さらに、前記グループ化処理部は、前記特徴情報に含まれる所定の特徴量がとりうる範囲を複数の段階に区分し、取得された特徴情報に含まれる所定の特徴量が、同一の段階に含まれる区分領域を同一グループとするようにしてもよい。
【００１８】
このようにしても、容易にグループ分けを行うことができる。
【００１９】
ここで、前記階調変換処理部は、異なるグループに隣接する区分領域に含まれている区分画像に対応する信号の階調を変換する場合において、前記区分領域が所属するグループの階調変換特性に加えて、前記異なるグループの階調変換特性に従って、前記異なるグループに隣接する区分領域に含まれている区分画像に対応する信号の階調を変換することが好ましい。
【００２０】
こうすれば、異なるグループが隣接する境界において発生しうる画像の不整合を抑制することが可能である。
【００２１】
なお、前記特徴情報取得部は、各区分領域の特徴情報として、前記区分領域ごとの画像に対応する信号の輝度信号レベルの最小値と最大値と平均値とを少なくとも取得し、
前記グループ化処理部は、前記輝度信号の平均値に基づいて、各区分領域をグループ分けすることが好ましい。
【００２２】
輝度信号の平均値は、区分領域の特徴を効果的に示すパラメータである。従って、輝度信号の平均値に基づいて各区分領域をグループ分けすれば、同一の階調変換特性を用いて良好な階調変換が可能となる可能性の高い区分領域を同一のグループとすることができる。
【００２３】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、画像表示方法および装置、画像処理方法および装置、階調特性変換方法および装置等の種々の形態で実現することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．画像表示装置の全体構成：
Ｂ．階調特性変換部の構成：
Ｃ．階調特性変換部の動作：
Ｃ１．グループ化処理部の動作：
Ｃ２．階調変換処理部の動作：
Ｄ．変形例：
【００２５】
Ａ．画像表示装置の全体構成：
図１は、本発明を適用した画像表示装置の全体構成を示すブロック図である。この画像表示装置は、入力処理部１０と、階調特性変換装置としての階調特性変換部２０と、画像表示部としての液晶パネル駆動部３０、液晶ディスプレイパネル４０（以下、単に「液晶パネル」あるいは「ＬＣＤ」とも呼ぶ）と、制御部７０とを備えている。また、この画像表示装置はいわゆるプロジェクタであり、画像表示部には、液晶パネル４０を照明するための照明装置５０と、液晶パネル４０から射出された画像を表す光（画像光）をスクリーンＳＣ上に投写する投写光学系６０とを備えている。
【００２６】
なお、液晶パネル４０は、照明装置５０から射出された照明光を、液晶パネル駆動部３０からの駆動信号に応じて変調し、変調された光（画像を表す「画像光」とも呼ぶ）を出力する。また、図示は省略されているが、液晶パネル４０は、Ｒ、Ｇ、Ｂ用の３枚の液晶パネルを有している。また、照明装置５０は光を３色の光に分離する色光分離光学系を有しており、投写光学系６０は液晶パネル４０からの３色の光を合成する合成光学系を有している。なお、このようなプロジェクタの光学系の構成については、例えば本出願人により開示された特開平１０−１７１０４５号公報に詳述されているので、ここではその説明は省略する。
【００２７】
なお、液晶パネル４０を１枚のカラー液晶パネルとすることも可能である。また、液晶パネル４０を１枚のカラー液晶パネルとし、投写光学系６０を省略して、直視型の画像表示装置とすることも可能である。
【００２８】
制御部７０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等で構成されており、ＲＯＭに記憶されているデータに従って、各ブロックの動作を制御する。また、ＲＯＭに記憶されているデータに従って、入力処理部１０や階調特性変換部２０の種々の設定を実行する。
【００２９】
入力処理部１０は、アナログの入力画像信号ＶＳに含まれる同期信号を除く画像信号（以下、単に「画像信号」と呼ぶ場合もある）を、処理が容易なディジタルの画像信号に変換し、ディジタル画像信号ＤＩＶとして出力する。また、入力処理部１０は、拡大／縮小等の画像表示装置内で一般的に実行される種々の画像処理を実行する。なお、画像信号のフォーマットはＲＧＢ信号形式である。ただし、画像信号のフォーマットはＲＧＢ信号形式に限定されるものではなく、ＹＣ信号形式等の種々の信号形式であってもよい。
【００３０】
階調特性変換部２０は、後述するように、入力処理部１０から供給されるディジタル画像信号ＤＩＶに対して階調変換を行う。階調特性変換部２０から出力された階調変換後のディジタル画像信号ＤＯＶは、液晶パネル駆動部３０に供給される。
【００３１】
液晶パネル駆動部３０は、与えられたディジタル画像信号ＤＯＶに応じて、液晶パネル４０を駆動するための駆動信号を生成する。液晶パネル４０は、照明装置５０による照明光を、駆動信号に応じて変調する。変調された光は、画像光として投写光学系６０を介してスクリーンＳＣ上に投写される。これにより、スクリーンＳＣ上に画像が表示される。
【００３２】
Ｂ．階調特性変換部の構成：
階調特性変換部２０は、第１のフォーマット変換部２１０と、特徴情報取得部２２０と、グループ化処理部２３０と、階調変換処理部２４０と、バッファ部２５０と、第２のフォーマット変換部２６０とを備えている。
【００３３】
第１のフォーマット変換部２１０は、入力処理部１０から供給されるディジタル画像信号ＤＩＶの信号形式をＹＣ信号形式に変換する。本例では、ＲＧＢ信号形式をＹＣ信号形式に変換する例を示している。ただし、これに限定されるものではなく、ディジタル画像信号ＤＩＶの信号形式に応じて、その信号形式をＹＣ信号形式に変換するものが適用される。なお、ディジタル画像信号ＤＩＶの信号形式がＹＣ信号形式ならば、第１のフォーマット変換部２１０は省略可能である。
【００３４】
特徴情報取得部２２０では、縦横複数画素ごとに区分されたマトリクス状のブロック（区分領域）ごとに、第１のフォーマット変換部２１０から出力されるＹ信号（輝度信号）の特徴情報を取得する。特徴情報としては、ブロック内の画像を表す輝度信号の最小値、最大値、平均値、輝度ヒストグラム等の種々の特徴量が考えられる。本実施例では、ブロックごとに、輝度信号の最小値、最大値および平均値が少なくとも求められる。
【００３５】
グループ化処理部２３０では、後述するように、各ブロックの輝度信号の平均値に基づいて、各ブロックをグループ分けするとともに、グループごとの輝度信号の特徴情報を取得する。
【００３６】
階調変換処理部２４０は、後述するように、グループごとに、それぞれの特徴情報に基づいて階調変換特性を決定する。そして、第１のフォーマット変換部２１０から出力される輝度信号は、グループごとに、それぞれ決定された階調変換特性に基づいて階調変換される。
【００３７】
バッファ部２５０は、第１のフォーマット変換部２１０から出力されるＣ信号（色差信号あるいはクロマ信号）と、階調変換処理部２４０から出力される変換処理後のＹ信号（輝度信号）との時間的なタイミングを調整する。
【００３８】
第２のフォーマット変換部２６０は、階調変換処理部２４０から供給される階調変換後のＹ信号とバッファ部２５０から供給されるタイミング調整後のＣ信号を、ＲＧＢ信号形式の信号に変換する。
【００３９】
Ｃ．階調特性変換部の動作：
以下では、階調特性変換部２０の各ブロックの動作について図２〜９を用いて説明する。なお、説明を容易にするため、以下では、図２に示すように横４８画素縦３２画素の矩形画像を例とし、特徴情報取得部２２０において、横８画素縦８画素で構成されるマトリクス状のブロックＢｉｊ（ｉは１〜６の整数，ｊは１〜４の整数）ごとにそれぞれ特徴情報が取得されるとする。また、図３に示すように、各ブロックＢｉｊにおける輝度信号の平均値ＡＰＬ（Ｂｉｊ）が、特徴情報取得部２２０において求められているとする。また、基準領域の輝度信号の平均値（以下、「基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）」とも呼ぶ）に対するブロックＢｉｊの輝度信号の平均値ＡＰＬ（Ｂｉｊ）の差の許容値θＡＰＬが±５と設定されているとする。
【００４０】
Ｃ１．グループ化処理部の動作：
図４〜図８は、グループ化処理部２３０の動作について示す説明図である。各ブロックの輝度信号の平均値は、各ブロックの画像の特徴を表す効果的な値(特徴量)である。そこで、グループ化処理部２３０は、各ブロックの輝度信号の平均値に基づいて、以下の手順でグループ分けを実行する。
【００４１】
まず、図４（ａ）に示すように、第１行第１列目のブロックＢ１１を、第１グループＤ１の基準領域と設定し、このブロックＢ１１の輝度信号の平均値ＡＰＬ（Ｂ１１）を基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）と設定する。そして、以下のようにして第１グループＤ１にグループ分けされるブロックを検出する。
【００４２】
まず、第１行第１列目のブロックＢ１１を中心としてこれに隣接する上下左右の４ブロックそれぞれの輝度信号の平均値ＡＰＬを、基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）と比較する。ここで、第１行第１列目のブロックＢ１１の上隣および左隣のブロックは存在しないので、右隣のブロックＢ１２および下隣のブロックＢ２１についてのみ比較される。
【００４３】
第１行第１列目のブロックＢ１１の右隣のブロックＢ１２は、基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）が１０であるのに対して平均値ＡＰＬ（Ｂ１２）が１２であるので、その差δＡＰＬが＋２となって許容値θＡＰＬ（＝±５）の範囲以内にある。これにより、右隣のブロックＢ１２は、図４（ｂ）に示すように第１グループＤ１にグループ分けされる。同様に、下隣のブロックＢ２１も平均値ＡＰＬ（Ｂ２１）が１１であるので、その差δＡＰＬは＋１となって図４（ｂ）に示すように第１グループＤ１にグループ分けされる。
【００４４】
次に、第１グループＤ１にグループ分けされた第１行第２列目のブロックＢ１２、すなわち、第１行第１列目のブロックＢ１１の右隣のブロックを中心とし、これに隣接する上下左右の４ブロックそれぞれの平均値ＡＰＬを、基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）と比較する。ただし、上記グループ分けにおいて、右隣のブロックＢ１１ではなく下隣のブロックＢ２１、すなわち、第２行第１列目のブロックのみが第１グループＤ１にグループ分けされた場合には、第２行第１列目のブロックＢ２１を中心とし、これに隣接する上下左右の４ブロックそれぞれの平均値ＡＰＬが基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）と比較される。
【００４５】
なお、第１行第２列目のブロックＢ１２は、第１グループＤ１にグループ分けされているので、先に設定された第１グループＤ１の基準領域、すなわち、第１行目第１列目のブロックＢ１１の平均値ＡＰＬ（Ｂ１１）が基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）に設定されたままとなる。また、第１行第２列目のブロックＢ１２の上隣のブロックは存在せず、また、左隣のブロックＢ１１はすでにグループ分けされているので、右隣のブロックＢ１３および下隣のブロックＢ２２についてのみ比較される。
【００４６】
第１行第２列目のブロックＢ１２の右隣のブロックＢ１３は平均値ＡＰＬ（Ｂ１３）が１５であり、その差δＡＰＬは＋５となるので、図４（ｃ）に示すように第１グループＤ１にグループ分けされる。下隣のブロックＢ２２も平均値ＡＰＬ（Ｂ２２）が１３であり、その差δＡＰＬは＋３となるので、図４（ｃ）に示すように第１グループＤ１にグループ分けされる。
【００４７】
上記グループ分けにおいて、第１行第２列目のブロックＢ１２の右隣のブロックＢ１３、すなわち、第１行第３列目のブロックを中心とし、これに隣接する上下左右の４ブロックそれぞれの平均値ＡＰＬを、基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）と比較する。なお、この第１行第３列目のブロックＢ１３も、第１グループＤ１にグループ分けされているので、先に設定された第１グループＤ１の基準領域、すなわち、第１行目第１列目のブロックＢ１１の平均値ＡＰＬ（Ｂ１１）が基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）となる。また、第１行第３列目のブロックＢ１３の上隣のブロックは存在せず、また、左隣のブロックＢ１２はすでにグループ分けされているので、右隣のブロックＢ１４および下隣のブロックＢ２３についてのみ比較される。
【００４８】
第１行第３列目のブロックＢ１３の右隣のブロックＢ１４は平均値ＡＰＬ（Ｂ１４）が３０であり、その差δＡＰＬは＋２０となるので、図５（ａ）に示すように第１グループＤ１にはグループ分けされない。下隣のブロックＢ２３は平均値ＡＰＬ（Ｂ２３）が１５であり、その差δAPLは＋５となるので、図５（ａ）に示すように第１グループＤ１にグループ分けされる。
【００４９】
ここで、比較の中心とされたブロックに対して隣接する右側のブロック（上記例では、第１行第４列目のブロックＢ１４に相当する）が、同じグループにグループ分けされなかった場合には、そのグループ分けされなかった右隣のブロックを比較の中心とすることが停止される。そして、次の行で同じグループにグループ分けされているブロック（上記例では、第２行第１列目のブロックＢ２１に相当する）を中心とし、これに隣接する上下左右の４ブロックそれぞれの平均値ＡＰＬを、基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）と比較する。この第２行第１列目のブロックＢ２１も、第１グループＤ１にグループ分けされているので、先に設定された第１グループＤ１の基準領域、すなわち、第１行目第１列目のブロックＢ１１の平均値ＡＰＬ（Ｂ１１）が基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）となる。また、第２行第１列目のブロックＢ２１の左隣のブロックは存在せず、また、上隣のブロックＢ１１および右隣のブロックＢ２２はすでにグループ分けされているので、下隣のブロックＢ３１についてのみ比較される。
【００５０】
第２行第１列目のブロックＢ２１の下隣のブロックＢ３１は平均値ＡＰＬ（Ｂ３１）が１２であり、その差δAPLは＋２となるので、図５（ｂ）に示すように第１グループＤ１にグループ分けされる。
【００５１】
以下、上記手順と同様にして、第２行第２列目のブロックＢ２２、第２行第３列目のブロックＢ２３、第３行第１列目のブロックＢ３１、第３行第２列目のブロックＢ３２、第４行第１列目のブロックＢ４１の順で、それぞれを中心とする上下左右に隣接する４ブロックそれぞれの平均値ＡＰＬが基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）と比較され、図５（ｃ）に示すように第１グループＤ１のグループ分けが実行される。
【００５２】
次に、図６（ａ）に示すように、グループ分けされていないブロックのうち、最も上の行で最も左の列にあるブロック、すなわち、第１行第４列目のブロックＢ１４を第２グループＤ２の基準領域と設定し、このブロックＢ１４の輝度信号の平均値ＡＰＬ（Ｂ１４）を基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）と設定する。そして、第２グループＤ２にグループ分けされるブロックを検出する。第２グループＤ２のグループ分けも、第１グループＤ１のグループ分けの手順と同様にして、図６（ｂ）に示すように実行される。
【００５３】
さらに、図７（ａ）に示すように、グループ分けされていないブロックのうち、最も上の行で最も左の列にあるブロック、すなわち、第２行第４列目のブロックＢ２４を第３グループＤ３の基準領域と設定し、このブロックＢ２４の輝度信号の平均値ＡＰＬ（Ｂ２４）を基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）と設定する。そして、第３グループＤ３にグループ分けされるブロックを検出する。第３グループＤ３のグループ分けも、第１グループＤ１のグループ分けの手順と同様にして、図７（ｂ）に示すように実行される。
【００５４】
さらに、また、図８に示すように、グループ分けされていないブロックのうち、最も上の行で最も左の列にあるブロック、すなわち、第４行第４列目のブロックＢ４４を第４グループＤ４の基準領域と設定し、このブロックＢ４４の輝度信号の平均値ＡＰＬ（Ｂ４４）を基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）と設定する。そして、第４グループＤ４にグループ分けされるブロックを検出する。第４グループＤ４のグループ分けも、第１グループＤ１のグループ分けの手順と同様にして実行される。ただし、本例では、グループ分けされていないブロックが第４行第４列目のブロックＢ４４のみであるので、このブロックのみが第４グループＤ４にグループ分けされる。
【００５５】
以上のようにして、グループ化処理部２３０において、各ブロックのグループ分けが実行されると、次に、グループごとの特徴情報が求められる。具体的には、グループごとに、グループ内に含まれる各ブロックの輝度信号の最小値、最大値および平均値に基づいて、グループの特徴情報として、輝度信号の最小値、最大値および平均値が求められる。
【００５６】
なお、上記グループ分けでは、同じグループにグループ分けされたブロックのうち、右隣のブロック側を優先してグループ分けする手順を例に説明しているが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、下隣のブロック側を優先してグループ分けするようにしてもよい。すなわち、基準領域に設定されたブロック（区分領域）に隣接するブロックの平均値ＡＰＬが基準領域の平均値(基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）)に対して許容値θＡＰＬの範囲内にある場合は同一のグループにグループ分けし、さらに、同一グループとされたブロックにさらに隣接するブロックの平均値ＡＰＬが基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）に対して許容値θＡＰＬの範囲内にある場合も同一のグループにグループ分けするようにできれば、どのような手順を適用してもよい。
【００５７】
Ｃ２．階調変換処理部の動作：
グループ化処理部２３０で求められたグループごとの特徴情報は、階調変換処理部２４０に供給される。階調変換処理部２４０は、グループごとに、それぞれ供給された特徴情報に基づいて階調変換特性を決定する。そして、各グループの画像の輝度信号は、それぞれ決定された階調変換特性に基づいて階調変換される。
【００５８】
図９は、コントラストの向上を図る場合に決定される階調変換特性の一例について示す説明図である。入力される輝度信号の階調変換特性は、グループの特徴情報である最小値ＹＳｍｉｎ、最大値ＹＳｍａｘおよび平均値ＡＰＬに基づいて、あらかじめ与えられている下式（１）〜（４）に従って決定される。
【００５９】
Yout＝YOmin(＝0) ：YImin(＝0)≦Yin＜YSmin …(1)
Yout＝(APL−YOmin)・Yin／(APL−YSmin) ：YSmin≦Yin＜APL …(2)
Yout＝(YOmax−APL)・Yin／(YSmax−APL) ：APL≦Yin＜YSmax …(3)
Yout＝YOmax(＝1023) ：YSmax≦Yin＜YImax(＝1023) …(4)
【００６０】
上記（１）〜（４）式は、入力輝度信号Ｙｉｎとして可能な階調範囲（ＹＩｍｉｎ〜ＹＯｍａｘ、本例では０〜１０２３の１０ビットの階調範囲）に対して、あるブロック内の入力輝度信号Ｙｉｎの最小値がＹＳｍｉｎ（ＹＩｍｉｎ≦ＹＳｍｉｎ）、最大値がＹＳｍａｘ（ＹＳｍａｘ≦ＹＩｍａｘ）、平均値がＡＰＬである場合に、入力輝度信号Ｙｉｎに対する出力輝度信号Ｙｏｕｔが、平均値ＡＰＬを基準として出力ダイナミックレンジの最大範囲（ＹＯｍｉｎ〜ＹＯｍａｘ、本例では０〜１０２３の１０ビットの階調範囲）に変換されるように決定されている。
【００６１】
なお、図９に示すように決定された階調変換特性では、変換前の入力輝度信号の平均値ＡＰＬに対する出力輝度信号の値を変化させずに、平均値ＡＰＬよりも小さい入力輝度信号および大きい入力輝度信号に対する出力輝度信号の変化の範囲を直線的に伸張している。輝度信号の平均値ＡＰＬはその画像の特徴を大きく表しており、平均値ＡＰＬに対する出力輝度信号が変化すると、その画像の印象が変化してしまう可能性が大きい。上記のように決定された階調変換特性では、入力輝度信号の平均値APLに対する出力輝度信号の値を基準とすることにより、画像の印象が変化してしまうことを抑制しつつ、コントラストの向上を図ることが可能である。
【００６２】
なお、（１）〜（４）式により決定された階調変換特性は、コントラストの向上を図るための一例であり、これに限定されるものではなく、種々の特徴情報をパラメータとする変換式により決定される階調変換特性を利用することが可能である。
【００６３】
以上説明したように、本実施例の画像表示装置では、階調特性変換部において、画像の特徴を示す特徴情報に含まれる特徴量の１つである輝度信号の平均値に基づいてグループ分けされたグループごとに、それぞれの特徴情報に基づいて決定された階調変換特性に基づいて入力輝度信号の階調を変換するので、グループごとに良好な階調変換を行うことが可能となる。これにより、従来十分に工夫されていなかった１つの画像中に複数の異なる特徴の画像領域が混在するような場合においても、それぞれの異なった画像領域ごとに良好な階調特性の制御を自動的に行って、画質の向上を図ることが可能となる。
【００６４】
Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６５】
Ｄ１．変形例１：
上記実施例では、横８画素縦８画素を１ブロックとする場合を例に説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、横４画素縦４画素のように実施例よりも小さなブロックとするようにしてもよい。あるいは、横１６画素縦１６画素、横３２画素縦３２画素のように、実施例よりも大きなブロックとするようにしてもよい。また、ブロックを正方系ではなく長方形等の種々の形状とするようにしてもよい。ただし、ブロックを小さくすれば、小さなブロックごとに細かくグループ分けができるので、処理に要する時間は多くなるが、特徴の異なる画細領域ごとにより細かく良好な階調特性の制御を実行することができるという利点がある。一方、ブロックを大きくすれば、大きなブロックごとにグループ分けがなされるので、階調特性を制御できるグループ分けが粗くなるが、処理に要する時間を少なくすることができるという利点がある。
【００６６】
Ｄ２．変形例２：
上記実施例の階調変換処理部２４０では、各グループの入力輝度信号に対して、グループごとに決定された階調変換特性に従って、階調変換を実行する場合について説明した。しかしながら、グループの境界、例えば、図８に示すように第１ブロックＤ１である第１行第３列目のブロックＢ１３と第２グループＤ２である第１行第４列目のブロックＢ１４とでは、それぞれ異なった階調変換特性に従って階調変換が実施されるため、境界における連続性が得られず、画像の不整合が発生する場合がある。
【００６７】
そこで、グループ化処理部２３０においてグループ分けが実行される際に、隣接するブロックが他のグループとなるブロックには境界であることを示すフラグ情報を付加するようにすることが好ましい。そして、階調変換処理部２４０においては、境界にあるブロックの輝度信号の階調変換を行う場合、自分を含めて隣接する８近傍のブロックの階調変換特性に従ってそれぞれ変換された輝度信号の変換値の平均値を変換結果とすることが好ましい。こうすれば、隣接するブロックの階調変換特性を考慮して階調変換することができるので、境界における不連続性を抑制することが可能である。
【００６８】
なお、隣接するブロックが自分を含めて８個存在しない場合には、存在する数のブロックのみで平均するようにしてもよい。また、適宜補完して平均化するようにしてもよい。例えば、存在しないブロックは自分と同じブロックとして補完するようにしてもよい。
【００６９】
Ｄ３．変形例３：
上記実施例のグループ化処理部２３０では、基準領域に設定されたブロック（区分領域）に隣接するブロックの平均値ＡＰＬが基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）に対して許容値θＡＰＬの範囲内にある場合は同一のグループにグループ分けし、さらに、同一グループとされたブロックにさらに隣接するブロックの平均値ＡＰＬが基準平均値ＡＰＬ（ＲＥＦ）に対して許容値θＡＰＬの範囲内にある場合も同一のグループにグループ分けする場合を示している。しかしながら、必ずしも隣接するブロックに限定される必要はない。例えば、基準領域に設定されたブロックの平均値APLに対して許容値θAPLの範囲内にある平均値APLを有するブロックを同一のグループにグループ分けするようにしてもよい。例えば、図８の第４グループＤ４とされた第４行第４列目のブロックＢ４４の平均値ＡＰＬ（Ｂ４４）は２５であるので、第２グループＤ２にグループ分けされるようにしてもよい。
【００７０】
また、輝度信号の平均値APLとして取りうる範囲をあらかじめ複数の段階に区分し、同一の段階に含まれる平均値APLを有するブロックを同一のグループとするようにしてもよい。すなわち、ブロックごとに取得された平均値ＡＰＬに基づいて各ブロックをグループ分けする種々の方法が適用可能である。
【００７１】
Ｄ４．変形例４：
上記実施例のグループ分けでは、輝度信号の平均値ＡＰＬを用いる場合を例に示しているが、これに限定されるものではなく、輝度信号の最大値、最小値、輝度ヒストグラム等の種々の特徴情報を用いることも可能である。
【００７２】
Ｄ５．変形例５：
上記実施例の特徴情報取得部２２０では、特徴情報として少なくとも輝度信号の最大値、最小値および平均値を取得する場合を例に示しているが、輝度ヒストグラム等の種々の特徴情報を取得することも可能である。
【００７３】
Ｄ６．変形例６：
図９の階調変換特性はコントラストを向上させるための階調変換特性の例を示しているが、これに限定されるものではなく、画像の明るさや暗さ、鮮やかさ等の種々の特性を、単独または複数同時に調整可能な種々の階調変換特性を適用するようにしてもよい。
【００７４】
Ｄ７．変形例７：
上記実施例では、グループごとに上記（１）〜（４）式に従って決定される階調変換特性により階調変換を行う場合を例説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、グループごとに異なった計算式に従って決定される階調変換特性により階調変換を行うようにしてもよい。この場合には、制御部７０からグループごとに対応する計算式が、階調変換処理部２４０に与えられる。また、特徴情報取得部２２０およびグループ化処理部２３０では、計算式に対応する特徴情報が取得される。
【００７５】
Ｄ８．変形例８：
上記実施例では、輝度信号に対して階調変換処理を実行する場合を示している。しかしながら、これに限定されるものではなく、クロマ信号に対して同様に階調変換処理を実行することも可能である。また、ＲＧＢ信号のそれぞれに対して同様に階調変換処理を実行することも可能である。
【００７６】
Ｄ９．変形例９：
上記実施例の画像表示装置では、非発行型の表示デバイスである液晶パネルを用いたプロジェクタを例に説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、非発光型の表示デバイスであるＤＭＤ（ＴＩ社の商標）をライトバルブと呼ばれる光変調素子として用いたプロジェクタにも適用可能である。また、プロジェクタに限らず直視型の画像表示装置にも適用可能である。また、発光型の表示デバイスを用いた投写型の画像表示装置や直視型の画像表示装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した画像表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】区分されたブロックの例を示す説明図である。
【図３】取得された各ブロックの輝度信号の平均値の例を示す説明図である。
【図４】グループ化処理部２３０の動作について示す説明図である。
【図５】グループ化処理部２３０の動作について示す説明図である。
【図６】グループ化処理部２３０の動作について示す説明図である。
【図７】グループ化処理部２３０の動作について示す説明図である。
【図８】グループ化処理部２３０の動作について示す説明図である。
【図９】コントラストの向上を図る場合に決定される階調変換特性の一例について示す説明図である。
【図１０】従来の手法による不具合について示す説明図である。
【符号の説明】
１０…入力処理部
２０…階調特性変換部
３０…液晶パネル駆動部
４０…液晶パネル（液晶ディスプレイパネル）
５０…照明装置
６０…投写光学系
７０…制御部
２１０…第１のフォーマット変換部
２２０…特徴情報取得部
２３０…グループ化処理部
２４０…階調変換処理部
２５０…バッファ部
２６０…第２のフォーマット変換部

Claims

入力画像信号に基づく画像を表示する画像表示装置であって、
前記入力画像信号の表す画像を複数の領域に区分し、各区分領域に含まれている区分画像の特徴を表す特徴情報を前記区分領域ごとに取得する特徴情報取得部と、
前記区分領域ごとに取得された特徴情報に基づいて各区分領域をグループ分けし、各グループに含まれているグループ画像の特徴情報を前記グループごとに取得するグループ化処理部と、
前記グループごとに、取得された特徴情報に基づいて階調変換特性を決定するとともに、そのグループについて決定された階調変換特性に従って、そのグループに含まれているグループ画像に対応する信号の階調を変換する階調変換処理部と、
を備え、
前記グループ化処理部は、ある区分領域を基準領域とした場合に、前記基準領域に隣接する区分領域のうち、取得された特徴情報に含まれる所定の特徴量が、前記基準領域における所定の特徴量を基準として所定の許容範囲内にある区分領域を、前記基準領域と同一のグループとするとともに、同一グループとされた区分領域にさらに隣接する区分領域のうち、前記取得された特徴情報に含まれる所定の特徴量が、前記基準領域における所定の特徴量を基準として所定の許容範囲内にある区分領域を、前記基準領域と同一のグループとすることを特徴とする画像表示装置。
請求項１記載の画像表示装置であって、
前記階調変換処理部は、異なるグループに隣接する区分領域に含まれている区分画像に対応する信号の階調を変換する場合において、前記区分領域が所属するグループの階調変換特性に加えて、前記異なるグループの階調変換特性に従って、前記異なるグループに隣接する区分領域に含まれている区分画像に対応する信号の階調を変換することを特徴とする画像表示装置。
請求項１または請求項２記載の画像表示装置であって、
前記特徴情報取得部は、各区分領域の特徴情報として、前記区分領域ごとの画像に対応する信号の輝度信号レベルの最小値と最大値と平均値とを少なくとも取得し、
前記グループ化処理部は、前記輝度信号の平均値に基づいて、各区分領域をグループ分けすることを特徴とする画像表示装置。
入力画像信号の階調特性を制御する階調特性変換装置であって、
前記入力画像信号の表す画像を複数の領域に区分し、各区分領域に含まれている区分画像の特徴を表す特徴情報を前記区分領域ごとに取得する特徴情報取得部と、
前記区分領域ごとに取得された特徴情報に基づいて各区分領域をグループ分けし、各グループに含まれているグループ画像の特徴情報を前記グループごとに取得するグループ化処理部と、
前記グループごとに、取得された特徴情報に基づいて階調変換特性を決定するとともに、そのグループについて決定された階調変換特性に従って、そのグループに含まれているグループ画像に対応する信号の階調を変換する階調変換処理部と、
を備え、
前記グループ化処理部は、ある区分領域を基準領域とした場合に、前記基準領域に隣接する区分領域のうち、取得された特徴情報に含まれる所定の特徴量が、前記基準領域における所定の特徴量を基準として所定の許容範囲内にある区分領域を、前記基準領域と同一のグループとするとともに、同一グループとされた区分領域にさらに隣接する区分領域のうち、前記取得された特徴情報に含まれる所定の特徴量が、前記基準領域における所定の特徴量を基準として所定の許容範囲内にある区分領域を、前記基準領域と同一のグループとすることを特徴とする階調特性変換装置。