JP4144598B2 - 画像処理装置、画像処理方法、画像符号化装置、画像符号化方法、および画像表示装置 - Google Patents

Description

液晶パネルは、薄型・軽量であるため、テレビジョン受信機、コンピュータのディスプレイ装置、携帯情報端末の表示部等の表示装置として広く用いられている。しかし、液晶は駆動電圧を印加してから所定の透過率に到達するまでに一定の時間を要するため、変化の早い動画に対応できないという欠点がある。こうした問題を解決するため、フレーム間で階調値が変化する場合、１フレーム以内に液晶が所定の透過率に到達するよう、液晶に過電圧を印加する駆動方法が採用されている（特許文献１）。具体的には、１フレーム前の画像データと現フレームの画像データとを画素毎に比較し、階調値が変化している場合はその変化量に対応する補正量を現フレームの画像データに加算する。これにより、１フレーム前とで階調値が増加した場合は液晶パネルにおいて通常よりも高い駆動電圧が印加され、減少した場合は通常よりも低い電圧が印加される。

上記の方法を実施するためには、１フレーム前の画像データを出力するためのフレームメモリが必要となる。近年、液晶パネルの大型化による表示画素数の増加に伴い、フレームメモリの容量も大きくする必要が生じている。また、表示画素数が増えると、所定期間内（例えば１フレーム期間内）にフレームメモリへの書き込みおよび読み出しを行うデータ量が増えるので、書き込みおよび読み出しを制御するクロック周波数を高くし、データの転送速度を増加させる必要が生じる。こうしたフレームメモリ、および転送速度の増加は、液晶表示装置のコストの上昇につながる。

こうした問題を解消するため、特許文献２に記載された液晶駆動用画像処理回路においては、画像データを符号化してからフレームメモリに記憶することによりメモリ容量の削減を図っている。また、符号化した画像データを復号化して得られる現フレームの復号化画像データと、符号化した画像データを１フレーム期間遅延してから復号化して得られる１フレーム前の復号化画像データとの比較に基づいて画像データの補正を行うことにより、静止画が入力された場合に、符号化・復号化の誤差に伴う不要な過電圧が液晶に印加されるのを防ぐことができる。

特許第２６１６６５２号公報 特開２００４-１６３８４２号公報

上記の特許文献２に記載の液晶駆動用画像処理回路によれば、入力される画像の態様に関わらず、一定の量子化レベルで量子化を行うブロック符号化を用いて符号化を行うので、ダイナミックレンジの大きな画像が入力された場合、符号化・復号化による誤差が大きくなり、補正後の画像データに大きく反映されることがある。これにより、ダイナミックレンジの大きな画像が入力された場合、液晶に不要な過電圧が印加されるという問題が生じる。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、フレームメモリの容量を削減するために画像データの符号化・復号化を行う液晶駆動用画像処理回路において、符号化・復号化の誤差の影響を生じることなく、画像データの補正を正確に行い、適切な補正電圧を液晶に印加することが可能な液晶駆動用画像処理装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像処理装置は、液晶に印加される電圧に対応する画像の各画素の階調値を表す画像データを、前記各画素における階調値の変化に基づいて補正して出力する画像処理装置であって、
現フレームの画像データをブロック毎に量子化し、当該現フレームの画像に対応する符号化画像データを出力する符号化手段と、
前記符号化手段により出力される前記符号化画像データを復号化することにより前記現フレームの画像データに対応する第１の復号化画像データを出力する復号化手段と、
前記符号化手段により出力される前記符号化画像データを１フレームに相当する期間遅延する遅延手段と、
前記遅延手段により出力される前記符号化画像データを復号化することにより、前記現フレームの１フレーム前の画像データに対応する第２の復号化画像データを出力する復号化手段と、
前記第１の復号化画像データと前記第２の復号化画像データとの間の変化量を画素毎に求める変化量算出手段と、
前記変化量と前記現フレームの画像データとを用いて、前記１フレーム前の画像データに対応する再生画像データを算出する１フレーム前画像演算手段と、
前記現フレームの画像データおよび前記再生画像データに基づいて、前記現フレームの画像の階調値を補正する補正手段とを備え、
前記符号化手段は、現フレームの画像データの各ブロックにおける画像データを量子化した量子化画像データと、現フレームの画像データの各ブロックにおける平均値を量子化した量子化平均値データと、前記現フレームの画像データの各ブロックにおけるダイナミックレンジを量子化した量子化ダイナミックレンジデータとを出力する量子化手段と、
前記量子化画像データ、前記量子化平均値データ、および前記量子化ダイナミックレンジデータを結合し、符号化画像データとして出力する符号データ合成手段とを備え、
前記現フレームの画像データの各ブロックにおけるダイナミックレンジに基づいて、前記各ブロックにおける前記現フレームの画像データの量子化ビット数を調整し、
当該現フレームの画像データの量子化ビット数に応じて、前記量子化平均値データ、および前記量子化ダイナミックレンジデータの量子化ビット数を調整することにより、前記符号化画像データのデータ量が一定になるよう制御するものである。

本発明に係る画像処理方法は、液晶に印加される電圧に対応する画像の各画素の階調値を表す画像データを、前記各画素における階調値の変化に基づいて補正して出力する画像処理方法であって、
現フレームの画像データをブロック毎に量子化し、当該現フレームの画像に対応する符号化画像データを出力する工程と、
前記符号化手段により出力される前記符号化画像データを復号化することにより前記現フレームの画像データに対応する第１の復号化画像データを出力する工程と、
前記符号化手段により出力される前記符号化画像データを１フレームに相当する期間遅延する工程と、
前記遅延手段により出力される前記符号化画像データを復号化することにより、前記現フレームの１フレーム前の画像データに対応する第２の復号化画像データを出力する工程と、
前記第１の復号化画像データと前記第２の復号化画像データとの間の変化量を画素毎に求める工程と、
前記変化量と前記現フレームの画像データとを用いて、前記１フレーム前の画像データに対応する再生画像データを算出する工程と、
前記現フレームの画像データおよび前記再生画像データに基づいて、前記現フレームの画像の階調値を補正する工程と、
現フレームの画像データの各ブロックにおける画像データを量子化した量子化画像データと、現フレームの画像データの各ブロックにおける平均値を量子化した量子化平均値データと、前記現フレームの画像データの各ブロックにおけるダイナミックレンジを量子化した量子化ダイナミックレンジデータとを出力する工程と、
前記量子化画像データ、前記量子化平均値データ、および前記量子化ダイナミックレンジデータを結合して符号化画像データを出力する工程とを備え、
前記現フレームの画像データの各ブロックにおけるダイナミックレンジに基づいて、前記各ブロックにおける前記現フレームの画像データの量子化ビット数を調整し、
当該現フレームの画像データの量子化ビット数に応じて、前記量子化平均値データ、および前記量子化ダイナミックレンジデータの量子化ビット数を調整することにより、前記符号化画像データのデータ量が一定になるよう制御するものである。

また、本発明に係る画像符号化装置は、画像データをブロックに分割してブロック画像データを出力する画像データブロック化手段と、
前記ブロック画像データのダイナミックレンジを求め、ダイナミックレンジデータを出力するダイナミックレンジ生成手段と、
前記ブロック画像データの平均値を求め、平均値データを出力する平均値生成手段と、
前記ブロック画像データを、前記ダイナミックレンジデータ、および前記平均値データに基づいて定められる量子化閾値を用いて量子化し、量子化画像データを出力する量子化手段と、
前記ダイナミックレンジデータ、および前記平均値データを量子化し、量子化ダイナミックレンジデータ、および量子化平均値データをそれぞれ出力するデータ量子化手段と、
前記量子化画像データ、前記量子化ダイナミックレンジデータ、および前記量子化平均値データから前記ブロック画像データに対応する符号化画像データを出力する符号データ合成手段とを備え、
前記量子化手段は、前記ブロック画像データのダイナミックレンジに応じて当該ブロック画像データの量子化ビット数を調整し、
前記データ量子化手段は、前記量子化画像データ、前記量子化平均値データ、および前記量子化ダイナミックレンジデータから構成される符号化画像データのデータ量が一定になるよう、前記ダイナミックレンジデータ、および前記平均値データの量子化ビット数を前記ブロック画像データの量子化ビット数に応じて調整するものである。

また、本発明に係る画像符号化方法は、画像データをブロックに分割してブロック画像データを出力する工程と、
前記ブロック画像データのダイナミックレンジを求め、ダイナミックレンジデータを出力する工程と、
前記ブロック画像データの平均値を求め、平均値データを出力する工程と、
前記ブロック画像データを、前記ダイナミックレンジデータ、および前記平均値データに基づいて定められる量子化閾値を用いて量子化し、量子化画像データを出力する工程と、
前記ダイナミックレンジデータ、および前記平均値データを量子化し、量子化ダイナミックレンジデータ、および量子化平均値データをそれぞれ出力する工程と
前記量子化画像データ、前記量子化ダイナミックレンジデータ、および前記量子化平均値データから前記ブロック画像データに対応する符号化画像データを出力する工程とを備え、
前記ブロック画像データの量子化ビット数を、当該ブロック画像データのダイナミックレンジに応じて調整し、
前記量子化画像データ、前記量子化平均値データ、および前記量子化ダイナミックレンジデータから構成される符号化画像データのデータ量が一定になるよう、前記ダイナミックレンジデータ、および前記平均値データの量子化ビット数を前記ブロック画像データの量子化ビット数に応じて調整するものである。

本発明に係る画像処理装置、および画像処理方法によれば、現フレームの画像データをブロック毎に量子化して符号化画像データを出力する際、各ブロックのダイナミックレンジに基づいて画像データの量子化ビット数を調整するので、符号化画像データの容量を増加させることなく符号化誤差を低減し、符号化誤差の影響による不要な過電圧を印加することなく液晶の応答速度を適切に制御することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明に係る画像処理装置を備えた液晶表示装置の構成を示すブロック図である。受信部２は、入力端子１を介して入力される映像信号に対し、選局、復調等の処理を行うことにより、１フレーム分の画像（現フレームの画像）を表す現画像データＤｉ１を画像データ処理部３に順次出力する。画像データ処理部３は、符号化部４、遅延部５、復号化部６，７、変化量算出部８、１フレーム前画像演算部９、および画像データ補正部１０により構成される。画像データ処理部３は、現画像データＤｉ１を階調値の変化に基づいて補正し、補正画像データＤｊ１を表示部１１に出力する。表示部１１は、補正画像データＤｊ１により指定される所定の駆動電圧を液晶に印加することにより画像を表示する。

以下、画像データ処理部３の動作について説明する。
符号化部４は、現画像データＤｉ１をブロック毎に量子化してデータ容量を圧縮し、符号化画像データＤａ１を出力する。符号化部４において用いる符号化方式は、ＦＢＴＣや、ＧＢＴＣといった、画像データをブロック毎に量子化して符号化するブロック符号化方式（ＢＴＣ）であれば任意のものを用いることができ、符号化前の画像データと復号化された画像データが完全に一致しない非可逆符号化であっても適用することが可能である。ここで符号化部４は、後述するように、各ブロックのダイナミックレンジの大きさに応じて量子化ビット数を決定する。

遅延部５は、符号化画像データＤａ１を１フレームに相当する期間遅延するとともに、１フレーム前の符号化画像データＤａ０を出力する。ここで、符号化部４における画像データＤｉ１の符号化率（データ圧縮率）を高くするほど、符号化画像データＤａ１を遅延するために必要な遅延部５のメモリの容量を少なくすることができる。

復号化部６は、符号化画像データＤａ１の量子化ビット数をブロック毎に判別して復号化することにより、現画像データＤｉ１に対応する復号化画像データＤｂ１を出力する。また、復号化部７は、遅延部５により１フレームに相当する期間遅延された符号化画像データＤａ０中の量子化ビット数をブロック毎に判別して復号化することにより、１フレーム前の画像を表す復号化画像データＤｂ０を出力する。

変化量算出部８は、１フレーム前の画像データに対応する復号化画像データＤｂ０から現フレームの画像データに対応する復号化画像データＤｂ１を減算することにより、１フレーム前の画像から現画像への画素毎の階調値の変化量Ｄｖ１を算出する。この変化量Ｄｖ１は、現画像データＤｉ１とともに１フレーム前画像演算部９に入力される。

１フレーム前画像演算部９は、変化量算出部８により出力される階調値の変化量Ｄｖ１を現画像データＤｉ１に加算することにより、１フレーム前画像データＤｑ０を生成する。１フレーム前画像データＤｑ０は、画像データ補正部１０に入力される。

画像データ補正部１０は、現画像データＤｉ１と、１フレーム前画像データＤｑ０との比較により得られる１フレーム間における階調値の変化に基づいて、液晶が１フレーム期間内に画像データＤｉ１により指定される所定の透過率となるよう画像データＤｉ１を補正し、補正画像データＤｊ１を出力する。
図２は、補正画像データＤｊ１に基づく駆動電圧を液晶に印加した場合の応答特性を示す図である。図２において、（ａ）は現画像データＤｉ１、（ｂ）は補正画像データＤｊ１、（ｃ）は当該画像データＤｊ１に基づく駆動電圧を印加して得られる液晶の応答特性を示す図である。図２（ｃ）において、破線により示す特性は現画像データＤｉ１に基づく駆動電圧を印加したときの液晶の応答特性である。図２（ｂ）に示すように階調値が増加・減少する場合、補正量Ｖ１，Ｖ２を現画像データＤｉ１に加算・減算することにより、補正画像データＤｊ１が生成される。この補正画像データＤｊ１に基づく駆動電圧を液晶に印加することにより、図２（ｃ）に示すように略１フレーム期間内に液晶を現画像データＤｉ１により指定される所定の透過率に到達させることができる。

以下、符号化部４の構成および動作について説明する。
図３は、符号化部４の内部構成を示すブロック図である。符号化部４は、画像データブロック化部１２、ダイナミックレンジ生成部１３、平均値生成部１４、量子化部１５、符号データ合成部１６により構成される。
画像データブロック化部１２は、現画像データＤｉ１を所定の画素数毎にブロック分割し、ブロック画像データＤｃ１を出力する。ダイナミックレンジ生成部１３は、各ブロック画像データＤｃ１のダイナミックレンジを求め、ダイナミックレンジデータＤｄ１を出力する。平均値生成部１４は、各ブロック画像データＤｃ１の平均値を求め、平均値データＤｅ１を算出する。量子化部１５は、ブロック画像データＤｃ１の各画素データを量子化し、量子化画像データＤｆ１を出力する。符号データ合成部１６は、ダイナミックレンジデータＤｄ１、平均値データＤｅ１、および量子化画像データＤｆ１をビット結合し、符号化画像データＤａ１として出力する。

図４は、量子化部１５の内部構成を示す図である。量子化部１５は、閾値生成部１７、符号化パラメータ生成部１８、量子化閾値生成部１９、画像データ量子化部２０により構成される。
閾値生成部１７は、ブロック画像データＤｃ１の量子化ビット数をダイナミックレンジデータＤｄ１の大きさに応じて切り替えるための切り替え閾値ｔａ１を出力する。符号化パラメータ生成部１８は、ダイナミックレンジデータＤｄ１と、切り替え閾値ｔａ１との比較結果に基づいてブロック画像データＤｃ１の量子化ビット数を決定し、当該量子化ビット数を指定する符号化パラメータｐａ１を出力する。
量子化閾値生成部１９は、ダイナミックレンジデータＤｄ１、平均値データＤｅ１、および符号化パラメータｐａ１により指定される量子化ビット数に基づいて、ブロック画像データＤｃ１を量子化する際に用いる量子化閾値ｔｂ１を算出する。量子化閾値ｔｂ１は、量子化ビット数から１を減じた数の閾値データから構成される。
画像データ量子化部２０は、ブロック画像データＤｃ１の各画素データを量子化閾値ｔｂ１のうち最も値の近い閾値データに変換することにより量子化し、量子化画像データＤｆ１として出力する。

図５は、ブロック画像データＤｃ１のダイナミックレンジデータＤｄ１と量子化誤差との関係を、量子化ビット数をそれぞれ１，２，３，４ビットとした場合について示す図である。図５に示すように、ダイナミックレンジデータＤｄ１が大きいほどブロック画像データＤｃ１の量子化誤差も大きくなる。したがって、ダイナミックレンジデータＤｄ１が大きい場合は量子化ビット数を大きくし、ダイナミックレンジが小さい場合は量子化ビット数を小さくすることで、符号量を増加させることなく量子化誤差を抑えることができる。
図６は、ダイナミックレンジデータＤｄ１とブロック画像データＤｃ１の量子化ビット数との関係の一例を示す図である。図６において、ｔ１〜ｔ３は量子化ビット数の切り替え閾値ｔａ１の各値である。符号化パラメータ生成部１８は、図６に示すように、ダイナミックレンジデータＤｄ１の大きさに応じてブロック画像データＤｃ１の量子化ビット数を決定する。尚、図６においては切り替え閾値として３通りの閾値を設定したが、設定する閾値の数はこれに限るものではない。

図７は、図６に示すようにダイナミックレンジデータＤｄ１に応じて量子化ビット数を切り替えた場合におけるダイナミックレンジデータＤｄ１と量子化誤差との関係を示す図である。図７に示す例において量子化ビット数は、ダイナミックレンジデータＤｄ１≦ｔ１の場合は１ビット、ｔ１＜Ｄｄ１≦ｔ２の場合は２ビット、ｔ２＜Ｄｄ１≦ｔ３の場合は３ビット、Ｄｄ１＞ｔ３の場合は４ビットに切り替えられる。図７に示すように、ダイナミックレンジデータＤｄ１が大きい場合は量子化ビット数を大きくすることで量子化誤差を抑制し、ダイナミックレンジが小さい場合は量子化ビット数を小さくすることで符号量を少なくすることができる。

図８は、以上に説明した符号化部４における符号化処理の工程を示すフローチャートである。まず、現画像データＤｉ１が画像データブロック化部１２に入力される（Ｓｔ１）。画像データブロック化部１２は、現画像データＤｉ１をブロックに分割し、ブロック画像データＤｃ１を出力する（Ｓｔ２）。ダイナミックレンジ生成部１３は、ブロック画像データＤｃ１のダイナミックレンジデータＤｄ１を検出する（Ｓｔ３）。平均値生成部１４は、ブロック画像データＤｃ１の平均値データＤｅ１を算出する（Ｓｔ４）。符号化パラメータ生成部１８は、ダイナミックレンジデータＤｄ１と切り替え閾値ｔａ１との比較結果に基づいて量子化ビット数を決定し、当該量子化ビット数を指定する符号化パラメータｐａ１を出力する（Ｓｔ５）。量子化閾値生成部１９は、符号化パラメータｐａ１により指定される量子化ビット数に対応する量子化閾値ｔｂ１を算出する（Ｓｔ６）。画像データ量子化部２０は、ブロック画像データＤｃ１の各画素データを量子化閾値ｔｂ１に基づいて量子化し、量子化画像データＤｆ１を出力する（Ｓｔ７）。符号データ合成部１８は、ダイナミックレンジデータＤｄ１と平均値データＤｅ１と量子化画像データＤｆ１をビット結合することにより、符号化画像データＤａ１を出力する（Ｓｔ８）。

次に、復号化部６，７の構成および動作について説明する。図９は、復号化部６，７の内部構成を示すブロック図である。復号化部６，７は、閾値生成部２１、符号化パラメータ判別部２２、符号データ分割部２３、画像データ復元値生成部２４、画像データ復元部２５により構成される。
閾値生成部２１は、符号化パラメータの切り替え閾値ｔａ１と同じ値に設定される判別閾値ｔｃ１を出力する。符号化パラメータ判別部２２は、符号化データＤａ１の上位ビットであるダイナミックレンジデータＤｄ１の値を判別閾値ｔｃ１と比較し、符号化画像データＤａ１の符号化パラメータｐａ１を判別し、判別されたパラメータを符号化パラメータｐｂ１として出力する。符号データ分割部２３は、符号化パラメータｐｂ１を参照して、符号化画像データＤａ１をダイナミックレンジデータＤｄ１、平均値データＤｅ１、および量子化画像データＤｆ１に分割して出力する。画素データ復元値生成部２４は、符号化パラメータｐｂ１に基づいて、ダイナミックレンジデータＤｄ１、および平均値データＤｅ１から、復元値データｒａ１を生成して出力する。この復元値データｒａ１は、量子化画像データの各量子化値に対応する復元値から構成されるデータであり、この復元値は量子化ビット数分存在する。画素データ復元部２５は、復元値データｒａ１に基づいて量子化画像データＤｆ１を復元し、復号化画像データＤｂ１を出力する。

図１０は、復号化部６，７における復号化処理の工程を示すフローチャートである。まず、符号化画像データＤａ１が符号化パラメータ判別部２２、および符号データ分割部２３に入力される（Ｓｔ１１）。符号化パラメータ判別部２２は、符号化データＤａ１の上位ビットであるダイナミックレンジデータＤｄ１と切り替え閾値ｔａ１とを比較して符号化パラメータｐｂ１を判別する（Ｓｔ１２）。符号データ分割部２３は、符号化パラメータｐｂ１を参照して、符号化画像データＤａ１をダイナミックレンジデータＤｄ１、平均値データＤｅ１、量子化画像データＤｆ１に分割する（Ｓｔ１３）。画像データ復元値生成部２４は、ダイナミックレンジデータＤｄ１、および平均値データＤｅ１から復元値データｒａ１を生成する（Ｓｔ１４）。画像データ復元部２５は、量子化画像データＤｆ１を復元値データｒａ１に基づいて復元し、復号化画像データＤｂ１を出力する（Ｓｔ１５）。

図１１は、以上に説明した本発明に係る画像処理装置の処理工程を示すフローチャートである。まず、現画像データＤｉ１が画像データ処理部３に入力される（Ｓｔ２１）。符号化部４は、現画像データＤｉ１を図８に示す工程により符号化し、符号化画像データＤａ１を出力する（Ｓｔ２２）。遅延部５は、符号化画像データＤａ１を１フレーム期間遅延し、１フレーム前の符号化画像データＤａ０を出力する（Ｓｔ２３）。復号化部７は、符号化画像データＤａ０を復号化し、１フレーム前の現画像データＤｉ０に対応する復号化画像データＤｂ０を出力する（Ｓｔ２４）。これらの処理に並行して、復号化部６は、符号化画像データＤａ１を図１１に示す工程により復号化し、現フレームの現画像データＤｉ１に対応する復号化画像データＤｂ１を出力する（Ｓｔ２５）。
変化量算出部８は、復号化画像データＤｂ０から復号化画像データＤｂ１を減算することにより、１フレーム前の画像から現画像への画素毎の階調値の変化を求め、この差分を変化量Ｄｖ１として出力する（Ｓｔ２６）。１フレーム前画像データ演算部９は、現画像データＤｉ１に変化量Ｄｖ１を加算し、１フレーム前画像データＤｑ０として出力する（Ｓｔ２７）。
画像データ補正部１０は、１フレーム前画像データＤｑ０と、現画像データＤｉ１との比較によって得られる階調値の変化に基づいて、液晶が１フレーム期間内に現画像データＤｉ１により指定される所定の透過率となるよう駆動するのに必要な補正量を求め、この補正量を用いて現画像データＤｉ１を補正し、補正画像データＤｊ１を出力する（Ｓｔ２８）。
上記Ｓｔ１〜Ｓｔ２８の処理が、現画像データＤｉ１の各画素に対して実施される。

以上において説明したように、本発明に係る画像処理装置によれば、現画像データＤｉ１を符号化する際、ブロック分割された画像データのダイナミックレンジが大きい場合には量子化ビット数を大きくし、ダイナミックレンジが小さい場合には量子化ビット数を小さくするので、符号量の増加を抑制するとともに符号化誤差を低減することができる。よって、遅延部５に一時的に記憶される画像データの量を符号化により削減した場合であっても符号化誤差による不要な過電圧を印加することなく液晶の応答速度を適切に制御することができる。

尚、上記説明では、画像データ補正部１０は１フレーム前画像データＤｑ０と現画像データＤｉ１との比較により得られる階調値の変化に基づいて補正量を算出し、補正画像データＤｊ１を生成するものとしたが、ルックアップテーブル等のメモリ手段に補正量を格納し、当該補正量を読み出して現画像データＤｉ１を補正する構成としてもよい。

図１２は、画像データ補正部１０の内部構成の一例を示すブロック図である。図１２に示す画像データ補正部１０は、ルックアップテーブル２６、および補正部２７により構成される。ルックアップテーブル２６は、１フレーム前画像データＤｑ０と現画像データＤｉ１を入力とし、両者の値に基づいて補正量Ｄｇ１を出力する。図１３は、ルックアップテーブル２６の構成の一例を示す模式図である。ルックアップテーブル２６には、現画像データＤｉ１、および１フレーム前画像データＤｑ０が読み出しアドレスとして入力される。現画像データＤｉ１、および１フレーム前画像データＤｑ０がそれぞれ８ビットの画像データの場合、ルックアップテーブル２６には２５６×２５６のデータが補正量Ｄｇ１として格納される。ルックアップテーブル２６は、現画像データＤｉ１、および１フレーム前画像データＤｑ０の各値に対応する補正量Ｄｇ１＝ｄｔ（Ｄｉ１，Ｄｑ０）を読み出して出力する。補正部２７は、ルックアップテーブル２６により出力された補正量Ｄｇ１を現画像データＤｉ１に加算し、補正画像データＤｊ１を出力する。

図１４は、液晶の応答時間の一例を示す図であり、ｘ軸は現画像データＤｉ１の値（現画像における階調値）、ｙ軸は１フレーム前の現画像データＤｉ０の値（１フレーム前の画像における階調値）であり、ｚ軸は液晶が１フレーム前の階調値に対応する透過率から現画像データＤｉ１の階調値に対応する透過率となるまでに要する応答時間を示している。ここで、現画像の階調値が８ビットの場合、現画像データおよび１フレーム前の画像データの階調値の組合せは２５６×２５６通り存在するので、応答時間も２５６×２５６通り存在する。図１４においては階調値の組合せに対応する応答時間を８×８通りに簡略化して示している。

図１５は、液晶が１フレーム期間経過時に現画像データＤｉ１により指定される透過率となるよう現画像データＤｉ１に加算される補正量Ｄｇ１の値を示す図である。現画像データの階調値が８ビットの場合、補正画像データＤｊ１は、現画像データおよび１フレーム前の画像データの階調値の組合せに対応して２５６×２５６通り存在する。図１５においては、図１４と同様に階調値の組合せに対応する補正量を８×８通りに簡略化して示している。

図１４に示すように、液晶の応答時間は、現画像データおよび１フレーム前の画像データの階調値に応じて異なるため、ルックアップテーブル２６には、現画像データおよび１フレーム前の画像データの両階調値に対応する２５６×２５６通りの補正量Ｄｇ１が格納される。液晶は特に、中間階調（グレー）における応答速度が遅い。従って、中間階調を表す１フレーム前画像データＤｑ０と、高階調を表す現画像データＤｉ１に対応する補正量Ｄｇ１＝ｄｔ（Ｄｉ１，Ｄｑ０）の値を大きく設定することにより、応答速度を効果的に向上させることができる。また、液晶の応答特性は液晶の材料、電極形状、温度などによって変化するので、こうした使用条件に対応する補正量Ｄｇ１をルックアップテーブル２６に格納することにより、液晶の特性に応じて応答時間を制御することができる。

以上のように、予め求められた補正量Ｄｇ１を格納したルックアップテーブル２６を用いることにより、補正画像データＤｊ１を出力する際の演算量を削減することができる。

図１６は、本実施の形態に係る画像データ補正部１０の他の内部構成を示すブロック図である。図１６に示すルックアップテーブル２８は、１フレーム前画像データＤｑ０、および現画像データＤｉ１を入力とし、両者の値に基づいて補正画像データＤｊ１＝（Ｄｉ１，Ｄｑ０）を出力する。ルックアップテーブル２８には、図１５に示す補正量Ｄｇ１＝（Ｄｉ１，Ｄｑ０）を、現画像データＤｉ１に加算することにより得られる２５６×２５６通りの補正画像データＤｊ１＝（Ｄｉ１，Ｄｑ０）が格納される。なお、補正画像データＤｊ１は、表示部１１の表示可能な階調の範囲を超えないよう設定される。

図１７は、ルックアップテーブル２８に格納される補正画像データＤｊ１の一例を示す図である。現画像データの階調値が８ビットの場合、補正画像データＤｊ１は、現画像データおよび１フレーム前の画像データの階調値の組合せに対応して２５６×２５６通り存在する。図１７においては階調値の組合せに対応する補正量を８×８通りに簡略化して示している。

このように、予め求められた補正画像データＤｊ１をルックアップテーブル２８に格納し、現画像データＤｉ１、および１フレーム前画像データＤｑ０に基づいて対応する補正画像データＤｊ１を出力することにより、補正画像データＤｊ１をそれぞれ出力する際の演算量をさらに削減することができる。

実施の形態２．
図１８は、本実施の形態に係る符号化部４の内部構成を示す図である。図１８に示す符号化部４において、ダイナミックレンジデータＤｄ１、および平均値データＤｅ１は、ブロック画像データＤｃ１とともに量子化部２９に入力される。量子化部２９は、ブロック画像データＤｃ１、ダイナミックレンジデータＤｄ１、および平均値データＤｅ１を量子化し、量子化画像データＤｌ１、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１、および量子化平均値データＤｎ１を出力する。

図１９は、量子化部２９の内部構成を示す図である。量子化部２９は、閾値生成部３０、符号化パラメータ生成部３１、量子化閾値生成部３２、符号成分データ量子化部３３により構成される。
閾値生成部３０は、ブロック画像データＤｃ１、ダイナミックレンジデータＤｄ１、および平均値データＤｅ１の量子化ビット数をダイナミックレンジデータＤｄ１の大きさに応じて切り替えるための切り替え閾値ｔｄ１を出力する。符号化パラメータ生成部３１は、ダイナミックレンジデータＤｄ１と、切り替え閾値ｔｄ１との比較結果に基づいて、ブロック画像データＤｃ１、ダイナミックレンジデータＤｄ１、および平均値データＤｅ１の量子化ビット数をそれぞれ決定し、これらの量子化ビット数をそれぞれ指定する符号化パラメータｐｃ１を出力する。符号化パラメータｐｃ１は、ブロック画像データＤｃ１の量子化ビット数を切り替えた場合であっても、符号化画像データＤａ１のデータ量が一定になるようにダイナミックレンジデータＤｄ１、および平均値データＤｅ１の量子化ビット数を指定する。
量子化閾値生成部３２は、ダイナミックレンジデータＤｄ１、平均値データＤｅ１、および符号化パラメータｐａ１により指定される量子化ビット数に基づいて、ブロック画像データＤｃ１を量子化する際に用いる量子化閾値ｔｅ１を算出し、符号成分データ量子化部３３に出力する。

図２０は、符号成分データ量子化部３３の内部構成を示すブロック図である。符号成分データ量子化部３３は、画像データ量子化部３４、ダイナミックレンジ量子化部３５、平均値量子化部３６により構成される。
画像データ量子化部３４は、ブロック画像データＤｃ１の各画素データを、量子化閾値ｔｅ１を用いて量子化し、量子化画像データＤｌ１を出力する。ダイナミックレンジ量子化部３５は、符号化パラメータｐｃ１により指定される量子化ビット数に基づいてダイナミックレンジデータＤｄ１を量子化し、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１を出力する。平均値量子化部３６は、符号化パラメータｐｃ１により指定される量子化ビット数に基づいて平均値データＤｅ１を量子化し、量子化平均値データＤｎ１を出力する。

図２１は、量子化画像データＤｌ１、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ1および量子化平均値データＤｎ１、ならびにこれらを結合して得られる符号化画像データＤａ１の一例を示す図であり、ブロック画像データＤｃ１に含まれる画素数を８個とした場合について示している。図２１（ａ）は、量子化画像データＤｌ１の各画素データを２ビットとし、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１をともに８ビットとした場合を示しており、図２１（ｂ）は、量子化画像データＤｌ１の各画素データを３ビット、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１をともに４ビットとした場合を示している。図２１に示すように、量子化画像データＤｌ１のビット数を変更した場合であっても符号化画像データＤａ１のデータ量は一定となるよう量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１、および量子化平均値データＤｎ１のビット数が設定される。

図２２は、ダイナミックレンジデータＤｄ１と符号化誤差との関係を示す図であり、（ａ）により示す線は図２１（ａ）に示す符号化画像データＤａ１に対応する符号化誤差を示し、（ｂ）により示す線は図２１（ｂ）に示す符号化画像データＤａ１に対応する符号化誤差を示している。また、図２２において（ｂ’）により示す破線は、量子化ビット数を８、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１、および量子化平均値データＤｎ１を８ビットとした場合の誤差を示しており、線（ｂ）により示す誤差は、破線（ｂ’）により示す誤差にダイナミックレンジデータＤｄ１、および平均値データＤｅ１の量子化ビット数を８ビットから４ビットに削減した場合の誤差を加算した値となる。

図２２に示すように、ダイナミックレンジデータＤｄ１が小さい場合、量子化画像データＤｌ１の誤差に比して量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１の誤差の影響が大きいので、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１のビット数が小さい図２１（ｂ）に対応する線（ｂ）に示す誤差が線（ａ）に示す誤差に比して大きくなる。反対に、ダイナミックレンジデータＤｄ１が大きくなると、量子化画像データＤｌ１の誤差の影響が量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１の誤差よりも大きくなるため、量子化画像データＤｌ１のビット数が少ない図２１（ａ）に対応する線（ａ）に示す誤差が線（ｂ）に示す誤差に比して大きくなる。

図２３は、ブロック画像データＤｃ１のダイナミックレンジデータＤｄ１が切り替え閾値ｔｄ１より小さい場合は図２１（ａ）に示す符号化画像データＤａ１を用い、ダイナミックレンジデータＤｄ１が切り替え閾値ｔｄ１より大きい場合には図２１（ｂ）に示す符号化画像データＤａ１を用いた場合のダイナミックレンジデータＤｄ１と符号化誤差との関係を示している。
図２３に示すように、ダイナミックレンジデータＤｄ１が小さい場合は量子化画像データＤｌ１のビット数を小さくする分、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１のビット数を大きくし、ダイナミックレンジデータＤｄ１が大きい場合は量子化データＤｌ１のビット数を大きくする分、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１のビット数を小さくすることにより、符号量を変動させることなく符号化による誤差の影響を低減することができる。

図２４は、量子化画像データＤｌ１、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１、および量子化平均値データＤｎ１、ならびにこれらを結合して得られる符号化画像データＤａ１の他の例を示す図であり、ブロック画像データＤｃ１に含まれる画素数を１６個とした場合について示している。図２４（ａ）は、量子化画像データＤｌ１の各画素データを２ビットとし、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１をともに１６ビットとした場合を示しており、図２４（ｂ）は、量子化画像データＤｌ１の各画素データを３ビット、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１をともに８ビットとした場合を示している。
図２４に示すように、量子化画像データＤｌ１、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１、および量子化平均値データＤｌ１の量子化ビット数は、ブロック画像データＤｃ１の画素数に応じて適宜設定することができる。

図２５は、量子化画像データＤｌ１、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１、および量子化平均値データＤｎ１、ならびにこれらを結合して得られる符号化画像データＤａ１の他の例を示す図であり、ブロック画像データＤｃ１に含まれる画素数を４個とした場合について示している。図２５（ａ）は、量子化画像データＤｌ１の各画素データを２ビットとし、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１をともに８ビットとした場合を示しており、図２５（ｂ）は、量子化画像データＤｌ１の各画素データを３ビット、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１をともに８ビットとした場合を示し、図２５（ｃ）は、量子化画像データＤｌ１の各画素データを４ビット、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１をともに４ビットとした場合を示している。
符号化パラメータ生成部３１において、ダイナミックレンジデータＤｄ１が切り替え閾値ｔｄ１より小さい場合には図２４（ａ）に示す量子化ビット数を、大きい場合には図２４（ｂ）または（ｃ）に示す量子化ビット数を用いて符号化が行われるよう符号化パラメータｐｃ１を生成してもよい。このように、３種類以上の符号化パラメータｐｂ１を切り替えて用いることも可能である。

図２６は、本実施の形態に係る復号化部６，７の内部構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る復号化部６，７は、閾値生成部３７、符号化パラメータ判別部３８、符号データ分割部３９、ダイナミックレンジ復元部４０、平均値復元部４１、画像データ復元値生成部４２、画像データ復元部４３により構成される。
閾値生成部３７は、符号化パラメータの切り替え閾値ｔｄ１と同じ値に設定される判別閾値ｔｆ１を出力する。符号化パラメータ判別部３８は、符号化データＤａ１の上位ビットであるダイナミックレンジデータＤｄ１の値を判別閾値ｔｆ１と比較し、符号化画像データＤａ１の符号化パラメータＰｃ１を判別し、判別されたパラメータを符号化パラメータｐｄ１として出力する。符号データ分割部２３は、符号化パラメータｐｄ１を参照して、符号化画像データＤａ１を量子化画像データＤｌ１、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１、および量子化平均値データＤｎ１に分割して出力する。
ダイナミックレンジ復元部４０は、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１を復元して、復元ダイナミックレンジデータＤｒ１を出力する。平均値復元部４１は、量子化平均値データＤｎ１を復元して、復元平均値データＤｓ１を出力する。
画素データ復元値生成部４２は、符号化パラメータｐｄ１に基づいて、復元ダイナミックレンジデータＤｒ１、および復元平均値データＤｓ１から、復元値データｒｂ１を生成して出力する。復元値データｒｂ１は、量子化画像データの各量子化値に対応する復元値から構成されるデータであり、この復元値は量子化ビット数分存在する。画素データ復元部４３は、量子化画像データＤｌ１を、復元値データｒｂ１に基づいて復元し、復号化画像データＤｂ１を出力する。

本実施の形態において、ダイナミックレンジデータＤｄ１を量子化した量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１は符号化画像データＤａ１の先頭に付加され、符号化パラメータ切り替え閾値ｔｄ１は量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１と比較できるように設定される。

図２７は、符号化パラメータの切り替え閾値ｔｄ１の設定値について説明するための図であり、ダイナミックレンジデータＤｄ１を８ビットまたは４ビットに切り替える場合について示している。図２７に示す切り替え閾値ｔｄ１は、（ａ）〜（ｃ）に示すダイナミックレンジデータＤｄ１の各値と比較される。（ａ’）〜（ｃ’）は、（ａ）〜（ｃ）に示すダイナミックレンジデータＤｄ１を量子化して得られる量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１の各値を示している。（ａ’）〜（ｃ’）に示す量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１は、判別閾値ｔｆ１と比較される。
図２７において（ａ）および（ｂ）に示すダイナミックレンジデータＤｄ１は、切り替え閾値ｔｄ１より大きいので（Ｄｄ１＞ｔｄ１）、下位４ビットが切り捨てられる。（ｃ）に示すダイナミックレンジデータＤｄ１は、切り替え閾値ｔｄ１より小さいので（Ｄｄ１＜ｔｄ１）、ビット数の切り捨ては行われない。図２７に示すように、切り替え閾値ｔｄ１は下位４ビットが０に設定されるので、切り替え閾値ｔｄ１とダイナミックレンジデータＤｄ１との比較結果、および判別閾値ｔｆ１と、ビット数の切り捨てが行われる量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１との比較結果は同じものとなる。

これに対し、下位４ビットを非ゼロとした場合、以下に説明するように、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１と判別閾値ｔｆ１との比較が出来なくなる。
図２８は、符号化パラメータの切り替え閾値ｔｄ１の設定値について説明するための図であり、ダイナミックレンジデータＤｄ１を８ビットまたは４ビットに切り替える場合について示している。図２８に示す例では、切り替え閾値の下位４ビットは非ゼロの値に設定される。図２８において（ａ）に示すダイナミックレンジデータＤｄ１は、切り替え閾値ｔｄ１より大きいので（Ｄｄ１＞ｔｄ１）、下位４ビットが切り捨てられる。（ｂ）（ｃ）に示すダイナミックレンジデータＤｄ１は、切り替え閾値ｔｄ１より小さいので（Ｄｄ１＜ｔｄ１）、ビット数の切り捨ては行われない。図２８に示す例では、切り替え閾値ｔｄ１は下位４ビットが非ゼロの値に設定されるため、（ａ’）に示す下位４ビットを切り捨てた量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１と判別閾値ｔｆ１との比較結果が求められない。このため、復号化部６，７において、符号化パラメータｐｄ１を判別することが出来なくなる。

図２７および２９に示すように、切り替え閾値ｔｄ１の値はダイナミックレンジデータＤｄ１の量子化ビット数に応じて決定される。すなわち、ダイナミックレンジデータＤｄ１の下位ｎビットを切り捨てて量子化を行う場合、切り替え閾値ｔｄ１は下位ｎビットが０となるよう設定される。このように、削減するビット数に応じて切り替え閾値ｔｄ１の値を設定することで、ダイナミックレンジデータＤｄ１を量子化した場合であっても、新たな判別データを付加することなく、復号化の際に符号化パラメータを判別することができる。復号化部６，７において、符号化パラメータを正確に判別することができる。

以上において説明した本実施の形態に係る画像処理装置によれば、ブロック画像データＤｃ１の量子化ビット数を大きくした場合はダイナミックレンジデータＤｄ１および平均値データＤｅ１の量子化ビット数を大きくし、ブロック画像データＤｃ１の量子化ビット数を小さくした場合はダイナミックレンジデータＤｄ１および平均値データＤｅ１の量子化ビット数を小さくすることにより、符号化誤差の影響を低減するとともに、符号量を一定に保つことができる。

実施の形態３．
図２９は、本発明に係る画像処理装置を備えた液晶表示装置の他の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る画像処理装置の画像データ処理部４４は、符号化部４の前段、および復号化部６，７の後段に色変換部４５，４６，４７を備えている。
色空間変換部４５は、現画像データＤｉ１を輝度信号Ｙおよび色信号Ｃｂ，Ｃｒからなる画像データに変換し、変換された現画像データＤｔ１を出力する。符号化部４は、現画像データＤｔ１を符号化し、現画像データＤｔ１に対応する符号化画像データＤａ１を出力する。遅延部５は、符号化画像データＤａ１を１フレームに相当する期間遅延することにより、現画像の１フレーム前の画像に対応する符号化画像データＤａ０を出力する。復号化部６，７は、符号化画像データＤａ１，Ｄａ０を復号化することにより、現画像に対応する復号化画像データＤｂ１，Ｄｂ０を出力する。

色空間変換部４６，４７は、輝度信号および色信号からなる復号化画像データＤｂ１，Ｄｂ０をＲＧＢのデジタル信号に変換し、変換された画像データＤｕ１，Ｄｕ０を出力する。
変化量算出部８は、１フレーム前の画像データに対応する復号化画像データＤｂ０から現フレームの画像データに対応する復号化画像データＤｂ１を減算することにより、１フレーム前の画像から現画像への画素毎の階調値の変化量Ｄｖ１を算出する。この変化量Ｄｖ１は、現画像データＤｉ１とともに１フレーム前画像演算部９に入力される。

１フレーム前画像演算部９は、変化量算出部８により出力される階調値の変化量Ｄｖ１を現画像データＤｉ１に加算することにより、１フレーム前画像データＤｑ０を生成する。１フレーム前画像データＤｑ０は、画像データ補正部１０に入力される。
画像データ補正部１０は、現画像データＤｉ１と、１フレーム前画像データＤｑ０との比較により得られる１フレーム間における階調値の変化に基づいて、液晶が１フレーム期間内に画像データＤｉ１により指定される所定の透過率となるよう画像データＤｉ１を補正し、補正画像データＤｊ１を出力する。

本実施の形態に係る符号化部４は、実施の形態２と同様に、現画像データＤｔ１をブロック分割し、ブロック画像データＤｃ１、ダイナミックレンジデータＤｄ１、および平均値データＤｅ１を量子化した、量子化画像データＤｌ１、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１、および量子化平均値データＤｎ１を生成する。この際、ブロック画像データＤｃ１、ダイナミックレンジデータＤｄ１、および平均値データＤｅ１は、輝度信号Ｙ、および色信号Ｃｂ，Ｃｒのそれぞれについて生成される。

図３０は、本実施の形態における量子化画像データＤｌ１、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１、および量子化平均値データＤｎ１の一例を示す図であり、１ブロックあたりの輝度信号Ｙ、および色信号Ｃｂ，Ｃｒに含まれる画素数をそれぞれ８個とした場合を示している。図３０（ａ）は、輝度信号Ｙ、および色信号Ｃｂ，Ｃｒにおける量子化画像データＤｌ１の各画素データを２ビットとし、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１を８ビットとした場合を示している。図３０（ｂ）は、輝度信号Ｙにおける量子化画像データＤｌ１の各画素データを４ビット、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１を８ビットとし、色信号Ｃｂ，Ｃｒにおける各画素データを１ビット、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１を８ビットとした場合を示している。図３０（ｂ）に示すデータは、輝度信号Ｙにおける量子化画像データＤｌ１の量子化ビット数を大きくした分、色信号Ｃｂ，Ｃｒにおける量子化画像データＤｌ１の量子化ビット数を小さくしているため、図３０（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示す１ブロックあたりのデータ量はともに等しい値となっている。

色信号Ｃｂ，Ｃｒのダイナミックレンジが小さく、かつ輝度信号Ｙのダイナミックレンジが大きい場合、色信号Ｃｂ，Ｃｒ信号の量子化誤差は小さく、輝度信号Ｙの量子化誤差は大きくなるので、色信号Ｃｂ，Ｃｒ、および輝度信号Ｙのダイナミックレンジに応じて、両者の量子化ビット数を調整することにより符号化効率を高めることができる。
本実施の形態において符号化部４は、色信号Ｃｂ，Ｃｒのダイナミックレンジが小さく、かつ輝度信号Ｙのダイナミックレンジが大きい場合は図３０（ｂ）に示すように、色信号Ｃｂ，Ｃｒにおける量子化画像データＤｌ１のビット数を小さくし、輝度信号Ｙにおける量子化画像データＤｌ１のビット数を大きく設定する。また、他の場合は図３０（ａ）に示すように、色信号Ｃｂ，Ｃｒ、および輝度信号Ｙにおける量子化画像データＤｌ１のビット数を等しく設定する。

このように、輝度信号Ｙのダイナミックレンジが大きく、色信号Ｃｂ，Ｃｒのダイナミックレンジが小さい場合は、量子化誤差の大きい輝度信号Ｙにおける量子化画像データＤｌ１のビット数を大きくし、量子化誤差の小さい色信号Ｃｂ，Ｃｒにおける量子化画像データＤｌ１のビット数を小さくすることで、全体の量子化誤差を低減するとともに符号量を一定に保つことができる。

図３１は、本実施の形態における量子化画像データＤｌ１、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１、および量子化平均値データＤｎ１の他の例を示す図である。図３１（ａ）は、輝度信号Ｙ、および色信号Ｃｂ，Ｃｒにおける量子化画像データＤｌ１の各画素データを２ビットとし、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１を８ビットとした場合を示している。図３１（ｂ）は、輝度信号Ｙにおける量子化画像データＤｌ１の各画素データを３ビット、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１を８ビットとし、色信号Ｃｂにおける各画素データを１ビット、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１を８ビットとし、色信号Ｃｒにおける各画素データを２ビット、量子化ダイナミックレンジデータＤｍ１および量子化平均値データＤｎ１を８ビットとした場合を示している。図３１（ｂ）に示すデータは、輝度信号Ｙにおける量子化画像データＤｌ１の量子化ビット数を大きくした分、色信号Ｃｂにおける量子化画像データＤｌ１の量子化ビット数を小さくしているため、図３１（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示す１ブロックあたりのデータ量はともに等しい値となっている。

図３１に示すように、輝度信号Ｙ、および色信号Ｃｂ，Ｃｒそれぞれのダイナミックレンジに応じて両者の量子化ビット数を調整する際、色信号Ｃｂ，Ｃｒにおける量子化画像データＤｎをそれぞれ適応的に制御してもよい。つまり、１ブロックあたりのデータ量が等しくなれば、輝度信号Ｙ、および色信号Ｃｂ，Ｃｒにおける量子化画像データＤｌ１のビット数は任意に設定してよい。

以上において説明した本実施の形態に係る画像処理装置によれば、現画像データＤｉ１を輝度信号Ｙ、および色信号Ｃｂ，Ｃｒからなる現画像データＤｔ１に変換し、輝度信号Ｙのダイナミックレンジが大きく、色信号Ｃｂ，Ｃｒのダイナミックレンジが小さい場合は、量子化誤差の大きい輝度信号Ｙにおける量子化画像データＤｌ１のビット数を大きくし、量子化誤差の小さい色信号Ｃｂ，Ｃｒにおける量子化画像データＤｌ１のビット数を小さくすることで、全体の量子化誤差を低減するとともに符号量を一定に保つことができる。

実施の形態１に係る画像処理装置の構成例を示すブロック図である。 液晶の応答特性を示す図である。 実施の形態１に係る符号化部の内部構成を示す図である。 実施の形態１に係る量子化部の内部構成を示す図である。 ダイナミックレンジと量子化誤差との関係を示す図である。 ダイナミックレンジとブロック画像データの量子化ビット数との関係の一例を示す図である。 ダイナミックレンジと量子化誤差との関係を示す図である。 実施の形態１に係る符号化部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る復号化部の内部構成を示す図である。 実施の形態１に係る復号化部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る画像処理装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る画像データ補正器の内部構成の一例を示す図である。 ルックアップテーブルの構成を示す模式図である。 液晶の応答速度の一例を示す図である。 補正量の一例を示す図である。 画像データ補正器の内部構成の一例を示す図である。 補正画像データの一例を示す図である。 実施の形態２に係る符号化部の内部構成を示す図である。 実施の形態２に係る量子化部の内部構成を示す図である。 実施の形態２に係る符号成分データ量子化部の内部構成を示す図である。 符号化画像データのデータ構成を示す図である。 ダイナミックレンジと符号化誤差との関係を示す図である。 ダイナミックレンジと符号化誤差との関係を示す図である。 符号化画像データのデータ構成を示す図である。 符号化画像データのデータ構成を示す図である。 実施の形態２に係る復号化部の内部構成を示す図である。 符号化パラメータの切り替え閾値について説明するための図である。 符号化パラメータの切り替え閾値について説明するための図である。 実施の形態３に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。 符号化画像データのデータ構成を示す図である。 符号化画像データのデータ構成を示す図である。

符号の説明

１ 入力端子、 ２ 受信部、 ３ 画像データ処理部、 ４ 符号化部、 ５ 遅延部、 ６，７ 復号化部、 ８ 変化量算出部、 ９ １フレーム前画像演算部、 １０ 画像データ補正部、 １１ 表示部、 １２ 画像データブロック化部、 １３ ダイナミックレンジ生成部、 １４ 平均値生成部、 １５ 量子化部、 １６ 符号データ合成部、 １７ 閾値生成部、 １８ 符号化パラメータ生成部、 １９ 量子化閾値生成部、 ２０ 画像データ量子化部、 ２１ 閾値生成部、 ２２ 符号化パラメータ判別部、 ２３ 符号データ分割部、 ２４ 画像データ復元値生成部、 ２５ 画像データ復元部、 ２６ ルックアップテーブル、 ２７ 補正部、 ２８ ルックアップテーブル

Claims (13)

1. 液晶に印加される電圧に対応する画像の各画素の階調値を表す画像データを、前記各画素における階調値の変化に基づいて補正して出力する画像処理装置であって、
   現フレームの画像データをブロック毎に量子化し、当該現フレームの画像に対応する符号化画像データを出力する符号化手段と、
   前記符号化手段により出力される前記符号化画像データを復号化することにより前記現フレームの画像データに対応する第１の復号化画像データを出力する復号化手段と、
   前記符号化手段により出力される前記符号化画像データを１フレームに相当する期間遅延する遅延手段と、
   前記遅延手段により出力される前記符号化画像データを復号化することにより、前記現フレームの１フレーム前の画像データに対応する第２の復号化画像データを出力する復号化手段と、
   前記第１の復号化画像データと前記第２の復号化画像データとの間の変化量を画素毎に求める変化量算出手段と、
   前記変化量と前記現フレームの画像データとを用いて、前記１フレーム前の画像データに対応する再生画像データを算出する１フレーム前画像演算手段と、
   前記現フレームの画像データおよび前記再生画像データに基づいて、前記現フレームの画像の階調値を補正する補正手段とを備え、
   前記符号化手段は、現フレームの画像データの各ブロックにおける画像データを量子化した量子化画像データと、現フレームの画像データの各ブロックにおける平均値を量子化した量子化平均値データと、前記現フレームの画像データの各ブロックにおけるダイナミックレンジを量子化した量子化ダイナミックレンジデータとを出力する量子化手段と、
   前記量子化画像データ、前記量子化平均値データ、および前記量子化ダイナミックレンジデータを結合し、符号化画像データとして出力する符号データ合成手段とを備え、
   前記現フレームの画像データの各ブロックにおけるダイナミックレンジに基づいて、前記各ブロックにおける前記現フレームの画像データの量子化ビット数を調整し、
   当該現フレームの画像データの量子化ビット数に応じて、前記量子化平均値データ、および前記量子化ダイナミックレンジデータの量子化ビット数を調整することにより、前記符号化画像データのデータ量が一定になるよう制御することを特徴とする画像処理装置。
2. 量子化手段は、量子化ダイナミックレンジデータが先頭に付加された符号化画像データを出力し、
   第１および第２の復号化手段は、前記符号化画像データにおける前記量子化ダイナミックレンジデータを、所定の閾値と比較した比較結果に基づいて前記符号化画像データを復号化することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 現フレームの画像データを、輝度信号、および色信号からなる画像データに変換して出力する色空間変換手段をさらに備え、
   符号化手段は、前記現フレームの画像データにおける輝度信号、および色信号をブロック毎に量子化して符号化することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 符号化手段は、現フレームの画像データの各ブロックにおける輝度信号、および色信号のダイナミックレンジに基づいて、当該輝度信号、および色信号の量子化ビット数を調整することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像処理装置を備えたことを特徴とする画像表示装置。
6. 液晶に印加される電圧に対応する画像の各画素の階調値を表す画像データを、前記各画素における階調値の変化に基づいて補正して出力する画像処理方法であって、
   現フレームの画像データをブロック毎に量子化し、当該現フレームの画像に対応する符号化画像データを出力する工程と、
   前記符号化手段により出力される前記符号化画像データを復号化することにより前記現フレームの画像データに対応する第１の復号化画像データを出力する工程と、
   前記符号化手段により出力される前記符号化画像データを１フレームに相当する期間遅延する工程と、
   前記遅延手段により出力される前記符号化画像データを復号化することにより、前記現フレームの１フレーム前の画像データに対応する第２の復号化画像データを出力する工程と、
   前記第１の復号化画像データと前記第２の復号化画像データとの間の変化量を画素毎に求める工程と、
   前記変化量と前記現フレームの画像データとを用いて、前記１フレーム前の画像データに対応する再生画像データを算出する工程と、
   前記現フレームの画像データおよび前記再生画像データに基づいて、前記現フレームの画像の階調値を補正する工程と、
   現フレームの画像データの各ブロックにおける画像データを量子化した量子化画像データと、現フレームの画像データの各ブロックにおける平均値を量子化した量子化平均値データと、前記現フレームの画像データの各ブロックにおけるダイナミックレンジを量子化した量子化ダイナミックレンジデータとを出力する工程と、
   前記量子化画像データ、前記量子化平均値データ、および前記量子化ダイナミックレンジデータを結合して符号化画像データを出力する工程とを備え、
   前記現フレームの画像データの各ブロックにおけるダイナミックレンジに基づいて、前記各ブロックにおける前記現フレームの画像データの量子化ビット数を調整し、
   当該現フレームの画像データの量子化ビット数に応じて、前記量子化平均値データ、および前記量子化ダイナミックレンジデータの量子化ビット数を調整することにより、前記符号化画像データのデータ量が一定になるよう制御することを特徴とする画像処理方法。
7. 量子化ダイナミックレンジデータが先頭に付加された符号化画像データを出力し、
   前記符号化画像データにおける前記量子化ダイナミックレンジデータを、所定の閾値と比較した比較結果に基づいて前記符号化画像データを復号化することを特徴とする請求項６に記載の画像処理方法。
8. 現フレームの画像データを、輝度信号、および色信号からなる画像データに変換して出力する工程をさらに備え、
   前記現フレームの画像データにおける輝度信号、および色信号をブロック毎に量子化して符号化することを特徴とする請求項６または７に記載の画像処理方法。
9. 現フレームの画像データの各ブロックにおける輝度信号、および色信号のダイナミックレンジに基づいて、当該輝度信号、および色信号の量子化ビット数を調整することを特徴とする請求項８に記載の画像処理方法。
10. 画像データをブロックに分割してブロック画像データを出力する画像データブロック化手段と、
    前記ブロック画像データのダイナミックレンジを求め、ダイナミックレンジデータを出力するダイナミックレンジ生成手段と、
    前記ブロック画像データの平均値を求め、平均値データを出力する平均値生成手段と、
    前記ブロック画像データを、前記ダイナミックレンジデータ、および前記平均値データに基づいて定められる量子化閾値を用いて量子化し、量子化画像データを出力する量子化手段と、
    前記ダイナミックレンジデータ、および前記平均値データを量子化し、量子化ダイナミックレンジデータ、および量子化平均値データをそれぞれ出力するデータ量子化手段と、
    前記量子化画像データ、前記量子化ダイナミックレンジデータ、および前記量子化平均値データから前記ブロック画像データに対応する符号化画像データを出力する符号データ合成手段とを備え、
    前記量子化手段は、前記ブロック画像データのダイナミックレンジに応じて当該ブロック画像データの量子化ビット数を調整し、
    前記データ量子化手段は、前記量子化画像データ、前記量子化平均値データ、および前記量子化ダイナミックレンジデータから構成される符号化画像データのデータ量が一定になるよう、前記ダイナミックレンジデータ、および前記平均値データの量子化ビット数を前記ブロック画像データの量子化ビット数に応じて調整することを特徴とする画像符号化装置。
11. 前記符号化画像データは、前記量子化ダイナミックレンジデータを先頭に付加して構成されることを特徴とする請求項１０に記載の画像符号化装置。
12. 画像データをブロックに分割してブロック画像データを出力する工程と、
    前記ブロック画像データのダイナミックレンジを求め、ダイナミックレンジデータを出力する工程と、
    前記ブロック画像データの平均値を求め、平均値データを出力する工程と、
    前記ブロック画像データを、前記ダイナミックレンジデータ、および前記平均値データに基づいて定められる量子化閾値を用いて量子化し、量子化画像データを出力する工程と、
    前記ダイナミックレンジデータ、および前記平均値データを量子化し、量子化ダイナミックレンジデータ、および量子化平均値データをそれぞれ出力する工程と
    前記量子化画像データ、前記量子化ダイナミックレンジデータ、および前記量子化平均値データから前記ブロック画像データに対応する符号化画像データを出力する工程とを備え、
    前記ブロック画像データの量子化ビット数を、当該ブロック画像データのダイナミックレンジに応じて調整し、
    前記量子化画像データ、前記量子化平均値データ、および前記量子化ダイナミックレンジデータから構成される符号化画像データのデータ量が一定になるよう、前記ダイナミックレンジデータ、および前記平均値データの量子化ビット数を前記ブロック画像データの量子化ビット数に応じて調整することを特徴とする画像符号化方法。
13. 前記符号化画像データは、前記量子化ダイナミックレンジデータを先頭に付加して構成されることを特徴とする請求項１２に記載の画像符号化方法。

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