JP4615508B2 - 画像表示装置及び方法、画像処理装置及び方法 - Google Patents

画像表示装置及び方法、画像処理装置及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、フレームレートあるいはフィールドレートを変換する機能を備えた画像表示装置及び方法、画像処理装置及び方法に関し、より詳細には、動き補償型のレート変換処理に起因する、フレーム間あるいはフィールド間の動き量が所定値より大きい領域が含まれる動画像の画質劣化を防止する画像表示装置及び該装置による画像表示方法、画像処理装置及び該装置による画像処理方法に関するものである。
動画像を具現する用途に従来から主として用いられてきた陰極線管（ＣＲＴ：Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）に対して、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）は、動きのある画像を表示した場合に、観る者には動き部分の輪郭がぼけて知覚されてしまうという、所謂、動きぼけの欠点がある。この動きぼけは、ＬＣＤの表示方式そのものに起因することが指摘されている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
電子ビームを走査して蛍光体を発光させて表示を行うＣＲＴでは、各画素の発光は蛍光体の若干の残光はあるものの概ねインパルス状になる。これをインパルス型表示方式という。一方、ＬＣＤでは、液晶に電界を印加することにより蓄えられた電荷が、次に電界が印加されるまで比較的高い割合で保持される。特に、ＴＦＴ方式の場合、画素を構成するドット毎にＴＦＴスイッチが設けられており、さらに通常は各画素に補助容量が設けられており、蓄えられた電荷の保持能力が極めて高い。このため、画素が次のフレームあるいはフィールド（以下、フレームで代表する）の画像情報に基づく電界印加により書き換えられるまで発光し続ける。これをホールド型表示方式という。
上記のようなホールド型表示方式においては、画像表示光のインパルス応答が時間的な広がりを持つため、時間周波数特性が劣化して、それに伴い空間周波数特性も低下し、動きぼけが生じる。すなわち、人の視線は動くものに対して滑らかに追従するため、ホールド型のように発光時間が長いと、時間積分効果により画像の動きがぎくしゃくして不自然に見えてしまう。
上記のホールド型表示方式における動きぼけを改善するために、フレーム間に画像を内挿することにより、フレームレート（フレーム数）を変換する技術が知られている。この技術は、ＦＲＣ（Ｆｒａｍｅ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と呼ばれ、液晶表示装置等において実用化されている。
従来、フレームレートを変換する方法には、単に同一フレームの複数回繰り返し読み出しや、フレーム間の直線内挿（線形補間）によるフレーム内挿などの各種の手法がある（例えば、非特許文献２参照）。しかしながら、線形補間によるフレーム内挿処理の場合、フレームレート変換に伴う動きの不自然さ（ジャーキネス、ジャダー）が発生するとともに、上述したホールド型表示方式に起因する動きぼけ妨害を十分に改善することはできず、画質的には不十分なものであった。
そこで、上記ジャーキネスの影響等をなくして動画質を改善するために、動きベクトルを用いた動き補償型のフレーム内挿（動き補償）処理が提案されている。この動き補償処理によれば、動画像そのものをとらえて補償するため、解像度の劣化がなく、また、ジャーキネスの発生もなく、極めて自然な動画を得ることができる。さらに、内挿画像信号は動き補償して形成されるので、上述したホールド型表示方式に起因する動きぼけ妨害を十分に改善することが可能となる。
前述の特許文献１には、動き適応的に内挿フレームを生成することにより、表示画像のフレーム周波数を上げて、動きぼけの原因となる空間周波数特性の低下を改善するための技術が開示されている。これは、表示画像のフレーム間に内挿する少なくとも１つの内挿画像信号を、前後のフレームから動き適応的に形成し、形成した内挿画像信号をフレーム間に内挿して順次表示するようにしている。
図２９は、従来の液晶表示装置におけるＦＲＣ駆動表示回路の概略構成を示すブロック図で、図中、ＦＲＣ駆動表示回路は、入力画像信号のフレーム間に動き補償処理を施した画像信号を内挿することにより入力画像信号のフレーム数を変換するＦＲＣ部１００と、液晶層と該液晶層に走査信号及びデータ信号を印加するための電極とを有するアクティブマトリクス型の液晶表示パネル１０３と、ＦＲＣ部１００によりフレームレート変換された画像信号に基づいて液晶表示パネル１０３の走査電極及びデータ電極を駆動するための電極駆動部１０４と、を備えて構成される。
ＦＲＣ部１００は、入力画像信号から動きベクトル情報を検出する動きベクトル検出部１０１と、動きベクトル検出部１０１により得られた動きベクトル情報に基づいて内挿フレームを生成する内挿フレーム生成部１０２とを備える。
上記構成において、動きベクトル検出部１０１は、例えば、後述するブロックマッチング法や勾配法などを用いて動きベクトル情報を求めてもよいし、入力画像信号に何らかの形で動きベクトル情報が含まれている場合、これを利用してもよい。例えば、ＭＰＥＧ方式を用いて圧縮符号化された画像データには、符号化時に算出された動画像の動きベクトル情報が含まれており、この動きベクトル情報を取得する構成としてもよい。
図３０は、図２９に示した従来のＦＲＣ駆動表示回路によるフレームレート変換処理を説明するための図である。ＦＲＣ部１００は、動きベクトル検出部１０１より出力された動きベクトル情報を用いた動き補償により、フレーム間の内挿フレーム（図中グレーに色付けされた画像）を生成し、この生成された内挿フレーム信号を入力フレーム信号とともに、順次出力することで、入力画像信号のフレームレートを例えば毎秒６０フレーム（６０Ｈｚ）から毎秒１２０フレーム（１２０Ｈｚ）に変換する処理を行う。
図３１は、動きベクトル検出部１０１及び内挿フレーム生成部１０２による内挿フレーム生成処理について説明するための図である。動きベクトル検出部１０１は、図３０に示した例えばフレーム＃１とフレーム＃２から勾配法等により動きベクトル１０５を検出する。すなわち、動きベクトル検出部１０１は、フレーム＃１とフレーム＃２の１／６０秒間に、どの方向にどれだけ動いたかを測定することにより動きベクトル１０５を求める。次に、内挿フレーム生成部１０２は、求めた動きベクトル１０５を用いて、フレーム＃１とフレーム＃２間に内挿ベクトル１０６を割り付ける。この内挿ベクトル１０６に基づいてフレーム＃１の位置から１／１２０秒後の位置まで対象（ここでは自動車）を動かすことにより、内挿フレーム１０７を生成する。
このように、動きベクトル情報を用いて動き補償フレーム内挿処理を行い、表示フレーム周波数を上げることで、ＬＣＤ（ホールド型表示方式）の表示状態を、ＣＲＴ（インパルス型表示方式）の表示状態に近づけることができ、動画表示の際に生じる動きぼけによる画質劣化を改善することが可能となる。
ここで、上記動き補償フレーム内挿処理においては、動き補償のために動きベクトルの検出が不可欠となる。この動きベクトル検出の代表的な手法として、例えば、ブロックマッチング法、勾配法などが提案されている。これらの手法においては、連続した２つのフレーム間で各画素または小さなブロック毎に動きベクトルを検出し、この動きベクトルを用いて２つのフレーム間の内挿フレームの各画素または各小ブロックを内挿する。すなわち、２つのフレーム間の任意の位置の画像を正しく位置補正して内挿することにより、フレーム数の変換を行う。
ところで、動画像はフレーム間の相関が高く、また時間軸方向の連続性を持つため、あるフレームにおいて移動している画素あるいはブロックは、それに続くフレーム、あるいはそれより前のフレームにおいても、同様の動き量で移動している場合が多い。例えば、ボールが画面の右から左へと転がっていく様子を撮影した動画像の場合、ボールの領域は、どのフレームでも同様の動き量を持ちながら移動していく。すなわち、連続するフレーム間では、動きベクトルに連続性がある場合が多い。
このことから、前フレームでの動きベクトル検出結果を参照することで、その次のフレームにおける動きベクトルの検出をより容易に、あるいはより正確に行うことが可能である。例えば、勾配法を改良した反復勾配法においては、被検出ブロックに対して、前フレームあるいは現フレームで既に検出された近傍のブロックの動きベクトルを初期偏位ベクトルとし、これを起点として勾配法の演算を繰り返す方法が用いられる。この方法によれば、勾配法の繰り返しは２回程度でほぼ正確な動き量を得ることができる。
すなわち、この反復勾配法では、図３２（Ａ）に示すように、被検出ブロックに対して、すでに検出された近傍のブロックの動きベクトルを初期偏位ベクトル１１０と、一回目の勾配法により得られる第一動きベクトル１１１と、二回目の勾配法により得られる第二動きベクトル１１２との合計が最終的に出力される動きベクトル１１３となる。
ところで、ＦＲＣをハードウェアによるリアルタイム処理や、コンピュータによるシミュレーション処理などにより実現することを考えた場合、ハードウェアでの回路構成、メモリ領域の制約や、コンピュータでの処理速度などの制約から、現実的には動きベクトルを評価する際などの演算範囲を制限する必要がある。
例えば、上述の内挿フレーム生成部１０２内に設けられた内挿ベクトル評価部では、上記の勾配法演算にて求められた動きベクトルの正確性を、被検出ブロックの画像情報と被検出ブロックから動きベクトルが指し示す先のブロックの画像情報との差分値（ＤＦＤ（Ｄｉｓｐｌａｃｅｄ Ｆｉｅｌｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）と称される）などを算出して評価するが、この時の評価領域にも画像情報を確保しておくメモリ領域の制約上、ベクトル評価演算範囲を制限する必要がある。
尚、ＤＦＤとは、候補ベクトルの正確さの程度を示す指標であり、ＤＦＤの値が小さいほど、被検出ブロックと被検出ブロックから動きベクトルが指し示す先のブロックとのマッチングが良く、対応する候補ベクトルがよりふさわしいことを示す。
ところが、上述の勾配法においては、フレーム間の動き量が大きい場合など、勾配法演算によって求められたベクトルが、制限されたベクトル評価演算範囲を超えてしまうことがある。すなわち、勾配法演算では、前後フレームの画像情報の勾配の違いを基に数学的な計算によってベクトルが求められるため、制限されたベクトル評価演算範囲を超えたベクトルが算出される場合がある。
このように、動きベクトル検出時において、ベクトル評価演算範囲を超えるベクトルが算出される場合は、後の内挿ベクトル評価時における画像情報のメモリ制約などのために、動きベクトル検出部の出力の段階で動きベクトルを制限する必要がある。
例えば、図３２（Ｂ），（Ｃ）は、二回目の勾配法により得られた第二動きベクトル１１２がベクトル評価演算範囲を超えた場合を示している。このような場合、最終的に出力させる動きベクトルをどのようなものにするかは様々な方法が考えられる。
例えばその一例としては、図３２（Ｂ）に示すように、初期偏位ベクトル１１０と、第一動きベクトル１１１と、第二動きベクトル１１２との合計から求められるベクトルを、ベクトル評価演算範囲内の最大値でクリップしたベクトルを、最終的な動きベクトル１１３として出力するものである。
他の方法としては、図３２（ｃ）に示すように、第二動きベクトル１１２がベクトル評価演算範囲を超えたため、第一動きベクトル１１１までを有効なベクトルとして、初期偏位ベクトル１１０との合計を最終的な動きベクトル１１３として出力するものである。
このように、勾配法演算によって求められたベクトルが、ベクトル評価演算範囲を超えた場合は、特殊な処理が施され、何らかのベクトルが出力されるが、この出力されたベクトルは勾配法などの演算結果が忠実に反映されたものではなく、正確な動きベクトルではない。このため、このような特殊な処理が施された動きベクトルを用いて動き補償フレーム内挿処理を行った場合、内挿画像に破綻が生じることがある。
また、仮にベクトル評価演算範囲を十分に広く設定した場合であっても、上記のような特殊な処理は不要となるが、ベクトル評価演算範囲が広くなった分、被検出ブロックと同一の図柄（画像情報）が、画面内または演算範囲内の他の複数のブロックに存在する可能性が高くなり、動きベクトルの候補が多くなるため、正確な動きベクトルを検出することが難しくなる。
尚、動きベクトルの検出方法として、反復勾配法のみならず、例えばブロックマッチング法を用いた場合も、ベクトル探索範囲などに制限を加える必要があり、上記と同様、フレーム間の動き量が大きい場合などは正確な動きベクトルを出力することが困難である。
特許第３２９５４３７号明細書 石黒秀一、栗田泰市郎、「８倍速ＣＲＴによるホールド発光型ディスプレイの動画質に関する検討」、信学技報、社団法人電子情報通信学会、ＥＩＤ９６−４（１９９６−０６）、ｐ．１９−２６ 山内達郎、「テレビジョン方式変換」、テレビジョン学会誌、Ｖｏｌ．４５、Ｎｏ．１２、ｐｐ．１５３４−１５４３（１９９１）
ところで、映像信号のソースとしては、通常のテレビジョンビデオカメラで撮影された映像などが存在する。これらの映像の中には、例えば、撮影カメラを高速でパンニングさせて撮影した映像や、画面内を自動車や列車等が高速で横切る映像などのように、画面内で非常に高速にスクロール（あるいは移動）する映像が含まれている場合がある。
このような動画像においては、各フレーム間の動き量が過大であるために、正確な動きベクトルを出力することが困難になる。すなわち、ＦＲＣにおいては動き量の大きいオブジェクトほど正確に内挿画像を生成することが困難である。
ここで、人間は画面内で動くオブジェクトがあれば、この動くオブジェクトを注視し目で追いかけるため、もしＦＲＣの動きベクトルの検出に誤りがあり、破綻した映像が動くオブジェクトに現れた場合、特に画質劣化が目立ちやすいと言える。
しかしながら、通常、カメラによって撮影された被写体は、その動き量が大きい場合にはカメラの光蓄積時間に起因するボケ（カメラボケ）を含む。このように元々ボケを含む画像については、ホールド型表示方式に起因する動きボケが目立ちにくいため、ＦＲＣによる画質改善効果は小さい。
従って、ＦＲＣを行った場合に、もしフレーム間の動き量が大きいことに起因して、動きベクトルの検出に誤りが生じ、内挿画像の破綻を招来する可能性があるのであれば、動きベクトルを用いた動き補償フレーム内挿処理を行わない方がよい。
さらに、他の映像信号ソースとしては、コンピュータグラフィック（ＣＧ）による映像も存在する。これらの映像にも高速でスクロールする映像や高速に移動するオブジェクト（文字なども含む）が含まれている場合がある。このＣＧ映像では、上述したカメラ撮影時に生じるカメラボケは存在しないため、ＦＲＣを行った場合には、カメラ撮影映像よりも効果的に画質改善効果が得られる。
しかしながら、このようなＣＧ映像において、フレーム間の動き量が大きいことに起因して、動きベクトルの検出に誤りが生じ、内挿画像に破綻が生じた場合には、カメラ撮影映像に比べて特に画質劣化が目立ちやすくなる。従って、このような画質劣化が特に目立ちやすい場合は、動きベクトルを用いた動き補償フレーム内挿処理を行わない方がよい。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、動き補償型のフレームレート変換（ＦＲＣ）処理に起因する、フレーム間あるいはフィールド間の動き量が所定値より大きい動画像の画質劣化を防止することができる画像表示装置及び方法、画像処理装置及び方法を提供することを目的とする。
本願の第１の発明は、入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動きベクトル情報に基づいて動き補償処理を施し、内挿画像信号を生成する内挿画像生成部と、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に前記内挿画像信号を内挿することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換する画像内挿部とを有するレート変換手段を備えた画像表示装置であって、該画像表示装置が、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいかどうかを、フレームあるいはフィールド毎に判定する判定手段を備え、前記判定手段により前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレームあるいはフィールド内の全ての画素を含む領域に対して、前記動き補償処理を無効化して生成した内挿画像信号を、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に内挿することによって、あるいは、前記動き補償処理を施した内挿画像信号を用いず、前記動き補償処理を施していない画像信号を、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に挿入することによって、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする。
本願の第２の発明は、前記内挿画像生成部が、前記入力画像信号に含まれる連続したフレーム間あるいはフィールド間で動きベクトル情報を検出する動きベクトル検出部と、該検出した動きベクトル情報に基づいて、前記フレーム間あるいは前記フィールド間に内挿ベクトルを割り付ける内挿ベクトル割付部とを有することを特徴とする。
本願の第３の発明は、前記判定手段により前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレームあるいはフィールド内の全ての画素を含む領域に対して、前記動きベクトル検出部で検出された動きベクトルを０ベクトルにすることにより、前記動き補償処理を無効化することを特徴とする。
本願の第４の発明は、前記判定手段により前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレームあるいはフィールド内の全ての画素を含む領域に対して、前記内挿ベクトル割付部で割り付けた内挿ベクトルを０ベクトルにすることにより、前記動き補償処理を無効化することを特徴とする。
本願の第５の発明は、前記判定手段により前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレーム間あるいはフィールド間に、該フレームあるいはフィールドの画像信号を挿入することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする。
本願の第６の発明は、前記判定手段により前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレーム間あるいはフィールド間に、線形補間処理を施した画像信号を内挿することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする。
本願の第７の発明は、前記判定手段により前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレーム間あるいはフィールド間に、予め決められた単色画像信号を挿入することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする。
本願の第８の発明は、前記判定手段が、前記入力画像信号に対して所定の演算を施すことで算出されたベクトルに基づいて、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいかどうかを判定することを特徴とする。
本願の第９の発明は、前記算出されたベクトルが所定の範囲を超えたブロックにフラグ情報を付与し、該フラグ情報の１フレーム毎のカウント値と所定の閾値とを比較することによって、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいかどうかを判定することを特徴とする。
本願の第１０の発明は、前記判定手段は、前記入力画像信号に含まれる動きベクトル情報に基づいて、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいかどうかを判定することを特徴とする。
本願の第１１の発明は、前記判定手段が、前のフレームあるいはフィールドに対する、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいかどうかの判定結果に基づき、現在のフレームあるいはフィールドに対して前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が大きいかどうかを判定する所定値を可変とすることを特徴とする。
本願の第１２の発明は、前記判定手段が、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が前記所定値より大きいかどうかの判定結果を、その後の数フレームの期間にわたり用いることを特徴とする。
本願の第１３の発明は、入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動きベクトル情報に基づいて動き補償処理を施し、内挿画像信号を生成する内挿画像生成工程と、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に前記内挿画像信号を内挿することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換する画像内挿工程とを有するレート変換ステップを備えた画像表示方法であって、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいかどうかを、フレームあるいはフィールド毎に判定し、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレームあるいはフィールド内の全ての画素を含む領域に対して、前記動き補償処理を無効化して生成した内挿画像信号を、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に内挿することによって、あるいは、前記動き補償処理を施した内挿画像信号を用いず、前記動き補償処理を施していない画像信号を、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に挿入することによって、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする。
本願の第１４の発明は、前記内挿画像生成工程が、前記入力画像信号に含まれる連続したフレーム間あるいはフィールド間で動きベクトル情報を検出する動きベクトル検出工程と、該検出した動きベクトル情報に基づいて、前記フレーム間あるいは前記フィールド間に内挿ベクトルを割り付ける内挿ベクトル割付工程とを有することを特徴とする。
本願の第１５の発明は、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレームあるいはフィールド内の全ての画素を含む領域に対して、前記動きベクトル検出工程で検出された動きベクトルを０ベクトルにすることにより、前記動き補償処理を無効化することを特徴とする。
本願の第１６の発明は、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレームあるいはフィールド内の全ての画素を含む領域に対して、前記内挿ベクトル割付工程で割り付けた内挿ベクトルを０ベクトルにすることにより、前記動き補償処理を無効化することを特徴とする。
本願の第１７の発明は、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレーム間あるいはフィールド間に、該フレームあるいはフィールドの画像信号を挿入することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする。
本願の第１８の発明は、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレーム間あるいはフィールド間に、線形補間処理を施した画像信号を内挿することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする。
本願の第１９の発明は、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレーム間あるいはフィールド間に、予め決められた単色画像信号を挿入することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする。
本願の第２０の発明は、入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動きベクトル情報に基づいて動き補償処理を施し、内挿画像信号を生成する内挿画像生成部と、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に前記内挿画像信号を内挿することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換する画像内挿部とを有するレート変換手段を備えた画像処理装置であって、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいかどうかを、フレームあるいはフィールド毎に判定する判定手段を備え、前記判定手段により前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレームあるいはフィールド内の全ての画素を含む領域に対して、前記動き補償処理を無効化して生成した内挿画像信号を、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に内挿することによって、あるいは、前記動き補償処理を施した内挿画像信号を用いず、前記動き補償処理を施していない画像信号を、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に挿入することによって、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする。
本願の第２１の発明は、入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動きベクトル情報に基づいて動き補償処理を施し、内挿画像信号を生成する内挿画像生成工程と、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に前記内挿画像信号を内挿することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換する画像内挿工程とを有するレート変換ステップを備えた画像処理方法であって、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいかどうかを、フレームあるいはフィールド毎に判定し、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレームあるいはフィールド内の全ての画素を含む領域に対して、前記動き補償処理を無効化して生成した内挿画像信号を、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に内挿することによって、あるいは、前記動き補償処理を施した内挿画像信号を用いず、前記動き補償処理を施していない画像信号を、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に挿入することによって、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする。
本発明によれば、フレーム間あるいはフィールド間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力された場合は、動き補償による内挿処理を行わないようにすることにより、表示画像の画質劣化を効果的に防止することができる。
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な画像表示装置の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は、フィールド信号及び内挿フィールド信号、フレーム信号及び内挿フレーム信号のいずれに対しても適用できるものであるが、両者（フィールドとフレーム）は互いに類似の関係にあるため、フレーム信号及び内挿フレーム信号を代表例として説明するものとする。
図１は、本発明の画像表示装置が備える動き補償型フレームレート変換部の構成例を示すブロック図で、図中、１０はフレームレート変換部（以下、ＦＲＣ部）で、該ＦＲＣ部１０は、本発明のレート変換手段に相当し、入力画像信号に含まれる２つの連続したフレーム間で動きベクトルを検出するベクトル検出部１１と、検出した動きベクトルに基づいて内挿フレーム（内挿画像）を生成するフレーム生成部１２とから構成される。なお、ベクトル検出部１１は、動きベクトル検出に反復勾配法を用いた場合の例について示すが、この反復勾配法に限定されず、ブロックマッチング法などを用いてもよい。
図１において、ベクトル検出部１１は、入力画像信号（ＲＧＢ信号）から輝度信号（Ｙ信号）を抽出する輝度信号抽出部１１ａと、抽出したＹ信号にＬＰＦを掛けて高域部の帯域を制限するための前処理フィルタ１１ｂと、動き検出用フレームメモリ１１ｃと、初期ベクトル候補を蓄積するための初期ベクトルメモリ１１ｄと、反復勾配法を用いてフレーム間の動きベクトルを検出する動きベクトル検出部１１ｅと、検出した動きベクトルに基づいてフレーム間に内挿ベクトルを割り付ける内挿ベクトル評価部１１ｆと、を備えて構成される。
なお、ＦＲＣ部１０は、本発明のレート変換手段に相当し、動きベクトル検出部１１ｅは、本発明の動きベクトル検出部に相当し、内挿ベクトル評価部１１ｆは、本発明の内挿ベクトル割付部に相当する。
上記反復勾配法の演算は画素の微分成分を用いているため、ノイズの影響を受け易く、また、検出ブロック内の勾配の変化量が多いと演算誤差が大きくなるため、前処理フィルタ１１ｂにおいてＬＰＦをかけて高域部の帯域を制限しておく。初期ベクトルメモリ１１ｄには、初期ベクトル候補として、前々フレームで既に検出されている動きベクトル（初期ベクトル候補）を蓄積しておく。
動きベクトル検出部１１ｅは、初期ベクトルメモリ１１ｄに蓄積されている初期ベクトル候補の中から被検出ブロックの動きベクトルに最も近い動きベクトルを初期ベクトルとして選択する。すなわち、被検出ブロック近傍のブロックにおける既検出動きベクトル（初期ベクトル候補）の中からブロックマッチング法により初期ベクトルを選択する。そして、動きベクトル検出部１１ｅは、選択した初期ベクトルを起点として、勾配法演算によって前フレームと現フレーム間の動きベクトルを検出する。
内挿ベクトル評価部１１ｆは、動きベクトル検出部１１ｅにより検出された動きベクトルを評価し、その評価結果に基づいて最適な内挿ベクトルをフレーム間の内挿ブロックに割り付けて、フレーム生成部１２に出力する。
フレーム生成部１２は、２つの入力フレーム（前フレーム、現フレーム）を蓄積するための内挿用フレームメモリ１２ａと、内挿用フレームメモリ１２ａからの２つの入力フレームと内挿ベクトル評価部１１ｆからの内挿ベクトルとに基づいて内挿フレームを生成する内挿フレーム生成部１２ｂと、入力フレーム（前フレーム、現フレーム）を蓄積するためのタイムベース変換用フレームメモリ１２ｃと、タイムベース変換用フレームメモリ１２ｃからの入力フレームに内挿フレーム生成部１２ｂからの内挿フレームを挿入して出力画像信号（ＲＧＢ信号）を生成するタイムベース変換部１２ｄと、を備えて構成される。
なお、内挿フレーム生成部１２ｂは、本発明の内挿画像生成部に相当し、タイムベース変換部１２ｄは、本発明の画像内挿部に相当する。
図２は、フレーム生成部１２による内挿フレーム生成処理の一例を説明するための図である。内挿フレーム生成部１２ｂは、内挿ブロックに割り付けられた内挿ベクトルＶを前フレーム、現フレームに伸ばして、各フレームとの交点近傍の画素を用いて内挿ブロック内の各画素を補間する。例えば、前フレームでは近傍３点よりＡ点の輝度を算出する。現フレームでは近傍３点よりＢ点の輝度を算出する。内挿フレームではＰ点の輝度をＡ点とＢ点の輝度から補間する。Ｐ点の輝度は、例えばＡ点の輝度とＢ点の輝度の平均としてもよい。
上記のようにして生成された内挿フレームは、タイムベース変換部１２ｄに送られる。タイムベース変換部１２ｄは、前フレーム、現フレームの間に、内挿フレームを挟み込んで、フレームレートを変換する処理を行う。このように、ＦＲＣ部１０により、入力画像信号（６０フレーム／秒）を、動き補償された出力画像信号（１２０フレーム／秒）へ変換することができ、これを表示パネルに出力することにより、動きぼけを低減して動画質を改善することが可能となる。尚、ここでは、６０フレーム／秒の入力画像信号を、１２０フレーム／秒（２倍）の出力画像信号にフレームレート変換する場合について説明するが、例えば９０フレーム／秒（１．５倍）、１８０フレーム／秒（３倍）の出力画像信号を得る場合に適用しても良いことは言うまでもない。
本発明の画像表示装置は、図１に示したＦＲＣ部１０を備え、入力画像信号のフレーム間における動き量が大きい場合、ＦＲＣ部１０における動き補償処理を無効化するなどの手段を用いて、ＦＲＣ処理に起因する画質劣化を防止することを主たる目的とする。なお、本発明は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、電気泳動ディスプレイなどのホールド型の表示特性を有する画像表示装置全般に適用可能であるが、以下の各実施形態においては、表示パネルとして液晶表示パネルを用いた液晶表示装置に本発明を適用した場合を代表例として説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいときに、ＦＲＣ部１０の動き補償処理を無効化するために、動きベクトル検出部１１ｅの出力を強制的に０ベクトルにするものである。
図３は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図で、液晶表示装置は、ＦＲＣ部１０、動き量判定部１４、制御部１５、切替部１６、電極駆動部１８、及び液晶表示パネル１９を備えて構成されている。切替部１６は、ＦＲＣ部１０内の動きベクトル検出部１１ｅと内挿ベクトル評価部１１ｆの間に設けられ、制御部１５からの指示に従って、動きベクトル検出部１１ｅからの動きベクトルを０ベクトル１７へ切り替える。
動きベクトル検出部１１ｅは、所定の演算により検出された動きベクトルを出力するとともに、動きベクトル検出演算中に算出されたベクトルが内挿ベクトル評価部１１ｆにおいて設定された所定のベクトル評価演算範囲を超えたため、図３２（Ｂ），（Ｃ）とともに前述した何らかの特殊な処理を施したブロックに対しては、ＯＢフラグ“１”を出力する。尚、動きベクトル検出演算中に所定のベクトル評価演算範囲を超えたベクトルが算出されず、特殊な処理を施さなかったブロックに対しては、ＯＢフラグ“０”を出力する。
動き量判定部１４は、動きベクトル検出部１１ｅによる動きベクトル検出演算中に所定のベクトル評価演算範囲を超えたことを意味するＯＢフラグ“１”の数をカウントし、１フレーム毎にこのカウント値が所定の閾値より大きいか否かを判定することによって、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいか否かを判別する。
このように、本実施形態の動き量判定部１４は、動きベクトル検出部１１ｅで算出された動きベクトルが所定のベクトル演算評価範囲を超えた１画面内のブロック数を所定値と比較することにより入力画像信号のフレーム間における動き量が所定の範囲を超えているか否かを判別しているが、上記の構成に限られないことは言うまでもない。
そして、制御部１５は、上記各部を制御するためのＣＰＵを備え、動き量判定部１４により入力画像信号が所定値より大きい動き量を有する画像信号であると判定された場合、ＦＲＣ部１０における動き補償処理を無効化するように制御する。すなわち、本実施形態の液晶表示装置は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいか否かを判別し、この判別結果に応じて、ＦＲＣ部１０の動き補償処理を制御するものである。
液晶表示パネル１９は、液晶層と該液晶層に走査信号及びデータ信号を印加するための電極とを有するアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイである。電極駆動部１８は、ＦＲＣ部１０によりフレームレート変換された画像信号に基づいて液晶表示パネル１９の走査電極及びデータ電極を駆動するための表示ドライバである。
液晶表示パネル１９の駆動周波数は、ＦＲＣ部１０により変換されたフレーム周波数となる。従って、６０Ｈｚのフレーム周波数で入力された画像信号が、ＦＲＣ部１０で１２０Ｈｚのフレーム周波数に変換された場合、液晶表示パネル１９の駆動周波数は、１２０Ｈｚとなる。但し、ＦＲＣ処理によるフレーム周波数変換を行わない場合で、入力画像信号をそのまま表示出力する場合は、液晶表示パネル１９の駆動周波数は、入力画像信号のフレーム周波数となる。
制御部１５は、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、切替部１６を０ベクトル１７側に切り替えて、動きベクトル検出部１１ｅで演算された動きベクトルを強制的に０ベクトルに置き換える。
また、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より小さい画像信号であると判定された場合、切替部１６を動きベクトル検出部１１ｅ側に切り替えて、動きベクトル検出部１１ｅで検出された動きベクトルを内挿ベクトル評価部１１ｆに入力する。
このように、通常の動画像表示時においては動き補償型のＦＲＣ処理により動画質を改善することができるとともに、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力された場合には、動きベクトルを０ベクトルにして動き補償処理を無効化することにより、フレーム間の動き量が大きいことによる動きベクトルの検出エラー、動き補償のエラー等をなくし、動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を効果的に防止することができる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいときに、ＦＲＣ部１０の動き補償処理を無効化するために、内挿ベクトル評価部１１ｆからの内挿ベクトルを０ベクトルにして、異なる位置の画素間での内挿が生じないようにするものである。
図４は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図で、液晶表示装置は、ＦＲＣ部１０、動き量判定部１４、制御部１５、切替部１６、電極駆動部１８、及び液晶表示パネル１９を備えて構成されている。切替部１６は、ＦＲＣ部１０内の内挿ベクトル評価部１１ｆと内挿フレーム生成部１２ｂの間に設けられ、制御部１５からの指示に従って、内挿ベクトル評価部１１ｆからの内挿ベクトルを０ベクトル１７へ切り替える。
動きベクトル検出部１１ｅは、所定の演算により検出された動きベクトルを内挿ベクトル評価部１１ｆに出力するとともに、動きベクトル検出演算中に算出されたベクトルが内挿ベクトル評価部１１ｆにおいて設定された所定のベクトル評価演算範囲を超えたか否かを示すＯＢフラグ情報をブロック毎に動き量判定部１４に出力する。
動き量判定部１４は、動きベクトル検出部１１ｅから出力されたＯＢフラグ情報に基づいて、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいか否かを判定し、その判定結果を制御部１５へ出力する。
制御部１５は、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、切替部１６を０ベクトル１７側に切り替えて、内挿ベクトル評価部１１ｆで割り付けられた内挿ベクトルを０ベクトルにする。また、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より小さいと判定された場合、切替部１６を内挿ベクトル評価部１１ｆ側に切り替えて、内挿ベクトル評価部１１ｆで割り付けられた内挿ベクトルを内挿フレーム生成部１２ｂに入力する。
このように、通常の動画像表示時においては動き補償型のＦＲＣ処理により動画質を改善することができるとともに、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力された場合には、強制的に内挿ベクトルを０ベクトルにして動き補償処理を無効化することにより、上記第１の実施形態と同様、フレーム間の動き量が大きいことによる動きベクトルの検出エラー、動き補償のエラー等をなくし、動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を効果的に防止することができる。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいときに、ＦＲＣ部１０の動き補償処理を無効化するために、内挿ベクトル評価部１１ｆからの内挿ベクトルを０ベクトルにして、異なる位置の画素間での内挿が生じないようにするものである。
図５は、本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図で、液晶表示装置は、ＦＲＣ部１０、動き量判定部１４、制御部１５、切替部１６、電極駆動部１８、及び液晶表示パネル１９を備えて構成されている。切替部１６は、ＦＲＣ部１０内の内挿ベクトル評価部１１ｆと内挿フレーム生成部１２ｂの間に設けられ、制御部１５からの指示に従って、内挿ベクトル評価部１１ｆからの内挿ベクトルを０ベクトル１７へ切り替える。
動きベクトル検出部１１ｅは、所定の演算により検出された動きベクトルと、動きベクトル検出演算中に算出されたベクトルが内挿ベクトル評価部１１ｆにおいて設定された所定のベクトル評価演算範囲を超えたか否かを示すブロック毎のＯＢフラグ情報とを、内挿ベクトル評価部１１ｆに出力する。
内挿ベクトル評価部１１ｆは、動きベクトル検出部１１ｅにより出力された動きベクトルを評価し、最適な内挿ベクトルを内挿ブロック毎に割り付ける。詳細には、被検出ブロックから動きベクトルが指し示す先の内挿ブロックに同等の動きベクトルを割り付ける。ところが、割り付けられた内挿ブロックは、被検出ブロックとは異なる検出ブロックからも指し示される場合がある。つまり、１つの内挿ブロックには複数本の動きベクトルが割り付けられる場合がある。このような場合は、複数本の動きベクトル毎にＤＦＤを演算し、最もＤＦＤが小さくなる（つまり、より正しい）動きベクトルを採用し割り付ける。
この時、割り付けられた動きベクトルに対応するＯＢフラグ情報も内挿ブロック毎に割り付ける。そして、この内挿ブロック毎のＯＢフラグ情報を動き量判定部１４に出力する。
動き量判定部１４は、内挿ベクトル評価部１１ｆより出力される内挿ブロック毎に付与されたＯＢフラグ情報を用いて、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定のベクトル評価演算範囲より大きいか否かを判定する。すなわち、割り付けられた動きベクトルを検出演算した際に所定のベクトル評価演算範囲を超えたことを意味するＯＢフラグ“１”の数をカウントし、１フレーム毎にこのカウント値が所定の閾値より大きいか否かを判定することによって、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいか否かを判定する。
制御部１５は、動き量判定部１４により入力画像信号におけるフレーム間の動き量が所定値より大きいと判定された場合、切替部１６を０ベクトル１７側に切り替えて、内挿ベクトル評価部１１ｆで割り付けられた内挿ベクトルを０ベクトルにする。また、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より小さいと判定された場合、切替部１６を内挿ベクトル評価部１１ｆ側に切り替えて、内挿ベクトル評価部１１ｆで割り付けられた内挿ベクトルを内挿フレーム生成部１２ｂに入力する。
このように、通常の動画像表示時においては動き補償型のＦＲＣ処理により動画質を改善することができるとともに、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力された場合には、強制的に内挿ベクトルを０ベクトルにして動き補償処理を無効化することにより、上記第１の実施形態と同様、フレーム間の動き量が大きいことによる動きベクトルの検出エラー、動き補償のエラー等をなくし、動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を効果的に防止することができる。
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、ＦＲＣ部１０を迂回させるための経路を設け、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいときに、この入力画像信号を迂回経路側へ入力し、該入力画像信号のフレーム周波数に合わせて液晶表示パネル１９の駆動周波数を変更するものである。すなわち、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力された場合には、フレームレート変換を行わず、入力画像信号をそのまま液晶表示パネル１９に表示出力するように切り替えるものである。
図６は、本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図で、液晶表示装置は、ＦＲＣ部１０、デコード部２１、動き量判定部１４、制御部１５、切替部１６、電極駆動部１８、液晶表示パネル１９、さらに、ＦＲＣ部１０を迂回させるための経路２０を備えて構成されている。切替部１６は、ＦＲＣ部１０の前段に設けられ、制御部１５からの指示に従って、入力画像信号をＦＲＣ部１０に入力するか、経路２０に入力するかを切り替える。
ここで、入力画像信号が動きベクトル情報などを利用して圧縮された圧縮入力信号（例えば、ＭＰＥＧ、ＤｉｖＸなど）である場合は、この圧縮入力信号をデコード部２１で画像信号に復元してＦＲＣ部１０に入力される。この際、入力画像信号が動きベクトル情報を利用して圧縮された場合、復元の際に用いる動きベクトルをデコード部２１から抽出することができる。本実施形態では、この抽出された動きベクトルを基に、動き量判定部１４にて入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいか否かを判定する。
詳細には、デコード部２１から出力された動きベクトルの長さの１フレーム分の合計値あるいは平均値が所定の閾値より大きい場合、または、デコード部２１から出力された動きベクトルの長さが所定の閾値より大きいものをブロック毎にカウントし、このカウント値が所定値より大きい場合を、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号であると判定する。
尚、ここでは、デコード部２１により抽出される動きベクトルを用いて、入力画像信号のフレーム間における動き量を判定しているが、もちろん第１乃至第３実施形態として上述したような動き量判定処理を採用してもよく、これに限らないことは言うまでもない。
制御部１５は、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、切替部１６を経路２０側に切り替えて、ＦＲＣ部１０を迂回させる。また、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より小さいと判定された場合、切替部１６をＦＲＣ部１０側に切り替えて、入力画像信号に対してＦＲＣ処理（動き補償フレーム内挿処理）を行う。尚、切替部１６をＦＲＣ部１０の後段に設け、ＦＲＣ部１０の出力信号と経路２０の出力信号とを切り替えて、液晶パネル１９へ出力する構成としても良い。
また、本実施形態では、制御部１５は、液晶表示パネル１９の駆動周波数を変更可能とし、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力された場合、入力画像信号を経路２０側へ入力し、該入力画像信号のフレーム周波数に合わせて液晶表示パネル１９の駆動周波数を変更する。
図７は、本発明の第４の実施形態に係る入力データと出力データの関係を示す図である。図７（Ａ）は、経路２０への入力データを示し、図７（Ｂ）は、経路２０からの出力データを示す。図７（Ａ）に示すように、６０Ｈｚのフレーム周波数で入力画像信号（入力データ）が経路２０に入力された場合、１フレーム当りの表示時間は約１６．７ｍｓとなる。制御部１５は、表示ドライバである電極駆動部１８を制御して、液晶表示パネル１９の駆動周波数を１２０Ｈｚから６０Ｈｚに変更し、上記入力データを、図７（Ｂ）に示すように、６０Ｈｚのままフレームレート変換せずに経路２０から出力させる。
液晶表示パネル１９は、フレーム数変換されずに経路２０から出力されたフレームを、駆動周波数６０Ｈｚで表示するため、このときの１フレーム当りの表示時間は約１６．７ｍｓのままとなる。
このように、通常の動画像表示時においては動き補償型のＦＲＣ処理により動画質を改善することができるとともに、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力された場合には、ＦＲＣ処理を迂回させて、フレームレート変換自体を禁止することにより、フレーム間の動き量が大きいことによる動きベクトルの検出エラー、動き補償のエラー等をなくし、動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を効果的に防止することができる。
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態は、ＦＲＣ部１０を迂回させるための経路を設け、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいときに、この入力画像信号を迂回経路側へ入力して、該入力画像信号を経路上のメモリに蓄積し、メモリから同一フレームの画像信号を複数回高速で繰り返し読み出して、フレームレート変換するものである。すなわち、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力された場合には、動き補償型のフレームレート変換を行わず、入力画像信号を高速連続出力することによりフレームレート変換して、液晶表示パネル１９へ表示出力するように切り替えるものである。
図８は、本発明の第５の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図で、液晶表示装置は、ＦＲＣ部１０、デコード部２１、動き量判定部１４、制御部１５、切替部１６、電極駆動部１８、液晶表示パネル１９、さらに、ＦＲＣ部１０を迂回させるための経路２０と、経路２０上にメモリ２２とを備えて構成されている。切替部１６は、ＦＲＣ部１０の前段に設けられ、制御部１５からの指示に従って、入力画像信号をＦＲＣ部１０に入力するか、経路２０に入力するかを切り替える。
動き量判定部１４は、デコード部２１より出力される動きベクトル情報を用いて、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいか否かを判定する。
制御部１５は、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、切替部１６を経路２０側に切り替えて、ＦＲＣ部１０の処理を迂回させ、入力画像信号をメモリ２２に蓄積する。その後、メモリ２２から同一フレームを複数回繰り返し読み出してフレーム挿入処理を行う。
また、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より小さいと判定された場合、切替部１６をＦＲＣ部１０側に切り替えて、入力画像信号に対してＦＲＣ処理（動き補償フレーム内挿処理）を行う。尚、切替部１６をＦＲＣ部１０の後段に設けて、ＦＲＣ部１０の出力信号とメモリ２２の出力信号とを切り替えて、液晶パネル１９へ出力する構成としても良い。
本実施形態では、液晶表示パネル１９の駆動周波数を変更させずに１２０Ｈｚのままとする。制御部１５及びメモリ２２は、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力された場合、入力画像信号のフレーム間に、その前或いは後フレームの画像信号を挿入することにより、該入力画像信号のフレーム数を変換する手段を構成する。すなわち、電極駆動部１８に入力される表示画像信号のフレームレート（フレーム数）は常に同一とされる。
図９は、本発明の第５の実施形態に係る入力データと出力データの関係を示す図である。図９（Ａ）は、経路２０への入力データを示し、図９（Ｂ）は、経路２０からの出力データを示す。図９（Ａ）に示すように、６０Ｈｚのフレーム周波数で入力画像信号（入力データ）が経路２０に入力された場合、１フレーム当りの表示時間は約１６．７ｍｓとなる。上記入力データはメモリ２２に一旦蓄積され、図９（Ｂ）に示すように、メモリ２２から２倍の速度で繰り返し読み出されたフレームの画像信号（図中、フレームＡ）が出力される。
液晶表示パネル１９は、同一フレームの画像信号が挿入された出力データを駆動周波数１２０Ｈｚで表示する。なお、同一フレームの２回繰り返し読み出しによりフレーム数が変換されるため、このときの１フレーム当りの表示時間は約８．３ｍｓとなる。
このように、通常の動画像表示時においては動き補償型のＦＲＣ処理により動画質を改善することができるとともに、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力された場合には、入力画像信号に対して動き補償による内挿処理を行わないようにすることにより、フレーム間の動き量が大きいことによる動きベクトルの検出エラー、動き補償のエラー等をなくし、動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を効果的に防止することができる。さらに、この場合、同じフレームを繰り返し読み出してフレームレート変換するため、液晶表示パネル１９の駆動周波数を変更する必要がない。
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態は、ＦＲＣ部１０を迂回させるための経路を設け、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいときに、この入力画像信号を迂回経路側へ入力して、該入力画像信号を経路上の線形補間内挿処理部に入力し、線形補間を施した画像信号を内挿するものである。すなわち、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力された場合には、動き補償による内挿処理を行うのではなく、線形内挿処理を行うことで、フレームレート変換するように切り替えるものである。
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図で、液晶表示装置は、ＦＲＣ部１０、デコード部２１、動き量判定部１４、制御部１５、切替部１６、電極駆動部１８、液晶表示パネル１９、さらに、ＦＲＣ部１０を迂回させるための経路２０と、経路２０上に線形補間内挿処理部２３とを備えて構成されている。切替部１６は、ＦＲＣ部１０の前段に設けられ、制御部１５からの指示に従って、入力画像信号をＦＲＣ部１０に入力するか、経路２０に入力するかを切り替える。
動き量判定部１４は、デコード部２１より出力される動きベクトル情報を用いて、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画像信号であるか否かを判定する。
制御部１５は、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、切替部１６を経路２０側に切り替えて、ＦＲＣ部１０を迂回させ、入力画像信号を線形補間内挿処理部２３に入力する。線形補間内挿処理部２３は、フレーム間において線形補間処理を施した内挿フレームを挿入する。
また、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より小さいと判定された場合、切替部１６をＦＲＣ部１０側に切り替えて、入力画像信号に対してＦＲＣ処理（動き補償フレーム内挿処理）を行う。尚、切替部１６をＦＲＣ部１０の後段に設けて、ＦＲＣ部１０の出力信号と線形補間内挿処理部２３の出力信号とを切り替えて、液晶パネル１９へ出力する構成としても良い。
本実施形態では、液晶表示パネル１９の駆動周波数を変更させずに１２０Ｈｚのままとする。すなわち、電極駆動部１８に入力される表示画像信号のフレームレート（フレーム数）は常に同一とされる。線形補間内挿処理部２３は、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力された場合、入力画像信号のフレーム間に、線形補間処理を施した画像信号を内挿することにより、該入力画像信号のフレーム数を変換する手段を構成する。なお、線形補間処理とは、前述の非特許文献２に記載されているように、前フレームの信号と現フレームの信号からフレーム内挿比αを用いた線形補間により内挿フレームを得るものである。
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る入力データと出力データの関係を示す図である。図１１（Ａ）は、経路２０への入力データを示し、図１１（Ｂ）は、経路２０からの出力データを示す。図１１（Ａ）に示すように、６０Ｈｚのフレーム周波数で入力画像信号（入力データ）が経路２０に入力された場合、１フレーム当りの表示時間は約１６．７ｍｓとなる。上記入力データは線形補間内挿処理部２３に入力され、図１１（Ｂ）に示すように、フレーム間（ここではフレームＡ、フレームＢ間）において線形補間処理が施された画像信号（図中、フレームＡ＋Ｂ）が内挿されて出力される。
液晶表示パネル１９は、線形補間処理を施した画像信号が内挿された出力データを駆動周波数１２０Ｈｚで表示する。なお、線形補間処理を施した画像信号の内挿によりフレーム数が変換されるため、このときの１フレーム当りの表示時間は約８．３ｍｓとなる。
このように、通常の動画像表示時においては動き補償型のＦＲＣ処理により動画質を改善することができるとともに、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力された場合には、入力画像信号に対して動き補償による内挿処理を行わないようにすることにより、フレーム間の動き量が大きいことによる動きベクトルの検出エラー、動き補償のエラー等をなくし、動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を効果的に防止することができる。さらに、この場合、線形補間処理を施した画像信号を内挿して、フレームレート変換するため、液晶表示パネル１９の駆動周波数を変更する必要がない。
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態は、ＦＲＣ部１０を迂回させるための経路を設け、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいときに、この入力画像信号を迂回経路側へ入力し、該入力画像信号を経路上の黒レベル信号挿入処理部に入力し、黒レベル信号などの予め決められた単色画像信号を挿入するものである。すなわち、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力された場合には、動き補償による内挿処理を行うのではなく、単色画像挿入処理を行うことで、フレームレート変換するように切り替えるものである。
図１２は、本発明の第７の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図で、液晶表示装置は、ＦＲＣ部１０、デコード部２１、動き量判定部１４、制御部１５、切替部１６、電極駆動部１８、液晶表示パネル１９、さらに、ＦＲＣ部１０を迂回させるための経路２０と、経路２０上に黒レベル信号挿入処理部２４とを備えて構成されている。切替部１６は、ＦＲＣ部１０の前段に設けられ、制御部１５からの指示に従って、入力画像信号をＦＲＣ部１０に入力するか、経路２０に入力するかを切り替える。
動き量判定部１４は、デコード部２１より出力される動きベクトル情報を用いて、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいか否かを判定する。
制御部１５は、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、切替部１６を経路２０側に切り替えて、ＦＲＣ部１０を迂回させ、入力画像信号を黒レベル信号挿入処理部２４に入力する。黒レベル信号挿入処理部２４は、例えば、メモリを用いて入力画像信号を時間軸圧縮（フレームレート変換）し、入力フレーム間に黒レベル信号などの予め決められた単色画像信号を挿入する。
また、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より小さいと判定された場合、切替部１６をＦＲＣ部１０側に切り替えて、入力画像信号に対してＦＲＣ処理（動き補償フレーム内挿処理）を行う。尚、切替部１６をＦＲＣ部１０の後段に設けて、ＦＲＣ部１０の出力信号と黒レベル信号挿入処理部２４の出力信号とを切り替えて、液晶パネル１９へ出力する構成としても良い。
本実施形態では、液晶表示パネル１９の駆動周波数を変更させずに１２０Ｈｚのままとする。すなわち、電極駆動部１８に入力される表示画像信号のフレームレート（フレーム数）は常に同一とされる。黒レベル信号挿入処理部２４は、動き量の大きい画像信号が入力された場合、入力画像信号のフレーム間に、黒レベル信号などの予め決められた単色画像信号を挿入することにより、該入力画像信号のフレーム数を変換する手段を構成する。また、黒レベル信号挿入処理の別の実施形態として、電極駆動部１８により、所定期間（本例の場合、１／１２０秒）黒書き込み電圧を液晶表示パネル１９に印加するように構成してもよい。
図１３は、本発明の第６の実施形態に係る入力データと出力データの関係を示す図である。図１３（Ａ）は、経路２０への入力データを示し、図１３（Ｂ）は、経路２０からの出力データを示す。図１３（Ａ）に示すように、６０Ｈｚのフレーム周波数で入力画像信号（入力データ）が経路２０に入力された場合、１フレーム当りの表示時間は約１６．７ｍｓとなる。上記入力データは黒レベル信号挿入処理部２４に入力され、図１３（Ｂ）に示すように、フレーム間（ここではフレームＡ、フレームＢ間）において黒レベル信号（図中、黒に色付けされたフレーム）が挿入されて出力される。
このように、入力画像信号の各フレーム間に黒画像信号を挿入することで、動きぼけによる画質劣化が改善され、さらに動き補償のエラーによる画質劣化も発生しないが、この場合、画像表示期間の短縮による表示輝度の低下を補償するために、液晶表示パネル１９の背面に設けられるバックライト（図示せず）の発光輝度を上げる必要がある。
液晶表示パネル１９は、黒レベル信号が挿入された出力データを駆動周波数１２０Ｈｚで表示する。なお、黒レベル信号の挿入によりフレーム数が変換されるため、このときの１フレーム当りの表示時間は約８．３ｍｓとなる。
このように、通常の動画像表示時においては動き補償型のＦＲＣ処理により動画質を改善することができるとともに、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力された場合には、入力画像信号に対して動き補償による内挿処理を行わないようにすることにより、フレーム間の動き量が大きいことによる動きベクトルの検出エラー、動き補償のエラー等をなくし、動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を効果的に防止することができる。さらに、この場合、単色画像信号を挿入して、フレームレート変換するため、液晶表示パネル１９の駆動周波数を変更する必要がない。そしてまた、この場合、単色画像信号の挿入によってインパルス型表示方式に近づけることが可能であるため、動画質改善効果も維持することが可能となる。
尚、上記実施形態の他にも、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい場合には、入力フレームの原画像を所定の輝度比で複数のフレーム画像に分割して、フレームレート変換することにより、動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を防止しつつ、動画質改善効果を維持するようにしてもよい。
（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいときに、内挿フレーム生成部における動き補償処理の補償強度を可変するように構成される。具体的には、動き補償処理を施した画像信号と、線形補間処理を施した画像信号とを所定の比率で加重加算することにより、内挿フレームを生成する内挿フレーム生成部を備え、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力されたときに、加重加算比率を可変する。
図１４は、本発明の第８の実施形態に係るＦＲＣ部１０の要部構成例を示すブロック図で、ＦＲＣ部１０のフレーム生成部１２は、内挿用フレームメモリ１２ａ、内挿フレーム生成部１２ｂ、さらに、ＦＲＣ部１０における動き補償処理の補償強度を可変する補償強度可変部１２ｅ、を備えて構成される。図中、Ｖは内挿ベクトル、αはフレーム内挿比、βは補償強度（加重加算比率）を示す。
一般に、フレーム内挿処理の方法として、例えば、２フレーム間の線形補間内挿によるフレーム内挿と、動きベクトルを用いたフレーム内挿（動き補償内挿）が知られている。前者は、前フレームの信号と現フレームの信号からフレーム内挿比αによる線形補間を行うことで内挿フレームを得るものである。従って、この線形補間内挿を用いれば、ＦＲＣ処理の動き補償のエラーによる画質劣化を防止できる。
一方、後者は、前フレームと現フレームから内挿フレームを得るために、前フレームの画像と現フレームの画像間の動きベクトルから内挿ベクトルＶを検出し、その値（内挿ベクトルＶ）をフレーム内挿比αで分割したαＶの大きさだけ前フレームの画像をずらした信号と、現フレームの画像を（１−α）Ｖだけずらした信号との加重加算により内挿フレームを得る。この動き補償型の内挿処理を用いれば、動画像そのものをとらえて補償するため、解像度の劣化がなく、良好な画質を得ることができるが、この処理に起因してフレーム間の動き量が大きい映像の画質が劣化してしまうことがある。
そこで、本実施形態では、フレーム生成部１２に補償強度可変部１２ｅを設けている。この補償強度可変部１２ｅは、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、加重加算比率βを可変する。この加重加算比率βは、動き補償処理を施した画像信号と、線形補間処理を施した画像信号とを加重加算する際の比率である。本実施形態の内挿フレーム生成部１２ｂは、この加重加算比率βに従って、線形補間内挿と動き補償内挿とを加重加算して内挿フレームを生成する。
例えば、補償強度可変部１２ｅは、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい場合、加重加算比率β＝０とし、線形補間処理を施した画像信号を内挿フレームにして動き補償のエラーによる画質劣化を防止する。一方、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より小さい場合、加重加算比率β＝１とし、動き補償処理を施した画像信号を内挿フレームにして動画像の画質をより良好にする。
また、加重加算比率βは任意に可変設定できるため、０〜１の略中間の値に設定するようにしてもよい。これにより、内挿フレーム画像において動き補償も行いつつ、動き補償のエラーによる画質の劣化を抑制するように制御することができ、動きぼけによる画質劣化と、動き補償のエラーによる画質劣化との双方を適切に改善することが可能となる。
このようにして、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号が入力された場合には、ＦＲＣにおける動き補償処理の強度を可変できる（弱くすることができる）ため、フレーム間の動き量が大きいことによる動きベクトルの検出エラー、動き補償のエラー等の影響を低減し、動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を効果的に抑制することができる。
尚、上述の各実施形態において、入力画像信号のフレーム間における動き量が大きいと判定されたフレームと、入力画像信号のフレーム間における動き量が小さいと判定されたフレームとが頻繁に切り替わることを防ぐために、現フレームに対して動き量が大きいか否かを判別する所定値を、前フレームにおいて動き量が大きいと判定されたか否かの情報に基づいて可変するようにしても良い。
例えば、前フレームで入力画像信号のフレーム間における動き量が大きいと判定された場合は、上記所定値を大きく設定し、前フレームで入力画像信号のフレーム間における動き量が小さいと判定された場合は、上記所定値を小さく設定する。つまり、入力画像信号のフレーム間における動き量が大きいか否かの判定にヒステリシスを持たせても良い。
また、入力画像信号のフレーム間における動き量が大きいと判定されたフレームと、入力画像信号のフレーム間における動き量が小さいと判定されたフレームとが頻繁に切り替わることを防ぐために、一度、入力画像信号のフレーム間における動き量が大きいと判定された場合は、その判定結果を所定の数フレーム期間にわたり継続して出力することにより、その後、数フレーム期間は入力画像信号のフレーム間における動き量が大きいフレームであるものとして処理を行うようにしても良い。
図１５は、本発明の画像表示装置による画像表示方法の一例を説明するためのフロー図である。ここでは、前述の第１乃至第３の実施形態における画像表示方法の例について説明する。まず、画像表示装置は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいどうかを判定し（ステップＳ１）、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号であると判定された場合（ＹＥＳの場合)、動きベクトルあるいは内挿ベクトルを０ベクトルにすることにより、ＦＲＣ部１０の動き補償処理を無効化する（ステップＳ２）。また、ステップＳ１において、フレーム間の動き量が所定値より小さい画像信号であると判定された場合（ＮＯの場合）、ＦＲＣ部１０の動き補償処理を通常通りに実行する（ステップＳ３）。このようにしてフレーム周波数が変換された画像信号を、液晶表示パネル１９から表示出力する（ステップＳ４）。
図１６は、本発明の画像表示装置による画像表示方法の他の例を説明するためのフロー図である。ここでは、前述の第４乃至第７の実施形態における画像表示方法の例について説明する。まず、画像表示装置は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいかどうかを判定し（ステップＳ１１）、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号であると判定された場合（ＹＥＳの場合）、ＦＲＣ部１０の動き補償フレーム内挿処理を迂回させて、入力画像信号を別の経路２０に入力する（ステップＳ１２）。
ここで、迂回させた経路２０において、線形補間処理を施した画像信号のフレーム間内挿、同一フレームの画像信号のフレーム間挿入、黒レベル信号などの予め決められた単色画像信号のフレーム間挿入のいずれかの処理を施してフレームレート変換を行った画像信号を出力するか、或いは、そのまま入力画像信号を出力して、液晶表示パネル１９の駆動周波数を変更するなどの処理を行う。
また、ステップＳ１１において、フレーム間の動き量が所定値より小さい画像信号であると判定された場合（ＮＯの場合）、ＦＲＣ部１０にて動き補償による内挿処理を施した画像信号を出力する（ステップＳ１３）。最後に、画像を液晶表示パネル１９から表示出力する（ステップＳ１４）。
図１７は、本発明の画像表示装置による画像表示方法の他の例を説明するためのフロー図である。ここでは、前述の第８の実施形態における画像表示方法の例について説明する。まず、画像表示装置は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画像信号であるかどうかを判定し（ステップＳ２１）、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像信号であると判定された場合（ＹＥＳの場合）、ＦＲＣ部１０における動き補償処理の強度を可変（弱く）する（ステップＳ２２）。また、フレーム間の動き量が所定値より小さい画像信号であると判定された場合（ＮＯの場合）、ＦＲＣ部１０における動き補償処理の強度を通常通り強くする（ステップＳ２３）。このようにしてフレーム周波数が変換された画像信号を、液晶表示パネル１９から表示出力する（ステップＳ２４）。
以上説明したように、本発明によれば、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい場合、フレームレート変換（ＦＲＣ）部における動き補償処理を無効化して表示出力することができるため、動き補償のエラーによる画質劣化を効果的に防止することができる。
次に、本発明の画像表示装置のさらに他の実施形態について説明する。本実施形態は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対してのみ、ＦＲＣ部１０における動き補償処理を無効化するなどの手段を用いて、ＦＲＣ処理に起因するフレーム間の動き量が大きい領域の画質劣化を防止することを主たる目的とする。
（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対して、ＦＲＣ部１０の動き補償処理を無効化するために、フレーム間の動き量が所定値より大きい内挿ブロックの内挿ベクトルを０ベクトルとし、その部分だけ異なる位置の画素間での内挿が生じないようにするものである。
図１８は、本発明の第９の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図で、液晶表示装置は、ＦＲＣ部１０、制御部１５、電極駆動部１８、及び液晶表示パネル１９を備えて構成されている。ＦＲＣ部１０は、動きベクトル検出部１１ｅ、内挿ベクトル評価部１１ｆ、内挿フレーム生成部１２ｂ、タイムベース変換部１２ｄを備え、さらに、内挿ベクトル評価部１１ｆにより割り付けられた内挿ベクトルを内挿ブロック毎に蓄積する内挿ベクトルメモリ１２ｆを備える。
動きベクトル検出部１１ｅは、所定の演算により検出された動きベクトルを出力するとともに、動きベクトル検出演算中に算出されたベクトルが内挿ベクトル評価部１１ｆにおいて設定された所定のベクトル評価演算範囲を超えたため、図３２(Ｂ)，(Ｃ)とともに前述した何らかの特殊な処理を施したブロックに対しては、ＯＢフラグ“１”を出力する。
制御部１５は、動きベクトル検出部１１ｅによる動きベクトル検出演算中に所定のベクトル評価演算範囲を超えたことを意味するＯＢフラグ“１”が付与された画素あるいは該画素を含む領域に対しては、ＦＲＣ部１０における動き補償処理を無効化するように制御する。すなわち、本実施形態の液晶表示装置は、動きベクトル検出部１１ｅより出力されたＯＢフラグ情報を基に、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対して、ＦＲＣ部１０の動き補償処理を無効化するように制御するものである。
前述したように、液晶表示パネル１９は、液晶層と該液晶層に走査信号及びデータ信号を印加するための電極とを有するアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイである。電極駆動部１８は、ＦＲＣ部１０によりフレームレート変換された画像信号に基づいて液晶表示パネル１９の走査電極及びデータ電極を駆動するための表示ドライバである。
液晶表示パネル１９の駆動周波数は、ＦＲＣ部１０により変換されたフレーム周波数となる。従って、６０Ｈｚのフレーム周波数で入力された画像信号が、ＦＲＣ部１０で１２０Ｈｚのフレーム周波数に変換された場合、液晶表示パネル１９の駆動周波数は、１２０Ｈｚとなる。
図１８において、内挿ベクトルメモリ１２ｆは、内挿ベクトル評価部１１ｆで割り付けられた内挿ベクトルを内挿ブロック毎に蓄積する。制御部１５は、動きベクトル検出演算中に算出されたベクトルが所定のベクトル評価演算範囲を超えたことを意味するＯＢフラグ“１”が存在する場合、内挿ベクトルメモリ１２ｆにアクセスし、動きベクトル検出演算中に算出されたベクトルが所定のベクトル評価演算範囲を超えた画素領域に対応する内挿ブロックの内挿ベクトルを０ベクトルにする。また、動きベクトル検出演算中に算出されたベクトルが所定のベクトル評価演算範囲内に収まった画素領域に対応する内挿ブロックについては、内挿ベクトルメモリ１２ｆの内挿ベクトルをそのまま内挿フレーム生成部１２ｂに入力する。
すなわち、制御部１５は、内挿ベクトルメモリ１２ｆにアクセスしたときに、フレーム間の動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対応する内挿ブロックにフラグ情報を付与する。このフラグ情報は、内挿ブロックの内挿ベクトルを使わないようにするためのフラグであり、このフラグ情報が付与された内挿ブロックに対しては、内挿ベクトルの出力が０になるように制御する。このように、内挿ベクトルメモリ１２ｆの内挿ベクトルを０にすることで、動き補償内挿を行わないようにすることができる。
このように、通常の動画像表示時においては動き補償型のＦＲＣ処理により動画質を改善することができるとともに、フレーム間の動き量が所定値より大きい画素領域が入力画像信号に含まれる場合には、該画素領域に対する動き補償処理を無効化することにより、フレーム間の動き量が大きいことによる動きベクトルの検出エラー、動き補償のエラー等をなくし、動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を効果的に防止することができる。
（第１０の実施形態）
本発明の第１０の実施形態は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対して、ＦＲＣ部１０の動き補償処理を無効化するために、フレーム間の動き量が所定値より大きい内挿ブロックの内挿ベクトルを０ベクトルとし、その部分だけ異なる位置の画素間での内挿が生じないようにするものである。
図１９は、本発明の第１０の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図で、液晶表示装置は、ＦＲＣ部１０、制御部１５、電極駆動部１８、及び液晶表示パネル１９を備えて構成されている。ＦＲＣ部１０は、動きベクトル検出部１１ｅ、内挿ベクトル評価部１１ｆ、内挿フレーム生成部１２ｂ、タイムベース変換部１２ｄを備え、さらに、内挿ベクトル評価部１１ｆにより割り付けられた内挿ベクトルを内挿ブロック毎に蓄積する内挿ベクトルメモリ１２ｆを備える。
動きベクトル検出部１１ｅは、所定の演算により検出された動きベクトルと、動きベクトル検出演算中に算出されたベクトルが内挿ベクトル評価部１１ｆにおいて設定された所定のベクトル評価演算範囲を超えたか否かを示すブロック毎のＯＢフラグ情報とを、内挿ベクトル評価部１１ｆに出力する。
制御部１５は、内挿ベクトル評価部１１ｆにより出力された内挿ブロック毎のＯＢフラグ情報を基に、ＯＢフラグ“１”が付与された画素あるいは該画素を含む領域に対しては、ＦＲＣ部１０における動き補償処理を無効化するように制御する。すなわち、本実施形態の液晶表示装置は、入力画像信号におけるフレーム間の動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対して、ＦＲＣ部１０の動き補償処理を無効化するように制御するものである。
内挿ベクトル評価部１１ｆは、動きベクトル検出部１１ｅにより出力された動きベクトルを評価し、最適な内挿ベクトルを内挿ブロック毎に割り付ける。詳細には、被検出ブロックから動きベクトルが指し示す先の内挿ブロックに同等の動きベクトルを割り付ける。ところが、割り付けられた内挿ブロックは、被検出ブロックとは異なる検出ブロックからも指し示される場合がある。つまり、１つの内挿ブロックには複数本の動きベクトルが割り付けられる場合がある。このような場合は、複数本の動きベクトル毎のＤＦＤを演算し、最もＤＦＤが小さくなる（つまり、より正しい）動きベクトルを採用し割り付ける。
この時、割り付けられた動きベクトルに対応するＯＢフラグ情報も内挿ブロック毎に割り付ける。
図１９において、内挿ベクトルメモリ１２ｆは、内挿ベクトル評価部１１ｆで割り付けられた内挿ベクトルを内挿ブロック毎に蓄積する。制御部１５は、内挿ベクトル評価部１１ｆより出力される内挿ブロック毎に付与されたＯＢフラグ情報に基づき、ＯＢフラグ“１”が存在する場合、内挿ベクトルメモリ１２ｆにアクセスし、当該内挿ブロックの内挿ベクトルを０ベクトルにする。また、ＯＢフラグ“０”が割り付けられた内挿ブロックについては、内挿ベクトルメモリ１２ｆの内挿ベクトルをそのまま内挿フレーム生成部１２ｂに入力する。
すなわち、制御部１５は、内挿ベクトルメモリ１２ｆにアクセスしたときに、フレーム間の動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対応する内挿ブロックに対しては、内挿ベクトルの出力が０になるように制御する。このように、内挿ベクトルメモリ１２ｆの内挿ベクトルを０にすることで、動き補償内挿を行わないようにすることができる。
このように、通常の動画像表示時においては動き補償型のＦＲＣ処理により動画質を改善することができるとともに、フレーム間の動き量が所定値より大きい画像領域が入力画像信号に含まれる場合には、該画像領域に対する動き補償処理を無効化することにより、フレーム間の動き量が大きいことによる動きベクトルの検出エラー、動き補償のエラー等をなくし、動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を効果的に防止することができる。
（第１１の実施形態）
本発明の第１１の実施形態は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対して、ＦＲＣ部１０の動き補償処理を無効化するために、フレーム間の動き量が所定値より大きい内挿ブロックの内挿ベクトルを０ベクトルとし、その部分だけ異なる位置の画素間での内挿が生じないようにするものである。
図２０は、本発明の第１１の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図で、液晶表示装置は、ＦＲＣ部１０、制御部１５、電極駆動部１８、及び液晶表示パネル１９を備えて構成されている。ＦＲＣ部１０は、動きベクトル検出部１１ｅ、内挿ベクトル評価部１１ｆ、内挿フレーム生成部１２ｂ、タイムベース変換部１２ｄを備える。
動きベクトル検出部１１ｅは、所定の演算により検出された動きベクトルを出力するとともに、動きベクトル検出演算中に算出されたベクトルが内挿ベクトル評価部１１ｆにおいて設定された所定のベクトル評価演算範囲を超えたため、図３２(Ｂ)，(Ｃ)とともに前述した何らかの特殊な処理を施したブロックに対しては、ＯＢフラグ“１”を出力する。
制御部１５は、動きベクトル検出部１１ｅにより出力されたＯＢフラグ情報に基づき、ＯＢフラグ“１”が付与された画素あるいは該画素を含む領域に対しては、ＦＲＣ部１０における動き補償処理を無効化するように制御する。すなわち、本実施形態の液晶表示装置は、入力画像信号におけるフレーム間の動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対して、ＦＲＣ部１０の動き補償処理を無効化するように制御するものである。
図２０において、内挿フレーム生成部１２ｂは、内挿ベクトル評価部１１ｆで割り付けられた内挿ベクトルから内挿フレームを生成する。制御部１５は、動きベクトル検出演算中に算出されたベクトルが所定のベクトル評価演算範囲を超えたことを意味するＯＢフラグ“１”が存在する場合、内挿フレーム生成部１２ｂにアクセスし、動きベクトル検出演算中に算出されたベクトルが所定のベクトル評価演算範囲を超えた画素領域に対応する内挿ブロックの内挿ベクトルを０ベクトルにする。
また、動きベクトル検出演算中に算出されたベクトルが所定のベクトル評価演算範囲内に収まった画素領域に対応する内挿ブロックについては、内挿フレーム生成部１２ｂが内挿ベクトルから内挿フレームを生成する。
すなわち、制御部１５は、どの内挿ブロック（あるいはどの画素）の動き量が所定値より大きいかを示す情報（座標位置、領域情報など）を内挿フレーム生成部１２ｂに渡し、内挿フレーム生成部１２ｂは、制御部１５からの指示に従って、該当する画素あるいはその画素を含む内挿ブロックの内挿ベクトルを０ベクトルにする。
このように、通常の動画像表示時においては動き補償型のＦＲＣ処理により動画質を改善することができるとともに、フレーム間の動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対する動き補償処理を無効化することにより、フレーム間の動き量が大きいことによる動きベクトルの検出エラー、動き補償のエラー等をなくし、動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を効果的に防止することができる。
（第１２の実施形態）
本発明の第１２の実施形態は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対して、ＦＲＣ部１０の動き補償処理を無効化するために、フレーム間の動き量が所定値より大きい内挿ブロックの内挿ベクトルを０ベクトルとし、その部分だけ異なる位置の画素間での内挿が生じないようにするものである。
図２１は、本発明の第１２の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図で、液晶表示装置は、ＦＲＣ部１０、制御部１５、電極駆動部１８、及び液晶表示パネル１９を備えて構成されている。ＦＲＣ部１０は、動きベクトル検出部１１ｅ、内挿ベクトル評価部１１ｆ、内挿フレーム生成部１２ｂ、タイムベース変換部１２ｄを備える。
動きベクトル検出部１１ｅは、所定の演算により検出された動きベクトルと、動きベクトル検出演算中に算出されたベクトルが所定のベクトル評価演算範囲を超えたか否かを示すブロック毎のＯＢフラグ情報とを、内挿ベクトル評価部１１ｆに出力する。
制御部１５は、内挿ベクトル評価部１１ｆにより出力された内挿ブロック毎のＯＢフラグ情報を基に、ＯＢフラグ“１”が付与された画素あるいは該画素を含む領域に対しては、ＦＲＣ部１０における動き補償処理を無効化するように制御する。すなわち、本実施形態の液晶表示装置は、入力画像信号におけるフレーム間の動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対して、ＦＲＣ部１０の動き補償処理を無効化するように制御するものである。
内挿ベクトル評価部１１ｆは、動きベクトル検出部１１ｅにより出力された動きベクトルを評価し、最適な内挿ベクトルを内挿ブロック毎に割り付ける。詳細には、被検出ブロックから動きベクトルが指し示す先の内挿ブロックに同等の動きベクトルを割り付ける。ところが、割り付けられた内挿ブロックは、被検出ブロックとは異なる検出ブロックからも指し示される場合がある。つまり、１つの内挿ブロックには複数本の動きベクトルが割り付けられる場合がある。このような場合は、複数本の動きベクトル毎のＤＦＤを演算し、最もＤＦＤが小さくなる（つまり、より正しい）動きベクトルを採用し割り付ける。
この時、割り付けられた動きベクトルに対応するＯＢフラグ情報も内挿ブロック毎に割り付ける。
図２１において、内挿フレーム生成部１２ｂは、内挿ベクトル評価部１１ｆで割り付けられた内挿ベクトルから内挿フレームを生成する。制御部１５は、内挿ベクトル評価部１１ｆより出力された内挿ブロック毎に付与されたＯＢフラグ情報に基づき、ＯＢフラグ“１”が存在する場合、内挿フレーム生成部１２ｂにアクセスし、当該内挿ブロックの内挿ベクトルを０ベクトルにする。また、ＯＢフラグ“０”が割り付けられた内挿ブロックについては、内挿フレーム生成部１２ｂが内挿ベクトルから内挿フレームを生成する。
すなわち、制御部１５は、どの内挿ブロック（あるいはどの画素）の動き量が所定値より大きいかを示す情報（座標位置、領域情報など）を内挿フレーム生成部１２ｂに渡し、内挿フレーム生成部１２ｂは、制御部１５からの指示に従って、該当する画素あるいはその画素を含む内挿ブロックの内挿ベクトルを０ベクトルにする。
このように、通常の動画像表示時においては動き補償型のＦＲＣ処理により動画質を改善することができるとともに、フレーム間の動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対する動き補償処理を無効化することにより、フレーム間の動き量が大きいことによる動きベクトルの検出エラー、動き補償のエラー等をなくし、動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を効果的に防止することができる。
尚、上述の第９乃至第１２の実施形態において、入力画像信号のフレーム間における動き量が大きい画素あるいは該画素を含む領域に対しては、ＦＲＣ部１０における動き補償処理を無効化するために、動きベクトル或いは内挿ベクトルを０ベクトルにした場合、この動き補償処理を無効化した領域と、入力画像信号のフレーム間における動き量が小さいと判定され、動き補償処理を施した領域との境界部分では、ベクトルの急激な変化が生じるため、この動き補償処理の有無が明らかに画像に現れて目立つ場合がある。
この弊害を改善するために、入力画像信号のフレーム間における動き量が大きい画素あるいは該画素を含む領域と、動き量が小さい画素あるいは該画素を含む領域との境界部分に対してローパスフィルタをかける等のフィルタ処理を施すことによって、動き補償処理の強度を連続的に変化させるのが望ましい。
このように、動き補償処理の強度を連続的に変化させることにより、動き量が大きい領域と小さい領域との境界部分の内挿画像を滑らかに連続する画像とすることができ、この境界が目立つのを抑制することが可能となる。尚、以下の実施形態についても、動き量が大きい領域とそれ以外の領域との境界部分に対してフィルタ処理を行うことで、動き補償処理の強度を連続的に変化させることが望ましい。
（第１３の実施形態）
本発明の第１３の実施形態は、ＦＲＣ部１０への入力経路とは別の経路上に線形補間内挿処理部を備え、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対して、線形補間内挿処理部側に切り替え、フレーム間の動き量が所定値より大きい部分にのみ線形補間を施した画像信号を内挿するものである。すなわち、フレーム間の動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対しては、動き補償による内挿処理を行うのではなく、線形内挿処理を行うことで、フレームレート変換するように切り替えるものである。
図２２は、本発明の第１３の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図で、液晶表示装置は、ＦＲＣ部１０、デコード部２１、動き量判定部１４、制御部１５、切替部２５、さらに、ＦＲＣ部１０への入力経路とは別に設けられた経路２６と、経路２６上に線形補間内挿処理部２７とを備えて構成されている。なお、電極駆動部１８、液晶表示パネル１９の記載は省略している。切替部２５は、ＦＲＣ部１０の後段に設けられ、制御部１５からの指示に従って、ＦＲＣ部１０からの画像信号（動き補償画像）を出力させるか、線形補間内挿処理部２７からの画像信号（線形補間画像）を出力させるかを切り替える。
ここで、入力画像信号が動きベクトル情報などを利用して圧縮された圧縮入力信号（例えば、ＭＰＥＧ、ＤｉｖＸなど）である場合は、この圧縮入力信号をデコード部２１で画像信号に復元してＦＲＣ部１０に入力される。この際、入力画像信号が動きベクトル情報を利用して圧縮された場合、復元の際に用いる動きベクトルをデコード部２１から抽出することができる。本実施形態では、この抽出された動きベクトルを基に、動き量判定部１４にて入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域を判定する。
動き量判定部１４は、デコード部２１より出力された動きベクトルの長さが所定の閾値より大きい画素あるいは該画素を含む領域を判定する。制御部１５は、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいと判定された画素あるいは該画素を含む領域に対しては、切替部２５を経路２６（線形補間内挿処理部２７）側に切り替えて、入力画像信号のフレーム間に、線形補間処理を施した画像信号を内挿して生成された表示画像信号を表示パネルに出力する。
線形補間内挿処理部２７は、入力画像信号のフレーム間に、線形補間処理を施した内挿フレームを挿入する処理を行う。
また、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含まない領域に対しては、切替部２５をＦＲＣ部１０側に切り替えて、入力画像信号のフレーム間においてＦＲＣ処理（動き補償フレーム内挿処理）が施された表示画像信号を表示パネルに出力する。
なお、線形補間処理とは、前述の非特許文献２に記載されているように、前フレームの信号と現フレームの信号とからフレーム内挿比αによる線形補間を行うことで内挿フレームを得るものである。
このように、通常の動画像表示時においては動き補償型のＦＲＣ処理により動画質を改善することができるとともに、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対する動き補償処理を無効化することにより、フレーム間の動き量が大きいことによる動きベクトルの検出エラー、動き補償のエラー等をなくし、動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を効果的に防止することができる。
（第１４の実施形態）
本発明の第１４の実施形態は、ＦＲＣ部１０への入力経路とは別の経路上にメモリを備え、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対して、メモリ側に切り替え、フレーム間の動き量が所定値より大きい部分にのみ、メモリから同一フレームの画像信号を複数回高速で繰り返し読み出してフレームレート変換するものである。すなわち、フレーム間の動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対しては、動き補償による内挿処理を行うのではなく、入力画像信号を高速連続出力することにより、フレームレート変換するように切り替えるものである。
図２３は、本発明の第１４の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図で、液晶表示装置は、ＦＲＣ部１０、デコード部２１、動き量判定部１４、制御部１５、切替部２５、さらに、ＦＲＣ部１０への入力経路とは別に設けられた経路２６と、経路２６上にメモリ２８とを備えて構成されている。なお、電極駆動部１８、液晶表示パネル１９の記載は省略している。切替部２５は、ＦＲＣ部１０の後段に設けられ、制御部１５からの指示に従って、ＦＲＣ部１０からの画像信号（動き補償画像）を出力させるか、メモリ２８からの前フレームまたは後フレームの画像信号を出力させるかを切り替える。
動き量判定部１４は、デコード部２１より出力された動きベクトルの長さが所定の閾値より大きい画素あるいは該画素を含む領域を判定する。
制御部１５は、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいと判定された画素あるいは該画素を含む領域に対しては、切替部２５を経路２６（メモリ２８）側に切り替えて、入力画像信号のフレーム間に、前フレームまたは後フレームの表示画像信号を表示パネルに出力する。
メモリ２８には、入力画像信号が蓄積されており、入力画像信号のフレーム間における動き量が大きい画素あるいは該画素を含む領域の画像信号が繰り返し読み出される。
また、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含まない領域に対しては、切替部２５をＦＲＣ部１０側に切り替えて、入力画像信号のフレーム間においてＦＲＣ処理（動き補償フレーム内挿処理）が施された表示画像信号を表示パネルに出力する。
このように、通常の動画像表示時においては動き補償型のＦＲＣ処理により動画質を改善することができるとともに、入力画像信号のフレーム間における動き量が大きい画素あるいは該画素を含む領域に対する動き補償処理を無効化することにより、フレーム間の動き量が大きいことによる動きベクトルの検出エラー、動き補償のエラー等をなくし、動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を効果的に防止することができる。
（第１５の実施形態）
本発明の第１５の実施形態は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対しては、内挿フレーム生成部における動き補償処理の補償強度を可変するように構成される。具体的には、動き補償処理を施した画像信号と、線形補間処理を施した画像信号とを所定の比率で加重加算することにより、内挿フレームを生成する内挿フレーム生成部を備え、フレーム間の動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対して加重加算比率を可変する。
図２４は、本発明の第１５の実施形態に係るＦＲＣ部１０の要部構成例を示すブロック図で、ＦＲＣ部１０のフレーム生成部１２は、内挿用フレームメモリ１２ａ、内挿フレーム生成部１２ｂ、さらに、ＦＲＣ部１０における動き補償処理の補償強度を可変する補償強度可変部１２ｇ、を備えて構成される。図中、Ｖは内挿ベクトル、αはフレーム内挿比、βは補償強度（加重加算比率）を示す。
一般に、フレーム内挿処理の方法として、例えば、２フレーム間の線形補間内挿によるフレーム内挿と、動きベクトルを用いたフレーム内挿（動き補償内挿）が知られている。前者は、前フレームの信号と現フレームの信号からフレーム内挿比αによる線形補間を行うことで内挿フレームを得るものである。従って、この線形補間内挿を用いれば、フレーム間の動き量が大きいことによる動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を効果的に防止することができる。
一方、後者は、前フレームと現フレームから内挿フレームを得るために、前フレームの画像と現フレームの画像間の動きベクトルから内挿ベクトルＶを検出し、その値（内挿ベクトルＶ）をフレーム内挿比αで分割したαＶの大きさだけ前フレームの画像をずらした信号と、現フレームの画像を（α―１）Ｖだけずらした信号との加重加算により内挿フレームを得る。この動き補償内挿を用いれば、動画像そのものをとらえて補償するため、解像度の劣化がなく、良好な画質を得ることができるが、この処理に起因してフレーム間の動き量が大きい部分は動きベクトル検出エラー等により画質が劣化してしまうことがある。
そこで、本実施形態では、フレーム生成部１２に補償強度可変部１２ｇを設けている。この補償強度可変部１２ｇは、動き量判定部１４により入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいと判定された画素あるいは該画素を含む領域に対して加重加算比率βを可変する。この加重加算比率βは、動き補償処理を施した画像信号と、線形補間処理を施した画像信号とを加重加算する際の比率である。本実施形態の内挿フレーム生成部１２ｂは、この加重加算比率βに従って、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対して、線形補間内挿と動き補償内挿を加重加算して内挿フレームを生成する。
例えば、補償強度可変部１２ｇは、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対して加重加算比率β＝０とし、線形補間処理を施した画像信号を内挿フレームにして動き量の大きい部分の画質劣化を防止する。また、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含まない領域に対して加重加算比率β＝１とし、動き補償処理を施した画像信号を内挿フレームにして動画質を良好にする。
また、加重加算比率βは任意に可変設定できるため、０〜１の略中間の値に設定するようにしてもよい。これにより、内挿フレーム画像において動き補償も行いつつ、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい部分の画質も劣化させないように制御することができ、動きぼけによる画質劣化と、フレーム間の動き量が大きいことによる画質劣化の双方を適切に改善することが可能となる。なお、ＦＲＣ部１０における補償強度の可変処理は、画素単位で行う方法、ブロック（領域）単位で行う方法のいずれの方法で行ってもよい。
このようにして、入力画像信号のフレーム間における動き量が大きい画素あるいは該画素を含む領域に対しては、ＦＲＣにおける動き補償処理の補償強度を可変できる（弱くすることができる）ため、フレーム間の動き量が大きいことによる動きベクトルの検出エラー、動き補償のエラー等の影響を低減し、動き補償型のＦＲＣ処理に起因する画質劣化を効果的に抑制することができる。
尚、上述の各実施形態において、入力画像信号のフレーム間における動き量が大きいと判定された画素あるいは該画素を含む領域と、入力画像信号のフレーム間における動き量が小さいと判定された画素あるいは該画素を含む領域とが頻繁に切り替わることを防ぐために、現フレームに対して動き量が大きいか否かを判別する所定値を、前フレームにおいて動き量が大きいと判定されたか否かの情報に基づいて可変するようにしても良い。
例えば、前フレームで入力画像信号のフレーム間における動き量が大きいと判定された画素あるいは該画素を含む領域については、上記所定値を大きく設定し、前フレームで入力画像信号のフレーム間における動き量が小さいと判定された画素あるいは該画素を含む領域については、上記所定値を小さく設定する。つまり、入力画像信号のフレーム間における動き量が大きいか否かの判定にヒステリシスを持たせても良い。
また、入力画像信号のフレーム間における動き量が大きいと判定された画素あるいは該画素を含む領域と、入力画像信号のフレーム間における動き量が小さいと判定された画素あるいは該画素を含む領域とが頻繁に切り替わることを防ぐために、一度、入力画像信号のフレーム間における動き量が大きいと判定された画素あるいは該画素を含む領域については、その判定結果を所定の数フレーム期間にわたり継続して出力することにより、その後、数フレーム期間は入力画像信号のフレーム間における動き量が大きいフレームであるものとして処理を行うようにしても良い。
図２５は、本発明の画像表示装置による画像表示方法の他の一例を説明するためのフロー図である。ここでは、前述の第９乃至第１２の実施形態における画像表示方法の例について説明する。まず、画像表示装置は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素（或いはブロック）かどうかを判定し（ステップＳ１）、フレーム間の動き量が所定値より大きい画素（或いはブロック）と判定された場合（ＹＥＳの場合）、このフレーム間の動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域（内挿ブロック）の内挿ベクトルを０ベクトルにすることにより、ＦＲＣ部１０の動き補償処理を部分的に無効化する（ステップＳ２）。
また、ステップＳ１において、フレーム間の動き量が所定値より小さい画素（或いはブロック）と判定された場合（ＮＯの場合）、ＦＲＣ部１０にて動き補償による内挿処理を施した画像信号を出力する（ステップＳ３）。このようにしてフレーム周波数が変換された画像信号を、液晶表示パネル１９から表示出力する（ステップＳ４）。
図２６は、本発明の画像表示装置による画像表示方法の他の一例を説明するためのフロー図である。ここでは、前述の第１３の実施形態における画像表示方法の例について説明する。まず、画像表示装置は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素（或いはブロック）かどうかを判定し（ステップＳ１１）、フレーム間の動き量が所定値より大きい画素（或いはブロック）と判定された場合（ＹＥＳの場合）、このフレーム間の動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域（内挿ブロック）に対して、線形補間画像を内挿した画像信号を出力することにより、ＦＲＣ部１０の動き補償内挿処理を部分的に行わないようにする（ステップＳ１２）。
また、ステップＳ１１において、フレーム間の動き量が所定値より小さい画素（或いはブロック）と判定された場合（ＮＯの場合）、ＦＲＣ部１０にて動き補償による内挿処理を施した画像信号を出力する（ステップＳ１３）。このようにしてフレーム周波数が変換された画像信号を、液晶表示パネル１９から表示出力する（ステップＳ１４）。
図２７は、本発明の画像表示装置による画像表示方法の他の例を説明するためのフロー図である。ここでは、前述の第１４の実施形態における画像表示方法の例について説明する。まず、画像表示装置は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素（或いはブロック）かどうかを判定し（ステップＳ２１）、フレーム間の動き量が所定値より大きい画素（或いはブロック）と判定された場合（ＹＥＳの場合）、このフレーム間の動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域（内挿ブロック）に対して、前或いは後フレーム画像を挿入した画像信号を出力することにより、ＦＲＣ部１０の動き補償内挿処理を部分的に行わないようにする（ステップＳ２２）。
また、ステップＳ２１において、フレーム間の動き量が所定値より小さい画素（或いはブロック）と判定された場合（ＮＯの場合）、ＦＲＣ部１０にて動き補償による内挿処理を施した画像信号を出力する（ステップＳ２３）。このようにしてフレーム周波数が変換された画像信号を、液晶表示パネル１９から表示出力する（ステップＳ２４）。
図２８は、本発明の画像表示装置による画像表示方法の他の例を説明するためのフロー図である。ここでは、前述の第１５の実施形態における画像表示方法の例について説明する。まず、画像表示装置は、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素（或いはブロック）かどうかを判定し（ステップＳ３１）、フレーム間の動き量が所定値より大きい画素（或いはブロック）と判定された場合（ＹＥＳの場合）、このフレーム間の動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域（内挿ブロック）に対して、ＦＲＣ部１０における動き補償処理の補償強度を可変（弱く）する（ステップＳ３２）。
また、ステップＳ３１において、フレーム間の動き量が所定値より小さい画素（或いはブロック）と判定された場合（ＮＯの場合）、ＦＲＣ部１０における動き補償処理の補償強度を通常通り強くする（ステップＳ３３）。このようにしてフレーム周波数が変換された画像信号を、液晶表示パネル１９から表示出力する（ステップＳ３４）。
以上説明したように、本発明によれば、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きい画素領域を部分的に含んでいるときに、このフレーム間の動き量が所定値より大きい画素あるいは該画素を含む領域に対して、フレームレート変換（ＦＲＣ）部における動き補償処理を部分的に無効化して表示出力することができるため、動き補償による内挿処理に起因する動き量の大きい画像領域の画質劣化を効果的に防止することができる。
なお、上述の実施形態において、入力画像信号のフレーム間における動き量が所定値より大きいか否かを判定する方法の一例として、ＯＢフラグ情報を用いる方法や、入力画像データに含まれている動きベクトル情報を利用する方法について説明したが、本発明では、これらに限らず、種々の動き量判定方法を適用することが可能である。
例えば、動きベクトル検出部１１ｅにて動きベクトル検出演算中に算出されたベクトルが所定のベクトル評価演算範囲を超えた時に、図３２（Ｂ）とともに前述したように、ベクトル評価演算範囲内の最大値でクリップした場合は、上述したようなＯＢフラグ情報を用いなくとも、動き量が過大であることを判定することができる。
すなわち、動きベクトル検出部１１ｅにて出力された動きベクトルのＸ成分もしくはＹ成分のどちらかが、ベクトル評価演算範囲内の最大値と等しい場合、動きベクトル検出演算中に算出されたベクトルが所定のベクトル評価演算範囲を超えたとみなすことができるため、動きベクトル検出部１１ｅで検出された動きベクトルの長さに基づいて、フレーム間の動き量が大きい画像信号、もしくはフレーム間の動き量が大きい画素あるいは該画素を含む領域を判定するようにしてもよい。
さらに、上述の実施形態において、ベクトル評価演算範囲に制限を設けなかった場合、または、ベクトル評価演算範囲を広く設定した場合は、前述したとおり、動きベクトルの検出において誤りが生じることが多くなるため、ベクトル評価演算範囲内であっても、出力された動きベクトルの長さが所定の閾値より大きい場合、入力画像信号のフレームにおける動き量が所定値大きいものとし、フレーム間の動き量が大きい画像信号、もしくはフレーム間の動き量が大きい画素あるいは該画素を含む領域を判定するようにしてもよい。
そしてまた、例えばカメラのパンニングを検出することが可能な場合、入力画像信号にカメラ・パラメータなどの関連データが付加されている場合、これを利用することによって、フレーム間の動き量が大きい画像信号を判定するようにしてもよい。
また、以上の説明においては、本発明の画像処理装置及び方法に関する実施形態の一例について説明したが、これらの説明から、本画像処理方法をコンピュータによりプログラムとして実行する画像処理プログラム、及び、該画像処理プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録したプログラム記録媒体についても容易に理解することができるであろう。
本発明の画像表示装置が備えるフレームレート変換部の構成例を示すブロック図である。 フレーム生成部による内挿フレーム生成処理の一例を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る入力データと出力データの関係を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る入力データと出力データの関係を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図である。 本発明の第６の実施形態に係る入力データと出力データの関係を示す図である。 本発明の第７の実施形態に係るＦＲＣ部の要部構成例を示すブロック図である。 本発明の第７の実施形態に係る入力データと出力データの関係を示す図である。 本発明の第８の実施形態に係るＦＲＣ部の要部構成例を示すブロック図である。 本発明の画像表示装置による画像表示方法の他の例を説明するためのフロー図である。 本発明の画像表示装置による画像表示方法の他の例を説明するためのフロー図である。 本発明の画像表示装置による画像表示方法の他の例を説明するためのフロー図である。 本発明の第９の実施形態に係るＦＲＣ部の要部構成例を示すブロック図である。 本発明の第１０の実施形態に係るＦＲＣ部の要部構成例を示すブロック図である。 本発明の第１１の実施形態に係るＦＲＣ部の要部構成例を示すブロック図である。 本発明の第１２の実施形態に係るＦＲＣ部の要部構成例を示すブロック図である。 本発明の第１３の実施形態に係るＦＲＣ部の要部構成例を示すブロック図である。 本発明の第１４の実施形態に係るＦＲＣ部の要部構成例を示すブロック図である。 本発明の第１５の実施形態に係るＦＲＣ部の要部構成例を示すブロック図である。 本発明の画像表示装置による画像表示方法の他の例を説明するためのフロー図である。 本発明の画像表示装置による画像表示方法の他の例を説明するためのフロー図である。 本発明の画像表示装置による画像表示方法の他の例を説明するためのフロー図である。 本発明の画像表示装置による画像表示方法の他の例を説明するためのフロー図である。 従来の液晶表示装置におけるＦＲＣ駆動表示回路の概略構成を示すブロック図である。 図１７に示した従来のＦＲＣ駆動表示回路によるフレームレート変換処理を説明するための図である。 動きベクトル検出部及び内挿フレーム生成部による内挿フレーム生成処理について説明するための図である。 動きベクトル検出部の出力をベクトル評価演算範囲に制限する処理の例を説明するための図である。
符号の説明
１０，１００ フレームレート変換（ＦＲＣ）部
１１ ベクトル検出部
１１ａ 輝度信号抽出部
１１ｂ 前処理フィルタ
１１ｃ 動き検出用フレームメモリ
１１ｄ 初期ベクトルメモリ
１１ｅ，１０１ 動きベクトル検出部
１１ｆ 内挿ベクトル評価部
１２ フレーム生成部
１２ａ 内挿用フレームメモリ
１２ｂ，１０２ 内挿フレーム生成部
１２ｃ タイムベース変換用フレームメモリ
１２ｄ タイムベース変換部
１２ｅ，１２ｇ 補償強度可変部
１２ｆ 内挿ベクトルメモリ
１４ 動き量判定部
１５ 制御部
１６，２５ 切替部
１７ ０ベクトル
１８，１０４ 電極駆動部
１９，１０３ 液晶表示パネル
２０，２６ 経路
２１ デコード部
２２，２８ メモリ
２３，２７ 線形補間内挿処理部
２４ 黒レベル信号挿入処理部
１０５ 動きベクトル
１０６ 内挿ベクトル
１０７ 内挿フレーム

Claims (21)

  1. 入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動きベクトル情報に基づいて動き補償処理を施し、内挿画像信号を生成する内挿画像生成部と、
    前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に前記内挿画像信号を内挿することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換する画像内挿部とを有するレート変換手段を備えた画像表示装置であって、
    該画像表示装置は、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいかどうかを、フレームあるいはフィールド毎に判定する判定手段を備え、
    前記判定手段により前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレームあるいはフィールド内の全ての画素を含む領域に対して、前記動き補償処理を無効化して生成した内挿画像信号を、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に内挿することによって、あるいは、前記動き補償処理を施した内挿画像信号を用いず、前記動き補償処理を施していない画像信号を、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に挿入することによって、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする画像表示装置。
  2. 前記請求項１に記載の画像表示装置において、
    前記内挿画像生成部は、前記入力画像信号に含まれる連続したフレーム間あるいはフィールド間で動きベクトル情報を検出する動きベクトル検出部と、
    該検出した動きベクトル情報に基づいて、前記フレーム間あるいは前記フィールド間に内挿ベクトルを割り付ける内挿ベクトル割付部とを有することを特徴とする画像表示装置。
  3. 前記請求項２に記載の画像表示装置において、
    前記判定手段により前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレームあるいはフィールド内の全ての画素を含む領域に対して、前記動きベクトル検出部で検出された動きベクトルを０ベクトルにすることにより、前記動き補償処理を無効化することを特徴とする画像表示装置。
  4. 前記請求項２に記載の画像表示装置において、
    前記判定手段により前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレームあるいはフィールド内の全ての画素を含む領域に対して、前記内挿ベクトル割付部で割り付けた内挿ベクトルを０ベクトルにすることにより、前記動き補償処理を無効化することを特徴とする画像表示装置。
  5. 前記請求項１に記載の画像表示装置において、
    前記判定手段により前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレーム間あるいはフィールド間に、該フレームあるいはフィールドの画像信号を挿入することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする画像表示装置。
  6. 前記請求項１に記載の画像表示装置において、
    前記判定手段により前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレーム間あるいはフィールド間に、線形補間処理を施した画像信号を内挿することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする画像表示装置。
  7. 前記請求項１に記載の画像表示装置において、
    前記判定手段により前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレーム間あるいはフィールド間に、予め決められた単色画像信号を挿入することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする画像表示装置。
  8. 前記請求項１乃至７のいずれかに記載の画像表示装置において、
    前記判定手段は、前記入力画像信号に対して所定の演算を施すことで算出されたベクトルに基づいて、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいかどうかを判定することを特徴とする画像表示装置。
  9. 前記請求項８に記載の画像表示装置において、
    前記算出されたベクトルが所定の範囲を超えたブロックにフラグ情報を付与し、該フラグ情報の１フレーム毎のカウント値と所定の閾値とを比較することによって、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいかどうかを判定することを特徴とする画像表示装置。
  10. 前記請求項１乃至７のいずれかに記載の画像表示装置において、
    前記判定手段は、前記入力画像信号に含まれる動きベクトル情報に基づいて、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいかどうかを判定することを特徴とする画像表示装置。
  11. 前記請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像表示装置において、
    前記判定手段は、前のフレームあるいはフィールドに対する、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいかどうかの判定結果に基づき、現在のフレームあるいはフィールドに対して前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が大きいかどうかを判定する所定値を可変とすることを特徴とする画像表示装置。
  12. 前記請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像表示装置において、
    前記判定手段は、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が前記所定値より大きいかどうかの判定結果を、その後の数フレームの期間にわたり用いることを特徴とする画像表示装置。
  13. 入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動きベクトル情報に基づいて動き補償処理を施し、内挿画像信号を生成する内挿画像生成工程と、
    前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に前記内挿画像信号を内挿することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換する画像内挿工程とを有するレート変換ステップを備えた画像表示方法であって、
    前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいかどうかを、フレームあるいはフィールド毎に判定し、
    前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレームあるいはフィールド内の全ての画素を含む領域に対して、前記動き補償処理を無効化して生成した内挿画像信号を、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に内挿することによって、あるいは、前記動き補償処理を施した内挿画像信号を用いず、前記動き補償処理を施していない画像信号を、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に挿入することによって、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする画像表示方法。
  14. 前記請求項１３に記載の画像表示方法において、
    前記内挿画像生成工程は、前記入力画像信号に含まれる連続したフレーム間あるいはフィールド間で動きベクトル情報を検出する動きベクトル検出工程と、
    該検出した動きベクトル情報に基づいて、前記フレーム間あるいは前記フィールド間に内挿ベクトルを割り付ける内挿ベクトル割付工程とを有することを特徴とする画像表示方法。
  15. 前記請求項１４に記載の画像表示方法において、
    前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレームあるいはフィールド内の全ての画素を含む領域に対して、前記動きベクトル検出工程で検出された動きベクトルを０ベクトルにすることにより、前記動き補償処理を無効化することを特徴とする画像表示方法。
  16. 前記請求項１４に記載の画像表示方法において、
    前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレームあるいはフィールド内の全ての画素を含む領域に対して、前記内挿ベクトル割付工程で割り付けた内挿ベクトルを０ベクトルにすることにより、前記動き補償処理を無効化することを特徴とする画像表示方法。
  17. 前記請求項１３に記載の画像表示方法において、
    前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレーム間あるいはフィールド間に、該フレームあるいはフィールドの画像信号を挿入することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする画像表示方法。
  18. 前記請求項１３に記載の画像表示方法において、
    前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレーム間あるいはフィールド間に、線形補間処理を施した画像信号を内挿することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする画像表示方法。
  19. 前記請求項１３に記載の画像表示方法において、
    前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレーム間あるいはフィールド間に、予め決められた単色画像信号を挿入することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする画像表示方法。
  20. 入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動きベクトル情報に基づいて動き補償処理を施し、内挿画像信号を生成する内挿画像生成部と、
    前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に前記内挿画像信号を内挿することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換する画像内挿部とを有するレート変換手段を備えた画像処理装置であって、
    前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいかどうかを、フレームあるいはフィールド毎に判定する判定手段を備え、
    前記判定手段により前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレームあるいはフィールド内の全ての画素を含む領域に対して、前記動き補償処理を無効化して生成した内挿画像信号を、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に内挿することによって、あるいは、前記動き補償処理を施した内挿画像信号を用いず、前記動き補償処理を施していない画像信号を、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に挿入することによって、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする画像処理装置。
  21. 入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動きベクトル情報に基づいて動き補償処理を施し、内挿画像信号を生成する内挿画像生成工程と、
    前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に前記内挿画像信号を内挿することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換する画像内挿工程とを有するレート変換ステップを備えた画像処理方法であって、
    前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいかどうかを、フレームあるいはフィールド毎に判定し、
    前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間における動き量が所定値より大きいと判定された場合、該フレームあるいはフィールド内の全ての画素を含む領域に対して、前記動き補償処理を無効化して生成した内挿画像信号を、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に内挿することによって、あるいは、前記動き補償処理を施した内挿画像信号を用いず、前記動き補償処理を施していない画像信号を、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に挿入することによって、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする画像処理方法。
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