JP4692435B2 - 階調改善回路及び表示システム - Google Patents

Description

本発明は、階調改善回路に関する。本発明はまた、階調改善回路と液晶ディスプレイ等の表示手段とを備えた表示システムに関する。

従来の表示装置は、コントラストが低い映像信号が入って来た場合は、コントラストが低い映像の表示を行っていた。また、コントラストの低い映像信号の階調を改善すると、階調の高い映像部分が白つぶれを起こしていた。この改善策として、１画面を複数のエリアに分割し、各エリアの輝度信号の平均値を算出し、各エリアの輝度の平均値に基づいて、輝度の度数分布を生成し、度数分布に基づいて、階調補正手段の入出力特性を制御する技術が既に発明されている（例えば、特許文献１）。

特開２００４−０２３５２２号公報

しかしながら、上記のようにエリア毎の輝度の平均値に基づいて作成された輝度の度数分布に基づいて、階調補正手段の入出力特性を制御すると、画像の内容の変化に伴い、階調補正手段の入出力特性が頻繁に変更されることになり、画面が明るくなったり暗くなったりしてチラツキが発生する場合があった。

本発明は、映像内容にかかわらず、階調の高い映像部分も白つぶれすることなく、常に良好なコントラストを再現できる階調改善回路及び階調改善回路を備えたディスプレイ装置を提供することを目的とする。

本発明の階調改善回路は、入力された映像信号を受け、その階調を必要に応じて変換して階調変換された映像信号を出力する階調変換手段と、入力された映像信号の各フィールド又は各フレームにおける統計量を検出する統計処理手段と、前記統計処理手段から出力されるヒストグラムとあらかじめ定めた所定値とから変換特性を決定する目標変換特性決定手段と、前記ヒストグラムを閾値と比較して２値で表しパターン化する統計処理分析手段と、前記統計処理分析手段によるヒストグラムのパターンによって最適化調整量を決定し、前記目標変換特性決定手段で決定された変換特性を前記最適化調整量に基づいて補正し、階調制御量を決定する階調制御量決定手段と、前記階調制御量が１フィールド前又は１フレーム前の階調制御量に対して所定の制限値以下となるよう制限して最終制御量を決定する最終制御量決定手段とを備え、前記階調変換手段は、前記最終制御量決定手段によって決定された前記最終制御量に基づいて階調変換処理をすることを特徴とする。

本発明によれば、画像の内容にかかわらず常にコントラスとの高い白つぶれのない良好な映像信号が得られる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１における階調改善回路を示すブロック図である。図１に示すように、この階調改善回路は、入力端子１００に入力された映像信号を必要に応じて変換し出力端子２００に出力する階調変換手段１を備えている。

図１の階調改善回路はさらに、
入力された映像信号の各フィールド又は各フレームにおける統計量を検出する統計処理手段２と、
統計処理手段２の出力から、階調変換手段１で階調変換特性を決定するために必要な要素の１つである入出力特性を決定する目標変換特性決定手段３と、
統計処理手段２から出力されたヒストグラムの形状を分析する統計処理分析手段４と、
目標変換特性決定手段３の出力と統計処理分析手段４の出力より階調制御量を決定する階調制御量決定手段５と、
入力された映像信号のシーンチェンジを検出するシーンチェンジ検出手段６と、
階調制御量決定手段５の出力とシーンチェンジ決定手段６の出力より最終的な制御量を決定する最終制御量決定手段７と
を有する。

図１の階調改善回路の各手段について、具体的に説明する。図２は本発明の実施の形態１における階調変換手段１の階調変換特性の一例を示す図であり、２つの直線を組み合わせた入出力特性を有している。ＩＮは最終制御量決定手段７からの入力値、ＯＵＴは出力値を表し、ＩＮｍａｘ、ＯＵＴｍａｘはそれぞれ、最大入力値、最大出力値を表す。最終制御量決定手段７の出力値の詳細は別途説明する。
入力ＩＮがある値ＩＮ（ｍ）以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋｉ・ＩＮ＋ｋｆ（ｋｉ、ｋｆは定数） …（１）
で表され、入力ＩＮが上記の値ＩＮ（ｍ）以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋｊ・ＩＮ（ｋｊは定数） …（２）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ（ｍ）のときは式（１）と式（２）がともに満たされる。）

統計処理手段２は、入力された映像信号の各画素の値につき、フィールド周期毎のヒストグラムを求める。具体的には、入力された映像信号の各画素の値（信号レベル）を例えば１６個の階級（０〜１５）に分割し、フィールド毎に各階級に属する画素の数の比率を求め、階級ごとの出現頻度として求める。図３から図９は、本発明の実施の形態１における統計処理手段２の出力結果の例を示す図である。

例えば、比較的明るい画像から暗い画像までを均等に含んだ映像では、図３に示すような階級間で出現頻度に大きな差がないヒストグラムが求められる。また、比較的暗い画像が少ない映像では、図４に示すようなヒストグラムが求められる。また、比較的明るい画像が少ない映像のフィールドでは、図５に示すようなヒストグラムが求められる。また、明るい画像も暗い画像もあまり含まず、中間的な明るさの画像が大部分を占める映像では、図６に示すような中間的な信号レベルの階級の出現頻度が高いヒストグラムが求められる。また、非常に明るい画像が多く、中間の明るさの画像が少ない映像では、図７に示すような中間的な信号レベルの階級の出現頻度が低いヒストグラムが求められる。

次に目標変換特性決定手段３の説明を行う。図８は本発明の実施の形態１における目標変換特性決定手段３の変換特性の一例を示す図であり、Ｋ０〜Ｋ１５で示す１６通りの変換特性（入出力特性）を有している。入出力特性のいずれを適用するかは、別途説明する。ＩＮは統計処理手段２からの入力値、ＯＵＴは出力値を表し、ＩＮｍａｘは最大入力値を表す。

番号Ｋ０で示される入出力特性は、入力に対する出力の関係が直線的である。言換えると、出力ＯＵＴは、入力ＩＮに対して、
ＯＵＴ＝ｋａ０・ＩＮ（ｋａ０は定数） …（ａ０）
の関係を有する。

番号Ｋ１で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮがある値ＩＮ１ａ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋｓ・ＩＮ＋ｋｃ（ｋｓ、ｋｃは定数） …（ａａ）
で表され、入力ＩＮが上記の値ＩＮ１ａ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋａ１・ＩＮ（ｋａ１は定数） …（ａ１）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ１ａのときは式（ａａ）と式（ａ１）がともに満たされる。）

番号Ｋ２で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮがある値ＩＮ２ａ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が上記の式（ａａ）で表され、入力ＩＮが上記の値ＩＮ２ａ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋａ２・ＩＮ（ｋａ２は定数） …（ａ２）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ２ａのときは式（ａａ）と式（ａ２）がともに満たされる。）

番号Ｋ３で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮがある値ＩＮ３ａ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が上記の式（ａａ）で表され、入力ＩＮが上記の値ＩＮ３ａ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋａ３・ＩＮ（ｋａ３は定数） …（ａ３）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ３ａのときは式（ａａ）と式（ａ３）がともに満たされる。）

番号Ｋ４で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮがある値ＩＮ４ａ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が上記の式（ａａ）で表され、入力ＩＮが上記の値ＩＮ４ａ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋａ４・ＩＮ（ｋａ４は定数） …（ａ４）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ４ａのときは式（ａａ）と式（ａ４）がともに満たされる。）

番号Ｋ５で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮがある値ＩＮ５ａ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が上記の式（ａａ）で表され、入力ＩＮが上記の値ＩＮ５ａ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋａ５・ＩＮ（ｋａ５は定数） …（ａ５）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ５ａのときは式（ａａ）と式（ａ５）がともに満たされる。）

番号Ｋ６で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮがある値ＩＮ６ａ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が上記の式（ａａ）で表され、入力ＩＮが上記の値ＩＮ６ａ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋａ６・ＩＮ（ｋａ６は定数） …（ａ６）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ６ａのときは式（ａａ）と式（ａ６）がともに満たされる。）

番号Ｋ７で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮがある値ＩＮ７ａ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が上記の式（ａａ）で表され、入力ＩＮが上記の値ＩＮ７ａ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋａ７・ＩＮ（ｋａ７は定数） …（ａ７）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ７ａのときは式（ａａ）と式（ａ７）がともに満たされる。）

番号Ｋ８で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮがある値ＩＮ８ａ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が上記の式（ａａ）で表され、入力ＩＮが上記の値ＩＮ８ａ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋａ８・ＩＮ（ｋａ８は定数） …（ａ８）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ８ａのときは式（ａａ）と式（ａ８）がともに満たされる。）

番号Ｋ９で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮがある値ＩＮ９ａ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が上記の式（ａａ）で表され、入力ＩＮが上記の値ＩＮ９ａ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋａ９・ＩＮ（ｋａ９は定数） …（ａ９）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ９ａのときは式（ａａ）と式（ａ９）がともに満たされる。）

番号Ｋ１０で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮがある値ＩＮ１０ａ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が上記の式（ａａ）で表され、入力ＩＮが上記の値ＩＮ１０ａ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋａ１０・ＩＮ（ｋａ１０は定数） …（ａ１０）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ１０ａのときは式（ａａ）と式（ａ１０）がともに満たされる。）

番号Ｋ１１で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮがある値ＩＮ１１ａ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が上記の式（ａａ）で表され、入力ＩＮが上記の値ＩＮ１１ａ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋａ１１・ＩＮ（ｋａ１１は定数） …（ａ１１）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ１１ａのときは式（ａａ）と式（ａ１１）がともに満たされる。）

番号Ｋ１２で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮがある値ＩＮ１２ａ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が上記の式（ａａ）で表され、入力ＩＮが上記の値ＩＮ１２ａ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋａ１２・ＩＮ（ｋａ１２は定数） …（ａ１２）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ１２ａのときは式（ａａ）と式（ａ１２）がともに満たされる。）

番号Ｋ１３で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮがある値ＩＮ１３ａ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が上記の式（ａａ）で表され、入力ＩＮが上記の値ＩＮ１３ａ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋａ１３・ＩＮ（ｋａ１３は定数） …（ａ１３）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ１３ａのときは式（ａａ）と式（ａ１３）がともに満たされる。）

番号Ｋ１４で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮがある値ＩＮ１４ａ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が上記の式（ａａ）で表され、入力ＩＮが上記の値ＩＮ１４ａ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋａ１４・ＩＮ（ｋａ１４は定数） …（ａ１４）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ１４ａのときは式（ａａ）と式（ａ１４）がともに満たされる。）

番号Ｋ１５で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮがある値ＩＮ１５ａ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が上記の式（ａａ）で表され、入力ＩＮが上記の値ＩＮ１５ａ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋａ１５・ＩＮ（ｋａ１５は定数） …（ａ１５）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ１５ａのときは式（ａａ）と式（ａ１５）がともに満たされる。）

定数相互間には、
ｋｓ＜ｋａ０＜ｋａ１＜ｋａ２＜ｋａ３＜ｋａ４＜ｋａ５＜ｋａ６＜ｋａ７＜ｋａ８＜ｋａ９＜ｋａ１０＜ｋａ１１＜ｋａ１２＜ｋａ１３＜ｋａ１４＜ｋａ１５ …（１８）
の関係があり、さらに入力ＩＮが最大値ＩＮｍａｘのときは、出力ＯＵＴも最大値ＯＵＴｍａｘとなるように、上記の定数ｋｓ、ｋａ０〜ｋａ１５が定められている。

番号Ｋ０〜Ｋ１５で示される複数の入出力特性は、番号が大きくなるほど明るい画像部分以外の画像部分のコントラストが大きくなるという特徴ある。従って、明るい画像部分が少なければ少ないほど、番号の大きい入出力特性を選択することで、コントラストが良くなり、階調が改善された画像が得られる。図に示される番号は、本願で「特性番号」と呼ぶ。

例えば、ＩＮ１ａ、ＩＮ２ａ、ＩＮ３ａ、ＩＮ４ａ・・・・・ＩＮ１２ａ、ＩＮ１３ａ、ＩＮ１４ａ、ＩＮ１５ａの間には、
ＩＮｍａｘ−ＩＮ１ａ＝ＩＮ１ａ−ＩＮ２ａ＝ＩＮ２ａ−ＩＮ３ａ＝ＩＮ３ａ−ＩＮ４ａ・・・・・ＩＮ３ａ−ＩＮ４ａ＝ＩＮ１４ａ−ＩＮ１５ａ＝ＩＮ１５ａ
という関係があり、特性番号の値が１だけ変わると、それに伴う入出力特性もこれに対応した量だけ上記一つの特徴の強さが変わる。

目標変換特性決定手段３は、所定値Ｈ（あらかじめ定めた白つぶれさせても良い画素の個数）と統計処理手段２の出力結果の比較を行い、比較結果に応じて、入出力特性を指定する

統計処理手段２で求めたヒストグラムの１番高い階級の頻度から順に度数を、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４・・・・とした場合、
Ｈ≦Ｈ１の場合、入出力特性はＫ０、
Ｈ１＜Ｈ≦Ｈ１＋Ｈ２の場合、入出力特性はＫ１、
Ｈ１＋Ｈ２＜Ｈ≦Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３の場合、入出力特性はＫ２、
Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３＜Ｈ≦Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３＋Ｈ４の場合、入出力特性はＫ３、
Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３＋Ｈ４＜Ｈ≦Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３＋Ｈ４＋Ｈ５の場合、入出力特性はＫ４
・・・・・
となるように、入出力特性を決定する。

例えば度数がＨ１＝１０、Ｈ２＝２０、Ｈ３＝３０、Ｈ４＝４０、Ｈ５＝５０である映像フィールドで、所定値Ｈ＝１００とすると、上の式のＨ１＋Ｈ２＋Ｈ３＜Ｈ≦Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３＋Ｈ４を満たす。よって、この場合の入出力特性は、Ｋ３となる。また、Ｈ＝３５としたときの入出力特性はＫ２、Ｈ＝６５としたときの入出力特性はＫ７となる。

図３と図７を用いて具体的に説明する。例えば図３のヒストグラム頻度の度数が、Ｈ１＝１０、Ｈ２＝９、Ｈ３＝７、Ｈ４＝８、Ｈ５＝９、Ｈ６＝７、Ｈ７＝８、Ｈ８＝１０とする。また例えば図７のヒストグラム頻度の度数が、Ｈ１＝４８、Ｈ２＝９、Ｈ３＝０、Ｈ４＝０、Ｈ５＝１、Ｈ６＝２、Ｈ７＝２、Ｈ８＝６とする。白つぶれしても良い数を所定値Ｈ＝６５とすると、図３のヒストグラムになる映像フィールドと図７のヒストグラムになる映像フィールドのどちらも、Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３＋Ｈ４＋Ｈ５＋Ｈ６＋Ｈ７＜Ｈ≦Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３＋Ｈ４＋Ｈ５＋Ｈ６＋Ｈ７＋Ｈ８を満たすので（図３の場合 ５８＜Ｈ＝６５＜６８、図７の場合 ６０＜Ｈ＝６５＜６６）、入出力特性はＫ７と決定される。

次に統計処理分析手段４の説明を行う（図１（ｂ）参照）。統計処理分析手段４では、統計処理手段２で求めたヒストグラムの度数の２階級分をまとめて新たな１階級（新階級）を作成する。新階級の度数が、ユーザーが決定する閾値ＴＨを超えた時はβ、閾値ＴＨを下回るときはαとするような２値化であらわし、統計処理手段２で求めたヒストグラムを簡単なパターンにすることにより、映像の特徴をとらえる。

図９、図１０は本発明の実施の形態１における統計処理分析手段４の出力結果の例を示す図である。図９は、図３おいてＨ１の頻度とＨ２の頻度の合計をＨＨ１、Ｈ３の頻度とＨ４の頻度の合計をＨＨ２、Ｈ５の頻度とＨ６の頻度の合計をＨＨ３、Ｈ７の頻度とＨ８の頻度の合計をＨＨ４という新階級にしたヒストグラムである。よって、図９の頻度は、ＨＨ１＝１９（１０＋９）、ＨＨ２＝１５（７＋８）、ＨＨ３＝１６（９＋７）、ＨＨ４＝１８（８＋１０）となる。

図１０は、図７のＨ１の頻度とＨ２の頻度の合計をＨＨ１、Ｈ３の頻度とＨ４の頻度の合計をＨＨ２、Ｈ５の頻度とＨ６の頻度の合計をＨＨ３、Ｈ７の頻度とＨ８の頻度の合計をＨＨ４という新階級にしたヒストグラムである。よって図１０の頻度はＨＨ１＝５５（４８＋９）、ＨＨ２＝０（０＋０）、ＨＨ３＝３（１＋２）、ＨＨ４＝８（２＋６）となる。

上記新階級の頻度を２値化するための閾値ＴＨを１０とし、１０以上をβ、１０未満をαとすると、図９ではＨＨ１＝β、ＨＨ２＝β、ＨＨ３＝β、ＨＨ４＝βとなる。また、図１０ではＨＨ１＝β、ＨＨ２＝α、ＨＨ３＝α、ＨＨ４＝αとなる。これによって、図３のようなヒストグラムの映像と図７のヒストグラムのような映像をβとαのパターンにする。

階調制御量決定手段５の説明を行う（図１（ｃ）参照）。階調制御量決定手段５は、統計処理分析手段４で２値化した出力結果パターンを用いて、目標変換特性決定手段３の出力を調整することによって、そのフィールドの最適な調整量（最適化調整量）を算出し、出力している。統計処理分析手段４で２値化したＨＨ１からＨＨ４がαかβかによって、重み付けされた調整値が設定されている。

図１１は、最適化調整量を導き出すための調整値の一例を表にしたものである。この例では、基本調整量を０．２０とし、調整値は、統計処理分析手段４の出力結果によって、
ＨＨ１についてはαの時は０．３５，βの時は０、
ＨＨ２についてはαの時は０．２５，βの時は０、
ＨＨ３についてはαの時は０．１５，βの時は０、
ＨＨ４についてはαの時は０．０５，βの時は０、
を用いることとし、
最適化調整量＝ＨＨ４の調整値＋ＨＨ３の調整値＋ＨＨ２の調整値＋ＨＨ１の調整値＋基本調整量
として、算出する。

つまり、ＨＨ１〜ＨＨ４全てがαの時は図１１のパターン１であるので、最適化調整量は１．０（＝０．０５＋０．１５＋０．２５＋０．３５＋０．２０）、ＨＨ１〜ＨＨ４全てがβの時は図１１のパターン１６であるので、最適化調整量は０．２０（＝０＋０＋０＋０＋０．２０）となる。図９の例では、ＨＨ１〜ＨＨ４すべてがβなのでパターン１６であり、最適化調整量は０．２０となる。図１０の例ではＨＨ１がβ、ＨＨ２〜ＨＨ４がαなのでパターン２であり、最適化調整量は０．６５となる。この最適化調整量を用いて目標変換特性決定手段３の出力を調整し、最適な階調制御量を下記の式（３）を用いて算出する。
階調制御量＝１＋（乗数ｋａ＊の値−１）×最適化調整量 …（３）
（＊は式（ａ０）から式（ａ１５）のｋａ０〜ｋａ１５に使用されている０〜１５の数字）

例えば、目標変換特性決定手段３から、映像信号の階調特性を可変する変換特性がＫ７と決定し、乗数ｋａ７の値が１．５であった場合、階調制御量は
図９の場合、最適化調整量が０．２０なので、
１＋（１．５−１）×０．２０＝１．１０、
図１０の場合、最適化調整量が０．６５なので、
１＋（１．５−１）×０．６５＝１．３２５、
となる。
なお、図１１で用いた調整値、基本調整量は一例であるので、図１１と違う値を用いても良い。

シーンチェンジ検出手段６について説明する。シーンチェンジ検出手段６は、入力された各フィールド又は各フレームの映像信号を、１フィールド又は１フレーム前の映像信号と比較して、比較の結果得られる１フィールド又は１フレーム間での映像信号の変化の度合いを示す信号をシーンチェンジの情報として出力する。例えば、１画面を複数のエリアに分割し、各エリアの画素の値の平均値を求め、フィールド間のエリア毎の平均値の差が所定値以上のエリアの数をシーンチェンジの情報として出力する。

図１２は本発明の実施の形態１におけるシーンチェンジ検出手段６の画面分割の例を示す図である。より具体的には、図１２に示すように１画面を横方向５、縦方向５の合計２５個のエリアに分割し、フィールドの画素の値の平均値と１フィールド前の画素の平均値との差をエリア毎に求め、エリア毎の平均値の差と所定値Ｓとの比較を行い、所定値Ｓよりも平均値の差が大きいエリアの数を表す信号をシーンチェンジの情報として出力している。

最終制御量決定手段７は、階調制御量決定手段５からの階調制御量に基づいて、最終制御量ＦＣ（ｔ）を決定して出力する。この際、１フィールド前の最終制御量ＦＣ（ｔ−１）を記憶しており、これに基づいて、現フィールドにおける最終制御量ＦＣ（ｔ）を決定する。
より具体的には、階調制御量を目標として最終制御量ＦＣを階調制御量に近付けようとする一方、１フィールド前の最終制御量ＦＣ（ｔ−１）からの変化量（指定値の差）を所定の制限値以下に制限している。但し、シーンチェンジ検出手段６の出力に応じて、この所定の制限値を変更する。

例えば、シーンチェンジ検出手段６の出力ＳＣが２０以上の場合は、制限をなくし、シーンチェンジ検出手段６の出力ＳＣが１０以上２０未満の場合は、制限値を±２とし、
シーンチェンジ検出手段６の出力ＳＣが１０未満の場合は、制限値を±１とする。

この結果、シーンチェンジ検出手段６の出力ＳＣが２０以上の場合は、階調制御量がそのまま最終制御量ＦＣとして出力され、シーンチェンジ検出手段６の出力が１０以上２０未満の場合は、１フィールド前の最終制御量ＦＣ（ｔ−１）からの変化が±１以下となるように制限が掛けられ、シーンチェンジ検出手段６の出力が１０未満の場合は、１フィールド前の最終制御量ＦＣ（ｔ−１）からの変化が±０．５以下となるように制限が掛けられ、このようにして定められた値が現フィールドの最終制御量ＦＣ（ｔ）として出力される

階調変換手段１は、先に説明したように、最終制御量決定手段７の最終制御量ＦＣ（ｔ）の値に応じて階調変換特性で変換した映像信号を出力端子２００へ出力する。

以上のように映像信号の統計量、ヒストグラムの形状に応じて階調を可変するように調整し、また、フィールド間またはフレーム間で階調の可変量の変化範囲に制限を設け、また、シーンチェンジにおいては、この制限を緩和するようにしたので、常にコントラスとの高い白つぶれのない良好な映像信号が得られる効果がある。

なお、上記実施の形態１では、目標変換特性決定手段３での変換特性を、図８に示すものとしたが、これに限ることはなく、例えば、図１３に示すようなものとしても良い。図１３の特性は、図８の特性の式（ａａ）において、ｋｓ＝０とし、ｋｃ＝ＯＵＴｍａｘとした場合に相当すると見ることもできる。

また、上記実施の形態１では、図８に示すように１６種類の変換特性の構成にしたが、これに限ることは無く、選択可能な変換特性の数をより多くしても、少なくしても良い。

また、上記実施の形態１では、統計処理手段２で求めたヒストグラムの度数の２階級分をまとめて新階級としたが、統計処理手段２で求めたヒストグラムの度数の１階級を新階級としてもよく、また統計処理手段２で求めたヒストグラムの度数の３階級以上をまとめて新階級としてもよい。また、図８と図９は４つの新階級で統計処理分析を行っているが、２〜３の新階級、５階級以上でもよい。また、階級の数はフィールド、またはフレームごとに異なってよい。
また、上記実施の形態１では、入力映像信号が輝度信号及び色差信号か、ＲＧＢ信号かを限定していないが、輝度信号及び色差信号の場合には、ＲＧＢ信号に変換後、統計処理手段３により統計処理を行った方が正確な統計量が求められる。その場合、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を同じ様に扱わず、視覚的に目立ちやすいＧ信号に対してＲ信号、Ｂ信号を小さく評価してもよい。

また、上記実施の形態１では、入力映像信号が輝度信号及び色差信号か、ＲＧＢ信号かを限定していないが、ＲＧＢ信号の場合には、輝度信号に変換後、シーンチェンジ検出手段によりシーンチェンジを検出してもよい。

また、上記実施の形態１では、入力信号がインターレース画像を想定して階調可変手段の制御量にフィールド間での制限をかけ、シーンチェンジ検出手段の検出もフィールド間で行ったが、これに限ることはなく、入力信号がプログレッシブの映像信号の場合は，フレーム間で制御量の制限を設け、フレーム間でシーンチェンジを検出するようにしても同様の効果が得られる。

実施の形態２．
実施の形態１では、画像が白つぶれすることについての対策を例に説明したが、実施の形態２では、画像が黒つぶれすることについての対策を例に説明する。実施の形態１と実施の形態２が大きく異なる点は、目標変換特性決定手段３で説明する入出力特性である。

図１４は本発明の実施の形態２における目標変換特性決定手段３の変換特性の一例を示す図である。目標変換特性決定手段３は図１４に示すように、Ｋ０〜Ｋ１５で示す１６通りの変換特性（入出力特性）のいずれかを適用し、入出力特性のいずれを適用するかは、別途説明する。ＩＮは統計処理手段２からの入力値、ＯＵＴは出力値を表し、ＩＮｍａｘは最大入力値を表す。

番号Ｋ０で示される入出力特性は、入力に対する出力の関係が直線的である。言換えると、出力ＯＵＴは、入力ＩＮに対して、
ＯＵＴ＝ｋｂ０・ＩＮ（ｋｂ０は定数） …（ｂ０）
の関係を有する。

番号Ｋ１で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮが上記の値ＩＮ１ａ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋｂ１・ＩＮ（ｋａ１は定数） …（ｂ１）
で表され、
入力ＩＮがある値ＩＮ１ａ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋｇ１・ＩＮ＋ｋｄ１（ｋｇ１、ｋｄ１は定数） …（ｂｂ）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ１ａのときは式（ｂｂ）と式（ｂ１）がともに満たされる。）

番号Ｋ２で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮがある値ＩＮ２ｂ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が上記の式（ｂｂ）で表され、
入力ＩＮがある値ＩＮ２ｂ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋｇ２・ＩＮ＋ｋｄ２（ｋｇ２、ｋｄ２は定数） …（ｂ２）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮ１ａのときは式（ｂｂ）と式（ｂ２）がともに満たされる。）

同様に、番号Ｋη（ηは１から１５以下の整数）で示される入出力特性は、２つの直線を組み合わせたものであり、入力ＩＮが上記の値ＩＮηｂ以下の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が上記の式（ｂｂ）で表され、
で表され、
入力ＩＮがある値ＩＮηｂ以上の範囲では、入力ＩＮに対する出力の関係が
ＯＵＴ＝ｋｂη・ＩＮ＋ｋｄη（ｋｇη、ｋｄηは定数） …（ｂη）
で表される。（入力ＩＮが上記の値ＩＮηｂのときは式（ｂｂ）と式（ｂη）がともに満たされる。）

定数相互間には、
ｋｇ＜ｋｂ０＜ｋｂ１＜ｋｂ２＜ｋｂ３＜ｋｂ４＜ｋｂ５＜ｋｂ６＜ｋｂ７＜ｋｂ８＜ｋｂ９＜ｋｂ１０＜ｋｂ１１＜ｋｂ１２＜ｋｂ１３＜ｋｂ１４＜ｋｂ１５ …（１８）
の関係があり、さらに入力ＩＮが最大値ＩＮｍａｘのときは、出力ＯＵＴも最大値ＯＵＴｍａｘとなるように、上記の定数ｋｇ、ｋｂ０〜ｋｂ１５、ｋｄ１〜ｋｄ１５が定められている。

番号Ｋ０〜Ｋ１５で示される複数の入出力特性は、番号が大きくなるほど、一つの特徴、すなわち、暗い画像部分以外の部分におけるコントラストが大きくなるという特徴が次第に強くなる。従って、暗い画像部分が少なければ少ないほど、番号の大きい入出力特性を選択することで、コントラストが大きくなり、階調が改善された画像が得られる。図に示される番号は、本願で「特性番号」と呼ぶ。

例えば、ＩＮ１ｂ、ＩＮ２ｂ、ＩＮ３ｂ、ＩＮ４ｂ・・・・・ＩＮ１２ｂ、ＩＮ１３ｂ、ＩＮ１４ｂ、ＩＮ１５ｂの間には、
ＩＮｍｂｘ−ＩＮ１５ｂ＝ＩＮ１５ｂ−ＩＮ１４ｂ＝ＩＮ１４ｂ−ＩＮ１３ｂ＝ＩＮ１３ｂ−ＩＮ１２ｂ・・・・・ＩＮ３ｂ−ＩＮ２ｂ＝ＩＮ２ｂ−ＩＮ１ｂ
という関係があり、特性番号の値が１だけ変わると、それに伴う入出力特性もこれに対応した量だけ上記一つの特徴の強さが変わる。

目標変換特性決定手段３は、所定値Ｌ（あらかじめ定めた黒つぶれさせても良い画素の個数）と統計処理手段２の出力結果の比較を行い、比較結果に応じて、入出力特性を指定する。

統計処理手段２で求めたヒストグラムの１番低い階級の頻度から順に度数を、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４・・・・とした場合、
Ｌ≦Ｌ１の場合、入出力特性はＫ０、
Ｌ１＜Ｌ≦Ｌ１＋Ｌ２の場合、入出力特性はＫ１、
Ｌ１＋Ｌ２＜Ｌ≦Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３の場合、入出力特性はＫ２、
Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＜Ｌ≦Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４の場合、入出力特性はＫ３、
Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＜Ｌ≦Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５の場合、入出力特性はＫ４
・・・・・
となるように、入出力特性を決定する。

例えば度数をＬ１＝１０、Ｌ２＝２０、Ｌ３＝３０、Ｌ４＝４０、Ｌ５＝５０となるような映像フィールドで、所定値Ｌ＝１００とすると、上の式のＬ１＋Ｌ２＋Ｌ３＜Ｌ≦Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４を満たす。よって、この場合の入出力特性は、Ｋ３となる。また、Ｌ＝３５としたときの入出力特性はＫ２、Ｌ＝６５としたときの入出力特性はＫ７と決定する。

図３と図７を用いて具体的に説明する。例えば図３のヒストグラム頻度の度数が、Ｈ１＝１０、Ｈ２＝９、Ｈ３＝７、Ｈ４＝８、Ｈ５＝９、Ｈ６＝７、Ｈ７＝８、Ｈ８＝１０とする。また例えば図７のヒストグラム頻度の度数が、Ｈ１＝４８、Ｈ２＝９、Ｈ３＝０、Ｈ４＝０、Ｈ５＝１、Ｈ６＝２、Ｈ７＝２、Ｈ８＝６とする。白つぶれしても良い数を所定値Ｈ＝６５とすると、図３のヒストグラムになる映像フィールドと図７のヒストグラムになる映像フィールドのどちらも、Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３＋Ｈ４＋Ｈ５＋Ｈ６＋Ｈ７＜Ｈ≦Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ３＋Ｈ４＋Ｈ５＋Ｈ６＋Ｈ７＋Ｈ８を満たすので（図３の場合 ５８＜Ｈ＝６５＜６８、図７の場合 ６０＜Ｈ＝６５＜６６）、入出力特性はＫ７と決定する。

図１５と図１６を用いて具体的に説明する。例えば図１５のヒストグラム頻度の度数が、Ｌ１＝１０、Ｌ２＝９、Ｌ３＝７、Ｌ４＝８、Ｌ５＝９、Ｌ６＝７、Ｌ７＝８、Ｌ８＝１０とする。また例えば図１６のヒストグラム頻度の度数が、Ｌ１＝４８、Ｌ２＝９、Ｌ３＝０、Ｌ４＝０、Ｌ５＝１、Ｌ６＝２、Ｌ７＝２、Ｌ８＝６とする。白つぶれしても良い数を所定値Ｌ＝６５とすると、図１５のヒストグラムになる映像フィールドと図１６のヒストグラムになる映像フィールドのどちらも、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５＋Ｌ６＋Ｌ７＜Ｌ≦Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５＋Ｌ６＋Ｌ７＋Ｌ８を満たすので（図１５の場合 ５８＜Ｌ＝６５＜６８、図１６の場合 ６０＜Ｌ＝６５＜６６）、入出力特性はＫ７と決定する。

次に統計処理分析手段４の説明を行う（図１（ｂ）参照）。統計処理分析手段４では、統計処理手段２で求めたヒストグラムの度数の２階級分をまとめて新たな１階級（新階級）を作成する。新階級の度数が、ユーザーが決定する閾値ＴＬを超えた時はβ、閾値ＴＬを下回るときはαとするような２値化であらわし、統計処理手段２で求めたヒストグラムを簡単なパターンにすることにより、映像の特徴をとらえる。

図１７、図１８は本発明の実施の形態１における統計処理分析手段４の出力結果の例を示す図である。図１７は、図１５の統計処理結果においてＬ１の頻度とＬ２の頻度の合計をＬＬ１、Ｌ３の頻度とＬ４の頻度の合計をＬＬ２、Ｌ５の頻度とＬ６の頻度の合計をＬＬ３、Ｌ７の頻度とＬ８の頻度の合計をＬＬ４という新階級にしたヒストグラムである。よって、図１７の頻度は、ＬＬ１＝１９（１０＋９）、ＬＬ２＝１５（７＋８）、ＬＬ３＝１６（９＋７）、ＬＬ４＝１８（８＋１０）となる。

図１８は、図１６の統計処理結果においてＬ１の頻度とＬ２の頻度の合計をＬＬ１、Ｌ３の頻度とＬ４の頻度の合計をＬＬ２、Ｌ５の頻度とＬ６の頻度の合計をＬＬ３、Ｌ７の頻度とＬ８の頻度の合計をＬＬ４という新階級にしたヒストグラムである。よって図１８の頻度はＬＬ１＝５５（４８＋９）、ＬＬ２＝０（０＋０）、ＬＬ３＝３（１＋２）、ＬＬ４＝８（２＋６）となる。

上記新階級の頻度を２値化するための閾値ＴＬを１０とし、１０以上をβ、１０未満をαとすると、図１７ではＬＬ１＝β、ＬＬ２＝β、ＬＬ３＝β、ＬＬ４＝βとなる。また、図１８ではＬＬ１＝β、ＬＬ２＝α、ＬＬ３＝α、ＬＬ４＝αとなる。これによって、図１５のようなヒストグラムの映像と図１６のヒストグラムのような映像をβとαのパターンで区別できる。

階調制御量決定手段５の説明を行う（図１（ｃ）参照）。階調制御量決定手段５は、統計処理分析手段４で２値化した出力結果パターンを用いて、目標変換特性決定手段３の出力を調整することによって、そのフィールドの最適な調整量（最適化調整量）を算出し、出力している。統計処理分析手段４で２値化したＬＬ１からＬＬ４がαかβかによって、重み付けされた調整値が設定されている。

図１９は、最適化調整量を導き出すための調整値の一例を表にしたものである。この例では、基本調整量を０．２０とし、調整値は、統計処理分析手段４の出力結果によって、
ＬＬ１についてはαの時は０．３５，βの時は０、
ＬＬ２についてはαの時は０．２５，βの時は０、
ＬＬ３についてはαの時は０．１５，βの時は０、
ＬＬ４についてはαの時は０．０５，βの時は０、
用いることとし、
最適化調整量＝ＬＬ１の調整値＋ＬＬ２の調整値＋ＬＬ３の調整値＋ＬＬ４の調整値＋基本調整量
として、算出する。

つまり、ＬＬ１〜ＬＬ４全てがαの時はパターン１であるので、最適化調整量は１．０（＝０．３５＋０．２５＋０．１５＋０．０５＋０．２０）、ＬＬ１〜ＬＬ４全てがβの時はパターン１６であるので、最適化調整量は０．２０（＝０＋０＋０＋０＋０．２０）となる。図１７の例では、ＬＬ１〜ＬＬ４すべてがβなのでパターン１６であり、最適化調整量は０．２０となる。図１８の例ではＬＬ１がβ、ＬＬ２〜ＬＬ４がαなのでパターン２であり、最適化調整量は０．６５となる。この最適化調整量を用いて目標変換特性決定手段３の出力を調整し、最適な階調制御量を下記の式（４）を用いて算出する。
階調制御量＝１＋（乗数ｋｂ＊の値−１）×最適化調整量 …（４）
（＊は式（１）から式（１７）のｋｂ０〜ｋｂ１５に使用されている０〜１５の数字）

例えば、目標変換特性決定手段３から、映像信号の階調特性を可変する変換特性がＫ７と決定し、乗数ｋｂ７の値が１．５であった場合、階調制御量は
図１７の場合、最適化調整量が０．２０なので、
１＋（１．５−１）×０．２０＝１．１０、
図１８の場合、最適化調整量が０．６５なので、
１＋（１．５−１）×０．６５＝１．３２５、
となる。

シーンチェンジ検出手段６、最終制御量決定手段７は実施の形態１と同じ働きであるので、説明を省略する。

階調変換手段１は、実施の形態１で説明したのと同様に、最終制御量決定手段７の最終制御量ＦＣ（ｔ）の値に応じて階調変換特性で変換した映像信号を出力端子２００へ出力する。

以上のように映像信号の統計量、ヒストグラムの形状に応じて階調を可変するようにし調整し、また、フィールド間またはフレーム間で、階調の可変量の変化範囲に制限を設け、また、シーンチェンジにおいては、この制限を緩和するようにしたので、常にコントラスとの高い黒つぶれのない良好な映像信号が得られる効果がある。

なお、上記実施の形態２では、目標変換特性決定手段３での変換特性を、図１４に示すものとしたが、これに限ることはなく、例えば、図２０に示すようなものとしても良い。図２０の特性は、図１４の特性の式（２２）において、ｋｂ１＝０とした場合に相当すると見ることもできる。

また、上記の実施の形態２では、図２０に示すように１６種類の変換特性の構成にしたが、これに限ることは無く、選択可能な変換特性の数をより多くしても、少なくしても良い。

また、上記実施の形態２では、統計処理手段２で求めたヒストグラムの度数の２階級分をまとめて新階級としたが、統計処理手段２で求めたヒストグラムの度数の１階級を新階級としてもよく、また統計処理手段２で求めたヒストグラムの度数の３階級以上をまとめて新階級としてもよい。また、図１７と図１８は４つの新階級で統計処理分析を行っているが、２〜３の新階級、５階級以上でもよい。また、階級の数はフィールド、またはフレームごとに異なってよい。

また、上記実施の形態２では、入力映像信号が輝度信号及び色差信号か、ＲＧＢ信号かを限定していないが、輝度信号及び色差信号の場合には、ＲＧＢ信号に変換後統計処理手段３により統計処理を行った方が正確な統計量が求められる。その場合、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を同じ様に扱わず、視覚的に目立ちやすいＧ信号に対してＲ信号、Ｂ信号を小さく評価してもよい。

また、上記実施の形態２では、入力映像信号が輝度信号及び色差信号か、ＲＧＢ信号かを限定していないが、ＲＧＢ信号の場合には、輝度信号に変換後、シーンチェンジ検出手段によりシーンチェンジを検出してもよい。

また、上記実施の形態２では、入力信号がインターレース画像を想定して階調可変手段の制御量にフィールド間での制限をかけ、シーンチェンジ検出手段の検出もフィールド間で行ったが、これに限ることはなく、入力信号がプログレッシブの映像信号の場合は，フレーム間で制御量の制限を設け、フレーム間でシーンチェンジを検出するようにしても同様の効果が得られる。

実施の形態３．
実施の形態１、実施の形態２で説明した階調改善回路を、表示手段などと組み合わせて表示システムを構成することができる。図２１は、そのような表示システムの一例を示す。

図２１に示す表示システム３４は、階調改善回路３１と、駆動回路３２と、表示手段３３とを備えている。階調改善回路３１としては、例えば実施の形態１〜２で説明したもののいずれかを用いることができる。駆動回路３２は階調改善回路３１の出力に基づいて表示手段３３を駆動する。

入力端子３００に入力された映像信号は、実施の形態１〜３で説明したように、階調改善回路３１に入力されて階調が改善された映像信号として、駆動回路３２に入力される。
駆動回路３２にて、表示手段３３を駆動する信号に変換し、表示手段３３に供給する。表示手段３３は、駆動回路３２の出力に応じて画像表示を行う。表示手段３３としは、特に限定することはなく、液晶パネル、ＰＤＰ（プラズマディプレイパネル）、ＤＭＤ（ディジタルマイクロミラーデバイス）パネル、ＬＣｏＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ：反射型液晶パネル）、ＣＲＴ（陰極線管）、ＦＥＤ（電界放出ディプレイ）パネル等、いかなる表示手段を用いても良い。

表示システムに階調改善回路を備えるようにしたので、常にコントラスとの高い良好な映像信号が得られる。

本発明の実施の形態１、実施の形態２における階調改善回路を示す図である。 本発明の実施の形態１、実施の形態２における階調変換手段１の変換特性を示す図である。 本発明の実施の形態１における統計処理手段２の出力結果の例を示す図である。 本発明の実施の形態１における統計処理手段２の出力結果の例を示す図である。 本発明の実施の形態１における統計処理手段２の出力結果の例を示す図である。 本発明の実施の形態１における統計処理手段２の出力結果の例を示す図である。 本発明の実施の形態１における統計処理手段２の出力結果の例を示す図である。 本発明の実施の形態１における目標変換特性設定手段３の変換特性の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における統計処理分析手段４の出力結果の例を示す図である。 本発明の実施の形態１における統計処理分析手段４の出力結果の例を示す図である。 本発明の実施の形態１における最適化調整量を導き出すための調整値の一例を表にしたものである 本発明の実施の形態１、実施の形態２におけるシーンチェンジ検出手段６の画面分割の例を示す図である。 本発明の実施の形態１における目標変換特性設定手段３の変換特性の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２における目標変換特性設定手段３の変換特性の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２における統計処理手段２の出力結果の例を示す図である。 本発明の実施の形態２における統計処理手段２の出力結果の例を示す図である。 本発明の実施の形態２における統計処理分析手段４の出力結果の例を示す図である。 本発明の実施の形態２における統計処理分析手段４の出力結果の例を示す図である。 本発明の実施の形態２における最適化調整量を導き出すための調整値の一例を表にしたものである。 本発明の実施の形態２における目標変換特性設定手段３の変換特性の一例を示す図である。 本発明の実施の形態３における階調改善回路を備えた表示システムの構成を示す図である。

符号の説明

１ 階調変換手段、 ２ 統計処理手段、 ３ 目標変換特性決定手段、 ４ 統計処理分析手段、 ５ 階調制御量決定手段、６ シーンチェンジ検出手段、 ７ 最終制御量決定手段、 ３１ 階調改善回路、 ３２ 駆動回路、 ３３ 表示デバイス、 ３４ 表示システム、 １００ 入力端子、 ２００ 出力端子、 ３００ 入力端子。

Claims (8)

1. 入力された映像信号を受け、その階調を必要に応じて変換して階調変換された映像信号を出力する階調変換手段と、
   入力された映像信号の各フィールド又は各フレームにおける統計量を検出する統計処理手段と、
   前記統計処理手段から出力されるヒストグラムとあらかじめ定めた所定値とから変換特性を決定する目標変換特性決定手段と、
   前記ヒストグラムを閾値と比較して２値で表しパターン化する統計処理分析手段と、
   前記統計処理分析手段によるヒストグラムのパターンによって最適化調整量を決定し、前記目標変換特性決定手段で決定された変換特性を前記最適化調整量に基づいて補正し、階調制御量を決定する階調制御量決定手段と、
   前記階調制御量が１フィールド前又は１フレーム前の階調制御量に対して所定の制限値以下となるよう制限して最終制御量を決定する最終制御量決定手段とを備え、
   前記階調変換手段は、前記最終制御量決定手段によって決定された前記最終制御量に基づいて階調変換処理をすることを特徴とする階調改善回路。
2. 前記入力された映像信号が、赤緑青の３原色信号であることを特徴とする請求項１に記載の階調改善回路。
3. 前記入力された映像信号が、輝度信号であることを特徴とする請求項１に記載の階調改善回路。
4. 前記目標変換特性設定手段は、
   前記ヒストグラムの出現頻度を階調が最も低い階級から順次高い階級に累積することにより得られた累積頻度が前記所定値以上になる階級を求め、求めた階級により前記目標変換特性を設定することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の階調改善回路。
5. 前記目標変換特性設定手段は、
   前記ヒストグラムの出現頻度を階調が最も高い階級から順次低い階級に累積することにより得られる累積頻度が前記所定値以上になる階級を求め、求めた階級により前記目標変換特性を設定することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の階調改善回路。
6. 更に、入力された映像信号の１フィールド又は１フレーム間の変化の度合いを示すシーンチェンジ情報を出力するシーンチェンジ検出手段を備え、
   前記最終制御量決定手段の制限値が、前記シーンチェンジ情報に基づいて変更されることを特徴とする請求項１に記載の階調改善回路。
7. 最終制御量決定手段は、
   前記シーンチェンジ情報が第１の所定値以上の場合は、前記階調制御量の制限をせず、
   前記シーンチェンジ情報が前記第１所定値未満で、前記第１の所定数よりも小さい第２の所定数以上の場合は、前記制限値を第１の制限値に設定し、
   前記シーンチェンジ情報が前記第２の所定値未満の場合は、前記制限値を、前記第１の制限値よりも小さい第２の制限値に設定する
   ことを特徴とする請求項６に記載の階調改善回路。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の階調改善回路と、表示手段と、前記階調改善回路の出力に基づいて前記表示手段を駆動する駆動手段とを備えた表示システム。

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