JP5346426B2 - 画像表示器の画面焼け防止方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、長時間静止画を表示するときに画像表示器の画面焼けを防ぐための方法および装置に関する。

画面焼け（ｂｕｒｎ−ｉｎ）問題は、短時間での画面焼けと長時間での画面焼けに分けられる。プラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ)では、２種類のゴースト画像が存在する。

短時間焼けでは、ゴースト画像（オリジナルの明るさの３〜５％の明るさ）は、主に短時間（数分から数時間まで）の後に消失するポジティブ画像（即ち、焼損セルは他のセルより明るい）である。その原因は完全には明らかではないが、この焼け効果は、セルがオン状態である期間に蓄積される数種類のチャージに関係すると考えられる。例えプライミングがフレーム期間中になされたとしても、その後、セルによって発光される輝度がこのチャージのために増加してしまう。

長時間焼けでは、安定で固定した画像は、プラズマセルのある種のエージングに関係するネガティブ画像（即ち、焼損セルが他のセルより暗い）である。その累積する影響の大きさは、輝度の５０％消失にまで達する。長時間焼け効果は、この効果が可逆的ではなく且つ５０％の輝度消失に達するので、より深刻な問題である。PDPライフタイムの初期段階では、このエージング・プロセスが極めて強力であり、すぐに悩ましいゴースト画像を作成するようになり、とりわけ、静止画を用いる専門的な応用面では顕著である。その後、このプロセスは減っていく。

ブラウン管（ＣＲＴ）技術の場合、特に、コンピュータモニタの場合、この効果は特に深刻であり、そのため今日ではスクリーン上の強いマーキングを避けるためにスクリーンセーバーで処理する理由となっている。長時間焼けを防止する一つのアプローチは、全部のＰＤＰパネルを同じように焼くために、静止画を反転させることである。これは、画像の内容を知っていることが必要であり、また、この方法は、パネルの電力消費によって強く制限される。別のアプローチは、専門的なＰＤＰでは、画像の位置に関しある種のジッタリングを用いることである。それによって、画像はあらゆる方向に向かって少しずつ規則的に動く。今日では、フラットパネル・ディスプレイは、製造者によって定義されるある種の方法で画像を移動（シフト）する（以下、パターンと称す）ことによって画面焼け効果からしばしば保護されている。画面焼け効果を減らす公知の解決策は、絶えず（例えば、４ピクセル左、4ピクセル右、4ピクセル上など）画像を移動することである。これの欠点は、この画像移動がユーザーに見えるので、それによってユーザーが煩わしく感じることである。

本発明の課題は、画面焼け防止のための画像移動に関するビジュアル的な苛々を減ずることにある。

画像表示器における画像処理の方法であって、あるピクセル移動周波数で、あるピクセル移動パターンによって画像を移動させるステップを有し、その周波数は、少なくとも一つの画像を有するグループのために、そのグループの動きの度合いに依存して変化する。

有利には、そのピクセル移動周波数は、前記動き度合いに逆比例する。

特定の実施例によれば、その方法は次のステップを有する。
−ピクセル移動周波数を各動き度合いに関連づけるステップ、
−少なくとも一つの画像を有するグループの動き度合いを計算するステップ、
−計算した動き度合いに関連してピクセル移動周波数を選択するステップ。

別の実施例によれば、その方法は次のステップを有する。
−Ｋ動きレンジ（４０）を定義するステップ、
−ピクセル移動周波数を各動きレンジ（４０）に関連づけるステップ、
−少なくとも一つの画像（４１）を有するグループに対する動き度合いを計算するステップ、
−計算された動き度合い（４３）を含む動きレンジを選択するステップ、
−前記計算された動きレンジ（４５）に関連したピクセル移動周波数を用いてピクセル移動周波数を変化させるステップ。

好ましくは、計算された動き度合いが連続して少なくとも閾値Ｔ回、同じ動きレンジに属する場合のみ、前記ピクセル移動周波数を変更させる。

特定の実施例によれば、その動き度合いは、つぎのステップによって計算される。
−ｍ個の画像に関連するｎ個の動きデータサンプルを収集するステップ、ただし、ｍ≦ｎ、
−前記ｍ個の画像に対する動きデータ平均を得るために前記ｎ個のサンプルを平均するステップ。

有利には、前記ピクセル移動パターンは、斜め下方向に画像全体を最大ＱピクセルまでＰピクセル移動させ、そして、Ｐピクセル上方向すなわち逆方向に移動させるパターンである、ただし、Ｐ≧１、かつＱはＰの倍数である。

画像処理装置であって、動き度合いを計算する移動処理手段と、あるピクセル移動周波数で、あるピクセル移動パターンによって画像を移動させる画像処理手段とを有し、その周波数は少なくとも一つの画像を有するグループのために、そのグループの動き度合いに依存して変化する。

有利には、前記装置において、ピクセル移動周波数を動き度合いに関連づけるルックアップテーブルが用いられる。

本発明の他の特徴や有利な点はいくつかの実施例の記載のなかに現れ、図面と関連づけて記載されている。

現在の画面焼け防止装置においては、ピクセル移動（シフト）は静止画と動画とに対し同じように適用されている。即ち、現在表示されている画像内容に関係なく、一定時間の後に移動（シフト）が実行される。

本発明の方法では、画像のコンテンツ（内容）に依存してピクセル移動（シフト）周波数（頻度）が決定される。さらに特定すれば、そのピクセル移動周波数が、現在の画像のモーション（動き）の度合いに依存して決定される。この特定のコンテクストにおけるピクセル移動周波数は、ある特定のパターンで時間とともにそのピクセルがどの程度の周波数で移動するかを意味している。高いピクセル移動周波数とはピクセル移動のアクションを繰り返す時間が非常に短く、一方、低いピクセル移動周波数とは移動のアクションを繰り返す時間が非常に長いことを意味する。

ビデオ信号処理に用いられる今日の集積回路（ＩＣ）は、動きデータ（即ち、モーション補償情報）を提供する移動検知ブロックを有している。本発明によれば、例えば、デジタルビデオ処理ＩＣ（さらに特定すれば、ＩＣの移動検知ブロック）を用いることによって、現在の画像の動き度合いを検知すること、そして、それに従った移動パターン周波数を採用することが提示される。

動き検知ブロックは各画像に対する動きデータ（以下、ＭＤｘと記す）を提供する。このモーションデータは、画像の一部（ピクセルまたはブロックレベル）に関係するか又は全画像（即ち、この画像の個々のピクセルの動きベクトルを収集および処理した結果）に関係する。これらの動きデータはレジスター・リーデングを介して利用可能であり、本発明による方法によって用いることが可能である。このことにより、一セットの画像に一定のピクセル移動周波数で固定のパターンを適用する代わりに、そのパターンは画像の動き度合いに依存する可変の周波数で適用される。もし、画像が大きい動きであれば、更なる移動は不要である。動きが僅か又は無い場合のみ、移動行為が早い周波数で実行される。これは、長い間、全く動きのない連続する画像に特に適している（即ち、その理由は、ユーザーがＤＶＤからプレイバックで一時停止するからである、即ち、プログラムがストップし単にテストパターンが放送されるからである）。

図1は、ピクセル移動パターンの一例を示している。画像のオリジナルの位置は参照符号１０で示された実線にて表され、一方、移動した位置は点線で表示されている。オリジナルの位置から見て、その画像は、斜め（対角線上）下方向に（矢印１１）又は斜め上方向に（矢印１２）に移動され得る。本発明によれば、オリジナルの位置１０から離れることが許される最大数のピクセル・移動に基づいてどちらかの方向に制限を課すことが提示されている。図1において、その制限移動位置は、符号13，14で示されている。これらの制限位置は、各々、斜め下方向に５ピクセル移動および斜め上方向に５ピクセル移動を表している。許容される移動ピクセルの最大値はその応用に基づいて決定される。従って、ピクセル移動のパターンは、次のように定義される。画像全体がオリジナル位置から最大５ピクセル離れた位置１３まで斜め下方向に１ピクセルずつ移動させ、そして、オリジナル位置から最大５ピクセル離れた位置１４まで斜め上方向に１ピクセルずつ移動させる。

図２は、同じ移動パターンの例を示している。各円はピクセルを表している。グレーのピクセル２０はオリジナル位置の画像に属している。黒のピクセル２１と２２は、それぞれ１または２ピクセルだけオリジナル位置から斜め上方向に移動された画像に属している。白ピクセル２４と２５は、それぞれ１または２ピクセルだけオリジナル位置から斜め下方向に移動された画像に属している。Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３そしてＴ４は、ピクセル間の移動の時間を示している。従来の画面焼け防止装置では、ピクセル間の移動の時間は一定である。図２に当てはめれば、これは、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４を意味する。本発明では、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は異なる値であり、そしてその値は画像の動きの中身に依存している。

本発明によれば、動きの度合いは、例えば、画像表示器の動き検知ブロックによって計算できる。この動き検知ブロックは、以下、ＭＤａｖｅとして記される動きデータの平均値を与えるために、動きデータＭＤｘのｎ個のサンプル（ここでｎ≧１）に渡る平均値をとる。一方、もし、動きデータＭＤｘが一つの全体画像であるならば、一つのサンプルとは一つの画像を意味する。この場合、ＭＤａｖｅは、必ずしも連続する画像である必要のないｎ個の画像に渡るＭＤｘを平均して得ることができる。他方、もし、動きデータＭＤｘが画像の一部に関係するなら、いくつかのサンプルは同じ画像を意味する。この場合、ＭＤａｖｅはｍ個の画像に渡るＭＤｘを平均して得られる、ただし、ｍ≦ｎである。

動きデータ平均値ＭＤａｖｅは、画像表示器の動き検知ブロック以外の（ｔｈａｎ）他のブロックでも計算できる。このブロックは、動き検知ブロックからｎ個のサンプルの動きデータＭＤｘを収集する。この特別の場合には、このシステムは、動き検知ブロックによって提供される動きデータを周期的に読み込む。もし、動き検知ブロックが画像毎に単一のＭＤｘ値（即ち、全動きデータ）を出力するなら、ＭＤｘ値が読まれる周期は、フレーム持続時間の整数倍である値（即ち、５０Ｈｚでは２０ｍｓの倍数であり、そして、６０Ｈｚでは１６．６ｍｓの倍数である）にて設定されている。

平均値ＭＤａｖｅを計算するために用いられるサンプル数ｎは可変であり、応用されるものに依存する。５サンプルという数字は、ＴＶのＰＤＰとして好適な値である。サンプル値ｎが大きくなればなるほど、動きデータ平均値はより正確になる。しかし、それはあまり大きくすべきではない。さもなければ、その意味を失ってしまう。この動きデータ平均値は、動きコンテント（動きの内容）の概略な内容（ラフなアイデア）、即ち、動きの度合いの概略な内容、現在の画像の概略な内容を示している。動きデータ平均値は、そのままで使用される。この場合、ピクセル移動周波数は、各動き度合い、即ち、動きデータ平均値に関連する。したがって、新しい動きデータ平均値が計算されるたびに、新しいピクセル移動周波数が選択される。選択されたピクセル移動周波数は、動きデータ平均値に逆比例する。

好ましくは、いくつかの動きレンジ（範囲）が定義される。各動きレンジは、動きの内容のタイプ（以下、レンジ・モーション・ディグリーと記す）を特徴づけ、そして、各動きレンジはその上側と下側の境界によって規定される。ピクセル移動周波数は、ピクセル移動周波数の値がレンジ・モーション・ディグリーに逆比例するように各範囲に関連づけられる。ルックアップテーブルが、ピクセル移動周波数を動きレンジに関連づけるために用いられる。

図３は、４つの動きレンジ３０，３１，３２，３３が定義される場合を示している。各レンジは、レンジ３０に対しては境界Ｘ０，Ｘ１によって、レンジ３１に対しては境界Ｘ１，Ｘ２によって、レンジ３２に対しては境界Ｘ２，Ｘ３によって、レンジ３３に対しては境界Ｘ３と無限値によって規定されている。

４つのレンジは、次のように特徴づけられる。
−レンジ３０：もし、ＭＤａｖｅがＸ０＝０とＸ１の間に（Ｘ１も含む）存在するなら、画像は低い動きの画像としてクラス分けされ、ピクセル移動周波数はｆ１にセットされる。
−レンジ３１：もし、ＭＤａｖｅがＸ１とＸ２の間に（Ｘ１は除外しＸ２は含む）に存在するなら、画像は中間の動きの画像としてクラス分けされ、ピクセル移動周波数はｆ２にセットされる。
−レンジ３２：もし、ＭＤａｖｅがＸ２とＸ３の間に（Ｘ２は除外しＸ３は含む）に存在するなら、画像は高い動きの画像としてクラス分けされ、ピクセル移動周波数はｆ３にセットされる。
−レンジ３３：もし、ＭＤａｖｅが厳密にＸ３より大きいなら、画像は非常に大きい動きの画像としてクラス分けされ、ピクセル移動周波数は０にセットされる。

動きレンジの数は、応用先に依存して決定される。レンジの数が多いほど、ピクセル移動周波数の違いはよりきめ細かくなる。動きレンジが４つという数はＴＶ向けＰＤＰには好適と考える。同じ応用で、１／ｆ１を３０ｓにセットし、１／ｆ２を６０ｓにセットし、１／ｆ３を９０ｓにセットする。

図４は、本発明の方法の主なステップを示したものである。この方法の第１のステップ４０では、Ｋ個の動きレンジＭＣｉ（ｉ≦Ｋ）を定義し、上記定義した各レンジにピクセル移動周波数を関連づける。

第２のステップ４１では、動きデータ平均値ＭＤａｖｅを、例えば、すでに利用可能なビデオ処理ＩＣの動き検知ブロックにより計算した動きデータＭＤｘのｎ個のサンプルを平均することによって推定する。

ステップ４２では、新しいMDａｖｅ値を現在のピクセル移動周波数に関連づけられた動きレンジの境界（即ち，Ｘｉ）と比較する。もし、ＭＤａｖｅがこれらの境界の間にあるなら（ケース４２０）、ピクセル移動周波数を変更する必要はない。もし、ＭＤａｖｅがこれらの境界の間にないなら、ピクセル移動周波数を変更する（ケース４２１）。この比較ステップが必要ないなら、このステップを避けることもできる。

ステップ４３では、ＭＤａｖｅは、関連する動きレンジＭＣｉを選択するために、さらにレンジ境界と比較する。

有利には、ステップ４４では、あまりに頻繁にピクセル移動周波数を変更させることを避けるためにヒステリシス・カウンターを用いる。カウンターは、図３で定義された同じ動きレンジに関連する、連続したＭＶａｖｅ値の数を登録する。このカウンターが閾値Ｔを超えたなら、ステップ４５において、ステップ４３で選択された動きレンジに関連するピクセル移動周波数に従って、ピクセル移動周波数を変更する。カウンターは、新しい動きデータ平均値が、直前に推定された動きデータ平均値のレンジとは異なるレンジに合致する毎にリセットされる。

例えば、もしＴ＝４とすると、時間ｎで選択された動きレンジが動きレンジ３０（即ち、現在のピクセル・移動周波数がｆ１である）で、そして、時間（ｎ＋１）で計算されたＭＤａｖｅ値が動きレンジ３１に属し、そして、時間（ｎ＋２）で計算されたＭＤａｖｅ値が動きレンジ３１に属し、そして、時間（ｎ＋３）で計算されたＭＤａｖｅ値が動きレンジ３２に属するなら、カウンターはリセットされ、ピクセル移動周波数はｆ２には変更されない（即ち、周波数はｆ１のままである）。

一方、時間（ｎ＋１），（ｎ＋２），（ｎ＋３，）かつ（ｎ＋４）で計算されたＭＤａｖｅ値が動きレンジ３１に属するなら、ピクセル移動周波数は、ｆ１からｆ２に変更される。その理由は、４つの連続するＭＤａｖｅ値が、同じ動きレンジ、即ち、動きレンジ３１に属するからである。４という閾値はＴＶ用のＰＤＰには好適である。

以上の解決策は、静止画に関連する画面焼けの影響を受ける如何なる画像表示器にも拡大適用できる。例えば、ＣＲＴ装置にも適用できる。実施例では、４つの動きレンジについて説明したが、応用面で必要とするなら如何なる数のレンジも適用できる。ピクセル移動パターンも応用面に合わせることができる。実施例では、斜め方向の移動パターンについて説明したが、如何なる種類の移動パターン（例えば、４ピクセル左、４ピクセル上、４ピクセル右、４ピクセル下）も適用できる。

図1は、ピクセル移動パターンの例として画像が斜め上方向に或いは下方向に移動する例を示している。 図2は、図1の移動パターンに従ってピクセル・ラインを移動する例を示している。 図3は、動きデータ平均の関数としてのピクセル移動周波数を表すダイアグラムを表している。 図4は、本発明に従った方法のフローチャートを示している。

Claims (8)

1. 画像表示器における画面焼け防止のための画像処理の方法であって、
   ピクセル移動周波数でのピクセル移動パターンによって基準の位置から画像を移動するステップを備え、前記ピクセル移動周波数は、少なくとも一つの画像のために、前記画像又は前記画像全体の、前記移動するステップによる前記基準の位置からの前記移動ピクセルの偏差に依存して動的に調整され、前記ピクセル移動周波数は、前記移動ピクセルの偏差に反比例する、方法。
2. ピクセル移動周波数を前記基準の位置からの前記移動ピクセルの偏差の各々に関連づけるステップと、
   少なくとも一つの画像に関する前記基準の位置からの移動ピクセルの偏差を計算するステップと、
   前記計算された基準の位置からの移動ピクセルの偏差に関連して前記ピクセル移動周波数を選択するステップと、
   を有する、請求項１記載の方法。
3. 前記画像の移動範囲を示す複数個（Ｋ）の動きレンジを定義するステップと、
   ピクセル移動周波数を各動きレンジに関連づけるステップと、
   少なくとも一つの画像に対する前記基準の位置からの移動ピクセルの偏差を計算するステップと、
   前記計算された基準の位置からの移動ピクセルの偏差を含む前記動きレンジを選択するステップと、
   前記選択された動きレンジに関連したピクセル移動周波数を用いてピクセル移動周波数を変化させるステップと、
   を有する、請求項１記載の方法。
4. 計算された基準の位置からの移動ピクセルの偏差が少なくとも所定の回数連続して同じ動きレンジに属する場合のみ、前記ピクセル移動周波数を変化させる、請求項３記載の方法。
5. ｍ個の画像の前記基準の位置からの前記移動ピクセルの偏差に関連するｎ個の動きデータサンプルを収集するステップであって、ｍ≦ｎである、ステップと、
   前記ピクセル移動周波数を動きデータ平均に関連付けられた前記ピクセル移動周波数に変化させるための前記移動ピクセルの偏差を計算するために、前記ｎ個のサンプルを平均して、前記ｍ個の画像に対する動きデータ平均を得るステップと
   によって前記基準の位置からの前記移動ピクセルの偏差が計算される、請求項３記載の方法。
6. 前記ピクセル移動パターンは、斜め下方向に画像全体を最大ＱピクセルまでＰピクセル移動させ、Ｐピクセル上方向すなわち逆方向に移動させるパターンであり、ただし、Ｐ≧１、かつＱはＰの倍数であり、
   前記最大Ｑピクセルは、画像の基準の位置から前記画像が離れることが許容される最大数のピクセルである、請求項１記載の方法。
7. 画面焼け防止のための画像処理装置であって、
   画像又は前記画像全体の、基準の位置からの移動ピクセルの偏差を計算する動き処理手段と、
   可変のピクセル移動周波数でのピクセル移動パターンによって基準の位置から画像を移動させる画像処理手段とを有し、
   前記ピクセル移動周波数は、少なくとも一つの画像のために、前記動き処理手段によって計算された前記基準の位置からの前記画像又は前記画像全体の、基準の位置からの前記移動ピクセルの偏差に依存して、移動ピクセルの偏差に反比例するように動的に調整される、画像処理装置。
8. 前記ピクセル移動周波数を前記移動ピクセルの偏差に関連づけるルックアップテーブルが用いられる、請求項７記載の画像処理装置。