JP5355010B2

JP5355010B2 - 画像補正値の設定方法

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Publication number: JP5355010B2
Application number: JP2008243044A
Authority: JP
Inventors: 正巳森本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2028-09-22
Also published as: JP2010072577A

Description

本発明は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルの表示画像における色補正に関する。

従来から、ＬＣＤパネルの入力画像の色と、実際の表示画像の色とが乖離することが知られており、この乖離の原因の１つとして、ＬＣＤパネルを照明するバックライトからの漏れスペクトルの影響が挙げられる。つまり、ＬＣＤパネルの表示画像は、上記漏れスペクトルが恒常的に重畳された状態であるため、漏れスペクトルの影響によって入力画像の色と実際の表示画像の色とが乖離してしまう。例えば、擬似白色ＬＥＤを上記バックライトして用いると、赤色及び緑色の色再現性が劣化する。また、上記漏れスペクトルの影響は、入力画像の階調値が低いほど顕著となり、最も階調値の低い画像である黒画像を表示する場合には、上記漏れスペクトルの影響によっていわゆる黒浮きと呼ばれる現象が生じる。

特許文献１記載の液晶表示装置は、基準となる階調値ｋを設定し、入力画像フレームを構成する各画素の階調値と上記階調値ｋとの大小比較を行って当該入力画像フレームが高階調画像フレーム及び低階調画像フレームのいずれであるかを判定し、低階調画像フレームを表示する際にＬＣＤパネルを透過するバックライトの輝度を通常よりも暗くさせ、かつ、当該ＬＣＤパネルの透過率を上昇させている。具体的には、上記液晶表示装置は、通常のバックライト輝度と上記階調値ｋに対応するＬＣＤパネルの透過率との積と、上記暗くした場合のバックライト輝度と任意の透過率（例えば、最高の階調値に対応するＬＣＤパネルの透過率）との積とが一致するように、上記暗くした場合のバックライト輝度を決定している。従って、上記液晶表示装置によれば、低階調画像フレームを表示する場合に、視覚的な明度を維持しつつバックライト輝度を暗くできるので、上記漏れスペクトルによる色再現性の劣化を抑えられる。
特開２００７−２４９０８５号公報

特許文献１記載の液晶表示装置は、低階調画像フレームを表示する場合に、視覚的な明度を維持しつつバックライト輝度を暗くすることにより、上記漏れスペクトルの影響による色再現性の劣化を抑えている。しかしながら、上記液晶表示装置は、フレーム単位でバックライト輝度を制御しているため、高階調画像フレーム及び低階調画像フレームのいずれを表示する場合にも、当該表示フレーム内において階調値の低い画素ほど漏れスペクトルの影響を相対的に強く受け、色再現性の劣化が生じるという根本的な問題は解決されていない。

従って、本発明は、ＬＣＤパネルの表示画像における色再現性を向上させる画像補正を入力画像に対して実行するための画像補正値の設定方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る画像補正値の設定方法は、画像補正の対象となるＬＣＤパネルに入力され得る第１の階調値に対して予め施されているγ補正に対応する第１の逆変換を実現する第１のルックアップテーブルを第１の記憶部から読み出し、第２の記憶部から前記ＬＣＤパネルのバックライト漏れスペクトル値を読み出し、前記第１の記憶部から読み出した第１のルックアップテーブルを用い前記第１の階調値に対して前記第１の逆変換を施すことで得られた第２の階調値から、前記第２の記憶部から読み出したバックライト漏れスペクトル値を減算して第３の階調値を求め、第３の記憶部から前記ＬＣＤパネルの表示特性に対応する第２の逆変換を実現する第２のルックアップテーブルを読み出し、前記求めた第３の階調値に前記第３の記憶部から読み出した第２のルックアップテーブルを用い前記第２の逆変換を施して第４の階調値を生成し、前記第１の階調値に代わって前記ＬＣＤパネルに適用される補正値として、前記第４の階調値が当該第１の階調値に対応付けられた第３のルックアップテーブルを生成し、前記生成した第３のルックアップテーブルを用い、前記ＬＣＤパネルに表示する入力画像の補正処理を行う補正部に対しての補正値を設定する。

本発明の他の態様に係る画像補正値の設定方法は、画像補正の対象となるＬＣＤパネルに入力され得る第１の階調値に対して予め施されているγ補正に対応する第１の逆変換を実現する第１のルックアップテーブルを第１の記憶部から読み出し、前記ＬＣＤパネルを照明するバックライト輝度を高低に応じて分割した複数の段階の各々に対応する複数のバックライト漏れスペクトル値が記憶される第２の記憶部から、前記複数のバックライト漏れスペクトル値を読み出し、前記第１の記憶部から読み出した第１のルックアップテーブルを用い第１の階調値に対して前記第１の逆変換を施すことで得られた第２の階調値から、前記第２の記憶部から読み出した複数のバックライト漏れスペクトル値の各々を減算して、前記複数の段階の各々に対応する複数の第３の階調値を求め、第３の記憶部から前記ＬＣＤパネルの表示特性に対応する第２の逆変換を実現する第２のルックアップテーブルを読み出し、前記求めた複数の第３の階調値の各々に前記第３の記憶部から読み出した第２のルックアップテーブルを用い前記第２の逆変換を施して前記複数の段階の各々に対応する複数の第４の階調値を生成し、前記複数の段階の各々に属するバックライト輝度で前記ＬＣＤパネルを照明する場合において前記第１の階調値に代わって前記ＬＣＤパネルに適用される補正値として、前記複数の第４の階調値の各々が当該段階及び当該第１の階調値に対応付けられた第３のルックアップテーブルを生成し、前記生成した第３のルックアップテーブルを用い、前記ＬＣＤパネルに表示する入力画像の補正処理を行う補正部に対しての補正値を設定する。

本発明によれば、ＬＣＤパネルの表示画像における色再現性を向上させる画像補正を入力画像に対して実行するための画像補正値の設定方法を提供できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る画像補正値の設定方法を実行する画像補正値の設定装置は、ＲＧＢオフセット値記憶部１０、理想逆γＲＧＢＬＵＴ（Look-Up Table）記憶部２０、減算器３０、パネル逆γＲＧＢＬＵＴ記憶部４０、ＲＧＢ変換部５０、画像補正用ＲＧＢＬＵＴ記憶部６０及びＲＧＢ補正部７０を有する。ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル８０は、図１の設定装置によって画像補正された入力画像を出力画像として表示する。ここで、上記入力画像は、放送局から伝送される放送信号に格納されている画像、記憶媒体に蓄積されている画像等である。

ＲＧＢオフセット値記憶部１０には、画像補正対象となるＬＣＤパネル８０のバックライト漏れスペクトルに応じたＲＧＢ値がＲＧＢオフセット値（R0，G0，B0）として記憶される。上記ＲＧＢオフセット値は、例えば黒画像を表示させた状態のＬＣＤパネル８０を対象として分光放射輝度計を用いて三刺激値（X，Y，Z）を測定し、当該三刺激値（X，Y，Z）をＲＧＢ値に変換することにより導出できる。例えば、ＬＣＤパネル８０がｓＲＧＢ特性を有する場合には、ＣＩＥＸＹＺ−ＲＧＢ変換式が適用できるので、測定された三刺激値（X，Y，Z）は、以下の数式（１）に従ってＲＧＢオフセット値（R0，G0，B0）に変換される。

尚、ＲＧＢオフセット値は、ＬＣＤパネル８０のバックライト輝度の高低に応じて複数組導出されてもよい。即ち、ＬＣＤパネル８０を照明し得るバックライト輝度を高低に応じて複数段階に分割し、各段階の代表値（例えば、各段階に属するバックライト輝度の最大値、最小値、中央値等）となるバックライト輝度で照明し、黒画像を表示させた状態のＬＣＤパネル８０を対象として分光放射輝度計を用いて三刺激値（X，Y，Z）を測定し、当該三刺激値（X，Y，Z）をＲＧＢ値に変換することにより、各段階に対応するＲＧＢオフセット値が導出されてもよい。バックライト輝度が大きく変動すればバックライト漏れスペクトルもこれに応じて変動するので、バックライト輝度の高低に応じて段階的にＲＧＢオフセット値を用意しておくことにより、ＬＣＤパネル８０を照明するバックライト輝度に関わらず色再現性の高い画像補正を実現できる。

理想逆γＲＧＢＬＵＴ記憶部２０には、入力階調値に対して所定のγ値（例えば、２．２）でγ補正を行って算出される出力階調値が割り当てられた理想逆γＲＧＢＬＵＴが記憶される。通常、例えば放送信号は、放送局によってガンマ補正が予め施されるため、本来表示すべき階調値と上記放送信号が示す階調値との間の関係が非線形となっている。従って、上記所定のγ値は、上記関係を線形とするために、放送局によるガンマ補正におけるγ値（＝０．４５＝１／２．２）の逆数（＝２．２）であることが望ましい。即ち、理想逆γＲＧＢＬＵＴは、ＬＣＤパネル８０に入力され得る階調値に予め施されるγ補正に対応する逆変換を実現するＬＵＴであることが望ましいが、このような態様に限られるものでない。上記所定のγ値を２．２とした場合において、理想逆γＲＧＢＬＵＴが入力階調値（R，G，B）に対して割り当てる出力階調値（revR[R]，revG[G]，revB[Ｂ]）は、次の数式（２）によって導出される。

数式（２）において、ｎは入力階調値（０以上２５５以下の整数）である。即ち、Ｒ，Ｇ及びＢは８ビット（即ち、ＲＧＢ全体で２４ビット）値であり、夫々０〜２５５の階調値を取り得る。尚、Ｒ，Ｇ及びＢのビット数は８に限られるものでなく、任意の値が採用されてもよい。

減算器３０は、理想逆γＲＧＢＬＵＴの出力階調値（revR[R]，revG[G]，revB[Ｂ]）から、ＲＧＢオフセット値記憶部１０に記憶されているＲＧＢオフセット値を減算する。具体的には、減算器３０は次の数式（３）の演算を実行する。

即ち、例えば、図２に示すように、理想逆γ曲線（revR[n]，revG[n]及びrevB[n]）１０１から、Ｒ信号に関するオフセット値R0を減算することによりR1[n] １０２が導出され、Ｇ信号に関するオフセット値G0を減算することによりG1[n] １０３が導出され、Ｂ信号に関するオフセット値B0を減算することによりB1[n] １０４が導出される。減算器３０は、減算結果（R1[n]，G1[n]，B1[n]）をＲＧＢ変換部５０に入力する。尚、ＲＧＢオフセット値がＬＣＤパネル８０のバックライト輝度の高低に応じて段階的に複数用意されている場合には、減算器３０は各段階に対応するＲＧＢオフセット値を用いて上記数式（３）の演算を実行する。

パネル逆γＲＧＢＬＵＴ記憶部４０には、入力階調値に対して所定のγ値（例えば、０．４５）でγ補正を行って算出される出力階調値が割り当てられたパネル逆γＲＧＢＬＵＴが記憶される。通常、ＬＣＤパネル８０は所定の表示特性（γ値）を有しており、入力階調値（本来表示すべき階調値）は当該表示特性に応じた出力階調値に非線形に変換されて表示される。従って、上記所定のγ値は、上記関係を線形とするために、ＬＣＤパネル８０の表示特性を示すγ値（例えば、２．２）の逆数（＝１／２．２＝０．４５）であることが望ましい。即ち、パネル逆γＲＧＢＬＵＴは上記表示特性に応じた逆変換を実現するＬＵＴであることが望ましいが、このような態様に限られるものでない。上記所定のγ値を１／２．２とした場合において、パネル逆γＲＧＢＬＵＴが入力階調値ｎに対して割り当てる出力階調値panelRevLut[n]は、次の数式（４）によって導出される。

ＲＧＢ変換部５０は、減算器３０からの減算結果（R1[n]，G1[n]，B1[n]）にパネル逆γＲＧＢＬＵＴ記憶部４０に記憶されるパネル逆γＲＧＢＬＵＴを適用する。ＲＧＢ変換部５０は、上記パネル逆γＲＧＢＬＵＴ適用後のＲＧＢ値（RGBLUT_R[n]，RGBLUT_G[n]，RGBLUT_B[n]）を画像補正用ＲＧＢＬＵＴ記憶部６０に入力する。即ち、図３に示すように、ＲＧＢ変換部５０は、パネル逆γ特性panelRevLut[n] ２０１に応じた変換を図２におけるR1[n] １０２、G1[n] １０３及びB1[n] １０４に施すことにより、RGBLUT_R[n] ２０２、RGBLUT_G[n] ２０３及びRGBLUT_B[n] ２０４を夫々導出する。

尚、ＲＧＢオフセット値がＬＣＤパネル８０のバックライト輝度の高低に応じて段階的に複数用意されている場合には、各段階BLに対応するＲＧＢ値（R1[BL][n]，G1[BL][n]，B1[BL][n]）が減算器３０からＲＧＢ変換部５０に入力される。ＲＧＢ変換部５０が上記ＲＧＢ値（R1[BL][n]，G1[BL][n]，B1[BL][n]）に対し、上記パネル逆γＲＧＢＬＵＴを適用することは、次の数式（５）の演算を実行することに相当する。

画像補正用ＲＧＢＬＵＴ記憶部６０には、入力ＲＧＢ値（Rin，Gin，Bin）と、当該入力ＲＧＢ値に代わってＬＣＤパネル８０に適用されるべき補正値となる出力ＲＧＢ値（Rout，Gout，Bout）とが対応付けられた画像補正用ＲＧＢＬＵＴが記憶される。具体的には、ＲＧＢ変換部５０から画像補正用ＲＧＢＬＵＴ記憶部６０にＲＧＢ値（RGBLUT_R[n]，RGBLUT_G[n]，RGBLUT_B[n]）が入力されると、（Rin=n，Ｒout=RGBLUT_R[n]）、（Gin=n，Gout=RGBLUT_G[n]）及び（Bin=n，Bout=RGBLUT_B[n]）が夫々上記画像補正用ＲＧＢＬＵＴに入出力の組み合わせとして登録される。

尚、ＲＧＢオフセット値がＬＣＤパネル８０のバックライト輝度の高低に応じて段階的に複数用意されている場合には、上記画像補正用ＲＧＢＬＵＴは各段階BLに関して用意される。即ち、ＲＧＢ変換部５０から画像補正用ＲＧＢＬＵＴ記憶部６０に、各段階BLに対応するＲＧＢ値（RGBLUT_R[BL][n]，RGBLUT_G[BL][n]，RGBLUT_B[BL][n]）が入力されると、（Rin=n，Ｒout=RGBLUT_R[n]）、（Gin=n，Gout=RGBLUT_G[n]）及び（Bin=n，Bout=RGBLUT_B[n]）が夫々上記段階BLに関する画像補正用ＲＧＢＬＵＴに入出力の組み合わせとして登録される。

ＲＧＢ補正部７０は、入力画像のＲＧＢ値（Rin，Gin，Bin）に対して、画像補正用ＲＧＢＬＵＴ記憶部６０に記憶される画像補正用ＲＧＢＬＵＴを適用して得られたＲＧＢ値（Rout，Gout，Bout）を、上記入力画像のＲＧＢ値に代わる補正値としてＬＣＤパネル８０に入力する。

尚、上記画像補正用ＲＧＢＬＵＴがＬＣＤパネル８０を照明し得るバックライト輝度を高低に応じて分割した複数段階の各々に関して設けられている場合には、ＲＧＢ補正部７０はＬＣＤパネル８０を照明するバックライト輝度が属する段階BLに応じた画像補正用ＲＧＢＬＵＴを入力画像のＲＧＢ値に適用する。具体的には、ＲＧＢ補正部７０は、ＬＣＤパネル８０を照明するバックライト輝度が属する段階BLに応じた画像補正用ＲＧＢＬＵＴを入力画像のＲＧＢ値（Rin，Gin，Bin）に適用して得られたＲＧＢ値（Rout，Gout，Bout）を、当該入力画像のＲＧＢ値に代わる補正値としてＬＣＤパネル８０に入力する。ここで、ＲＧＢ値（Rin，Gin，Bin）、バックライト輝度の段階BL及びＲＧＢ値（Rout，Gout，Bout）の関係は次の数式（６）に示す通りである。

図４において、三角形の領域はＬＣＤパネル８０が表示可能な色域、バツ印は入力画像の階調値を補正せずにＬＣＤパネル８０に入力した場合における表示画像のｘｙ色度、丸印は入力画像の階調値をＲＧＢ補正部７０によって補正した補正値をＬＣＤパネル８０に入力した場合における表示画像のｘｙ色度を夫々示す。このように、表示すべき画像からバックライト漏れスペクトルをキャンセルした画像を表示させるための階調値をＬＣＤパネル８０に入力すれば、バックライト漏れスペクトルが出力画像に重畳されることによる色の再現性の劣化（即ち、表示可能な色域が狭くなること）を抑えることができる。

以上説明したように本実施形態に係る画像補正値の設定装置は、（ａ）ＬＣＤパネルに入力され得る階調値に予め施されているγ補正に対応する逆変換を施すことにより当該ＬＣＤパネルが表示すべき階調値を逆算し、（ｂ）上記表示すべき階調値から当該ＬＣＤパネルのバックライト漏れスペクトル値をキャンセルした階調値を導出し、（ｃ）上記キャンセル済みの階調値に対して上記ＬＣＤパネルの表示特性に応じた逆変換を施して得られる階調値を、上記入力され得る階調値に代わって当該ＬＣＤパネルに適用すべき補正値として導出している。従って、本実施形態に係る画像補正値の設定装置によれば、ＬＣＤパネルには上記補正値に基づく表示画像（入力画像からバックライト漏れスペクトルをキャンセルした画像に相当）に当該ＬＣＤパネルのバックライト漏れスペクトルが重畳された画像が表示されるので、比較的低階調な画像を表示する場合であっても表示すべき色を高精度に再現することができる。

また、上記バックライト漏れスペクトル値は、上記ＬＣＤパネルを照明し得るバックライト輝度の高低に応じて段階的に複数用いられてもよい。複数のバックライト漏れスペクトル値を用いれば、バックライト輝度の変動に基づくバックライト漏れスペクトル値の変動を補償し、高い色再現性を維持することが可能となる。

尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。

一実施形態に係る画像補正値の設定方法を実行する画像補正値の設定装置を示すブロック図。図１の減算器によって行われる演算を概念的に示すグラフ図。図１のＲＧＢ変換部によって行われる変換処理を概念的に示すグラフ図。図１のＲＧＢ補正部によって行われる画像補正処理の効果を概念的に示すグラフ図。

符号の説明

１０・・・ＲＧＢオフセット値記憶部
２０・・・理想逆γＲＧＢＬＵＴ記憶部
３０・・・減算器
４０・・・パネル逆γＲＧＢＬＵＴ記憶部
５０・・・ＲＧＢ変換部
６０・・・画像補正用ＲＧＢＬＵＴ記憶部
７０・・・ＲＧＢ補正部
８０・・・ＬＣＤパネル

Claims

画像補正の対象となるＬＣＤパネルに入力され得る第１の階調値に対して予め施されているγ補正に対応する第１の逆変換を実現する第１のルックアップテーブルを第１の記憶部から読み出し、
第２の記憶部から前記ＬＣＤパネルのバックライト漏れスペクトル値を読み出し、
前記第１の記憶部から読み出した第１のルックアップテーブルを用い前記第１の階調値に対して前記第１の逆変換を施すことで得られた第２の階調値から、前記第２の記憶部から読み出したバックライト漏れスペクトル値を減算して前記第１の階調値に対応する第３の階調値を求め、
第３の記憶部から前記ＬＣＤパネルの表示特性に対応する第２の逆変換を実現する第２のルックアップテーブルを読み出し、
前記第１の階調値に対応する第３の階調値に前記第３の記憶部から読み出した第２のルックアップテーブルを用い前記第２の逆変換を施して前記第１の階調値に対応する第４の階調値を生成し、
前記第１の階調値と、当該第１の階調値に対応する第４の階調値とが対応付けられた第３のルックアップテーブルを生成し、
前記生成した第３のルックアップテーブルを用いて前記ＬＣＤパネルに表示する入力画像の各画素の持つ第１の階調値を当該第１の階調値に対応する第４の階調値に置き換える補正処理を行う補正部に対して、前記第３のルックアップテーブルを設定する
ことを特徴とする画像補正値の設定方法。
前記バックライト漏れスペクトル値は、前記ＬＣＤパネルに黒画像を表示させた状態で測定されたものであることを特徴とする請求項１記載の画像補正値の設定方法。
画像補正の対象となるＬＣＤパネルに入力され得る第１の階調値に対して予め施されているγ補正に対応する第１の逆変換を実現する第１のルックアップテーブルを第１の記憶部から読み出し、
前記ＬＣＤパネルを照明し得るバックライト輝度を高低に応じて分割した複数の段階の各々に対応するバックライト漏れスペクトル値が記憶される第２の記憶部から、前記複数の段階の各々に対応するバックライト漏れスペクトル値を読み出し、
前記第１の記憶部から読み出した第１のルックアップテーブルを用い前記第１の階調値に対して前記第１の逆変換を施すことで得られた第２の階調値から、前記第２の記憶部から読み出した前記複数の段階の各々に対応するバックライト漏れスペクトル値を減算して、前記第１の階調値及び複数の段階の各々に対応する第３の階調値を求め、
第３の記憶部から前記ＬＣＤパネルの表示特性に対応する第２の逆変換を実現する第２のルックアップテーブルを読み出し、
前記第１の階調値及び複数の段階の各々に対応する第３の階調値に前記第３の記憶部から読み出した第２のルックアップテーブルを用い前記第２の逆変換を施して前記第１の階調値及び複数の段階の各々に対応する第４の階調値を生成し、
前記第１の階調値及び複数の段階の各々と、当該第１の階調値及び複数の段階の各々に対応する第４の階調値とが対応付けられた第３のルックアップテーブルを生成し、
前記生成した第３のルックアップテーブルを用いて前記ＬＣＤパネルに表示する入力画像の各画素の持つ第１の階調値を当該第１の階調値及び前記複数の段階のうち前記ＬＣＤパネルを照明するバックライト輝度が属する段階に対応する第４の階調値に置き換える補正処理を行う補正部に対して、前記第３のルックアップテーブルを設定する
ことを特徴とする画像補正値の設定方法。
前記複数の段階の各々に対応するバックライト漏れスペクトル値は、前記ＬＣＤパネルを前記複数の段階の各々に属するバックライト輝度で照明して黒画像を表示させた状態で測定されたものであることを特徴とする請求項３記載の画像補正値の設定方法。