JP5374802B2 - 画像表示装置、画像表示方法、画像表示プログラムおよび画像表示プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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Description
以下、本発明を具体化した第1の実施形態について図面を参照して説明する。
X=0.299R+0.587G+0.114B …(1)
u=−0.1684R−0.3316G+0.5000B …(2)
v=0.5000R−0.4187G−0.0813B …(3)
なお、色変換部41は、式(1)〜式(3)の変換結果をRGBの各階調(0〜255)ごと表した色変換テーブルに基づいて256階調(8ビット)で表す階調値に変換するとしてもよい。
Y(X)=255×(X−XL)/(XH−XL) …(4)
式(4)にしたがってフレーム画像の画像データの階調範囲を拡大することにより、フレーム画像のコントラストを高めることができる。
α=(αmax−αmin)×Xave/255+αmin …(5)
もっとも、画質優先モード時の調光率αの設定方法としては、これに限られることなく、平均値Xaveに非線形な関係としてもよく、画像データの階調値の大きさに合わせて、調光率αの大きさを変化させるようにしていればよい。
K=αγ …(6)
例えば、ガンマ係数γは“2.2”などの値であり、式(6)により人間の視覚特性を考慮した調光率αから、実際にバックライト32を調光する光量比を示す光源の調光率Kを得ることができる。
LU=K×LU0 …(7)
Z(Y)=F(Y)×G1+Y …(8)
ここで、Zは補正した輝度値、G1は所定の輝度値における補正量であり、F(Y)は補正量G1を基準として、各輝度値Yにおいて補正すべき値の比率を示す補正係数である。以下、式(8)に示す補正曲線を決定する処理、すなわち補正係数F(Y)および補正量G1を決定する方法について順番に説明する。
α×Zave=Xave …(9)
G1=N(Xave−αΣY)/(αΣF(Y))
=−N×Δave/(αΣF(Y))…(10)
ここで、
Δave=α×Yave−Xave
=255×α×(Xave−XL)/(XH−XL)−Xave …(11)
補正係数F(Y)および補正量G1を表す式(10)を用いて、式(8)の補正式に従う明るさ補正を行うことができる。
L1=255−Yave …(12)
L2=α×255−α×Z(Yave)
=α×(255−(F(Yave)×G1+Yave)) …(13)
図8は、調光の有無による高輝度側の階調差を説明するための図である。調光しないときの平均輝度値Yaveより高輝度側の輝度値Yの階調範囲は、図8に示すように“Yave〜255”の階調範囲である。従って、図8に示すL1が高輝度側の階調差となる。一方、調光を行ったときに明るさ補正を行うための補正曲線HC1によれば、高輝度側の輝度値Yの階調範囲が“z1(=Yave)〜255”は、“z2(=α×Z(Yave))〜α×255”の階調範囲となる。従って、図8に示すL2が高輝度側の階調差となる。
R=L2/L1
=α(255−(F(Yave)×G1+Yave))/(255−Yave)
…(14)
式(14)により求めるコントラスト維持率Rを、所定の比率Rlimより低下させないために、コントラスト維持率をRlimとしたときの調光率αおよび補正量G1を求める。このときの調光率を限界調光率αlim、限界補正量G1limとすると、式(14)より次式を得ることができる。
Rlim=αlim(255−(F(Yave)×G1lim+Yave))
/(255−Yave) …(15)
一方、式(8)より、
Zave=αlim(ΣF(Y(Xi))×G1lim+Y)/N …(16)
式(16)および式(9)より、制限を加えたときの限界調光率αlimは次式で求めることができる。
αlim=NXave/(ΣF(Y)G1lim+ΣY)
=ΣX/(ΣF(Y)G1lim+ΣY) …(17)
式(16)および式(17)より、次式のように限界補正量G1limを求めることができる。また、限界補正量G1limが定まると式(17)より限界調光率αlimを求めることができる。
G1lim=(ΣX−RlimΣY)×(255−Yave)
/(F(Yave)ΣX+Rlim(255−Yave)ΣF(Y)
…(18)
G1’=min(G1、G1lim) …(19)
α’=max(α、αlim) …(20)
ここで、min()は引数のうち最小の値を返す関数、max()は引数のうち最大の値を返す関数である。
Z’(Y)=ΣF(Y)×G1’+Y …(21)
Yc=255−Y …(22)
Zc=255−(F(Y)G1+Y) …(23)
Yavec=Yc(Yave)
=255−Yave …(24)
αc=1/α…(25)
L1c=255−Yc(Yave)
=255−Yavec …(26)
L2c=αc×255−αc×Zc(Yave)
=αc×255−αc×(255−Yave−F(Yave)×G1)
=αc×(255−(F(Yavec)×G1c+Yavec))
(但し、G1c=−G1) …(27)
Rc=L2c/L1c …(28)
G1’=−G1c’
=−min(G1c,G1clim) …(29)
α’=1/αc’
=1/max(αc,αclim) …(30)
R=Z’+1.4020v …(31)
G=Z’−0.3441u−0.7139v …(32)
B=Z’+1.7718u−0.0012v …(33)
Yave=ΣY(X)/N
=(ΣxH(X)×Y(X))/N …(34)
Xave=ΣX/N
=(ΣxH(X)×X)/N …(35)
ΣF(Y)=ΣXiH(Xi)×F(Y(Xi))
(ただし、XiはXL〜XHの変数) …(36)
第2の実施形態では、所定の基準となる輝度に近づけるように明るさ補正を行うことにより、輝度値の偏りを補正する。以下、第2の実施形態に係る画像表示装置について説明する。
Y”=F(Y)×G2+Y …(37)
ここで、式(37)は、式(8)と同じ形をしているので、補正量G2の符号に従って、上に凸または下に凸形状の補正曲線となる。補正量G2は次式で与えられる。
G2=Ga(Yth−Yave) …(38)
ここで、Gaは明るさ補正強度係数であり0以上の所定の値、Ythは明るさ基準(基準階調値)である。明るさ調整強度係数Gaの値および明るさ基準Ythについては、予め定められた定数としてもよいし、ユーザが設定するものとしてもよい。または画像データの種別に合わせて決定するものとしてもよい。
Z(Y)=F(Y)×G3+Y …(39)
ここで、補正量G3は、強化した明るさ補正した輝度値Zの平均値と調光率αとの積が明るさ補正した輝度値Y”の平均値とが等しくなるように決定する。すなわち、次式が成り立つ補正量G3を算出する。
α×Zave=Y”ave …(40)
ここで、式(40)の右辺、左辺は次式のように表すことができる。
Y”ave=ΣY”/N
=(ΣF(Y)×G2+ΣY)/N …(41)
一方、
Zave=ΣZ’/N
=(ΣF(Y)×G3+ΣY)/N …(42)
式(40)〜式(42)より、補正量G3を表す次式を得ることができる。
G3=G2/α+(1−α)ΣY/(αΣF(Y)) …(43)
L1’=255−Y”(Yave)
=255−(F(Yave)×G2+Yave) …(44)
L2’=α×255−α×Z’(Yave)
=α×(255−(F(Yave)G3+Yave)) …(45)
このとき、式(45)および式(46)よりコントラスト維持率R’を表す式、およびコントラスト維持率RをRlimに制限したときに成り立つ式は次式のように求まる。
R’=L2’/L1’
=α×(255−(F(Yave)G3+Yave))
/(255−(F(Yave)×G2+Yave)) …(46)
Rlim=αlim×(255−(F(Yave)G3lim+Yave))
/(255−(F(Yave)×G2+Yave)) …(47)
ここで、式(40)の条件において、式(41)および式(42)および式(47)より、次式のように限界補正量G3limを求めることができる。
G3’=min(G3、G3lim) …(49)
α’=max(α、αlim) …(50)
また、最終補正量G3’を用いて式(39)による変換を行うことにより、最終調光率α’に制限したときの明るさ補正を行うことができる。すなわち、最終調光率α’に制限したときに補正した輝度値をZ’とすると次式に従って明るさ補正することになる。
Z’(Y)=ΣF(Y)×G3’+Y …(51)
G3lim=−AXave+B …(52)
また、平均値Xaveに替えて、平均値Yaveを用いて次式により限界補正量G4limを定めるとしてもよい。
G3lim=−CYave+D …(53)
発明者らが複数枚の画像を用いて行った実験によれば、限界補正量G4limと、平均値Xaveまたは平均値Yaveとは、線形な関係に近似することができるという知見を得た。そこで、式(52)または式(53)により、限界補正量G3limを簡単な演算により算出することができるので、処理量を少なくすることができる。なお、係数“A”および“B”、あるいは“C”および“D”の値については、予め決めた既定値を用いることとしてもよいし、入力された動画像から取得した所定数のフレーム画像を用いて算出するとしてもよい。このようにすれば、処理量を低減することができるので、演算する負荷を減らすことができる。また、さらに簡略して限界補正量G3limを次のように与えてもよい。ここで、Gconstは適宜設定する定数である。
G3lim=G2+Gconst …(54)
なお、第1の実施形態における限界補正量G1limについても同様に、式(55)または式(56)のように簡略することができる。
Claims (16)
- 画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示装置であって、
第1の設定および第2の設定を少なくとも含む複数の設定のうちから、設定を選択する設定選択部と、
前記選択した設定に対応して、前記光源が発する光量を制御するための第1の調光率を設定する調光率設定部と、
前記画像データを取得する画像データ取得部と、
補正がされる前の画像データの階調値の平均値が所定の基準階調値に近づくように、前記平均値と前記基準階調値とに基づく補正量を用いて、第一の補正として前記画像データの階調値を補正するとともに、前記光量の制御がされない光が、補正がされる前の画像データの階調値によって前記空間光変調器で変調された場合の光に生じる明るさと、前記第1の調光率に従う光量の制御がされた光が、前記補正がされた後の画像データの階調値によって前記空間光変調器で変調された場合の光に生じる明るさとの差が減少するように、前記第1の調光率に基づく補正量を用いて、第二の補正として前記画像データの階調値を補正する明るさ補正部と、
前記第1の調光率に基づいて、前記光源が発する光量を制御する光量制御部と、を備えることを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1に記載の画像表示装置において、
前記明るさ補正部は、前記第一および第二の補正がされた画像データの階調値の平均値と前記第1の調光率との積が、前記第一の補正がされた画像データの階調値の平均値に近づくように、前記補正される前の画像データの階調値を補正することを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1または2に記載の画像表示装置において、
前記明るさ補正部は、補正する前の階調値の範囲において、階調値の上限値および下限値に対しては同じ階調値に維持し、上限値と下限値との間の階調値を変更することを特徴とする画像表示装置。 - 画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示装置であって、
第1の設定および第2の設定を少なくとも含む複数の設定のうちから、設定を選択する設定選択部と、
前記選択した設定に対応して、前記光源が発する光量を制御するための第1の調光率を設定する調光率設定部と、
前記画像データを取得する画像データ取得部と、
前記第1の調光率に従う光量の制御により前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、前記画像データの階調値を制御するとともに、前記光源が発する光量を所定の光量より減光させる制御を行うための調光率を設定している場合に、補正する前の画像データの階調値の平均値より階調値が大きい範囲において、補正する前の画像データに基づき変調した光の明るさに対する、前記補正した画像データに基づき変調した光の明るさの比率が所定の比率より小さくなるときは、前記明るさの比率を前記所定の比率とすることができる第2の調光率を設定する明るさ補正部と、
前記第1の調光率または前記第2の調光率に基づいて、前記光源が発する光量を制御する光量制御部と、を備えることを特徴とする画像表示装置。 - 請求項4に記載の画像表示装置において、
前記明るさ補正部は、
前記光源が発する光量を所定の光量より増光させる制御を行うための調光率を設定している場合に、補正する前の画像データの階調値の平均値より階調値が小さい範囲において、補正する前の画像データに基づき変調した光の明るさに対する、前記補正した画像データに基づき変調した光の明るさの比率が所定の比率より小さくなるときは、前記明るさの比率を所定の比率とすることができる第2の調光率を設定し、
前記光量制御部は、前記第2の調光率に基づいて前記光源が発する光量を制御することを特徴とする画像表示装置。 - 請求項4または5に記載の画像表示装置において、
前記第1の調光率および第2の調光率は、光に対する人間の視覚の感度特性に従った視覚上の比率を表し、
前記光量制御部は、前記調光率または前記限界調光率から、前記視覚の感度特性に基づいて、前記光源が実際に発する光量の比率を示す第3の調光率を算出して、前記第3の調光率に従って光源を制御することを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の画像表示装置において、
前記複数の設定から第1の設定を選択している場合、前記調光率設定部は、前記光源が発する光量を所定の光量より減光させる制御を行うための第1の調光率を設定することを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1ないし7のいずれか一項に記載の画像表示装置において、
前記複数の設定から第2の設定を選択している場合、前記調光率設定部は、前記画像データの階調値の大きさに合わせて、前記第1の調光率の値を変化させることを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1ないし8のいずれか一項に記載の画像表示装置において、
前記画像データについて、画素の階調値が分布している範囲を拡大させるように階調値を変換する階調変換部を更に備え、
前記明るさ補正部は、前記変換および前記第1の調光率に従う光量の制御によって前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、前記変換された画像データの階調値を制御することを特徴とする画像表示装置。 - 請求項9に記載の画像表示装置において、
前記明るさ補正部は、
前記補正された画像データの階調値の平均値と前記第1の調光率との積が、前記変換する前の画像データの階調値の平均値に近づくように、前記変換された画像データの階調値を補正することを特徴とする画像表示装置。 - 請求項7ないし10のいずれか一項に記載の画像表示装置において、
前記設定選択部は、前記画像表示装置がバッテリに蓄積した電力により動作している場合に、前記第1の設定を選択し、前記画像表示装置の外部からの電力の供給を受けている場合に、前記第2の設定を選択することを特徴とする画像表示装置。 - 請求項7ないし11のいずれか一項に記載の画像表示装置において、
前記設定選択部は、
前記画像データがテキストを表すデータであった場合に前記第1の設定を選択し、前記画像データが自然画を表すデータであった場合に前記第2の設定を選択することを特徴とする画像表示装置。 - 画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示方法であって、
第1の設定および第2の設定を少なくとも含む複数の設定のうちから、設定を選択する設定選択工程と、
前記選択した設定に対応して、前記光源が発する光量を制御するための第1の調光率を設定する調光率設定工程と、
前記画像データを取得する画像データ取得工程と、
補正がされる前の画像データの階調値の平均値が所定の基準階調値に近づくように、前記平均値と前記基準階調値とに基づく補正量を用いて、第一の補正として前記画像データの階調値を補正するとともに、前記光量の制御がされない光が、補正がされる前の画像データの階調値によって前記空間光変調器で変調された場合の光に生じる明るさと、前記第1の調光率に従う光量の制御がされた光が、前記補正がされた後の画像データの階調値によって前記空間光変調器で変調された場合の光に生じる明るさとの差が減少するように、前記第1の調光率に基づく補正量を用いて、第二の補正として前記画像データの階調値を補正する明るさ補正工程と、
前記第1の調光率に基づいて、前記光源が発する光量を制御する光量制御工程と、を備えることを特徴とする画像表示方法。 - 画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示方法であって、
第1の設定および第2の設定を少なくとも含む複数の設定のうちから、設定を選択する設定選択工程と、
前記選択した設定に対応して、前記光源が発する光量を制御するための第1の調光率を設定する調光率設定工程と、
前記画像データを取得する画像データ取得工程と、
前記第1の調光率に従う光量の制御により前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、前記画像データの階調値を制御するとともに、前記光源が発する光量を所定の光量より減光させる制御を行うための調光率を設定している場合に、補正する前の画像データの階調値の平均値より階調値が大きい範囲において、補正する前の画像データに基づき変調した光の明るさに対する、前記補正した画像データに基づき変調した光の明るさの比率が所定の比率より小さくなるときは、前記明るさの比率を前記所定の比率とすることができる第2の調光率を設定する明るさ補正工程と、
前記第1の調光率または前記第2の調光率に基づいて、前記光源が発する光量を制御する光量制御工程と、を備えることを特徴とする画像表示方法。 - 画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示装置に、画像を表示させるための画像表示プログラムであって、
前記画像表示装置のコンピュータを、
第1の設定および第2の設定を少なくとも含む複数の設定のうちから、設定を選択する設定選択部、
前記選択した設定に対応して、前記光源が発する光量を制御するための第1の調光率を設定する調光率設定部、
前記画像データを取得する画像データ取得部、
補正がされる前の画像データの階調値の平均値が所定の基準階調値に近づくように、前記平均値と前記基準階調値とに基づく補正量を用いて、第一の補正として前記画像データの階調値を補正するとともに、前記光量の制御がされない光が、補正がされる前の画像データの階調値によって前記空間光変調器で変調された場合の光に生じる明るさと、前記第1の調光率に従う光量の制御がされた光が、前記補正がされた後の画像データの階調値によって前記空間光変調器で変調された場合の光に生じる明るさとの差が減少するように、前記第1の調光率に基づく補正量を用いて、第二の補正として前記画像データの階調値を補正する明るさ補正部、及び、
前記第1の調光率に基づいて、前記光源が発する光量を制御する光量制御部、として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。 - 画素ごとに有する階調値により画像を表す画像データを補正して、補正された画像データに基づき光源から発光された光を変調する空間光変調器を備えた画像表示装置に、画像を表示させるための画像表示プログラムであって、
前記画像表示装置のコンピュータを、
第1の設定および第2の設定を少なくとも含む複数の設定のうちから、設定を選択する設定選択部、
前記選択した設定に対応して、前記光源が発する光量を制御するための第1の調光率を設定する調光率設定部、
前記画像データを取得する画像データ取得部、
前記第1の調光率に従う光量の制御により前記空間光変調器で変調された光に生じる明るさの変化を減少させるように、前記画像データの階調値を制御するとともに、前記光源が発する光量を所定の光量より減光させる制御を行うための調光率を設定している場合に、補正する前の画像データの階調値の平均値より階調値が大きい範囲において、補正する前の画像データに基づき変調した光の明るさに対する、前記補正した画像データに基づき変調した光の明るさの比率が所定の比率より小さくなるときは、前記明るさの比率を前記所定の比率とすることができる第2の調光率を設定する明るさ補正部、及び、
前記第1の調光率または前記第2の調光率に基づいて、前記光源が発する光量を制御する光量制御部、として機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
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