JP5619364B2

JP5619364B2 - 表示装置、プログラムおよび情報記憶媒体

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Publication number: JP5619364B2
Application number: JP2009051672A
Authority: JP
Inventors: 昇　達彦; 達彦昇
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2029-03-05
Also published as: JP2010204520A

Description

本発明は、表示装置、プログラムおよび情報記憶媒体に関する。

表示装置は、入力画像の輝度に応じて調光制御と輝度伸張を行うことにより、表示される画像のコントラストを向上させることができる。しかし、調光制御と輝度伸張を行うことにより、表示される画像にいわゆる白とび（高階調部分における輝度の平坦化）が発生する場合がある。

例えば、表示装置は、暗い画像の場合に、調光制御によって輝度を下げ、輝度伸張によって輝度伸張率を上げることにより、コントラストを向上させることができる。しかし、暗い画像の場合としては、実際の画像として長時間暗い画像が連続する場合もあれば、シーンチェンジとして人為的に黒画像が挿入される場合もある。特に後者の場合、画像自体に意味がないにも関わらず、表示装置は、調光制御によって輝度を下げ、輝度伸張によって輝度伸張率を上げてしまう。黒画像の時が最も低輝度で輝度伸張率が上がっている状態なので、以降に意味のある画像が入力されると、必ず過剰伸張となり、白とびが発生してしまう。

このような問題を解決する手法として、例えば、特開２００７−２４１１７２号公報では、シーンチェンジの場合、シーンチェンジでなく、かつ、黒画像状態への変化が検出されない場合、シーンチェンジでなく、かつ、黒画像状態への変化が検出された場合に場合分けし、各場合に応じた伸張係数を適用する手法が記載されている。

特開２００７−２４１１７２号公報

しかし、特開２００７−２４１１７２号公報の手法は、シーンチェンジでなく、かつ、黒画像状態への変化が検出された場合に伸張係数を適用して伸張を行う手法であるため、黒画像が長時間連続する場合、上記手法を適用したとしても、白とびが発生してしまう可能性がある。

本発明の目的は、輝度伸張を行う場合に、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することが可能な表示装置、プログラムおよび情報記憶媒体を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る表示装置は、画像信号に基づき、画像の明るさに関する特徴情報を生成する特徴情報生成部と、前記特徴情報の少なくとも一部に基づき、シーンが変化したことを示すシーンチェンジ状態であるかどうかを判定するシーンチェンジ判定部と、前記特徴情報の少なくとも一部に基づき、現フレームの画像が、画像の明るさ値が黒基準値以下であることを示す黒画像に該当するかどうかを判定する画像判定部と、伸張係数に応じて輝度伸張を行う輝度伸張部と、を含み、前記輝度伸張部は、前記シーンチェンジ状態の場合に前記特徴情報の少なくとも一部に基づく第１の伸張係数を適用伸張係数として生成し、前記シーンチェンジ状態でなく、かつ、前記黒画像でない場合に前回の適用伸張係数に基づく第２の伸張係数を前記適用伸張係数として生成する伸張係数生成部と、前記適用伸張係数に基づき、前記画像信号に対して伸張処理を実行するとともに、前記シーンチェンジ状態でなく、かつ、前記黒画像の場合に伸張処理を実行しない伸張処理部と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るプログラムは、コンピューターを、画像信号に基づき、画像の明るさに関する特徴情報を生成する特徴情報生成部と、前記特徴情報の少なくとも一部に基づき、シーンが変化したことを示すシーンチェンジ状態であるかどうかを判定するシーンチェンジ判定部と、前記特徴情報の少なくとも一部に基づき、現フレームの画像が、画像の明るさ値が黒基準値以下であることを示す黒画像に該当するかどうかを判定する画像判定部と、伸張係数に応じて輝度伸張を行う輝度伸張部として機能させ、前記輝度伸張部は、前記シーンチェンジ状態の場合に前記特徴情報の少なくとも一部に基づく第１の伸張係数を適用伸張係数として生成し、前記シーンチェンジ状態でなく、かつ、前記黒画像でない場合に前回の適用伸張係数に基づく第２の伸張係数を前記適用伸張係数として生成する伸張係数生成部と、前記適用伸張係数に基づき、前記画像信号に対して伸張処理を実行するとともに、前記シーンチェンジ状態でなく、かつ、前記黒画像の場合に伸張処理を実行しない伸張処理部と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る情報記憶媒体は、コンピューターにより読み取り可能なプログラムを記憶した情報記憶媒体であって、上記プログラムを記憶したことを特徴とする。

本発明によれば、表示装置等は、シーンチェンジ状態と現フレームの画像の明るさ値に応じた輝度伸張を行うことができる。特に、本実施例によれば、表示装置等は、シーンチェンジ状態でなく、かつ、黒画像の場合に伸張処理を実行しないことにより、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することができる。

また、前記伸張係数生成部は、前記シーンチェンジ状態でなく、かつ、前記黒画像の場合に前記適用伸張係数として０を生成してもよい。

これによれば、表示装置等は、シーンチェンジ状態でなく、かつ、黒画像の場合に伸張処理を実行しないことにより、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することができる。

また、前記輝度伸張部は、前記伸張処理を実行した場合に白とび状態になるかどうかを判定する白とび判定部を含み、前記画像判定部は、前記明るさ値が前記黒基準値より大きい暗基準値以下であることを示す暗画像に該当するかどうかを判定し、前記シーンチェンジ判定部は、前記暗画像に該当し、かつ、現フレームの適用伸張係数と前記理想伸張係数との差分値が第１の基準値を超える場合、あるいは、前記白とび状態になる場合に前記シーンチェンジ状態であると判定してもよい。

これによれば、表示装置等は、伸張処理を実行した場合に白とび状態になるかどうかを判定することにより、シーンチェンジ状態であるかどうかをより適切に判定することができるため、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することができる。

また、前記シーンチェンジ判定部は、現フレームの適用伸張係数と前記理想伸張係数との差分値が第２の基準値未満の場合、あるいは、前フレームの適用伸張係数より現フレームの適用伸張係数のほうが大きい場合に前記シーンチェンジ状態が終了したと判定し、前記伸張係数生成部は、前記シーンチェンジであると判定された後は、シーンチェンジ状態が終了したと判定されるまで前記理想伸張係数を前記適用伸張係数として生成してもよい。

これによれば、表示装置等は、シーンチェンジ状態の終了を判定することにより、シーンチェンジ状態であるかどうかをより適切に判定することができるため、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することができる。

また、前記伸張係数生成部は、前記画像特徴情報の一部である白ピーク値と、前記画像特徴情報の一部であるＡＰＬと、前記白ピーク値、前記ＡＰＬおよび前記理想伸張係数とが対応付けられた係数生成用データとに基づき、前記理想伸張係数を決定してもよい。

これによれば、表示装置等は、白ピーク値とＡＰＬに基づいて理想伸張係数を決定することにより、画像の明るさに応じて適切な伸張を行うことができる。

また、前記表示装置は、前記特徴情報の少なくとも一部または前記適用伸張係数に基づき、調光を行う調光部を含んでもよい。

これによれば、表示装置等は、輝度伸張と調光を行うことにより、適切な明るさの画像を表示することができる。

第１の実施例におけるプロジェクターの機能ブロック図である。第１の実施例における画像の投写手順を示すフローチャートである。第１の実施例における係数生成用データの模式図である。第１の実施例における係数生成用データで４点定義されている場合の模式図である。第１の実施例における係数生成用データで３点定義されている場合の模式図である。第１の実施例における伸張調光処理の処理手順を示すフローチャートである。第１の実施例における画像判定の処理手順を示すフローチャートである。第１の実施例における白ピーク値とＡＰＬの基準値を示す模式図である。第１の実施例における白とび判定の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明をプロジェクターに適用した実施例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施例は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施例に示す構成のすべてが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（第１の実施例）
図１は、第１の実施例におけるプロジェクター１００の機能ブロック図である。表示装置の一種であるプロジェクター１００は、画像信号（例えば、ＲＧＢ信号等の動画像信号等）を入力する画像信号入力部１１０と、画像信号に基づき、画像の明るさに関する特徴情報を生成する特徴情報生成部１２０と、特徴情報の少なくとも一部に基づき、シーンが変化したことを示すシーンチェンジ状態であるかどうかを判定するシーンチェンジ判定部１３０と、特徴情報の少なくとも一部に基づき、現フレームの画像が、画像の明るさ値が黒基準値以下であることを示す黒画像に該当するかどうかの判定等を行う画像判定部１４０と、伸張係数に応じて輝度伸張を行う輝度伸張部１５０と、調光部１９２を有する投写部１９０と、調光部１９２を制御する調光処理部１６０を含んで構成されている。

また、輝度伸張部１５０は、伸張係数を生成する伸張係数生成部１５２と、伸張処理を実行した場合に白とび状態になるかどうかを判定する白とび判定部１５４と、伸張係数に応じて輝度伸張を行う伸張処理部１５６を含んで構成されている。また、調光処理部１６０は、調光係数を生成する調光係数生成部１６２と、調光係数に応じて調光部１９２を制御する調光制御部１６４を含んで構成されている。

なお、プロジェクター１００は、これらの各部の機能を、以下のハードウェアを用いて実装してもよい。例えば、プロジェクター１００は、画像信号入力部１１０は、画像入力端子、コンバーター等、特徴情報生成部１２０、シーンチェンジ判定部１３０、画像判定部１４０、輝度伸張部１５０、調光処理部１６０はＣＰＵ、ＲＡＭ、画像処理回路等、投写部１９０はランプ、液晶パネル、液晶駆動回路、レンズ等、調光部１９２はランプ電源部（電力制御によってランプの輝度を調整する機能を有する。）、遮光板（出力光線を遮る機能を有する。）、液晶ライトバルブ（出力光線を遮る機能を有する。）等を用いて実装してもよい。

また、プロジェクター１００は、情報記憶媒体２００に記憶されたプログラムを読み取って特徴情報生成部１２０等の処理を実行してもよい。このような情報記憶媒体２００としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を適用できる。

次に、これらの各部を用いた画像の投写手順について説明する。図２は、第１の実施例における画像の投写手順を示すフローチャートである。特徴情報生成部１２０は、画像信号入力部１１０からの画像信号に基づき、特徴情報を生成する（ステップＳ１）。

なお、特徴情報は、例えば、輝度ヒストグラム（画像全体または画像内の所定領域における最低階調から最高階調までの階調レベルごとの度数を示すデータ）、白ピーク値ＷＰ（画像全体または画像内の所定領域における画素のうち最も高い輝度値を有する画素の輝度値）、ＡＰＬ(Average Picture Level)等である。また、処理単位は、１画素であってもよいし、複数画素であってもよい。例えば、特徴情報生成部１２０は、１６×１６の画素ブロックを１つの処理単位とし、１６×１６画素における輝度値の平均値を当該画素ブロックにおける輝度値として処理してもよい。

また、輝度値は、例えば、Ｒ信号値、Ｇ信号値、Ｂ信号値のうちの最大値であってもよいし、各信号値に係数を掛けて合計した値（例えば、0.299R+0.587G+0.144B、0.2126R+0.7152G+0.722B等）であってもよい。

伸張係数生成部１５２は、白ピーク値、ＡＰＬ等に基づき、適用する伸張係数を生成する（ステップＳ２）。具体的には、伸張係数生成部１５２は、シーンチェンジ状態の場合に適用される第１の伸張係数である理想伸張係数と、シーンチェンジ状態以外の通常の場合に適用される第２の伸張係数である通常伸張係数を生成する。

まず、理想伸張係数の生成方法について説明する。例えば、伸張係数生成部１５２は、白ピーク値と、ＡＰＬと、白ピーク値およびＡＰＬと伸張係数が対応付けられた係数生成用データ（例えば、２次元ルックアップテーブル等）を用いて理想伸張係数を決定する。

図３は、第１の実施例における係数生成用データの模式図である。また、図４は、第１の実施例における係数生成用データで４点定義されている場合の模式図である。また、図５は、第１の実施例における係数生成用データで３点定義されている場合の模式図である。

なお、図３において、丸の部分が値が定義されていることを示す。また、ｎ１〜ｎ７の値は１〜１０２２の任意の整数であり、例えば、ｎ１＝５１１、ｎ２＝５５１、ｎ３＝５９６、ｎ４＝６４９、ｎ５＝７１５、ｎ６＝７９３、ｎ７＝８９４である。また、図３において、右下に値が定義されていないのは、平均値（ＡＰＬ）が最大値（白ピーク値）を超えることはないからである。

例えば、ＡＰＬが５４０、白ピーク値が５５０の場合、４点定義されている間の部分になる。この場合、伸張係数生成部１５２は、図４に示すように、現フレーム（ｎフレーム目）の理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）を、(kg1*S1+kg2*S2+kg3*S3+kg4*S4)/(S1+S2+S3+S4)を演算して求める。また、例えば、ＡＰＬが４００、白ピーク値が５００の場合、３点定義されている間の部分になる。この場合、伸張係数生成部１５２は、図５に示すように、現フレームの理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）を、(kg1*S1+kg2*S2+kg3*S3)/(S1+S2+S3)を演算して求める。

このように、伸張係数生成部１５２は、係数生成用データで定義されていない値であっても補間演算を行って理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）を求めることができる。

次に、通常伸張係数の生成方法について説明する。例えば、現フレームの通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）＝Ｋｇｏ＋ｄＫｇ＊Ｓである。なお、ここで、Ｋｇｏは現在適用中の伸張係数であり、ｄＫｇは修正量であり、Ｓは倍率である。

また、伸張係数生成部１５２は、ＫｇｏとＫｇｉ（ｎ）との差分値ｄｗ（ｎ）と、ｄｗ（ｎ）とｄＫｇとが対応付けられた修正量データ（例えば、１次元ルックアップテーブル等）を用いてｄＫｇを決定する。なお、修正量データでは、例えば、ｄｗ（ｎ）が負の値の場合、現在の設定値が現フレームの理想伸張係数よりも小さいことを意味するため、ｄＫｇとして正の値が定義され、ｄｗ（ｎ）が正の値の場合、現在の設定値が現フレームの理想伸張係数よりも大きいことを意味するため、ｄＫｇとして負の値が定義され、ｄｗ（ｎ）が０の場合、現在の設定値が現フレームの理想伸張係数と一致していることを意味するため、ｄＫｇとして０が定義されていてもよい。

また、伸張係数生成部１５２は、現フレームの理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）、１フレーム前の理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ−１）等の大小関係に応じて倍率Ｓを決定する。例えば、Ｋｇｉ（ｎ）と、２フレーム前の理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ−２）が一致しており、かつ、Ｋｇｉ（ｎ）とＫｇｉ（ｎ−１）が一致していない場合、理想の伸張係数が振動しているため、Ｋｇｉ（ｎ）を適用すると画像にちらつきが発生する可能性がある。この場合、伸張係数生成部１５２は、伸張係数を変化させないようにするため、Ｓ＝０を適用する。

一方、このようなちらつきが発生する可能性がない場合、伸張係数生成部１５２は、ＫｇｏとＫｇｉ（ｎ−１）との差分値ｄｗ（ｎ−１）を演算する。さらに、伸張係数生成部１５２は、ｄｗ（ｎ）とｄｗ（ｎ−１）の符号に応じてＳを決定する。具体的には、例えば、ｄｗ（ｎ）とｄｗ（ｎ−１）の符号が異なる場合、伸張係数が不安定であるため、伸張係数を大きく変化させるとちらつきが発生する可能性がある。このため、伸張係数生成部１５２は、このような場合はＳ＝１を適用する。

また、ｄｗ（ｎ）とｄｗ（ｎ−１）の符号が正である場合、伸張係数生成部１５２は、ｄｗ（ｎ−１）が基準値ＴｈＧ（任意の値、例えば、６４等）を超えているかどうかを判定する。超えている場合、伸張係数が急激に小さくなっている（明るくなっている）と考えられる、したがって、伸張係数生成部１５２は、このような場合、Ｓとして１以上の任意の定数を適用する。一方、超えていない場合、伸張係数の変化は一時的なものであるため、伸張係数生成部１５２は、Ｓとして１を適用する。

さらに、ｄｗ（ｎ）とｄｗ（ｎ−１）の符号が負である場合、伸張係数生成部１５２は、ｄｗ（ｎ−１）が−ＴｈＧ未満かどうかを判定する。−ＴｈＧ未満の場合、現在、伸張係数が急激に大きくなっている（暗くなっている）と考えられる。したがって、伸張係数生成部１５２は、このような場合、Ｓとして１以上の任意の定数を適用する。一方、−ＴｈＧ以上の場合、伸張係数の変化は一時的なものであるため、伸張係数生成部１５２は、Ｓとして１を適用する。

以上の手順により、伸張係数生成部１５２は、理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）と、通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）を生成することができる。

調光係数生成部１６２も、伸張係数生成部１５２と同様の処理を実行することにより、理想調光係数Ｋｌｉ（ｎ）と、通常調光係数Ｋｌｎ（ｎ）を決定する（ステップＳ３）。プロジェクター１００は、伸張処理と調光処理を実行する（ステップＳ４）。

図６は、第１の実施例における伸張調光処理の処理手順を示すフローチャートである。伸張処理部１５６および調光制御部１６４は、現在のモードがシーンチェンジモードであるかどうかを判定する（ステップＳ１１）。なお、デフォルトのモードは通常モードである。

シーンチェンジモードではない場合、画像判定部１４０は、現在の画像が、明るさ値が黒基準値以下であるかどうかの判定、明るさ値が黒基準値より大きい暗基準値以下であるかどうかの判定等を行うことにより、画像の種別を判定する（ステップＳ１８）。

図７は、第１の実施例における画像判定の処理手順を示すフローチャートである。まず、画像判定部１４０は、現在の白ピーク値ＷＰが白ピーク用の黒基準値Ｔｈｗｂ以下であるかどうかを判定する（ステップＳ３１）。ＷＰがＴｈｗｂ以下である場合、画像判定部１４０は、黒画像フラグＦＧｂｋおよび暗画像フラグＦＧｄｋをＴｒｕｅに設定する（ステップＳ３２）。

ＷＰがＴｈｗｂ以下でない場合、画像判定部１４０は、現在のＡＰＬがＡＰＬ用の黒基準値Ｔｈａｂ以下であるかどうかを判定する（ステップＳ３３）。ＡＰＬがＴｈａｂ以下である場合、画像判定部１４０は、黒画像フラグＦＧｂｋおよび暗画像フラグＦＧｄｋをＴｒｕｅに設定する（ステップＳ３２）。

ＡＰＬがＴｈａｂ以下でない場合、画像判定部１４０は、現在の白ピーク値ＷＰが白ピーク用の暗基準値Ｔｈｗｄ以下であるかどうかを判定する（ステップＳ３４）。ＷＰがＴｈｗｄ以下である場合、画像判定部１４０は、黒画像フラグＦＧｂｋをＦａｌｓｅに設定し、暗画像フラグＦＧｄｋをＴｒｕｅに設定する（ステップＳ３５）。

ＷＰがＴｈｗｄ以下でない場合、画像判定部１４０は、現在のＡＰＬがＡＰＬ用の暗基準値Ｔｈａｄ以下であるかどうかを判定する（ステップＳ３６）。ＡＰＬがＴｈａｄ以下である場合、画像判定部１４０は、黒画像フラグＦＧｂｋをＦａｌｓｅに設定し、暗画像フラグＦＧｄｋをＴｒｕｅに設定する（ステップＳ３５）。

一方、ＡＰＬがＴｈａｄを超える場合、画像判定部１４０は、黒画像フラグＦＧｂｋおよび暗画像フラグＦＧｄｋをＦａｌｓｅに設定する（ステップＳ３７）。

図８は、第１の実施例における白ピーク値とＡＰＬの基準値を示す模式図である。図８に示すように、例えば、Ｔｈａｂ＜Ｔｈｗｂ＜Ｔｈａｄ＜Ｔｈｗｄであり、Ｔｈｗｄは最大値（例えば、画像信号値が１０ビットで表される場合は１０２３）の半分以下の値である。

白とび判定部１５４は、特徴情報生成部１２０からの輝度ヒストグラムを示す情報と、通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）を用いてどの程度の画素が白とび状態になるかを判定する（ステップＳ１９）。

図９は、第１の実施例における白とび判定の処理手順を示すフローチャートである。まず、白とび判定部１５４は、輝度限界値Ｉｌｉｍｉｔを演算する（ステップＳ４１）。例えば、Ｉｌｉｍｉｔ＝１０２３／Ｋであり、Ｋ＝１＋Ｋｇｎ（ｎ）／２５６である。

輝度限界値Ｉｌｉｍｉｔは、通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）で輝度伸張を行った場合に、最大輝度値１０２３となる輝度値を示す。輝度伸張前の輝度値が輝度限界値Ｉｌｉｍｉｔ以上である領域に対して通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）で輝度伸張が行われると、当該領域の輝度値が最大輝度値１０２３以上となり、当該領域に白とびが発生する。

白とび判定部１５４は、ワーク変数Ｗ１の初期値としてＩｌｉｍｉｔを設定し（ステップＳ４２）、白とびとなる画素数Ｐ１の初期値として０を設定する（ステップＳ４３）。そして、白とび判定部１５４は、Ｗ１が１０２２を超えるかどうかを判定し（ステップＳ４４）、Ｗ１が１０２２を超えない場合、輝度ヒストグラムにおいて、階級Ｗ１に属する度数に２５６を掛けた値を元のＰ１に加えた値を新たなＰ１として設定し（ステップＳ４５）、Ｗ１を１つ増加させる（ステップＳ４６）。

なお、本実施例では１６×１６画素、すなわち、２５６画素が処理単位となっているため、度数に２５６を掛けた値を適用している。また、Ｗ１が１０２３の場合にステップＳ４５を実行しない理由は、１０２３は元々意図した最大値であり、画質劣化によって生じた白とびと区別するためである。

白とび判定部１５４は、Ｗ１が１０２３になった場合、Ｐ１を全画素数で割った値がしきい値Ｔｈｓｔ未満かどうかを判定する（ステップＳ４７）。なお、Ｔｈｓｔの値は任意であるが、例えば、０．０５〜０．１０等であってもよい。

Ｐ１／全画素数がＴｈｓｔ未満の場合、白とび判定部１５４は、白とびが発生することを示す白とび判定フラグＦＧｓｔにＦａｌｓｅを設定する（ステップＳ４８）。一方、Ｐ１／全画素数がＴｈｓｔ以上の場合、白とび判定部１５４は、白とび判定フラグＦＧｓｔにＴｒｕｅを設定する（ステップＳ４９）。すなわち、例えば、全画素数の１０％以上で白とびが発生する場合、ＦＧｓｔ＝Ｔｒｕｅになる。

以上の手順により、白とび判定フラグＦＧｓｔに値が設定される。画像判定（ステップＳ１８）と白とび判定（ステップＳ１９）の後、シーンチェンジ判定部１３０は、シーンチェンジの開始条件を満たすかどうかを判定する（ステップＳ２０）。シーンチェンジの開始条件を満たす場合としては、例えば、暗画像フラグＦＧｄｋの値がＴｒｕｅ、かつ、通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）−理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）が開始基準値Ｔｈｓｔ（０以上の整数）を超えるという条件（第１の開始条件）、白とび判定フラグＦＧｓｔがＴｒｕｅという条件（第２の開始条件）のいずれかを満たす場合が該当する。

なお、第１の開始条件は、以下の考えに従って設定されている。暗画像フラグＦＧｄｋは、白ピーク値ＷＰが白ピーク暗画像基準値Ｔｗｄｋ以下の場合またはＡＰＬがＡＰＬ暗画像基準値Ｔａｄｋ以下の場合にＴｒｕｅとなる。白ピーク暗画像基準値ＴｗｄｋやＡＰＬ暗画像基準値Ｔａｄｋは十分小さい値であるので、暗画像フラグＦＧｄｋの値がＴｒｕｅであるということは、画像が非常に暗くなっているということを意味する。シーンチェンジの際には、通常、黒画像が挿入されることが多いため、暗画像フラグＦＧｄｋの値がＴｒｕｅであるという条件が成立した場合、シーンチェンジが発生するものと考えることができる。

ただし、通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）−理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）が開始基準値Ｔｈｓｔ以下である場合は、通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）−理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）の差が小さいため、通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）を出力する通常モードであると判定しても差し支えがない。また、通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）−理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）が負の値となる場合には、理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）が通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）よりも大きくなる状態、すなわち、画像が暗くなっていく状態と考えられる。

この場合には、伸張処理による画質劣化の恐れは少ないため、通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）を出力する通常モードであると判定しても差し支えがない。よって、ここでは、暗画像フラグＦＧｄｋの値がＴｒｕｅであり、かつ、通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）−理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）が開始基準値Ｔｈｓｔを超えるという条件が成立する場合にシーンチェンジモードに移行するものと考える。

また、第２の開始条件で使用される白とびフラグＦＧｓｔの値がＴｒｕｅであるということは、通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）で伸張処理を実行すると白とびが発生しやすいということを意味する。

通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）は、前フレームの輝度伸張処理に使用した伸張係数である前フレーム伸張係数Ｋｇｎ（ｎ−１）との差が理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）に比べて小さい。よって、シーンチェンジの際に通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）で伸張処理を実行すると、シーンチェンジの際の画像の急な変化、例えば、前フレームで黒画像状態への変化が検出されない程度の暗い画像から現フレームで画像が急に明るくなるという変化に対応できずに、現フレームで白とびが発生する可能性がある。よって、本実施例では、第２の開始条件が成立した場合は、シーンチェンジであるものと判定し、シーンチェンジモードとする。

シーンチェンジの開始条件を満たす場合、伸張処理部１５６および調光制御部１６４は、現在のモードをシーンチェンジモードに設定する（ステップＳ２１）。また、この場合、伸張処理部１５６は理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）で伸張を行い（ステップＳ１６）、調光制御部１６４は理想調光係数Ｋｌｉ（ｎ）で調光を行う（ステップＳ１７）。なお、シーンチェンジモードの場合、通常モードよりも伸張後の画像信号値等が目標値になるまでの時間がより高速になる。

一方、シーンチェンジの開始条件を満たさない場合、伸張処理部１５６は、画像判定部１４０によって黒画像フラグＦＧｂｋがＴｒｕｅに設定されたかどうかを判定することにより、黒画像かどうかを判定する（ステップＳ２２）。黒画像の場合、伸張処理部１５６は、伸張を行わない（ステップＳ２３）。具体的には、例えば、伸張処理部１５６は、適用する伸張係数に０を設定することにより、伸張を行わない。一方、黒画像ではない場合、伸張処理部１５６は通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）で伸張を行う（ステップＳ２５）。

また、シーンチェンジの開始条件を満たさない場合、調光制御部１６４は、通常調光係数Ｋｌｎ（ｎ）で調光を行う（ステップＳ２４）。

また、現在のモードがシーンチェンジモードである場合、シーンチェンジ判定部１３０は、シーンチェンジの終了条件を満たすかどうかを判定する（ステップＳ１２）。シーンチェンジの終了条件を満たす場合としては、例えば、通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）−理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）が終了基準値Ｔｈｓｔ（０以上の整数）未満という条件（第１の終了条件）、現フレームの理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）が１フレーム前の理想伸張係数Ｋｇ（ｎ−１）より大きいという条件（第２の終了条件）のいずれかを満たす場合が該当する。

第１の終了条件において、通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）−理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）が終了基準値Ｔｈｓｔということは、理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）と通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）の差が十分に小さいことを意味する。この場合、理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）ではなく通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）を出力するものとしても不具合が発生する可能性が小さいため、通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）を出力する通常モードに移行するものとする。

また、第２の終了条件において、前フレームの理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ−１）より現フレーム理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）が大きいということは、前フレームの画像より現フレームの画像の方が暗いことを意味する。この場合、白とびが発生する可能性が低いということを意味するため、通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）を出力しても不具合が発生する可能性は小さい。そこで、第２の終了条件が成立した場合は通常モードに移行するものとする。

シーンチェンジの終了条件を満たす場合、伸張処理部１５６および調光制御部１６４は、現在のモードを通常モードに設定する（ステップＳ１３）。また、この場合、伸張処理部１５６は通常伸張係数Ｋｇｎ（ｎ）で伸張を行い（ステップＳ１４）、調光制御部１６４は通常調光係数Ｋｌｎ（ｎ）で調光を行う（ステップＳ１５）。

なお、シーンチェンジの終了条件を満たさない場合、伸張処理部１５６は理想伸張係数Ｋｇｉ（ｎ）で伸張を行い（ステップＳ１６）、調光制御部１６４は理想調光係数Ｋｌｉ（ｎ）で調光を行う（ステップＳ１７）。

なお、伸張処理部１５６は、例えば、Ｒ’＝（１＋Ｋｇ／２５６）Ｒ、Ｇ’＝（１＋Ｋｇ／２５６）Ｇ、Ｂ’＝（１＋Ｋｇ／２５６）Ｂを演算して伸張処理を実行してもよい。ここで、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’は伸張後のＲＧＢそれぞれの画像信号値であり、Ｒ、Ｇ、Ｂは伸張前のＲＧＢそれぞれの画像信号値であり、Ｋｇは適用された伸張係数である。

また、調光制御部１６４は、例えば、調光係数を元に開口率を求め、当該開口率となるように調光部１９２を駆動することによって調光処理を実行してもよい。例えば、開口率Ａ＝Ｋｌ／２５５である。なお、Ｋｌは適用された調光率である。

以上のような伸張・調光処理（ステップＳ４）の終了後、輝度伸張部１５０は、輝度伸張後の画像信号を投写部１９０に出力して画像を生成し、投写部１９０は輝度伸張と調光の行われた状態で画像を投写する（ステップＳ５）。プロジェクター１００は、電源オフ等によって処理を終了すべきかどうかを判定し（ステップＳ６）、処理を終了すべきでない場合は上述したステップＳ１〜Ｓ６の処理を繰り返し実行する。

以上のように、本実施例によれば、プロジェクター１００は、シーンチェンジ状態と現フレームの画像の明るさ値に応じた輝度伸張を行うことができる。特に、本実施例によれば、プロジェクター１００は、シーンチェンジ状態でなく、かつ、黒画像の場合に伸張処理を実行しないことにより、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することができ、過剰伸張による白とびの発生を防止することができ、画像のコントラストを向上させることができる。

すなわち、シーンチェンジ状態でなく、かつ、黒画像の場合は意味のある画像が存在しない状態と考えられ、伸張処理を行う必要がない。逆にこのような場合に伸張処理を行うと、過剰伸張状態となっているため、次に意味のある画像を表示する際に白とびが発生する可能性が大きい。したがって、本実施例によれば、プロジェクター１００は、シーンチェンジ状態でなく、かつ、黒画像の場合に伸張処理を実行しないことにより、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することができる。

また、本実施例によれば、プロジェクター１００は、伸張処理を実行した場合に白とび状態になるかどうかを判定することにより、シーンチェンジ状態であるかどうかをより適切に判定することができるため、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することができる。

また、本実施例によれば、プロジェクター１００は、シーンチェンジ状態の終了を判定することにより、シーンチェンジ状態であるかどうかをより適切に判定することができるため、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することができる。

また、本実施例によれば、プロジェクター１００は、白ピーク値とＡＰＬに基づいて理想伸張係数を決定することにより、画像の明るさに応じて適切な伸張を行うことができる。さらに、本実施例によれば、プロジェクター１００は、輝度伸張と調光を行うことにより、適切な明るさの画像を表示することができる。

（第２の実施例）
第１の実施例では、調光係数生成部１６２は、伸張係数と同様の手法によって調光係数を生成したが、伸張係数生成部１５２によって生成された伸張係数に基づいて調光係数を生成してもよい。例えば、調光係数生成部１６２は、（１＋適用伸張係数／２５５）^-2.2を適用調光係数として演算してもよい。

なお、第１の実施例では、シーンチェンジモードでなく、黒画像の場合、適用伸張係数は０である。このため、シーンチェンジモードでなく、黒画像の場合、調光係数生成部１６２は、適用伸張係数として上述したＫｇｎ（ｎ）を用いて適用調光係数を演算してもよい。

以上のように、本実施例によっても、プロジェクター１００は、第１の実施例と同様の作用効果を奏することができる。

（その他の実施例）
なお、本発明の適用は上述した実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、特徴情報の対象となる領域は画像全体には限定されず、画像の周囲を除いた中央領域のみであってもよい。

また、上述した調光は必須ではなく、輝度伸張のみが行われる場合にも本発明は有効である。例えば、輝度伸張のみが行われる場合、調光処理部１６０および調光部１９２は不要である。

また、ステップＳ２３の伸張しない手法は、適用する伸張係数に０を設定する手法には限定されず、伸張処理部１５６は、伸張しない手法として、例えば、伸張前の画像信号値を伸張後の画像信号値として適用する手法等を採用してもよい。

また、プロジェクター１００以外のテレビ、液晶モニター等の表示装置に本発明を適用してもよい。また、プロジェクター１００は、液晶プロジェクター（透過型、ＬＣＯＳ等の反射型）には限定されず、例えば、ＤＭＤ(Digital Micromirror Device)を用いたプロジェクター等であってもよい。なお、ＤＭＤは米国テキサス・インスツルメンツ社の商標である。また、プロジェクター１００の機能を複数の装置（例えば、ＰＣとプロジェクター等）に分散して実装してもよい。

１００プロジェクター（表示装置）、１１０画像信号入力部、１２０特徴情報生成部、１３０シーンチェンジ判定部、１４０画像判定部、１５０輝度伸張部、１５２伸張係数生成部、１５４白とび判定部、１５６伸張処理部、１６０調光処理部、１６２調光係数生成部、１６４調光制御部、１９０投写部、１９２調光部、２００情報記憶媒体

Claims

画像信号に基づき、画像の明るさに関する特徴情報を生成する特徴情報生成部と、
前記画像信号の輝度値を伸張する伸張処理に使用される複数の伸張係数を生成する伸張係数生成部と、
前記複数の伸張係数のいずれかを適用して前記伸張処理を実行する伸張処理部と、
前記特徴情報の少なくとも一部に基づき、現フレームの画像が、画像の明るさ値が黒基準値以下であることを示す黒画像に該当するかどうかを判定する画像判定部と、
シーンが変化したことを示すシーンチェンジ状態であるかどうかを判定するシーンチェンジ判定部と、
を含み、
前記伸張係数生成部は、前記特徴情報の少なくとも一部のみに基づく第１の伸張係数と、前回適用された伸張係数と前記第１の伸張係数とに基づく第２の伸張係数とを生成し、
前記伸張処理部は、前記シーンチェンジ状態の場合には、前記第１の伸張係数を適用して前記画像信号に対して前記伸張処理を実行し、前記シーンチェンジ状態でなく、かつ、前記黒画像でない場合には、前記第２の伸張係数を適用して前記画像信号に対して前記伸張処理を実行し、前記シーンチェンジ状態でなく、かつ、前記黒画像の場合には、前記伸張処理を実行しない、
表示装置。
請求項１に記載の表示装置において、
前記伸張処理を実行した場合に白とび状態になるかどうかを判定する白とび判定部を更に含み、
前記画像判定部は、前記明るさ値が前記黒基準値より大きい暗基準値以下であることを示す暗画像に該当するかどうかを更に判定し、
前記シーンチェンジ判定部は、前記暗画像に該当し、かつ、現フレームの前記第２の伸張係数と前記第１の伸張係数との差分値が第１の基準値を超える場合、あるいは、前記白とび状態になる場合に前記シーンチェンジ状態であると判定する、
表示装置。
請求項１、２のいずれかに記載の表示装置において、
前記シーンチェンジ判定部は、現フレームの前記第２の伸張係数と前記第１の伸張係数との差分値が第２の基準値未満の場合、あるいは、前フレームの前記第１の伸張係数より現フレームの前記第１の伸張係数のほうが大きい場合に前記シーンチェンジ状態が終了したと判定し、
前記伸張処理部は、前記シーンチェンジであると判定された後は、シーンチェンジ状態が終了したと判定されるまで前記第１の伸張係数に基づく伸張処理を実行する、
表示装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置において、
前記伸張係数生成部は、前記画像特徴情報の一部である白ピーク値と、前記画像特徴情報の一部であるＡＰＬと、前記白ピーク値、前記ＡＰＬおよび前記第１の伸張係数とが対応付けられた係数生成用データとに基づき、前記第１の伸張係数を決定する、
表示装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置において、
前記特徴情報の少なくとも一部または前記複数の伸張係数のいずれかに基づき、調光を行う調光部を含む、
表示装置。
コンピューターを、
画像信号に基づき、画像の明るさに関する特徴情報を生成する特徴情報生成部と、
前記画像信号の輝度値を伸張する伸張処理に使用される複数の伸張係数を生成する伸張係数生成部と、
前記複数の伸張係数のいずれかを適用して前記伸張処理を実行する伸張処理部と、
前記特徴情報の少なくとも一部に基づき、現フレームの画像が、画像の明るさ値が黒基準値以下であることを示す黒画像に該当するかどうかを判定する画像判定部と、
シーンが変化したことを示すシーンチェンジ状態であるかどうかを判定するシーンチェンジ判定部として機能させ、
前記伸張係数生成部は、前記特徴情報の少なくとも一部のみに基づく第１の伸張係数と、前回適用された伸張係数と前記第１の伸張係数とに基づく第２の伸張係数とを生成し、
前記伸張処理部は、前記シーンチェンジ状態の場合には、前記第１の伸張係数を適用して前記画像信号に対して前記伸張処理を実行し、前記シーンチェンジ状態でなく、かつ、前記黒画像でない場合には、前記第２の伸張係数を適用して前記画像信号に対して前記伸張処理を実行し、前記シーンチェンジ状態でなく、かつ、前記黒画像の場合には、前記伸張処理を実行しない、
プログラム。
コンピューターにより読み取り可能なプログラムを記憶した情報記憶媒体であって、
請求項６に記載のプログラムを記憶した情報記憶媒体。