JP5665388B2 - 画像処理装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
また特許文献1及び2には、フレーム毎にゲインを算出する適応型ゲイン法において、ゲイン変動による画質の低下を抑制するために、ゲインにフィルタ処理を行ってゲイン変化の応答速度を遅くする方法が開示されている。さらに特許文献2には、シーン変化を検出した場合に、ゲインにかけるフィルタ処理を変更して、ゲイン変化の応答速度を早くする方法が開示されている。
入力画像データ303はゲイン305を乗算されることにより、輝度制御後画像データ306となる。輝度制御後画像データ306は補正ブロック302で補正処理を施され、出力画像データ301として出力される。出力画像データ301は表示パネル(不図示)とゲイン算出ブロック304へ入力される。ゲイン算出ブロック304は、1フレーム分の出力画像データ301をもとにゲイン305を求める。ゲイン305は、このゲイン305を求めたフレームの次フレームの入力画像データ303に乗算される。
目立つことがある。例えば暗い画像から明るい画像へ切り替わったときには、画面が一瞬フラッシュのように光って見えることがある。その現象を図5(A)及び図5(B)を用いて説明する。図5(A)は入力画像の例であり、図5(B)は従来の輝度制御による出力画像の例である。また図5(A)には各画像から算出されるゲイン(IGAIN)を、図5(B)には各画像に乗算されるゲイン(FBGAIN)を示す。FBGAINは、IGAINに対して1フレーム遅延している。黒画像の入力が続いた後に白画像に切り替わると、切り替わり直後の白画像(フレーム3)に対して黒画像(フレーム2)から算出されたゲインが乗算される。黒画像から算出されるゲインの値Aは白画像に最適なゲインの値Bに比べて大きいため、フレーム3の出力画像は望ましい輝度よりも明るくなる。これがフラッシュのように見え、観察者に違和感を与える。
図2は画像表示装置の構成を示すブロック図である。
画像表示装置は、概略、表示部(表示パネル202、変調回路203、走査回路206)と画像処理部(逆ガンマ処理ブロック204、輝度制御回路201)とを有している。画像処理部には、入力信号、Hsync(水平同期)信号、Vsync(垂直同期)信号が入力される。逆ガンマ処理ブロック204は入力信号に逆ガンマ処理を行い、画像データを出力する。この画像データは輝度に対してリニアな値をもつデータである。輝度制御回路201は、逆ガンマ処理ブロック204から入力される画像データを表示部の特性に適合した出力画像データに調整する処理を行う。変調回路203は出力画像データに基づき駆動パルスを生成し、表示パネル202の各列配線に駆動パルスを出力する。タイミング発生回路205はHsync信号とVsync信号をもとに、走査信号を出力する。走査回路206は走査信号をもとに表示パネル202の行配線に対して順に選択信号を出力する。駆動パルスと選択信号の電位差に応じて冷陰極素子から電子が放出され、蛍光体が発光する。これにより画像表示が行われる。変調回路203は、パルス幅変調、振幅変調、パルス幅変調と振幅変調の組合せなど、いずれの変調方式を用いることもできる。本実施例では、図3に示すような波形の駆動パルスが用いられる。すなわち、低輝度領域(階調値=1〜n)では階調値に応じて三角波形を徐々に大きくし、中〜高輝度領域(階調値>n)では階調値に応じて台形波形のパルス幅を徐々に伸ばしていく。これにより低輝度領域の再現性を向上することができる。
輝度制御回路201の構成を図1に示す。本実施例の輝度制御回路201は、フィード
バック(FB)による輝度調整とフィードフォワード(FF)による輝度調整を、映像のシーン変化に応じて組み合わせて動作させることが特徴である。
FB調整ブロックは、FBゲイン算出部12aと乗算器13aから構成されている。以下に動作の説明を記す。
る。
補正ブロック10は、FB調整後データS2に対して、少なくとも1つ以上の補正処理を行い、補正画像データS3を出力する。
データ遅延ブロック14は、1フレーム分の補正画像データS3を1フレーム期間保持した後、遅延後補正画像データS4として出力する。本実施例では、データを保持する時間を1フレーム期間としたが、データを保持する時間はこれに限られず、FFゲインの算出に必要な時間に応じて適宜設定すればよい。
シーン変化検出ブロック11は、フレームごとに入力画像データS1の値の統計量を算出し、フレーム間での統計量の差に基づいて映像シーンの変化を検出する。ここでは、連続で出力される2つのフレームの輝度が大きく変化することをシーン変化ととらえる。シーン変化検出ブロック11は、シーン変化の有無を表すシーン変化信号S8をフレームごとに出力する。
L以外の統計量(最大値、最小値、分散、標準偏差、ヒストグラムなど)を用いてシーン変化を検出することもできる。たとえばヒストグラムを用いる方法では、1フレーム分の入力画像データから、明るさの分布を表すヒストグラムを算出し、1つ前のフレームのヒストグラムと比較を行い、分布に所定量以上の変化があった場合は、シーン変化ありと判定する。
FF調整ブロックは、FFゲイン算出部12bと乗算器13bから構成されている。以下に動作の説明を記す。
図5(A)のIGAINは、画像データから計算される理想のゲインの値を示す。フレーム1、2の黒画像では、IGAIN=A、フレーム3、4の白画像では、IGAIN=Bであり、A>Bである。
図5(C)のTotalGAINは、入力画像に乗算されるゲインの合計(積)、つまりTotalGAIN=FBGAIN×FFGAINを表す。このTotalGAINと入力画像から計算される理想のゲインIGAINの値が一致することが理想である。シーン変化のあるフレーム3において、TotalGAIN=A×C=A×(B/A)=B=IGAINとなり、シーン変化のあるフレームに対しても適切な輝度制御が実現できることが分かる。
本実施例は、実施例1の輝度制御回路に、フレーム間でのゲインの変動を小さくするためのフィルタ処理を行う機能を組み合わせた構成である。
Gout(N)=Gout(N-1)+{Gnew(N)-Gout(N-1)}/F
シーン変化がある場合に出力されるFBゲインは、
Gout(N)=Gnew(N)
のように算出される。
ここで、
Gout(N):Nフレーム目に出力されるFBゲイン、
Gnew(N):Nフレーム目に算出されたFBゲイン、
F: フィルタ係数(F>1)
である。フィルタ係数Fの値が1より大きくなるほど、ゲイン変動の低減効果が大きくなる。
複数フレームの画像データから1つの映像が構成されている場合がある。たとえば、右眼用と左眼用の2つの画像データから構成される立体映像、露出の異なる複数の画像データから構成されるHDR(High Dynamic Range)映像などがその例である。このような画像が入力された場合、実施例1のようにフレームごとにFBゲインとFFゲインを算出し乗算する処理方法では、1つの映像を構成する一群のフレームの間で輝度の倍率が異なってしまう可能性がある。輝度の倍率にばらつきがあると、観察者に違和感を与えたり、意図する映像を再現できない可能性があるため好ましくない。
人の目は一瞬の明るい画像に対してはまぶしさから不快感を覚えやすいが、一瞬の暗い画像に対しては不快感を覚えにくい。また暗い画像の表示期間が短ければ短いほど不快感を覚えにくくなる傾向にある。本実施例の説明で言う一瞬とは1フレームから数フレームのことを指す。
したがって、フィードバック調整の遅延による表示輝度の不具合は、暗い画像から明るい画像へ輝度が変化する場合には目立つが、明るい画像から暗い画像へ輝度が変化する場合にはほとんど気にならない。
暗い画像から明るい画像へ変化するときは、理想のゲインよりも実際のゲインが大きいため、FFゲイン算出部12bで算出されるゲインの値は1よりも小さくなる。逆に、明るい画像から暗い画像へ変化するときは、FFゲイン算出部12bで算出されるゲインの値は1よりも大きくなる。したがって、FFゲイン算出部12bは、算出したゲインの値が1より小さいか否かで、算出したゲインを出力するか、1倍のゲインを出力するかを切り替えればよい。あるいは、FFゲイン算出部12bに、FFゲインの値を1以下に制限するリミッタを付加しても、同様の処理が実現できる。
Claims (5)
- 画像データを入力して該画像データに基づいた映像を表示部に表示させる画像処理装置であって、
各フレームの画像データに対し該画像データの値に対して非線形な出力特性をもつ補正を施して補正画像データを出力する補正手段と、
前記補正手段から出力された補正画像データからゲインを算出し、該ゲインを用いて映像全体の輝度を調整する輝度調整手段と、
映像シーンの変化を検出する検出手段と、
を有し、
前記輝度調整手段は、
前記補正画像データから第1のゲインを算出して、該第1のゲインを前記補正手段に入力される前の画像データに乗算する第1の輝度調整手段と、
前記検出手段によって映像シーンの変化が検出された場合に、前記補正画像データから算出される第1のゲインの値を、当該補正画像データの補正前の画像データに対して乗算された第1のゲインの値で除算することにより、第2のゲインを算出して、該第2のゲインを当該補正画像データに乗算する第2の輝度調整手段とを有する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 前記第2の輝度調整手段は、前記第2のゲインの値が1よりも小さい場合にのみ、前記第2のゲインを前記補正画像データに乗算する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 複数フレームの画像データから1つの映像が構成されている場合に、前記輝度調整手段は、1つの映像を構成する複数フレームの画像データに対して同じ値のゲインを乗算することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。
- 前記第1の輝度調整手段は、
フレーム間での第1のゲインの変動を抑制するために、前記補正画像データから算出した第1のゲインに対してフィルタ処理を行う機能を有しており、
前記検出手段によって映像シーンの変化が検出された場合は、前記フィルタ処理を行わ
ない
ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 画像データを入力して該画像データに基づいた映像を表示部に表示させる画像処理装置の制御方法であって、
各フレームの画像データに第1のゲインを乗算する第1の輝度調整ステップと、
前記第1のゲインが乗算された画像データに対し該画像データの値に対して非線形な出力特性をもつ補正を施して補正画像データを出力するステップと、
映像シーンの変化を検出するステップと、
対象フレームと前記対象フレームの1つ前のフレームの間で映像シーンの変化が検出された場合に、前記対象フレームの補正画像データに第2のゲインを乗算する第2の輝度調整ステップと、
を有し、
前記対象フレームの画像データに乗算される第1のゲインは、前記対象フレームの1つ前のフレームの補正画像データから算出され、
前記対象フレームの補正画像データに乗算される第2のゲインは、前記対象フレームの補正画像データから算出される第1のゲインの値を、前記対象フレームの画像データに乗算された第1のゲインの値で除算することにより、算出される
ことを特徴とする画像処理装置の制御方法。
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