JP6969194B2 - 映像信号処理装置、表示装置、及び映像信号処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、映像信号に対してディスクリネーション低減処理と空間フィルタリング処理とを実行する映像信号処理装置、表示装置、及び映像信号処理方法に関する。

表示装置には、複数の画素が水平方向及び垂直方向に配置された表示画素部を有する液晶表示デバイスが用いられている。液晶表示デバイスは、画素毎の輝度値に基づいて液晶を駆動することにより、画像を階調表示することができる。特許文献１には、液晶表示デバイスが用いられている表示装置の一例が記載されている。

特開２００９−２３７３６６号公報

近年、液晶表示デバイスは、水平方向の画素数が４０９６または３８４０であり、垂直方向の画素数が２４００または２１６０であるいわゆる４Ｋと称されるように、高解像度化が進んでいる。画素ピッチは高解像度化により狭くなる傾向にある。画素ピッチが狭くなるとディスクリネーションが発生しやすくなる。

ディスクリネーションとは、隣り合う画素間の電位差に起因して液晶分子が意図した方向とは異なる方向に配向することであり、表示画像の品位を悪化させる原因となるものである。ディスクリネーション低減処理は、対象画素と近接画素との輝度値の差分が小さくなるように、即ち隣り合う画素間のダイナミッレンジが小さくなるように、対象画素の輝度値を補正する映像信号処理である。

映像の鮮鋭化またはコントラストの拡大を目的とした空間フィルタリング処理は、対象画素と近接画素との輝度値の差分が大きくなるように、即ち隣り合う画素間のダイナミッレンジが大きくなるように補正する映像信号処理である。従って、画素間のダイナミッレンジの拡大を目的とする空間フィルタリング処理は、ディスクリネーション低減処理と背反する映像信号処理を実行することになる。そのため、従来の映像信号処理では、ディスクリネーション低減処理と空間フィルタリング処理とを実行する場合、ディスクリネーションの発生を抑制することが難しい。

本発明は、互いに背反する処理であるディスクリネーション低減処理と空間フィルタリング処理とを、空間フィルタリング処理がディスクリネーション低減処理による効果を損ねないように実行することができる映像信号処理装置、表示装置、及び映像信号処理方法を提供することを目的とする。

本発明は、対象画素及び前記対象画素の周囲に位置する近接画素の輝度値を保持する画素データ保持部と、前記近接画素の輝度値から前記対象画素の輝度値を減算して差分を演算し、前記差分が予め設定されている正数の閾値を超えている場合、前記差分が減少するように前記差分に基づいて前記対象画素の輝度値を増加させる差分補正値を演算するディスクリネーション低減処理部と、前記対象画素及び前記近接画素の輝度値に基づいて前記差分が増加するように前記対象画素の輝度値を減少させる空間フィルタリング補正値を演算する空間フィルタリング処理部と、前記差分補正値に基づいて係数を設定する係数設定部と、前記空間フィルタリング補正値に前記係数を乗算する乗算器と、前記対象画素の輝度値に前記差分補正値と前記係数が乗算された前記空間フィルタリング補正値とを加算する加算器とを備える映像信号処理装置を提供する。

また、本発明は、複数の画素が水平方向及び垂直方向に配置されている表示画素部と、前記複数の画素における対象画素及び前記対象画素の周囲に位置する近接画素の輝度値に基づいて映像信号処理を実行する映像信号処理装置とを備え、前記映像信号処理装置は、前記対象画素及び前記近接画素の輝度値を保持する画素データ保持部と、前記近接画素の輝度値から前記対象画素の輝度値を減算して差分を演算し、前記差分が予め設定されている正数の閾値を超えている場合、前記差分が減少するように前記差分に基づいて前記対象画素の輝度値を増加させる差分補正値を演算するディスクリネーション低減処理部と、前記対象画素及び前記近接画素の輝度値に基づいて前記差分が増加するように前記対象画素の輝度値を減少させる空間フィルタリング補正値を演算する空間フィルタリング処理部と、前記差分補正値に基づいて係数を設定する係数設定部と、前記空間フィルタリング補正値に前記係数を乗算する乗算器と、前記対象画素の輝度値に前記差分補正値と前記係数が乗算された前記空間フィルタリング補正値とを加算する加算器とを有する表示装置を提供する。

さらに、本発明は、対象画素の周囲に位置する近接画素の輝度値から前記対象画素の輝度値を減算して差分を演算し、前記差分が予め設定されている正数の閾値を超えている場合、前記差分が減少するように前記差分に基づいて前記対象画素の輝度値を増加させる差分補正値を演算し、前記対象画素及び前記近接画素の輝度値に基づいて前記差分が増加するように前記対象画素の輝度値を減少させる空間フィルタリング補正値を演算し、前記差分補正値に基づいて係数を設定し、前記空間フィルタリング補正値に前記係数を乗算し、前記対象画素の輝度値に前記差分補正値と前記係数が乗算された前記空間フィルタリング補正値とを加算する映像信号処理方法を提供する。

本発明の映像信号処理装置、表示装置、及び映像信号処理方法によれば、互いに背反する処理であるディスクリネーション低減処理と空間フィルタリング処理とを、空間フィルタリング処理がディスクリネーション低減処理による効果を損ねないように実行することができる。

第１及び第２実施形態の表示装置を示す構成図である。 第１及び第２実施形態の映像信号処理装置を示す構成図である。 表示画素部の一部を模式的に示す図である。 映像信号処理方法を説明するためのフローチャートである。 輝度の異なる画素を模式的に示す図である。 画素に発生するディスクリネーションを模式的に示す図である。 対象画素と近接画素との輝度値の差分が大きい場合の第１実施形態の映像信号処理装置における映像信号処理を説明するための図である。 対象画素と近接画素との輝度値の差分が図６に示す差分よりも小さい場合の第１実施形態の映像信号処理装置における映像信号処理を説明するための図である。 対象画素と近接画素との輝度値の差分が図７に示す差分よりもさらに小さい場合の第１実施形態の映像信号処理装置における映像信号処理を説明するための図である。 対象画素と近接画素との輝度値の差分が大きい場合の第２実施形態の映像信号処理装置における映像信号処理を説明するための図である。 対象画素と近接画素との輝度値の差分が図９に示す差分よりも小さい場合の第２実施形態の映像信号処理装置における映像信号処理を説明するための図である。 比較例の映像信号処理装置を示す構成図である。 比較例の映像信号処理装置における映像信号処理を説明するための図である。 比較例の映像信号処理装置における映像信号処理を説明するための図である。

［第１実施形態］
図１を用いて、第１実施形態の表示装置１を説明する。表示装置１は、映像信号処理装置１０と、液晶表示デバイス２０とを備える。液晶表示デバイス２０は、表示画素部３０と、水平走査回路４０と、垂直走査回路５０とを備える。

表示画素部３０は、水平方向に配置された複数（ｘ）本の列データ線Ｄ（Ｄ１〜Ｄｘ）と、垂直方向に配置された複数（ｙ）本の行走査線Ｇ（Ｇ１〜Ｇｙ）との各交差部にマトリクス状に配置された複数（ｘ×ｙ）個の画素６０を有する。即ち、表示画素部３０には、複数の画素６０が水平方向及び垂直方向に配置されている。画素６０は、列データ線Ｄ１〜Ｄｘに列毎に接続され、行走査線Ｇ１〜Ｇｙに行毎に接続されている。

映像信号処理装置１０には、デジタル信号である映像データＶＤが入力される。映像信号処理装置１０は、映像データＶＤに基づいて画素単位で輝度値が補正された補正映像データＳＶＤを生成し、水平走査回路４０へ出力する。映像信号処理装置１０における映像データＶＤの具体的な映像信号処理方法については後述する。

水平走査回路４０は、列データ線Ｄを介して表示画素部３０の画素６０に接続されている。例えば列データ線Ｄ１は、表示画素部３０の１列目のｙ個の画素６０に接続されている。列データ線Ｄ２は、表示画素部３０の２列目のｙ個の画素６０に接続され、列データ線Ｄｘは、表示画素部３０のｘ列目のｙ個の画素６０に接続されている。

水平走査回路４０には、補正映像データＳＶＤが、１水平走査期間単位で、１本の行走査線Ｇのｘ個の画素６０に対応する輝度信号ＤＬとして順次入力される。輝度信号ＤＬは、ｎビットの輝度データを有している。例えばｎを８とすると、表示画素部３０は、画素６０毎に２５６階調で画像を階調表示させることができる。

水平走査回路４０は、ｎビットの輝度データを並列に順次シフトし、列データ線Ｄ１〜Ｄｘへ出力する。表示画素部３０が、例えば４Ｋ解像度（ｘ＝４０９６）の液晶パネルの場合には、水平走査回路４０は、１水平走査期間に４０９６個分の画素６０のそれぞれに対応したｎビットの輝度データを順次シフトし、列データ線Ｄ１〜Ｄｘへ出力する。

垂直走査回路５０は、行走査線Ｇを介して、表示画素部３０の画素６０に接続されている。例えば、行走査線Ｇ１は表示画素部３０の１行目のｘ個の画素６０に接続され、行走査線Ｇ２は表示画素部３０の２行目のｘ個の画素６０に接続されている。行走査線Ｇｙは、表示画素部３０のｙ行目のｘ個の画素６０に接続されている。

垂直走査回路５０は、行走査線Ｇを、１水平走査期間単位で行走査線Ｇ１から行走査線Ｇｙへ１本ずつ順次選択する。表示画素部３０の各画素６０は、水平走査回路４０により列データ線Ｄが選択され、垂直走査回路５０により行走査線Ｇが選択されることにより、選択された画素６０に対応する輝度値が液晶駆動電圧として印加される。これにより、各画素６０は、印加される液晶駆動電圧の電圧値に応じて階調表示される。液晶表示デバイス２０は、全ての画素６０が階調表示されることにより、画像を階調表示させることができる。

図２は、映像信号処理装置１０の構成例を示している。映像信号処理装置１０は、画素データ保持部１１と、ディスクリネーション低減処理部１２と、空間フィルタリング処理部１３と、係数設定部１４と、乗算器１５と、加算器１６とを備える。

画素データ保持部１１には、映像データＶＤが画素６０ごとの輝度データとして入力される。画素データ保持部１１は、複数のラインメモリ１１１〜１１ｙを有する。ラインメモリ１１１〜１１ｙは、画素行に対応して構成されている。ラインメモリ１１１〜１１ｙは、画素行ごとに画素６０の輝度データを保持する。例えば３×３画素、即ち１個の対象画素と８個の近接画素とにより映像信号処理を実行する場合にはｙ＝３となる。図２では、ｙ＝３の場合のラインメモリ１１１〜１１３を示している。ラインメモリ１１１〜１１３は、画素行ごとに３個の画素６０の輝度データを保持する。

図３は、図１に示す表示画素部３０の第ｎ−１〜第ｎ＋１行（ｎ≧２）及び第ｍ−１〜第ｍ＋１列（ｍ≧２）の画素６０を示している。各画素６０を区別するために、第ｎ行で第ｍ列の画素６０を対象画素６０ｍ_ｎとする。対象画素６０ｍ_ｎの周囲に位置する８個の画素６０を近接画素６０ｍ−１＿ｎ−１，６０ｍ＿ｎ−１，６０ｍ＋１＿ｎ−１，６０ｍ−１＿ｎ，６０ｍ＋１＿ｎ，６０ｍ−１＿ｎ＋１，６０ｍ＿ｎ＋１，及び６０ｍ＋１＿ｎ＋１とする。

映像データＶＤにおける対象画素６０ｍ_ｎに対応する輝度値Ａｘｙを輝度値Ａｍ＿ｎとする。近接画素６０ｍ−１＿ｎ−１，６０ｍ＿ｎ−１，６０ｍ＋１＿ｎ−１，６０ｍ−１＿ｎ，６０ｍ＋１＿ｎ，６０ｍ−１＿ｎ＋１，６０ｍ＿ｎ＋１，及び６０ｍ＋１＿ｎ＋１に対応する輝度値Ａｘｙを、輝度値Ａｍ−１＿ｎ−１，Ａｍ＿ｎ−１，Ａｍ＋１＿ｎ−１，Ａｍ−１＿ｎ，Ａｍ＋１＿ｎ，Ａｍ−１＿ｎ＋１，Ａｍ＿ｎ＋１，及びＡｍ＋１＿ｎ＋１とする。

図２に示すように、ディスクリネーション低減処理部１２は、画素データ保持部１１から対象画素及び近接画素に対応する輝度値Ａｘｙを読み出し、ディスクリネーション低減処理を実行する。例えば、ディスクリネーション低減処理部１２は、画素データ保持部１１から、対象画素６０ｍ_ｎの輝度値Ａｍ＿ｎと、近接画素６０ｍ−１＿ｎ−１，６０ｍ＿ｎ−１，６０ｍ＋１＿ｎ−１，６０ｍ−１＿ｎ，６０ｍ＋１＿ｎ，６０ｍ−１＿ｎ＋１，６０ｍ＿ｎ＋１，及び６０ｍ＋１＿ｎ＋１の輝度値Ａｍ−１＿ｎ−１，Ａｍ＿ｎ−１，Ａｍ＋１＿ｎ−１，Ａｍ−１＿ｎ，Ａｍ＋１＿ｎ，Ａｍ−１＿ｎ＋１，Ａｍ＿ｎ＋１，及びＡｍ＋１＿ｎ＋１とを読み出す。

ディスクリネーション低減処理部１２は、近接画素の輝度値Ａｍ−１＿ｎ−１，Ａｍ＿ｎ−１，Ａｍ＋１＿ｎ−１，Ａｍ−１＿ｎ，Ａｍ＋１＿ｎ，Ａｍ−１＿ｎ＋１，Ａｍ＿ｎ＋１，及びＡｍ＋１＿ｎ＋１から対象画素の輝度値Ａｍ＿ｎを減算して、対象画素と近接画素との輝度値Ａｘｙの差分を演算する。

ディスクリネーション低減処理部１２は、演算された差分と予め設定されている正数の閾値とを比較し、閾値を超えている差分に対してディスクリネーション低減処理を実行する。具体的には、ディスクリネーション低減処理部１２は、閾値を超えている差分から最大差分値Ｃｍ＿ｎを特定する。ディスクリネーション低減処理部１２は、式（１）に基づいて、最大差分値Ｃｍ＿ｎに係数αを乗算し、対象画素６０ｍ＿ｎにおける差分補正値Ｂｍ＿ｎを演算する。ディスクリネーション低減処理部１２は、差分補正値Ｂｍ＿ｎの端数を切り捨てまたは切り上げて正の整数にする。

Ｂｍ＿ｎ＝α×Ｃｍ＿ｎ …（１）

係数αは定数である。ディスクリネーションが低減され、かつ、対象画素と近接画素とのダイナミッレンジが小さくなり過ぎないように、係数αを差分の数％〜数十％程度に設定することが好ましい。

差分補正値Ｂｍ＿ｎは、ディスクリネーションの発生を抑制するために、対象画素６０ｍ＿ｎと近接画素との輝度値Ａｘｙの差分が減少するように対象画素６０ｍ＿ｎの輝度値Ａｍ＿ｎを増加させる。ディスクリネーション低減処理部１２は、最大差分値Ｃｍ＿ｎが閾値を超えない、または負数の場合には、差分補正値Ｂｍ＿ｎ＝０とする。

ディスクリネーション低減処理部１２は、輝度値Ａｍ＿ｎ及び差分補正値Ｂｍ＿ｎを加算器１６へ出力し、差分補正値Ｂｍ＿ｎを係数設定部１４へ出力する。

空間フィルタリング処理部１３は、画素データ保持部１１から対象画素及び近接画素に対応する輝度値Ａｘｙを読み出し、空間フィルタリング処理を実行する。例えば、空間フィルタリング処理部１３は、画素データ保持部１１から、対象画素６０ｍ_ｎの輝度値Ａｍ＿ｎと、近接画素６０ｍ−１＿ｎ−１，６０ｍ＿ｎ−１，６０ｍ＋１＿ｎ−１，６０ｍ−１＿ｎ，６０ｍ＋１＿ｎ，６０ｍ−１＿ｎ＋１，６０ｍ＿ｎ＋１，６０ｍ＋１＿ｎ＋１の輝度値Ａｍ−１＿ｎ−１，Ａｍ＿ｎ−１，Ａｍ＋１＿ｎ−１，Ａｍ−１＿ｎ，Ａｍ＋１＿ｎ，Ａｍ−１＿ｎ＋１，Ａｍ＿ｎ＋１，及びＡｍ＋１＿ｎ＋１とを読み出す。

空間フィルタリング処理部１３は、式（２）に基づいて、対象画素６０ｍ_ｎにおける空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎを演算し、乗算器１５へ出力する。

Ｄｍ＿ｎ＝γ_0,0×Ａｍ−１＿ｎ−１＋γ_1,0×Ａｍ＿ｎ−１＋γ_2,0×Ａｍ＋１＿ｎ−１＋γ_0,1×Ａｍ−１＿ｎ＋γ_1,1×Ａｍ＿ｎ＋γ_2,1×Ａｍ＋１＿ｎ＋γ_0,2×Ａｍ−１＿ｎ＋１＋γ_1,2×Ａｍ＿ｎ＋１＋γ_2,2×Ａｍ＋１＿ｎ＋１ …（２）

係数γ_0,0，γ_1,0，γ_2,0，γ_0,1，γ_1,1，γ_2,1，γ_0,2，γ_1,2，及びγ_2,2は、対応する画素６０の係数γi,j（０≦ｉ≦２，０≦ｊ≦２）である。空間フィルタリング処理前後で画像平均輝度が変化しないように、Σγi,j＝０とすることが望ましい。なお、式（２）は、１個の対象画素及び８個の近傍画素の３×３画素の２次元フィルタリング処理の一例である。式（２）以外の空間フィルタリング処理により空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎを演算してもよい。

空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎは、映像を鮮鋭化させたりコントラストを拡大させたりするために、対象画素６０ｍ＿ｎと近接画素との輝度値Ａｘｙの差分が増加するように対象画素６０ｍ＿ｎの輝度値Ａｍ＿ｎを減少させる。

係数設定部１４は、差分補正値Ｂｍ＿ｎが０であるか否かを判定する。係数設定部１４は、差分補正値Ｂｍ＿ｎが０であると判定された場合には係数βａを１に設定し、０でないと判定された場合には係数βａを０に設定し、乗算器１５へ出力する。即ち、係数βａは差分補正値Ｂに基づく変数である。

乗算器１５は、空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎに係数βａを乗算し、加算器１６へ出力する。加算器１６は、式（３）に基づいて、輝度値Ａｍ＿ｎに差分補正値Ｂｍ＿ｎと係数βａが乗算された空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎとを加算し、対象画素６０ｍ_ｎに対応する輝度信号ＤＬｍ＿ｎを生成する。

ＤＬｍ＿ｎ＝Ａｍ＿ｎ＋Ｂｍ＿ｎ＋βａ×Ｄｍ＿ｎ …（３）

映像信号処理装置１０は、各画素６０に対応する輝度データに対して、画素６０ｎ＿ｍと同様の映像信号処理を実行する。映像信号処理装置１０は、映像データＶＤにおける各画素６０に対応する輝度信号ＤＬを生成し、補正映像データＳＶＤとして水平走査回路４０へ順次出力する。

図４に示すフローチャートを用いて、映像データＶＤの映像信号処理方法の一例を説明する。画素データ保持部１１は、ステップＳ１にて、映像データＶＤを画素６０ごとの輝度データとして保持する。

ディスクリネーション低減処理部１２は、ステップＳ２にて、画素データ保持部１１から各画素６０に対応する輝度値Ａｘｙを読み出す。例えば、ディスクリネーション低減処理部１２は、画素データ保持部１１から、対象画素６０ｍ_ｎの輝度値Ａｍ＿ｎと、近接画素６０ｍ−１＿ｎ−１，６０ｍ＿ｎ−１，６０ｍ＋１＿ｎ−１，６０ｍ−１＿ｎ，６０ｍ＋１＿ｎ，６０ｍ−１＿ｎ＋１，６０ｍ＿ｎ＋１，及び６０ｍ＋１＿ｎ＋１の輝度値Ａｍ−１＿ｎ−１，Ａｍ＿ｎ−１，Ａｍ＋１＿ｎ−１，Ａｍ−１＿ｎ，Ａｍ＋１＿ｎ，Ａｍ−１＿ｎ＋１，Ａｍ＿ｎ＋１，及びＡｍ＋１＿ｎ＋１とを読み出す。

ディスクリネーション低減処理部１２は、ステップＳ３にて、近接画素の輝度値Ａｍ−１＿ｎ−１，Ａｍ＿ｎ−１，Ａｍ＋１＿ｎ−１，Ａｍ−１＿ｎ，Ａｍ＋１＿ｎ，Ａｍ−１＿ｎ＋１，Ａｍ＿ｎ＋１，及びＡｍ＋１＿ｎ＋１から対象画素の輝度値Ａｍ＿ｎを減算して、対象画素と近接画素との輝度値Ａｘｙの差分を演算する。ディスクリネーション低減処理部１２は、ステップＳ４にて、演算された差分と閾値とを比較し、閾値を超えている差分から最大差分値Ｃｍ＿ｎを特定する。

ディスクリネーション低減処理部１２は、ステップＳ５にて、最大差分値Ｃｍ＿ｎに係数αを乗算し、対象画素６０ｍ＿ｎに対応する差分補正値Ｂｍ＿ｎを演算する。ディスクリネーション低減処理部１２は、最大差分値Ｃｍ＿ｎが閾値を超えない、または負数の場合には、差分補正値Ｂｍ＿ｎ＝０とする。

係数設定部１４は、ステップＳ６にて、差分補正値Ｂｍ＿ｎが０であるか否かを判定し、判定結果に基づいて係数βａを設定する。例えば、係数設定部１４は、差分補正値Ｂｍ＿ｎが０である場合には係数βａを１に設定し、０でない場合には係数βａを０に設定する。

空間フィルタリング処理部１３は、ステップＳ７にて、画素データ保持部１１から、対象画素６０ｍ_ｎの輝度値Ａｍ＿ｎと、近接画素６０ｍ−１＿ｎ−１，６０ｍ＿ｎ−１，６０ｍ＋１＿ｎ−１，６０ｍ−１＿ｎ，６０ｍ＋１＿ｎ，６０ｍ−１＿ｎ＋１，６０ｍ＿ｎ＋１，６０ｍ＋１＿ｎ＋１の輝度値Ａｍ−１＿ｎ−１，Ａｍ＿ｎ−１，Ａｍ＋１＿ｎ−１，Ａｍ−１＿ｎ，Ａｍ＋１＿ｎ，Ａｍ−１＿ｎ＋１，Ａｍ＿ｎ＋１，及びＡｍ＋１＿ｎ＋１とを読み出す。

空間フィルタリング処理部１３は、ステップＳ８にて、対象画素６０ｍ_ｎに対応する空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎを演算する。乗算器１５は、ステップＳ９にて、空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎに係数βａを乗算する。加算器１６は、ステップＳ１０にて、輝度値Ａｍ＿ｎと差分補正値Ｂｍ＿ｎと係数βａが乗算された空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎとを加算し、対象画素６０ｍ_ｎに対応する輝度信号ＤＬｍ＿ｎを生成する。

図５Ａ、図５Ｂ、及び図６を用いて、画素６０１が対象画素６０ｍ_ｎであって、画素６０２が近接画素である場合を例として、対象画素６０ｍ_ｎと近接画素との輝度値Ａｘｙの差分が大きい場合の映像信号処理を説明する。図５Ａに示すように、対象画素６０１が黒画素、近接画素６０２が白画素である場合、図６の（ａ）に示すように対象画素６０１と近接画素６０２との輝度値Ａｘｙの差分が大きい。対象画素６０１と近接画素６０２との輝度値Ａｘｙの差分が大きい場合、図５Ｂに示すように、近接画素６０２にディスクリネーションが発生する。

輝度値Ａｘｙの差分が大きい場合には、図６の（ｂ）に示すように、輝度値Ａｍ＿ｎにはディスクリネーションを低減するための差分補正値Ｂｍ＿ｎが加算される。差分補正値Ｂｍ＿ｎは０でないため、係数βａは０に設定される。空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎに係数βａが乗算されることにより、ダイナミッレンジを拡大するための空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎは輝度値Ａｍ＿ｎに加算されない。

従って、図６の（ｃ）に示すように、対象画素６０ｍ＿ｎの輝度値Ａｍ＿ｎには差分補正値Ｂｍ＿ｎのみが加算される。対象画素と近接画素との輝度値Ａｘｙの差分が大きい場合には、ディスクリネーションが発生しやすいため、結果としてディスクリネーション低減処理のみが実行される。なお、近接画素６０２に対しては空間フィルタリング処理のみが実行される。

図５Ａ、図５Ｂ、及び図７を用いて、画素６０３が対象画素６０ｍ_ｎであって、画素６０４が近接画素である場合を例として、対象画素６０ｍ_ｎと近接画素との輝度値Ａｘｙの差分が図６の（ａ）に示す差分よりも小さい場合の映像信号処理を説明する。図７の（ａ）、図７の（ｂ）、及び図７の（ｃ）は図６の（ａ）、図６の（ｂ）、及び図６の（ｃ）に対応する。図５Ａに示すように、対象画素６０３が画素６０１よりも輝度値Ａｘｙが高く、近接画素６０４が白画素の場合、図７の（ａ）に示すように、対象画素６０３と近接画素６０４との輝度値Ａｘｙの差分は、図６の（ａ）に示す差分よりも小さくなる。

図７の（ａ）に示す差分が閾値を超える場合、図５Ｂに示すように、近接画素６０４にディスクリネーションが発生する。そこで、差分が閾値を超える場合には、図７の（ｂ）に示すように、輝度値Ａｍ＿ｎには差分補正値Ｂｍ＿ｎが加算される。対象画素６０３と近接画素６０４との輝度値Ａｘｙの差分は、対象画素６０１と近接画素６０２との輝度値Ａｘｙの差分よりも小さいため、ディスクリネーションの発生の度合いは小さい。

係数αは定数であるため、差分補正値Ｂｍ＿ｎは図６の（ｂ）と比較して小さい値となる。差分補正値Ｂｍ＿ｎは０でないため、係数βａは０に設定される。空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎに係数βａが乗算されることにより、空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎは輝度値Ａｍ＿ｎに加算されない。

従って、図７の（ｃ）に示すように、対象画素６０ｍ＿ｎの輝度値Ａｍ＿ｎには差分補正値Ｂｍ＿ｎのみが加算される。対象画素と近接画素との輝度値Ａｘｙの差分が図６の（ａ）に示す差分よりも小さい場合には、図６の（ｃ）と比較して小さい差分補正値Ｂｍ＿ｎが加算される。差分が閾値を超える場合には、結果としてディスクリネーション低減処理のみが実行される。なお、近接画素６０４に対しては空間フィルタリング処理のみが実行される。

図５Ａ、図５Ｂ、及び図８を用いて、画素６０５が対象画素６０ｍ_ｎであって、画素６０６が近接画素である場合を例として、対象画素６０ｍ_ｎと近接画素との輝度値Ａｘｙの差分が図７の（ａ）に示す差分よりもさらに小さい場合の映像信号処理を説明する。図８の（ａ）、図８の（ｂ）、及び図８の（ｃ）は、図７の（ａ）、図７の（ｂ）、及び図７の（ｃ）に対応する。図５Ａに示すように、対象画素６０５が画素６０３よりも輝度値Ａｘｙが高く、近接画素６０６が白画素の場合、図８の（ａ）に示すように、対象画素６０１と近接画素６０２との輝度値Ａｘｙの差分は、図７の（ａ）に示す差分よりも小さくなる。

図８の（ａ）に示す差分が閾値を超えない場合、図５Ｂに示すように、近接画素６０６にはディスクリネーションが発生しない。差分が閾値を超えない場合には差分補正値Ｂｍ＿ｎは０となり、図８の（ｂ）に示すように輝度値Ａｍ＿ｎに加算されない。係数βａは１に設定されるため、空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎに係数βａが乗算されることにより、空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎは輝度値Ａｍ＿ｎに加算される。

従って、図８の（ｃ）に示すように、対象画素６０ｍ＿ｎの輝度値Ａｍ＿ｎには空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎのみが加算される。差分が閾値を超えない場合には、ディスクリネーションが発生しにくいため、結果として空間フィルタリング処理のみが実行される。なお、近接画素６０６に対しては空間フィルタリング処理のみが実行される。

［第２実施形態］
図１または図２に示すように、係数設定部１４の代わりに係数設定部１１４を備えるのが第２実施形態の表示装置１０１及び映像信号処理装置１１０であり、係数設定部１１４における係数βｂの設定方法は係数設定部１４における係数βａの設定方法とは異なる。そこで、係数設定部１１４における係数βｂの設定方法について説明する。なお、説明をわかりやすくするために、第１実施形態の表示装置１及び映像信号処理装置１０と同じ構成部には同じ符号を付す。

係数設定部１１４には、ディスクリネーション低減処理部１２から差分補正値Ｂｍ＿ｎが入力される。係数設定部１１４は、差分補正値Ｂｍ＿ｎが０であるか否かを判定する。係数設定部１１４は、差分補正値Ｂｍ＿ｎが０でないと判定された場合には、式（４）に基づいて、差分補正値Ｂｍ＿ｎの逆数を演算し、係数βｂとする。係数設定部１１４は、差分補正値Ｂｍ＿ｎが０であると判定された場合には係数βａを１に設定する。即ち、係数βｂは差分補正値Ｂに基づく変数である。

βｂ＝１／Ｂｍ＿ｎ …（４）

係数設定部１１４は、係数βｂを乗算器１５へ出力する。乗算器１５は、空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎに係数βｂを乗算し、加算器１６へ出力する。加算器１６は、式（５）に基づいて、輝度値Ａｍ＿ｎに差分補正値Ｂｍ＿ｎと係数βｂが乗算された空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎとを加算し、対象画素６０ｍ_ｎに対応する輝度信号ＤＬｍ＿ｎを生成する。

ＤＬｍ＿ｎ＝Ａｍ＿ｎ＋Ｂｍ＿ｎ＋βｂ×Ｄｍ＿ｎ …（５）

表示装置１０１及び映像信号処理装置１１０では、係数設定部１１４は、図４に示すフローチャートのステップＳ６にて、差分補正値Ｂｍ＿ｎが０であるか否かを判定し、判定結果に基づいて係数βｂを設定する。例えば、係数設定部１１４は、差分補正値Ｂｍ＿ｎが０でないと判定された場合には、式（４）に基づいて、差分補正値Ｂｍ＿ｎの逆数を演算し、係数βｂとする。係数設定部１１４は、差分補正値Ｂｍ＿ｎが０であると判定された場合には係数βａを１に設定する。

乗算器１５は、ステップＳ９にて、空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎに係数βｂを乗算する。加算器１６は、ステップＳ１０にて、輝度値Ａｍ＿ｎに差分補正値Ｂｍ＿ｎと係数βｂが乗算された空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎとを加算し、対象画素６０ｍ_ｎに対応する輝度信号ＤＬｍ＿ｎを生成する。ステップＳ６，Ｓ９，及びＳ１０以外のステップは第１実施形態の映像信号処理方法と同じである。

図５Ａ、図５Ｂ、及び図９を用いて、画素６０１が対象画素６０ｍ_ｎであって、画素６０２が近接画素である場合を例として、対象画素６０ｍ_ｎと近接画素との輝度値Ａｘｙの差分が大きい場合の映像信号処理を説明する。図９の（ａ）、図９の（ｂ）、及び図９の（ｃ）は図６の（ａ）、図６の（ｂ）、及び図６の（ｃ）に対応する。図５Ａに示すように、対象画素６０１が黒画素、近接画素６０２が白画素である場合、図９の（ａ）に示すように対象画素６０１と近接画素６０２との輝度値Ａｘｙの差分が大きい。

輝度値Ａｘｙの差分が大きい場合、図５Ｂに示すように、近接画素６０２にディスクリネーションが発生する。そこで、図９の（ｂ）に示すように、輝度値Ａｍ＿ｎには差分補正値Ｂｍ＿ｎが加算される。差分補正値Ｂｍ＿ｎは０でないため、係数βｂは１／Ｂｍ＿ｎに設定される。輝度値Ａｘｙの差分が大きい場合には差分補正値Ｂｍ＿ｎが大きいため、係数βｂは小さい値、例えば０に近い値になる。空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎに係数βａが乗算されることにより、空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎは小さい値となって輝度値Ａｍ＿ｎに加算される。

従って、図９の（ｃ）に示すように、対象画素６０ｍ＿ｎの輝度値Ａｍ＿ｎには大きい値の差分補正値Ｂｍ＿ｎと小さい値の空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎとが加算される。対象画素と近接画素との輝度値Ａｘｙの差分が大きい場合には、ディスクリネーションが発生しやすいため、空間フィルタリング処理に対してディスクリネーション低減処理による効果の割合を高める映像信号処理が実行される。なお、近接画素６０２に対しては空間フィルタリング処理のみが実行される。

図５Ａ、図５Ｂ、及び図１０を用いて、画素６０３が対象画素６０ｍ_ｎであって、画素６０４が近接画素である場合を例として、対象画素６０ｍ_ｎと近接画素との輝度値Ａｘｙの差分が図９の（ａ）に示す差分よりも小さい場合の映像信号処理を説明する。図１０の（ａ）、図１０の（ｂ）、及び図１０の（ｃ）は図９の（ａ）、図９の（ｂ）、及び図９の（ｃ）に対応する。図５Ａに示すように、対象画素６０３が画素６０１よりも輝度値Ａｘｙが高く、近接画素６０４が白画素の場合、図１０の（ａ）に示すように、対象画素６０３と近接画素６０４との輝度値Ａｘｙの差分は、図６の（ａ）に示す差分よりも小さくなる。

図１０の（ａ）に示す差分が閾値を超える場合、図５Ｂに示すように、近接画素６０４にディスクリネーションが発生する。そこで、図１０の（ｂ）に示すように輝度値Ａｍ＿ｎには差分補正値Ｂｍ＿ｎが加算される。係数αは定数であるため、差分補正値Ｂｍ＿ｎは図９の（ｂ）と比較して小さい値となる。

差分補正値Ｂｍ＿ｎは０でないため、係数βｂは１／Ｂｍ＿ｎに設定される。図９の（ｂ）と比較して差分補正値Ｂｍ＿ｎが小さい値となるため、係数βｂは大きい値、例えば１に近い値になる。空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎに係数βａが乗算されることにより、図９の（ｂ）と比較して大きい値の空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎが輝度値Ａｍ＿ｎに加算される。

従って、図１０の（ｃ）に示すように、対象画素６０ｍ＿ｎの輝度値Ａｍ＿ｎには図９の（ｃ）と比較して小さい値の差分補正値Ｂｍ＿ｎと大きい値の空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎとが加算される。対象画素と近接画素との輝度値Ａｘｙの差分が図９の（ａ）と比較して小さい場合には、図９の（ｂ）と比較してディスクリネーション低減処理に対して空間フィルタリング処理による効果の割合を高める映像信号処理が実行される。なお、近接画素６０４に対しては空間フィルタリング処理のみが実行される。

対象画素と近接画素との輝度値Ａｘｙの差分が図１０の（ａ）に示す差分よりもさらに小さい場合は、図８の（ａ）、図８の（ｂ）、及び図８の（ｃ）と同様の映像信号処理が実行される。従って、図８の（ｃ）に示すように、対象画素６０ｍ＿ｎの輝度値Ａｍ＿ｎには空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎのみが加算される。差分が閾値を超えない場合には、ディスクリネーションが発生しにくいため、結果として空間フィルタリング処理のみが実行される。なお、近接画素６０６に対しては空間フィルタリング処理のみが実行される。

［比較例］
図１１を用いて、比較例の映像信号処理装置２１０を説明する。映像信号処理装置２１０は、映像データＶＤに対してディスクリネーション低減処理を実行した後に空間フィルタリング処理を実行する。映像信号処理装置２１０は、画素データ保持部２１１，２１７と、ディスクリネーション低減処理部２１２と、空間フィルタリング処理部２１３と、加算器２１６，２１８とを備える。

画素データ保持部２１１には、映像データＶＤが画素６０ごとの輝度データとして入力される。画素データ保持部２１１は画素データ保持部１１に対応し、ディスクリネーション低減処理部２１２はディスクリネーション低減処理部１２に対応する。ディスクリネーション低減処理部２１２は、画素データ保持部２１１から各画素６０に対応する輝度値Ａｘｙを読み出し、ディスクリネーション低減処理部１２と同様のディスクリネーション低減処理を実行する。

ディスクリネーション低減処理部２１２は、対象画素６０ｍ_ｎの差分補正値Ｂｍ＿ｎを演算し、輝度値Ａｍ＿ｎ及び差分補正値Ｂｍ＿ｎを加算器２１６へ出力する。加算器２１６は、輝度値Ａｍ＿ｎと差分補正値Ｂｍ＿ｎとを加算し、ディスクリネーション補正輝度値Ｆｍ＿ｎとして画素データ保持部２１７へ出力する。画素データ保持部２１７は画素データ保持部２１１に対応する。画素データ保持部２１７は画素行ごとに各画素６０に対応するディスクリネーション補正輝度値Ｆを保持する。

空間フィルタリング処理部２１３は、画素データ保持部２１７から各画素６０に対応するディスクリネーション補正輝度値Ｆを読み出し、空間フィルタリング処理部１３と同様の空間フィルタリング処理を実行する。空間フィルタリング処理部２１３は、ディスクリネーション低減処理された輝度値Ａｘｙに対して空間フィルタリング処理を実行し、空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎを演算する。

空間フィルタリング処理部２１３は、ディスクリネーション補正輝度値Ｆｍ＿ｎ及び空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎを加算器２１８へ出力する。加算器２１８は、ディスクリネーション補正輝度値Ｆｍ＿ｎと空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎとを加算し、対象画素６０ｍ_ｎにおける輝度信号ＤＬｍ＿ｎを生成する。

比較例の映像信号処理装置２１０では、ディスクリネーション低減処理と空間フィルタリング処理とを実行する場合にそれぞれ画素データ保持部が必要である。即ち、処理ごとに画素データ保持部を構成するラインメモリが必要となるため、実装規模が増大する。

図１２及び図１３を用いて、比較例の映像信号処理装置２１０における映像信号処理を説明する。図１３の（ａ）、図１３の（ｂ）、及び図１３の（ｃ）は図１２の（ａ）、図１２の（ｂ）、及び図１２の（ｃ）に対応する。図１２の（ａ）に示す対象画素と近接画素との輝度値Ａｘｙの差分では、図１３の（ａ）に示すように、近接画素にディスクリネーションが発生する。

ディスクリネーション低減処理部２１２が差分補正値Ｂｍ＿ｎを演算し、加算器２１６が図１２の（ｂ）に示すように輝度値Ａｍ＿ｎに差分補正値Ｂｍ＿ｎを加算する。これにより、図１３の（ｂ）に示すように、対象画素と近接画素との輝度値Ａｘｙの差分が小さくなるため、ディスクリネーションの発生を抑制できる。

空間フィルタリング処理部２１３は、ディスクリネーション補正輝度値Ｆｍ＿ｎに対して空間フィルタリング処理を実行し、空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎを演算する。加算器２１８は、図１２の（ｃ）に示すようにディスクリネーション補正輝度値Ｆｍ＿ｎと空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎとを加算する。これにより、図１３の（ｃ）に示すように、ディスクリネーション補正輝度値Ｆｍ＿ｎが空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎにより相殺される。

近接画素に対しては空間フィルタリング処理が実行されるため、結果として対象画素と近接画素との輝度値Ａｘｙの差分が映像信号処理により増大し、ディスクリネーションが発生する。従って、比較例の映像信号処理装置２１０では、ディスクリネーション低減処理を空間フィルタリング処理により相殺してしまう。

それに対して、第１及び第２実施形態の表示装置１及び１０１によれば、画素データ保持部１１に保持されている輝度データに対してディスクリネーション低減処理と空間フィルタリング処理とを実行することにより、比較例の映像信号処理装置２１０よりも実装規模を縮小させることができる。

第１及び第２実施形態の表示装置１及び１０１は、差分補正値Ｂｍ＿ｎに応じて係数βａ及びβｂを設定し、空間フィルタリング補正値Ｄｍ＿ｎに乗算する。これにより、対象画素と近接画素との輝度値Ａｘｙの差分が大きい場合にはディスクリネーションが発生しやすいため、空間フィルタリング補正に対してディスクリネーション低減補正による効果の割合を高める映像信号処理を実行する。また、対象画素と近接画素との輝度値Ａｘｙの差分が小さい場合にはディスクリネーションが発生しにくいため、ディスクリネーション低減補正に対して空間フィルタリング補正による効果の割合を高める映像信号処理を実行する。

本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

第１及び第２実施形態の表示装置１及び１０１では、１個の対象画素に対してその周囲の８個の画素を近接画素として、３×３画素に対して映像信号処理を実行したが、対象画素に対して近接画素を任意に設定してもよい。例えば、４×４画素、即ち１個の対象画素及び１５個の近接画素に対して映像信号処理を実行してもよい。

１，１０１ 表示装置
１０，１１０ 映像信号処理装置
１１ 画素データ保持部
１２ ディスクリネーション低減処理部
１３ 空間フィルタリング処理部
１４ 係数設定部
１５ 乗算器
１６ 加算器
Ａｘｙ，Ａｍ＿ｎ 輝度値
Ｂｍ＿ｎ 差分補正値
Ｄｍ＿ｎ 空間フィルタリング補正値
βａ，βｂ 係数

Claims (5)

1. 対象画素及び前記対象画素の周囲に位置する近接画素の輝度値を保持する画素データ保持部と、
   前記近接画素の輝度値から前記対象画素の輝度値を減算して差分を演算し、前記差分が予め設定されている正数の閾値を超えている場合、前記差分が減少するように前記差分に基づいて前記対象画素の輝度値を増加させる差分補正値を演算するディスクリネーション低減処理部と、
   前記対象画素及び前記近接画素の輝度値に基づいて前記差分が増加するように前記対象画素の輝度値を減少させる空間フィルタリング補正値を演算する空間フィルタリング処理部と、
   前記差分補正値に基づいて係数を設定する係数設定部と、
   前記空間フィルタリング補正値に前記係数を乗算する乗算器と、
   前記対象画素の輝度値に前記差分補正値と前記係数が乗算された前記空間フィルタリング補正値とを加算する加算器と、
   を備える映像信号処理装置。
2. 前記係数設定部は、前記差分補正値が０であるか否かを判定し、前記差分補正値が０であると判定された場合には前記係数を１に設定し、０でないと判定された場合には前記係数を０または前記差分補正値の逆数に設定する請求項１に記載の映像信号処理装置。
3. 複数の画素が水平方向及び垂直方向に配置されている表示画素部と、
   前記複数の画素における対象画素及び前記対象画素の周囲に位置する近接画素の輝度値に基づいて映像信号処理を実行する映像信号処理装置と、
   を備え、
   前記映像信号処理装置は、
   前記対象画素及び前記近接画素の輝度値を保持する画素データ保持部と、
   前記近接画素の輝度値から前記対象画素の輝度値を減算して差分を演算し、前記差分が予め設定されている正数の閾値を超えている場合、前記差分が減少するように前記差分に基づいて前記対象画素の輝度値を増加させる差分補正値を演算するディスクリネーション低減処理部と、
   前記対象画素及び前記近接画素の輝度値に基づいて前記差分が増加するように前記対象画素の輝度値を減少させる空間フィルタリング補正値を演算する空間フィルタリング処理部と、
   前記差分補正値に基づいて係数を設定する係数設定部と、
   前記空間フィルタリング補正値に前記係数を乗算する乗算器と、
   前記対象画素の輝度値に前記差分補正値と前記係数が乗算された前記空間フィルタリング補正値とを加算する加算器と、
   を有する表示装置。
4. 前記係数設定部は、前記差分補正値が０であるか否かを判定し、前記差分補正値が０であると判定された場合には前記係数を１に設定し、０でないと判定された場合には前記係数を０または前記差分補正値の逆数に設定する請求項３に記載の表示装置。
5. 対象画素の周囲に位置する近接画素の輝度値から前記対象画素の輝度値を減算して差分を演算し、
   前記差分が予め設定されている正数の閾値を超えている場合、前記差分が減少するように前記差分に基づいて前記対象画素の輝度値を増加させる差分補正値を演算し、
   前記対象画素及び前記近接画素の輝度値に基づいて前記差分が増加するように前記対象画素の輝度値を減少させる空間フィルタリング補正値を演算し、
   前記差分補正値に基づいて係数を設定し、
   前記空間フィルタリング補正値に前記係数を乗算し、
   前記対象画素の輝度値に前記差分補正値と前記係数が乗算された前記空間フィルタリング補正値とを加算する
   映像信号処理方法。

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