WO2008016036A1 - dispositif de traitement d'image et procédé de traitement d'image - Google Patents

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Hiroshi Sugisawa
Toshio Sarugaku
Tomoya Yano
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Sony Corporation
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    • G09G3/2022—Display of intermediate tones by time modulation using two or more time intervals using sub-frames

Definitions

  • the present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method capable of displaying gradation according to an input video signal, such as a liquid crystal display device (liquid crystal display device). It is related with the technique for improving.
  • improved pseudo impulse drive a pseudo impulse display method for improving the moving picture response without reducing the luminance.
  • the display panel is driven at a high frame rate (for example, 120 Hz) that is twice or more than a normal display frame rate (for example, 60 Hz).
  • a high frame rate for example, 120 Hz
  • a normal display frame rate for example, 60 Hz
  • the frame rate conversion method can be either an interpolated frame creation method or a simple original frame replication method.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an LCD image processing apparatus employing the improved pseudo impulse driving method.
  • the image processing apparatus 1 includes a frame rate conversion unit 2, a gradation conversion unit 3, and a liquid crystal panel Has 4.
  • the gradation conversion unit 3 includes a first conversion unit 31 for the first subframe, a second conversion unit 32 for the second subframe, and a subframe selection output unit 33.
  • Fig. 2 is a diagram showing the frame rate conversion of a general hold drive and the output tone characteristics of the frame before tone conversion
  • Fig. 3 is a diagram showing tone conversion characteristics
  • Fig. 4 is a case where improved pseudo impulse drive is adopted.
  • Figure 5 shows the output gradation characteristics of the subframe after frame rate conversion and gradation conversion.
  • Figure 5 shows the transmission characteristics of the subframe after frame rate conversion and gradation conversion when the improved pseudo impulse drive is adopted.
  • 60Hz frames are rate-converted to 120Hz first and second subframes, and the first and second subframes are indicated by solid lines ⁇ and ⁇ 'in FIG. 3, respectively.
  • Figure 4 shows the results of gradation conversion according to the characteristics.
  • the response of the liquid crystal at this time becomes a pseudo-impulseless similar to the impulse waveform, so that the liquid crystal moving image response resulting from the hold-type display is improved.
  • the visual frame rate at the brightness at which the liquid crystal has a pseudo-impulse response appears to be the same as the normal frame rate, as shown in Fig. 5.
  • flicker occurs due to the frame rate.
  • the present invention provides a moving picture response improvement effect and low flicker even at a low frame rate.
  • An object of the present invention is to provide an image processing apparatus and an image processing method that can achieve both reductions. Means for solving the problem
  • an image displayed on a display panel is a reference image
  • the reference image is different from a predetermined display drive and at least two temporally continuous screens.
  • An image processing apparatus capable of displaying on the display panel by an improved simulated impulse drive that expresses a predetermined one gradation corresponding to the reference image by light and dark gradations, which is temporally before the reference image.
  • the information power of the back image Motion detection result that detects the motion of the image in the reference image, and components in the reference image that have a level difference more than a predetermined value from the surrounding pixels for the pixels that make up the image
  • a processing region detection unit that outputs an output signal including the level difference detection result, and an output signal including the motion detection result and the level difference detection result output from the processing region detection unit.
  • An adaptive drive unit that detects motion and adaptively applies the improved pseudo impulse drive to a region where the level difference is detected.
  • the screen by the predetermined display driving includes at least two consecutive screens having substantially the same brightness.
  • a second aspect of the present invention is an image processing device that outputs an image signal corresponding to one frame of an input video signal by a plurality of subframes, and the plurality of subframes that are temporally continuous.
  • a first detection unit that detects the movement of the image in the subframe from the second detection unit, and a second detection unit that detects, in the subframe, a component that has a level difference greater than or equal to a predetermined value from the surrounding pixels in the pixels constituting the image
  • a corresponding sub-frame among the plurality of sub-frames by the first and second detection units according to the detected value of the level difference and the motion detection value detected by the processing region detection unit.
  • a plurality of adaptive tone conversion units that perform tone conversion on the above-described region having a level difference in which motion is detected in the frame, and each selectively converted tone-converted sub-frame is subframe-level.
  • each of the adaptive gradation conversion units performs gradation conversion according to predetermined characteristics respectively corresponding to a level brighter than the image signal and a dark level.
  • the brightness of the plurality of sub-frames of the image signal before being converted by the adaptive gradation conversion units is substantially equal.
  • a conversion unit is further included.
  • the component having a level difference equal to or greater than a predetermined value detected by the second detection unit of the processing region detection unit is an edge component that forms the contour of the image, and each of the adaptations of the gradation conversion unit The gradation conversion unit selectively performs gradation conversion on a region detected as motion by the first detection unit in the sub-frame image and detected as an edge component by the second detection unit.
  • the frame of the input video signal is converted into a plurality of subframes having a higher rate than the frame, and the converted subframe is output to the processing region detection unit and the gradation conversion unit. A part.
  • a third aspect of the present invention is an image processing method for outputting an image signal corresponding to one frame of an input video signal by a plurality of subframes, wherein the plurality of subframes are temporally continuous.
  • the first step of detecting the motion of the image in the subframe from the second step the second step of detecting in the subframe a component having a level difference of a predetermined value or more from its surrounding pixels with respect to the pixels constituting the image
  • a fourth step of selecting and outputting each of the subframes selected for each subframe rate is an image processing method for outputting an image signal corresponding to one frame of an input video signal by a plurality of subframes, wherein the plurality of subframes are temporally continuous.
  • the image processing apparatus uses the reference image as a predetermined display drive and at least two consecutive screens with different brightness and darkness.
  • the display can be displayed on the display panel by the improved pseudo-inner driving that expresses one predetermined gradation corresponding to the reference image by the gradation.
  • the motion of the image in the reference image is detected from the image information before or after the reference image. Then, in the detected motion detection result and in the reference image, the pixels constituting the image are less than a predetermined value with the surrounding pixels.
  • a signal including a level difference detection result obtained by detecting a component having an upper level difference is output from the processing region detection unit to the adaptive drive unit.
  • the adaptive drive unit movement in the reference image is detected according to the output signal of the processing region detection unit. Then, the improved pseudo impulse drive is appropriately applied to the region where the level difference is detected.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an image processing apparatus for LCD adopting an improved pseudo-innerless driving method.
  • FIG. 2 is a diagram showing output tone characteristics of a frame before frame rate conversion and tone conversion in a general hold drive.
  • FIG. 3 is a diagram showing gradation conversion characteristics.
  • FIG. 4 is a diagram showing the output tone characteristics of a subframe after frame rate conversion and tone conversion when improved pseudo-innocent driving is employed.
  • FIG. 5 is a diagram showing the transmissivity characteristics of subframes after frame rate conversion and gradation conversion when improved pseudo-innocent driving is employed.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of an image processing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a processing concept of a processing region detection unit according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing output gradation characteristics of a subframe after frame rate conversion and gradation conversion when the improved pseudo impulse drive based on the embodiment of the present invention is employed.
  • FIG. 9 is a diagram showing the transmissivity characteristics of subframes after frame rate conversion and gradation conversion when the improved pseudo impulse drive based on the embodiment of the present invention is employed.
  • 100 ⁇ Image processing device 110 ⁇ ⁇ ⁇ Frame rate conversion unit, 120 ⁇ ⁇ ⁇ Processing region detection unit, 121 ⁇ ⁇ ⁇ Motion detection unit (first detection unit), 122 ⁇ ⁇ ⁇ Edge detection (Second detection unit), 123... Detection synthesis unit, 130 ... gradation conversion unit (adaptive drive unit), 131 ... first adaptive gradation conversion unit, 13 2 ⁇ ⁇ ⁇ Second adaptive gradation converter, 133 ⁇ ⁇ ⁇ Sub-frame selection output unit, 140 ⁇ ⁇ ⁇ LCD panel.
  • the image processing apparatus uses the reference image as a predetermined display drive and at least two temporal points.
  • the display panel can be displayed by the improved pseudo impulse drive that expresses one predetermined gray level corresponding to the reference image by different light gray levels on the continuous screen.
  • the image processing apparatus does not simply apply the improved pseudo impulse drive to the entire frame image, but detects an edge region of a moving image that is a source of blurring when displaying a moving image from within the frame image.
  • the improved pseudo impulse drive By detecting and adaptively applying the improved pseudo impulse drive only in this region, it is possible to achieve both the improvement of the video response and the reduction of flicker even at low frame rates.
  • Frame rate conversion is performed for a single frame at a normal frame rate into multiple sub-frames at a high frame rate (for example, two sub-frames for 60 Hz to 120 Hz), and gradation conversion is also performed.
  • the frame rate conversion method may be to create an interpolated frame or simply copy the original frame! /.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the image processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the image processing apparatus 100 includes a frame rate conversion unit 110, a processing region detection unit 120, a gradation conversion unit (adaptive driving unit) 130, and a liquid crystal panel 140.
  • the frame rate of the video signal SIN input to the image processing apparatus 100 is described as 60 Hz as an example.
  • Frame rate conversion section 110 performs frame conversion from a 60 Hz frame of input video signal SIN to 120 Hz first subframe SFRM1 and second subframe SFRM2, and performs gradation conversion section 130 and processing region detection section 120. Output to.
  • the frame rate conversion method may create an interpolated frame based on motion detection, or may simply copy an original frame.
  • the processing region detection unit 120 detects a motion of a moving image in a subframe from a plurality of consecutive subframes (first subframe SFRM1 and second subframe SFRM2 in this embodiment) 1 detection unit 121, edge detection unit 122 (second detection unit) that detects edge components in the subframe, and the motion detection result and the edge detection result are combined, and the combined result is signal S 123. And a detection synthesis unit 123 that outputs to the gradation conversion unit 130.
  • the edge detection unit 122 serving as a second detection unit detects edges by detecting a component having a level difference equal to or greater than a predetermined value with respect to its surrounding pixels in the subframe.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the processing concept of the processing region detection unit according to the present embodiment. Using the processing conceptual diagram of the processing region detection unit 120 of FIG. The outline of the region detection method will be described.
  • subframe SFRM 2-0, subframe SFRM 1-1, and subframe SFRM 2-1 whose frame rate has been converted to 120 Hz are input to processing region detection section 120.
  • the motion detection unit 121 detects the motion of the moving image from the information of each subframe, and corresponds to the subframe SFRM1-1 and subframe SFRM2-1 as shown in FIG. 7 (B).
  • the motion detection result MD1-1 and the motion detection result MD2-1 are output.
  • the motion detection method at this time may be a motion vector detection method of a block matching method or an inter-frame motion detection method using an inter-frame difference.
  • the edge detection unit 122 performs edge detection in each subframe, and as shown in FIG. 7C, edge detection results ED 1-1 and edge detection results corresponding to the subframe SFRM1-1 and subframe SFRM2-1. ED2 1 is output.
  • the detection synthesis unit 123 performs synthesis of the motion detection result and edge detection result and various adjustment processes (detection area expansion, detection area rounding, isolated point processing, etc.), and as shown in FIG. 7 (D), the subframe SFRM1 — 1, detection synthesis result DTC1-1 corresponding to subframe SFRM2-1 — detection synthesis result DTC2 — 1 is output to tone conversion section 130 as signal S123.
  • the detection and synthesis unit 123 outputs the edge area detection result of the video in each subframe, which is the source of blurring when displaying the video, as detection synthesis result DCT1-1 and detection synthesis result DCT2 1, which are processed. This is output from the area detector 120 and input to the gradation converter 130.
  • the gradation conversion unit 130 includes a first adaptive gradation conversion unit 131 that selectively performs gradation conversion only on the edge region of the moving image in the subframe SFRM1 according to the output signal S123 of the processing region detection unit 120.
  • a second adaptive tone conversion unit 132 that selectively performs tone conversion only on the edge region of the moving image in the subframe SFRM2 according to the output signal S123 of the processing region detection unit 120, and the luminance conversion selectively performed
  • a subframe selection output unit 133 that alternately selects and outputs subframes every 120 Hz of the subframe rate is provided.
  • the first adaptive tone conversion unit 131 receives the edge region detection result of the subframe SFRM1 from the processing region detection unit 120, and detects the detection region of the subframe SFRM1 (detection synthesis result DCT1 in Fig. 7 (D)). — Only in 1), an adaptive process is performed in which gradation conversion is performed according to the characteristics indicated by the solid line A in Fig. 3, and gradation conversion is not performed in other areas.
  • the characteristic indicated by the solid line A ′ in FIG. 3 is applied only to the detection region of the subframe SFRM2 (the detection synthesis result DCT2-1 in FIG. 7D). Perform gradation conversion according to this, and do not perform gradation conversion in other areas.
  • the gradation conversion characteristics used in the first and second adaptive gradation conversion units 131 and 132 are not limited to the characteristics indicated by the solid lines A and A ′ in FIG.
  • the gamma ( ⁇ ) function Even if you apply the characteristics of the nonlinear curve expressed by numbers.
  • the frame rate conversion unit 110 performs frame rate conversion of the 60 Hz frame of the input video signal SIN into 120 Hz sub-frames SFRM1 and SFRM2.
  • the sub-frames SFRM1 and 2 whose frame rate has been converted to 120 Hz are input to the processing area detector 120 and the gradation converter 130.
  • the motion detection unit 121 detects the motion of the moving image in the subframe from the first subframe SFRM1 and the second subframe SFRM2, and inputs the motion detection result to the detection synthesis unit 123. Is done.
  • the edge component in the subframe is detected by the edge detection unit 122, and the edge detection result is input to the detection synthesis unit 123.
  • the detection combining unit 123 combines the motion detection result and the edge detection result, and outputs the combined result to the gradation conversion unit 130 as a signal S123.
  • the tone conversion is selectively performed only on the edge region of the moving image in the subframe SFRM1 according to the output signal S123 of the processing region detection unit 120. The result is input to the subframe selection output unit 133.
  • the second adaptive tone conversion unit 132 selectively performs tone conversion only on the edge region of the moving image in the subframe SFRM2 according to the output signal S123 of the processing region detection unit 120, and the result is the subframe. It is input to the selection output unit 133.
  • subframe selection output section 133 the subframes whose luminance has been selectively converted are alternately selected every 120 Hz of the subframe rate and output to liquid crystal panel 140.
  • the sub-frames that are selectively converted in gradation only in the edge region of the moving image are sequentially input from the gradation converting unit 130 to the liquid crystal panel at a frame rate of 120 Hz and displayed.
  • the response of the liquid crystal in the edge region of the tone-converted movie is a pseudo impulse as shown in Fig. 8, Fig. 9, 66.7 to 83.3ms, 100IRE.
  • the area other than is a normal hold type display. That is, in the image processing apparatus 100 of the present embodiment, the improved pseudo impulse driving is selectively applied only to the edge region of the moving image in the frame image that is the source of blurring when displaying the moving image. Therefore, while maintaining the same video response improvement effect as when the improved pseudo-innocent drive is applied to the entire frame image, the improved pseudo impulse drive is not adaptively applied to other areas to reduce flicker. Is going.
  • the frame rate conversion unit 110 that converts the 60 Hz frame of the input video signal SIN into the 120 Hz first subframe SFRM1 and the second subframe SFRM2,
  • a motion detector 121 that detects motion of a moving image in a subframe from a plurality of temporally continuous subframes, an edge detector 122 that detects edge components in a subframe, and motion detection results and edge detection results
  • the processing region detection unit 120 including the detection combining unit 123 to be combined, and the gradation conversion is selectively performed only on the edge region of the moving image in the subframe SFRM1 according to the output signal S123 of the processing region detection unit 120.
  • Flicker is achieved by maintaining the same video response improvement effect as when adaptive pseudo impulse drive is applied adaptively to the entire frame image, and by not applying adaptive pseudo impulse drive adaptively to other regions. Can be reduced.
  • the video response improvement effect and flickering force There is an advantage that both reductions can be achieved.
  • the improved pseudo impulse drive is adaptively applied selectively only to the edge region of the moving image in the frame image, which is the source of blurring when displaying the moving image!
  • the adaptive pseudo impulse drive is not selectively limited to the edge only.
  • the frame image is configured to selectively adapt a region having a predetermined level difference above a threshold value. It is also possible to do.

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Description

明 細 書
画像処理装置および画像処理方法
技術分野
[0001] 本発明は、たとえば液晶表示装置 (液晶ディスプレイデバイス)のように入力映像信 号に応じた階調表示が可能な画像処理装置および画像処理方法に関するものであ り、特に、動画応答特性を改善するための技術に関するものである。
背景技術
[0002] ホールド型表示を行う液晶ディスプレイデバイス（以下、 LCDと!/、う）を擬似的にイン ノ ルス表示させて動画応答の改善を行うための方法として、黒フレーム揷入ゃバック ライトブリンキングといった黒揷入技術が市販の LCDで広く使われている。
しかし、これら技術には黒揷入率を上げて動画応答改善効果を上げれば上げる程 輝度が低下するという問題点がある。
[0003] そこで、輝度を低下させずに動画応答改善を行う擬似インパルス表示方法 (以下、 改善擬似インパルス駆動という)として、以下の様な技術が提案されている。
[0004] 1.通常の表示フレームレート（たとえば 60Hz)の 2倍またはそれ以上のハイフレーム レート（たとえば 120Hz)で表示パネルを駆動する。
[0005] 2.通常フレームレートの 1枚のフレームをハイフレームレートの複数枚のサブフレー ム（たとえば 60Hz→120Hzの場合 2枚のサブフレーム)にフレームレート変換を行い
、かつ階調変換も行う。
なお、フレームレート変換の方法は、補間フレームの作成方法でも単なるオリジナ ルフレーム複製方法でも構わなレ、。
[0006] 3.ある画素の階調変換前のフレームの輝度とフレームレート変換後の複数枚のサブ フレームの平均輝度が同じとなるような階調変換を行うので、輝度の低下は起こらな い。
[0007] 図 1は、改善擬似インパルス駆動法を採用した LCD用画像処理装置の構成例を示 すブロック図である。
[0008] この画像処理装置 1は、フレームレート変換部 2、階調変換部 3、および液晶パネル 4を有する。階調変換部 3は、第 1サブフレーム用の第 1変換部 31、第 2サブフレーム 用の第 2変換部 32、およびサブフレーム選択出力部 33を含む。
[0009] ここで、図 1の画像処理装置 1における改善擬似インパルス駆動処理を、図 2〜図 5 に関連付けて説明する。
図 2は一般的なホールド駆動のフレームレート変換および階調変換前のフレームの 出力階調特性を示す図、図 3は階調変換特性を示す図、図 4は改善擬似インパルス 駆動を採用した場合のフレームレート変換および階調変換後のサブフレームの出力 階調特性を示す図、図 5は改善擬似インパルス駆動を採用した場合のフレームレー ト変換およぶ階調変換後のサブフレームの透過率特性を示す図である。
[0010] 図 2に図示のごとく 60Hzの各フレームを 120Hzの第 1サブフレームおよび第 2サブ フレームにレート変換後、第 1および第 2サブフレームをそれぞれ図 3中に実線 Α、 Α' で示す特性に従った階調変換を行った結果を図 4に示す。
このときの液晶の応答は、図 5に示すように、インパルス波形に類似する擬似インパ ノレスとなるので、ホールド型表示に起因する液晶動画応答が改善される。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0011] ところ力 改善擬似インパルス駆動では、液晶が擬似インパルス応答となる輝度で の視覚的なフレームレートは、図 5に示すように、あた力、も通常のフレームレートのよう に見えるため、通常フレームレートによるフリッカーが発生する。
[0012] 図 3中に破線 B、 B'で示す特性のように、階調変換特性を直線 Cに近づければ近づ ける程フリツ力一は減少し目視によるフリッカーは低減するが、その分液晶の応答も 擬似インパルスからホールド方向に戻るので動画応答改善効果も低減する。このよう に、最終的にはフリッカーの低減と動画応答改善効果のトレードオフとなってしまう。 特に、入力信号が PAL (Phase Alternation by Line)方式等の低フレームレートの 場合はフリッカーの低減が顕著に現れ、フリッカーの低減が全く感じられない階調変 換特性を選択すると、動画応答改善効果は殆ど認識できなくなり、フリッカーの低減 動画応答改善効果の向上の両立が不可能であった。
[0013] 本発明は、低フレームレートの場合においても動画応答改善効果とフリッカーの低 減の両立を可能とする画像処理装置および画像処理方法を提供することにある。 課題を解決するための手段
[0014] 本発明の第 1の観点は、表示パネルに表示される画像を参照画像とした場合に、 当該参照画像を、所定の表示駆動と、少なくとも 2つの時間的に連続する画面の異 なる明暗の階調により当該参照画像に対応する所定の 1つの階調を表現する改善擬 似インパルス駆動とにより上記表示パネルに表示可能な画像処理装置であって、上 記参照画像の時間的に前または後ろの画像情報力 当該参照画像内の画像の動き を検出した動き検出結果と、当該参照画像内において、画像を構成する画素につい てその周辺画素と所定値以上のレベル差のある成分を検出したレベル差検出結果と を含む出力信号を出力する処理領域検出部と、上記処理領域検出部から出力され る動き検出結果とレベル差検出結果とを含む出力信号に応じて、上記参照画像内の 動きを検出し、かつ、上記レベル差が検出された領域に上記改善擬似インパルス駆 動を適応的に適用する適応駆動部と、を有する。
[0015] 好適には、上記所定の表示駆動による画面は、明るさが略等しい少なくとも 2つの 連続する画面を含む。
[0016] 本発明の第 2の観点は、複数のサブフレームにより入力映像信号の 1つのフレーム に対応する画像信号を出力する画像処理装置であって、時間的に連続する上記複 数のサブフレームからサブフレーム内の画像の動きを検出する第 1の検出部、および サブフレーム内において、画像を構成する画素についてその周辺画素と所定値以上 のレベル差のある成分を検出する第 2の検出部を含む処理領域検出部と、上記処理 領域検出部において検出された動き検出値とレベル差の検出値に応じて、上記第 1 および第 2の検出部により上記複数のサブフレームのうち対応するサブフレーム内の 動きの検出された上記レベル差のある成分の領域に階調変換を行う複数の適応階 調変換部、および選択的に階調変換された各サブフレームをサブフレームレート毎 に切替て選択して出力するサブフレーム選択出力部を含む階調変換部と、を有する
[0017] 好適には、上記各適応階調変換部は、上記画像信号より明るいレベルと喑ぃレベ ルにそれぞれ対応する所定の特性に従った階調変換を行う。 [0018] 好適には、上記各適応階調変換部により変換される前の上記画像信号は、上記複 数のサブフレームの明るさが略等しい。
[0019] 好適には、入力映像信号のフレームを当該フレームより高いレートの複数のサブフ レームに変換し、上記変換したサブフレームを、上記処理領域検出部および上記階 調変換部に出力するフレームレート変換部を、さらに有する。
[0020] 好適には、上記処理領域検出部の第 2の検出部が検出する所定値以上のレベル 差のある成分は画像の輪郭を構成するエッジ成分であり、上記階調変換部の各適応 階調変換部はサブフレーム画像内の第 1の検出部で動きと検出され、かつ第 2の検 出部でエッジ成分と検出された領域に対して選択的に階調変換を行う。
[0021] 好適には、入力映像信号のフレームを当該フレームより高いレートの複数のサブフ レームに変換し、上記変換したサブフレームを上記処理領域検出部および上記階調 変換部に出力するフレームレート変換部を、さらに有する。
[0022] 本発明の第 3の観点は、複数のサブフレームにより入力映像信号の 1つのフレーム に対応する画像信号を出力する画像処理方法であって、時間的に連続する上記複 数のサブフレームからサブフレーム内の画像の動きを検出する第 1ステップと、サブ フレーム内において、画像を構成する画素についてその周辺画素と所定値以上のレ ベル差のある成分を検出する第 2ステップと、上記第 1および第 2ステップにより上記 複数のサブフレームのうち対応するサブフレーム内の動きの検出された上記レベル 差のある成分の領域に階調変換を行う第 3ステップと、選択的に階調変換された各サ ブフレームをサブフレームレート毎に切替て選択して出力する第 4ステップと、を有す
[0023] 本発明によれば、画像処理装置は、表示パネルに表示される画像を参照画像とし た場合に、この参照画像を、所定の表示駆動と、少なくとも 2つの連続する画面の異 なる明暗の階調により参照画像に対応する所定の 1つの階調を表現する改善擬似ィ ンノ レス駆動とにより表示パネルに表示可能に構成される。
たとえば処理領域検出部において、参照画像の時間的に前または後ろの画像情 報からこの参照画像内の画像の動きが検出される。そして、この検出した動き検出結 果と、参照画像内において、画像を構成する画素についてその周辺画素と所定値以 上のレベル差のある成分を検出したレベル差検出結果とを含む信号が処理領域検 出部から適応駆動部に出力される。
適応駆動部においては、処理領域検出部の出力信号に応じて、参照画像内の動 きが検出される。そして、レベル差が検出された領域に改善擬似インパルス駆動が適 応的に適用される。
発明の効果
[0024] 本発明によれば、低フレームレートの場合においても動画応答改善効果とフリッ力 一の低減の両立が可能となるという利点がある。
図面の簡単な説明
[0025] [図 1]改善擬似インノ^レス駆動法を採用した LCD用画像処理装置の構成例を示す ブロック図である。
[図 2]—般的なホールド駆動のフレームレート変換および階調変換前のフレームの出 力階調特性を示す図である。
[図 3]階調変換特性を示す図である。
[図 4]改善擬似インノ ルス駆動を採用した場合のフレームレート変換および階調変換 後のサブフレームの出力階調特性を示す図である。
[図 5]改善擬似インノ ルス駆動を採用した場合のフレームレート変換およぶ階調変換 後のサブフレームの透過率特性を示す図である。
[図 6]本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成例を示すブロック図である。
[図 7]本実施形態に係る処理領域検出部の処理概念を説明するための図である。
[図 8]本発明の実施形態に基づぐ改善擬似インパルス駆動を採用した場合のフレー ムレート変換および階調変換後のサブフレームの出力階調特性を示す図である。
[図 9]本発明の実施形態に基づぐ改善擬似インパルス駆動を採用した場合のフレー ムレート変換およぶ階調変換後のサブフレームの透過率特性を示す図である。
符号の説明
[0026] 100 · · '画像処理装置、 110 · · ·フレームレート変換部、 120 · · ·処理領域検出部、 121 · · ·動き検出部（第 1の検出部）、 122 · · ·エッジ検出部（第 2の検出部）、 123 · · · 検出合成部、 130…階調変換部 (適応駆動部）、 131…第 1適応階調変換部、 13 2 · · ·第 2適応階調変換部、 133 · · ·サブフレーム選択出力部、 140 · · ·液晶パネル。 発明を実施するための最良の形態
[0027] 以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
[0028] 本実施形態に係る画像処理装置は、表示パネル (たとえば液晶パネル)に表示され る画像を参照画像とした場合に、この該参照画像を、所定の表示駆動と、少なくとも 2 つの時間的に連続する画面の異なる明暗の階調により当該参照画像に対応する所 定の 1つの階調を表現する改善擬似インパルス駆動とにより表示パネルに表示可能 に構成されている。
より具体的には、本実施形態の画像処理装置は、改善擬似インパルス駆動を単に フレーム画像全体に適応させるのではなぐフレーム画像内から動画表示時のボケ 感の発生源である動画のエッジ領域を検出し、この領域にのみ改善擬似インパルス 駆動を適応的に適用させることにより、低フレームレートの場合においても動画応答 改善効果とフリッカーの低減の両立を可能としている。
[0029] なお、本実施形態において、改善擬似インパルス駆動として、以下のような技術が 含まれるものとする。
1.通常の表示フレームレート（たとえば 60Hz)の 2倍またはそれ以上のハイフレーム レート（たとえば 120Hz)で表示パネルを駆動する。
2.通常フレームレートの 1枚のフレームをハイフレームレートの複数枚のサブフレー ム（たとえば 60Hz→120Hzの場合 2枚のサブフレーム)にフレームレート変換を行い 、かつ階調変換も行う。
なお、フレームレート変換の方法は、補間フレームを作成してもよいし、単なるオリジ ナルフレームの複製でも構わな!/、。
3.ある画素の階調変換前のフレームの輝度とフレームレート変換後の複数枚のサブ フレームの平均輝度が同じとなるような階調変換を行うので、輝度の低下は起こらな い。
以下、本実施形態の上記 2.の改善擬似インパルス駆動に対応する画像処理装置 の構成、機能について具体的に説明する。
[0030] 図 6は、本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成例を示すブロック図である。 [0031] 本画像処理装置 100は、図 6に示すように、フレームレート変換部 110、処理領域 検出部 120、階調変換部 (適応駆動部) 130、および液晶パネル 140を有する。
なお、本画像処理装置 100に入力される映像信号 SINのフレームレートは一例とし て 60Hzとして説明する。
[0032] フレームレート変換部 110は、入力映像信号 SINの 60Hzのフレームを 120Hzの 第 1サブフレーム SFRM1および第 2サブフレーム SFRM2へとフレーム変換を行い 、階調変換部 130および処理領域検出部 120に出力する。
なお、フレームレート変換の方法は、動き検出による補間フレームを作成してもよい し、単なるオリジナルフレーム複製でも構わない。
[0033] 処理領域検出部 120は、連続する複数のサブフレーム（本実施形態では第 1サブ フレーム SFRM1と第 2サブフレーム SFRM2)からサブフレーム内の動画像の動きを 検出する動き検出部（第 1の検出部） 121と、サブフレーム内のエッジ成分を検出す るエッジ検出部 122 (第 2の検出部）と、動き検出結果とエッジ検出結果を合成し、合 成結果を信号 S 123として階調変換部 130に出力する検出合成部 123とを有する。 第 2の検出部としてのエッジ検出部 122は、サブフレーム内において、画像を構成す る画素についてその周辺画素と所定値以上のレベル差のある成分を検出してエッジ 検出を行う。
[0034] 図 7は、本実施形態に係る処理領域検出部の処理概念を説明するための図である 図 7の処理領域検出部 120の処理概念図を使って、サブフレーム内の動画のエツ ジ領域検出方法の概要を説明する。
[0035] 図 7 (A)に示すように 120Hzにフレームレート変換されたサブフレーム SFRM2— 0 ,サブフレーム SFRM1— 1 ,サブフレーム SFRM2— 1が処理領域検出部 120に入 力されたとする。
処理領域検出部 120において、動き検出部 121は各サブフレームの情報から動画 像の動き検出を行い、図 7 (B)に示すように、サブフレーム SFRM1— 1 ,サブフレー ム SFRM2— 1に対応した動き検出結果 MD1— 1 ,動き検出結果 MD2— 1を出力 する。 このときの動き検出の方法は、ブロックマッチング法の動きベクトル検出方法でもよ いし、フレーム間差分を利用したフレーム間動き検出方法でも構わない。
エッジ検出部 122は各サブフレーム内のエッジ検出を行い、図 7 (C)に示すように、 サブフレーム SFRM1— 1 ,サブフレーム SFRM2— 1に対応したエッジ検出結果 ED 1 - 1 ,エッジ検出結果 ED2 1を出力する。
検出合成部 123は、動き検出結果とエッジ検出結果の合成および各種調整処理（ 検出領域広げ、検出領域丸め、孤立点処理など)を行い、図 7 (D)に示すように、サ ブフレーム SFRM1— 1 ,サブフレーム SFRM2— 1に対応した検出合成結果 DTC1 - 1 ,検出合成結果 DTC2— 1を信号 S123として階調変換部 130に出力する。 つまり検出合成部 123からは動画表示時のボケ感の発生源である各サブフレーム 内の動画のエッジ領域検出結果が検出合成結果 DCT1— 1 ,検出合成結果 DCT2 1のように出力され、これが処理領域検出部 120の出力となり、階調変換部 130に 入力される。
[0036] 階調変換部 130は、処理領域検出部 120の出力信号 S123に応じてサブフレーム SFRM1内の動画のエッジ領域にのみ選択的に階調変換を行う第 1適応階調変換 部 131と、処理領域検出部 120の出力信号 S123に応じてサブフレーム SFRM2内 の動画のエッジ領域にのみ選択的に階調変換を行う第 2適応階調変換部 132と、選 択的に輝度変換されたサブフレームをサブフレームレートの 120Hz毎に交互に選択 して出力するサブフレーム選択出力部 133と有する。
[0037] 第 1適応階調変換部 131では処理領域検出部 120からのサブフレーム SFRM1の 動画のエッジ領域検出結果を受け、サブフレーム SFRM1の検出領域 (図 7 (D)の検 出合成結果 DCT1— 1)にのみ、図 3中の実線 Aで示す特性に従った階調変換を行 い、それ以外の領域には階調変換を行わない、という適応処理を行う。
[0038] 同様に、第 2適応階調変換部 132では、サブフレーム SFRM2の検出領域 (図 7 (D )の検出合成結果 DCT2— 1)にのみ、図 3中の実線 A'で示す特性に従った階調変 換を行い、それ以外の領域には階調変換を行わなレ、。
[0039] また、第 1および第 2適応階調変換部 131 , 132で使用される階調変換特性は、図 3中の実線 A, A'で示す特性に限らずに任意に設定可能で、たとえばガンマ（γ )関 数で表される非線形曲線の特性を適用しても良レ、。
[0040] 次に、上記構成による動作を説明する。
[0041] まず、フレームレート変換部 110において、入力映像信号 SINの 60Hzのフレーム を 120Hzのサブフレーム SFRM1 , 2へとフレームレート変換を行う。
120Hzにフレームレート変換されたサブフレーム SFRM1 , 2は処理領域検出部 1 20および階調変換部 130に入力される。
[0042] 処理領域検出部 120においては、動き検出部 121で第 1サブフレーム SFRM1と 第 2サブフレーム SFRM2からサブフレーム内の動画像の動きが検出され、動き検出 結果が検出合成部 123に入力される。
また、エッジ検出部 122でサブフレーム内のエッジ成分が検出され、エッジ検出結 果が検出合成部 123に入力される。
そして、検出合成部 123において、動き検出結果とエッジ検出結果とが合成され、 合成結果が信号 S123として階調変換部 130に出力される。
[0043] 階調変換部 130の第 1適応階調変換部 131において、処理領域検出部 120の出 力信号 S 123に応じてサブフレーム SFRM1内の動画のエッジ領域にのみ選択的に 階調変換が行われ、その結果がサブフレーム選択出力部 133に入力される。
また、第 2適応階調変換部 132において、処理領域検出部 120の出力信号 S123 に応じてサブフレーム SFRM2内の動画のエッジ領域にのみ選択的に階調変換が 行われ、その結果がサブフレーム選択出力部 133に入力される。
そして、サブフレーム選択出力部 133においては、選択的に輝度変換されたサブ フレームがサブフレームレートの 120Hz毎に交互に選択されて液晶パネル 140に出 力される。
[0044] これにより、動画のエッジ領域にのみ選択的に階調変換された各サブフレームが階 調変換部 130から 120Hzのフレームレートで液晶パネルに順次入力されて、表示さ れる。
このとき、階調変換された動画のエッジ領域での液晶の応答は図 8,図 9、 66. 7〜 83. 3ms、 100IREに示すような、擬似インパルスとなるので動画応答が改善され、 それ以外の領域は通常のホールド型表示となる。 [0045] つまり本実施形態の画像処理装置 100では、動画表示時のボケ感の発生源である フレーム画像内の動画のエッジ領域にのみ選択的に改善擬似インパルス駆動を適 応的に適用させることで、フレーム画像全体に改善擬似インノ ルス駆動を適用した 場合と同等の動画応答改善効果を保ちつつ、かつそれ以外の領域には改善擬似ィ ンパルス駆動を適応的に適用しないことでフリッカーの低減を行っている。
これにより、改善擬似インパルス駆動を単にフレーム画像全体に適応させた場合に は不可能であった、低フレームレートの場合にお!/、ての動画応答改善効果とフリッ力 一の低減の両立を実現してレ、る。
[0046] 以上説明したように、本実施形態によれば、入力映像信号 SINの 60Hzのフレーム を 120Hzの第 1サブフレーム SFRM1および第 2サブフレーム SFRM2へとフレーム 変換するフレームレート変換部 110と、時間的に連続する複数のサブフレームからサ ブフレーム内の動画像の動きを検出する動き検出部 121、サブフレーム内のエッジ 成分を検出するエッジ検出部 122、および動き検出結果とエッジ検出結果を合成す る検出合成部 123を含む処理領域検出部 120と、処理領域検出部 120の出力信号 S 123に応じてサブフレーム SFRM1内の動画のエッジ領域にのみ選択的に階調変 換を行う第 1適応階調変換部 131、処理領域検出部 120の出力信号 S123に応じて サブフレーム SFRM2内の動画のエッジ領域にのみ選択的に階調変換を行う第 2適 応階調変換部 132、および選択的に輝度変換されたサブフレームをサブフレームレ ートの 120Hz毎に交互に選択して液晶パネル 140に出力するサブフレーム選択出 力部 133を含む階調変換部 130と、を有することから、以下の効果を得ることができる
[0047] フレーム画像全体に改善擬似インパルス駆動を適応的に適用した場合と同等の動 画応答改善効果を保ちつつ、かつそれ以外の領域には改善擬似インパルス駆動を 適応的に適用しないことでフリッカーの低減を実現できる。
これにより、改善擬似インパルス駆動を単にフレーム画像全体に適応的に適用させ た場合には不可能であった、低フレームレートの場合にお!/、ての動画応答改善効果 とフリッカーの低減の両立を実現することが可能である。
特に入力信号が PAL等の低フレームレートの場合は動画応答改善効果とフリッ力 一の低減の両立が可能となる利点がある。
なお、上述の説明では動画表示時のボケ感の発生源であるフレーム画像内の動画 のエッジ領域にのみ選択的に改善擬似インパルス駆動を適応的に適用する好適な 実施形態につ!/、て説明したが、選択的に改善擬似インパルス駆動の適応を領域を エッジのみに限定するものではなぐたとえばフレーム画像内においてしきい値以上 の所定のレベル差がある領域を選択的に適応するように構成することも可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 表示パネルに表示される画像を参照画像とした場合に、当該参照画像を、所定の 表示駆動と、少なくとも 2つの時間的に連続する画面の異なる明暗の階調により当該 参照画像に対応する所定の 1つの階調を表現する改善擬似インパルス駆動とにより 上記表示パネルに表示可能な画像処理装置であって、
上記参照画像の時間的に前または後ろの画像情報力 当該参照画像内の画像の 動きを検出した動き検出結果と、当該参照画像内において、画像を構成する画素に ついてその周辺画素と所定値以上のレベル差のある成分を検出したレベル差検出 結果とを含む出力信号を出力する処理領域検出部と、
上記処理領域検出部から出力される動き検出結果とレベル差検出結果とを含む出 力信号に応じて、上記参照画像内の動きを検出し、かつ、上記レベル差が検出され た領域に上記改善擬似インパルス駆動を適応的に適用する適応駆動部と、 を有する画像処理装置。
[2] 上記所定の表示駆動による画面は、明るさが略等しい少なくとも 2つの連続する画 面を含む
請求項 1記載の画像処理装置。
[3] 上記処理領域検出部が検出する所定値以上のレベル差のある成分は画像の輪郭 を構成するエッジ成分であり、
上記適応駆動部は画面内のエッジ成分が検出された領域にのみ選択的に上記改 善擬似インパルス駆動を適用する
請求項 1記載の画像処理装置。
[4] 複数のサブフレームにより入力映像信号の 1つのフレームに対応する画像信号を 出力する画像処理装置であって、
時間的に連続する上記複数のサブフレームからサブフレーム内の画像の動きを検 出する第 1の検出部、およびサブフレーム内において、画像を構成する画素につい てその周辺画素と所定値以上のレベル差のある成分を検出する第 2の検出部を含む 処理領域検出部と、
上記処理領域検出部において検出された動き検出値とレベル差の検出値に応じ て、上記第 1および第 2の検出部により上記複数のサブフレームのうち対応するサブ フレーム内の動きの検出された上記レベル差のある成分の領域に階調変換を行う複 数の適応階調変換部、および選択的に階調変換された各サブフレームをサブフレー ムレート毎に切替て選択して出力するサブフレーム選択出力部を含む階調変換部と を有する画像処理装置。
[5] 上記各適応階調変換部は、上記画像信号より明るいレベルと暗いレベルにそれぞ れ対応する所定の特性に従った階調変換を行う
請求項 4記載の画像処理装置。
[6] 上記各適応階調変換部により変換された複数のサブフレームを改善擬似インパノレ ス駆動で表示した時のある画像の輝度は、変換前の入力信号の 1フレームを上記所 定の表示駆動で生じたした時の輝度と略等し!/、
請求項 4記載の画像処理装置。
[7] 入力映像信号のフレームを当該フレームより高いレートの複数のサブフレームに変 換し、上記変換したサブフレームを、上記処理領域検出部および上記階調変換部に 出力するフレームレート変換部を、さらに有する
請求項 4記載の画像処理装置。
[8] 上記処理領域検出部の第 2の検出部が検出する所定値以上のレベル差のある成 分は画像の輪郭を構成するエッジ成分であり、
上記階調変換部の各適応階調変換部はサブフレーム画像内の第 1の検出部で動 きと検出され、かつ第 2の検出部でエッジ成分と検出された領域に対して選択的に階 調変換を行う
請求項 4記載の画像処理装置。
[9] 上記各適応階調変換部は、上記画像信号より明るいレベルと暗いレベルにそれぞ れ対応する所定の特性に従った階調変換を行う
請求項 8記載の画像処理装置。
[10] 入力映像信号のフレームを当該フレームより高いレートの複数のサブフレームに変 換し、上記変換したサブフレームを上記処理領域検出部および上記階調変換部に 出力するフレームレート変換部を、さらに有する
請求項 8記載の画像処理装置。
複数のサブフレームにより入力映像信号の 1つのフレームに対応する画像信号を 出力する画像処理方法であって、
時間的に連続する上記複数のサブフレームからサブフレーム内の画像の動きを検 出する第 1ステップと、
サブフレーム内において、画像を構成する画素についてその周辺画素と所定値以 上のレベル差のある成分を検出する第 2ステップと、
上記第 1および第 2ステップにより上記複数のサブフレームのうち対応するサブフレ ーム内の動きの検出された上記レベル差のある成分の領域に階調変換を行う第 3ス 選択的に階調変換された各サブフレームをサブフレームレート毎に切替て選択して 出力する第 4ステップと、
を有する画像処理方法。
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