WO2009107606A1 - 画像信号処理装置 - Google Patents

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知久 樋口
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ザインエレクトロニクス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an image signal processing device that processes image data of each frame of an input image signal and then outputs the image signal to a liquid crystal display device.
  • Image display devices are roughly classified into impulse display devices and hold display devices.
  • a CRT Cathode Ray Tube
  • a screen is scanned by an electron gun, and display is performed only on pixels that have reached an electron beam.
  • a liquid crystal display device or an organic electroluminescence display device which is cited as an example of a hold-type display device
  • the frame of the image signal is updated at a constant period, and an instruction to display an image of a certain first frame is given.
  • the display of the first frame image is held until the display of the next second frame image is instructed.
  • the hold-type display device has various features such as less image distortion.
  • the liquid crystal display device has a problem that the response is slow. That is, it takes time from when the target display value of an image of a certain frame is instructed until the actual display value on the liquid crystal display device becomes the target display value. The required time may exceed the frame update period. Therefore, when a moving image with fast movement is displayed on the screen of the liquid crystal display device, the moving image may be blurred.
  • Overdrive technique is known as a technique intended to solve such a problem (see Patent Documents 1 and 2).
  • Overdrive technique when attention is paid to a certain pixel on the screen of the liquid crystal display device, the image data G 1 corresponding to the target display value in a certain first frame, corresponding to a target display value in the next second frame
  • the image data G 2 is corrected and the corrected image data G 2 ′ is given to the liquid crystal display device.
  • “G 2 ⁇ G 2 ′” is set when “G 1 ⁇ G 2 ”
  • “G 2 > G 2 ′” is set when “G 1 > G 2 ”.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an image signal processing apparatus that can be configured at low cost.
  • An image signal processing device is an image signal processing device that outputs image signals to a liquid crystal display device after processing image data of each frame of the input image signal, and (1) an input image An edge detection unit that detects an edge in the image based on the image data of each frame of the signal; and (2) a motion detection unit that detects the direction and speed of the motion of the image based on the image data of each frame of the input image signal; (3) Of the image data of each frame of the input image signal, the image data of the region on either side of the edge detected by the edge detection unit is used to determine the motion of the image detected by the motion detection unit. And a corrected image data output unit that corrects the image data according to the direction and speed and outputs the corrected image data to the liquid crystal display device.
  • the edge detection unit detects an edge in the image based on the image data of each frame of the input image signal. Further, the motion detection unit detects the direction and speed of the image motion based on the image data of each frame of the input image signal. Then, the corrected image data output unit outputs the image data of the region on either side of the edge detected by the edge detection unit from the image data of each frame of the input image signal by the motion detection unit. Correction is performed according to the detected direction and speed of the image movement, and the corrected image data is output to the liquid crystal display device.
  • processing may be performed on the entire image data of the frame, but if only a part of the image displayed on the screen is a moving image, it corresponds to that part of the image It may be performed only on image data to be processed.
  • the image signal processing apparatus can be configured at low cost.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an image signal processing apparatus 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of corrected image data output from the corrected image data output unit 13 included in the image signal processing apparatus 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of corrected image data output from the corrected image data output unit 13 included in the image signal processing apparatus 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an example of corrected image data output from the corrected image data output unit 13 included in the image signal processing apparatus 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an image signal processing apparatus 1 according to the present embodiment.
  • the image signal processing apparatus 1 processes the image data of each frame of the input image signal and then outputs the image signal to the liquid crystal display device 2.
  • the image signal processing apparatus 1 outputs an edge detection unit 11, a motion detection unit 12, and a corrected image.
  • a data output unit 13 is provided.
  • image data of one color will be described below, but the same applies to image data of other colors.
  • the edge detection unit 11 detects an edge in the image based on the image data of each frame of the input image signal, and outputs the detection result to the corrected image data output unit 13.
  • the motion detection unit 12 detects the direction and speed of image motion based on the image data of each frame of the input image signal, and outputs the detection result to the corrected image data output unit 13.
  • the image subjected to edge detection by the edge detection unit 11 and motion detection by the motion detection unit 12 may be an image of the entire frame, or may be an image of a partial region of the entire image. Alternatively, the image may be an image with no motion or a small background image.
  • the edge detection unit 11 determines that an edge exists between the two pixels when the difference between the image data of two adjacent pixels in the image data of each frame of the image signal is larger than a predetermined threshold. it can.
  • a matching method is used. That is, the motion detector 12 determines whether the image data for a region A 1 of the previous frame of the image matches the image data of any area in the image of the current frame, the current frame If there is a matching area a 2 among the images, the direction and distance of movement from the area a 1 to the area a 2 by detecting a pixel unit, to detect the direction and speed of motion of the image. Further, the motion detection unit 12 may detect the direction and speed of the edge motion detected by the edge detection unit 11.
  • the corrected image data output unit 13 outputs the image data of the region on either side with respect to the edge detected by the edge detection unit 11 from the image data of each frame of the input image signal. Is corrected according to the direction and speed of the motion of the image detected by the above, and the corrected image data is output to the liquid crystal display device 2.
  • each figure (a)-(c) shows the pixel position on a certain line in the image of a frame. This line direction is the direction of motion of the image detected by the motion detector 12.
  • Each Figure (a) shows the (luminance) distribution image data G 1 on the line of the image data of a certain first frame of the input image signal.
  • Each Figure (b) shows the (luminance) distribution image data G 2 on the line of the image data of the next second frame.
  • Each figure (c) shows the (luminance) distribution of the corrected image data on the line among the corrected image data output from the corrected image data output unit 13.
  • the motion direction of the image (or edge) detected by the motion detection unit 12 is the right direction on the line, and the speed of the motion is one pixel per frame.
  • the direction of motion of the image (or edge) detected by the motion detector 12 is the left direction on the line, and the speed of the motion is one pixel per frame.
  • the direction of motion of the image (or edge) detected by the motion detector 12 is the right direction on the line, and the speed of the motion is 3 pixels per frame.
  • the motion direction of the image (or edge) detected by the motion detection unit 12 is rightward on the line, and the motion speed is one frame. If it is 1 pixel per about one pixel of interest sandwiched between the edges in the edge and the figure in the drawing (a) (b), as compared with the pixel data G 1 in the first frame following since the pixel data G 2 in the second frame is large, the corrected image data G 2 of the focused pixel to be output from the corrected image data output unit 13 'is the image data G 2 greater than (Fig. ( c)).
  • the motion direction of the image (or edge) detected by the motion detection unit 12 is the left direction on the line, and the motion speed is one frame. If it is 1 pixel per about one pixel of interest sandwiched between the edges in the edge and the figure in the drawing (a) (b), as compared with the pixel data G 1 in the first frame following since the pixel data G 2 in the second frame is small, the corrected image data G 2 of the focused pixel to be output from the corrected image data output unit 13 'is the image data G 2 a smaller value (Fig. ( c)).
  • the motion direction of the image (or edge) detected by the motion detection unit 12 is the right direction on the line, and the motion speed is one frame. If it is 3 pixels per about three target pixel sandwiched between edges in the edge in the figure (a) (b) shows, as compared with the pixel data G 1 in the first frame following since the pixel data G 2 in the second frame is large, the corrected image data G 2 of the focused pixel to be output from the corrected image data output unit 13 'is the image data G 2 greater than (Fig. ( c)).
  • the corrected image data output unit 13 has a motion direction of the image (or edge) detected by the motion detection unit 12 in the right direction on the line, and the speed of the motion is N pixels per frame.
  • the image data of the region on the left side the region in the range of N pixels from the edge
  • the corrected image data output unit 13 has a motion direction of the image (or edge) detected by the motion detection unit 12 in the left direction on the line, and the speed of the motion is N pixels per frame.
  • the image data in the region on the right side of the edge detected by the edge detection unit 11 (the region in the range of N pixels from the edge) is corrected.
  • the image data of each region on both sides of the edge is referred to.
  • the corrected image data output unit 13 is configured such that the direction of motion of the image detected by the motion detector 12 is the first direction and the speed of the motion is N pixels per frame.
  • the corrected image data output unit 13 outputs the corrected image data to the liquid crystal display device 2.
  • the corrected image data output unit 13 By inputting the image data G 2 ′ corrected based on such overdrive technology to the liquid crystal display device 2, the actual display value in the liquid crystal display device 2 quickly reaches the target display value.
  • the image signal processing apparatus 1 can perform processing for each line when the image moves in the horizontal direction, the image data of the current frame of the input image signal is equivalent to one line. What is necessary is just to memorize
  • the present invention can be used for an image signal processing apparatus that processes image data of each frame of an input image signal and then outputs the image signal to a liquid crystal display device.

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Abstract

　画像信号処理装置（１）は、エッジ検出部（１１）、動き検出部（１２）および補正後画像データ出力部（１３）を備える。エッジ検出部（１１）は、入力される画像信号の各フレームの画像データによる画像におけるエッジを検出する。動き検出部（１２）は、入力される画像信号の各フレームの画像データによる画像の動きの方向および速さを検出する。補正後画像データ出力部（１３）は、入力される画像信号の各フレームの画像データのうち、エッジ検出部（１１）により検出されたエッジに対して何れかの側の領域の画像データを、動き検出部（１２）により検出された画像の動きの方向および速さに応じて補正して、その補正後の画像データを液晶表示装置（２）へ出力する。

Description

画像信号処理装置
　本発明は、入力される画像信号の各フレームの画像データを処理した後に該画像信号を液晶表示装置へ出力する画像信号処理装置に関するものである。
　画像表示装置は、インパルス型表示装置とホールド型表示装置とに大別される。インパルス型表示装置の一例として挙げられるＣＲＴ（Cathode Ray Tube）では、電子銃により画面が走査されて電子ビームが到達した画素においてのみ表示がされる。これに対して、ホールド型表示装置の一例として挙げられる液晶表示装置や有機エレクトロルミネセンス表示装置では、画像信号のフレームが一定周期で更新され、或る第１フレームの画像の表示が指示されると、次の第２フレームの画像の表示が指示されるまで第１フレームの画像の表示が保持される。インパルス型表示装置と比較して、ホールド型表示装置は、画像歪みが生じ難い等の様々な特長を有している。
　しかし、液晶表示装置は応答が遅いという問題を有している。すなわち、或るフレームの画像の目標表示値が指示されたときから、液晶表示装置における実際の表示値が目標表示値になるまで、時間を要する。その所要時間は、フレームが更新される周期を超える場合がある。したがって、動きが速い動画像が液晶表示装置の画面に表示される場合には、その動画像にボケが生じる場合がある。
　このような問題を解決することを意図した技術としてオーバードライブ技術が知られている（特許文献１，２を参照）。オーバードライブ技術は、液晶表示装置の画面における或る画素に着目したとき、或る第１フレームにおける目標表示値に対応する画像データＧ１に対して、次の第２フレームにおける目標表示値に対応する画像データＧ２が異なる場合に、この画像データＧ２を補正して、その補正後の画像データＧ２'を液晶表示装置に与えるものである。この補正に際して、「Ｇ１＜Ｇ２」であるときには「Ｇ２＜Ｇ２'」とされ、「Ｇ１＞Ｇ２」であるときには「Ｇ２＞Ｇ２'」とされる。このように画像信号の各フレームの画像データを処理した後に該画像信号を液晶表示装置へ出力する画像信号処理装置が設けられることで、液晶表示装置における実際の表示値が目標表示値に速く達するようにされる。
特開２００５－０４３８６４号公報 特開２００６－０９１４１２号公報
　上記特許文献１，２に開示されたオーバードライブ技術では、第２フレームの画像データを補正するために、この第２フレームより１つ前の第１フレームの画像データを記憶している。それ故、少なくとも１フレーム分の画像データを記憶することができる大容量の記憶装置を用いる必要があり、このような大容量の記憶装置を含む画像信号処理装置のコストが高い。
　本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、安価に構成され得る画像信号処理装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る画像信号処理装置は、入力される画像信号の各フレームの画像データを処理した後に該画像信号を液晶表示装置へ出力する画像信号処理装置であって、(1)入力される画像信号の各フレームの画像データによる画像におけるエッジを検出するエッジ検出部と、(2) 入力される画像信号の各フレームの画像データによる画像の動きの方向および速さを検出する動き検出部と、(3)入力される画像信号の各フレームの画像データのうち、エッジ検出部により検出されたエッジに対して何れかの側の領域の画像データを、動き検出部により検出された画像の動きの方向および速さに応じて補正して、その補正後の画像データを液晶表示装置へ出力する補正後画像データ出力部と、を備えることを特徴とする。
　本発明に係る画像信号処理装置では、エッジ検出部により、入力される画像信号の各フレームの画像データによる画像におけるエッジが検出される。また、動き検出部により、入力される画像信号の各フレームの画像データによる画像の動きの方向および速さが検出される。そして、補正後画像データ出力部により、入力される画像信号の各フレームの画像データのうち、エッジ検出部により検出されたエッジに対して何れかの側の領域の画像データが、動き検出部により検出された画像の動きの方向および速さに応じて補正されて、その補正後の画像データが液晶表示装置へ出力される。
　なお、上記の処理は、フレームの全体の画像データに対して行われてもよいが、画面に表示される画像のうち一部の領域のみが動画である場合には、その一部領域に対応する画像データに対してのみ行われてもよい。
　本発明に係る画像信号処理装置は安価に構成され得る。
図１は、本実施形態に係る画像信号処理装置１の構成を示す図である。 図２は、本実施形態に係る画像信号処理装置１に含まれる補正後画像データ出力部１３から出力される補正後の画像データ等の一例を説明する図である。 図３は、本実施形態に係る画像信号処理装置１に含まれる補正後画像データ出力部１３から出力される補正後の画像データ等の一例を説明する図である。 図４は、本実施形態に係る画像信号処理装置１に含まれる補正後画像データ出力部１３から出力される補正後の画像データ等の一例を説明する図である。
符号の説明
　１　画像信号処理装置
　２　液晶表示装置
　１１　エッジ検出部
　１２　動き検出部
　１３　補正後画像データ出力部
　以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１は、本実施形態に係る画像信号処理装置１の構成を示す図である。画像信号処理装置１は、入力される画像信号の各フレームの画像データを処理した後に該画像信号を液晶表示装置２へ出力するものであり、エッジ検出部１１、動き検出部１２および補正後画像データ出力部１３を備える。なお、カラー画像である場合には、そのうちの１色の画像データについて以下に説明するが、他の色の画像データについても同様である。
　エッジ検出部１１は、入力される画像信号の各フレームの画像データによる画像におけるエッジを検出し、その検出結果を補正後画像データ出力部１３へ出力する。また、動き検出部１２は、入力される画像信号の各フレームの画像データによる画像の動きの方向および速さを検出し、その検出結果を補正後画像データ出力部１３へ出力する。エッジ検出部１１によるエッジ検出および動き検出部１２による動き検出の対象となる画像は、フレームの全体の画像であってもよいが、その全体画像のうちの一部領域の画像であってもよく、また、動きがない又は小さい背景画像の中において動きがある画像であってもよい。
　エッジ検出部１１は、画像信号の各フレームの画像データのうち隣り合う２つの画素の画像データの差が所定の閾値より大きいときに、これら２つの画素の間にエッジが存在すると判定することができる。
　動き検出部１２による動き検出のアルゴリズムとして、様々なものが知られており、例えばマッチング法が用いられる。すなわち、動き検出部１２は、前フレームの画像のうちの或る領域Ａ１の画像データが現フレームの画像のうちの何れかの領域の画像データと一致するか否かを判定し、現フレームの画像のうちで一致した領域Ａ２がある場合に、領域Ａ１から領域Ａ２への動きの方向および距離を画素単位で検出することで、画像の動きの方向および速さを検出する。また、動き検出部１２は、エッジ検出部１１により検出されたエッジの動きの方向および速さを検出してもよい。
　補正後画像データ出力部１３は、入力される画像信号の各フレームの画像データのうち、エッジ検出部１１により検出されたエッジに対して何れかの側の領域の画像データを、動き検出部１２により検出された画像の動きの方向および速さに応じて補正して、その補正後の画像データを液晶表示装置２へ出力する。
　図２～図４それぞれは、本実施形態に係る画像信号処理装置１に含まれる補正後画像データ出力部１３から出力される補正後の画像データ等の一例を説明する図である。各図（ａ）～（ｃ）の横軸は、フレームの画像における或るライン上の画素位置を示す。このライン方向は、動き検出部１２により検出される画像の動きの方向である。各図（ａ）は、入力される画像信号の或る第１フレームの画像データのうち該ライン上の画像データＧ１の（輝度）分布を示す。各図（ｂ）は、次の第２フレームの画像データのうち該ライン上の画像データＧ２の（輝度）分布を示す。また、各図（ｃ）は、補正後画像データ出力部１３から出力される補正後画像データのうち該ライン上の補正後画像データの（輝度）分布を示す。
　図２では、動き検出部１２により検出される画像（またはエッジ）の動きの方向はライン上で右方向であり、その動きの速さは１フレーム当たり１画素である。図３では、動き検出部１２により検出される画像（またはエッジ）の動きの方向はライン上で左方向であり、その動きの速さは１フレーム当たり１画素である。また、図４では、動き検出部１２により検出される画像（またはエッジ）の動きの方向はライン上で右方向であり、その動きの速さは１フレーム当たり３画素である。以下では、図２，図３で中央にある１個の画素に注目し、図４で中央にある３個の画素に注目する。
　図２（ａ），（ｂ）に示されるように、動き検出部１２により検出される画像（またはエッジ）の動きの方向がライン上で右方向であって、その動きの速さが１フレーム当たり１画素である場合、同図（ａ）中のエッジと同図（ｂ）中のエッジとに挟まれた１個の注目画素については、第１フレームでの画素データＧ１と比べて次の第２フレームでの画素データＧ２が大きいので、補正後画像データ出力部１３から出力される注目画素の補正後画像データＧ２'は画像データＧ２より大きい値とされる（同図（ｃ））。
　図３（ａ），（ｂ）に示されるように、動き検出部１２により検出される画像（またはエッジ）の動きの方向がライン上で左方向であって、その動きの速さが１フレーム当たり１画素である場合、同図（ａ）中のエッジと同図（ｂ）中のエッジとに挟まれた１個の注目画素については、第１フレームでの画素データＧ１と比べて次の第２フレームでの画素データＧ２が小さいので、補正後画像データ出力部１３から出力される注目画素の補正後画像データＧ２'は画像データＧ２より小さい値とされる（同図（ｃ））。
　図４（ａ），（ｂ）に示されるように、動き検出部１２により検出される画像（またはエッジ）の動きの方向がライン上で右方向であって、その動きの速さが１フレーム当たり３画素である場合、同図（ａ）中のエッジと同図（ｂ）中のエッジとに挟まれた３個の注目画素については、第１フレームでの画素データＧ１と比べて次の第２フレームでの画素データＧ２が大きいので、補正後画像データ出力部１３から出力される注目画素の補正後画像データＧ２'は画像データＧ２より大きい値とされる（同図（ｃ））。
　一般に、補正後画像データ出力部１３は、動き検出部１２により検出される画像（またはエッジ）の動きの方向がライン上で右方向であって、その動きの速さが１フレーム当たりＮ画素である場合、入力される画像信号の各フレームの画像データのうち、エッジ検出部１１により検出されたエッジに対して左側の領域（エッジからＮ画素分の範囲の領域）の画像データを補正する。また、補正後画像データ出力部１３は、動き検出部１２により検出される画像（またはエッジ）の動きの方向がライン上で左方向であって、その動きの速さが１フレーム当たりＮ画素である場合、入力される画像信号の各フレームの画像データのうち、エッジ検出部１１により検出されたエッジに対して右側の領域（エッジからＮ画素分の範囲の領域）の画像データを補正する。補正によって画像データを増加または減少させるに際して、エッジの両側の各領域の画像データが参照される。
　換言すれば、補正後画像データ出力部１３は、動き検出部１２により検出される画像の動きの方向が第1方向であって、その動きの速さが、１フレーム当たりＮ画素である場合、入力される画像信号の各フレームの画像データのうち、今回のフレームにおいて、エッジ検出部１１により検出されたエッジに対して第1方向とは逆側の領域のＮ画素分の画像データの大きさを、前回のフレームからの変化が強調されるように補正している。
　そして、補正後画像データ出力部１３は、その補正後の画像データを液晶表示装置２へ出力する。このようなオーバードライブ技術に基づいて補正された後の画像データＧ２'が液晶表示装置２に入力されることで、液晶表示装置２における実際の表示値が目標表示値に速く達するようにされる。
　本実施形態に係る画像信号処理装置１は、画像が横方向に動いているときには、１ライン毎に処理をすることができるので、入力される画像信号の現フレームの画像データを１ライン分だけ順次に記憶して処理すればよい。また、本実施形態に係る画像信号処理装置１は、画像が縦方向に動いているときにも、入力される画像信号の現フレームの画像データを数ライン分だけ順次に記憶して処理すればよい。したがって、画像信号処理装置１は、記憶容量が少ない記憶部を用いればよいので、安価に構成され得る。
　本発明は、入力される画像信号の各フレームの画像データを処理した後に該画像信号を液晶表示装置へ出力する画像信号処理装置に利用することができる。

Claims (2)

  1. 　入力される画像信号の各フレームの画像データを処理した後に該画像信号を液晶表示装置へ出力する画像信号処理装置であって、
    　入力される前記画像信号の各フレームの画像データによる画像におけるエッジを検出するエッジ検出部と、
    　入力される前記画像信号の各フレームの画像データによる画像の動きの方向および速さを検出する動き検出部と、
    　入力される前記画像信号の各フレームの画像データのうち、前記エッジ検出部により検出されたエッジに対して何れかの側の領域の画像データを、前記動き検出部により検出された画像の動きの方向および速さに応じて補正して、その補正後の画像データを前記液晶表示装置へ出力する補正後画像データ出力部と、
    　を備えることを特徴とする画像信号処理装置。
  2. 　前記補正後画像データ出力部は、
    　前記動き検出部により検出される画像の動きの方向が第1方向であって、その動きの速さが、１フレーム当たりＮ画素である場合、入力される画像信号の各フレームの画像データのうち、今回のフレームにおいて、前記エッジ検出部により検出されたエッジに対して前記第1方向とは逆側の領域のＮ画素分の画像データの大きさを、前回のフレームからの変化が強調されるように、補正する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像信号処理装置。
     
     
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