WO2023148814A1 - 画像表示装置、画像表示方法、及び画像表示プログラム - Google Patents

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WO2023148814A1
WO2023148814A1 PCT/JP2022/003816 JP2022003816W WO2023148814A1 WO 2023148814 A1 WO2023148814 A1 WO 2023148814A1 JP 2022003816 W JP2022003816 W JP 2022003816W WO 2023148814 A1 WO2023148814 A1 WO 2023148814A1
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WO
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smoothing
area
value
luminance
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/003816
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English (en)
French (fr)
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友哉 中村
裕樹 松崎
和哉 村田
Original Assignee
Eizo株式会社
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    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
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    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals

Definitions

  • the present invention relates to an image display device, an image display method, and an image display program.
  • the display device of Patent Document 1 performs smoothing processing on black-and-white image data for the second display panel to smooth luminance changes.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to improve the display quality in a display device in which a plurality of display panels are stacked.
  • a display device for displaying an image includes a light source, a plurality of display panels arranged in a stack, a wide area smoothing section, a narrow area smoothing section, and a blending section, and the plurality of comprises a first panel and a second panel disposed between the light source and the first panel, wherein the wide area smoothing portion includes a target pixel in the input image and peripheral pixels of the target pixel smoothing processing is performed on luminance information values of a target region to output a wide-area smoothed value; and outputting a narrow-range smoothed value by performing smoothing processing on a luminance information value of a target region with a smaller value, and the blending unit blends the wide-range smoothed value and the narrow-range smoothed value at a predetermined blending ratio.
  • a second panel displaying an image generated using the blend values, and wherein the luminance information values are generated using pixel luminances.
  • the luminance information values of the target regions of different sizes are smoothed, and the image displayed on the second panel is displayed on the second panel using the blended value obtained by blending the smoothed values. generated. While suppressing deterioration in display quality due to parallax through smoothing processing, by blending the smoothing processing values of target areas that have a relatively wide and narrow relationship, interference patterns and halos that are harmful to smoothing processing can be eliminated. It is possible to suppress the occurrence of
  • the blending unit includes a blending ratio determination unit and a blending processing unit, and the blending ratio determination unit determines the brightness of the target pixel or the brightness of the target pixel and a neighboring region including the target pixel and pixels neighboring the target pixel.
  • a brightness level is calculated using the brightness
  • the blend rate is determined based on the brightness level
  • the blend processing unit outputs the blend value using the blend rate.
  • the blend rate determination unit determines the blend rate such that the blend rate of the wide area smoothed value is non-decreasing monotonically with respect to the luminance level.
  • the wide area smoothing section includes a first preprocessing section and a first smoothing processing section, and the first preprocessing section calculates the brightness of each pixel in an area including at least the target area of the wide area smoothing section. , and the representative value of the luminance of each pixel to generate the luminance information value used in the wide area smoothing unit, and the first smoothing processing unit converts the luminance information value into A smoothing process is performed on the wide-range smoothed value, and the wide-range smoothed value is output.
  • the first preprocessing section generates the luminance information value of the target area of the wide area smoothing section by further using the gradation value of the color component of each pixel.
  • the narrow-area smoothing section includes a second pre-processing section and a second smoothing processing section, and the second pre-processing section performs each pixel in an area including at least the target area of the narrow-area smoothing section. and at least one selected from the representative value of the luminance of each pixel, the luminance information value used in the narrow area smoothing unit is generated, and the second smoothing processing unit generates the luminance A smoothing process is performed on the information value and the narrow range smoothed value is output.
  • the second preprocessing unit further uses the gradation value of the color component of each pixel in the region including at least the target region of the narrow-area smoothing unit to smooth the target region of the narrow-area smoothing unit.
  • the smoothing process is a process using an averaging filter.
  • a method of displaying an image on a display device comprises a wide area smoothing step, a narrow area smoothing step, a blending step, and a displaying step, the display device comprising a light source and a plurality of display panels arranged in a stack, the plurality of display panels comprising a first panel and a second panel arranged between the light source and the first panel; performs smoothing processing on luminance information values of a target region including a target pixel and surrounding pixels of the target pixel in the input image, and outputs a wide area smoothed value; smoothing processing is performed on a luminance information value of a target region that includes surrounding pixels of the target pixel and is smaller than the target region in the wide-area smoothing step to output a narrow-range smoothed value; and the narrow-range smoothed value are blended at a predetermined blend rate, and in the display step, an image generated using the blended value is displayed on a second panel, and the luminance information value is A method is provided that is
  • a program for causing a computer, or a processor provided in a display device, to execute a method for displaying an image on said display device, said method comprising a global smoothing step; a narrow area smoothing step, a blending step, and a displaying step, wherein the display device includes a light source and a plurality of display panels arranged in a stack, the plurality of display panels comprising a first panel; a second panel disposed between the light source and the first panel; and in the wide-area smoothing step, luminance information values of a target region including a target pixel and surrounding pixels of the target pixel in the input image are smoothed.
  • wide area smoothing processing is performed to output a wide area smoothed value
  • luminance information values of a target area including the target pixel and surrounding pixels of the target pixel and smaller than the target area in the wide area smoothing step are: and outputting a narrow-range smoothed value by performing smoothing processing, in the blending step, outputting a blended value obtained by blending the wide-range smoothed value and the narrow-range smoothed value at a predetermined blend ratio, and in the display step, the A program is provided for displaying an image generated using blend values on a second panel, wherein said luminance information values are generated using pixel luminance.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the functional configuration of a display device 1 according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a positional relationship between a display unit 2 of the display device 1 and an observer's viewpoint e0.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the functional configuration of an image processing unit 3 of the display device 1;
  • FIG. 3 is a block diagram showing the functional configuration of a first main processing section 5;
  • FIG. 5A is a block diagram showing the functional configuration of the second main processing section 8.
  • FIG. 5B is a flowchart showing processing in the second main processing section 8.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a pixel array I of an input image;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a pixel array I of an input image;
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a two-dimensional array of luminance V
  • FIG. FIG. 8A is a schematic diagram showing a two-dimensional array of luminance information values V′l used in the wide area smoothing section 82.
  • FIG. 8B is a schematic diagram showing the luminance information value V′l of the target area Al_m,n in the wide area smoothing unit 82.
  • FIG. 9A is a schematic diagram showing a two-dimensional array of luminance information values V 's used in the narrow band smoothing section 85.
  • FIG. FIG. 9B is a schematic diagram showing the luminance information value V′ s of the target area A s_m,n in the narrow-range smoothing section 85.
  • FIG. 9A is a schematic diagram showing a two-dimensional array of luminance information values V 's used in the narrow band smoothing section 85.
  • FIG. 9B is a schematic diagram showing the luminance information value V′ s of the target area A s_m,n in the narrow-range smoothing
  • FIG. 3 is a block diagram showing the functional configuration of a blending unit 88;
  • FIG. 13A is a block diagram showing the functional configuration of the first preprocessing section 83.
  • FIG. 13B is a block diagram showing the functional configuration of the second preprocessing section 86.
  • FIG. FIG. 11 is a schematic diagram showing luminance V of a neighboring area An_m,n used in a blend ratio determining unit 88a
  • 10 is a graph showing an example of the relationship between the luminance level Vg and the blend ratio f l of the wide area smoothed value V′ mean-l .
  • FIG. 13A is a block diagram showing the functional configuration of the first pre
  • FIG. 14A is a schematic diagram showing a two-dimensional array of luminance V used in the absolute luminance calculator 83a and the relative luminance calculator 83b of the first preprocessing unit 83.
  • FIG. 14B is a schematic diagram showing a two-dimensional array of luminance V used in the absolute luminance calculator 86a and the relative luminance calculator 86b of the second preprocessing unit 86.
  • 8 is a graph showing an example of the relationship between the luminance mean value V mean-l and the corresponding value f v-l in the LUT 83b2 of the relative luminance calculator 83b;
  • 10 is a graph showing an example of the relationship between the tone average value RGB mean-l and the adjustment coefficient f a-l in the LUT 83c2 of the adjustment coefficient calculator 83c;
  • unit can refer to, for example, a combination of hardware resources implemented by circuits in a broad sense and software information processing that can be specifically realized by these hardware resources.
  • this information is represented by the level of the signal value as a binary bit aggregate composed of 0 or 1, and communication and calculation are performed on a circuit in a broad sense.
  • a circuit in a broad sense is a circuit implemented by appropriately combining at least circuits, circuits, processors, memories, and the like.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • SPLD Simple Programmable Logic Device
  • CPLD Complex Programmable Logic Device
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • a display device 1 includes a display section 2 and an image processing section 3 .
  • the display unit 2 and the image processing unit 3 are connected by a signal cable so as to be able to communicate with each other.
  • the display unit 2 includes a light source 23 arranged on the back side of the display unit 2, and a plurality of display panels arranged in layers.
  • the display unit 2 according to the present embodiment includes a first panel 21 arranged on the front side of the display unit 2 as a plurality of display panels, and a second panel 22 arranged between the light source 23 and the first panel 21. It has two LCD panels.
  • the second panel 22 is arranged at a position farther than the first panel 21 when viewed from the viewpoint e0 of the observer positioned in front of the display unit 2 .
  • the entirety of a plurality of display panels may be referred to as a laminated display panel.
  • the image processing unit 3 performs predetermined image processing on the input image, and outputs first image data DAT1 and second image data DAT2 to the display unit 2 .
  • the first panel 21 displays the first image based on the first image data DAT1
  • the second panel 22 displays the second image based on the second image data DAT2, according to the control signal or data sent from the image processing unit 3 via the signal cable. Display two images.
  • the first panel 21 is a color liquid crystal panel and displays a first color image
  • the second panel 22 is a monochrome liquid crystal panel and displays a second monochrome image.
  • a desired image is displayed on the stacked display panel.
  • the pixel p1 of the first panel 21 and the pixel p2 of the second panel 22 are separated by a distance d in the thickness direction of the display panel. Therefore, when the line of sight of the observer faces the front of the pixel (in the case of the line of sight e1 in FIG. 2), the image is perceived as a high-quality image, but the line of sight of the observer is oblique to the pixel. In this case (in the case of lines of sight e2 and e3 in FIG.
  • the image processing section 3 of this embodiment includes a linear transformation section 31, a first image generation section 4, and a second image generation section .
  • the linear conversion section 31 performs predetermined processing on the input image data and outputs the processed data to the first image generation section 4 and the second image generation section 7 .
  • the first image generator 4 and the second image generator 7 respectively generate first image data DAT1 and second image data DAT2.
  • Linear conversion unit 31 receives, as input image data, an input signal RGB ⁇ in which 10-bit gradation is expressed for each of the R, G, and B components.
  • the input signal RGB ⁇ is obtained by applying gamma correction according to gamma characteristics to the gradation of the input image.
  • the linear conversion unit 31 generates a linear signal RGB by converting each component of the input signal RGB ⁇ such that the luminance linearly increases with an increase in the grayscale value.
  • conversion to linear signals RGB is performed using three LUTs (Lookup tables) provided for each component.
  • the second image generation section 7 includes a second main processing section 8 and a second nonlinear transformation section 9 .
  • the second main processing unit 8 receives the linear signals RGB from the linear conversion unit 31 and generates a second processed signal D by performing predetermined processing including smoothing processing. Details of the processing performed by the second main processing unit 8 will be described later.
  • the second non-linear conversion section 9 receives the second processed signal D from the second main processing section 8 and converts the second processed signal D into a non-linear signal using an LUT created based on the display characteristics of the second panel 22. It is converted into a second image signal D ⁇ .
  • the second image signal D ⁇ is output to the display section 2 as the second image data DAT2, and the second image based on the second image signal D ⁇ is displayed on the second panel 22.
  • the first image generation section 4 includes a first main processing section 5 and a first nonlinear transformation section 6 .
  • the first main processing section 5 includes a coefficient calculation section 51 and a calculation section 52 .
  • the coefficient calculator 51 receives the second processed signal D from the second main processor 8 of the second image generator 7 and outputs the coefficient F associated with the second processed signal D using the LUT.
  • the calculation unit 52 receives the linear signal RGB from the linear conversion unit 31 and the coefficient F from the coefficient calculation unit 51, and multiplies the linear signal RGB by the coefficient F to generate the first processed signal RGB'.
  • the light emitted from the light source 23 is transmitted by the second display panel at a transmittance based on the second image data DAT2, and further transmitted by the first display panel at a transmittance based on the first image data DAT1.
  • the desired transmittance corresponding to the input image data is realized in the stacked display panel.
  • the LUT used by the coefficient calculation unit 51 includes the coefficient F is stored.
  • the first non-linear conversion unit 6 receives the first processed signal RGB' from the first main processing unit 5, and converts the first processed signal RGB' using an LUT created for each color component based on the display characteristics of the first panel 21 to convert the first processed signal RGB'. is converted into the first image signal RGB' ⁇ which is a non-linear signal.
  • the first image signal RGB' ⁇ is output to the display section 2 as the first image data DAT1, and the first image based on the first image signal RGB' ⁇ is displayed on the first panel 21.
  • the linear conversion unit 31 prior to the processing by the first main processing unit 5 and the second main processing unit 8, conversion into a linear signal is performed by the linear conversion unit 31. Further, the first processed signal RGB' and the second processed signal D generated by the first main processing unit 5 and the second main processing unit 8, respectively, are converted into nonlinear signals by the first nonlinear conversion unit 6 and the second nonlinear conversion unit 9. , and output to the display unit 2.
  • processing by the first main processing section 5 and the second main processing section 8 is performed on a linear signal equivalent to the gradation seen through the stacked display panel. Therefore, in the first main processing section 5, it becomes possible to perform processing that accurately depends on the colors displayed when a plurality of display panels are combined, and in the second main processing section 8, smoothing processing and the like can be performed. It is possible to obtain more appropriate results in
  • the second main processing section 8 includes a brightness conversion section 81 , a wide range smoothing section 82 , a narrow range smoothing section 85 and a blending section 88 .
  • FIG. 5B is a flowchart showing processing in the second main processing section 8.
  • the luminance converter 81 receives the linear signals RGB and outputs the luminance V based on the gradation value of each pixel in the input image (step S1 in FIG. 5B).
  • the luminance conversion unit 81 of this embodiment outputs the maximum gradation value of each color component of each pixel as the luminance V.
  • FIG. FIG. 6 shows the pixel array I of the input image in this embodiment, and the pixel array I has M ⁇ N pixels. Using the pixel in the upper left corner of FIG. 6 as a reference, the pixel in the m-th row and the n-th column is expressed as im ,n .
  • R m,n , G m,n , B m,n is the value obtained by normalizing each component of the gradation value of the pixel i m,n in the input image in the linear signal RGB in the range of 0 to 1 Then, the maximum value among R m,n , G m,n and B m,n is used as the luminance v m,n of the pixel im ,n as expressed by Equation (1).
  • the luminance conversion unit 81 outputs a luminance V which is a two-dimensional array of luminance v m ,n of each pixel im , n as shown in FIG. Note that the method of calculating the brightness V is not limited to the above example, and for example, the brightness V may be output by weighting the gradation value of each color component of each pixel and taking the sum.
  • Wide area smoothing section 82 and narrow area smoothing section 85 The wide area smoothing unit 82 and the narrow area smoothing unit 85 perform smoothing processing on the luminance information values V′ l and V′ s which are information about the luminance V, and obtain a wide area smoothed value V′ mean-l and a narrow area smoothed value V′ mean ⁇ l. Output the value V' mean-s respectively.
  • Luminance information values V′ l and V′ s are generated using the luminance V.
  • the narrow area smoothing unit 85 performs smoothing processing on the luminance information value V 's of the target area As including the target pixel and peripheral pixels of the target pixel and smaller than the target area A1 of the wide area smoothing unit 82 .
  • the wide area smoothing unit 82 includes a first preprocessing unit 83 and a first smoothing processing unit 84, as shown in FIG. 5A.
  • the first preprocessing unit 83 performs predetermined preprocessing on the luminance V (step S2 in FIG. 5B), and obtains the luminance information value v′ l_m ,n of each pixel im ,n as shown in FIG. 8A. Output the luminance information value V'l , which is a dimensional array. Details of the processing performed by the first preprocessing unit 83 will be described later.
  • the target pixel is the pixel im,n in the m-th row and the n-th column, and the target area Al corresponding to the target pixel im, n is expressed as Al_m,n
  • the target area Al_m,n is the target pixel It is set in an area consisting of a total of k l ⁇ k l pixels including the target pixel i m,n and its peripheral pixels with im,n as the approximate center.
  • k l is specifically, for example, 99, 199, 299, 399, 499, 599, 699, 799, 899, 999. good.
  • the first smoothing processing unit 84 performs smoothing processing on the luminance information value V′ l of the target area Al_m,n indicated by the thick line in FIG. 8B (wide area smoothing step, step S3 in FIG. 5B). This yields the global smoothed value v' mean-l_m,n for the target pixel i m,n .
  • the smoothing processing by the first smoothing processing unit 84 is performed on a relatively large target region Al_m,n for the purpose of suppressing interference patterns.
  • the size k l ⁇ k l of the target area A l_m,n is not limited to the example of the present embodiment, and the size of the display panel and the assumed range of the viewing angle of the observer with respect to the stacked display panel are considered. is determined to be sufficiently large that an interference pattern is not perceived even when is oblique to the laminated display panel.
  • the target area Al_m,n in the present embodiment is configured with the same number of pixels ( kl ) in the row direction and the column direction, but the target region is configured with a different number of pixels in the row direction and the column direction.
  • a region Al_m,n may be set.
  • the first smoothing processing unit 84 of the present embodiment uses an averaging filter with a filter size of k l ⁇ k l for the brightness information value V′ l of the target region A l_m,n thus determined. smoothing process. Therefore, the wide area smoothed value v' mean-l_m,n is a value obtained by dividing the sum of luminance information values V' of pixels in the target area A l_m,n by k l ⁇ k l .
  • the narrow band smoothing unit 85 includes a second preprocessing unit 86 and a second smoothing processing unit 87, as shown in FIG. 5A.
  • the second preprocessing unit 86 performs predetermined preprocessing on the luminance V output from the luminance conversion unit 81 (step S4 in FIG. 5B), and obtains luminance information of each pixel im, n as shown in FIG. 9A.
  • a luminance information value V's which is a two-dimensional array of values v's_m,n, is output. Details of the processing performed by the second preprocessing unit 86 will be described later.
  • the target area A s_m,n is centered about the target pixel im,n and includes the target pixel im,n and its peripheral pixels. is set to a region consisting of a total of k s ⁇ ks pixels including .
  • k s is, for example, 5, 13, 21, 29, 37, 45, 53, 61, and may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.
  • the second smoothing processing unit 87 performs smoothing processing on the luminance information value V′ s of the target area A s_m,n indicated by the thick line in FIG. 9B (narrow area smoothing step, step S5 in FIG. 5B). .
  • the narrow area smoothed value v' mean-s_m, n for the target pixel i m ,n is obtained.
  • the target area A s_m,n of the smoothing process by the second smoothing processor 87 is set to be smaller than the target area Al_m,n of the smoothing process by the first smoothing processor 84 .
  • the relationship ks ⁇ kl is satisfied, and the target area A s_m,n of the second smoothing processor 87 becomes part of the target area Al_m,n of the first smoothing processor 84.
  • the target area A s_m,n is set as follows.
  • the smoothing processing by the second smoothing processing unit 87 is caused by a shift in the degree of overlap between the pixels of the first panel 21 and the second panel 22 when the line of sight of the observer is oblique to the stacked display panel.
  • the target area A s_m,n is determined by considering the distance between the pixels of the first panel 21 and the second panel 22 in the thickness direction of the display panel and the angle of the line of sight of the observer with respect to the laminated display panel. is determined to have a minimum size k s ⁇ ks such that the disappearance of the bright spot is not perceptible even in the oblique direction with respect to .
  • the size of the target area A s_m,n of the second smoothing processor 87 is 1/a times the size of the target area Al_m,n of the first smoothing processor 84, for example, 5 ⁇ a ⁇ 50, preferably 10 ⁇ a ⁇ 40, and a is about 20 in this embodiment.
  • a is, for example, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, and may be within a range between any two of the numerical values exemplified here.
  • the target area A s_m,n in the present embodiment is composed of the same number of pixels (k s ) in the row direction and the column direction. An area A s_m,n may be set.
  • the second smoothing processing unit 87 performs smoothing processing on the luminance information value V′ s of the target area A s_m,n thus determined, and applies an averaging filter with a filter size of ks ⁇ ks . Perform smoothing processing using Therefore, the narrow-range smoothed value v' mean-s_m,n is a value obtained by dividing the sum of the luminance information values V' of the pixels in the target area A s_m,n by k s ⁇ ks .
  • the first smoothing processing unit 84 and the second smoothing processing unit 87 of the present embodiment perform smoothing processing using an averaging filter.
  • an averaging filter provides a constant gradient of gradation in an image after smoothing processing.
  • LPF low-pass filter
  • an averaging filter with a wide attenuation band both spatially and in terms of frequency as the LPF.
  • Blending section 88 The blending unit 88 receives the wide area smoothed value V' mean-l from the wide area smoothing unit 82 and the narrow area smoothed value V' mean-s from the narrow area smoothing unit 85, blends them at a predetermined blend ratio, and obtains the blend value is output as the second processed signal D.
  • the blending section 88 as shown in FIG. 10, includes a blending rate determining section 88a and a blending processing section 88b.
  • the blend ratio determination unit 88a of the present embodiment performs processing using the LPF 88a1 based on the Gaussian distribution on the luminance V of the neighboring area An_m, n indicated by the thick line in FIG. to calculate the luminance level v g_m,n of .
  • the LPF 88a1 is for weighting the luminance V of the neighboring area An_m,n according to the distance from the target pixel im,n .
  • a reflected luminance level v g_m,n can be obtained. Note that the weighting by the LPF 88a1 is not limited to the configuration according to the Gaussian distribution of this embodiment, and other weighting methods may be used.
  • the size of the neighboring area A n_m,n is preferably set to be equal to or smaller than the size of the target area A l_m,n in the wide area smoothing unit 82, and is set to be equal to or smaller than the size of the target area A s_m,n in the narrow area smoothing unit 85. more preferably.
  • the neighboring area An_m,n in the present embodiment is composed of the same number of pixels ( kn ) in the row direction and the column direction.
  • An area An_m,n may be set.
  • the method of calculating the luminance level v g_m,n is not limited to the example of this embodiment, and the luminance v m, n of the target pixel im ,n may be used as it is as the luminance level v g_m,n . .
  • the blend ratio determination unit 88a uses the LUT 88a2 storing the blend ratio fl of the wide area smoothed value V′ mean ⁇ l as output data associated with the luminance level Vg as input data to determine the target pixel i m,n Determine the blend ratio fl_m,n corresponding to the luminance level vg_m ,n of .
  • the LUT 88a2 storing the blend ratio f1 is created according to the performance of the first panel 21 for expressing a low gradation area, how easily an interference pattern is perceived according to the actual size of the display panel, and the like.
  • the blend ratio f l of the wide range smoothed value V′ mean-l is monotonically non-decreasing with respect to the luminance level V g .
  • the blend ratio f s of the narrow band smoothed value V′ mean-s is monotonically non-increasing with respect to the luminance level V g .
  • the blend rate f l of the wide range smoothed value V′ mean-l is greater than the blend rate f s of the narrow range smoothed value V' mean-s
  • the brightness level V g is The blend ratios f l and f s are determined so that the blend ratio f s of the narrow range smoothed value V′ mean- s is greater than the blend ratio f l of the wide range smoothed value V′ mean-l in a relatively low region. is more preferable. This makes it possible to suppress the deterioration of the display quality in the low gradation region while suppressing the occurrence of the interference pattern in the display image.
  • FIG. 12 is a graph showing an example of the relationship between the luminance level Vg in the LUT 88a2 and the blend ratio fl of the wide area smoothed value V'mean-l .
  • the blend ratio fl monotonically increases in the region where the luminance level Vg is low, and becomes approximately constant in the region where the luminance level Vg is medium to high. Note that the relationship between the luminance level V g and the blend ratio f l is not limited to this example. It may be related.
  • the blend processing unit 88b calculates the blend value d m, n for the pixel im ,n by Equation (2) (blending step, step S6). Further, the wide area smoothing section 82, the narrow area smoothing section 85, and the blending section 88 repeat the above processing while changing the target pixel im,n (step S7 in FIG. 5B). A two-dimensional array of blend values d m,n for all pixels is output as the second processed signal D.
  • the second image data DAT2 is generated using only the wide-area smoothed value V′ mean-l obtained by performing the smoothing process on the relatively large target area Al by the wide-area smoothing unit 82, on the laminated display panel
  • the interference pattern is less perceptible in the image displayed at .
  • a so-called white halo in which a vaguely bright area appears from a high gradation area toward a low gradation area in an image, tends to spread over a wide range, possibly degrading the display quality of the low gradation area.
  • the present invention by blending the wide-range smoothed value V'mean -l and the narrow-range smoothed value V'mean -s , it is possible to enjoy the effect of suppressing interference patterns, which is an advantage of using the wide-range smoothed value V'mean -l. At the same time, it is possible to suppress deterioration of the display quality in the low gradation area due to the white halo, which is a harmful effect when using the wide area smoothed value V' mean-l .
  • smoothing processing for luminance information values by the wide area smoothing section 82 and the narrow area smoothing section 85 is performed independently in parallel.
  • serial processing is performed in which the result of smoothing processing by one smoothing section is further smoothed by the other smoothing section, the smoothing processing may be excessive and the contrast may decrease, or the smoothing processing by the other smoothing section may occur. effect may be impaired.
  • the above situation can be avoided by independently performing smoothing processing with different sizes of target regions and blending the results.
  • the interference pattern is easily perceived in areas of intermediate gradations and above, and is difficult to be perceived in areas of low gradations.
  • the wide range in blending The ratio of the smoothed value V'mean -l is increased to enhance the effect of suppressing the interference pattern, and in the region where the luminance level Vg is relatively low, the ratio of the narrow-range smoothed value V'mean -s in the blending is increased to achieve a low-order image. It is possible to enhance the effect of suppressing deterioration of the display quality of the tone area.
  • First pre-processing section 83 and second pre-processing section 86 ⁇ Overall Configuration of First Preprocessing Unit 83>
  • the first preprocessing unit 83 of the wide area smoothing unit 82 includes an absolute luminance calculator 83a, a relative luminance calculator 83b, an adjustment coefficient calculator 83c, and an adjustment value calculator 83d.
  • the absolute luminance calculation unit 83a receives the luminance V from the luminance conversion unit 81, and outputs the maximum luminance value V max-l in the region of interest B l including the target pixel.
  • the relative luminance calculation unit 83b receives the data of the luminance V from the luminance conversion unit 81, applies the averaging filter 83b1 to the luminance V in the attention area B1 including the target pixel, and calculates the luminance mean value Vmean -l. do. Further, the relative luminance calculation unit 83b uses the LUT 83b2 to determine the corresponding value f v ⁇ l corresponding to the luminance mean value V mean ⁇ l .
  • the adjustment coefficient calculator 83c determines the adjustment coefficient f a -l using the gradation value of each color component of the pixel.
  • the adjustment coefficient calculator 83c of the present embodiment applies an averaging filter 83c1 to the linear signals RGB in the target area B1 including the target pixel, and calculates the tone average value RGB mean-l . Then, the LUT 83c2 is used to determine the adjustment coefficient f a-l corresponding to the tone mean value RGB mean-l .
  • the adjustment value calculation unit 83d receives the maximum luminance value V max-l from the absolute luminance calculation unit 83a and the corresponding value fv-l from the relative luminance calculation unit 83b, and determines the lower luminance limit value based on equations (3) and (4). Set the value V limit-l .
  • V max ⁇ l ⁇ f v ⁇ l ⁇ V limit ⁇ l f v ⁇ l (3)
  • the adjustment value calculation unit 83d receives the adjustment coefficient f a ⁇ l from the adjustment coefficient calculation unit 83c, and calculates the luminance information value V'l used in the wide area smoothing unit 82 based on Equation (5).
  • V l ' 1 ⁇ f a ⁇ 1 ⁇ (1 ⁇ V limit ⁇ 1 ) (5)
  • the first preprocessing unit 83 is not limited to the above configuration. It is good also as a structure provided with only two.
  • the second preprocessing section 86 of the narrow-area smoothing section 85 includes an absolute luminance calculator 86a, a relative luminance calculator 86b, an adjustment coefficient calculator 86c, and an adjustment value calculator 86d.
  • the processing by these components is the same as the processing by the components of the first preprocessing section 83, except for the size of the attention area Bs containing the target pixel.
  • the absolute luminance calculator 86a outputs the luminance maximum value V max ⁇ s in the attention area B s .
  • the relative luminance calculation unit 86b applies an averaging filter 86b1 to the luminance V in the region of interest B s to calculate the luminance mean value V mean-s , and uses the LUT 86b2 to correspond to the luminance mean value V mean-s. Determine the corresponding value fvs .
  • the adjustment coefficient calculation unit 86c applies an averaging filter 86c1 to the linear signal RGB in the region of interest B s to calculate the tone average value RGB mean-s , and uses the LUT 86c2 to calculate the tone average value RGB mean-s. Determine the adjustment factor f a ⁇ s corresponding to .
  • the adjustment value calculator 86d sets the luminance lower limit value V limit-s based on equations (6) and (7).
  • Vmax-s ⁇ fvs ⁇ Vlimit -s fvs (6)
  • V max-s ⁇ f v-s ⁇ V limit-s V max-s (7)
  • the adjustment value calculator 83d calculates the luminance information value V 's used in the narrow-range smoother 85 based on the equation (8).
  • V s ′ 1 ⁇ f a ⁇ s ⁇ (1 ⁇ V limit ⁇ s ) (8)
  • the second preprocessing unit 86 is not limited to the above configuration. It is good also as a structure provided with only two.
  • ⁇ Absolute Luminance Calculators 83a and 86a> The processing for each target pixel in the absolute luminance calculators 83a and 86a and the effect of the processing will be described in more detail.
  • the region of interest corresponding to the target pixel im,n in the first preprocessing unit 83 is denoted by Bl_m,n
  • the absolute luminance calculator 83a of the first preprocessing unit 83 calculates the maximum luminance V of the region of interest B l_m,n indicated by the thick line in FIG. 14A as the maximum luminance v max ⁇ Calculate as l_m,n .
  • the absolute luminance calculation unit 86a of the second preprocessing unit 86 calculates the maximum value of the luminance V of the region of interest B s_m,n indicated by the thick line in FIG. 14B as the maximum luminance value v max ⁇ Calculate as s_m,n .
  • the wide area smoothed value v′ mean ⁇ l_m,n and the narrow area smoothed value v′ mean ⁇ s_m,n are the luminance before smoothing. It may be smaller than v m,n . In such a case, the peak luminance of the displayed image becomes dull, and a so-called black halo, in which a vaguely dark area appears from a low gradation area toward a high gradation area in the image, is perceived, and the display quality of the high gradation area deteriorates. there is a possibility.
  • the luminance maximum values v max ⁇ l_m,n and v max ⁇ s_m,n calculated by the absolute luminance calculation units 83a and 86a are luminance serves as a lower bound for Luminance information using luminance lower limit values v limit -l_m,n and v limit -s_m, n for target pixel i m, n set based on luminance maximum values v max-l_m ,n , v max-s_m,n
  • the wide area smoothed value v'mean -l_m and the narrow area smoothed value v'mean-s_m,n are equal to or greater than the luminance vm ,n before smoothing. , and it is possible to suppress the blunting of the peak luminance and the black halo.
  • the absolute luminance calculators 83a and 86a are not limited to the above configurations.
  • a configuration for outputting a value obtained by further performing another arithmetic processing on the maximum luminance value v max ⁇ l_m,n and v max ⁇ s_m,n, or a configuration for outputting a value obtained by further performing another arithmetic process on the maximum luminance value v max ⁇ l_m,n A configuration for outputting another representative value may be employed.
  • the relative luminance calculation unit 83b of the first preprocessing unit 83 applies an averaging filter 83b1 having a filter size of j l ⁇ j l to the luminance V of the region of interest B l_m,n in FIG.
  • a luminance mean value v mean-l_m, n corresponding to m, n is calculated.
  • the luminance mean value v mean ⁇ l_m,n is a value obtained by dividing the sum of the luminances V of the pixels in the attention area B l_m,n by j l ⁇ j l .
  • the LUT 83b2 used by the relative luminance calculator 83b stores the corresponding value fv-l as output data associated with the mean luminance value Vmean -l as input data.
  • the corresponding value fv -l_m,n for the target pixel im,n is determined from the luminance mean value vmean-l_m,n .
  • the relative luminance calculation unit 86b of the second preprocessing unit 86 applies an averaging filter 86b1 having a filter size of j s ⁇ j s to the luminance V of the region of interest B s_m,n in FIG.
  • a luminance mean value v mean-s_m, n corresponding to m, n is calculated. Therefore, the luminance mean value v mean-s_m,n is a value obtained by dividing the sum of the luminances V of the pixels in the attention area B s_m,n by j s ⁇ j s .
  • the LUT 86b2 used by the relative luminance calculator 86b stores the corresponding value f sl as output data associated with the luminance mean value V mean-s as input data. Using such LUT 86b2, the corresponding value f s ⁇ l_m,n for the target pixel im,n is determined from the luminance mean value v mean ⁇ s_m ,n.
  • the second panel 22 By using the second panel 22, in other words, by reducing the gradation value of the second panel 22, it is possible to improve the display quality particularly in the low gradation region.
  • the target pixel is surrounded by a relatively high-luminance area, the presence of light diffusing from the target pixel makes it difficult to perceive a change in the expressive power of the target pixel, which has a relatively low luminance. The significance of using the second panel 22 is reduced.
  • the corresponding values f v ⁇ l_m,n and f s ⁇ l_m,n determined by the relative luminance calculators 83b and 86b are the second It functions as the lower limit value of the brightness that can be expected at a perceptible level to improve the power of expression by using the panel 22 .
  • v′ l_m,n and v′ s_m,n it is possible to minimize the use of the second panel 22 while enjoying the effect of improving the expressiveness of low-luminance pixels.
  • the corresponding values f v ⁇ l and f v ⁇ s are monotonically non-decreasing with respect to each of the luminance mean values V mean-l and V mean-s.
  • the second panel 22 is used to improve the display quality in areas where the mean luminance values V mean-l and V mean-s are relatively low, and the mean luminance values V mean-l and V mean- The use of the second panel 22 can be minimized in areas where s is relatively high.
  • FIG. 15 is a graph showing an example of the relationship between the luminance mean value V mean-l and the corresponding value f v-l in the LUT 83b2 of the relative luminance calculator 83b.
  • the relationship between the luminance mean value V mean-l and the corresponding value f v-l is not limited to this example, and may be, for example, a monotonically non-decreasing relationship in a curved line.
  • the relationship between the luminance mean value V mean-s and the corresponding value f v ⁇ s in the LUT 86b2 of the relative luminance calculation unit 86b is the luminance mean value V mean-l and the corresponding value f v ⁇ l in the LUT 83b2 of the relative luminance calculation unit 83b. may be the same as or different from the relationship of
  • the relative luminance calculators 83b and 86b are not limited to the above configurations.
  • the mean luminance values v mean-l_m,n and v mean-s_m,n are subjected to further arithmetic processing, or other representative luminance values in the attention regions B l_m,n and B s_m,n (for example, , median value, mode value, value weighted using a Gaussian filter) may be used to determine the corresponding values f v ⁇ l_m,n and f s ⁇ l_m,n .
  • the adjustment coefficient calculation unit 83c of the first preprocessing unit 83 applies an averaging filter 83c1 having a filter size of j l ⁇ j l to the linear signals RGB of the target region B l_m,n to obtain the target pixel i m, A gradation mean value RGB mean-l_m,n corresponding to n is calculated.
  • the average value of the gradation values of the color components is calculated for each pixel of the region of interest B l_m,n , and the averaging filter 83c1 is applied to the average value to obtain the average gradation value RGB Calculate mean-l_m,n .
  • the LUT 83c2 used by the adjustment coefficient calculator 83c stores the adjustment coefficient f a-l as output data associated with the tone mean value RGB mean-l as input data. Using such a LUT 83c2, the adjustment coefficient f a ⁇ l_m,n for the target pixel im,n is determined from the tone mean value RGB mean ⁇ l_m ,n.
  • the adjustment coefficient calculation unit 86c of the second preprocessing unit 86 applies an averaging filter 86c1 having a filter size of j s ⁇ j s to the linear signal RGB of the target region B s_m,n to obtain the target pixel im, A gradation mean value RGB mean-s_m,n corresponding to n is calculated.
  • the average gradation value RGB Calculate mean-s_m,n .
  • the LUT 86c2 used by the adjustment coefficient calculator 86c stores the adjustment coefficient f a ⁇ s as output data associated with the tone average value RGB mean-s as input data. Using such a LUT 86c2, the adjustment coefficient f a ⁇ s_m ,n for the target pixel im,n is determined from the tone mean value RGB mean ⁇ s_m ,n.
  • the adjustment coefficients f a ⁇ l_m,n and f a ⁇ s_m,n determined by the adjustment coefficient calculation units 83c and 86c are the target pixels i m, n functions as a coefficient reflecting the degree of necessity of the second panel 22 based on the gradation value of the color component. Therefore, by calculating the brightness information values v ′ l_m,n and v ′ s_m,n using the adjustment coefficients f a ⁇ l_m,n and f a ⁇ s_m,n , the effect of improving the display quality in the low-gradation region can be obtained. It is possible to minimize the use of the second panel 22 while enjoying the benefits.
  • the adjustment coefficients f a ⁇ 1 and f a ⁇ s are monotonic non-monotonic values for each of the tone average values RGB mean ⁇ 1 and RGB mean ⁇ s.
  • An increase is preferred.
  • the second panel 22 is used to improve the display quality in regions where the average grayscale values RGB mean-l and RGB mean-s are relatively low, and the average grayscale values RGB mean-l and RGB mean- l are improved.
  • the use of the second panel 22 can be minimized in areas where the mean-s is relatively high.
  • FIG. 16 is a graph showing an example of the relationship between the tone average value RGB mean-l and the adjustment coefficient f a-l in the LUT 83c2 of the adjustment coefficient calculator 83c.
  • the horizontal axis indicates values obtained by normalizing the tone average value RGB mean-l in the range of 0 to 1.
  • the adjustment coefficient f a ⁇ l decreases linearly as the tone average value RGB mean ⁇ l increases, and the adjustment coefficient f a ⁇ l is constant at 0 on the side where the tone average value RGB mean ⁇ l is relatively high.
  • the relationship between the gradation average value RGB mean-l and the adjustment coefficient f a-l is not limited to this example, and may be, for example, a monotonically non-increasing relationship in a curved line.
  • the relationship between the tone mean value RGB mean-s and the adjustment coefficient f a -s in the LUT 86c2 of the adjustment coefficient calculation unit 86c is the same as the tone mean value RGB mean-l and the adjustment coefficient f a -s in the LUT 83c2 of the adjustment coefficient calculation unit 83c. It may be the same as or different from the relationship of -l .
  • the adjustment coefficient calculators 83c and 86c are not limited to the above configurations.
  • the signal values of the linear signals RGB corresponding to each color component are weighted in consideration of the difference in sensitivity of each color component by the observer and the optical characteristics of the display panel, and the weighted signal values are subjected to averaging filters 83c1 and 86c1. may apply.
  • the adjustment coefficient f A configuration may be adopted in which a ⁇ l_m,n and f a ⁇ s_m,n are determined.
  • the attention area B l_m ,n corresponding to the target pixel im ,n is obtained by the first smoothing processor 84 It is preferable to set the area to be the same as the target area Al_m,n in , or to be an area expanded from the target area Al_m,n .
  • the region of interest B s_m,n corresponding to the target pixel im ,n in the absolute luminance calculator 83a, the relative luminance calculator 83b, and the adjustment coefficient calculator 83c of the second preprocessing unit 86 is subjected to the second smoothing It is preferable to set the area to be the same as the target area A s_m,n in the processing unit 87 or to be a larger area than the target area A s_m,n .
  • the target pixel im,n is viewed from the front.
  • the above effects of the absolute luminance calculators 83a and 86a, the relative luminance calculators 83b and 86b, and the adjustment coefficient calculators 83c and 86c can be obtained.
  • the target pixel im,n Even when viewed from above, the above effects of the absolute luminance calculators 83a and 86a, the relative luminance calculators 83b and 86b, and the adjustment coefficient calculators 83c and 86c can be enjoyed.
  • the attention areas B l_m,n and B s_m,n are the target areas A l_m,n in the smoothing processing units 84 and 87, respectively.
  • a slight expansion for A s_m,n is preferred.
  • h is, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, any of the numerical values exemplified here 2 It may be within a range between two.
  • the absolute luminance calculator 83a, the relative luminance calculator 83b, and the adjustment coefficient calculator 83c of the first preprocessing unit 83 calculate the region of interest B l_m ,n corresponding to the target pixel im ,n. are the same, and in the absolute luminance calculation unit 86a, the relative luminance calculation unit 86b, and the adjustment coefficient calculation unit 86c of the second preprocessing unit 86, the attention area B s_m ,n corresponding to the target pixel im ,n is assumed to be the same. bottom.
  • the manner in which the attention areas B l_m,n and B s_m,n are set is not limited to this.
  • the attention area in 83c and the attention areas in the absolute luminance calculator 86a, the relative luminance calculator 86b, and the adjustment coefficient calculator 86c of the second preprocessing unit 86 may be set to be different from each other.
  • the present invention is a program for causing a computer or a processor provided in a display device to execute a method of displaying an image on a display device, the method comprising a wide area smoothing step and a narrow area smoothing step. a blending step; and a displaying step, wherein the display device includes a light source and a plurality of display panels arranged in a stack, the plurality of display panels comprising a first panel, the light source and and a second panel arranged between the first panels, wherein the wide area smoothing step performs smoothing processing on luminance information values of a target region including a target pixel in the input image and surrounding pixels of the target pixel.
  • the brightness information value of a target area including the target pixel and surrounding pixels of the target pixel and smaller than the target area in the wide area smoothing step is smoothed.
  • Processing is performed to output a narrow-range smoothed value
  • the blending step outputs a blended value obtained by blending the wide-range smoothed value and the narrow-range smoothed value at a predetermined blend ratio
  • the display step outputs the blended value.
  • It can also be provided as a program in which an image generated using the image is displayed on a second panel, and the luminance information value is generated using the luminance of the pixels.
  • the program may be stored in a built-in storage unit, or may be stored in a computer-readable non-temporary recording medium. Alternatively, a program stored in an external storage unit may be read out and implemented by so-called cloud computing.
  • the linear conversion unit 31 is configured to receive, as input image data, the input signal RGB ⁇ in which the gradation is represented by 10 bits for each of the R, G, and B components.
  • the format is not limited to this.
  • the input image data may be an input signal whose gradation is represented by 8 bits for each of the R, G, and B components.
  • each region is set so as to have a line-symmetrical shape in each of the row direction and the column direction with the target pixel im,n as the approximate center.
  • each region may be set to have a substantially elliptical shape or a substantially elliptical shape centered about the target pixel im,n .
  • Second non-linear conversion section 21 First panel 22: Second panel 23: Light source 31: Linear conversion section 51: Coefficient calculation section 52: Operation section 81: Luminance conversion unit, 82: wide area smoothing unit, 83: first preprocessing unit, 83a: absolute luminance calculation unit, 83b: relative luminance calculation unit, 83b1: averaging filter, 83c: adjustment coefficient calculation unit, 83c1: averaging filter, 83d: adjustment value calculator, 84: first smoothing processor, 85: narrow band smoother, 86: second preprocessor, 86a: absolute luminance calculator, 86b: relative luminance calculator, 86b1: averaging filter 86c: adjustment coefficient calculator 86c1: averaging filter 86d: adjustment value calculator 87: second smoothing processor

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Abstract

複数の表示パネルが積層して配置された表示装置において、表示品位の向上を図ることを目的とする。　本発明によれば、画像を表示する表示装置であって、光源と、積層して配置される複数の表示パネルと、広域平滑部と、狭域平滑部と、ブレンド部とを備え、複数の表示パネルは第１パネルと光源及び第１パネルの間に配置される第２パネルとを備え、広域平滑部は対象画素及びその周辺画素を含む対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行って広域平滑値を出力し、狭域平滑部は対象画素及びその周辺画素を含み広域平滑部の対象領域よりも小さい対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行って狭域平滑値を出力し、ブレンド部は広域平滑値及び狭域平滑値を所定のブレンド率でブレンドしたブレンド値を出力し、第２パネルはブレンド値を用いて生成された画像を表示し、輝度情報値は画素の輝度を用いて生成される、表示装置が提供される。

Description

画像表示装置、画像表示方法、及び画像表示プログラム
　本発明は、画像表示装置、画像表示方法、及び画像表示プログラムに関する。
　画像表示装置の表示品位を向上させるために、複数の表示パネルを積層して配置し、各表示パネルに画像を表示させる技術が提案されている。特許文献１に開示される表示装置では、表示装置の前面側に配置される第１表示パネルにカラー画像が、第１表示パネルの背面側に配置される第２表示パネルに白黒画像が表示される。これにより、特に表示画像の低階調領域を高品位で表示し、表示装置のコントラストを向上させることが可能となる。
特許第６７４６４６４号公報
　前面側の表示パネル上の画素と当該画素に対応する背面側の表示パネル上の画素とは表示パネルの厚み方向において離間しているため、観察者の視線によって画素同士の重なり具合に視差が生じる。観察者の視線が表示画面に対して斜め方向である場合には、画素同士の重なり具合のずれにより輝点の消失や二重像が知覚される場合がある。このような表示品位の低下を抑制するために、特許文献１の表示装置では、第２表示パネル用の白黒画像データに平滑化処理を施し輝度変化を滑らかにしている。
　しかしながら、平滑化処理を行うと、視差に起因する表示品位の低下を抑制できる一方、入力画像によっては干渉模様やハローが発生しやすくなる。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、複数の表示パネルが積層して配置された表示装置において、表示品位の向上を図ることを目的とする。
　本発明によれば、画像を表示する表示装置であって、光源と、積層して配置される複数の表示パネルと、広域平滑部と、狭域平滑部と、ブレンド部とを備え、前記複数の表示パネルは、第１パネルと、前記光源及び第１パネルの間に配置される第２パネルとを備え、前記広域平滑部は、入力画像中の対象画素及び前記対象画素の周辺画素を含む対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行って広域平滑値を出力し、前記狭域平滑部は、前記対象画素及び前記対象画素の周辺画素を含み前記広域平滑部の前記対象領域よりも小さい対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行って狭域平滑値を出力し、前記ブレンド部は、前記広域平滑値及び前記狭域平滑値を所定のブレンド率でブレンドしたブレンド値を出力し、第２パネルは、前記ブレンド値を用いて生成された画像を表示し、前記輝度情報値は、画素の輝度を用いて生成される、表示装置が提供される。
　本発明に係る表示装置においては、大きさの異なる対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行い、その平滑化処理値をブレンドしたブレンド値を用いて第２パネルに表示される画像が生成される。平滑化処理により視差による表示品位の低下を抑制しつつ、相対的に広域及び狭域の関係にある対象領域の平滑化処理値をブレンドすることで、平滑化処理の弊害である干渉模様やハローの発生を抑制することが可能となる。
　以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
　好ましくは、前記ブレンド部は、ブレンド率決定部と、ブレンド処理部とを備え、前記ブレンド率決定部は、前記対象画素の輝度、又は前記対象画素及び前記対象画素の近傍画素を含む近傍領域の輝度を用いて輝度レベルを算出し、前記輝度レベルに基づき前記ブレンド率を決定し、前記ブレンド処理部は、前記ブレンド率を用いて前記ブレンド値を出力する。
　好ましくは、前記ブレンド率決定部は、前記広域平滑値の前記ブレンド率が前記輝度レベルに対して単調非減少となるように、前記ブレンド率を決定する。
　好ましくは、前記広域平滑部は、第１前処理部と、第１平滑化処理部を備え、第１前処理部は、前記広域平滑部の前記対象領域を少なくとも含む領域内の各画素の輝度、及び前記各画素の前記輝度の代表値から選ばれた少なくとも１つを用いて、前記広域平滑部において用いられる前記輝度情報値を生成し、第１平滑化処理部は、当該輝度情報値に対して平滑化処理を行って前記広域平滑値を出力する。
　好ましくは、第１前処理部は、前記各画素の色成分の階調値をさらに用いて、前記広域平滑部の前記対象領域の前記輝度情報値を生成する。
　好ましくは、前記狭域平滑部は、第２前処理部と、第２平滑化処理部を備え、第２前処理部は、前記狭域平滑部の前記対象領域を少なくとも含む領域内の各画素の輝度、及び当該各画素の前記輝度の代表値から選ばれた少なくとも１つを用いて、前記狭域平滑部において用いられる前記輝度情報値を生成し、第２平滑化処理部は、当該輝度情報値に対して平滑化処理を行って前記狭域平滑値を出力する。
　好ましくは、第２前処理部は、前記狭域平滑部の前記対象領域を少なくとも含む前記領域内の前記各画素の色成分の階調値をさらに用いて、前記狭域平滑部の前記対象領域の前記輝度情報値を生成する。
　好ましくは、前記平滑化処理は、平均化フィルタを用いた処理である。
　本発明の別の観点によれば、表示装置に画像を表示する方法であって、広域平滑ステップと、狭域平滑ステップと、ブレンドステップと、表示ステップとを備え、前記表示装置は、光源と、積層して配置される複数の表示パネルとを備え、前記複数の表示パネルは、第１パネルと、前記光源及び第１パネルの間に配置される第２パネルとを備え、前記広域平滑ステップでは、入力画像中の対象画素及び前記対象画素の周辺画素を含む対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行って広域平滑値を出力し、前記狭域平滑ステップでは、前記対象画素及び前記対象画素の周辺画素を含み前記広域平滑ステップの前記対象領域よりも小さい対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行って狭域平滑値を出力し、前記ブレンドステップでは、前記広域平滑値及び前記狭域平滑値を所定のブレンド率でブレンドしたブレンド値を出力し、前記表示ステップでは、前記ブレンド値を用いて生成された画像を第２パネルに表示し、前記輝度情報値は、画素の輝度を用いて生成される、方法が提供される。
　本発明の別の観点によれば、コンピュータ、又は表示装置に設けられたプロセッサに、前記表示装置に画像を表示する方法を実行させるためのプログラムであって、前記方法は、広域平滑ステップと、狭域平滑ステップと、ブレンドステップと、表示ステップとを備え、前記表示装置は、光源と、積層して配置される複数の表示パネルとを備え、前記複数の表示パネルは、第１パネルと、前記光源及び第１パネルの間に配置される第２パネルとを備え、前記広域平滑ステップでは、入力画像中の対象画素及び前記対象画素の周辺画素を含む対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行って広域平滑値を出力し、前記狭域平滑ステップでは、前記対象画素及び前記対象画素の周辺画素を含み前記広域平滑ステップの前記対象領域よりも小さい対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行って狭域平滑値を出力し、前記ブレンドステップでは、前記広域平滑値及び前記狭域平滑値を所定のブレンド率でブレンドしたブレンド値を出力し、前記表示ステップでは、前記ブレンド値を用いて生成された画像を第２パネルに表示し、前記輝度情報値は、画素の輝度を用いて生成される、プログラムが提供される。
本発明の実施形態に係る表示装置１の機能構成を示すブロック図である。 表示装置１の表示部２と観察者の視点ｅ０との位置関係を表す概要図である。 表示装置１の画像処理部３の機能構成を示すブロック図である。 第１主処理部５の機能構成を示すブロック図である。 図５Ａは、第２主処理部８の機能構成を示すブロック図である。図５Ｂは、第２主処理部８における処理を示すフロー図である。 入力画像の画素配列Ｉを示す概要図である。 輝度Ｖの２次元配列を示す概要図である。 図８Ａは、広域平滑部８２において用いられる輝度情報値Ｖ'ｌの２次元配列を示す概要図である。図８Ｂは、広域平滑部８２における対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎの輝度情報値Ｖ'ｌを示す概要図である。 図９Ａは、狭域平滑部８５において用いられる輝度情報値Ｖ'ｓの２次元配列を示す概要図である。図９Ｂは、狭域平滑部８５における対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎの輝度情報値Ｖ'ｓを示す概要図である。 ブレンド部８８の機能構成を示すブロック図である。 ブレンド率決定部８８ａにおいて用いられる近傍領域Ａｎ＿ｍ，ｎの輝度Ｖを示す概要図である。 輝度レベルＶｇと広域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｌのブレンド率ｆｌとの関係の一例を示すグラフである。 図１３Ａは、第１前処理部８３の機能構成を示すブロック図である。図１３Ｂは、第２前処理部８６の機能構成を示すブロック図である。 図１４Ａは、第１前処理部８３の絶対輝度算出部８３ａ及び相対輝度算出部８３ｂにおいて用いられる輝度Ｖの２次元配列を示す概要図である。図１４Ｂは、第２前処理部８６の絶対輝度算出部８６ａ及び相対輝度算出部８６ｂにおいて用いられる輝度Ｖの２次元配列を示す概要図である 相対輝度算出部８３ｂのＬＵＴ８３ｂ２における輝度平均値Ｖｍｅａｎ－ｌと対応値ｆｖ－ｌの関係の一例を示すグラフである。 調整係数算出部８３ｃのＬＵＴ８３ｃ２における階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｌと調整係数ｆａ－ｌの関係の一例を示すグラフである。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。
　なお、本明細書において「部」とは、例えば、広義の回路によって実施されるハードウェア資源と、これらのハードウェア資源によって具体的に実現されうるソフトウェアの情報処理とを合わせたものを指し得る。また、本実施形態においては様々な情報を取り扱うが、これら情報は、０又は１で構成される２進数のビット集合体として信号値の高低によって表され、広義の回路上で通信・演算が実行され得る。また、広義の回路とは、回路（Ｃｉｒｃｕｉｔ）、回路類（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）、プロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、及びメモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）等を少なくとも適当に組み合わせることによって実現される回路である。すなわち、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等を含むものである。
１．全体構成
　図１に示すように、本実施形態に係る表示装置１は、表示部２、及び画像処理部３を備える。表示部２と画像処理部３は、信号ケーブルによって相互に通信可能に接続されている。図２に示すように、表示部２は、表示部２の背面側に配置される光源２３、及び積層して配置される複数の表示パネルを備える。本実施形態に係る表示部２は、複数の表示パネルとして表示部２の前面側に配置される第１パネル２１と、光源２３及び第１パネル２１の間に配置される第２パネル２２との２枚の液晶パネルを備える。表示部２の前方に位置する観察者の視点ｅ０から見た場合、第２パネル２２は第１パネル２１よりも遠い位置に配置される。なお、以下の説明において、複数の表示パネル（本実施形態においては第１パネル２１及び第２パネル２２）を合わせた全体を積層表示パネルと称する場合がある。
　画像処理部３は、入力画像に対して所定の画像処理を実行し、第１画像データＤＡＴ１及び第２画像データＤＡＴ２を表示部２に対して出力する。画像処理部３から信号ケーブルを介して送られる制御信号又はデータに従って、第１パネル２１が第１画像データＤＡＴ１に基づき第１画像を表示し、第２パネル２２が第２画像データＤＡＴ２に基づき第２画像を表示する。本実施形態では、第１パネル２１はカラー液晶パネルであり、カラー画像の第１画像を表示し、第２パネル２２はモノクロ液晶パネルであり、モノクロ画像の第２画像を表示する。
　第１パネル２１及び第２パネル２２が第１画像及び第２画像を各々表示して光源２３からの光Ｌの透過率を制御することによって、積層表示パネル上に所望の画像が表示される。図２に示すように、第１パネル２１の画素ｐ１と第２パネル２２の画素ｐ２は、表示パネルの厚み方向において距離ｄだけ離間している。従って、観察者の視線が画素の正面に向かう方向である場合（図２における視線ｅ１の場合）には高品位な画像として知覚されるが、観察者の視線が画素に対して斜め方向である場合（図２における視線ｅ２，ｅ３の場合）には、画素ｐ１と画素ｐ２の重なり具合のずれにより、輝点の消失や二重像が知覚される可能性がある。第２パネル２２の使用に伴うこのような弊害を抑制するために、画像処理部３による第２画像データＤＡＴ２の生成に際し、平滑化処理が行われる。
２．画像処理部３
　次に、画像処理部３の各構成要素について詳細に説明する。図１及び図３に示すように、本実施形態の画像処理部３は、線形変換部３１と、第１画像生成部４と、第２画像生成部７とを備える。線形変換部３１は、入力画像データに所定の処理を行って第１画像生成部４及び第２画像生成部７に対して出力する。第１画像生成部４及び第２画像生成部７は、第１画像データＤＡＴ１及び第２画像データＤＡＴ２を各々生成する。
２．１．線形変換部３１
　線形変換部３１は、入力画像データとして、Ｒ，Ｇ，Ｂ成分の各々について１０ビットで階調が表現される入力信号ＲＧＢγを受信する。ここで、入力信号ＲＧＢγは、入力画像の階調に対してガンマ特性に応じたガンマ補正が適用されたものである。線形変換部３１は、入力信号ＲＧＢγの各成分について階調値の増加に対して輝度が線形に増加する線形特性を示すように変換した線形信号ＲＧＢを生成する。本実施形態においては、成分毎に設けられた３つのＬＵＴ（Ｌｏｏｋｕｐ　ｔａｂｌｅ）を用いて、線形信号ＲＧＢへの変換が行われる。
２．２．第２画像生成部７
　第２画像生成部７は、第２主処理部８及び第２非線形変換部９を備える。第２主処理部８は、線形変換部３１から線形信号ＲＧＢを受け取り、平滑化処理を含む所定の処理を実行して第２処理信号Ｄを生成する。なお、第２主処理部８が行う処理の詳細は後述する。第２非線形変換部９は、第２主処理部８から第２処理信号Ｄを受け取り、第２パネル２２の表示特性に基づき作成されたＬＵＴを用いて第２処理信号Ｄを非線形な信号である第２画像信号Ｄγに変換する。第２画像信号Ｄγは第２画像データＤＡＴ２として表示部２へ出力され、第２画像信号Ｄγに基づく第２画像が第２パネル２２に表示される。
２．３．第１画像生成部４
　第１画像生成部４は、第１主処理部５及び第１非線形変換部６を備える。図４に示すように、第１主処理部５は、係数算出部５１及び演算部５２を備える。係数算出部５１は、第２画像生成部７の第２主処理部８から第２処理信号Ｄを受け取り、ＬＵＴを用いて第２処理信号Ｄに対応付けられた係数Ｆを出力する。演算部５２は、線形変換部３１から線形信号ＲＧＢを、係数算出部５１から係数Ｆを受け取り、線形信号ＲＧＢに係数Ｆを乗じることにより第１処理信号ＲＧＢ'を生成する。本実施形態においては、光源２３から発せられた光は、第２表示パネルにより第２画像データＤＡＴ２に基づく透過率で透過され、さらに第１表示パネルにより第１画像データＤＡＴ１に基づく透過率で透過され、これにより積層表示パネルにおいて入力画像データに応じた所望の透過率が実現される。係数算出部５１が用いるＬＵＴには、このような第１表示パネル及び第２表示パネルの透過率の関係に基づき、入力データとしての第２処理信号Ｄに対応付けられた出力データとしての係数Ｆが格納されている。
　第１非線形変換部６は、第１主処理部５から第１処理信号ＲＧＢ'を受け取り、第１パネル２１の表示特性に基づき色成分毎に作成されたＬＵＴを用いて第１処理信号ＲＧＢ'を非線形な信号である第１画像信号ＲＧＢ'γに変換する。第１画像信号ＲＧＢ'γは第１画像データＤＡＴ１として表示部２へ出力され、第１画像信号ＲＧＢ'γに基づく第１画像が第１パネル２１に表示される。
　本実施形態の画像処理部３においては、第１主処理部５及び第２主処理部８による処理に先駆けて線形変換部３１による線形信号への変換が行われる。また、第１主処理部５及び第２主処理部８が各々生成した第１処理信号ＲＧＢ'及び第２処理信号Ｄは、第１非線形変換部６及び第２非線形変換部９により非線形な信号に変換されて表示部２へ出力される。このような構成では、積層表示パネルを通して見える階調と同等の線形な信号に対して第１主処理部５及び第２主処理部８による処理が行われる。従って、第１主処理部５においては、複数の表示パネルを組み合わせた場合に表示される色により正確に依拠した処理を行うことが可能となり、第２主処理部８においては、平滑化処理等においてより適切な結果を得ることが可能となる。
３．第２主処理部８
　次に、第２主処理部８が行う処理について詳細に説明する。図５Ａに示すように、第２主処理部８は、輝度変換部８１と、広域平滑部８２と、狭域平滑部８５と、ブレンド部８８とを備える。図５Ｂは、第２主処理部８における処理を示すフロー図である。
３．１．輝度変換部８１
　輝度変換部８１は、線形信号ＲＧＢを受け取り、入力画像中の各画素の階調値に基づき輝度Ｖを出力する（図５ＢにおけるステップＳ１）。本実施形態の輝度変換部８１は、各画素の各色成分の階調値のうち最大のものを輝度Ｖとして出力する。図６は本実施形態における入力画像の画素配列Ｉを示しており、画素配列ＩはＭ×Ｎ個の画素を有する。図６の左上の端部の画素を基準として、ｍ行ｎ列目の画素をｉｍ，ｎと表す。線形信号ＲＧＢにおいて入力画像中の画素ｉｍ，ｎの諧調値の各成分を０以上１以下の範囲で正規化した値が（Ｒｍ，ｎ，Ｇｍ，ｎ，Ｂｍ，ｎ）であるとき、式（１）で表されるようにＲｍ，ｎ，Ｇｍ，ｎ，Ｂｍ，ｎのうちの最大値を画素ｉｍ，ｎの輝度ｖｍ，ｎとして用いる。
　　　ｖｍ，ｎ＝ｍａｘ｛Ｒｍ，ｎ，Ｇｍ，ｎ，Ｂｍ，ｎ｝　　　　　（１）
　　　　　（０≦Ｒｍ，ｎ，Ｇｍ，ｎ，Ｂｍ，ｎ≦１）
輝度変換部８１は、図７に示すような各画素ｉｍ，ｎの輝度ｖｍ，ｎの２次元配列である輝度Ｖを出力する。なお、輝度Ｖの算出方法は、上記の例に限定されず、例えば、各画素の各色成分の階調値に対して重み付けを行い和をとったものを輝度Ｖとして出力してもよい。
３．２．広域平滑部８２及び狭域平滑部８５
　広域平滑部８２及び狭域平滑部８５は、輝度Ｖについての情報である輝度情報値Ｖ'ｌ，Ｖ'ｓに対して平滑化処理を行い、広域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｌ及び狭域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｓを各々出力する。輝度情報値Ｖ'ｌ，Ｖ'ｓは、輝度Ｖを用いて生成される。ここで、広域平滑部８２が入力画像中の対象画素及び当該対象画素の周辺画素を含む対象領域Ａｌの輝度情報値Ｖ'ｌに対して平滑化処理を行うのに対し、狭域平滑部８５は対象画素及び当該対象画素の周辺画素を含み広域平滑部８２の対象領域Ａｌよりも小さい対象領域Ａｓの輝度情報値Ｖ'ｓに対して平滑化処理を行う。
　広域平滑部８２は、図５Ａに示すように、第１前処理部８３、及び第１平滑化処理部８４を備える。第１前処理部８３は、輝度Ｖに対して所定の前処理を行い（図５ＢにおけるステップＳ２）、図８Ａに示すような各画素ｉｍ，ｎの輝度情報値ｖ'ｌ＿ｍ，ｎの２次元配列である輝度情報値Ｖ'ｌを出力する。なお、第１前処理部８３が行う処理の詳細は後述する。
　対象画素をｍ行ｎ列目の画素ｉｍ，ｎとした場合において対象画素ｉｍ，ｎに対応する対象領域ＡｌをＡｌ＿ｍ，ｎと表すと、対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎは、対象画素ｉｍ，ｎを凡そ中心とし対象画素ｉｍ，ｎ及びその周辺画素を含む計ｋｌ×ｋｌ個の画素からなる領域に設定される。ｋｌは、例えば、９９～９９９であり、好ましくは、１４９～５９９であり、本実施形態においてはｋｌ＝３０１に設定される。ｋｌは、具体的には例えば、９９、１９９、２９９、３９９、４９９、５９９、６９９、７９９、８９９、９９９であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。第１平滑化処理部８４は、図８Ｂにおいて太線で示された対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎの輝度情報値Ｖ'ｌに対して平滑化処理を行う（広域平滑ステップ、図５ＢのステップＳ３）。これにより、対象画素ｉｍ，ｎについての広域平滑値ｖ'ｍｅａｎ－ｌ＿ｍ，ｎが得られる。
　第１平滑化処理部８４による平滑化処理は、干渉模様の抑制を目的として比較的大きな対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎに対して行われる。対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎのサイズｋｌ×ｋｌは、本実施形態の例に限定されるものではなく、表示パネルのサイズや積層表示パネルに対する観察者の視野角の想定範囲を考慮し、視線が積層表示パネルに対して斜め方向である場合でも干渉模様が知覚されない程度に十分大きくなるように決定される。なお、本実施形態における対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎは行方向及び列方向が同数の画素（ｋｌ個）で構成されるが、行方向及び列方向が異なる数の画素で構成されるように対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎを設定してもよい。
　本実施形態の第１平滑化処理部８４は、このように決定された対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎの輝度情報値Ｖ'ｌに対して、フィルタサイズがｋｌ×ｋｌの平均化フィルタを用いた平滑化処理を行う。従って、広域平滑値ｖ'ｍｅａｎ－ｌ＿ｍ，ｎは、対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎ内の画素の輝度情報値Ｖ'の総和をｋｌ×ｋｌで除した値となる。
　狭域平滑部８５は、図５Ａに示すように、第２前処理部８６、及び第２平滑化処理部８７を備える。第２前処理部８６は、輝度変換部８１から出力された輝度Ｖに対して所定の前処理を行い（図５ＢにおけるステップＳ４）、図９Ａに示すような各画素ｉｍ，ｎの輝度情報値ｖ'ｓ＿ｍ，ｎの２次元配列である輝度情報値Ｖ'ｓを出力する。なお、第２前処理部８６が行う処理の詳細は後述する。
　対象画素ｉｍ，ｎに対応する対象領域ＡｓをＡｓ＿ｍ，ｎと表すと、対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎは、対象画素ｉｍ，ｎを凡そ中心とし対象画素ｉｍ，ｎ及びその周辺画素を含む計ｋｓ×ｋｓ個の画素からなる領域に設定される。ｋｓは、例えば、５～６１であり、好ましくは、１１～３９であり、本実施形態においてはｋｓ＝１５に設定される。ｋｓは、具体的には例えば、５、１３、２１、２９、３７、４５、５３、６１であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。第２平滑化処理部８７は、図９Ｂにおいて太線で示された対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎの輝度情報値Ｖ'ｓに対して平滑化処理を行う（狭域平滑ステップ、図５ＢのステップＳ５）。これにより、対象画素ｉｍ，ｎについての狭域平滑値ｖ'ｍｅａｎ－ｓ＿ｍ，ｎが得られる。
　第２平滑化処理部８７による平滑化処理の対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎは、第１平滑化処理部８４による平滑化処理の対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎよりも小さくなるように設定される。本実施形態においては、ｋｓ＜ｋｌの関係を満たし、第２平滑化処理部８７の対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎが第１平滑化処理部８４の対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎの一部となるように対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎが設定される。第２平滑化処理部８７による平滑化処理は、観察者の視線が積層表示パネルに対して斜め方向である場合の第１パネル２１及び第２パネル２２の画素同士の重なり具合のずれに起因する輝点の消失を抑制することを目的として、比較的小さな対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎに対して行われる。対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎは、表示パネルの厚み方向における第１パネル２１及び第２パネル２２の画素間の距離や、積層表示パネルに対する観察者の視線の角度を考慮して、視線が積層表示パネルに対して斜め方向である場合でも輝点の消失が知覚されない程度に最小限のサイズｋｓ×ｋｓを有するように決定される。第２平滑化処理部８７の対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎのサイズが、第１平滑化処理部８４の対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎのサイズに対して縦横１／ａ倍である場合、例えば、５≦ａ≦５０であり、好ましくは、１０≦ａ≦４０であり、本実施形態におけるａは約２０である。ａは、具体的には例えば、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。なお、本実施形態における対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎは行方向及び列方向が同数の画素（ｋｓ個）で構成されるが、行方向及び列方向が異なる数の画素で構成されるように対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎを設定してもよい。
　第２平滑化処理部８７は、このように決定された対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎの輝度情報値Ｖ'ｓに対して平滑化処理を行い、フィルタサイズがｋｓ×ｋｓの平均化フィルタを用いた平滑化処理を行う。従って、狭域平滑値ｖ'ｍｅａｎ－ｓ＿ｍ，ｎは、対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎ内の画素の輝度情報値Ｖ'の総和をｋｓ×ｋｓで除した値となる。
　本実施形態の第１平滑化処理部８４及び第２平滑化処理部８７においては、平均化フィルタを用いて平滑化処理を行う。平均化フィルタは、距離に応じて重みをかけるガウシアンフィルタのようなローパスフィルタ（ＬＰＦ）と比較して、平滑化処理後の画像における階調の勾配が一定となる。これによって、第１パネル２１と第２パネル２２の相対位置がずれて見えることで生じる干渉模様を軽減することができる。言い換えれば、ＬＰＦとして減衰域が空間的にも周波数的にも広くなる平均化フィルタを用いることで、広い範囲において干渉を低減することが可能となる。
３．３．ブレンド部８８
　ブレンド部８８は、広域平滑部８２から広域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｌを、狭域平滑部８５から狭域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｓを受け取り、これらを所定のブレンド率でブレンドし、ブレンド値を第２処理信号Ｄとして出力する。ブレンド部８８は、図１０に示すように、ブレンド率決定部８８ａ、及びブレンド処理部８８ｂを備える。
　ブレンド率決定部８８ａは、輝度変換部８１から輝度Ｖを受け取り、対象画素の輝度Ｖ、又は対象画素及び対象画素の近傍画素を含む近傍領域Ａｎの輝度Ｖを用いて輝度レベルＶｇを算出する。さらに、ブレンド率決定部８８ａは、輝度レベルＶｇに基づきブレンド率ｆｌ，ｆｓを決定する。ブレンド率ｆｌ，ｆｓは、広域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｌ及び狭域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｓをブレンドする際に、式（２）に示すように各平滑値の重み付けに用いられる。
　　　Ｄ＝ｆｌ×Ｖ'ｍｅａｎ－ｌ＋ｆｓ×Ｖ'ｍｅａｎ－ｓ　　　　　（２）
　　　　　（０≦ｆｌ，ｆｓ≦１、且つｆｓ＝１－ｆｌ）
　対象画素ｉｍ，ｎに対応する近傍領域ＡｎをＡｎ＿ｍ，ｎと表すと、本実施形態の近傍領域Ａｎ＿ｍ，ｎは、ｉｍ，ｎを凡そ中心とし対象画素ｉｍ，ｎ及びその近傍画素を含む計ｋｎ×ｋｎ個の画素からなる領域に設定される。本実施形態においては、ｋｎ＝９に設定される。本実施形態のブレンド率決定部８８ａは、図１１において太線で示された近傍領域Ａｎ＿ｍ，ｎの輝度Ｖに対してガウス分布に基づくＬＰＦ８８ａ１を用いた処理を行い、対象画素ｉｍ，ｎについての輝度レベルｖｇ＿ｍ，ｎを算出する。ＬＰＦ８８ａ１は近傍領域Ａｎ＿ｍ，ｎの輝度Ｖに対して対象画素ｉｍ，ｎからの距離に応じた重みづけを行うためのものであり、これにより近傍領域Ａｎ＿ｍ，ｎにおける輝度Ｖの分布が反映された輝度レベルｖｇ＿ｍ，ｎを得ることができる。なお、ＬＰＦ８８ａ１による重み付けは、ガウス分布に従う本実施形態の構成に限定されるものではなく、他の重み付け方法を用いてもよい。
　近傍領域Ａｎ＿ｍ，ｎのサイズは、大きすぎると対象画素ｉｍ，ｎの近傍の輝度Ｖの分布を輝度レベルｖｇ＿ｍ，ｎに適切に反映できず、ブレンド部８８による処理の性能が低下する。従って、近傍領域Ａｎ＿ｍ，ｎのサイズは、広域平滑部８２における対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎのサイズ以下に設定することが好ましく、狭域平滑部８５における対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎのサイズ以下に設定することがさらに好ましい。本実施形態においては、近傍領域Ａｎ＿ｍ，ｎのサイズを狭域平滑部８５における対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎのサイズよりも小さく（ｋｓ＝１５に対して、ｋｎ＝９）に設定している。なお、本実施形態における近傍領域Ａｎ＿ｍ，ｎは行方向及び列方向が同数の画素（ｋｎ個）で構成されるが、行方向及び列方向が異なる数の画素で構成されるように近傍領域Ａｎ＿ｍ，ｎを設定してもよい。
　なお、輝度レベルｖｇ＿ｍ，ｎの算出方法は本実施形態の例に限定されるものではなく、対象画素ｉｍ，ｎの輝度ｖｍ，ｎをそのまま輝度レベルｖｇ＿ｍ，ｎとして用いてもよい。
　ブレンド率決定部８８ａは、入力データとしての輝度レベルＶｇに対応付けられた出力データとして広域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｌのブレンド率ｆｌが格納されたＬＵＴ８８ａ２を用いて、対象画素ｉｍ，ｎの輝度レベルｖｇ＿ｍ，ｎに対応するブレンド率ｆｌ＿ｍ，ｎを決定する。ブレンド率ｆｌが格納されるＬＵＴ８８ａ２は、第１パネル２１による低諧調領域の表現性能や、実際の表示パネルの大きさに応じた干渉模様の知覚されやすさ等に応じて作成される。ここで、広域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｌのブレンド率ｆｌは、輝度レベルＶｇに対して単調非減少であることが好ましい。換言すれば、狭域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｓのブレンド率ｆｓは、輝度レベルＶｇに対して単調非増加であることが好ましい。さらに、輝度レベルＶｇが比較的高い領域においては広域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｌのブレンド率ｆｌが狭域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｓのブレンド率ｆｓよりも大きく、輝度レベルＶｇが比較的低い領域においては狭域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｓのブレンド率ｆｓが広域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｌのブレンド率ｆｌよりも大きくなるように、ブレンド率ｆｌ，ｆｓを決定することがより好ましい。これにより、表示画像における干渉模様の発生を抑制しつつ、低階調領域の表示品位の低下を抑制することが可能となる。
　図１２は、ＬＵＴ８８ａ２における輝度レベルＶｇと広域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｌのブレンド率ｆｌとの関係の一例を示すグラフである。輝度レベルＶｇが低い領域においてはブレンド率ｆｌが単調増加し、輝度レベルＶｇが中程度から高い領域においてはブレンド率ｆｌが凡そ一定となる。なお、輝度レベルＶｇとブレンド率ｆｌとの関係はこの例に限定されるものではなく、例えば、Ｓ字型曲線状に単調非減少となる関係や、階段関数状に単調非減少となる関係としてもよい。
　このように得られたブレンド率ｆｌ＿ｍ，ｎを用いて、ブレンド処理部８８ｂは、式（２）により画素ｉｍ，ｎについてのブレンド値ｄｍ，ｎを算出する（ブレンドステップ、図５ＢにおけるステップＳ６）。また、広域平滑部８２、狭域平滑部８５、及びブレンド部８８は、対象画素ｉｍ，ｎを変更しながら上記の処理を繰り返す（図５ＢのステップＳ７）。全画素のブレンド値ｄｍ，ｎの２次元配列が、第２処理信号Ｄとして出力される。
　広域平滑部８２により比較的大きな対象領域Ａｌに対して平滑化処理を行って得られた広域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｌのみを用いて第２画像データＤＡＴ２を生成した場合、積層表示パネル上に表示された画像において干渉模様が知覚されにくくなる。一方、画像中の高階調領域から低階調領域に向けてぼんやりと明るい領域が現れる所謂白ハローが広範囲に広がりやすくなり、低階調領域の表示品位が低下する可能性がある。狭域平滑部８５により最小限のサイズを有するＡｓに対して平滑化処理を行って得られた狭域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｓのみを用いて第２画像データＤＡＴ２を生成した場合、白ハローの発生を狭い範囲に抑制できるが、表示画像において干渉模様が知覚されやすくなる。
　本発明においては、広域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｌ及び狭域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｓをブレンドすることにより、広域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｌを用いる利点である干渉模様の抑制効果を享受しつつ、広域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｌを用いた場合の弊害である白ハローによる低階調領域の表示品位の低下を抑制することができる。
　また、本発明においては、広域平滑部８２及び狭域平滑部８５による輝度情報値に対する平滑化処理を並列的に独立して行っている。一方の平滑部による平滑化処理の結果にさらに他方の平滑部の平滑化処理を行う直列的な処理を行う場合、平滑化処理が過剰となりコントラストが低下したり、他方の平滑部による平滑化処理の効果が損なわれたりする可能性がある。対象領域の大きさの異なる平滑化処理を独立して行い、その結果をブレンドすることで、上記のような事態を回避することが可能となる。
　また、干渉模様は、中間階調以上の領域において知覚されやすく、低階調領域において知覚されにくい。上記のように広域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｌのブレンド率ｆｌを輝度レベルＶｇに対して単調非減少となるよう設定することにより、輝度レベルＶｇが比較的高い領域においてはブレンドにおける広域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｌの比率を高めて干渉模様の抑制効果を高めるとともに、輝度レベルＶｇが比較的低い領域においてはブレンドにおける狭域平滑値Ｖ'ｍｅａｎ－ｓの比率を高めて低階調領域の表示品位の低下の抑制効果を高めることができる。
３．４．第１前処理部８３及び第２前処理部８６
＜第１前処理部８３の全体構成＞
　図１３Ａに示すように、広域平滑部８２の第１前処理部８３は、絶対輝度算出部８３ａ、相対輝度算出部８３ｂ、調整係数算出部８３ｃ、及び調整値算出部８３ｄを備える。絶対輝度算出部８３ａは、輝度変換部８１から輝度Ｖを受け取り、対象画素を含む注目領域Ｂｌにおける輝度最大値Ｖｍａｘ－ｌを出力する。
　相対輝度算出部８３ｂは、輝度変換部８１から輝度Ｖのデータを受け取り、対象画素を含む注目領域Ｂｌにおける輝度Ｖに対して平均化フィルタ８３ｂ１を適用し、輝度平均値Ｖｍｅａｎ－ｌを算出する。さらに、相対輝度算出部８３ｂは、ＬＵＴ８３ｂ２を用いて輝度平均値Ｖｍｅａｎ－ｌに対応する対応値ｆｖ－ｌを決定する。
　調整係数算出部８３ｃは、画素の各色成分の階調値を用いて、調整係数ｆａ－ｌを決定する。本実施形態の調整係数算出部８３ｃは、対象画素を含む注目領域Ｂｌにおける線形信号ＲＧＢに対して平均化フィルタ８３ｃ１を適用し、階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｌを算出する。そして、ＬＵＴ８３ｃ２を用いて階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｌに対応する調整係数ｆａ－ｌが決定される。
　調整値算出部８３ｄは、絶対輝度算出部８３ａから輝度最大値Ｖｍａｘ－ｌを、相対輝度算出部８３ｂから対応値ｆｖ－ｌを受け取り、式（３）及び式（４）に基づき輝度下限値Ｖｌｉｍｉｔ－ｌを設定する。
　　　Ｖｍａｘ－ｌ＜ｆｖ－ｌ⇒Ｖｌｉｍｉｔ－ｌ＝ｆｖ－ｌ　　　　　（３）
　　　Ｖｍａｘ－ｌ≧ｆｖ－ｌ⇒Ｖｌｉｍｉｔ－ｌＶｍａｘ－ｌ　　　　　（４）
さらに、調整値算出部８３ｄは、調整係数算出部８３ｃから調整係数ｆａ－ｌを受け取り、式（５）に基づき広域平滑部８２において用いられる輝度情報値Ｖ'ｌを算出する。
　　　Ｖｌ'＝１－ｆａ－ｌ×（１－Ｖｌｉｍｉｔ－ｌ）　　　　　（５）
　なお、第１前処理部８３は、上記の構成に限定されるものではなく、絶対輝度算出部８３ａ、相対輝度算出部８３ｂ、及び調整係数算出部８３ｃのうちいずれか１つのみ、又はいずれか２つのみを備える構成としてもよい。
＜第２前処理部８６の全体構成＞
　図１３Ｂに示すように、狭域平滑部８５の第２前処理部８６は、絶対輝度算出部８６ａ、相対輝度算出部８６ｂ、調整係数算出部８６ｃ、及び調整値算出部８６ｄを備える。これらの構成要素による処理は、対象画素を含む注目領域Ｂｓの大きさを除いて、第１前処理部８３の構成要素による処理と同様である。絶対輝度算出部８６ａは、注目領域Ｂｓにおける輝度最大値Ｖｍａｘ－ｓ出力する。相対輝度算出部８６ｂは、注目領域Ｂｓにおける輝度Ｖに対して平均化フィルタ８６ｂ１を適用して輝度平均値Ｖｍｅａｎ－ｓを算出し、ＬＵＴ８６ｂ２を用いて輝度平均値Ｖｍｅａｎ－ｓに対応する対応値ｆｖ－ｓを決定する。調整係数算出部８６ｃは、注目領域Ｂｓにおける線形信号ＲＧＢに対して平均化フィルタ８６ｃ１を適用して階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｓを算出し、ＬＵＴ８６ｃ２を用いて階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｓに対応する調整係数ｆａ－ｓを決定する。
　調整値算出部８６ｄは、式（６）及び式（７）に基づき輝度下限値Ｖｌｉｍｉｔ－ｓを設定する。
　　　Ｖｍａｘ－ｓ＜ｆｖ－ｓ⇒Ｖｌｉｍｉｔ－ｓ＝ｆｖ－ｓ　　　　　（６）
　　　Ｖｍａｘ－ｓ≧ｆｖ－ｓ⇒Ｖｌｉｍｉｔ－ｓ＝Ｖｍａｘ－ｓ　　　　　（７）
さらに、調整値算出部８３ｄは、式（８）に基づき狭域平滑部８５において用いられる輝度情報値Ｖ'ｓを算出する。
　　　Ｖｓ'＝１－ｆａ－ｓ×（１－Ｖｌｉｍｉｔ－ｓ）　　　　　（８）
　なお、第２前処理部８６は、上記の構成に限定されるものではなく、絶対輝度算出部８６ａ、相対輝度算出部８６ｂ、及び調整係数算出部８６ｃのうちいずれか１つのみ、又はいずれか２つのみを備える構成としてもよい。
＜絶対輝度算出部８３ａ，８６ａ＞
　絶対輝度算出部８３ａ，８６ａにおける対象画素毎の処理、及び当該処理の効果について、より詳細に説明する。第１前処理部８３において対象画素ｉｍ，ｎに対応する注目領域をＢｌ＿ｍ，ｎと表すと、注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎは、対象画素ｉｍ，ｎを凡そ中心とし対象画素ｉｍ，ｎ及びその周辺画素を含む計ｊｌ×ｊｌ個の画素からなる領域に設定される。本実施形態においては、ｊｌ＝３０５に設定される。第１前処理部８３の絶対輝度算出部８３ａは、図１４Ａにおいて太線で示された注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎの輝度Ｖの最大値を、対象画素ｉｍ，ｎについての輝度最大値ｖｍａｘ－ｌ＿ｍ，ｎとして算出する。
　第２前処理部８６において対象画素ｉｍ，ｎに対応する注目領域をＢｓ＿ｍ，ｎと表すと、注目領域Ｂｓ＿ｍ，ｎは、対象画素ｉｍ，ｎを凡そ中心とし対象画素ｉｍ，ｎ及びその周辺画素を含む計ｊｓ×ｊｓ個の画素からなる領域に設定される。本実施形態においては、ｊｓ＝１９に設定される。第２前処理部８６の絶対輝度算出部８６ａは、図１４Ｂにおいて太線で示された注目領域Ｂｓ＿ｍ，ｎの輝度Ｖの最大値を、対象画素ｉｍ，ｎについての輝度最大値ｖｍａｘ－ｓ＿ｍ，ｎとして算出する。
　輝度変換部８１から出力された輝度Ｖをそのまま用いて平滑化処理を行うと、広域平滑値ｖ'ｍｅａｎ－ｌ＿ｍ，ｎ及び狭域平滑値ｖ'ｍｅａｎ－ｓ＿ｍ，ｎが平滑化処理前の輝度ｖｍ，ｎよりも小さくなる場合がある。このような場合、表示画像においてピーク輝度の鈍化や、画像中の低階調領域から高階調領域に向けてぼんやりと暗い領域が現れる所謂黒ハローが知覚され、高階調領域の表示品位が低下する可能性がある。本実施形態において、絶対輝度算出部８３ａ，８６ａが算出する輝度最大値ｖｍａｘ－ｌ＿ｍ，ｎ，ｖｍａｘ－ｓ＿ｍ，ｎは、このような平滑化処理に伴う輝度の減少を回避するための輝度の下限値として機能する。輝度最大値ｖｍａｘ－ｌ＿ｍ，ｎ，ｖｍａｘ－ｓ＿ｍ，ｎに基づき設定された対象画素ｉｍ，ｎについての輝度下限値ｖｌｉｍｉｔ－ｌ＿ｍ，ｎ，ｖｌｉｍｉｔ－ｓ＿ｍ，ｎを用いて輝度情報値ｖ'ｌ＿ｍ，ｎ，ｖ'ｓ＿ｍ，ｎを算出することにより、広域平滑値ｖ'ｍｅａｎ－ｌ＿ｍ及び狭域平滑値ｖ'ｍｅａｎ－ｓ＿ｍ，ｎが平滑化処理前の輝度ｖｍ，ｎ以上の値となり、ピーク輝度の鈍化及び黒ハローを抑制することが可能となる。
　なお、絶対輝度算出部８３ａ，８６ａは、上記の構成に限定されるものではない。例えば、輝度最大値ｖｍａｘ－ｌ＿ｍ，ｎと，ｖｍａｘ－ｓ＿ｍ，ｎにさらに別の演算処理を行った値を出力する構成や、注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎ，Ｂｓ＿ｍ，ｎにおける輝度Ｖの他の代表値を出力する構成としてもよい。
＜相対輝度算出部８３ｂ，８６ｂ＞
　相対輝度算出部８３ｂ，８６ｂにおける対象画素毎の処理、及び当該処理の効果について、より詳細に説明する。第１前処理部８３の相対輝度算出部８３ｂは、図１４Ａの注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎの輝度Ｖに対してフィルタサイズがｊｌ×ｊｌの平均化フィルタ８３ｂ１を適用して、対象画素ｉｍ，ｎに対応する輝度平均値ｖｍｅａｎ－ｌ＿ｍ，ｎを算出する。従って、輝度平均値ｖｍｅａｎ－ｌ＿ｍ，ｎは、注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎ内の画素の輝度Ｖの総和をｊｌ×ｊｌで除した値となる。相対輝度算出部８３ｂが用いるＬＵＴ８３ｂ２には、入力データとしての輝度平均値Ｖｍｅａｎ－ｌに対応付けられた出力データとして対応値ｆｖ－ｌが格納されている。このようなＬＵＴ８３ｂ２を用いて、輝度平均値ｖｍｅａｎ－ｌ＿ｍ，ｎから対象画素ｉｍ，ｎについての対応値ｆｖ－ｌ＿ｍ，ｎを決定する。
　第２前処理部８６の相対輝度算出部８６ｂは、図１４Ｂの注目領域Ｂｓ＿ｍ，ｎの輝度Ｖに対してフィルタサイズがｊｓ×ｊｓの平均化フィルタ８６ｂ１を適用して、対象画素ｉｍ，ｎに対応する輝度平均値ｖｍｅａｎ－ｓ＿ｍ，ｎを算出する。従って、輝度平均値ｖｍｅａｎ－ｓ＿ｍ，ｎは、注目領域Ｂｓ＿ｍ，ｎ内の画素の輝度Ｖの総和をｊｓ×ｊｓで除した値となる。相対輝度算出部８６ｂが用いるＬＵＴ８６ｂ２には、入力データとしての輝度平均値Ｖｍｅａｎ－ｓに対応付けられた出力データとして対応値ｆｓ－ｌが格納されている。このようなＬＵＴ８６ｂ２を用いて、輝度平均値ｖｍｅａｎ－ｓ＿ｍ，ｎから対象画素ｉｍ，ｎについての対応値ｆｓ－ｌ＿ｍ，ｎを決定する。
　第２パネル２２を使用することにより、換言すれば、第２パネル２２の階調値を小さくすることにより、特に低諧調領域の表示品位を向上させることができる。一方、対象画素の周辺が相対的に高輝度の領域である場合には、当該領域から拡散する光の存在により、相対的に低輝度である対象画素の表現力の変化が知覚されにくいため、第２パネル２２を使用する意義が低くなる。本実施形態において、相対輝度算出部８３ｂ，８６ｂ決定する対応値ｆｖ－ｌ＿ｍ，ｎ，ｆｓ－ｌ＿ｍ，ｎは、注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎ，Ｂｓ＿ｍ，ｎ内の対象画素について、第２パネル２２を使用することによる表現力の向上効果が知覚可能なレベルで期待できる輝度の下限値として機能する。対応値ｆｖ－ｌ＿ｍ，ｎ，ｆｓ－ｌ＿ｍ，ｎに基づき設定された対象画素ｉｍ，ｎについての輝度下限値ｖｌｉｍｉｔ－ｌ＿ｍ，ｎ，ｖｌｉｍｉｔ－ｓ＿ｍ，ｎを用いて輝度情報値ｖ'ｌ＿ｍ，ｎ，ｖ'ｓ＿ｍ，ｎを算出することにより、低輝度の画素における表現力の向上効果を享受しつつ、第２パネル２２の使用を最小限にとどめることが可能となる。
　ここで、相対輝度算出部８３ｂ，８６ｂが用いるＬＵＴ８３ｂ２，８６ｂ２において、対応値ｆｖ－ｌ，ｆｖ－ｓは、輝度平均値Ｖｍｅａｎ－ｌ，Ｖｍｅａｎ－ｓの各々に対して単調非減少であることが好ましい。このような構成により、輝度平均値Ｖｍｅａｎ－ｌ，Ｖｍｅａｎ－ｓが比較的低い領域において第２パネル２２を使用して表示品位を向上させるとともに、輝度平均値Ｖｍｅａｎ－ｌ，Ｖｍｅａｎ－ｓが比較的高い領域において第２パネル２２の使用を最小限にとどめることができる。
　図１５は、相対輝度算出部８３ｂのＬＵＴ８３ｂ２における輝度平均値Ｖｍｅａｎ－ｌと対応値ｆｖ－ｌの関係の一例を示すグラフである。輝度平均値Ｖｍｅａｎ－ｌの増加に伴い対応値ｆｖ－ｌが直線的に増加し、輝度平均値Ｖｍｅａｎ－ｌが比較的高い側では対応値ｆｖ－ｌ＝１で一定となる。なお、輝度平均値Ｖｍｅａｎ－ｌと対応値ｆｖ－ｌの関係はこの例に限定されるものではなく、例えば、曲線状に単調非減少となる関係としてもよい。また、相対輝度算出部８６ｂのＬＵＴ８６ｂ２における輝度平均値Ｖｍｅａｎ－ｓと対応値ｆｖ－ｓの関係は、相対輝度算出部８３ｂのＬＵＴ８３ｂ２における輝度平均値Ｖｍｅａｎ－ｌと対応値ｆｖ－ｌの関係と同一であってもよく、異なってもよい。
　なお、相対輝度算出部８３ｂ，８６ｂは、上記の構成に限定されるものではない。例えば、輝度平均値ｖｍｅａｎ－ｌ＿ｍ，ｎ，ｖｍｅａｎ－ｓ＿ｍ，ｎにさらに別の演算処理を行った値、又は注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎ，Ｂｓ＿ｍ，ｎにおける輝度の他の代表値（例えば、中央値、最頻値、ガウシアンフィルタを用いて重みづけを行った値）を用いて、対応値ｆｖ－ｌ＿ｍ，ｎ，ｆｓ－ｌ＿ｍ，ｎを決定する構成としてもよい。
＜調整係数算出部８３ｃ，８６ｃ＞
　調整係数算出部８３ｃ，８６ｃにおける対象画素毎の処理、及び当該処理の効果について、より詳細に説明する。第１前処理部８３の調整係数算出部８３ｃは、注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎの線形信号ＲＧＢに対してフィルタサイズがｊｌ×ｊｌの平均化フィルタ８３ｃ１を適用して、対象画素ｉｍ，ｎに対応する階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｌ＿ｍ，ｎを算出する。本実施形態においては、注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎの画素ごとに色成分の階調値の平均値を算出し、当該平均値に対して平均化フィルタ８３ｃ１を適用することにより、階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｌ＿ｍ，ｎを算出する。調整係数算出部８３ｃが用いるＬＵＴ８３ｃ２には、入力データとしての階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｌに対応付けられた出力データとして調整係数ｆａ－ｌが格納されている。このようなＬＵＴ８３ｃ２を用いて、階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｌ＿ｍ，ｎから対象画素ｉｍ，ｎについての調整係数ｆａ－ｌ＿ｍ，ｎを決定する。
　第２前処理部８６の調整係数算出部８６ｃは、注目領域Ｂｓ＿ｍ，ｎの線形信号ＲＧＢに対してフィルタサイズがｊｓ×ｊｓの平均化フィルタ８６ｃ１を適用して、対象画素ｉｍ，ｎに対応する階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｓ＿ｍ，ｎを算出する。本実施形態においては、注目領域Ｂｓ＿ｍ，ｎの画素ごとに色成分の階調値の平均値を算出し、当該平均値に対して平均化フィルタ８６ｃ１を適用することにより、階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｓ＿ｍ，ｎを算出する。調整係数算出部８６ｃが用いるＬＵＴ８６ｃ２には、入力データとしての階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｓに対応付けられた出力データとして調整係数ｆａ－ｓが格納されている。このようなＬＵＴ８６ｃ２を用いて、階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｓ＿ｍ，ｎから対象画素ｉｍ，ｎについての調整係数ｆａ－ｓ＿ｍ，ｎを決定する。
　第２パネル２２を使用することによる表現力の向上効果は、画素の各色成分の階調値によっても変化する。本実施形態において、調整係数算出部８３ｃ，８６ｃが決定する調整係数ｆａ－ｌ＿ｍ，ｎ，ｆａ－ｓ＿ｍ，ｎは、注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎ，Ｂｓ＿ｍ，ｎ内の対象画素ｉｍ，ｎについて、色成分の階調値に基づく第２パネル２２の必要度合いを反映した係数として機能する。従って、調整係数ｆａ－ｌ＿ｍ，ｎ，ｆａ－ｓ＿ｍ，ｎを用いて輝度情報値ｖ'ｌ＿ｍ，ｎ，ｖ'ｓ＿ｍ，ｎを算出することにより、低諧調領域における表示品位の向上効果を享受しつつ、第２パネル２２の使用を最小限にとどめることが可能となる。
　ここで、調整係数算出部８３ｃ，８６ｃが用いるＬＵＴ８３ｃ２，８６ｃ２において、調整係数ｆａ－ｌ，ｆａ－ｓは、階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｌ，ＲＧＢｍｅａｎ－ｓの各々に対して単調非増加であることが好ましい。このような構成により、階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｌ，ＲＧＢｍｅａｎ－ｓが比較的低い領域において第２パネル２２を使用して表示品位を向上させるとともに、階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｌ，ＲＧＢｍｅａｎ－ｓが比較的高い領域において第２パネル２２の使用を最小限にとどめることができる。
　図１６は、調整係数算出部８３ｃのＬＵＴ８３ｃ２における階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｌと調整係数ｆａ－ｌの関係の一例を示すグラフである。横軸は、階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｌを０以上１以下の範囲で正規化した値を示している。階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｌの増加に伴い調整係数ｆａ－ｌが直線的に減少し、階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｌが比較的高い側では調整係数ｆａ－ｌ＝０で一定となる。なお、階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｌと調整係数ｆａ－ｌの関係はこの例に限定されるものではなく、例えば、曲線状に単調非増加となる関係としてもよい。また、調整係数算出部８６ｃのＬＵＴ８６ｃ２における階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｓと調整係数ｆａ－ｓの関係は、調整係数算出部８３ｃのＬＵＴ８３ｃ２における階調平均値ＲＧＢｍｅａｎ－ｌと調整係数ｆａ－ｌの関係と同一であってもよく、異なってもよい。
　なお、調整係数算出部８３ｃ，８６ｃは、上記の構成に限定されるものではない。例えば、観察者による各色成分の感度の差異や表示パネルの光学特性を考慮して各色成分に対応する線形信号ＲＧＢの信号値に重み付けを行い、重み付けした信号値に対して平均化フィルタ８３ｃ１，８６ｃ１を適用してもよい。また、注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎ，Ｂｓ＿ｍ，ｎにおける階調値の他の代表値（例えば、中央値、最頻値、ガウシアンフィルタを用いて重みづけを行った値）を用いて調整係数ｆａ－ｌ＿ｍ，ｎ，ｆａ－ｓ＿ｍ，ｎを決定する構成としてもよい。
＜注目領域＞
　第１前処理部８３の絶対輝度算出部８３ａ、相対輝度算出部８３ｂ、及び調整係数算出部８３ｃにおける対象画素ｉｍ，ｎに対応する注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎは、第１平滑化処理部８４における対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎと同一か、対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎよりも拡大した領域となるように設定することが好ましい。同様に、第２前処理部８６の絶対輝度算出部８３ａ、相対輝度算出部８３ｂ、及び調整係数算出部８３ｃにおける対象画素ｉｍ，ｎに対応する注目領域Ｂｓ＿ｍ，ｎは、第２平滑化処理部８７における対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎと同一か、対象領域Ａｓ＿ｍ，ｎよりも拡大した領域となるように設定することが好ましい。
　注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎ，Ｂｓ＿ｍ，ｎを各平滑化処理部８４，８７における対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎ，Ａｓ＿ｍ，ｎと同一とすることにより、対象画素ｉｍ，ｎを正面から見た際に絶対輝度算出部８３ａ，８６ａ、相対輝度算出部８３ｂ，８６ｂ、及び調整係数算出部８３ｃ，８６ｃに係る上記の効果を享受することができる。また、注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎ，Ｂｓ＿ｍ，ｎを各平滑化処理部８４，８７における対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎ，Ａｓ＿ｍ，ｎよりも拡大させることにより、対象画素ｉｍ，ｎを斜め方向から見た際にも絶対輝度算出部８３ａ，８６ａ、相対輝度算出部８３ｂ，８６ｂ、及び調整係数算出部８３ｃ，８６ｃに係る上記の効果を享受することができる。なお、各平滑化処理部８４，８７における対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎ，Ａｓ＿ｍ，ｎに対する注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎ，Ｂｓ＿ｍ，ｎの拡大量が大きすぎると、白ハロー等の弊害が起きやすくなる。従って、実際の表示パネルの条件に応じた当該弊害の起きやすさを考慮して、注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎ，Ｂｓ＿ｍ，ｎを各平滑化処理部８４，８７における対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎ，Ａｓ＿ｍ，ｎに対してわずかに拡大させることが好ましい。注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎ，Ｂｓ＿ｍ，ｎを各平滑化処理部８４，８７における対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎ，Ａｓ＿ｍ，ｎの各々に対して、行方向及び列方向にｈ画素ずつ拡大させる場合、例えば、１≦ｈ≦１５であり、好ましくは、１≦ｈ≦１０であり、本実施形態においては、ｈ＝４である。ｈは、具体的には例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
　なお、本実施形態では、第１前処理部８３の絶対輝度算出部８３ａ、相対輝度算出部８３ｂ、及び調整係数算出部８３ｃにおいては、対象画素ｉｍ，ｎに対応する注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎを同一とし、第２前処理部８６の絶対輝度算出部８６ａ、相対輝度算出部８６ｂ、及び調整係数算出部８６ｃにおいては、対象画素ｉｍ，ｎに対応する注目領域Ｂｓ＿ｍ，ｎを同一とした。注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎ，Ｂｓ＿ｍ，ｎの設定態様はこれに限定されるものではなく、例えば、第１前処理部８３の絶対輝度算出部８３ａ、相対輝度算出部８３ｂ、及び調整係数算出部８３ｃにおける注目領域、及び第２前処理部８６の絶対輝度算出部８６ａ、相対輝度算出部８６ｂ、及び調整係数算出部８６ｃにおける注目領域を各々相互に異なるように設定してもよい。
４．他の実施形態
　本発明は、コンピュータ、又は表示装置に設けられたプロセッサに、表示装置に画像を表示する方法を実行させるためのプログラムであって、前記方法は、広域平滑ステップと、狭域平滑ステップと、ブレンドステップと、表示ステップとを備え、前記表示装置は、光源と、積層して配置される複数の表示パネルとを備え、前記複数の表示パネルは、第１パネルと、前記光源及び第１パネルの間に配置される第２パネルとを備え、前記広域平滑ステップでは、入力画像中の対象画素及び前記対象画素の周辺画素を含む対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行って広域平滑値を出力し、前記狭域平滑ステップでは、前記対象画素及び前記対象画素の周辺画素を含み前記広域平滑ステップの前記対象領域よりも小さい対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行って狭域平滑値を出力し、前記ブレンドステップでは、前記広域平滑値及び前記狭域平滑値を所定のブレンド率でブレンドしたブレンド値を出力し、前記表示ステップでは、前記ブレンド値を用いて生成された画像を第２パネルに表示し、前記輝度情報値は、画素の輝度を用いて生成される、プログラムとして提供することもできる。当該プログラムは、内蔵の記憶部に格納してもよく、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体に格納してもよい。また、外部の記憶部に格納されたプログラムを読み出し、いわゆるクラウドコンピューティングにより実現してもよい。
　上記実施形態においては、線形変換部３１が、Ｒ，Ｇ，Ｂ成分の各々について１０ビットで階調が表現される入力信号ＲＧＢγを入力画像データとして受信する構成であったが、入力画像データの形式はこれに限定されるものではない。一例として、入力画像データとして、Ｒ，Ｇ，Ｂ成分の各々について８ビットで階調が表現される入力信号を用いてもよい。
　上記実施形態においては、対象画素ｉｍ，ｎに対応する対象領域Ａｌ＿ｍ，ｎ，Ａｓ＿ｍ，ｎ、近傍領域Ａｎ＿ｍ，ｎ、及び注目領域Ｂｌ＿ｍ，ｎ，Ｂｓ＿ｍ，ｎとして四角形状の領域を設定したが、各領域の形状はこれに限定されるものではない。好ましくは、対象画素ｉｍ，ｎを凡そ中心とし、行方向及び列方向の各々において線対称な形状を有するように各領域を設定する。例えば、対象画素ｉｍ，ｎを凡そ中心とする略楕円形状又は略長円形状となるように各領域を設定してもよい。
　以上、本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１：表示装置、２：表示部、３：画像処理部、４：第１画像生成部、５：第１主処理部、６：第１非線形変換部、７：第２画像生成部、８：第２主処理部、９：第２非線形変換部、２１：第１パネル、２２：第２パネル、２３：光源、３１：線形変換部、５１：係数算出部、５２：演算部、８１：輝度変換部、８２：広域平滑部、８３：第１前処理部、８３ａ：絶対輝度算出部、８３ｂ：相対輝度算出部、８３ｂ１：平均化フィルタ、８３ｃ：調整係数算出部、８３ｃ１：平均化フィルタ、８３ｄ：調整値算出部、８４：第１平滑化処理部、８５：狭域平滑部、８６：第２前処理部、８６ａ：絶対輝度算出部、８６ｂ：相対輝度算出部、８６ｂ１：平均化フィルタ、８６ｃ：調整係数算出部、８６ｃ１：平均化フィルタ、８６ｄ：調整値算出部、８７：第２平滑化処理部、８８：ブレンド部、８８ａ：ブレンド率決定部、８８ａ１：ＬＰＦ、８８ｂ：ブレンド処理部、ｐ１：画素、ｐ２：画素

Claims (10)

  1. 　画像を表示する表示装置であって、
    　光源と、積層して配置される複数の表示パネルと、広域平滑部と、狭域平滑部と、ブレンド部とを備え、
    　前記複数の表示パネルは、第１パネルと、前記光源及び第１パネルの間に配置される第２パネルとを備え、
    　前記広域平滑部は、入力画像中の対象画素及び前記対象画素の周辺画素を含む対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行って広域平滑値を出力し、
    　前記狭域平滑部は、前記対象画素及び前記対象画素の周辺画素を含み前記広域平滑部の前記対象領域よりも小さい対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行って狭域平滑値を出力し、
    　前記ブレンド部は、前記広域平滑値及び前記狭域平滑値を所定のブレンド率でブレンドしたブレンド値を出力し、
    　第２パネルは、前記ブレンド値を用いて生成された画像を表示し、
    　前記輝度情報値は、画素の輝度を用いて生成される、表示装置。
  2. 　請求項１に記載の表示装置であって、
    　前記ブレンド部は、ブレンド率決定部と、ブレンド処理部とを備え、
    　前記ブレンド率決定部は、前記対象画素の輝度、又は前記対象画素及び前記対象画素の近傍画素を含む近傍領域の輝度を用いて輝度レベルを算出し、前記輝度レベルに基づき前記ブレンド率を決定し、
    　前記ブレンド処理部は、前記ブレンド率を用いて前記ブレンド値を出力する、表示装置。
  3. 　請求項２に記載の表示装置であって、
    　前記ブレンド率決定部は、前記広域平滑値の前記ブレンド率が前記輝度レベルに対して単調非減少となるように、前記ブレンド率を決定する、表示装置。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の表示装置であって、
    　前記広域平滑部は、第１前処理部と、第１平滑化処理部を備え、
    　第１前処理部は、前記広域平滑部の前記対象領域を少なくとも含む領域内の各画素の輝度、及び前記各画素の前記輝度の代表値から選ばれた少なくとも１つを用いて、前記広域平滑部において用いられる前記輝度情報値を生成し、
    　第１平滑化処理部は、当該輝度情報値に対して平滑化処理を行って前記広域平滑値を出力する、表示装置。
  5. 　請求項４に記載の表示装置であって、
    　第１前処理部は、前記各画素の色成分の階調値をさらに用いて、前記広域平滑部の前記対象領域の前記輝度情報値を生成する、表示装置。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の表示装置であって、
    　前記狭域平滑部は、第２前処理部と、第２平滑化処理部を備え、
    　第２前処理部は、前記狭域平滑部の前記対象領域を少なくとも含む領域内の各画素の輝度、及び当該各画素の前記輝度の代表値から選ばれた少なくとも１つを用いて、前記狭域平滑部において用いられる前記輝度情報値を生成し、
    　第２平滑化処理部は、当該輝度情報値に対して平滑化処理を行って前記狭域平滑値を出力する、表示装置。
  7. 　請求項６に記載の表示装置であって、
    　第２前処理部は、前記狭域平滑部の前記対象領域を少なくとも含む前記領域内の前記各画素の色成分の階調値をさらに用いて、前記狭域平滑部の前記対象領域の前記輝度情報値を生成する、表示装置。
  8. 　請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の表示装置であって、
    　前記平滑化処理は、平均化フィルタを用いた処理である、表示装置。
  9. 　表示装置に画像を表示する方法であって、
    　広域平滑ステップと、狭域平滑ステップと、ブレンドステップと、表示ステップとを備え、
    　前記表示装置は、光源と、積層して配置される複数の表示パネルとを備え、
    　前記複数の表示パネルは、第１パネルと、前記光源及び第１パネルの間に配置される第２パネルとを備え、
    　前記広域平滑ステップでは、入力画像中の対象画素及び前記対象画素の周辺画素を含む対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行って広域平滑値を出力し、
    　前記狭域平滑ステップでは、前記対象画素及び前記対象画素の周辺画素を含み前記広域平滑ステップの前記対象領域よりも小さい対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行って狭域平滑値を出力し、
    　前記ブレンドステップでは、前記広域平滑値及び前記狭域平滑値を所定のブレンド率でブレンドしたブレンド値を出力し、
    　前記表示ステップでは、前記ブレンド値を用いて生成された画像を第２パネルに表示し、
    　前記輝度情報値は、画素の輝度を用いて生成される、方法。
  10. 　コンピュータ、又は表示装置に設けられたプロセッサに、前記表示装置に画像を表示する方法を実行させるためのプログラムであって、
    　前記方法は、広域平滑ステップと、狭域平滑ステップと、ブレンドステップと、表示ステップとを備え、
    　前記表示装置は、光源と、積層して配置される複数の表示パネルとを備え、
    　前記複数の表示パネルは、第１パネルと、前記光源及び第１パネルの間に配置される第２パネルとを備え、
    　前記広域平滑ステップでは、入力画像中の対象画素及び前記対象画素の周辺画素を含む対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行って広域平滑値を出力し、
    　前記狭域平滑ステップでは、前記対象画素及び前記対象画素の周辺画素を含み前記広域平滑ステップの前記対象領域よりも小さい対象領域の輝度情報値に対して平滑化処理を行って狭域平滑値を出力し、
    　前記ブレンドステップでは、前記広域平滑値及び前記狭域平滑値を所定のブレンド率でブレンドしたブレンド値を出力し、
    　前記表示ステップでは、前記ブレンド値を用いて生成された画像を第２パネルに表示し、
    　前記輝度情報値は、画素の輝度を用いて生成される、プログラム。
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