CN100345172C - 图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明特征在于，从图像信号中检测出灰度有倾斜且有活动的区域，并根据该区域的活动的大小和方向以及灰度的倾斜的大小和方向，将图像信号的规定的灰度修正成别的灰度，使成为动画伪轮廓的原因的中间非点亮亚场分散，从而进行抑制了动画伪轮廓的图像显示。

Description

图像显示装置
技术领域
本发明涉及等离子体显示器面板(以下简称PDP)等使用亚场(サブフイ一ルド，或子场)的图像显示装置。
背景技术
通常，在PDP等利用亚场进行灰度显示的图像显示装置中，在动画部分有时会观测到被称为动画伪轮廓的噪声状的画质劣化。动画伪轮廓是因亚场的点亮图案不随灰度值的连续变化而连续变化的原因而产生的。例如已知增加亚场的数量就能够使这种动画伪轮廓得到改善，但若增加亚场的数量，用于点亮的时间就会减少，从而得不到所需的亮度。
因此，有人尝试用不增加亚场的数量而在有活动的区域限制亚场的组合的方法来抑制动画伪轮廓(例如参照特开2000-276100号公报)。在这种以往的图像显示装置中，在有图像活动的部分限制用于显示的灰度，利用难以产生动画伪轮廓的灰度的组合来显示图像，而为了补偿因灰度数的下降而带来的画质劣化，通过增加经过(高频)振动(デイザ)处理的伪灰度来确保一定的灰度性。
但是，在以往的图像显示装置中，若为了提高动画伪轮廓的抑制效果而进一步限制灰度，则补偿画质下降的高频振动处理所使用的图案会显眼(容易看出)，实质上能够表现的灰度数会降低。
本发明是为了解决这个问题而实施的，其目的在于提供即能够抑制动画伪轮廓又可以进行良好的灰度显示的图像显示装置。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的图像显示装置的特征在于：具有能够将图像信号的规定的灰度修正成别的灰度的灰度修正单元，该灰度修正单元从针对规定的各个灰度而设定的多个修正灰度中选择一个。
附图说明
图1是本发明实施方式1的图像显示装置的电路框图；
图2是本发明实施方式1的图像显示装置的灰度修正单元的电路框图；
图3是本发明实施方式1～5的图像显示装置的显示灰度和为了显示该灰度而点亮的亚场的组合的示意图，其中，灰度值的范围在0～127；
图4是本发明实施方式1～5的图像显示装置的显示灰度和为了显示该灰度而点亮的亚场的组合的示意图，其中，灰度值的范围在128～255；
图5是说明有活动的倾斜(梯度)灰度区域产生动画伪轮廓的原因的图；
图6是表示本发明实施方式1的灰度修正单元的修正图案的图；
图7是本发明实施方式1的图像显示装置的各亚场对于各灰度的平均点亮概率图；
图8是本发明实施方式2的图像显示装置的灰度修正单元的电路框图；
图9是表示本发明实施方式2的灰度修正单元的修正图案的图；
图10是本发明实施方式2的图像显示装置的各亚场对于各灰度的平均点亮概率图；
图11是表示本发明实施方式3的灰度修正单元的修正图案的图；
图12是本发明实施方式3的图像显示装置的各亚场对于各灰度的平均点亮概率图；
图13是表示本发明实施方式4的灰度修正单元的修正图案的图；
图14是本发明实施方式4的图像显示装置的各亚场对于各灰度的平均点亮概率图；
图15是本发明实施方式5的图像显示装置的电路框图；
图16是本发明实施方式5中由修正图案决定单元决定的修正图案与倾斜(梯度)的大小及活动方向之间的关系图；
图17是本发明实施方式1～5的图像显示装置的其他电路框图。
具体实施方式
下面利用附图来说明本发明一实施方式的图像显示装置。
实施方式1
图1是本发明实施方式1的图像显示装置的电路框图。倾斜检测单元21根据图像信号10从图像中检测出灰度有倾斜(梯度)的区域(以下简称倾斜灰度区域)。活动检测单元31根据图像信号10从图像中检测出有活动(运动)的区域。修正区域检测单元41通过求出倾斜检测单元21的输出与活动检测单元31的输出的逻辑积来检测出有活动的倾斜区域，并将其作为修正区域。灰度修正单元61进行在图像信号10上加以修正值的加法运算，将图像信号10的规定的灰度修正成别的灰度。
此外，图像信号选择单元71在有活动的倾斜灰度区域选择灰度修正单元61的输出，在其他区域选择图像信号10。亚场编码单元80将图像信号选择单元71的输出转换成亚场信号后提供给等离子体显示器90。
图2是本发明实施方式1的图像显示装置的灰度修正单元61的电路框图。修正值产生单元612对图像信号的各灰度分别产生两个修正值-m和+m。修正值转换单元613将两个修正值以像素单位、线单位交替地或随机地转换。加法运算单元614将修正值转换单元613的输出与图像信号相加，将图像信号的规定的信号转换成修正灰度，作为修正图像信号而输出。此外，因为修正值有-m和+m的值，所以加以这些修正值的修正灰度的平均值等于修正前的灰度，并且由于修正转换单元613使这些休正值以像素单位、线单位交替地或随机地转换，所以修正图像信号的平均值不会因修正而变化。
减法运算单元615计算出修正前的图像信号与修正图像信号之差，该差信号被规定的延迟单元616延迟后利用加法运算单元617将其加在输入信号上。将这种反馈型电路结构作为灰度修正单元来使用，可以使包含周边像素的平均的灰度值接近修正前的灰度值，将伴随灰度修正的灰度的误差虚拟地修正。
下面说明实施方式1的图像显示装置的工作。在本实施方式中，将一个场分割成12个亚场(SF1、SF2、...SF12)，各亚场分别具有(1、2、4、8、12、20、24、28、32、36、40、48)的亮度权重。
图3和图4是显示灰度与为了显示该灰度而点亮的亚场的组合的图示，图3的灰度值范围为0～127，图4的灰度值范围为128～255。在此，用“●”表示的亚场是点亮的亚场。此外，为了使图容易看，省略了具有下位的二位亮度权重的亚场(SF1、SF2)。
通常，根据该亚场的组合对输入图像信号进行灰度显示。但是，该组合原样不变地用于有活动的倾斜灰度区域时，有时会产生很强的动画伪轮廓。
本发明的发明者们通过对动画伪轮廓的研究后发现，在构成一个场的亚场中，亮度权重比具有最大亮度权重的点亮亚场小的非点亮亚场(以下简称中间非点亮亚场)是由灰度的倾斜和活动的组合而产生动画伪轮廓的原因。尤其是中间非点亮亚场中的具有最大亮度权重的亚场(以下简称最大中间非点亮亚场)是动画伪轮廓的主要原因。下面说明有活动的倾斜灰度区域产生动画伪轮廓的理由。
图5是为了说明有活动的倾斜灰度区域产生动画伪轮廓的理由的图。在此，如图5A所示，例如所考虑的是如下的图像，即，灰度值大约在“164”～“184”的范围且左侧暗、越往右越亮的倾斜灰度区域向左方向移动。图5B是将上述倾斜灰度区域展开成亚场的图，其中，横轴与水平方向的画面位置对应，纵轴与时间经过对应。在此，为了使图容易看，只图示了六个亚场(SF6、SF7...SF11)。该图中的阴影部分表示非点亮的亚场。当倾斜灰度区域静止时，如箭头C所示，人的视线也静止在画面上，因此能够识别原来的灰度。但是，当倾斜灰度区域向左方向移动时，视线也向左方向移动，因此在箭头A所示的地方成为视线追随最大中间非点亮亚场的状态，从而在倾斜灰度区域中识别非常暗的暗线。图4的箭头A表示与图5B的箭头A相同视线的活动。
由此可知，视线以追随倾斜灰度区域内的中间非点亮亚场的速度移动时会产生很强的动画伪轮廓。从上述例子中可知，视线若以灰度值从“164”增至“184”的期间经过从SF6至SF11的速度移动，则会连续地识别最大中间非点亮亚场，出现作为伪轮廓的暗线。
反之，若知道画面内的倾斜灰度区域的位置与倾斜的程度及其活动量，就可以预测产生伪轮廓的区域。
图6表示本实施方式1的灰度修正单元61的修正图案，图6A表示修正前的灰度值与点亮亚场之间的关系，图6B表示修正后的灰度值与点亮亚场之间的关系。为了便于说明，图6只示出了从“168”至“207”的灰度。灰度修正单元61通过修正灰度来点亮修正前的最大中间非点亮亚场，而以1/2的概率使其前后的亚场成为非点亮亚场。即，作为修正灰度，选择使修正前的灰度的最大中间非点亮亚场(亮度权重小于具有最大亮度权重的点亮亚场的非点亮亚场中的亮度权重最大的亚场)点亮的灰度，从而使成为动画伪轮廓的原因的最大中间非点亮亚场分散成其前后的亚场。例如，对于灰度“168”的信号加以-m＝-4、+m＝4的修正值，变成灰度“164”与灰度“172”两个修正灰度，以像素单位、线单位交替地转换而输出。此时，原来的灰度“168”被修正成修正灰度“164”或“172”，因为各自的修正概率是1/2，所以平均值保持原来的灰度“168”。
图7B表示实施方式1的图像显示装置的各亚场对于各灰度的平均点亮概率。各栏中的数值是修正后的点亮概率，其中，“1”、“1/2”分别表示点亮概率1、1/2，空栏表示点亮概率0。例如，对于灰度“168”的信号来说，修正前的最大中间非点亮亚场是SF10，其点亮概率是0，而修正后的中间非点亮亚场分散成SF9和SF11，且SF9和SF11的点亮概率也为1/2，因此，修正区域的动画伪轮廓也被分散，从而可以提高画质。
此外，图7A是与图6B相同的图。
如上所述，动画伪轮廓是因在由灰度值的倾斜与其活动而决定的特定区域中存在很多的中间非点亮亚场、或存在亮度权重大的最大中间非点亮亚场而产生的。因此，在本实施方式1中，根据灰度值的倾斜与其活动来抽取修正区域，在该区域进行使成为产生动画伪轮廓的原因的中间非点亮亚场、特别是最大中间非点亮亚场分散成周围的亚场的灰度修正，因此能够有效地抑制动画伪轮廓。
实施方式2
对于本发明实施方式2的图像显示装置来说，将成为动画伪轮廓的原因的中间非点亮亚场分散成其前后的亚场的这一点与实施方式1的图像显示装置相同。与实施方式1的不同之处在于，与实施方式1相比，灰度修正单元将最大中间非点亮亚场分散的范围更宽，并且提高了这些亚场的点亮概率。
图8是本发明实施方式2的图像显示装置的灰度修正单元62的电路框图。与实施方式1的不同之处在于，修正值产生单元622对各灰度分别产生四个修正值-m2、-m1、+m1、+m2，修正值转换单元623将这四个修正值以像素单位、线单位交替地或随机地切换。
此外，实施方式2的图像显示装置的电路框图是将图1的灰度修正单元61替换成图8所示的灰度修正单元62的电路框图。
图9是表示实施方式2的灰度修正单元62的修正图案的图示，图9A表示修正前的灰度值与点亮亚场之间的关系，图9B表示修正后的灰度值与点亮亚场之间的关系。此外，图9只图示了对于从“168”至“207”的灰度的点亮亚场的组合。
例如，对于灰度值“168”的信号加以-m2＝-12、-m1＝-4、+m1＝4、+m2＝12的修正值，转换成灰度“156”、“164”、“172”、“180”四个修正灰度，以像素单位、线单位交替地或随机地切换而输出。此时作为修正灰度的平均值也会保持原来的灰度。
图10B表示实施方式2的图像显示装置的各亚场对于各灰度的平均点亮概率。各栏的数值是修正后的点亮概率，其中，“1”、“3/4”、“1/2”、“1/4”分别表示点亮概率1、3/4、1/2、1/4，空栏表示点亮概率0。例如，对于灰度“168”的信号来说，修正前的中间非点亮亚场是SF10，点亮概率是0，而修正后的中间非点亮亚场分散成SF4、SF7、SF9、SF11，且它们的点亮概率也分别成为3/4、3/4、3/4、1/2，因此有活动的倾斜灰度区域的动画伪轮廓也被分散到更宽的范围，从而提高了图像显示质量。此外，图10A是与图9B相同的图。
如此，本实施方式将成为动画伪轮廓的原因的中间非点亮亚场的分散范围变得更宽，且提高了这些亚场的点亮概率，因此，其动画伪轮廓的抑制效果比实施方式1更大。
实施方式3
对于实施方式3的图像显示装置来说，将成为动画伪轮廓的原因的中间非点亮亚场分散成其前后的亚场的这一点与实施方式1的图像显示装置相同。与实施方式1的不同之处在于，将进行修正的规定的灰度限定在存在亮度权重大的中间非点亮亚场的灰度、或亮度权重最大的点亮亚场转换的灰度附近。
图11是表示本发明实施方式3的灰度修正单元的修正图案的图示，图11A表示修正前的灰度值与点亮亚场之间的关系，图11B表示修正后的灰度值与点亮亚场之间的关系。此外，图11只图示了对于从“156”至“219”的灰度的点亮亚场的组合。
如图11A所示，例如灰度“168”存在亮度权重大的最大中间非点亮亚场SF10，且在该灰度以上的灰度中，亮度权重最大的点亮亚场从SF10转换成SF11。此外，灰度“208”存在亮度权重大的最大中间非点亮亚场SF11，且以该灰度为界，亮度权重最大的点亮亚场从SF11转换成SF12。在实施方式3中，只在这些灰度附近即包括这些灰度的四个栏的灰度上进行灰度修正。即，如图11B所示，在灰度“160”～“175”、“200”～“215”进行灰度修正，而在“176”～“199”不进行灰度修正。
图12B是实施方式3的图像显示装置的各亚场对于各灰度的平均点亮概率的图示。在因最大中间非点亮亚场的亮度权重大而容易产生很强的动画伪轮廓的灰度“168”～“171”、“208”～“211”的附近，分散了最大中间非点亮亚场，且提高了这些亚场的点亮概率，而在最大中间非点亮亚场的亮度权重比较小的灰度“176”～“199”中没有进行修正值加法运算，因此可以避免过度的灰度修正。此外，图12A是与图11B相同的图。
这样，在实施方式3的图像显示装置中，将灰度修正限定在具有亮度权重大的最大中间非点亮亚场的灰度附近，因此，想进行比较平缓的修正时或想避免过度的修正时是有效的方法。
此外，实施方式3的图像显示装置的灰度修正单元可以利用专用的电路结构来实现，也可以利用与图2所示的电路结构相同的电路结构，而对于不进行灰度修正的灰度，使-m＝0、+m＝0。
实施方式4
对于实施方式4的图像显示装置来说，将灰度修正限定在存在亮度权重大的中间非点亮亚场的灰度、或亮度权重最大的点亮亚场转换的灰度的附近的这一点与实施方式3相同。与实施方式3的不同之处在于，与实施方式3相比，灰度修正单元将最大中间非点亮亚场分散到更宽的范围，并且提高了这些亚场的点亮概率，从而提高了动画伪轮廓的抑制效果。
图13是表示实施方式4的灰度修正单元的修正图案的图示，图13A表示修正前的灰度值与点亮亚场之间的关系，图13B表示修正后的灰度值与点亮亚场之间的关系。
此时，在包含灰度“168”和“208”的三个栏的灰度进行修正，作为修正值使用四个值-m2、-m1、+m1、+m2，将一个灰度分散成四个修正灰度。图14B表示此时对于各灰度的各亚场的平均点亮概率。与图12B相比，可知中间非点亮亚场和最大亮度权重点亮亚场被分散到更宽范围。此外，对于灰度“176”～“199”没有进行修正。在此，图14A是与图13B相同的图示。
此外，实施方式4的图像显示装置的灰度修正单元可以利用专用的电路结构来实现，也可以利用与图8所示的电路结构相同的电路结构，而对于不进行灰度修正的灰度，使-m2＝0、-m1＝0、+m1＝0、+m2＝0。
实施方式5
图15是本发明实施方式5的图像显示装置的电路框图。在实施方式5中，倾斜检测单元25不仅检测有没有倾斜，还检测倾斜程度与其方向，活动检测单元35不仅检测有没有活动，还检测其大小和方向。修正区域检测单元45根据倾斜的大小和方向以及活动的大小和方向来检测出需要进行修正的区域即修正区域。修正图案决定单元55根据倾斜的大小和方向以及活动的大小和方向来决定修正图案。灰度修正单元65具有多个修正图案，并切换这些图案。图像信号选择单元75在修正区域选择修正图像信号，在其他区域选择图像信号10。在实施方式5中，将实施方式1～4所使用的四个修正图案，即，图6、图9、图11、图13所示的修正图案按其倾斜的大小与方向以及活动的大小与方向进行切换。
在此，再说明一下被使用的四个修正图案的各自的特征。图6所示的修正图案(以下简称图案1)对具有中间非点亮亚场的灰度进行使其最大中间非点亮亚场分散成周围的亚场的灰度修正。图9所示的修正图案(以下简称图案2)修正与图案1相同的灰度，但由于其分散的范围宽，所以伪轮廓的抑制效果比图案1大。图11所示的修正图案(以下简称图案3)在亮度权重大的最大中间非点亮亚场、或最大点亮亚场被转换的灰度附近进行使最大中间非点亮亚场或最大点亮亚场分散的灰度修正。图13所示的修正图案(以下简称图案4)修正与图案3相同的灰度，但由于其分散的范围更宽，所以伪轮廓的抑制效果比图案3大。
图16是表示实施方式5中由修正图案决定单元55决定的修正图案与倾斜的大小及活动方向之间的关系的图示。灰度值的倾斜小且向低灰度方向移动时定为图案1、灰度值的倾斜大且向低灰度方向移动时定为图案2、灰度值的倾斜小且向高灰度方向移动时定为图案3、灰度值的倾斜大且向高灰度方向移动时定为图案4。此外，灰度值的倾斜非常小时几乎不会产生动画伪轮廓，且灰度值的倾斜非常大时，即使产生动画伪轮廓，图像也不会有不协调的感觉。此外，活动非常小时也很难看到动画伪轮廓。因此图16省略了对这些情况的说明。
下面说明动画伪轮廓与倾斜的方向及活动的方向之间的关系，并说明决定修正图案的方法。
如图5A所示，我们讲过，例如灰度值约在“164”～“184”的范围、且左侧暗、越往右越亮的倾斜区域向左方向移动时，在倾斜区域中会出现非常暗的暗线。这是因为如图4中的箭头A所示那样，视线追随倾斜区域而向左方向移动时会追随最大中间非点亮亚场。因此，倾斜灰度区域向低灰度方向移动时，需要进行将最大中间非点亮亚场分散的修正，即，需要图案1或图案2的修正。且灰度值的倾斜大时设定为动画伪轮廓的抑制效果大的图案2。
另一方面，若考虑如图5A所示的倾斜区域向右方向移动的情况时，由于视线也追随倾斜区域而向右方向移动，所以不会看到暗的暗线。但是，在如图4中箭头B所示那样在存在亮度权重大的中间非点亮亚场的灰度、或令度权最大的点亮亚场转换的灰度部分会看到高亮度的亮线。因此，此时最好只在该灰度附近进行灰度修正而将亮线分散。因此，在这种倾斜灰度区域向高灰度方向移动的情况下，将修正限定在存在亮度权重大的最大中间非点亮亚场的灰度、或亮度权重最大的点亮亚场转换的灰度附近，即，使用图案3或图案4就足够了。并且当灰度值的倾斜大时定为动画伪轮廓抑制效果大的图案4。
如上所述，实施方式5着眼于视觉上的动画伪轮廓随灰度倾斜的大小和活动方向而不同的事实，确定容易产生动画伪轮廓的区域，并根据动画伪轮廓的大小或其特性进行最恰当的修正。因此，在对动画伪轮廓进行有效地抑制时不会对动画部分进行过多的修正，并且不用对不产生动画伪轮廓的区域限制灰度。因此，无论在动画部分还是在静止画部分都能进行良好的图像显示。
此外，作为本发明实施方式1～5的图像显示装置，说明了图1、图2、图8、图15所示的电路结构，但不限于此，只要是能够实现将中间非点亮亚场分散的修正图案的电路结构就可以。图17是本发明实施方式1～5的图像显示装置的其他电路结构图的一个例子。
灰度修正单元100由多个灰度变换表构成，利用某个灰度变换表将图像信号10的灰度变换成修正灰度。倾斜检测单元20从图像信号10中检测出倾斜灰度区域并检测出倾斜的大小及其方向。活动检测单元30从图像信号10中检测出有活动的区域并检测出其大小和方向。变换表决定单元40根据倾斜检测单元2的输出和活动检测单元30的输出，决定灰度修正单元100应使用的灰度变换表。
若将该电路结构作为实施方式1的图像显示装置的电路结构而使用时，可以通过以下方法来实现，即，使灰度修正单元100具有三个灰度变换表，通过设定使各自的灰度变换表对输入图像信号的灰度分别输出加以-m的灰度、加以+m的灰度、以及不加修正值的灰度，在修正区域利用加以-m或+m的灰度变换表、在其他区域利用不加修正值的表而进行灰度变换。
此外，作为实施方式5的图像显示装置的电路结构而使用时，可以通过切换使用伴随四个修正图案的12种表和不进行修正的表共计13种灰度变换表来实现。
此外，在实施方式1～5中，说明了图3和图4所示的亚场结构，但使用亚场数量和其亮度权重等不同的其他亚场结构，也能够通过进行使中间非点亮亚场分散的灰度修正来获得同样的动画伪轮廓抑制的效果。
此外，活动检测单元不一定需要求出活动矢量，也可以利用基于图像信号的时间差分和灰度值的倾斜的简易的方法来代替。
产业利用性
如上所述，本发明的图像显示装置确定了容易产生动画伪轮廓的区域，并在该区域内进行最恰当的修正，因此，能够提供在实质上不降低灰度的前提下既可以抑制动画伪轮廓又能够进行良好的灰度显示的图像显示装置。

Claims (3)

1.一种图像显示装置，用多个亚场构成一个场，通过对各亚场进行点亮或非点亮的控制来进行多灰度显示，其特征在于，具有：
倾斜检测单元，从图像信号中检测出灰度值有倾斜的区域，并检测出上述有倾斜的区域的倾斜的大小和方向；
活动检测单元，从图像信号中检测出有活动的区域，并检测出上述有活动的区域的活动的大小和方向；以及
灰度修正单元，根据图像信号的倾斜的大小和倾斜的方向以及活动的大小和活动的方向，将图像信号的规定的灰度修正成别的灰度；
上述灰度修正单元构成为在有倾斜的区域向灰度高的方向移动的情况下应进行修正的灰度数少于在有倾斜的区域向灰度低的方向移动的情况下应进行修正的灰度数。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：上述修正后的灰度中的至少一个包含使得在亮度权重比具有最大亮度权重的点亮亚场小的非点亮亚场中相对修正前的灰度的亮度权重最大的亚场点亮的灰度。
3.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于：修正后的灰度的平均值等于修正前的灰度。
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