JP2007011285A - 画像処理装置、液晶表示装置および色補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オーバードライブ方式の動画応答性改善において、ある特定色の残像の発生を防止または抑制する。
【解決手段】本装置は、フレームメモリ２からの前画像データＤ(n-1)と現画像データＤ(n)とを入力し、その信号レベル差に応じて現画像データＤ(n)の信号レベルを補正する補正処理部１Ｄを有する。補正処理部１Ｄは、前画像データＤ(n-1)の信号レベルと現画像データＤ(n)の信号レベルの補正量との対応関係がＲＧＢの各色で共通な第１補正モード（第１補正量テーブル５１を用いた補正）と、入力画像が切り替わったときに、液晶表示デバイス１０の光学応答をＲＧＢの全ての色で１フレーム表示期間内に完了させるように、ＲＧＢの少なくとも１色について第１補正モードの第１補正量Ｌｒ１〜Ｌｂ１と異なる第２補正量Ｌｒ２〜Ｌｂ２を用いて現画像データＤ(n)の補正を行う第２補正モード（第２補正量テーブル５２を用いた補正）との何れかを実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、１フレーム前の前画像と現画像との信号レベル差に応じて現画像の信号レベルを色ごとに補正する画像処理装置、液晶表示装置および色補正方法に関する。

コンピュータディスプレイやテレビ受信機として液晶表示デバイスが広く用いられている。
液晶表示デバイスは背面にバックライトを備え、液晶に電界を与え、液晶自身のもつ複屈折性や旋光性により光の透過を制御することによって映像表示を行っている。
具体的には、液晶表示デバイスに入力された映像信号の情報、すなわちＲＧＢ各８ビットや１０ビットのデータに応じて各画素の液晶に印加する電圧を制御することによって映像表示を実現する。

液晶に印加する駆動電圧は、入力される映像信号を元に、液晶表示デバイスの表示特性に適合して補正された階調電圧として設定される。液晶表示デバイスは、入力される駆動電圧のレベルと出力輝度とが静的にほぼ１：１で、所望の映像を再現することが可能である。つまり、静止画の場合は、映像信号が意図する所望の明るさの画像表示が可能である。

ところが、液晶の応答はその入力電圧（駆動電圧）のレベル変化パターンによっては、入力電圧に十分追従できないことがある。

図９（Ａ）に入力電圧レベルの波形を示し、図９（Ｂ）に、この波形が入力されたときの液晶表示デバイスの表示特性を示す。
液晶表示デバイスにおいて、一般に、透過率レベルが０％から１００％に変化したときに、その透過率の１０％から９０％まで変化するのに要する時間を、その液晶表示デバイスの「立ち上がり応答時間」あるいは単に「応答速度」と呼んでいる。

液晶表示デバイスの種類によっては、図９（Ｂ）に示すように、大きな表示レベル変化が、１フレームを表示するために与えられた「１Ｖ期間」、すなわち画面切換周波数が６０Ｈｚ前後の場合に約１６.７[ms]以内で終了しない場合がある。
このような場合、動きの早い動画映像、すなわちＲＧＢレベルの変化が激しい映像を入力したときに、その入力信号レベル（駆動電圧レベル）の変化に液晶が追従しきれず、輪郭画像がボケたような映像になることがある。

これを改善するため、液晶表示デバイスの映像信号の切換時に、一時的に高い信号レベルもしくは低い信号レベルを印加し、液晶を加速的に動かす手法が知られている（たとえば特許文献１参照）。この手法は一般に「オーバードライブ方式」と称される。

また、一時的に印加する補正電圧レベル（補正量またはオーバードライブ量）をテーブルで保持する技術が知られている（たとえば特許文献２参照）。

特許文献２のようにテーブルを用いる補正回路のブロック図を図１０に示す。また、オーバードライブ方式の説明図を図１１に示す。
オーバードライブ方式を適用した補正回路１００は、図１０に示すように、フレームメモリ１０１、ルックアップテーブル１０２および加減算器１０３を有している。
ルックアップテーブル１０２は、フレームメモリ１０１で１フレーム表示期間、すなわち１Ｖだけ遅延した画素データＤ(n-1)と、現在の画素データＤ(n)とを入力し、各画素データレベルの組み合わせによって特定される電圧を出力する。より詳細に、ルックアップテーブル１０２の出力は、オーバードライブが必要な場合はオーバードライブ量ΔＶodであり、必要でない場合は「０」となる。オーバードライブ量ΔＶodは、加減算器１０３で元の画素データＤ(n)と加算（あるいは減算）され、これにより加減算器１０３からは、補正後の階調データＤnew(n)が、ＬＣＤドライバ１０４に出力される。
なお、特許文献２に記載された回路は、置換型テーブルメモリを用いることにより加減算器１０３を省略しているが、動作の基本は図１０と共通する。

この補正は画素単位で、具体的には以下のようにして行われる。
たとえば黒のレベルを「０」、白を「２５５」とした場合、１フレーム前の画素データＤ(n-1)が８ビット階調データの中間値「１２８」であり、これが現在の画素データＤ(n)：「１６０」に変化したとする。このときオーバードライブが必要な場合は、そのまま「１６０」を出力せず、パネル上で必要な輝度が１フレーム表示期間（１Ｖ）以内に得られるよう、液晶を少しでも早く動作させるために補正を施した、たとえば「１７２」という画素データ（階調データＤnew(n)）が加減算器１０３から出力される。
特許第２６１６６５２号公報 特開２００２−０６２８５０号公報

ところが上記特許文献２に記載された技術は、以下の不都合に対処できない。

図１２に、画像を構成する最小単位として互いに隣接するＲＧＢの画素トリオにおいて、たとえば黒レベルからグレー（または白）レベルに色変化する場合のＲＧＢの各画素における表示特性を示す。
この場合ＲＧＢで同一のゲイン（駆動電圧値の変化率）を使用し、信号レベルの変化がＲＧＢの画素で一定である。このため、ＲＧＢの画素で液晶がほぼ同じような動きをし、その表示特性も同等となり、特定の色のみが目立つという不都合は生じない。
また、ＲＧＢの何れか１色における信号レベル変化の場合、他の２色は信号レベル変化を伴わない（あっても僅かである）ことから、上記不都合は生じない。

ところが、２色または３色の混色で表示されるＲＧＢ画素トリオの場合は、信号レベル変化の比率が各色で異なると、ある特定の色が目立つという不都合が生じることがある。

図１３に、あるＲＧＢの画素トリオにおいて、たとえば黒レベルから肌色レベルに色変化する場合のＲＧＢの各画素における表示特性を示す。
一般のテレビジョン放送で頻繁に使用される肌色の構成比は、８ビット階調の場合、たとえばＲ＝２５０、Ｇ＝２００、Ｂ＝９６である。したがって、黒レベルから肌色レベルに色変化する場合、ＲＧＢそれぞれの画素で信号レベルの到達ポイントが異なる。

図１４に、黒レベルから肌色レベルに色変化する画像例として人の顔を示す。また、図１５に、図１３のＲＧＢの表示特性を重ねて示す。
図１４（Ａ）において、人間の顔の構成で黒目、髪の毛、眉毛、鼻の穴などが黒信号であり、人の顔が動いた時に黒色から肌色への変化というのは頻繁に発生する。図１４（Ｂ）は、人間の顔が左に動いた場合である。このとき黒から肌色に変化する画素群（黒目、鼻の穴の右横付近）で赤が強い筋（残像）Ｌｒが目立つという不都合が生じる。

この原因は、液晶の応答特性に起因する。つまり、液晶は、その黒レベルから低階調レベルへの動作が、黒レベルから高階調レベルへ変化する動作に比べて著しく遅いという特性がある。このことは応答速度の違いとなって現れる。黒レベルからどの程度のレベルまで輝度が高くなるかに応じて、応答速度が、たとえば８[ms]程度〜３０数[ms]までばらつく。
図１５において、赤（Ｒ）の波形が比較的急峻に立ち上がっているのに対して、青（Ｂ）の波形の立ち上がりが遅く、緑（Ｇ）が中間の立ち上がり速度となっているのは、このためである。時間Ｔ２ではＲ＝２５０、Ｇ＝２００、Ｂ＝９６であり綺麗な肌色が再現されている。ところが、黒レベルから肌色に変化した直後の時間Ｔ１では、たとえばＲ＝２５０、Ｇ＝１９０、Ｂ＝６０となり、相対的に赤色が強くなる。その結果として図１４（Ｂ）の例では、黒目や鼻の穴の、動いた向きと反対側（右側）に赤が強い残像Ｌｒが目立ってしまう。

ここでこの赤色の残像を低減するために黒レベルから低階調へのオーバードライブ量（補正量）を強くすると常にオーバーシュートになってノイズ成分の発生や階調感を損なうこととなる。一方黒レベルから高階調（肌色の赤の変化）への補正量を抑えると、全体的な応答速度が低下するために本来のオーバードライブの効果を得ることができない。

本発明が解決しようとする課題は、いわゆるオーバードライブ方式の動画応答性改善において、ある特定色の残像の発生を防止または抑制することである。

本発明に係る画像処理装置は、液晶表示デバイスに入力する画像を処理する画像処理装置であって、１フレーム前の前画像を記憶するフレームメモリと、前記前画像と現画像とを入力し、前画像と現画像との信号レベル差に応じて現画像の信号レベルを補正する補正処理部と、を有し、前記補正処理部は、前記前画像の信号レベルと現画像の信号レベルの補正量との対応関係がＲＧＢの各色で共通な第１補正モードと、入力画像が前記前画像から現画像に切り替わったときに、前記液晶表示デバイスの光学応答をＲＧＢの全ての色で１フレーム表示期間内に完了させるように、ＲＧＢの少なくとも１色について前記第１補正モードの第１補正量と異なる第２補正量を用いて前記現画像の補正を行う第２補正モードと、の何れかを実行する。

本発明は好適に、前記補正処理部は、前記前画像および現画像を入力し、当該入力される前画像および現画像の信号レベルの組に対して、前記第１補正モードまたは前記第２補正モードで補正した後の現画像の信号レベルを１つ特定し、出力する画像置換テーブルをＲＧＢの色ごとに備える。

本発明は好適に、前記補正処理部は、前記前画像と前記現画像とを入力し、当該入力される前画像と現画像とをＲＧＢの色ごとに信号レベルで比較し、当該比較の結果に応じて、前記第１補正モードと前記第２補正モードとの何れかを選択する色レベル比較手段を有する。
この場合、さらに好適に、前記補正処理部は、前記第１補正モードの選択時に入力する現画像を、前記ＲＧＢで共通な信号レベルの対応関係に応じて信号レベルを補正した後の現画像に色ごとに置換して出力する第１画像置換テーブルと、前記第２補正モードの選択時に入力する現画像を、ＲＧＢの少なくとも１色について前記第２補正量を用いて信号レベルを補正した後の現画像に色ごとに置換して出力する第２画像置換テーブルと、をさらに有する。
あるいは好適に、前記補正処理部は、前記第１補正量を色ごとに保持し、前記第１補正モードの選択時に現画像を入力し、当該入力した現画像の信号レベルに対応する前記第１補正量を色ごとに出力する第１補正量テーブルと、ＲＧＢの少なくとも１色について前記第１補正量と前記第２補正量との差分を色ごとに保持し、前記第２補正モードの選択時に、前記色レベル比較手段の比較結果に応じて特定される色について前記差分を出力する差分補正量テーブルと、ＲＧＢの少なくとも１色について、前記第１補正量テーブルからの前記第１補正量に対し、前記差分補正量テーブルからの前記差分を色ごとに加減算し、前記第２補正量を出力する加減算器と、現画像を入力し、当該入力した現画像に、前記第１補正量テーブルからの前記第１補正量または前記加減算器からの前記第２補正量を色ごとに加算し、前記補正後の現画像を出力する加算器と、をさらに有する。
あるいは好適に、前記補正処理部は、前記第１補正量を色ごとに保持し、前記第１補正モードの選択時に現画像を入力し、当該入力した現画像の信号レベルに対応する前記第１補正量を色ごとに出力する第１補正量テーブルと、ＲＧＢの少なくとも１色について前記第２補正量を色ごとに保持し、前記第２補正モードの選択時に、前記第２補正量を色ごとに出力する第２補正量テーブルと、前記色レベル比較手段の比較結果に応じて前記第１補正量テーブルと前記第２補正量テーブルの何れか一方を選択するスイッチと、現画像を入力し、当該入力した現画像に、前記スイッチの選択結果に応じて入力される前記第１補正量または前記第２補正量を色ごとに加算し、前記補正後の現画像を出力する加算器と、をさらに有する。

本発明では好適に、前記色レベル比較手段は、前記液晶表示デバイスのＲＧＢの画素トリオを単位として隣接した複数の画素トリオで、色ごとに信号レベルを平均化し、当該平均化後の信号レベルを用いて前記色ごとの信号レベルの比較を行う。
本発明では好適に、前記補正処理部は、前記第１補正量と前記第２補正量のそれぞれについて、補正量の一部を画像の階調範囲で間欠的に保持し、保持している補正量から未保持の補正量を補間により生成する補正量生成手段を含む。

本発明に係る液晶表示装置は、画像を表示する液晶表示デバイスと、１フレーム前の前画像を記憶するフレームメモリと、前記前画像と現画像とを入力し、前画像と現画像との信号レベル差に応じて現画像の信号レベルを補正する処理を行い、処理後の画像を前記液晶表示デバイスに出力する補正処理部とを有し、前記補正処理部は、前記前画像の信号レベルと現画像の信号レベルの補正量との対応関係がＲＧＢの各色で共通な第１補正モードと、入力画像が前記前画像から現画像に切り替わったときに、前記液晶表示デバイスの光学応答をＲＧＢの全ての色で１フレーム表示期間内に完了させるように、ＲＧＢの少なくとも１色について前記第１補正モードの第１補正量と異なる第２補正量を用いて前記現画像の補正を行う第２補正モードと、の何れかを実行する。

本発明に係る色補正方法は、入力する画像の色補正を行う色補正方法であって、入力される画像をフレームごとに遅延させ、前記遅延後に入力される前画像と、遅延しないで入力される現画像の信号レベル差に応じて、予め決められた補正対象色に変化する部分が画像内に存在すると判断されるときは、当該補正対象色に変化する画像部分に対して、前記前画像の信号レベルと前記現画像の信号レベルの補正量との対応関係がＲＧＢの各色で共通な第１補正モードから、ＲＧＢの少なくとも１色について前記第１補正モードの第１補正量と異なる第２補正量を用いる第２補正モードに切り替えて、前記現画像の色補正を行う。

以上の構成によれば、たとえば補正処理部がＲＧＢＧの色ごとに、第１補正モードまたは第２補正モードによる色の信号レベル補正（色補正）を実行する。第１補正モードでは、ＲＧＢの３色で同じ第１補正量により色補正を行う。第２補正モードでは、ＲＧＢの３色の少なくとも１色に対して、他の２色または１色の補正量（第１補正量）と異なる補正量（第２補正量）で色補正を行う。

本発明によれば、いわゆるオーバードライブ方式の動画応答性改善において、ある特定色の残像の発生を防止または抑制することができるという利点がある。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態の画像処理装置は、補正対象の現画像と、１フレーム前の前画像とを用いて、液晶表示デバイスに入力すべき画像の補正処理を行う。ここで補正処理とは、前画像と現画像との信号レベル差に応じて現画像の信号レベルを色ごとに補正する処理である。また、本実施形態の液晶表示装置は、液晶表示デバイスと、入力する画像の色ごとの信号レベル補正（色補正）を行い、補正後の画像を液晶表示デバイスに出力する上記画像処理装置の各構成部を内蔵している。
そして、補正処理には、第１補正モードと第２補正モードがあり、その何れかが実行される。
第１補正モードとは、前画像の信号レベルと現画像の信号レベルの補正量との対応関係がＲＧＢの各色で共通な補正モードである。
第２補正モードとは、入力画像が前画像から現画像に切り替わったときに、好ましくは液晶表示デバイスの光学応答をＲＧＢの全ての色で１フレーム表示期間内に完了させるように、ＲＧＢの少なくとも１色について第１補正モードの第１補正量と異なる第２補正量を用いて現画像の補正を行う補正モードである。なお、通常、第１補正モードにおいても、液晶表示デバイスの光学応答をＲＧＢの全ての色で１フレーム表示期間内に完了させるように上記対応関係が決められている。

以下、このような補正処理を実行可能な画像処理装置の構成例を説明する。

《構成例１》
図１に、構成例１のブロック図を示す。
構成例１の画像処理装置１Ａは、記憶手段としてのフレームメモリ２および画像置換メモリ３を有する。
フレームメモリ２は、補正対象の現（フレーム）画像データＤ(ｎ)を入力し、１フレーム表示時間遅延して、遅延後の画像を前（フレーム）画像データＤ(n-1)として出力する。

画像置換メモリ３は、とくに図示しないが、たとえば第１補正モードの画像置換テーブル（第１画像置換テーブル）、第２補正モードの画像置換テーブル（第２画像置換テーブル）、および、第１画像置換テーブルと第２画像置換テーブルを選択するための選択用テーブルを有する構成で実現可能である。第２画像置換テーブルは、肌色など補正対象色ごとに複数有するようにしてもよい。
選択用テーブルは、現画像データＤ(n)のＲＧＢの各信号レベルＲ(n),Ｇ(n),B(n)と、前画像データＤ(n-1)のＲＧＢの各信号レベルＲ(n-1),Ｇ(n-1),B(n-1)とに基づいて、第１画像置換テーブル、第２画像置換テーブル（補正対象色が複数ある場合は、色ごとに複数存在する）から１つの画像置換テーブルを選択するための条件が設定されたテーブルである。このテーブルの選択は、不図示のＣＰＵ等が実行してもよし、選択用テーブルが何れかの画像置換テーブルにイネーブル信号を出力し、このイネーブル信号を受けた画像置換テーブルのみアクティブにするようにしてもよい。このような構成によりモード切替手段が実現されている。

具体的には、赤色の信号レベルＲ(n)とＲ(n-1)、緑色の信号レベルＧ(n)とＧ(n-1)、青色の信号レベルＢ(n)とＢ(n-1)の夫々の対で、信号レベル差が殆どないとみなされる場合は、第１画像置換テーブルが選択される。
また、たとえば黒等の低信号レベルから補正対象色（本例では肌色）の信号レベルに変化することが現画像と前画像のＲＧＢの信号レベル差から検出される場合に、肌色補正用の第２画像置換テーブルが選択される。他の補正対象色がある場合は、同様にして、当該他の補正対象色用の第２画像置換テーブルが選択される。

第２画像置換テーブルから出力されるＲＧＢの色ごとの信号レベルは、その信号レベルをＬＣＤドライバ１１に入力しＬＣＤパネル（液晶表示デバイス）１０を駆動したときに、現画像の１フレーム表示期間内に所望の色表示が完了するような値に設定されている。
なお、第１画像置換テーブルはＲＧＢの各色で共通な信号レベルを出力することから、従来のオーバードライブ方式と同様、その信号レベルをＬＣＤドライバ１１に入力しＬＣＤパネル１０を駆動したときに、現画像の画像処理装置１フレーム表示期間内に所望の色表示が完了するような値に設定されている。

上記構成例１は、第１補正モードと第２補正モードの選択を、選択用テーブルを用いて行っている。
これに対し、以下の構成例２〜４は、この選択の機能を実行するテーブル以外の手段として、色レベル比較器を有する。

《構成例２》
図２は、構成例２のブロック図である。
構成例２の画像処理装置１Ｂは、フレームメモリ２のほかに、モード切替手段としての色レベル比較器４、第１画像置換テーブル３１、第２画像置換テーブル３２を有する。
色レベル比較器４は、前画像データＤ(n-1)と現画像データＤ(n)とをＲＧＢの画素トリオのデータ単位で入力し、色ごとの信号レベルを前画像と現画像で比較し、その色ごとの表示レベル変化量、信号レベルの範囲から、補正対象色への変化であるかどうか、また、その画像切り替え時に特定色以外の信号レベル変化が遅れて結果として特定色が相対的に大きくなる可能性等を検出する。そして、これらの検出結果から、ある特定色が画像切り換え直後に目立つような場合は、現画像データＤ(n)および前画像データＤ(n-1)を第２画像置換テーブル３２に出力し、目立たない場合は現画像データＤ(n)および前画像データＤ(n-1)を第１画像置換テーブル３１に出力する。

第１画像置換テーブル３１で第１補正モードの輝度変換（画像データ置換）が色ごとに実行され、あるいは、第２画像置換テーブル３２で第２補正モードの画像データ置換が実行される。置換後の現画像データＤnew(n)はＬＣＤドライバ１１に出力され、ＬＣＤドライバ１１からの出力を基にＬＣＤパネル１０で画像表示が行われる。

図３に、第１画像置換テーブル３１の内容を例示する。
ここではＲＧＢの色ごとの画像（画素）データ信号が、それぞれ８ビットの信号であり、各色が「０」〜「２５５」の十進数で示す２５６階調により表現されている。
この場合、基本的には１フレーム前の２５６階調と、現在の２５６階調とから一の補正後の階調を特定するための１６ビット入力のテーブルを必要とする。ただし、これではメモリ容量が大きくなりすぎることから、図３では、補間処理を行うことを前提に、階調を落として画素データを保存している。補間を行う手段は、図２にはとくに図示していないが、たとえば、ＬＣＤドライバ１１の入力側に設け、ここで補間処理によって完全なフレーム画像を生成するとよい。補間手法は、直線補間あるいは３点補間、その他の線形または非線形の手法を用いる。

図３に示す第１画像置換テーブル３１は、ＲＧＢに共通のものであり、基本的に、現在の信号レベルが１フレーム前の信号レベルより低い場合は、現在の信号レベルより更に低い値（信号レベル）で現在の信号レベルを置換する。また、現在の信号レベルが１フレーム前の信号レベルより高い場合は、現在の信号レベルより更に高い値（信号レベル）で現在の信号レベルを置換する。
たとえば、図３において、１フレーム前の信号レベルが「１２８」であり、現在の信号レベルが「１６０」の場合、現在の信号レベル「１６０」より高い「１７２」が特定され、これが補正後の現在の信号レベルとして出力される。この場合の補正量（以下、「第１補正量」という）は、「１２（＝１７２−１６０）」となる。
なお、現在の信号レベルが最低値「０」の場合、１フレーム前の信号レベル値に無関係に「０」を維持し、逆に、最高値「２５５」の場合は常に「２５５」を維持する。

第２画像置換テーブル３２についてはとくに例を示さないが、これは、第１画像置換テーブル３１（図３）に、全ての階調の組み合わせで特定色が目立たないように修正が加えられたものである。この修正後の補正量を以下、「第２補正量」、その第１補正量との差分を「差分補正量」という。

《構成例３》
図４は、構成例３のブロック図である。
構成例３の画像処理装置１Ｃは、フレームメモリ２、色レベル比較器４Ａのほかに、第１補正量テーブル５１、差分補正量テーブル５０、Ｒ用の加減算器６ｒおよび加算器７ｒ、Ｇ用の加減算器６ｇおよび加算器７ｇ、Ｂ用の加減算器６ｂおよび加算器７ｂを有する。
色レベル比較器４Ａは、前画像データＤ(n-1)と現画像データＤ(n)とをＲＧＢの画素トリオのデータ単位で入力し、色ごとの信号レベルを前画像と現画像で比較し、その色ごとの表示レベル変化量、信号レベルの範囲から、補正対象色への変化であるかどうか、また、その画像切り替え時に特定色以外の信号レベル変化が遅れて結果として特定色が相対的に大きくなる可能性等を検出する。そして、これらの検出結果から、ある特定色が画像切り換え直後に目立つような場合は、差分情報の信号Ｓ４Ａを差分補正量テーブル５０に出力し、目立たない場合は、この差分情報の信号Ｓ４Ａの出力は行われない。何れの場合でも、色レベル比較器４Ａは現画像データＤ(n)および前画像データＤ(n-1)を第１補正量テーブル５１に出力する。

第１補正量テーブル５１は、入力した現画像データＤ(n)と前画像データＤ(n-1)の色ごとの信号レベルに応じて、ＲＧＢ共通の第１補正モードの補正量（第１補正量）を各色で特定し、出力する。すなわち、第１補正量テーブル５１からは、Ｒ用の第１補正量Ｌｒ１、Ｇ用の第１補正量Ｌｇ１およびＢ用の第１補正量Ｌｂ１が、それぞれ、Ｒ用の加減算器６ｒ、Ｇ用の加減算器６ｇおよびＢ用の加減算器６ｂに出力される。
第１補正モードの場合は、特定色が目立たなくするための補正量調整（差分補正量の加減算）が不要なので、これらＲ用の第１補正量Ｌｒ１、Ｇ用の第１補正量Ｌｇ１およびＢ用の第１補正量Ｌｂ１は、そのまま加減算器６ｒ〜６ｂをスルーして、それぞれ、Ｒ用の加算器７ｒ、Ｇ用の加算器７ｇおよびＢ用の加算器７ｂに入力される。

一方、第２補正モードでは、差分情報の信号Ｓ４Ａが差分補正量テーブル５０に入力され、ここで、差分情報の信号Ｓ４Ａに基づいて、色ごとの差分補正量を特定し、出力する。すなわち、差分補正量テーブル５０からは、Ｒ用の差分補正量ΔＬｒ、Ｇ用の差分補正量ΔＬｇおよびＢ用の差分補正量ΔＬｂが、それぞれ、Ｒ用の加減算器６ｒ、Ｇ用の加減算器６ｇおよびＢ用の加減算器６ｂに出力される。

Ｒ用の加減算器６ｒにおいて、Ｒ用の差分補正量ΔＬｒがＲ用の第１補正量Ｌｒ１と加算または減算され、Ｒ用の第２補正量Ｌｒ２としてＲ用の加算器７ｒに入力される。同様に、Ｇ用の加減算器６ｇにおいて、Ｇ用の差分補正量ΔＬｇがＧ用の第１補正量Ｌｇ１と加算または減算され、Ｇ用の第２補正量Ｌｇ２としてＧ用の加算器７ｇに入力され、Ｂ用の加減算器６ｂにおいて、Ｂ用の差分補正量ΔＬｂがＢ用の第１補正量Ｌｂ１と加算または減算され、Ｂ用の第２補正量Ｌｂ２としてＢ用の加算器７ｂに入力される。各加減算器において加算するか減算するかの制御情報は、入力される差分補正量に含ませても良いし、別途色レベル比較器４Ａから入力しても良い。

加算器７ｒ,７ｇ,７ｂには現画像データＤ(n)が色ごとに入力されており、ここで、第２補正量Ｌｒ２,Ｌｇ２,Ｌｂ２が加算されることにより、新たな現画像データＤnew(n)に変換される。
変換後の現画像データＤnew(n)はＬＣＤドライバ１１に出力され、ＬＣＤドライバ１１からの出力を基にＬＣＤパネル１０で画像表示が行われる。

《構成例４》
図５に、構成例４のブロック図を示す。
構成例４は構成例３と同様、補正量を現画像データＤ(n)に加算することを基本動作とするが、補正量の生成の仕方が構成例３と異なる。つまり、構成例４では、第２補正量の生成を差分補正量の加減算ではなくてテーブルで保持し、第１補正量と第２補正量はスイッチで切り替える。
そのための構成として、図４に示す画像処理装置１Ｄは、図３の差分補正量テーブル５０に代えて、第２補正量テーブル５２を有し、また、図３の加減算器６ｒ〜６ｂに代えて、モード切替手段として色ごとのスイッチ８ｒ,８ｇおよび８ｂを有する。
本例の色レベル比較器４Ｂは、基本的動作は図３に示す色レベル比較器４Ａと同じであるが、色ごとのスイッチ８ｒ,８ｇおよび８ｂを制御するスイッチング信号Ｓ４Ｂを出力する点と、第２補正量テーブル５２にＲＧＢの現画像データＤ(n)および前画像データＤ(n-1)を出力する点で異なる。

第２補正量テーブル５２は、入力した現画像データＤ(n)と前画像データＤ(n-1)の色ごとの信号レベルに応じて、ＲＧＢ共通の第２補正モードの補正量を各色で特定し、出力する。すなわち、第２補正量テーブル５２からは、Ｒ用の第２補正量Ｌｒ２、Ｇ用の第２補正量Ｌｇ２およびＢ用の第２補正量Ｌｂ２が、それぞれ、Ｒ用のスイッチ８ｒ、Ｇ用のスイッチ８ｇおよびＢ用のスイッチ８ｂに出力される。
これらのスイッチ８ｒ〜８ｂは、ＲＧＢの色で独立して、第１補正量を出力するか、第２補正量を出力するかを制御する。そのため、これらのスイッチからの補正量を加算器７ｒ〜７ｂで現画像データＤ(n)の色データと加算した後の新たな現画像データＤnew(n)により画像表示を行うと、ある特定の色に対しては残像が目立たなくなる色補正が施され、また、他の色については、必要に応じて当該画素トリオ全体の色調を所望の色から余り変わらないように調整された色補正が施される。

つぎに、色レベル比較器による処理の例、さらには、第１および第２補正量ならびに差分補正量の具体的数値の例等を、黒レベルから肌色に変化する場合の肌色補正で説明する。

《色レベル比較器の処理例》
色レベル比較器４（図２）,４Ａ（図４）または４Ｂ（図５）では、補正対象の現在(n)より１フレーム前の(n-1)フレームのデータ（前画像データＤ(n-1)）と、現在（n）のデータ（現画像データＤ(n)）とを、画素トリオのＲＧＢごと（間引く場合もある）に比較する。

この比較結果を基に、たとえば(n-1)フレームのデータが黒レベルかどうかの判別を行う。
この判別条件の例を一例挙げると、ＲＧＢの各色の画素データ全てが、「０」〜「２５５」の２５６階調の低い範囲、たとえば「０」〜「３２」にあるときは、当該現在(n)の画素トリオデータは黒レベルにあると判別する。

また、現在（n）のデータが肌色または肌色に近い色範囲に存在するかを判断する。以下、この判断の条件を２例挙げる。

第１の条件例では、現在（n）のデータが任意の２つまたは３つの色の信号レベル差、および、その組み合わせから肌色（あるいは、肌色を含む色範囲）を特定する。たとえば、２５６階調における通常の肌色の標準値が（Ｒ,Ｇ,Ｂ）＝（２５０,２００,９６）とした場合に、最大信号レベルのＲと最小信号レベルのＢの差（Ｒ−Ｂ）が「１５０」〜「６０」程度の範囲に入るか否かにより肌色を含む色範囲を検出する。さらに肌色に限定したい場合は、上記色差（Ｒ−Ｂ）に、他の色差（Ｒ−Ｇ）及び／又は（Ｇ−Ｂ）等を組み合わせることにより、肌色を含む範囲を限定できる。

第２の条件例は、ＨＳＶ変換を用いるもので、より正確に肌色を検出したい場合に好適である。ＲＧＢデータをＨＳＶ変換すると比較的容易に肌色判別が可能である。
ＨＳＶ変換では、マンセル色立方体に類似の色円柱をＲＧＢデータから導いて利用する。

図６に、色円柱断面における肌色分布を示す。
この図ではＲ,Ｇ,Ｂの各色データは「０」から「１」、明度を表すＶ(Value)は「０」から「１」、色相を表すＨ(Hue)は「０」から「３６０[度]」、彩度を表すＳ(Saturation)は「０」から「１」の各範囲に規格化されている。なお、Ｖ,Ｓのスケールは図示の通りであるが、Ｖは紙面に垂直なスケールを有することから、図６ではＶの分布点を、その値に関係なく重ねて示している。
Ｒ,Ｇ,Ｂの各色データ値(Ｒ,Ｇ,Ｂ)を用いて、Ｖ,Ｓは次式(1-1)と(1-2)により、Ｈは次式(2-1)〜(2-3)により、それぞれ表現できる。このときＨの条件で、６≦Ｈ≦３８により肌色を指定できる。

［数１］
Ｖ＝max(Ｒ,Ｇ,Ｂ)…(1-1)
Ｓ＝(Ｖ−Ｘ)／Ｖ …(1-2)
但し、Ｘ＝min(Ｒ,Ｇ,Ｂ)

［数２］
Ｒ＝Ｖの場合：Ｈ＝(pi／3) * (b−g) …(2-1)
Ｇ＝Ｖの場合：Ｈ＝(pi／3) * (2＋r−b)…(2-2)
Ｂ＝Ｖの場合：Ｈ＝(pi／3) * (4＋g−r)…(2-3)
但し、r＝(Ｖ−Ｒ)／(Ｖ−Ｘ)
g＝(Ｖ−Ｇ)／(Ｖ−Ｘ)
b＝(Ｖ−Ｂ)／(Ｖ−Ｘ)

以上のような方法により指定された肌色または肌色に近い色範囲に、現在（n）のデータが存在すると判断し、かつ、(n-1)フレームのデータが黒レベルの場合は、色レベル比較器４,４Ａまたは４Ｂは第２補正モードを選択し、その他の場合は第１補正モードを選択する。

《オーバードライブ量（補正量）の算定例》
つぎに、図５に示す第２補正量テーブル５２を作成する際に用いる補正量（第２補正量）の算定例を説明する。
いま、(n-1)フレームの画素データがＲＧＢともに「０」であり、現在(n)の画素データがＲ＝１９２、Ｇ＝１６０、Ｂ＝６４であるとする。この場合、ＲＧＢの第１補正量はそれぞれＬｒ１＝＋３７（＝２２９−１９２）、Ｌｇ１＝＋４０（＝２００−１６０）、Ｌｂ１＝＋２６（＝９０−６４）である。この場合、ＲＧＢの各差分補正量ΔＬｒ,ΔＬｇ,ΔＬｂは、補正後のＲＧＢデータにより画像表示したときに、その液晶パネルにおける表示レベル変化時間が１フレーム表示期間に収まることを条件に、たとえば、つぎの方法により求めることができる。

第１の方法では、図７（Ａ）に示すように、最も応答時間が長くなるＢのオーバードライブ量（第１補正量）を増やす。
この増やす量である差分補正量ΔＬｂは所定の関係式、たとえば(Ｒ−Ｂ)／ｂ（ｂ＝２以上の適当な整数）により求める。この関係式を、たとえばｂ＝４として用いる場合に上記例ではＲ＝１９２、Ｂ＝６４であるから、Ｂ用の差分補正量ΔＬｂ＝（１９２−６４）／４＝＋３２となる。図４の場合、Ｂ用の加減算器６ｂによって、この値「３２」をＲ用の第１補正量Ｌｒ１（＝＋２６）に加算する。このためＢ用の第２補正量Ｌｂ２は「５８（＝２６＋３２）」となる。
これにより画素トリオのＢ画素の液晶光学応答性が向上し、かつ、相対的に赤みがとれて赤（Ｒ）の残像が目立たなくなる。この場合、肌色の色バランスを向上するために、他の適当な関係式により緑（Ｇ）や赤（Ｒ）の差分補正量ΔＬｇ，ΔＬｂを、あるプラスの値にしてもよい。
図３においてＲ＝１９２、Ｇ＝１６０、Ｂ＝６４以外の他の色においても、同様にしてＢ用の差分補正量ΔＬｂを求め、必要に応じて、他の色の差分補正量も求める。このとき上記「ｂ」の値は適宜変化させることができる。なお、このとき関係式(Ｒ−Ｂ)／ｂの値が負となる場合は、「０」に固定する。
これにより図４に示す差分補正量テーブル５０の作成が完了する。図５に示す第２補正量テーブル５２は、求めた差分補正量に、第１補正量を付加して作成する。

第２の方法では、図７（Ｂ）に示すように、逆に、目立つ色であるＲを負のオーバードライブとする（第１補正量を減らす）。
このときＲ用の差分補正量ΔＬｒは所定の関係式、たとえば(Ｒ−Ｂ)／ｂ（ｂ＝２以上の適当な整数）により求める。そして、第２の方法では、図４に示すＲ用の加減算器６ｒによって、Ｒ用の第１補正量Ｌｒ１から、上記で求めたＲ用の差分補正量ΔＬｒを差し引く。
なお、第１の方法と同様に、色バランスを考慮して他の色の差分補正量をある値に、これを第１補正量から引いてもよい。ただし、とくに応答性が遅いＢについては、その液晶応答が１フレーム期間内に終了することを条件として、これを満たさない場合は差分補正量を「０」として第１補正量に変更を加えない、あるいは、逆に差分補正量を加算してもよい。

第３の方法では、上記第１の方法と第２の方法を組み合わせて用いる。

以上の色情報検出に基づいたオーバードライブ量制御により、テレビジョン映像で多く見られる肌色の映像情報に関して、（たとえば人の）肌色が動いた時に発生する赤色の残像を低減することが可能となる。
具体的には、Ｂのオーバードライブ量を増やす時には、必要な場合（すなわち赤色の残像の低減が可能な場合）のみオーバードライブ量を増やし（第２補正モード）、一方、他の場合には従来のオーバードライブ制御を使用することから（第１補正モード）、映像品質が向上する。
また、Ｒのオーバードライブ量を減らす場合には、必要な場合（すなわち赤色の残像の低減が可能な場合）のみオーバードライブ量を減らし（第２補正モード）、一方、他の場合には従来のオーバードライブ制御を使用することから（第１補正モード）、映像品質が向上する。

以上の説明では、図１〜図５に示す全ての処理（色レベル比較、第１および第２補正量の算出、差分補正量の算出、第２補正量算出のための加減算、新たな画素データ生成のための加算等）を、ＲＧＢ画素トリオの各色を単位で行うとした。
ただし、この単位としては、補正対象のＲＧＢ画素トリオを中心に、表示画面上で周囲に位置する複数のＲＧＢ画素トリオを含む範囲で、ＲＧＢの色ごとにデータ平均をとったものが望ましい。

図８に、画素トリオの３×３の範囲は平均化対象画素の範囲とする場合を示す。この平均化処理は、不図示のＣＰＵなどで予め行う。
このようにＲＧＢの各色それぞれを平均化処理した画素データを肌色判別等に用いれば、ノイズ成分の抑圧あるいは誤検出を防ぐことが可能となる。その結果、肌色検出精度を高めるという利点が得られる。

本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成例１のブロック図である。 構成例２のブロック図である。 第１画像置換テーブルの内容を例示する図である。 構成例３のブロック図である。 構成例４のブロック図である。 色円柱断面における肌色分布を示す図である。 （Ａ）は第１の方法適用後の表示特性図である。（Ｂ）は第２の方法適用後の表示特性図である。 平均化対象画素の範囲例を示す図である。 （Ａ）は一般的な入力電圧波形図、（Ｂ）は表示特性図である。 テーブルを用いる補正回路の一般的なブロック図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はオーバードライブ方式の説明図である。 黒レベルからグレー（または白）レベルに色変化する場合のＲＧＢ画素トリオにおける表示特性図である。 黒レベルから肌色レベルに色変化する場合のＲＧＢ画素トリオにおける表示特性図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、黒レベルから肌色レベルに色変化する箇所を有する画像例である。 ＲＧＢの画素の表示特性を重ねて示す図である。

符号の説明

１Ａ,１Ｂ,１Ｃ,１Ｄ…画像処理装置、２…フレームメモリ、３…画像置換メモリ、４,４Ａ,４Ｂ…色レベル比較器、６ｒ,６ｇ,６ｂ…加減算器、７ｒ,７ｇ,７ｂ…加算器、８ｒ,８ｇ,８ｂ…スイッチ、１０…ＬＣＤパネル、１１…ＬＣＤドライバ、３１…第１画像置換テーブル、３２…第２画像置換テーブル、５０…差分補正量テーブル、５１…第１補正量テーブル、Ｄ(n),Ｄnew(n)…現画像データ、Ｄ(n-1)…前画像データ、Ｌｒ１,Ｌｇ１,Ｌｂ１…第１補正量、Ｌｒ２,Ｌｇ２,Ｌｂ２…第２補正量、ΔＬｒ,ΔＬｇ,ΔＬｂ…差分補正量、Ｓ４Ａ…差分情報の信号、Ｓ４Ｂ…スイッチング信号

Claims (12)

1. 液晶表示デバイスに入力する画像を処理する画像処理装置であって、
   １フレーム前の前画像を記憶するフレームメモリと、
   前記前画像と現画像とを入力し、前画像と現画像との信号レベル差に応じて現画像の信号レベルを補正する補正処理部と、を有し、
   前記補正処理部は、
   前記前画像の信号レベルと現画像の信号レベルの補正量との対応関係がＲＧＢの各色で共通な第１補正モードと、
   入力画像が前記前画像から現画像に切り替わったときに、前記液晶表示デバイスの光学応答をＲＧＢの全ての色で１フレーム表示期間内に完了させるように、ＲＧＢの少なくとも１色について前記第１補正モードの第１補正量と異なる第２補正量を用いて前記現画像の補正を行う第２補正モードと、
   の何れかを実行する画像処理装置。
2. 前記補正処理部は、前記前画像および現画像を入力し、当該入力される前画像および現画像の信号レベルの組に対して、前記第１補正モードまたは前記第２補正モードで補正した後の現画像の信号レベルを１つ特定し、出力する画像置換テーブルをＲＧＢの色ごとに備える
   請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記補正処理部は、
   前記前画像と前記現画像とを入力し、当該入力される前画像と現画像とをＲＧＢの色ごとに信号レベルで比較し、当該比較の結果に応じて、前記第１補正モードと前記第２補正モードとの何れかを選択する色レベル比較手段を有する
   請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記補正処理部は、
   前記第１補正モードの選択時に入力する現画像を、前記ＲＧＢで共通な信号レベルの対応関係に応じて信号レベルを補正した後の現画像に色ごとに置換して出力する第１画像置換テーブルと、
   前記第２補正モードの選択時に入力する現画像を、ＲＧＢの少なくとも１色について前記第２補正量を用いて信号レベルを補正した後の現画像に色ごとに置換して出力する第２画像置換テーブルと、
   をさらに有する請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記補正処理部は、
   前記第１補正量を色ごとに保持し、前記第１補正モードの選択時に現画像を入力し、当該入力した現画像の信号レベルに対応する前記第１補正量を色ごとに出力する第１補正量テーブルと、
   ＲＧＢの少なくとも１色について前記第１補正量と前記第２補正量との差分を色ごとに保持し、前記第２補正モードの選択時に、前記色レベル比較手段の比較結果に応じて特定される色について前記差分を出力する差分補正量テーブルと、
   ＲＧＢの少なくとも１色について、前記第１補正量テーブルからの前記第１補正量に対し、前記差分補正量テーブルからの前記差分を色ごとに加減算し、前記第２補正量を出力する加減算器と、
   現画像を入力し、当該入力した現画像に、前記第１補正量テーブルからの前記第１補正量または前記加減算器からの前記第２補正量を色ごとに加算し、前記補正後の現画像を出力する加算器と、
   をさらに有する請求項３に記載の画像処理装置。
6. 前記補正処理部は、
   前記第１補正量を色ごとに保持し、前記第１補正モードの選択時に現画像を入力し、当該入力した現画像の信号レベルに対応する前記第１補正量を色ごとに出力する第１補正量テーブルと、
   ＲＧＢの少なくとも１色について前記第２補正量を色ごとに保持し、前記第２補正モードの選択時に、前記第２補正量を色ごとに出力する第２補正量テーブルと、
   前記色レベル比較手段の比較結果に応じて前記第１補正量テーブルと前記第２補正量テーブルの何れか一方を選択するスイッチと、
   現画像を入力し、当該入力した現画像に、前記スイッチの選択結果に応じて入力される前記第１補正量または前記第２補正量を色ごとに加算し、前記補正後の現画像を出力する加算器と、
   をさらに有する請求項３に記載の画像処理装置。
7. 前記色レベル比較手段は、前記液晶表示デバイスのＲＧＢの画素トリオを単位として隣接した複数の画素トリオで、色ごとに信号レベルを平均化し、当該平均化後の信号レベルを用いて前記色ごとの信号レベルの比較を行う
   請求項３に記載の画像処理装置。
8. 前記補正処理部は、前記第１補正量と前記第２補正量のそれぞれについて、補正量の一部を画像の階調範囲で間欠的に保持し、保持している補正量から未保持の補正量を補間により生成する補正量生成手段を含む
   請求項１に記載の画像処理装置。
9. 画像を表示する液晶表示デバイスと、
   １フレーム前の前画像を記憶するフレームメモリと、
   前記前画像と現画像とを入力し、前画像と現画像との信号レベル差に応じて現画像の信号レベルを補正する処理を行い、処理後の画像を前記液晶表示デバイスに出力する補正処理部と、を有し、
   前記補正処理部は、
   前記前画像の信号レベルと現画像の信号レベルの補正量との対応関係がＲＧＢの各色で共通な第１補正モードと、
   入力画像が前記前画像から現画像に切り替わったときに、前記液晶表示デバイスの光学応答をＲＧＢの全ての色で１フレーム表示期間内に完了させるように、ＲＧＢの少なくとも１色について前記第１補正モードの第１補正量と異なる第２補正量を用いて前記現画像の補正を行う第２補正モードと、
   の何れかを実行する液晶表示装置。
10. 前記補正処理部は、前記前画像および現画像を入力し、当該入力される前画像および現画像の信号レベルの組に対して、前記第１補正モードまたは前記第２補正モードで補正した後の現画像の信号レベルを１つ特定し、出力する画像置換テーブルをＲＧＢの色ごとに備える
    請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記補正処理部は、
    前記前画像と前記現画像とを入力し、当該入力される前画像と現画像とをＲＧＢの色ごとに信号レベルで比較し、当該比較の結果に応じて、前記第１補正モードと前記第２補正モードとの何れかを選択する色レベル比較手段を有する
    請求項９に記載の液晶表示装置。
12. 入力する画像の色補正を行う色補正方法であって、
    入力される画像をフレームごとに遅延させ、
    前記遅延後に入力される前画像と、遅延しないで入力される現画像の信号レベル差に応じて、予め決められた補正対象色に変化する部分が画像内に存在すると判断されるときは、当該補正対象色に変化する画像部分に対して、前記前画像の信号レベルと前記現画像の信号レベルの補正量との対応関係がＲＧＢの各色で共通な第１補正モードから、ＲＧＢの少なくとも１色について前記第１補正モードの第１補正量と異なる第２補正量を用いる第２補正モードに切り替えて、前記現画像の色補正を行う
    色補正方法。
    

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