JP2007336531A - 画像補正回路、画像補正方法および画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力画像の内容によらずに効果的なコントラスト改善を実現することが可能な画像補正回路を提供する。
【解決手段】黒側中間輝度分布取得回路２２および白側中間輝度分布取得回路２３が、黒側中間輝度分布６１および白側中間輝度領域６２を画像フレームごとに取得する。特性線決定部２４が、低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１を画像フレームごとに決定する。γ補正実行回路３１が、低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１に基づいて、輝度重心Ｇ１よりも低輝度側および高輝度側の領域のＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）に対する画像補正を実行する。入力画像データの内容によらず、低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１が、単純な曲線になりやすくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像信号に対して補正処理を行う機能を有する画像補正回路、画像補正方法および画像表示装置に関する。

通常、テレビジョン受像機、ＶＴＲ（Video Tape Recorder）、デジタルカメラ、テレビジョンカメラあるいはプリンタ等の機器は、入力画像に画質補正を施してから出力する画像処理機能（例えば明暗やコントラストの調整、輪郭補正などの機能）を有している。こうした機能は、主に全体に暗くコントラストが低い画像や、細部がぼやけた画像に対して効果的に適用される。

これらの機能のうち、コントラスト調整は、通常、いわゆるガンマ特性を表すガンマ曲線を補正することによって行われ、一例として入力画像のヒストグラム分布による輝度分布を利用する方法がある。具体的には、例えば図１５（Ａ）に示したように、輝度分布が低輝度領域（黒レベル領域）に分布しているもの（輝度分布１０６Ａ）である場合には、例えば図１５（Ｂ）に示したように、ガンマ曲線がＬ１０１からＬ１０２のように補正される。また、同様に例えば図１６（Ａ）に示したように、輝度分布が高輝度領域（白レベル領域）に分布しているもの（輝度分布１０６Ｂ）である場合には、例えば図１６（Ｂ）に示したように、ガンマ曲線がＬ１０１からＬ１０３のように補正され、例えば図１７（Ａ）に示したように、輝度分布が中間輝度領域に分布しているもの（輝度分布１０６Ｃ）である場合には、例えば図１７（Ｂ）に示したように、ガンマ曲線がＬ１０１からＬ１０４へと補正されるようになっている。なお、このガンマ曲線を補正する際に各輝度レベルごとに設定される補正量の度合いは、ゲイン（利得）と呼ばれる。

また、例えば特許文献１，２には、入力画像データの輝度分布をヒストグラム分布として検出すると共にこの輝度ヒストグラム分布に基づいて、分布ピークごとにガンマ曲線の補正を行うようにしたコントラスト改善方法が提案されている。

特開２００６−９３７５３号公報 特開２００５−１７５９３３号公報

ここで、従来の輝度ヒストグラム分布を利用したコントラスト改善方法は、図１５〜図１７のように、全ての輝度領域で検出した分布結果を全ての輝度領域のコントラスト改善に反映させたり、上記特許文献１，２のように、部分的な輝度領域で検出した分布結果をその部分のコントラスト改善に反映させるものである。ところがそのようなコントラスト改善方法の場合、例えば以下に説明するように、入力画像の内容によっては効果的なコントラスト改善がなされない場合や、表示映像が不自然なものとなる場合が生じてしまっていた。

すなわち、例えば画像フレーム内の輝度ヒストグラム分布において分布ピークが１つだけの場合や少数の場合には、各分布ピークに応じてガンマ曲線の補正がなされることで、効果的なコントラスト改善を実現できると考えられる。ところが、輝度ヒストグラム分布に分布ピークが多数存在するような場合、部分的な輝度領域での分布結果を利用してそのような多数の分布ピークごとに補正を行うと、例えば図１８（Ａ），（Ｂ）に示したガンマ曲線Ｌ１０５Ａ，Ｌ１０５Ｂのように、ガンマ曲線が複雑なものとなってしまう。よって、例えば図１８（Ａ）に示したようにコントラスト改善の効果が小さくなってしまうと共に、効果を大きくしようとして曲線の傾きを大きくすると例えば図１８（Ｂ）に示したガンマ曲線Ｌ１０５Ｂのように負の傾きを持つ曲線となり、表示映像が不自然なものとなってしまうこととなる。

このように、全ての輝度領域で検出した分布結果を全ての輝度領域のコントラスト改善に反映させたり、部分的な輝度領域で検出した分布結果をその部分のコントラスト改善に反映させている従来の技術では、入力画像の内容によらずに効果的なコントラスト改善を施すのが困難であった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、入力画像の内容によらずに効果的なコントラスト改善を実現することが可能な画像補正回路、画像補正方法および画像表示装置を提供することにある。

本発明の第１の画像補正回路は、予め定められた基準入出力特性線に適応的変更を加えて得られる画像フレームごとの入出力特性線に基づいて入力画像データを補正するものであって、画像フレーム内での入力画像データの輝度分布における所定の中間輝度領域の最低輝度と中間輝度領域の中央に位置する基準輝度との間の領域の輝度分布である黒側中間輝度分布を取得する輝度分布取得手段と、得られた黒側中間輝度分布に基づいて、基準輝度に対応して定まる基準入出力特性線上の基準点とこの基準入出力特性線上の最低輝度点とを通る低輝度領域入出力特性曲線を決定する決定手段と、決定された低輝度領域入出力特性曲線に基づいて、基準輝度よりも低輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正を実行する補正実行手段とを備えたものである。なお、「基準入出力特性線」は、線形の特性線には限られず、曲線で表される特性線であってもよい。

本発明の第１の画像補正方法は、予め定められた基準入出力特性線に適応的変更を加えて得られる画像フレームごとの入出力特性線に基づいて入力画像データを補正するものであって、画像フレーム内での入力画像データの輝度分布における所定の中間輝度領域の最低輝度と中間輝度領域の中央に位置する基準輝度との間の領域の輝度分布である黒側中間輝度分布を取得し、得られた黒側中間輝度分布に基づいて、基準輝度に対応して定まる基準入出力特性線上の基準点とこの基準入出力特性線上の最低輝度点とを通る低輝度領域入出力特性曲線を決定し、決定された低輝度領域入出力特性曲線に基づいて、基準輝度よりも低輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正を実行するようにしたものである。

本発明の第１の画像表示装置は、予め定められた基準入出力特性線に適応的変更を加えて得られる画像フレームごとの入出力特性線に基づいて入力画像データを補正するものであって、画像フレーム内での入力画像データの輝度分布における所定の中間輝度領域の最低輝度と中間輝度領域の中央に位置する基準輝度との間の領域の輝度分布である黒側中間輝度分布を取得する輝度分布取得手段と、得られた黒側中間輝度分布に基づいて、基準輝度に対応して定まる基準入出力特性線上の基準点とこの基準入出力特性線上の最低輝度点とを通る低輝度領域入出力特性曲線を決定する決定手段と、決定された低輝度領域入出力特性曲線に基づいて、基準輝度よりも低輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正を実行する補正実行手段と、画像補正された入力画像データに基づいて画像表示を行う表示手段とを備えたものである。

本発明の第１の画像補正回路、画像補正方法および画像表示装置では、画像フレーム内での入力画像データの輝度分布における所定の中間輝度領域のうち、黒側中間輝度分布が取得される。また、得られたこの黒側中間輝度分布に基づいて、基準点と最低輝度点とを通る低輝度領域入出力特性曲線が決定される。そして決定された低輝度領域入出力特性曲線に基づいて、基準輝度よりも低輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正がなされる。よって、局所的な領域の輝度分布である黒側中間輝度分布に基づいて、この領域よりも広範な領域である、基準輝度よりも低輝度側の領域の入出力特性曲線（低輝度領域入出力特性曲線）が決定されるため、この低輝度領域入出力特性曲線が入力画像データの内容によらず、単純な曲線になりやすくなる。

本発明の画像補正回路では、上記低輝度領域入出力特性曲線が、基準入出力特性線よりも下側に位置すると共に変曲点を有しない曲線であるのが好ましい。なお、「変曲点」とは、その曲線を規定する関数の二次導関数の符号が、正から負へと、または負から正へと変化する点のことを意味する。このように構成した場合、低輝度領域入出力特性曲線が最も単純な曲線となり、コントラストの改善効果がより大きくなる。

また、上記輝度分布取得手段がさらに、中間輝度領域の最高輝度と基準輝度との間の領域の輝度分布である白側中間輝度分布を取得すると共に、上記決定手段がさらに、得られた白側中間輝度分布に基づいて基準点と基準入出力特性線上の最高輝度点とを通る高輝度領域入出力特性曲線を決定し、上記補正実行手段が、決定された低輝度領域入出力特性曲線および高輝度領域入出力特性曲線に基づいて、それぞれ、基準輝度よりも低輝度側および高輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正を実行するようにするのが好ましい。このように構成した場合、取得された黒側中間輝度分布および白側中間輝度分布に基づいて、それぞれ低輝度領域入出力特性曲線および高輝度領域入出力特性曲線が決定され、これらの特性曲線に基づいて、基準輝度よりも低輝度側および高輝度側の領域双方の入力画像データに対して画像補正がなされるようになる。よって、低輝度領域入出力特性曲線に加えて高輝度領域入出力特性曲線も入力画像の内容によらずに単純な曲線になりやすくなり、コントラスト改善効果がより大きくなる。

本発明の第２の画像補正回路は、予め定められた基準入出力特性線に適応的変更を加えて得られる画像フレームごとの入出力特性線に基づいて入力画像データを補正するものであって、画像フレーム内での入力画像データの輝度分布における所定の中間輝度領域の最高輝度と中間輝度領域の中央に位置する基準輝度との間の領域の輝度分布である白側中間輝度分布を取得する輝度分布取得手段と、得られた白側中間輝度分布に基づいて、基準輝度に対応して定まる基準入出力特性線上の基準点とこの基準入出力特性線上の最高輝度点とを通る高輝度領域入出力特性曲線を決定する決定手段と、決定された高輝度領域入出力特性曲線に基づいて、基準輝度よりも高輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正を実行する補正実行手段とを備えたものである。

本発明の第２の画像補正方法は、予め定められた基準入出力特性線に適応的変更を加えて得られる画像フレームごとの入出力特性線に基づいて入力画像データを補正するものであって、画像フレーム内での入力画像データの輝度分布における所定の中間輝度領域の最高輝度と中間輝度領域の中央に位置する基準輝度との間の領域の輝度分布である白側中間輝度分布を取得し、得られた白側中間輝度分布に基づいて、基準輝度に対応して定まる基準入出力特性線上の基準点とこの基準入出力特性線上の最高輝度点とを通る高輝度領域入出力特性曲線を決定し、決定された高輝度領域入出力特性曲線に基づいて、基準輝度よりも高輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正を実行するようにしたものである。

本発明の第２の画像表示装置は、予め定められた基準入出力特性線に適応的変更を加えて得られる画像フレームごとの入出力特性線に基づいて入力画像データを補正するものであって、画像フレーム内での入力画像データの輝度分布における所定の中間輝度領域の最高輝度と中間輝度領域の中央に位置する基準輝度との間の領域の輝度分布である白側中間輝度分布を取得する輝度分布取得手段と、得られた白側中間輝度分布に基づいて、基準輝度に対応して定まる基準入出力特性線上の基準点とこの基準入出力特性線上の最高輝度点とを通る高輝度領域入出力特性曲線を決定する決定手段と、決定された高輝度領域入出力特性曲線に基づいて、基準輝度よりも高輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正を実行する補正実行手段と、画像補正された入力画像データに基づいて画像表示を行う表示手段とを備えたものである。

本発明の第２の画像補正回路、画像補正方法および画像表示装置では、画像フレーム内での入力画像データの輝度分布における所定の中間輝度領域のうち、白側中間輝度分布が取得される。また、得られたこの白側中間輝度分布に基づいて、基準点と最高輝度点とを通る高輝度領域入出力特性曲線が決定される。そして決定された高輝度領域入出力特性曲線に基づいて、基準輝度よりも高輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正がなされる。よって、局所的な領域の輝度分布である白側中間輝度分布に基づいて、この領域よりも広範な領域である、基準輝度よりも高輝度側の領域の入出力特性曲線（高輝度領域入出力特性曲線）が決定されるため、この高輝度領域入出力特性曲線が入力画像の内容によらず、単純な曲線になりやすくなる。

本発明の第１の画像補正回路、画像補正方法または画像表示装置によれば、画像フレーム内での入力画像データの輝度分布における所定の中間輝度領域のうち、黒側中間輝度分布を取得すると共に、この黒側中間輝度分布に基づいて基準点と最低輝度点とを通る低輝度領域入出力特性曲線を決定し、この決定された低輝度領域入出力特性曲線に基づいて基準輝度よりも低輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正を実行するようにしたので、入力画像データの内容によらず、低輝度領域入出力特性曲線を単純な曲線にしやすくすることができる。よって、例えば画像フレーム内の輝度ヒストグラム分布が多数の分布ピークを有するような場合であっても、不自然な表示映像とすることなく、効果的なコントラスト改善を実現することが可能となる。

また、本発明の第２の画像補正回路、画像補正方法または画像表示装置によれば、画像フレーム内での入力画像データの輝度分布における所定の中間輝度領域のうち、白側中間輝度分布を取得すると共に、この白側中間輝度分布に基づいて基準点と最高輝度点とを通る高輝度領域入出力特性曲線を決定し、この決定された高輝度領域入出力特性曲線に基づいて基準輝度よりも高輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正を実行するようにしたので、入力画像データの内容によらず、高輝度領域入出力特性曲線を単純な曲線にしやすくすることができる。よって、例えば画像フレーム内の輝度ヒストグラム分布が多数の分布ピークを有するような場合であっても、不自然な表示映像とすることなく、効果的なコントラスト改善を実現することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置の全体構成を表すものである。この画像表示装置は、チューナ１１、Ｙ／Ｃ分離回路１２、クロマデコーダ１３、スイッチ１４、遅延回路１５、入出力特性線生成部２および画像処理部３からなる画像処理機能部と、マトリクス回路４１、ドライバ４２およびディスプレイ５からなる画像表示機能部とを備えている。なお、本発明の第１の実施の形態に係る画像補正回路および画像補正方法は、本実施の形態に係る画像表示装置によって具現化されるので、以下、併せて説明する。

この画像表示装置へ入力される画像信号は、ＴＶ（TeleVision）からのテレビ信号のほか、ＶＣＲ（Video Cassette Recorder）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の出力であってよい。このように複数種の媒体から画像情報を取り込み、各自について画面表示を行うことは、近年のテレビジョンやパーソナルコンピュータ（ＰＣ）においては一般的になってきている。

チューナ１１は、ＴＶからのテレビ信号を受信すると共に復調し、コンポジット信号（ＣＶＢＳ；Composite Video Burst Signal）として出力するものである。

Ｙ／Ｃ分離回路１２は、チューナ１１からのコンポジット信号、またはＶＣＲやＤＶＤ１からのコンポジット信号をそれぞれ、輝度信号Ｙ１と色信号Ｃ１とに分離して出力するものである。

クロマデコーダ１３は、Ｙ／Ｃ分離回路１２によって分離された輝度信号Ｙ１および色信号Ｃ１を、輝度信号Ｙ１および色差信号Ｕ１，Ｖ１からなるＹＵＶ信号（Ｙ１，Ｕ１，Ｖ１）として出力するものである。

なお、このＹＵＶ信号は、２次元ディジタル画像の画像データであり、画像上の位置に対応する画素値の集合である。そのうち、輝度信号Ｙは輝度レベルを表現し、白１００％である白レベルと、黒１００％である黒レベルとの間の振幅値をとるようになっている。また、画像信号の白１００％は、ＩＲＥ（Institute of Radio Engineers）という画像信号の相対的な比を表す単位において、１００（ＩＲＥ）と定められている。日本のＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）信号の規格では、白レベルが１００ＩＲＥ，黒レベルが０ＩＲＥである。一方、色差信号Ｕ，Ｖはそれぞれ、青（Ｂ；Blue）から輝度信号Ｙを引いた信号Ｂ−Ｙ、赤（Ｒ；Red）から輝度信号Ｙを引いた信号Ｒ−Ｙに対応しており、これらＵ信号，Ｖ信号を輝度信号Ｙと組み合わせることによって、色（色相，彩度，輝度）が表現されるようになっている。

スイッチ１４は、複数種の媒体からのＹＵＶ信号（ここではＹＵＶ信号（Ｙ１，Ｕ１，Ｖ１）、およびＤＶＤ２からのＹＵＶ信号（Ｙ２，Ｕ２，Ｖ２））を切り換えることにより、選択した信号をＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）として出力するものである。

入出力特性線生成部２は、後述する画像処理部３内のγ補正実行回路３１で用いられる入出力特性線（γ曲線）を適応的に生成するものであり、輝度分布取得回路２１と、黒側中間輝度分布取得回路２２と、白側中間輝度分布取得回路２３と、特性線決定部２４を有している。

輝度分布取得回路２１は、スイッチ１４から出力されるＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）のうちの輝度信号Ｙinに基づいて、ヒストグラム分布からなる輝度分布を取得すると共に取得した輝度分布の輝度重心を求め、この輝度重心を中心とする中間輝度領域を決定するものである。なお、輝度重心とは、１つの画像フレームの輝度分布において、輝度と度数との積の総和（全積分値）を度数の総和で割った値に当たる輝度位置のことである。

図２は、輝度分布取得回路２１によって取得される輝度分布の一例（輝度分布６）を表したものであり、縦軸がヒストグラム分布の度数を、横軸が輝度レベルを表している。

輝度分布取得回路２１は、このような輝度分布６を、例えば、画像表示する際の１フレーム分のデータや、１フィールド分のデータである画像フレームのデータ（１画面を構成する画像データ）ごとに取得する。また、このような輝度分布６に基づいて画像フレームごとに輝度分布の輝度重心（例えば、図２中の輝度重心Ｇ１）を求めると共に、得られた輝度重心Ｇ１を中心として低輝度側および高輝度側にそれぞれ所定の幅（図２の例では、それぞれ３階調分の幅）を設定した範囲を、各画像フレームとの中間輝度領域として決定するようになっている。ここで、輝度重心Ｇは、例えば以下の式（１）のようにして求められ、画像フレームごとに輝度分布が得られることから、この輝度重心Ｇも画像フレームごとに求められるようになっている。なお、このようにして得られた輝度分布６、輝度重心Ｇおよび中間輝度領域６Ｍのデータは、黒側中間輝度分布取得回路２２および白側中間輝度分布取得回路２３へ出力される。

黒側中間輝度分布取得回路２２は、輝度分布取得回路２１で取得された輝度分布６、輝度重心Ｇおよび中間輝度領域６Ｍのデータに基づいて、例えば図３（Ａ）に示したように、画像フレームごとに決定された中間輝度領域６Ｍのうち、輝度重心Ｇよりも低輝度の領域（黒側中間輝度領域６ＢＭ）の輝度分布である黒側中間輝度分布６１を、画像フレームごとに取得するものである。また、白側中間輝度分布取得回路２３も同様に、輝度分布取得回路２１で取得された輝度分布６、輝度重心Ｇおよび中間輝度領域６Ｍのデータに基づいて、例えば図３（Ｂ）に示したように、画像フレームごとに決定された中間輝度領域６Ｍのうち、輝度重心Ｇよりも高輝度の領域（白側中間輝度領域６ＷＭ）の輝度分布である白側中間輝度分布６２を、画像フレームごとに取得するものである。

図１の説明に戻り、特性線決定部２４は、黒側中間輝度分布取得回路２２で得られた黒側中間輝度分布６１および白側中間輝度分布取得回路２３で得られた白側中間輝度分布６２に基づいて、例えば図４（Ａ）に示したように、入力輝度信号Ｙin＝出力輝度信号Ｙoutを表す基準入出力特性線Ｌ０に適応的変更が加えられた、入出力特性線（γ曲線）Ｌout1を決定するものである。このγ曲線Ｌout1は、具体的には、輝度重心Ｇ１およびその輝度重心Ｇ１での基準入出力特性線Ｌ０上の値によって定まる重心点Ｐ１と基準入出力特性線Ｌ０上の最低輝度点Ｐ３とを通る低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１と、重心点Ｐ１と基準入出力特性線Ｌ０上の最高輝度点Ｐ４とを通る高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１とから構成されている。また、これら低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１は、それぞれ、基準入出力特性線Ｌ０よりも下または上に位置すると共に、いずれも変曲点を有しない曲線（例えば、２次曲線）で表され、γ曲線Ｌout1全体としてＳ字カーブを示すようになっている。

なお、上記したように輝度重心は画像フレームごとに求められることから、例えば図４（Ｂ）に示したように、重心点、低輝度領域入出力特性曲線、高輝度領域入出力特性曲線およびγ曲線もそれぞれ画像フレームごとに得られ、画像フレームによって異なる場合が有り得る（例えば、図中の輝度重心Ｇ２、重心点Ｐ２、低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ２、高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ２およびγ曲線Ｌout2）。

また、特性線決定部２４は、低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１におけるゲインの値、すなわち基準入出力特性線Ｌ０からの適応的変化量を、それぞれ、黒側中間輝度分布６１での分布総量および白側中間輝度分布６２での分布総量に基づいて、適切なものに決定するようになっている。

ここで、図５（Ａ）は、黒側中間輝度領域６ＢＭでの分布総量と、低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１でのゲイン（黒側ゲインＢｇ）との関係を表したものであり、図５（Ｂ）は、白側中間輝度領域６ＷＭでの分布総量と、高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１でのゲイン（白側ゲインＷｇ）との関係を表したものである。

これら図５（Ａ），図５（Ｂ）では、それぞれ、黒側分布閾値Ｂｔ０〜Ｂｔ３および白側分布閾値Ｗｔ０〜Ｗｔ３によって、横軸の分布総量の値に応じた５つの領域Ｂ０〜Ｂ４および領域Ｗ０〜Ｗ４が存在している。

具体的には、図５（Ａ）において、分布総量が黒側分布閾値Ｂｔ０以下である領域Ｂ０では、黒側ゲインＢｇの値が「０」となり、分布総量が黒側分布閾値Ｂｔ０よりも大きいと共に黒側分布閾値Ｂｔ１以下である領域Ｂ１では、分布総量が大きくなるのに応じて黒側ゲインＢｇの値も増加（この場合、線形に増加）している。また、分布総量が黒側分布閾値Ｂｔ１よりも大きいと共に黒側分布閾値Ｂｔ２以下である領域Ｂ２では、黒側ゲインＢｇが黒側ゲイン閾値Ｂｇ２に制限されて一定値となり、さらに分布総量が黒側分布閾値Ｂｔ２よりも大きい領域Ｂ３，Ｂ４では、黒側ゲインＢｇがこの黒側ゲイン閾値Ｂｇ２未満に制限されている。すなわち、分布総量が黒側分布閾値Ｂｔ２よりも大きいと共に黒側分布閾値Ｂｔ３以下である領域Ｂ３では、分布総量が大きくなるのに応じて黒側ゲインＢｇの値が減少（この場合、線形に減少）し、分布総量が黒側分布閾値Ｂｔ３よりも大きい領域Ｂ４では、黒側ゲインＢｇが黒側ゲイン閾値Ｂｇ２よりも値の小さい黒側ゲイン閾値Ｂｇ１に制限され、一定値となっている。

一方、図５（Ｂ）においても同様に、分布総量が白側分布閾値Ｗｔ０以下である領域Ｗ０では、白側ゲインＷｇの値が「０」となり、分布総量が白側分布閾値Ｗｔ０よりも大きいと共に白側分布閾値Ｗｔ１以下である領域Ｗ１では、分布総量が大きくなるのに応じて白側ゲインＷｇの値も増加（この場合、線形に増加）している。また、分布総量が白側分布閾値Ｗｔ１よりも大きいと共に白側分布閾値Ｗｔ２以下である領域Ｗ２では、白側ゲインＷｇが白側ゲイン閾値Ｗｇ２に制限されて一定値となり、さらに分布総量が白側分布閾値Ｗｔ２よりも大きい領域Ｗ３，Ｗ４では、白側ゲインＷｇがこの白側ゲイン閾値Ｗｇ２未満に制限されている。すなわち、分布総量が白側分布閾値Ｗｔ２よりも大きいと共に白側分布閾値Ｗｔ３以下である領域Ｗ３では、分布総量が大きくなるのに応じて白側ゲインＷｇの値が減少（この場合、線形に減少）し、分布総量が白側分布閾値Ｗｔ３よりも大きい領域Ｗ４では、白側ゲインＷｇが白側ゲイン閾値Ｗｇ２よりも値の小さい白側ゲイン閾値Ｗｇ１に制限され、一定値となっている。

このようにして、黒側中間輝度領域６ＢＭおよび白側中間輝度領域６ＷＭでの分布総量に応じて、黒側分布閾値Ｂｔ１および白側分布閾値Ｗｔ１までは分布総量に応じて黒側ゲインＢｇおよび白側ゲインＷｇも増加する一方、分布総量がこれら黒側分布閾値Ｂｔ１および白側分布閾値Ｗｔ１よりも大きい場合には黒側ゲインＢｇおよび白側ゲインＷｇの値が制限されることで、詳細は後述するが、中間輝度領域６Ｍでのゲインが過剰とならないように調整されるようになっている。

図１の説明に戻り、遅延回路１５は、スイッチ１４から出力される色差信号Ｕin，Ｖinに対して遅延をかけ、入出力特性線生成部２から出力されるγ曲線Ｌoutとの間で同期をとって、画像処理部３へ出力するものである。

画像処理部３は、入出力特性線生成部２によって適応的に生成されたγ曲線Ｌoutを利用して、スイッチ１４から出力されて遅延回路１５を介したＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）に対して所定の画像処理を施すものであり、本実施の形態の画像表示装置では、このＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）に対してコントラスト改善処理を施すγ補正実行回路３１により構成されている。

このγ補正実行回路３１は、入出力特性線生成部２によって適応的に生成されたγ曲線Ｌoutを利用して、ＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）に対してコントラスト改善処理を施すものである。具体的には、例えば図４（Ａ），図４（Ｂ）に示したように画像フレームごとに決定されたγ曲線Ｌout1，Ｌout2によって、各輝度レベルごとのゲインで表される度合いで、入力輝度信号Ｙinの明暗調整を行う。なお、このようにして画像処理（コントラスト調整）後のＹＵＶ信号（Ｙout，Ｕout，Ｖout）は、マトリクス回路４１へ出力される。

マトリクス回路４１は、画像処理部３によって画像処理後のＹＵＶ信号（Ｙout，Ｕout，Ｖout）をＲＧＢ信号に再生すると共に、再生されたＲＧＢ信号（Ｒout，Ｇout，Ｂout）をドライバ４２へ出力するものである。

ドライバ４２は、マトリクス回路４１から出力されるＲＧＢ信号（Ｒout，Ｇout，Ｂout）に基づいてディスプレイ５に対する駆動信号を生成し、この駆動信号をディスプレイ５へ出力するものである。

ディスプレイ５は、ドライバ４２から出力される駆動信号に応じて、画像処理部３によって画像処理後のＹＵＶ信号（Ｙout，Ｕout，Ｖout）に基づく画像表示を行うものである。このディスプレイ５は、どのような種類のディスプレイデバイスであってもよく、例えばＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）５１や、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）５２、図示しないＰＤＰ（Plasma Display Panel）等が用いられる。

ここで、入出力特性線生成部２および画像処理部３が、本発明における「画像補正回路」の一具体例に対応し、輝度分布取得回路２１、黒側中間輝度分布取得回路２２および白側中間輝度分布取得回路２３が、本発明における「輝度分布取得手段」の一具体例に対応する。また、特性線決定部２４が本発明における「決定手段」の一具体例に対応し、γ補正実行回路３１が本発明における「補正実行手段」の一具体例に対応する。また、黒側分布閾値Ｂｔ１，Ｂｔ２が、それぞれ本発明における「第１の黒側分布閾値」および「第２の黒側分布閾値」の一具体例に対応し、黒側ゲイン閾値Ｂｇ２が本発明における「黒側ゲイン閾値」の一具体例に対応する。また、白側分布閾値Ｗｔ１，Ｗｔ２が、それぞれ本発明における「第１の白側分布閾値」および「第２の白側分布閾値」の一具体例に対応し、白側ゲイン閾値Ｗｇ２が本発明における「白側ゲイン閾値」の一具体例に対応する。

次に、図１〜図５を参照して、本実施の形態の画像表示装置の動作について説明する。

まず、この画像表示装置へ入力される画像信号が、ＹＵＶ信号に復調される。具体的には、ＴＶからのテレビ信号は、チューナ１１で復調されてコンポジット信号となり、ＶＣＲやＤＶＤ１からは、コンポジット信号が直接、画像表示装置へ入力される。そしてこれらコンポジット信号は、Ｙ／Ｃ分離回路１２において、輝度信号Ｙ１と色信号Ｃ１とに分離され、クロマデコーダ１３において、ＹＵＶ信号（Ｙ１，Ｕ１，Ｖ１）にデコードされる。一方、ＤＶＤ２からは、ＹＵＶ信号（Ｙ２，Ｕ２，Ｖ２）が直接、画像表示装置へ入力される。

次いで、スイッチ１４において、これらＹＵＶ信号（Ｙ１，Ｕ１，Ｖ１）とＹＵＶ信号（Ｙ２，Ｕ２，Ｖ２）とのうち、一方のＹＵＶ信号が選択され、ＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）として出力される。そして、このＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）のうち、輝度信号Ｙinは、入出力特性線生成部２および画像処理部３内のγ補正実行回路３１へ出力される一方、色差信号Ｕin，Ｖinは、それぞれ遅延回路１５へ出力される。

ここで、入出力特性線生成部２では、入力される輝度信号Ｙinに基づいて、以下のようなγ曲線Ｌoutの生成動作がなされる。

具体的には、まず輝度分布取得回路２１では、スイッチ１４から出力されるＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）のうちの輝度信号Ｙinに基づいて、例えば図２に示したような、ヒストグラム分布からなる輝度分布が画像フレームごとに取得される。また、取得したこの輝度分布に基づいて、画像フレームごとに輝度重心Ｇ１が求められ、この輝度重心を中心として低輝度側および高輝度側にそれぞれ所定の幅を設定することで、画像フレームごとに中間輝度領域が決定される。

次いで、黒側中間輝度分布取得回路２２および白側中間輝度分布取得回路２３では、輝度分布取得回路２１で取得された輝度分布６、輝度重心Ｇおよび中間輝度領域６Ｍのデータに基づいて、それぞれ、黒側中間輝度分布６１および白側中間輝度分布６２が、画像フレームごとに取得される。

次いで、特性線決定部２４では、黒側中間輝度分布取得回路２２で得られた黒側中間輝度分布６１および白側中間輝度分布取得回路２３で得られた白側中間輝度分布６２に基づいて、基準入出力特性線Ｌ０に適応的変更が加えられ、低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１からなる入出力特性線（γ曲線）Ｌout1が決定される。また、この際これら低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１におけるゲイン（黒側ゲインＢｇおよび白側ゲインＷｇ）の値、すなわち基準入出力特性線Ｌ０からの適応的変化量が、それぞれ、黒側中間輝度分布６１での分布総量および白側中間輝度分布６２での分布総量に基づいて、例えば図５（Ａ），図５（Ｂ）に示したように適切なものに決定される。具体的には、黒側中間輝度領域６ＢＭおよび白側中間輝度領域６ＷＭでの分布総量に応じて、黒側分布閾値Ｂｔ１および白側分布閾値Ｗｔ１までは分布総量に応じて黒側ゲインＢｇおよび白側ゲインＷｇも増加する一方、分布総量がこれら黒側分布閾値Ｂｔ１および白側分布閾値Ｗｔ１よりも大きい場合には、黒側ゲインＢｇおよび白側ゲインＷｇの値が、中間輝度領域６Ｍでのゲインが過剰とならないように制限される。なお、このようにして画像フレームごとに適応的に生成されたγ曲線Ｌoutは、画像処理部３内のγ補正実行回路３１へ出力される。

一方、遅延回路１５では、色差信号Ｕin，Ｖinに対して遅延がかけられ、その結果、入出力特性線生成部２から出力されるγ曲線Ｌoutとの間で、同期がとられる。

次いで、画像処理部３のγ補正実行回路３１では、スイッチ１４から出力された輝度信号Ｙinと、スイッチ１４から出力されて遅延回路１５を介した色差信号Ｕin，Ｖinとに基づいて、入出力特性線生成部２から供給されるγ曲線Ｌoutを利用することにより、これらＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）に対して、コントラスト改善処理が施される。具体的には、低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１における黒側ゲインＢｇおよび高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１における白側ゲインＷｇで表される度合いで、輝度レベルごとに明暗調整がなされる。

ここで、このγ曲線Ｌoutは、局所的な領域の輝度分布である黒側中間輝度分布６１および白側中間輝度分布６２に基づいて、これら黒側中間輝度分布６１および白側中間輝度分布６２よりも広範な領域（輝度重心Ｇ１よりも低輝度側および高輝度側の領域）の入出力特性線である低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１から構成されているため、これら低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１、ひいてはγ曲線Ｌoutが、入力画像（ＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin））の内容によらず、単純な曲線になりやすくなる。具体的には、本実施の形態では、これら低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１が、変曲点をもたない２次曲線から構成されているため、入力画像の内容、すなわち画像フレームごとの入力輝度信号Ｙinのヒストグラム分布によらず、γ曲線Ｌoutが常に単純なＳ字カーブとなる。

したがって、例えば輝度分布に多数のピークが存在するような入力画像の場合、従来の画像表示装置では、前述の図１５（Ａ），（Ｂ）に示したガンマ曲線Ｌ１０５Ａ，Ｌ１０５Ｂのようにガンマ曲線が複雑なものとなり、コントラスト改善の効果が小さくなってしまったり（図１５（Ａ））、負の傾きを持つ曲線となって表示映像が不自然なものとなってしまう（図１５（Ｂ））のに対し、本実施の形態の画像表示装置では、γ曲線Ｌoutが常に単純なＳ字カーブになりやすいことから、従来と比べ、表示映像のコントラストがより効果的に改善されると共に、不自然な映像となるのが回避される。

また、図５（Ａ），図５（Ｂ）のように、黒側中間輝度領域６ＢＭまたは白側中間輝度領域６ＷＭでの分布総量に応じて、黒側分布閾値Ｂｔ１および白側分布閾値Ｗｔ１までは分布総量に応じて黒側ゲインＢｇおよび白側ゲインＷｇも増加することから、分布総量に応じてコントラストが大きくなるよう、適切にゲインが設定される。また、分布総量がこれら黒側分布閾値Ｂｔ１または白側分布閾値Ｗｔ１よりも大きい場合には、黒側ゲインＢｇおよび白側ゲインＷｇの値が、中間輝度領域６Ｍでのゲインが過剰とならないように制限されるため、例えば人物の肌が拡大して表示されるような映像であっても、肌の凹凸が過剰に強調されることはなく、より自然な映像表示となる。また、分布総量が黒側分布閾値Ｂｔ２または白側分布閾値Ｗｔ２よりも大きい場合には、黒側ゲインＢｇおよび白側ゲインＷｇの値がさらに制限（黒側ゲイン閾値Ｂｇ２または白側ゲイン閾値Ｗｇ２未満に制限）されるため、分布総量がさらに大きくなっても、中間輝度領域６Ｍでのゲインは過剰とならないよう、確実に制限される。

次いで、マトリクス回路４１では、コントラスト処理後のＹＵＶ信号（Ｙout，Ｕout，Ｖout）がＲＧＢ信号（Ｒout，Ｇout，Ｂout）に再生され、ドライバ４２では、このＲＧＢ信号（Ｒout，Ｇout，Ｂout）に基づいて駆動信号が生成され、この駆動信号に基づいて、ディスプレイ５に、画像が表示される。

以上のように、本実施の形態では、黒側中間輝度分布取得回路２２および白側中間輝度分布取得回路２３において、画像フレーム内での輝度信号Ｙinの輝度分布６における中間輝度領域６Ｍのうち、黒側中間輝度分布６１および白側中間輝度分布６２を画像フレームごとにそれぞれ取得すると共に、特性線決定部２４において、これら黒側中間輝度分布６１および白側中間輝度分布６２に基づいて、基準点（輝度重心Ｇ１）と最低輝度点Ｐ３とを通る低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および輝度重心Ｇ１と最高輝度点Ｐ４とを通る高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１を画像フレームごとにそれぞれ決定し、γ補正実行回路３１において、これら決定された低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１に基づいて、それぞれ輝度重心Ｇ１よりも低輝度側および高輝度側の領域のＹＵＶ信号（Ｙin，Ｕin，Ｖin）に対する画像補正を実行するようにしたので、入力画像データの内容によらず、低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１をそれぞれ単純な曲線にしやすくすることができる。よって、例えば画像フレーム内の輝度ヒストグラム分布が多数の分布ピークを有するような場合であっても、不自然な表示映像とすることなく、効果的なコントラスト改善を実現することが可能となる。

また、画像フレームごとに輝度重心および中間輝度領域を決定するようにしたので、輝度分布６の分布態様、すなわち表示映像の内容によらず、最適なコントラスト改善を行うことが可能となる。

また、黒側中間輝度領域６ＢＭまたは白側中間輝度領域６ＷＭでの分布総量が黒側分布閾値Ｂｔ１または白側分布閾値Ｗｔ１よりも大きい場合には、黒側ゲインＢｇおよび白側ゲインＷｇの値を制限するようにしたので、中間輝度領域６Ｍでのゲインが過剰となるのを回避することができる。よって、例えば人物の肌を拡大して表示するような映像であっても、肌の凹凸が過剰に強調されることはなく、より自然な映像表示とすることが可能となる。

また、黒側中間輝度領域６ＢＭまたは白側中間輝度領域６ＷＭでの分布総量が黒側分布閾値Ｂｔ２または白側分布閾値Ｗｔ２よりも大きい場合には、黒側ゲインＢｇおよび白側ゲインＷｇの値をさらに制限（黒側ゲイン閾値Ｂｇ２または白側ゲイン閾値Ｗｇ２未満に制限）するようにしたので、分布総量がさらに大きくなっても、中間輝度領域６Ｍでのゲインは過剰とならないよう、確実に制限することができる。

さらに、黒側中間輝度分布取得回路２２と白側中間輝度分布取得回路２３とを別々に設けるようにしたので、低輝度領域でのコントラスト改善動作と高輝度領域でのコントラスト改善動作とを、それぞれ独立して行うことが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態の画像表示装置は、第１の実施の形態の画像表示装置における入出力特性線生成部２において、黒側輝度分布取得回路２５および白側輝度分布取得回路２６をさらに設けるようにしたものである。

図６は、本実施の形態に係る入出力特性線生成部２Ａの構成を表すものである。本実施の形態の入出力特性線生成部２Ａは、輝度分布取得回路２１と、黒側中間輝度分布取得回路２２と、白側中間輝度分布取得回路２３と、特性線決定部２４と、黒側輝度分布取得回路２５と、白側輝度分布取得回路２６とから構成されている。なお、第１の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

黒側輝度分布取得回路２５は、輝度分布取得回路２１で取得された輝度分布６、輝度重心Ｇおよび中間輝度領域６Ｍのデータに基づいて、例えば図７（Ａ）に示したように、画像フレームごとに決定された中間輝度領域６Ｍよりも低輝度側の領域（黒側輝度領域６Ｂ）の輝度分布である黒側輝度分布６３を、画像フレームごとに取得するものである。また、白側輝度分布取得回路２６も同様に、輝度分布取得回路２１で取得された輝度分布６、輝度重心Ｇおよび中間輝度領域６Ｍのデータに基づいて、例えば図７（Ｂ）に示したように、画像フレームごとに決定された中間輝度領域６Ｍよりも高輝度側の領域（白側輝度領域６Ｗ）の輝度分布である白側輝度分布６４を、画像フレームごとに取得するものである。

ここで、輝度分布取得回路２１、黒側中間輝度分布取得回路２２、白側中間輝度分布取得回路２３、黒側輝度分布取得回路２５および白側輝度分布取得回路２６が、本発明における「輝度分布取得手段」の一具体例に対応する。

本実施の形態の入出力特性線生成部２Ａでは、入力される輝度信号Ｙinに基づいて、以下のようなγ曲線Ｌoutの生成動作がなされる。

まず、輝度分布取得回路２１では、第１の実施の形態と同様にして、輝度信号Ｙinに基づいてヒストグラム分布からなる輝度分布６が画像フレームごとに取得されると共に、取得したこの輝度分布に基づいて、輝度重心Ｇ１および中間輝度領域６Ｍが画像フレームごとに決定される。次いで、黒側中間輝度分布取得回路２２および白側中間輝度分布取得回路２３でも、第１の実施の形態と同様にして、輝度分布６、輝度重心Ｇおよび中間輝度領域６Ｍのデータに基づいて、黒側中間輝度分布６１および白側中間輝度分布６２が画像フレームごとに取得される。一方、黒側輝度分布取得回路２５および白側輝度分布取得回路２６では、輝度分布６、輝度重心Ｇおよび中間輝度領域６Ｍのデータに基づいて、黒側輝度分布６３および白側輝度分布６４が画像フレームごとに取得される。

次いで、特性線決定部２４では、第１の実施の形態と同様にして、黒側中間輝度分布取得回路２２で得られた黒側中間輝度分布６１および白側中間輝度分布取得回路２３で得られた白側中間輝度分布６２に基づいて、低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１が作成される。

ここで、本実施の形態の特性線決定部２４では、最終的にγ曲線Ｌoutを決定する際に、これら低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１に加え、黒側輝度分布取得回路２５で得られた黒側輝度分布６３および白側輝度分布取得回路２６で得られた白側輝度分布６４をも加味して決定するようになっている。具体的には、例えば図８（Ａ）に示したγ曲線Ｌout11のように、低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１のゲインに対し、黒側輝度分布６３に基づいて作成された入出力特性線Ｌ１０Ｂおよび白側輝度分布６４に基づいて作成された入出力特性線Ｌ１０Ｗのゲインを重畳することによって、最終的に低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１１からなるγ曲線Ｌout11を決定するようになっている。よって、中間輝度領域６Ｍでの輝度分布に加え、黒側輝度領域６Ｂおよび白側輝度領域６Ｗでの輝度分布も考慮してγ曲線Ｌout11を決定することにより、γ曲線がよりきめ細やかに調整される。

また、例えば図８（Ｂ）に示したように、低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１のゲインに対し、入出力特性線Ｌ１０Ｂおよび入出力特性線Ｌ１０Ｗのゲインを重畳した結果、低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１１または高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１１のゲインが過剰となり、黒側輝度領域６Ｂや白側輝度領域６Ｗの一部の輝度領域がつぶれてしまい、階調表現ができなくなってしまうような場合には、入出力特性線Ｌ１０Ｂおよび入出力特性線Ｌ１０Ｗのゲインが小さくなるように補正され、最終的に低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１１または高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１１のゲインが過剰とならないようになっている。よって、黒側輝度領域６Ｂや白側輝度領域６Ｗの一部がつぶれてしまうのが回避され、階調表現が確実に確保されるようになる。

なお、この他にも例えば図９（Ａ）に示したように、黒側輝度分布６３または白側輝度分布６４に基づいて作成された入出力特性線が、図中の入出力特性線Ｌ２０のような形状の場合も、同様に図中のγ曲線Ｌout21のように決定され、このときのゲインが過剰となる場合も、同様に例えば図９（Ｂ）に示した入出力特性線Ｌ２１のように、γ曲線Ｌout21のゲインが過剰とならないように補正される。

以上のように、本実施の形態では、最終的にγ曲線Ｌoutを決定する際に、低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１に加え、黒側輝度分布取得回路２５で得られた黒側輝度分布６３および白側輝度分布取得回路２６で得られた白側輝度分布６４をも加味して決定するようにしたので、黒側輝度領域６Ｂおよび白側輝度領域６Ｗでの輝度分布も考慮してγ曲線Ｌout11を決定することにより、γ曲線をよりきめ細やかに調整することができる。

具体的には、例えば入出力特性線Ｌ１０Ｂおよび入出力特性線Ｌ１０Ｗのゲインを重畳した結果、低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ１１または高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ１１のゲインが過剰となり、黒側輝度領域６Ｂや白側輝度領域６Ｗの一部の階調表現ができなくなってしまうような場合に、入出力特性線Ｌ１０Ｂおよび入出力特性線Ｌ１０Ｗのゲインが小さくなるように補正するようにしたので、黒側輝度領域６Ｂや白側輝度領域６Ｗの一部がつぶれてしまうのを回避し、階調表現を確実に確保することが可能となる。

また、黒側輝度分布取得回路２５と白側輝度分布取得回路２６とを別々に設けるようにしたので、本実施の形態においても、低輝度領域でのコントラスト改善動作と高輝度領域でのコントラスト改善動作とを、それぞれ独立して行うことが可能となる。

以上、第１および第２の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、図２に示したような全体の輝度領域での輝度分布６に基づいて輝度重心Ｇ１を求め、これに基づいて中間輝度領域６Ｍを決定する場合に、輝度重心Ｇ１を中心として低輝度側である黒側および高輝度側である白側において均等な所定の幅（図２の例では、それぞれ３階調分の幅）に設定された範囲を各画像フレームの中間輝度領域６Ｍとして決定する場合について説明したが、輝度重心Ｇ１の輝度レベル位置に応じて、中間輝度分布を取得する領域となる可変中間輝度領域６Ｍｖ、可変黒側中間輝度領域６ＢＭｖおよび可変白側中間輝度領域６ＷＭｖを、それぞれ以下のように変動させるようにしてもよい。具体的には、例えば図１０（Ａ）に示したように、輝度重心が中間輝度付近にある場合（輝度重心Ｇ１ｃ）、例えば図１０（Ｂ）に示したように、可変中間輝度領域６Ｍｖの中での可変黒側中間輝度領域６ＢＭｖ（下記可変白側中間輝度領域６ＷＭｖの領域幅と等しい）および可変白側中間輝度領域６ＷＭｖ（上記可変黒側中間輝度領域６ＢＭｖの領域幅と等しい）を、輝度重心Ｇ１ｃを中心に均等な領域で中間黒側輝度分布および中間白側輝度分布を取得する。これにより、輝度重心Ｇ１ｃの状態における適切な中間輝度領域を得ることができ、基準点Ｐ２０を通る低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ０および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ０から構成される入出力特性曲線Ｌout0によって黒や白のゲインが過度に補正されることなく、より効果的なコントラスト改善を行うことが可能となる。一方、例えば図１１（Ａ）に示したように、輝度重心が輝度重心Ｇ１ｃよりも低輝度側に位置する場合（輝度重心Ｇ１ｌ）、中間輝度領域６Ｍに基づき、基準点Ｐ３０を通る低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ３および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ３から構成される入出力特性曲線Ｌout3による補正では、低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ３によって図１１（Ａ）に示したように黒のゲインを過度に下げることになるため、黒のディテイルが再現できずに黒つぶれを招いてしまうことになる。また、例えば図１２（Ａ）に示したように、輝度重心が輝度重心Ｇ１ｃよりも高輝度側に位置する場合（輝度重心Ｇ１ｈ）、中間輝度領域６Ｍに基づき、基準点Ｐ５０を通る低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ５および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ５から構成される入出力特性曲線Ｌout5による補正では、高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ５によって図１１（Ａ）に示したように白のゲインを過度に上げることになるため、白のディテイルが再現できずに白つぶれを招いてしまうことになる。そこで、このように輝度重心Ｇ１が黒側や白側に偏って位置する場合には、可変中間輝度領域６Ｍｖの領域幅を中間輝度領域６Ｍと同じ幅の範囲とするものの、例えば図１１（Ｂ）に示したように、可変中間輝度領域６Ｍｖの中での可変黒側中間輝度領域６ＢＭｖ（下記可変白側中間輝度領域６ＷＭｖの領域幅よりも狭い）および可変白側中間輝度領域６ＷＭｖ（上記可変黒側中間輝度領域６ＢＭｖの領域幅よりも広い）を、輝度重心Ｇ１ｌを中心に不均等な領域で中間黒側輝度分布および中間白側輝度分布を取得したり、例えば図１２（Ｂ）に示したように、可変中間輝度領域６Ｍｖの中での可変黒側中間輝度領域６ＢＭｖ（下記可変白側中間輝度領域６ＷＭｖの領域幅よりも広い）および可変白側中間輝度領域６ＷＭｖ（上記可変黒側中間輝度領域６ＢＭｖの領域幅よりも狭い）を、輝度重心Ｇ１ｈを中心に不均等な領域で中間黒側輝度分布および中間白側輝度分布を取得したりするようにする。すなわち、輝度重心が偏って位置する側の領域の幅を狭くすると共に、その反対側の領域の幅を広くするようにする。これにより、輝度重心Ｇ１ｌや輝度重心Ｇ１ｈの状態における適切な中間輝度領域を得ることができ、基準点Ｐ３０を通る低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ４および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ４から構成される入出力特性曲線Ｌout4（図１１（Ｂ））や基準点Ｐ５０を通る低輝度領域入出力特性曲線ＬＢ６および高輝度領域入出力特性曲線ＬＷ６から構成される入出力特性曲線Ｌout6（図１２（Ｂ））によって黒または白のゲインが過度に補正されることなく、より効果的なコントラスト改善を行うことが可能となる。

また、上記実施の形態では、中間輝度領域６Ｍを決定する際の基準輝度である輝度重心を画像フレームごとに求める場合で説明したが、例えば図１３（Ａ）に示したように、基準輝度Ｇ１０およびこれに基づく中間輝度領域６Ｍを、予め設定された固定のものとしてもよい。このように構成した場合でも、例えば図１３（Ｂ）に示したγ曲線Ｌout10のように、従来と比べてγ曲線を単純化し得るので、従来よりも不自然な表示映像とすることなく、効果的なコントラスト改善を実現することが可能である。

また、上記実施の形態では、図２に示したような全体の輝度領域での輝度分布６に基づいて輝度重心Ｇ１を求め、これに基づいて中間輝度領域６Ｍを決定するようにした場合で説明したが、例えば図１４に示したように、所定の初期中間輝度領域６Ｍ０での輝度分布に基づいて輝度重心（中間輝度重心Ｇ１Ｍ）を求め、この中間輝度重心６Ｍを中心として低輝度側および高輝度側にそれぞれ所定の幅（図１４の例では、それぞれ３階調分の幅）を設定した範囲を、各画像フレームとの中間輝度領域６Ｍとして決定するようにしてもよい。このように構成した場合も、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。

また、上記実施の形態では、黒側中間輝度領域６ＢＭまたは白側中間輝度領域６ＷＭでの分布総量と黒側ゲインＢｇまたは白側ゲインＷｇとの関係を、図５（Ａ），図５（Ｂ）を用いて具体的に説明したが、これに限られるものではない。例えば、領域Ｂ２，Ｗ２や領域Ｂ４，Ｗ４において、黒側ゲインＢｇおよび白側ゲインＷｇが一定の値ではなく、ゲインが過剰とならない程度に微増していたり、逆に減少するようにしてもよい。また、領域Ｂ０，Ｗ２から黒側ゲインＢｇおよび白側ゲインＷｇが増加するようにしてもよく、また、領域Ｂ３，Ｗ３を設けずに領域Ｂ２，Ｗ２から直接領域Ｂ４，Ｗ４のようにゲインが減少するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、入出力特性線生成部２において、黒側中間輝度分布取得回路２２および白側中間輝度分布取得回路２３を、入出力特性線生成部２Ａにおいて、これらに加え黒側輝度分布取得回路２５および白側輝度分布取得回路２６を設け、低輝度側のコントラスト改善処理と高輝度側でのコントラスト改善処理とを同時に行うようにした場合で説明したが、黒側中間輝度分布取得回路２２および白側中間輝度分布取得回路２３の一方のみを設けたり、これに加えて黒側輝度分布取得回路２５および白側輝度分布取得回路２６の一方のみを設けるようにし、低輝度側および高輝度側の一方のみでコントラスト改善処理を行うようにしてもよい。このように構成した場合でも、従来よりは不自然な表示映像とすることなく、効果的なコントラスト改善を実現することが可能である。

さらに、上記実施の形態では、画像処理部３がγ補正実行回路３１を含むようにした場合について説明したが、画像処理部３の構成はこれには限られず、例えば他の画像処理用の回路例を含むようにしてもよく、また、このような回路を複数設けるようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置の全体構成を表す回路ブロック図である。 輝度分布と輝度重心および中間輝度領域との関係を説明するための特性図である。 黒側中間輝度分布および白側中間輝度分布を説明するための特性図である。 第１の実施の形態に係る入出力特性線の具体例を表す特性図である。 中間輝度領域での分布総量とゲインとの関係の具体例を説明するための特性図である。 本発明の第２の実施の形態に係る入出力特性線生成部の構成を表す回路ブロック図である。 黒側輝度分布および白側輝度分布を説明するための特性図である。 第２の実施の形態に係る入出力特性線の具体例を表す特性図である。 第２の実施の形態に係る入出力特性線の他の具体例を表す特性図である。 本発明の変形例に係る輝度分布と基準輝度および中間輝度領域との関係を説明するための特性図である。 本発明の変形例に係る輝度分布と基準輝度および中間輝度領域との関係を説明するための特性図である。 本発明の変形例に係る輝度分布と基準輝度および中間輝度領域との関係を説明するための特性図である。 本発明の変形例に係る輝度分布と基準輝度および中間輝度領域との関係を説明するための特性図である。 本発明の変形例に係る輝度分布と初期基準輝度、初期中間輝度領域および中間輝度重心との関係を説明するための特性図である。 従来の画像表示装置における輝度分布とガンマ曲線の変化態様との関係の一例を説明するための特性図である。 従来の画像表示装置における輝度分布とガンマ曲線の変化態様との関係の他の例を説明するための特性図である。 従来の画像表示装置における輝度分布とガンマ曲線の変化態様との関係の他の例を説明するための特性図である。 従来の画像表示装置におけるガンマ曲線の変化態様の他の例を表す特性図である。

符号の説明

１１…チューナ、１２…Ｙ／Ｃ分離回路、１３…クロマデコーダ、１４…スイッチ、１５…遅延回路、２，２Ａ…入出力特性線生成部、２１…輝度分布取得回路、２２…黒側中間輝度分布取得回路、２３…白側中間輝度分布取得回路、２４…特性線決定部、２５…黒側輝度分布取得回路、２６…白側輝度分布取得回路、３…画像処理部、３１…γ補正実行回路、４１…マトリクス回路、４２…ドライバ、５…ディスプレイ、５１…ＣＲＴ、５２…ＬＣＤ、６…輝度分布、６１…黒側中間輝度分布、６２…白側中間輝度分布、６３…黒側輝度分布、６４…白側輝度分布、６Ｍ…中間輝度領域、６Ｍｖ…可変中間輝度領域、６Ｍ０…初期中間輝度領域、６ＢＭ…黒側中間輝度領域、６ＢＭｖ…可変黒側中間輝度領域、６ＷＭ…白側中間輝度領域、６ＷＭｖ…可変白側中間輝度領域、６Ｂ…黒側輝度領域、６Ｗ…白側輝度領域、Ｙ１，Ｙ２，Ｙin，Ｙout…輝度信号、Ｃ１…色信号、Ｕ１，Ｕ２，Ｕin，Ｕout，Ｖ１，Ｖ２，Ｖin，Ｖout…色差信号、Ｒout，Ｇout，Ｂout…ＲＧＢ信号、Ｇ０…初期基準輝度、Ｇ１，Ｇ１ｃ，Ｇ１ｌ，Ｇ１ｈ，Ｇ２…輝度重心、Ｇ１Ｍ…中間輝度重心、Ｇ１０…基準輝度、Ｐ１，Ｐ２…重心点、Ｐ１０，Ｐ２０，Ｐ３０，Ｐ５０…基準点、Ｐ３…最低輝度点、Ｐ４…最高輝度点、Ｂｔ０〜Ｂｔ３…黒側分布閾値、Ｗｔ０〜Ｗｔ３…白側分布閾値、Ｂｇ…黒側ゲイン、Ｂｇ１，Ｂｇ２…黒側ゲイン閾値、Ｗｇ…白側ゲイン、Ｗｇ１，Ｗｇ２…白側ゲイン閾値、Ｌ０…基準入出力特性線、Ｌout，Ｌout0〜Ｌout6，Ｌout10，Ｌout11，Ｌout21…入出力特性線（γ曲線）、ＬＢ０〜ＬＢ６，ＬＢ１１…低輝度領域入出力特性線、ＬＷ０〜ＬＷ６，ＬＷ１１…高輝度領域入出力特性線。

Claims (17)

1. 予め定められた基準入出力特性線に適応的変更を加えて得られる画像フレームごとの入出力特性線に基づいて入力画像データを補正する装置であって、
   画像フレーム内での入力画像データの輝度分布における所定の中間輝度領域の最低輝度と前記中間輝度領域の中央に位置する基準輝度との間の領域の輝度分布である黒側中間輝度分布を取得する輝度分布取得手段と、
   得られた黒側中間輝度分布に基づいて、前記基準輝度に対応して定まる前記基準入出力特性線上の基準点と前記基準入出力特性線上の最低輝度点とを通る低輝度領域入出力特性曲線を決定する決定手段と、
   決定された前記低輝度領域入出力特性曲線に基づいて、前記基準輝度よりも低輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正を実行する補正実行手段と
   を備えたことを特徴とする画像補正回路。
2. 前記低輝度領域入出力特性曲線は、前記基準入出力特性線よりも下側に位置すると共に、変曲点を有しない曲線である
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像補正回路。
3. 前記輝度分布取得手段は、さらに、前記中間輝度領域の最低輝度よりも低輝度側の領域の輝度分布である黒側輝度分布を取得し、
   前記決定手段は、得られた前記黒側輝度分布をも加味して、前記低輝度領域入出力特性曲線を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像補正回路。
4. 前記決定手段は、さらに、前記黒側中間輝度分布に加えて前記黒側輝度分布を加味することで低輝度領域入出力特性曲線におけるゲインが過剰とならないように、低輝度領域入出力特性曲線を決定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像補正回路。
5. 前記決定手段は、前記黒側中間輝度分布の分布量が所定の第１の黒側分布閾値以下の場合、その分布量が大きくなるのに応じて前記低輝度領域入出力特性曲線におけるゲインを増加させる一方、前記黒側中間輝度分布の分布量が前記第１の黒側分布閾値よりも大きいと共に所定の第２の黒側分布閾値以下の場合、前記低輝度領域入出力特性曲線におけるゲインを所定の黒側ゲイン閾値に制限する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像補正回路。
6. 前記決定手段は、前記黒側中間輝度分布の分布量が前記第２の黒側分布閾値よりも大きい場合、前記低輝度領域入出力特性曲線におけるゲインを前記黒側ゲイン閾値未満に制限する
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像補正回路。
7. 前記輝度分布取得手段は、さらに、前記中間輝度領域の最高輝度と前記基準輝度との間の領域の輝度分布である白側中間輝度分布を取得し、
   前記決定手段は、さらに、得られた白側中間輝度分布に基づいて、前記基準点と前記基準入出力特性線上の最高輝度点とを通る高輝度領域入出力特性曲線を決定し、
   前記補正実行手段は、決定された低輝度領域入出力特性曲線および高輝度領域入出力特性曲線に基づいて、それぞれ、前記基準輝度よりも低輝度側および高輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正を実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像補正回路。
8. 前記高輝度領域入出力特性曲線は、前記基準入出力特性線よりも上側に位置すると共に、変曲点を有しない曲線である
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像補正回路。
9. 前記輝度分布取得手段は、さらに、前記中間輝度領域よりも高輝度側の領域の輝度分布である白側輝度分布を取得し、
   前記決定手段は、得られた前記白側輝度分布をも加味して、前記高輝度領域入出力特性曲線を決定する
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像補正回路。
10. 前記決定手段は、さらに、前記白側輝度分布を加味することで高輝度領域入出力特性曲線におけるゲインが過剰とならないように、高輝度領域入出力特性曲線を決定する
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像補正回路。
11. 前記決定手段は、前記白側中間輝度分布の分布量が所定の第１の白側分布閾値以下の場合、その分布量が大きくなるのに応じて前記高輝度領域入出力特性曲線におけるゲインを増加させる一方、前記白側中間輝度分布の分布量が前記第１の白側分布閾値よりも大きいと共に所定の第２の白側分布閾値以下の場合、前記高輝度領域入出力特性曲線におけるゲインを所定の白側ゲイン閾値に制限する
    ことを特徴とする請求項７に記載の画像補正回路。
12. 前記決定手段は、前記白側中間輝度分布の分布量が前記第２の白側分布閾値よりも大きい場合、前記高輝度領域入出力特性曲線におけるゲインを前記白側ゲイン閾値未満に制限する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の画像補正回路。
13. 予め定められた基準入出力特性線に適応的変更を加えて得られる画像フレームごとの入出力特性線に基づいて入力画像データを補正する装置であって、
    画像フレーム内での入力画像データの輝度分布における所定の中間輝度領域の最高輝度と前記中間輝度領域の中央に位置する基準輝度との間の領域の輝度分布である白側中間輝度分布を取得する輝度分布取得手段と、
    得られた白側中間輝度分布に基づいて、前記基準輝度に対応して定まる前記基準入出力特性線上の基準点と前記基準入出力特性線上の最高輝度点とを通る高輝度領域入出力特性曲線を決定する決定手段と、
    決定された前記高輝度領域入出力特性曲線に基づいて、前記基準輝度よりも高輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正を実行する補正実行手段と
    を備えたことを特徴とする画像補正回路。
14. 予め定められた基準入出力特性線に適応的変更を加えて得られる画像フレームごとの入出力特性線に基づいて入力画像データを補正する方法であって、
    画像フレーム内での入力画像データの輝度分布における所定の中間輝度領域の最低輝度と前記中間輝度領域の中央に位置する基準輝度との間の領域の輝度分布である黒側中間輝度分布を取得し、
    得られた黒側中間輝度分布に基づいて、前記基準輝度に対応して定まる前記基準入出力特性線上の基準点と前記基準入出力特性線上の最低輝度点とを通る低輝度領域入出力特性曲線を決定し、
    決定された前記低輝度領域入出力特性曲線に基づいて、前記基準輝度よりも低輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正を実行する
    ことを特徴とする画像補正方法。
15. 予め定められた基準入出力特性線に適応的変更を加えて得られる画像フレームごとの入出力特性線に基づいて入力画像データを補正する方法であって、
    画像フレーム内での入力画像データの輝度分布における所定の中間輝度領域の最高輝度と前記中間輝度領域の中央に位置する基準輝度との間の領域の輝度分布である白側中間輝度分布を取得し、
    得られた白側中間輝度分布に基づいて、前記基準輝度に対応して定まる前記基準入出力特性線上の基準点と前記基準入出力特性線上の最高輝度点とを通る高輝度領域入出力特性曲線を決定し、
    決定された前記高輝度領域入出力特性曲線に基づいて、前記基準輝度よりも高輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正を実行する
    ことを特徴とする画像補正方法。
16. 予め定められた基準入出力特性線に適応的変更を加えて得られる画像フレームごとの入出力特性線に基づいて入力画像データを補正する表示装置であって、
    画像フレーム内での入力画像データの輝度分布における所定の中間輝度領域の最低輝度と前記中間輝度領域の中央に位置する基準輝度との間の領域の輝度分布である黒側中間輝度分布を取得する輝度分布取得手段と、
    得られた黒側中間輝度分布に基づいて、前記基準輝度に対応して定まる前記基準入出力特性線上の基準点と前記基準入出力特性線上の最低輝度点とを通る低輝度領域入出力特性曲線を決定する決定手段と、
    決定された前記低輝度領域入出力特性曲線に基づいて、前記基準輝度よりも低輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正を実行する補正実行手段と、
    画像補正された入力画像データに基づいて画像表示を行う表示手段と
    を備えたことを特徴とする画像表示装置。
17. 予め定められた基準入出力特性線に適応的変更を加えて得られる画像フレームごとの入出力特性線に基づいて入力画像データを補正する表示装置であって、
    画像フレーム内での入力画像データの輝度分布における所定の中間輝度領域の最高輝度と前記中間輝度領域の中央に位置する基準輝度との間の領域の輝度分布である白側中間輝度分布を取得する輝度分布取得手段と、
    得られた白側中間輝度分布に基づいて、前記基準輝度に対応して定まる前記基準入出力特性線上の基準点と前記基準入出力特性線上の最高輝度点とを通る高輝度領域入出力特性曲線を決定する決定手段と、
    決定された前記高輝度領域入出力特性曲線に基づいて、前記基準輝度よりも高輝度側の領域の入力画像データに対する画像補正を実行する補正実行手段と、
    画像補正された入力画像データに基づいて画像表示を行う表示手段と
    を備えたことを特徴とする画像表示装置。

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