JP2011166521A - 輪郭補正装置及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像における輪郭の補正による画質の低下を抑える。
【解決手段】輪郭補正装置として、輝度信号に従って、輪郭強調を行うための補正信号を生成する補正信号生成部と、前記輝度信号に所定の遅延を与えて出力する遅延部と、前記遅延部の出力から前記補正信号生成部で生成された補正信号を加算又は減算し、得られた補正後の輝度信号を出力する演算器とを有する。前記補正信号生成部は、前記輝度信号に基づいて生成された信号に、入力指示値に従ってオフセットを与えることによって、前記補正信号の最大値及び最小値のタイミングを同様に変更する。
【選択図】図２

Description

本開示は、画像における輪郭を補正する輪郭補正装置に関する。

画像における輪郭を強調する技術が知られている。例えば、特許文献１には、輝度信号の２次微分信号を元の輝度信号に加算する画質補正回路が記載されている。輝度信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジが急峻になるので、輪郭が強調される。

特開平２−１７４３７６号公報

しかしながら、特許文献１の回路によると、エッジが急峻になることによって、輝度信号のレベルが高い部分が広がり、エッジで挟まれた明るい線の幅が広くなる。明るい線は実際より太めに見える性質がある。このため、このような処理によると、線がより太く見えるようになってしまう。また、エッジにおいて輝度信号のレベルが変化する部分が狭くなり、画像の立体感が弱くなってしまう。

本発明は、画像における輪郭の補正による画質の低下を抑えることを目的とする。

本発明の実施形態による輪郭補正装置は、輝度信号に従って、輪郭強調を行うための補正信号を生成する補正信号生成部と、前記輝度信号に所定の遅延を与えて出力する遅延部と、前記遅延部の出力から前記補正信号生成部で生成された補正信号を加算又は減算し、得られた補正後の輝度信号を出力する演算器とを有する。前記補正信号生成部は、前記輝度信号に基づいて生成された信号に、入力指示値に従ってオフセットを与えることによって、前記補正信号の最大値及び最小値のタイミングを同様に変更する。

本発明の実施形態による他の輪郭補正装置は、輝度信号に従って、輪郭強調を行うための補正信号を生成する補正信号生成部と、前記輝度信号に所定の遅延を与えて出力する遅延部と、前記遅延部の出力から前記補正信号生成部で生成された補正信号を加算又は減算し、得られた補正後の輝度信号を出力する演算器とを有する。前記補正信号生成部は、前記補正信号の最大値及び最小値の絶対値を、前記輝度信号の立ち上がり又は立ち下がりエッジにおける振幅に応じた値以下に制限する。

本発明の実施形態による画像表示装置は、前記輪郭補正装置と、前記補正後の輝度信号に従って画像を表示する表示器とを有する。

本発明の実施形態によれば、輪郭を強調しながら、明るい線の幅が広くならないようにすることや、画像の立体感を損なわないようにすることができる。したがって、画像における輪郭の補正による画質の低下を抑えることができる。

本発明の実施形態に係る画像表示装置の構成例を示すブロック図である。 図１の輪郭補正装置の構成例を示すブロック図である。 図２の装置における信号波形の例を示すグラフである。 図２の装置によるトランジェント補正の前後の信号波形の例を示す図である。 入力輝度信号が立ち上がる場合の図２の装置における信号波形の例を示すグラフである。 入力輝度信号ＳＡが立ち下がる場合の図２の装置における信号波形の例を示すグラフである。 図２の装置によるトランジェント補正の前後の信号波形の他の例を示す図である。 （ａ）は、図２の装置における信号波形の例を示すグラフである。（ｂ）は、図２の振幅制限部で用いられる信号ＲＧの生成について説明するグラフである。 図９は、輝度信号ＳＡのエッジにおける振幅ＥＡと図１の適応ゲイン算出部が出力するゲインＧＡとの間の関係の例を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図面において同じ参照番号で示された構成要素は、互いに対応しており、同一の又は類似の構成要素である。画像には、動画及び静止画を含むものとする。

図１は、本発明の実施形態に係る画像表示装置の構成例を示すブロック図である。図１の画像表示装置１００は、輪郭補正装置１０と、表示器２２と、レジスタ２４とを有している。輪郭補正装置１０は、補正信号生成部１２と、適応ゲイン算出部１４と、遅延部１６と、演算器としての減算器１８とを有している。輪郭補正装置１０は、入力された輝度信号ＳＡに対して輪郭（エッジ）を強調する処理を行う。この処理は、トランジェント補正とも呼ばれる。

図２は、図１の輪郭補正装置１０の構成例を示すブロック図である。補正信号生成部１２は、遅延部３２，４２，５１，５２と、減算器３４，５４と、絶対値算出器３６，５６と、セレクタ４８，５８と、オフセット部５５と、乗算器６２と、符号付加部６４と、振幅制限部６６とを有している。補正信号生成部１２は、輪郭強調を行うための補正信号を生成する。図３は、図２の装置における信号波形の例を示すグラフである。

図１〜図３を参照して、輪郭補正装置１０について説明する。まず、オフセット部５５及び振幅制限部６６が動作をしない場合について説明する。遅延部３２は、入力輝度信号ＳＡをＤ＝４Ｔだけ遅延させ、得られた信号ＳＢを出力する。ここで、Ｔはドットクロックの周期である。輝度信号ＳＡは、傾きａ＝Ｙ／８Ｔで値０から値Ｙまで上昇し、その後一定値となる。輝度信号ＳＡは、受信された放送波に選局及び復調等の処理を行って得られた信号であってもよいし、画像表示装置１００の外部の機器で生成された信号であってもよい。輝度信号ＳＡは、画像を水平方向にスキャンする信号であってもよいし、画像を垂直方向にスキャンする信号であってもよい。

減算器３４は、輝度信号ＳＡから信号ＳＢを減じ、得られた信号ＳＣを出力する。絶対値算出器３６は、信号ＳＣの絶対値を求め、得られた信号を出力する。遅延部４２は、絶対値算出器３６で求められた信号をＤだけ遅延させ、得られた信号ＳＤを出力する。セレクタ４８は、絶対値算出器３６で求められた信号と信号ＳＤとのうち、小さい方を選択して信号ＳＥとして出力する。

遅延部５１は、信号ＳＥをＤだけ遅延させ、得られた信号ＳＦを出力する。遅延部５２は、信号ＳＥをＤ／２だけ遅延させ、得られた信号ＳＨを出力する。減算器５４は、信号ＳＥから信号ＳＦを減じ、得られた信号ＳＧを出力する。オフセット部５５は、信号ＳＧを信号ＳＧ２としてそのまま出力する。絶対値算出器５６は、信号ＳＧ２の絶対値を求め、得られた信号を出力する。セレクタ５８は、絶対値算出器５６で求められた信号と信号ＳＨとのうち、小さい方を選択して信号ＳＩとして出力する。

乗算器６２は、信号ＳＩと適応ゲイン算出部１４から出力されたゲインＧＡとを乗算し、得られた積を出力する。ここでは、ゲインＧＡは１であるとする。適応ゲイン算出部１４については後述する。符号付加部６４は、乗算器６２で求められた積の符号が信号ＳＧ２の符号と同じになるように、乗算器６２で求められた積に符号を付加し、その結果を補正信号ＳＪとして出力する。振幅制限部６６は、補正信号ＳＪを補正信号ＳＪ２としてそのまま出力する。補正信号ＳＪは、傾きｊで（２／３）Ｄの期間上昇し、傾き−２ｊで（２／３）Ｄの期間下降し、傾きｊで（２／３）Ｄの期間上昇し、その後一定値となる。

遅延部１６は、輝度信号ＳＡを（３／２）Ｄだけ遅延させ、得られた信号ＳＫを出力する。減算器１８は、信号ＳＫから補正信号ＳＪ２を減じ、得られた補正後の輝度信号ＳＬを表示器２２に出力する。表示器２２は、例えばフラットパネルディスプレイであって、信号ＳＬに従って画像を表示する。ゲインＧＡ＝１の場合には、図３の傾きｊ＝ａとなるので、信号ＳＫと比べて、信号ＳＬの立ち上がりは（２／３）Ｄ遅く開始され、（２／３）Ｄ早く終了する。図３の場合には、立ち上がりエッジの期間が（２／３）Ｄに短縮され、エッジが強調される。

なお、減算器１８に代えて加算器を用いてもよく、この場合には、補正信号生成部１２は、図３の補正信号ＳＪ２とは符号が反対の信号を求めるようにしておく。

図４は、図２の装置によるトランジェント補正の前後の信号波形の例を示す図である。以上のようなトランジェント補正処理により、補正後の輝度信号ＳＬの波形が波形ＳＬＡのようになる。入力輝度信号ＳＡと比べるとエッジが急峻になるので、画像内の輪郭がくっきり表示されるようになる。補正後の輝度信号ＳＬにプリシュートやオーバーシュートが生じないので、輪郭が強調され過ぎることもない。

しかし、波形ＳＬＡのレベルが高い部分が、輝度信号ＳＡの波形に比べて長くなる。つまり、このような明るい（輝度が高い）線の幅が広くなってしまう。そこで、図２のオフセット部５５が、入力輝度信号ＳＡに基づいて生成された信号ＳＧに対して、入力指示値ＲＶに従ってオフセットを与えることによって、補正信号ＳＪの最大値及び最小値のタイミングを同様に変更してもよい。このようなオフセットを付加する処理について説明する。

図５は、入力輝度信号ＳＡが立ち上がる場合の図２の装置における信号波形の例を示すグラフである。オフセット部５５は、信号ＳＧに対して正のオフセットを付加し、オフセット付加後の信号を信号ＳＧ２として出力する。ここでは、信号ＳＧ２の波形は図５のＭ１で示されている。すると、補正信号ＳＪの最大値及び最小値のタイミングが、同じだけ遅くなる。このとき、最大値及び最小値が同じだけ大きくなる。この結果、補正後の信号ＳＬの立ち上がりが開始する時刻と立ち上がりが終了する時刻とが、同じだけ遅くなる。

図６は、入力輝度信号ＳＡが立ち下がる場合の図２の装置における信号波形の例を示すグラフである。オフセット部５５は、信号ＳＧに対して負のオフセットを付加し、オフセット付加後の信号を信号ＳＧ２として出力する。すると、補正信号ＳＪの最大値及び最小値のタイミングが、同じだけ早くなる。このとき、最大値及び最小値が同じだけ小さくなる。この結果、補正後の信号ＳＬの立ち下がりが開始する時刻と立ち下がりが終了する時刻とが、同じだけ早くなる。

このようにオフセット部５５が信号ＳＧに対してオフセットを付加すると、補正後の信号ＳＬの波形は、例えば図４の波形ＳＬＢのようになる。波形ＳＬＢのレベルが高い部分が、輝度信号ＳＡの波形と同じになっている。つまり、輪郭を強調しながら、このような明るい線の幅が広くならないようにすることができる。

オフセット部５５は、信号ＳＧに与えるオフセットの大きさを入力指示値ＲＶに応じて変えるようにしてもよい。オフセットの大きさに応じて、明るい線の幅を変えることができる。図５の波形ＭＸは、オフセットが最大であるときの信号ＳＧ２の例を示している。レジスタ２４が、入力指示値ＲＶを格納してオフセット部５５に出力するようにしてもよい。

図７は、図２の装置によるトランジェント補正の前後の信号波形の他の例を示す図である。前述のように、オフセット部５５が信号ＳＧに対してオフセットを付加しない場合には、補正後の輝度信号ＳＬの波形が波形ＳＬＡのようになる。

入力輝度信号ＳＡが上昇する期間に対応する期間ＴＡ，ＴＢにおいて、波形ＳＬＡの値は変化しない。言い換えると、期間ＴＡ，ＴＢにおいて、階調が変化していない。このため、画像の立体感が弱くなってしまう。そこで、図２の振幅制限部６６が、補正信号ＳＪの最大値及び最小値の絶対値を、入力輝度信号ＳＡの立ち上がり又は立ち下がりエッジにおける振幅に応じた値以下に制限してもよい。このような補正信号ＳＪの絶対値を制限する処理について説明する。

図８（ａ）は、図２の装置における信号波形の例を示すグラフである。図８（ｂ）は、図２の振幅制限部６６で用いられる信号ＲＧの生成について説明するグラフである。振幅制限部６６は、信号ＳＢ〜ＳＧと同様に、信号ＲＢ〜ＲＧを生成する。但し、信号に与える遅延の大きさは、信号ＳＢ〜ＳＧを生成する場合の１／２とする。信号ＲＧの最大値はＹ／４となる。振幅制限部６６は、信号ＲＧを生成後、信号ＳＪの絶対値を信号ＲＧの最大値以下となるように制限し、制限された信号ＳＪ２を出力する。この結果、補正後の輝度信号ＳＬとして、図７の波形ＳＬＬを有する信号が得られる。この信号は、期間ＴＡ，ＴＢにおいても階調が変化している。したがって、輪郭を強調しながら、画像の立体感を損なわないようにすることができる。

振幅制限部６６は、信号ＲＧの最大値を入力指示値ＲＶに応じて変えるようにしてもよい。レジスタ２４が、入力指示値ＲＶを格納して振幅制限部６６に出力するようにしてもよい。

オフセット部５５が信号ＳＧに対してオフセットを付加しない場合について説明したが、オフセット部５５が信号ＳＧに対してオフセットを付加し、かつ、振幅制限部６６が信号ＳＪの絶対値を信号ＲＧの最大値以下となるように制限してもよい。

次に、適応ゲイン算出部１４について説明する。図９は、輝度信号ＳＡのエッジにおける振幅ＥＡと図１の適応ゲイン算出部１４が出力するゲインＧＡとの間の関係の例を示すグラフである。

適応ゲイン算出部１４は、輝度信号ＳＡのエッジにおける振幅ＥＡに従ってゲインＧＡを求め、乗算器６２に出力する。基本的にはゲインＬＩＭＣ＝１であり、この場合、振幅ＥＡが大きいときにはゲインＧＡ＝１となる。ゲインＧＡ＝１の場合には、上述のように、輪郭補正装置１０は、プリシュートやオーバーシュートが生じないようにしながら、輪郭の強調を行うことができる。振幅ＥＡが中程度であるときには、ゲインＧＡ＝２となる。この場合には、輪郭補正装置１０はプリシュートやオーバーシュートを生じさせ、輪郭を大きく強調することができる。振幅ＥＡがＣＲ以下であるときには、ゲインＧＡ＝０となる。この場合には、輪郭補正装置１０は輪郭の強調を行わない。

適応ゲイン算出部１４は、入力指示値ＲＶに従って図９における値ＣＲ，ＬＩＭＡ，ＬＩＭＢ，ＬＩＭＣ、及び傾きＩＧＡ，ＩＧＢを変更するようにしてもよい。レジスタ２４が入力指示値ＲＶを格納して適応ゲイン算出部１４に出力するようにしてもよい。

以上の説明においては、本発明をその例示的実施形態を参照して説明した。しかし、添付の特許請求の範囲に示された本発明のより広い精神及び範囲から離れることなく、種々の修正及び変更を行い得ることは明白であろう。したがって、本明細書及び図面は、限定的な意味ではなく、例示的な意味において考慮されるべきである。

以上説明したように、本発明は、輪郭補正装置及び画像表示装置等について有用である。

１０ 輪郭補正装置
１２ 補正信号生成部
１６ 遅延部
１８ 減算器（演算器）
２２ 表示器
２４ レジスタ
１００ 画像表示装置

Claims (4)

1. 輝度信号に従って、輪郭強調を行うための補正信号を生成する補正信号生成部と、
   前記輝度信号に所定の遅延を与えて出力する遅延部と、
   前記遅延部の出力から前記補正信号生成部で生成された補正信号を加算又は減算し、得られた補正後の輝度信号を出力する演算器とを備え、
   前記補正信号生成部は、前記輝度信号に基づいて生成された信号に、入力指示値に従ってオフセットを与えることによって、前記補正信号の最大値及び最小値のタイミングを同様に変更する
   輪郭補正装置。
2. 請求項１に記載の輪郭補正装置において、
   前記入力指示値を格納して前記補正信号生成部に出力するレジスタを更に備える
   輪郭補正装置。
3. 輝度信号に従って、輪郭強調を行うための補正信号を生成する補正信号生成部と、
   前記輝度信号に所定の遅延を与えて出力する遅延部と、
   前記遅延部の出力から前記補正信号生成部で生成された補正信号を加算又は減算し、得られた補正後の輝度信号を出力する演算器とを備え、
   前記補正信号生成部は、前記補正信号の最大値及び最小値の絶対値を、前記輝度信号の立ち上がり又は立ち下がりエッジにおける振幅に応じた値以下に制限する
   輪郭補正装置。
4. 請求項１又は２に記載の輪郭補正装置と、
   前記補正後の輝度信号に従って画像を表示する表示器とを備える
   画像表示装置。

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