JP3741212B2 - 画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および白黒伸張処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号に対して白伸張および黒伸張の少なくとも一方を行う画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および白黒伸張処理方法に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
入力映像信号の最黒部分が所定レベルよりも浮いている場合、当該最黒部分が所定レベルになるように黒方向に伸張することが行われている。また、入力映像信号の最白部分が所定レベルよりも沈んでいる場合、当該最白部分が所定レベルになるように白方向に伸張することが行われている。
【０００３】
従来は、この伸張の度合いは１画像（１フレーム）における最大輝度および最小輝度によって常に変化していた。
【０００４】
しかし、例えば、映像等の動画像において、伸張の度合いを常に変化させる方式で画像処理を行った場合、画像全体がちらついてしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、映像信号に対して白伸張および黒伸張の少なくとも一方（白黒伸張）を行う場合の画質を向上させること、特に、白黒伸張処理を行う場合の画像のちらつきを低減することのできる画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および白黒伸張処理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る画像処理システムは、映像信号を処理する画像処理システムにおいて、
１フレーム中の画素の最大輝度および最小輝度に基づき、各画素の輝度値の伸張度を設定する倍率設定手段と、
前記伸張度に基づき、処理対象となる画素の輝度値が、所定のしきい値以上の場合には当該輝度値を黒側または白側に伸張し、所定のしきい値未満の場合には当該輝度値を白側または黒側に伸張する伸張手段と、
を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係るプログラムは、映像信号を処理するコンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
１フレーム中の画素の最大輝度および最小輝度に基づき、各画素の輝度値の伸張度を設定する倍率設定手段と、
前記伸張度に基づき、処理対象となる画素の輝度値が、所定のしきい値以上の場合には当該輝度値を黒側または白側に伸張し、所定のしきい値未満の場合には当該輝度値を白側または黒側に伸張する伸張手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る情報記憶媒体は、コンピュータにより読み取り可能な情報記憶媒体であって、上記手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る白黒伸張処理方法は、映像信号の輝度値に対して白黒伸張処理を行う白黒伸張処理方法において、
入力された映像信号の輝度値を演算し、
１フレームにおける当該輝度値の最大輝度値および最小輝度値を把握し、
把握された最大輝度値および最小輝度値に基づき、所定のしきい値を演算し、
当該しきい値以上の輝度値を黒側または白側に伸張し、当該しきい値未満の輝度値を白側または黒側に伸張することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、最大輝度値および最小輝度値に基づくしきい値を基準として伸張方向を決定することにより、白側と黒側のどちらの方向に伸張するかを決定する基準が明確となる。
【００１１】
したがって、この基準を用いて白黒伸張を行うことにより、適切な白黒伸張がなされるため、画質を向上させることができる。
【００１２】
なお、上記しきい値以上の場合に黒側に伸張するか白側に伸張するかは表示方式に応じて決定することが好ましい。
【００１３】
また、前記画像処理システムは、１フレーム中の画素の最大輝度値および最小輝度値に基づき、前記倍率設定手段に前記伸張度を更新させるための要求情報を生成する制御手段を含み、
前記倍率設定手段は、前記要求情報を受信した場合には、新たな伸張度を適用し、前記要求情報を受信しなかった場合には、元の伸張度を適用してもよい。
【００１４】
また、前記プログラムは、１フレーム中の画素の最大輝度値および最小輝度値に基づき、前記倍率設定手段に前記伸張度を更新させるための要求情報を生成する制御手段としてコンピュータを機能させ、
前記倍率設定手段は、前記要求情報を受信した場合には、新たな伸張度を適用し、前記要求情報を受信しなかった場合には、元の伸張度を適用してもよい。
【００１５】
また、前記情報記憶媒体は、上記プログラムを記憶したものであってもよい。
【００１６】
また、前記画像処理システム、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記制御手段は、連続する複数フレームの輝度値の変化を把握し、当該変化が所定値以上の場合、前記要求情報を前記倍率設定手段に伝達してもよい。
【００１７】
また、前記白黒伸張処理方法において、伸張を行う場合に、連続する複数フレームの輝度値の変化が所定値以上の場合に新たな伸張率を用い、前記変化が所定値未満の場合に現状の伸張率を用いて前記輝度値の伸張を行ってもよい。
【００１８】
これによれば、連続する複数のフレーム間の輝度値の変化が所定値以上の場合を検出することにより、映像における場面の切り替えを検出することができる。
【００１９】
このような場面の切り替えの場合に限って新たな伸張率を適用して白黒伸張を行うことにより、画像のちらつきを抑え、画質を向上させることができる。
【００２０】
また、前記画像処理システム、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記倍率設定手段は、最大輝度値に近い輝度値および最小輝度値に近い輝度値の伸張率を、中間輝度値に近い輝度値の伸張率と比べ小さい値に設定してもよい。
【００２１】
また、前記白黒伸張処理方法において、伸張を行う場合に、最大輝度値に近い輝度値および最小輝度値に近い輝度値の伸張率を、中間輝度値に近い輝度値の伸張率と比べ小さい値に設定して前記輝度値の伸張を行ってもよい。
【００２２】
これによれば、伸長の効果の少ない最大輝度や最小輝度に近い領域での伸長を抑え、中間階調をより伸張することにより、効果的に白黒伸張を行うことができる。
【００２３】
また、前記画像処理システム、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、異なる２フレームのＡＰＬの差異が所定値以上の場合に、前記倍率設定手段に前記伸張度を更新させるための要求情報を生成する制御手段を含み、
前記倍率設定手段は、前記要求情報を受信した場合には、新たな伸張度を適用し、前記要求情報を受信しなかった場合には、元の伸張度を適用してもよい。
【００２４】
また、前記白黒伸張処理方法において、異なる２フレームのＡＰＬの差異が所定値以上の場合に新たな伸張率を用い、当該差異が所定値未満の場合に現状の伸張率を用いて前記輝度値の伸張を行ってもよい。
【００２５】
また、前記画像処理システム、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、所定フレームに連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値と、当該所定フレームとは異なるフレームに連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値との差異が所定値以上の場合に、前記倍率設定手段に前記伸張度を更新させるための要求情報を生成する制御手段を含み、
前記倍率設定手段は、前記要求情報を受信した場合には、新たな伸張度を適用し、前記要求情報を受信しなかった場合には、元の伸張度を適用してもよい。
【００２６】
また、前記白黒伸張処理方法において、所定フレームに連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値と、当該所定フレームとは異なるフレームに連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値との差異が所定値以上の場合に新たな伸張率を用い、当該差異が所定値未満の場合に現状の伸張率を用いて前記輝度値の伸張を行ってもよい。
【００２７】
これによれば、ＡＰＬ（Average Picture Level。画像の平均輝度レベル）を用いることにより、画像全体の輝度値の変化に応じて場面の切り替えを判断することができる。これにより、画像全体の輝度値の変化が大きい場合に新たな伸張度を適用して伸張処理を行うことができる。
【００２８】
また、連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値の差異に基づくことにより、ＡＰＬの変化による急激な輝度変動を抑制することができる。
【００２９】
なお、上記異なる２フレームは、連続する２フレームであってもよいし、間に少なくとも１フレームを挟んだ２フレームであってもよい。
【００３０】
また、前記画像処理システム、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記倍率設定手段は、最大輝度値に近い輝度値および最小輝度値に近い輝度値の伸張率を、中間輝度値に近い輝度値の伸張率と比べ小さい値に設定してもよい。
【００３１】
また、前記白黒伸張処理方法において、最大輝度値に近い輝度値および最小輝度値に近い輝度値の伸張率を、中間輝度値に近い輝度値の伸張率と比べ小さい値に設定してもよい。
【００３２】
これによれば、白や黒に近い領域での伸張処理によって白とびや黒つぶれが発生することを低減し、伸張効果の高い中間階調をより伸張することにより、より効果的に伸張処理を行うことができる。
【００３３】
また、前記画像処理システム、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記伸張手段は、伸張前の輝度値と伸張後の輝度値との関係を示す輝度値変換特性直線において、輝度が伸張される範囲外では、低輝度側は、伸張される部分の変換特性を表す直線の下側の端点と、原点とを結ぶ直線となり、高輝度側は、伸張される部分の変換特性を表す直線の上側の端点と、最大点とを結ぶ直線となるように輝度値を伸張してもよい。
【００３４】
また、前記白黒伸張処理方法において、伸張前の輝度値と伸張後の輝度値との関係を示す輝度値変換特性直線において、輝度が伸張される範囲外では、低輝度側は、伸張される部分の変換特性を表す直線の下側の端点と、原点とを結ぶ直線となり、高輝度側は、伸張される部分の変換特性を表す直線の上側の端点と、最大点とを結ぶ直線となるように輝度値を伸張してもよい。
【００３５】
これによれば、輝度値の範囲を部分的に伸張した場合に現れる、伸張範囲外の輝度が圧縮される部分の輝度情報を可能な限り保つことができるため、適切に伸張することができる。
【００３６】
また、前記画像処理システム、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記映像信号は、Ｒ信号と、Ｇ信号と、Ｂ信号とを含み、
前記倍率設定手段は、Ｒ信号の信号値と、Ｇ信号の信号値と、Ｂ信号の信号値とを加算した値を３で割った値を前記輝度値として適用してもよい。
【００３７】
また、前記白黒伸張処理方法において、前記映像信号は、Ｒ信号と、Ｇ信号と、Ｂ信号とを含み、
前記輝度値は、Ｒ信号の信号値と、Ｇ信号の信号値と、Ｂ信号の信号値とを加算した値を３で割った値であってもよい。
【００３８】
これによれば、各信号の信号値を均等に割った値を前記輝度値として取り扱うことにより、画像が緑っぽくなることを防止し、画質を向上させることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、映像信号の一種であるＲＧＢ信号を入力し、白黒伸張処理を行う画像処理回路に適用した場合を例に採り、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施形態に示す構成の全てが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００４０】
（システム全体の説明）
以下、本発明を液晶プロジェクタの白黒伸張回路に適用した場合を例に採り、説明する。
【００４１】
図１は、本実施の形態の一例に係るプロジェクタ４の概略説明図である。
【００４２】
スクリーン１のほぼ正面に設けられたプロジェクタ４は、キャリブレーション画像やプレゼンテーション画像を投写する。
【００４３】
プレゼンター３は、スクリーン１上の画像表示領域２の画像の所望の位置をレーザーポインタ５から投射したスポット光７で指し示しながら、第三者に対するプレゼンテーションを行う。
【００４４】
このようなプレゼンテーション画像等を投写する場合、プロジェクタ４は、白黒伸張処理を行うことにより、メリハリの効いた画像を投写することができる。
【００４５】
ここで、プロジェクタ４の画像処理システムの機能ブロックについて説明する。
【００４６】
図２は、本実施形態の一例に係るプロジェクタ４内の画像処理システムの機能ブロック図である。
【００４７】
プロジェクタ４内の画像処理システムは、Ａ／Ｄ変換部８１０と、画像処理部８００と、Ｄ／Ａ変換部８８０と、画像投写部８９０とを含んで構成されている。
【００４８】
なお、画像処理システムにおいてデジタル形式のＲＧＢ信号のみを用いる場合、Ａ／Ｄ変換部８１０およびＤ／Ａ変換部８８０は不要である。
【００４９】
Ａ／Ｄ変換部８１０は、ＰＣ(Personal Computer)等から入力される画像情報の一種であるアナログ形式のＲＧＢ信号を構成するＲ１信号、Ｇ１信号、Ｂ１信号を、デジタル形式のＲ２信号、Ｇ２信号、Ｂ２信号に変換する。
【００５０】
また、画像処理部８００は、所定の画像補正用データを用いて画像情報（Ｒ２信号、Ｇ２信号、Ｂ２信号）を補正して画像情報（Ｒ３信号、Ｇ３信号、Ｂ３信号）として出力する補正部８２０を含んで構成されている。
【００５１】
また、補正部８２０は、白黒伸張処理を行う白黒伸張処理部８２２を含む。
【００５２】
また、Ｄ／Ａ変換部８８０は、補正部８２０で白黒伸張処理等が行われたＲ３信号、Ｇ３信号、Ｂ３信号をアナログ形式のＲ４信号、Ｇ４信号、Ｂ４信号に変換する。
【００５３】
また、画像投写部８９０は、空間光変調器８９２と、Ｄ／Ａ変換部８８０からのＲ４信号、Ｇ４信号、Ｂ４信号に基づき、空間光変調器８９２を駆動する駆動部８９４と、空間光変調器８９２に光を出力する光源８９６と、空間光変調器８９２で変調された光を投写するレンズ８９８とを含んで構成されている。
【００５４】
画像投写部８９０は、Ｒ４信号、Ｇ４信号、Ｂ４信号に基づいて画像を投写する。
【００５５】
このようにしてプロジェクタ４は、白黒伸張処理を行って画像を投写する。
【００５６】
以下、白黒伸張処理部８２２に含まれる白黒伸張回路についての２つの実施例（第１および第２の実施例）について順に説明する。
【００５７】
（第１の実施例の説明）
図３は、本実施形態の一例に係る白黒伸張回路の機能ブロック図である。
【００５８】
本実施形態の白黒伸張回路は、ＲＧＢの各信号の輝度値に基づき、基準となる輝度値（以下、「基準輝度値」という。）を求める輝度演算部１０と、求められた輝度値に基づき、ＲＧＢの各信号の輝度値の伸張倍率（伸張度）を設定する倍率設定手段として機能する最大輝度検出部４２、最大輝度変換部４６、最小輝度検出部４４、最小輝度変換部４８および倍率設定部５０とを含んで構成されている。
【００５９】
また、本実施形態の白黒伸張回路は、倍率設定部５０を制御する制御部２０と、倍率設定部５０によって設定された伸張度に基づき、黒方向への伸張か白方向への伸張かを決定する輝度変換部３２と、ＲＧＢの各信号の輝度値を伸張する伸張部３０−１〜３０−３とを含んで構成されている。なお、輝度変換部３２と伸張部３０−１〜３０−３は伸張手段の一種である。
【００６０】
輝度演算部１０は、ドットクロック入力部６からのドットクロック信号に基づくタイミングで、Ｒ信号入力部３からのＲ信号の信号値、Ｇ信号入力部４からのＧ信号の信号値、Ｂ信号入力部５からのＢ信号の信号値を入力し、基準輝度値の演算を行う。
【００６１】
図４は、本実施形態の一例に係る輝度演算部１０の回路構成図である。
【００６２】
輝度演算部１０は、加算器１１０と、除算器１２０とを含んで構成されている。
【００６３】
加算器１１０は、ＲＧＢの各信号の信号値の和を演算し、除算器１２０は、加算器１１０で求められた合計値を３で割って基準輝度値を出力する。
【００６４】
一般的な方式では、基準輝度値は、０．３０×Ｒ信号値＋０．５９×Ｇ信号値＋０．１１×Ｂ信号値として求められている。このように重み付けが異なるのは人間の目の感度が異なるからである。
【００６５】
しかし、白黒伸張を行う場合、上記数式を用いて輝度を求めた場合、Ｇの輝度成分が高い部分がより顕著に伸張されてしまうことがある。
【００６６】
そこで、本実施の形態では、基準輝度値を（Ｒ信号値＋Ｇ信号値＋Ｂ信号値）／３として求めている。
【００６７】
最大輝度変換部４６は、最大輝度検出部４２で検出された最大輝度をどの程度伸張するか決定する。また、最小輝度変換部４８は、最小輝度検出部４４で検出された最小輝度をどの程度伸張するか決定する。
【００６８】
本実施の形態では、最大輝度に近い輝度の階調および最小輝度に近い輝度の階調を、中間階調の輝度に比べて伸張しないようにしている。なぜなら輝度が０に近い領域、すなわち、黒に近い領域では最大輝度を伸張すると色がつぶれてしまうからである。同様に、輝度が２５５に近く白に近い領域でも最大輝度を伸張すると色がつぶれてしまうからである。
【００６９】
また、このように、最大輝度や最小輝度に近い領域で伸張率を下げた場合でも、最大輝度や最小輝度に近い領域の画素の階調の変化は見分けにくいため、中間階調をより伸張させることにより、効果的に白黒伸張を行うことができる。
【００７０】
このようにして輝度演算部１０によって求められた基準輝度値は、最大輝度検出部４２、最小輝度検出部４４および制御部２０に入力される。
【００７１】
最大輝度検出部４２は、輝度演算部１０から送られる基準輝度値に基づき、１フレームごとに最大輝度値を検出する。同様に、最小輝度検出部４４は、輝度演算部１０から送られる基準輝度値に基づき、１フレームごとに最小輝度値を検出する。なお、最大輝度検出部４２および最小輝度検出部４４は、フレームの切り替わりのタイミングを、垂直同期信号入力部２からの垂直同期信号に基づいて判断する。
【００７２】
また、制御部２０は、所定の輝度値単位、すなわち、所定の階調ごとに分布する画素数を演算する。このように階調ごとに画素数の分布を示すものはヒストグラムと呼ばれる。
【００７３】
また、制御部２０は、フレーム間のヒストグラムの変化、すなわち、階調ごとの画素数の分布の変化を検出する。
【００７４】
さらに、制御部２０は、当該変化がしきい値を超える場合のみ白黒伸張の伸張度を更新するように倍率設定部５０に伸張度更新用要求情報を出力する。
【００７５】
ここで、制御部２０の回路構成について説明する。
【００７６】
図５は、本実施形態の一例に係る制御部２０の回路構成図である。
【００７７】
制御部２０は、タイミング生成回路２１０と、カウンタ回路２２０と、バッファ２３０−１〜２３０−３２と、バッファ２４０−１〜２４０−３２と、差分回路２５０−１〜２５０−３２と、ＯＲ回路２６０とを含んで構成されている。
【００７８】
本実施形態では、３２階調で処理するため、バッファ２４０−１〜２４０−３２の３２個のバッファが設けられている。
【００７９】
カウンタ回路２２０は、輝度演算部１０で演算された基準輝度値を示す輝度信号に基づき、当該画素がどの階調に属するかを判断し、判断した階調に対応するカウント値を増加させる。そして、カウンタ回路２２０は、１フレームに相当する輝度信号について処理を終えると、バッファ２３０−１〜２３０−３２のそれぞれに、それぞれのカウント値を与えるとともに、カウンタ回路２２０内の３２個のカウント値の全てをゼロに初期化する。
【００８０】
バッファ２３０−１〜２３０−３２は、受け取ったそれぞれのカウント値をバッファ２４０−１〜２４０−３２のそれぞれに転送するとともに、差分回路２５０−１〜２５０−３２のそれぞれに転送する。
【００８１】
バッファ２４０−１〜２４０−３２は、受け取ったそれぞれのカウンタ値を１フレーム期間の間だけ保持し、その後、差分回路２５０−１〜２５０−３２のそれぞれに転送する。
【００８２】
差分回路２５０−１〜２５０−３２は、バッファ２４０−１〜２４０−３２から転送されるｎ番目のフレームの画素数と、バッファ２４０−１〜２４０−３２から転送されるｎ＋１番目のフレームの画素数との差分を演算する。これにより、フレーム間の同一階調における画素数の差の絶対値が求められる。
【００８３】
また、差分回路２５０−１〜２５０−３２は、上述したしきい値を超える差を検出した場合、ＯＲ回路２６０にＨＩＧＨ信号を出力し、そうでない場合はＬＯＷ信号を出力する。
【００８４】
ＯＲ回路２６０は、差分回路２５０−１〜２５０−３２から送られる３２個の信号のうち１つでもＨＩＧＨ信号があれば、伸張度更新用要求情報を示す倍率変更要求信号として、ＨＩＧＨ信号を出力し、そうでない場合はＬＯＷ信号を出力する。
【００８５】
本実施の形態では、複数フレーム間の同一階調の画素数の差の絶対値がしきい値を超える場合を場面の切替タイミングと見なし、場面の切替タイミングの場合にのみ伸張部３０での伸張度を切り替えるように画像処理を行う。
【００８６】
図６は、本実施形態の一例に係る場面の切替タイミングを示す模式図である。
【００８７】
図６に示すように、所定の画素数をしきい値として、しきい値を超えるフレームを場面の切替タイミングとして検出している。
【００８８】
さらに、本実施の形態では、このようにして検出された場面の切り替わりを検出して切替タイミングの場合にのみ、白黒伸張処理を行っている。
【００８９】
このように、場面が切り替わる場合のみ白黒伸張処理を行うことにより、画像全体がちらつくことを防止できる。
【００９０】
最大輝度変換部４６で変換された最大輝度値を示す伸張後最大輝度信号、変換前の最大輝度値を示す伸張前最大輝度信号、最小輝度変換部４８で変換された最小輝度値を示す伸張後最小輝度信号、変換前の最小輝度値を示す伸張前最小輝度信号および制御部２０からの倍率変更要求信号は、倍率設定部５０に入力される。
【００９１】
次に、倍率設定部５０の回路構成について説明する。
【００９２】
図７は、本実施形態の一例に係る倍率設定部５０の回路構成図である。
【００９３】
倍率設定部５０は、伸張中間輝度演算部５２０と、白方向伸張倍率演算部５３０と、黒方向伸張倍率演算部５３２と、４つの加算器５１０〜５１６と、３つのラッチ部５６０〜５６４とを含んで構成されている。
【００９４】
また、倍率設定部５０は、最大輝度変換部４６から伸張前最大輝度信号と伸張後最大輝度信号を入力し、最小輝度変換部４８から伸張前最小輝度信号と伸張後最小輝度信号を入力し、制御部２０から倍率変更要求信号を入力する。
【００９５】
伸張中間輝度演算部５２０は、伸張後最大輝度信号と伸張後最小輝度信号を入力し、加算器５１０とラッチ部５６４に伸張中間輝度を示す情報を出力する。
【００９６】
ここで、伸張中間輝度について説明する。
【００９７】
図８は、本実施形態の一例に係る最大輝度値Ｌｍａｘの変換と最小輝度値Ｌｍｉｎの変換とを示す模式図である。
【００９８】
本実施の形態では、８ビット２５６階調での画像処理を行う場合を想定する。
【００９９】
最大輝度変換部４６および最小輝度変換部４８は、１画像（１フレーム）における各画素の白黒伸張前の最大輝度値Ｌｍａｘ、白黒伸張前の最小輝度値Ｌｍｉｎを黒側または白側に伸張する。図８に示すように、伸張後の最大輝度値Ｌｍａｘ’は伸張前の最大輝度値Ｌｍａｘよりも値が大きく、伸張後の最小輝度値Ｌｍｉｎ’は伸張前の最小輝度値Ｌｍｉｎよりも値が小さい。
【０１００】
図１４は、図３に示す最大輝度変換部４６の変換特性を示すグラフである。横軸は入力される最大輝度値Ｌｍａｘであり、縦軸は出力される最大輝度値Ｌｍａｘ’である。この曲線は、入力が増加すると出力も増加し、両者の値が０〜２５５の間で変化するように設定されている。ただし、この曲線は、傾き（変化率）が所定の輝度値で変わるように、変曲点を持つ。ここでは、この曲線は、変曲点（ＷＬth，ＷＬout）と変曲点（ＷＨth，ＷＨout）とを持つように設定されている。
【０１０１】
この曲線において、（０，０）と（ＷＬth，ＷＬout）との間の傾きと、（ＷＨth，ＷＨout）と（２５５，２５５）との間の傾きとでは、（０，０）と（ＷＬth，ＷＬout）との間の方が傾きが大きい。
【０１０２】
図１５は、図３に示す最小輝度変換部４８の変換特性を示すグラフである。横軸は入力される最小輝度値Ｌｍｉｎであり、縦軸は出力される最小輝度値Ｌｍｉｎ’である。この曲線は、入力が増加すると出力も増加し、両者の値が０〜２５５の間で変化するように設定されている。この点は、最大輝度変換曲線の場合と同様である。この曲線は、変曲点（ＢＬth，ＢＬout）と変曲点（ＢＨth，ＢＨout）とを持つ。この曲線において、（０，０）と（ＢＬth，ＢＬout）との間の傾きと、（ＢＨth，ＢＨout）と（２５５，２５５）との間の傾きとでは、（０，０）と（ＢＬth，ＢＬout）との間の方が傾きが小さい。
【０１０３】
このように、白側または黒側への伸張を行うことにより、コントラストを向上させ、画質を向上させることができる。
【０１０４】
本実施の形態では、白側か黒側に伸張する基準となるしきい値である伸張中間輝度を示す値Ｌｍｉｄを（Ｌｍａｘ’＋Ｌｍｉｎ’）／４としている。そして、Ｌｍｉｄよりも大きな輝度を有する画素の輝度値は白側に伸張し、Ｌｍｉｄ以下の輝度値は黒側に伸張する。
【０１０５】
また、伸張する度合いは、白側の伸張倍率Ｋｗは、（Ｌｍａｘ’−Ｌｍｉｄ）／（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｄ）とし、黒側の伸張倍率Ｋｂは、（Ｌｍｉｄ−Ｌｍｉｎ’）／（Ｌｍｉｄ−Ｌｍｉｎ）としている。
【０１０６】
図７に示す加算器５１０は、伸張前最大輝度値（Ｌｍａｘ）から伸張中間輝度値（Ｌｍｉｄ）を引いた値を求め、当該値（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｄ）を白方向伸張倍率演算部５３０に出力する。
【０１０７】
また、加算器５１２は、伸張後最大輝度値（Ｌｍａｘ’）から伸張中間輝度値（Ｌｍｉｄ）を引いた値を求め、当該値（Ｌｍａｘ’−Ｌｍｉｄ）を白方向伸張倍率演算部５３０に出力する。
【０１０８】
また、加算器５１４は、伸張中間輝度値（Ｌｍｉｄ）から伸張前最小輝度値（Ｌｍｉｎ）を引いた値を求め、当該値（Ｌｍｉｄ−Ｌｍｉｎ）を黒方向伸張倍率演算部５３２に出力する。
【０１０９】
また、加算器５１６は、伸張中間輝度値（Ｌｍｉｄ）から伸張後最小輝度値（Ｌｍｉｎ’）を引いた値を求め、当該値（Ｌｍｉｄ−Ｌｍｉｎ’）を黒方向伸張倍率演算部５３２に出力する。
【０１１０】
白方向伸張倍率演算部５３０は、白方向伸張倍率Ｋｗ＝（Ｌｍａｘ’−Ｌｍｉｄ）／（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｄ）を求める。また、黒方向伸張倍率演算部５３２は、黒方向伸張倍率Ｋｂ＝（Ｌｍｉｄ−Ｌｍｉｎ’）／（Ｌｍｉｄ−Ｌｍｉｎ）を求める。
【０１１１】
ラッチ部５６０は、白方向伸張倍率Ｋｗを示す情報を一時的に保持するとともに、当該情報を輝度変換部３２に出力する。同様に、ラッチ部５６２は、黒方向伸張倍率Ｋｂを示す情報を一時的に保持するとともに、当該情報を輝度変換部３２に出力する。
【０１１２】
また、ラッチ部５６０〜５６４は、制御部２０からの倍率変更要求信号に基づき、変更要求があった場合のみそれぞれが保持する情報を更新する。
【０１１３】
ラッチ部５６０は、白方向伸張倍率情報を、ラッチ部５６２は、黒方向伸張倍率情報を、ラッチ部５６４は、伸張中間輝度情報を、それぞれ伸張部３０−１〜３０−３に出力する。
【０１１４】
次に、輝度変換部３２について説明する。
【０１１５】
図９は、本実施形態の一例に係る輝度変換部３２の回路構成図である。
【０１１６】
白方向の伸張倍率を保持するラッチ部３６０、黒方向の伸張倍率を保持するラッチ部３６２と、セレクタ回路３２０と、比較器３４０と、加算器３１０〜３１６と、セレクタ回路３２２、３２４と、乗算器３３０とを含んで構成されている。
【０１１７】
比較器３４０は、伸張中間輝度情報（Ｌｍｉｄ）と、輝度信号（Ｌ）とを比較する。比較器３４０は、ＬｍｉｄがＬ以上である場合にはＨＩＧＨを出力し、そうでない場合にはＬＯＷを出力する。
【０１１８】
ラッチ部３６０は、倍率変更要求信号がＨＩＧＨである場合には、新たな白方向伸張倍率情報を入力し、そうでない場合には元の白方向伸張倍率情報を保持する。
【０１１９】
また、ラッチ部３６２は、倍率変更要求信号がＨＩＧＨである場合には、新たな黒方向伸張倍率情報を入力し、そうでない場合には元の黒方向伸張倍率情報を保持する。
【０１２０】
セレクタ回路３２０は、比較器３４０からの信号がＨＩＧＨの場合にはラッチ部３６０で保持されている白方向伸張倍率情報を取得し、ＬＯＷの場合にはラッチ部３６２で保持されている黒方向伸張倍率情報を取得する。
【０１２１】
加算器３１０は、Ｌｍｉｄ−Ｌを演算する。また、加算器３２０は、Ｌ−Ｌｍｉｄを演算する。
【０１２２】
セレクタ回路３２２は、比較器３４０からの出力がＨＩＧＨである場合には加算器３１２からのＬ−Ｌｍｉｄの値を出力し、そうでない場合には加算器３１０からのＬｍｉｄ−Ｌの値を出力する。
【０１２３】
乗算器３３０は、セレクタ回路３２０からの出力値と、セレクタ回路３２２からの出力値とを掛け合わせる。
【０１２４】
加算器３１４は、Ｌｍｉｄから乗算器３３０からの出力値を引いた値を出力する。また、加算器３１６は、乗算器３３０からの出力値と、Ｌｍｉｄとを足した値を出力する。
【０１２５】
セレクタ回路３２４は、比較器３４０からの出力がＨＩＧＨである場合には加算器３１６からのＬｍｉｄ＋乗算器３３０の出力値を出力し、そうでない場合には加算器３１４からのＬｍｉｄ−乗算器３３０の出力値を出力する。
【０１２６】
以上のようにして、輝度変換部３２は、Ｌ＞＝Ｌｍｉｄの場合には、Ｋｗ（Ｌ−Ｌｍｉｄ）＋Ｌｍｉｄを出力し、Ｌ＜Ｌｍｉｄの場合には、Ｌｍｉｄ−Ｋｂ（Ｌｍｉｄ−Ｌ）を出力する。以下、説明の便宜のため、輝度変換部３２が出力するこれらの値をＬＯＵＴと表記する。
【０１２７】
そして、輝度変換部３２は、ＬＯＵＴを図３に示す伸張部３０−１、３０−２および３０−３へ向け出力する。
【０１２８】
図３における伸張部３０−１、３０−２および３０−３の構成および機能は同じであるので、以下では、Ｒ信号を処理する伸張部３０−１についてのみ説明する。伸張部３０−１は、入力されたＲ信号値と、輝度信号値Ｌ（輝度演算部１０が出力する信号値）と、伸張処理後の輝度信号値ＬＯＵＴとに基づいて信号値ＲＯＵＴを出力する。
【０１２９】
具体的には、伸張部３０−１は、除算器および乗算器を含んで構成されている。これらのうち除算器は、輝度信号値Ｌに対する輝度値ＬＯＵＴの比、つまり、ＬＯＵＴ／Ｌを算出する。一方、乗算器は、この比とＲ信号との積、つまり（ＬＯＵＴ／Ｌ）・Ｒを算出し出力する。この（ＬＯＵＴ／Ｌ）・Ｒが信号値ＲＯＵＴである。
【０１３０】
同様に、伸張部３０−２および３０−３は、それぞれ信号値ＧＯＵＴおよび信号値ＢＯＵＴを出力する。なお、信号値ＲＯＵＴ、信号値ＧＯＵＴおよび信号値ＢＯＵＴによる輝度値は、次式で表されるように、輝度変換部３２で算出された輝度値ＬＯＵＴである。
【０１３１】
（ＲＯＵＴ＋ＧＯＵＴ＋ＢＯＵＴ）／３＝（ＬＯＵＴ／Ｌ）（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）／３＝ＬＯＵＴ
以上のように、本実施形態によれば、最大輝度値および最小輝度値に基づくしきい値を基準として伸張方向を決定することにより、白側と黒側のどちらの方向に伸張するかを決定する基準が明確となる。
【０１３２】
したがって、この基準を用いて白黒伸張を行うことにより、適切な白黒伸張がなされるため、画質を向上させることができる。
【０１３３】
また、連続する複数フレームの輝度値の変化、換言すれば、連続する複数フレームの同一階調に属する画素数の変化が所定値以上の場合に新たな伸張率を用い、前記変化が所定値未満の場合に現状の伸張率を用いて前記輝度値の伸張を行うことにより、映像における場面の切り替えを検出することができる。
【０１３４】
このような場面の切り替えの場合に限って新たな伸張率を適用して白黒伸張を行うことにより、画像のちらつきを抑え、画質を向上させることができる。
【０１３５】
また、本実施形態では、輝度を伸張する際に、最大輝度値に近い輝度値および最小輝度値に近い輝度値の伸張率を、中間輝度値に近い輝度値の伸張率と比べ小さい値に設定して輝度値の伸張を行っている。
【０１３６】
これにより、伸張の効果の少ない最大輝度値や最小輝度値に近い領域での伸張を抑え、中間階調をより伸張することにより、効果的に白黒伸張を行うことができる。
【０１３７】
これは、黒に近い領域で最大輝度を引き延ばしたり、白に近い領域で最小輝度を引き延ばすと色がつぶれてしまうからである。
【０１３８】
さらに、本実施形態では、輝度演算部１０は、ＲＧＢの各信号の信号値を均等に割った値を輝度値として求めている。
【０１３９】
すなわち、一般的な輝度演算では、Ｇ信号の信号値の倍率がＲ信号、Ｂ信号に比べて大きいため、Ｇ信号の輝度成分がより顕著に伸張されてしまうことがあった。
【０１４０】
本実施形態のように、各信号値を均等に割った値を輝度値として適用することにより、Ｇ信号の輝度成分がより顕著に伸張されてしまうことを防止し、画質を向上させることができる。
【０１４１】
また、以上のようにして求められた伸張倍率を、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号の各信号値と均等に掛け合わせることにより、色バランスの崩れがなく、画質を向上させることができる。
【０１４２】
（第２の実施例の説明）
第２の実施例では、所定フレーム（例えば、フレームｎ）に連続する複数フレーム（例えば、フレームｎ、フレームｎ−１）の１フレーム当たりのＡＰＬ（A verage Picture Level。画像の平均輝度レベル）の平均値と、当該所定フレームと１フレーム分ずれた（必ずしも１フレームの差でなくてもよく、複数フレーム離れていてもよい。）フレーム（例えば、フレームｎ＋１）に連続する複数フレーム（例えば、フレームｎ＋１、フレームｎ）の１フレーム当たりのＡＰＬの平均値との差異が所定値以上の場合に、新たな伸張倍率を適用して白黒伸張処理を行う。なお、上記のｎは整数であり、フレームの順番を示す。
【０１４３】
このような機能を実現するため、第２の実施例では、全体構成は図３と同様であるが、制御部２０、倍率設定部５０、輝度変換部３２の構成が第１の実施例とは異なる。
【０１４４】
まず、制御部２０の機能ブロックについて説明する。
【０１４５】
図１０は、本実施形態の他の一例に係る制御部２０の機能ブロック図である。
【０１４６】
制御部２０は、ＡＰＬ導出部３１０と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）３２０と、バッファ３３０と、差分演算部３４０と、判定部３５０とを含んで構成されている。
【０１４７】
ＡＰＬ導出部３１０は、垂直同期信号に同期して動作し、輝度演算部１０からの輝度信号に基づいてＡＰＬを導出する。
【０１４８】
また、ＬＰＦ３２０は、ＡＰＬ導出部３１０からのＡＰＬに基づき、複数フレーム（例えば、５フレーム等）分の１フレーム当たりのＡＰＬの平均値を演算する。
【０１４９】
また、バッファ３３０は、ＬＰＦ３２０の出力を保持する。
【０１５０】
また、差分演算部３４０は、ＬＰＦ３２０の出力と、バッファ３３０に保持された１フレーム前のＬＰＦ３２０の出力との差分を演算する。すなわち、差分演算部３４０は、第ｎ番目のフレームと当該フレームより前の複数フレームとにわたって算出した１フレーム当たりのＡＰＬの平均値と、第ｎ−１番目のフレームと当該フレームより前の複数フレームとにわたって算出した１フレーム当たりのＡＰＬの平均値との差異を示す差分値を出力する。
【０１５１】
また、判定部３５０は、差分演算部３４０からの差分値が所定値（例えば２０〜５０程度）以上の場合に伸張度を更新するための要求情報である倍率変更要求信号を倍率設定部５０に出力し、所定値未満の場合には倍率変更要求信号を出力しない。
【０１５２】
次に、倍率設定部５０の機能ブロックについて説明する。
【０１５３】
図１１は、本実施形態の他の一例に係る倍率設定部５０の機能ブロック図である。
【０１５４】
倍率設定部５０は、伸張前最大輝度値Ｌｍａｘ、伸張後最大輝度値Ｌｍａｘ’、伸張中間輝度値Ｌｍｉｄ、伸張前最小輝度値Ｌｍｉｎ、伸張後最小輝度値Ｌｍｉｎ’、倍率変更要求信号を入力し、伸張倍率等を出力する機能を有する。
【０１５５】
また、倍率設定部５０は、白方向伸張倍率演算部６３０、６３１と、黒方向伸張倍率演算部６３２、６３３と、８つのラッチ部６４０〜６４７とを含んで構成されている。
【０１５６】
本実施の形態では、伸張中間輝度値Ｌｍｉｄとして、制御部２０からの複数フレーム分のＡＰＬの１フレーム当たりの平均値を適用する。そして、Ｌｍｉｄよりも大きな輝度値を有する画素の輝度値を白側に伸張し、Ｌｍｉｄ以下の輝度値を有する画素の輝度値を黒側に伸張する。
【０１５７】
また、本実施の形態では、伸張する度合いを、輝度値が、（１）０以上Ｌｍｉｎ未満の場合、（２）Ｌｍｉｎ以上Ｌｍｉｄ未満の場合、（３）Ｌｍｉｄ以上Ｌｍａｘ未満の場合、（４）Ｌｍａｘ以上２５５以下の場合、のそれぞれによって異なるように設定している。なお、輝度値は８ビット２５６階調を想定している。
【０１５８】
また、黒方向伸張倍率演算部６３３は、黒方向伸張倍率Ｋｂ１＝Ｌｍｉｎ’／Ｌｍｉｎを演算してＫｂ１をラッチ部６４３に出力し、黒方向伸張倍率演算部６３２は、黒方向伸張倍率Ｋｂ２＝（Ｌｍｉｄ−Ｌｍｉｎ’）／（Ｌｍｉｄ−Ｌｍｉｎ）を演算してＫｂ２をラッチ部６４２に出力し、白方向伸張倍率演算部６３１は、白方向伸張倍率Ｋｗ１＝（Ｌｍａｘ’−Ｌｍｉｄ）／（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｄ）を演算してＫｗ１をラッチ部６４１に出力し、また、白方向伸張倍率演算部６３０は、白方向伸張倍率Ｋｗ２＝（２５５−Ｌｍａｘ’）／（２５５−Ｌｍａｘ）を演算してＫｗ２をラッチ部６４０に出力する。
【０１５９】
なお、伸張部３０は、上記（１）の場合にはＫｂ１を、上記（２）の場合にはＫｂ２を、上記（３）の場合にはＫｗ１を、上記（４）の場合にはＫｗ２を、伸張倍率としてそれぞれ適用する。
【０１６０】
また、ラッチ部６４４は伸張前最大輝度値Ｌｍａｘを保持し、ラッチ部６４５は伸張後最大輝度値Ｌｍａｘ’を保持し、ラッチ部６４６は伸張中間輝度値Ｌｍｉｄを保持し、ラッチ部６４７は伸張前最小輝度値Ｌｍｉｎを保持する。
【０１６１】
また、ラッチ部６４０〜６４７は、制御部２０から倍率変更要求信号を受信した場合のみそれぞれが保持する値を更新する。すなわち、画像の切り替わり等の場合のみ伸張倍率と白側か黒側に伸張する基準であるしきい値を変更する。これにより、白黒伸張による画像のちらつきを低減することができる。
【０１６２】
このようにして倍率設定部５０は、伸張倍率等を輝度変換部３２に出力する。
【０１６３】
次に、輝度変換部３２の回路構成図について説明する。
【０１６４】
図１２は、本実施形態の他の一例に係る輝度変換部３２の回路構成図である。
【０１６５】
輝度変換部３２は、白方向伸張倍率Ｋｗ１、Ｋｗ２、黒方向伸張倍率Ｋｂ１、Ｋｂ２に基づいて入力輝度値（輝度信号）Ｌを伸張する。
【０１６６】
輝度変換部３２は、３つのセレクタ回路７１０〜７１２と、２つの加算器７１３、７１５と、乗算器７１４とを含んで構成されている。
【０１６７】
セレクタ回路７１０は、入力輝度値Ｌが０以上伸張前最小輝度値Ｌｍｉｎ未満の場合、０を出力し、入力輝度値Ｌが伸張前最小輝度値Ｌｍｉｎ以上伸張中間輝度値Ｌｍｉｄ未満の場合、Ｌｍｉｄを出力し、入力輝度値Ｌが伸張中間輝度値Ｌｍｉｄ以上２５５以下の場合、Ｌｍａｘを出力する。
【０１６８】
また、セレクタ回路７１１は、入力輝度値Ｌが０以上伸張前最小輝度値Ｌｍｉｎ未満の場合、Ｋｂ１を出力し、入力輝度値Ｌが伸張前最小輝度値Ｌｍｉｎ以上伸張中間輝度値Ｌｍｉｄ未満の場合、Ｋｂ２を出力し、入力輝度値Ｌが伸張中間輝度値Ｌｍｉｄ以上伸張前最大輝度値Ｌｍａｘ未満の場合、Ｋｗ１を出力し、入力輝度値Ｌが伸張前最大輝度値Ｌｍａｘ以上２５５以下の場合、Ｋｗ２を出力する。
【０１６９】
また、セレクタ回路７１２は、入力輝度値Ｌが０以上伸張前最小輝度値Ｌｍｉｎ未満の場合、０を出力し、入力輝度値Ｌが伸張前最小輝度値Ｌｍｉｎ以上伸張前最大輝度値Ｌｍａｘ以下の場合、Ｌｍｉｄを出力し、入力輝度値Ｌが伸張前最大輝度値Ｌｍａｘより大きく２５５以下の場合、Ｌｍａｘ’を出力する。
【０１７０】
また、加算器７１３は、入力輝度値Ｌからセレクタ回路からの出力値を減算した値を出力する。また、乗算器７１４は、加算器７１３からの出力値と、セレクタ回路７１１からの伸張倍率を示す値とを乗算した値を出力する。さらに、加算器７１５は、乗算器７１４からの出力値とセレクタ回路７１２からの出力値とを加算した値を出力輝度値（輝度信号）Ｌ’として出力する。
【０１７１】
この結果、加算器７１５は、上述した（１）〜（４）のように、入力輝度値Ｌが、０以上Ｌｍｉｎ未満の場合、Ｋｂ１＊Ｌを出力し、Ｌｍｉｎ以上Ｌｍｉｄ未満の場合、Ｋｂ２＊（Ｌ−Ｌｍｉｄ）＋Ｌｍｉｄを出力し、Ｌｍｉｄ以上Ｌｍａｘ未満の場合、Ｋｗ１＊（Ｌ−Ｌｍｉｄ）＋Ｌｍｉｄを出力し、Ｌｍａｘ以上２５５以下の場合、Ｋｗ２＊（Ｌ−Ｌｍａｘ）＋Ｌｍａｘ’を出力する。
【０１７２】
図１３は、輝度値変換特性直線を示す模式図であり、図１３（Ａ）は、第１の実施例の輝度値変換特性直線を示す模式図であり、図１３（Ｂ）は、第２の実施例の輝度値変換特性直線を示す模式図である。なお、輝度値変換特性直線は、伸張前の輝度値と伸張後の輝度値との関係を示す。
【０１７３】
例えば、第１の実施例の手法では、輝度値の最小である０および最大である２５５を考慮していない。また、伸張倍率は、倍率変更要求があるまで変わらない。また、図１３（Ａ）に示すように、第１の実施例による輝度値変換特性直線は、原点（０，０）および最大値の座標（２５５，２５５）の値をとり得ない。
【０１７４】
このため、伸張倍率の演算に用いられたフレーム以外のフレームにおいて、伸張前最小輝度値より小さな輝度値または伸張前最大輝度値より大きな輝度値が入力された場合、図１３（Ａ）に示すように白側または黒側で飽和する画素が生じる可能性がある。
【０１７５】
これに対して第２の実施例では、輝度値の最小である０および最大である２５５を考慮して上述した（１）〜（４）のそれぞれの場合に応じた輝度値の伸張処理を行っているため、図１３（Ｂ）に示すように、第２の実施例による輝度値変換特性直線は、原点（０，０）および最大値の座標（２５５，２５５）の値をとり得る。
【０１７６】
したがって、第２の実施例では、伸張倍率の演算に用いられたフレーム以外のフレームにおいて、伸張前最小輝度値より小さな輝度値または伸張前最大輝度値より大きな輝度値が入力された場合であっても、図１３（Ｂ）に示すように白側または黒側で飽和する画素は生じない。
【０１７７】
以上のように、本実施の形態によれば、ＡＰＬを用いて場面の切り替わりを検出し、場面が切り替わる場合のみ白黒伸張処理の伸張度としきい値を更新している。これにより、白黒伸張処理によって画像全体がちらつくことを低減することができる。
【０１７８】
また、本実施の形態によれば、連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値の差異に基づくことにより、ＡＰＬの変化による急激な輝度変動を抑制することができる。
【０１７９】
また、本実施の形態によれば、図１３（Ｂ）に示すように、輝度値変換特性直線が原点（０，０）と最大値の座標（２５５，２５５）を通過するように伸張処理を行うことにより、輝度値が白側または黒側に飽和することを防止することができる。
【０１８０】
（変形例）
以上、本発明を適用した好適な実施の形態について説明してきたが、本発明の適用は上述した実施例に限定されない。
【０１８１】
例えば、上述した各回路を複数の装置に分散して白黒伸張処理を行ってもよい。また、回路のようにハードウェア的に実現するのではなく、プログラムを用いてソフトウェア的に実現してもよい。
【０１８２】
さらに、図２に示すように、輝度演算部１０等の機能をコンピュータに実現させるプログラムを記憶した情報記憶媒体９００からプログラムを読み取って上述した機能をコンピュータに実現させてもよい。
【０１８３】
このような情報記憶媒体９００としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を適用でき、そのプログラムの読み取り方式は接触方式であっても、非接触方式であってもよい。
【０１８４】
また、情報記憶媒体９００に代えて、上述した各機能を実現するためのプログラム等を伝送路を介してホスト装置等からダウンロードすることによって上述した各機能を実現することも可能である。
【０１８５】
また、上述した図３では、輝度変換部３２と、伸張部３０−１〜３０−３を分離して記載しているが、伸張部３０−１〜３０−３のそれぞれに輝度変換部３２の機能を備えてもよい。
【０１８６】
また、上述した第２の実施例では、複数フレームのＡＰＬの１フレーム当たりの平均値を用いたが、単独のフレームのＡＰＬ同士の差異に基づいて上述した白黒伸張処理を行ってもよい。
【０１８７】
また、上述した実施例では、基準輝度値として、ＲＧＢの各信号の信号値の和を３で割った値を用いたが、一般的な０．３０×Ｒ信号値と、０．５９×Ｇ信号値と、０．１１×Ｂ信号値との加算値を用いたり、これらの係数値を変形した値を用いてもよい。
【０１８８】
また、上述した白黒伸張処理を実行する画像処理システムは、プロジェクタ４のような液晶プロジェクタに限定されず、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いたプロジェクタ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＦＥＤ（Field Emission Display）、ＥＬ（Electro Luminescence）、直視型液晶表示装置等の種々の表示装置に実装してもよい。なお、ＤＭＤは米国テキサスインスツルメンツ社の商標である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の一例に係るプロジェクタの概略説明図である。
【図２】本実施形態の一例に係るプロジェクタ内の画像処理システムの機能ブロック図である。
【図３】本実施形態の一例に係る白黒伸張回路の機能ブロック図である。
【図４】本実施形態の一例に係る輝度演算部の回路構成図である。
【図５】本実施形態の一例に係る制御部の回路構成図である。
【図６】本実施形態の一例に係る場面の切替タイミングを示す模式図である。
【図７】本実施形態の一例に係る倍率設定部の回路構成図である。
【図８】本実施形態の一例に係る最大輝度値Ｌｍａｘの変換と最小輝度値Ｌｍｉｎの変換とを示す模式図である。
【図９】本実施形態の一例に係る輝度変換部の回路構成図である。
【図１０】本実施形態の他の一例に係る制御部の機能ブロック図である。
【図１１】本実施形態の他の一例に係る倍率設定部の機能ブロック図である。
【図１２】本実施形態の他の一例に係る輝度変換部の回路構成図である。
【図１３】輝度値変換特性直線を示す模式図であり、図１３（Ａ）は、第１の実施例の輝度値変換特性直線を示す模式図であり、図１３（Ｂ）は、第２の実施例の輝度値変換特性直線を示す模式図である。
【図１４】図３に示す最大輝度変換部の変換特性を示すグラフである。
【図１５】図３に示す最小輝度変換部の変換特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 輝度演算部
２０ 制御部
３０ 伸張部（伸張手段）
３２ 輝度変換部（伸張手段）
４２ 最大輝度検出部
４４ 最小輝度検出部
４６ 最大輝度変換部
４８ 最小輝度変換部
５０ 倍率設定部
３１０ ＡＰＬ導出部
３４０ 差分演算部
３５０ 判定部
５３０、６３０、６３１ 白方向伸張倍率演算部
５３２、６３２、６３３ 黒方向伸張倍率演算部
９００ 情報記憶媒体
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号に対して白伸張および黒伸張の少なくとも一方を行う画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および白黒伸張処理方法に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
入力映像信号の最黒部分が所定レベルよりも浮いている場合、当該最黒部分が所定レベルになるように黒方向に伸張することが行われている。また、入力映像信号の最白部分が所定レベルよりも沈んでいる場合、当該最白部分が所定レベルになるように白方向に伸張することが行われている。
【０００３】
従来は、この伸張の度合いは１画像（１フレーム）における最大輝度および最小輝度によって常に変化していた。
【０００４】
しかし、例えば、映像等の動画像において、伸張の度合いを常に変化させる方式で画像処理を行った場合、画像全体がちらついてしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、映像信号に対して白伸張および黒伸張の少なくとも一方（白黒伸張）を行う場合の画質を向上させること、特に、白黒伸張処理を行う場合の画像のちらつきを低減することのできる画像処理システム、プロジェクタ、プログラム、情報記憶媒体および白黒伸張処理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る画像処理システムは、映像信号を処理する画像処理システムにおいて、
１フレーム中の画素の最大輝度および最小輝度に基づき、各画素の輝度値の伸張度を設定する倍率設定手段と、
前記伸張度に基づき、処理対象となる画素の輝度値が、所定のしきい値以上の場合には当該輝度値を黒側または白側に伸張し、所定のしきい値未満の場合には当該輝度値を白側または黒側に伸張する伸張手段と、
を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係るプログラムは、映像信号を処理するコンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
１フレーム中の画素の最大輝度および最小輝度に基づき、各画素の輝度値の伸張度を設定する倍率設定手段と、
前記伸張度に基づき、処理対象となる画素の輝度値が、所定のしきい値以上の場合には当該輝度値を黒側または白側に伸張し、所定のしきい値未満の場合には当該輝度値を白側または黒側に伸張する伸張手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る情報記憶媒体は、コンピュータにより読み取り可能な情報記憶媒体であって、上記手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る白黒伸張処理方法は、映像信号の輝度値に対して白黒伸張処理を行う白黒伸張処理方法において、
入力された映像信号の輝度値を演算し、
１フレームにおける当該輝度値の最大輝度値および最小輝度値を把握し、
把握された最大輝度値および最小輝度値に基づき、所定のしきい値を演算し、
当該しきい値以上の輝度値を黒側または白側に伸張し、当該しきい値未満の輝度値を白側または黒側に伸張することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、最大輝度値および最小輝度値に基づくしきい値を基準として伸張方向を決定することにより、白側と黒側のどちらの方向に伸張するかを決定する基準が明確となる。
【００１１】
したがって、この基準を用いて白黒伸張を行うことにより、適切な白黒伸張がなされるため、画質を向上させることができる。
【００１２】
なお、上記しきい値以上の場合に黒側に伸張するか白側に伸張するかは表示方式に応じて決定することが好ましい。
【００１３】
また、前記画像処理システムは、１フレーム中の画素の最大輝度値および最小輝度値に基づき、前記倍率設定手段に前記伸張度を更新させるための要求情報を生成する制御手段を含み、
前記倍率設定手段は、前記要求情報を受信した場合には、新たな伸張度を適用し、前記要求情報を受信しなかった場合には、元の伸張度を適用してもよい。
【００１４】
また、前記プログラムは、１フレーム中の画素の最大輝度値および最小輝度値に基づき、前記倍率設定手段に前記伸張度を更新させるための要求情報を生成する制御手段としてコンピュータを機能させ、
前記倍率設定手段は、前記要求情報を受信した場合には、新たな伸張度を適用し、前記要求情報を受信しなかった場合には、元の伸張度を適用してもよい。
【００１５】
また、前記情報記憶媒体は、上記プログラムを記憶したものであってもよい。
【００１６】
また、前記画像処理システム、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記制御手段は、連続する複数フレームの輝度値の変化を把握し、当該変化が所定値以上の場合、前記要求情報を前記倍率設定手段に伝達してもよい。
【００１７】
また、前記白黒伸張処理方法において、伸張を行う場合に、連続する複数フレームの輝度値の変化が所定値以上の場合に新たな伸張率を用い、前記変化が所定値未満の場合に現状の伸張率を用いて前記輝度値の伸張を行ってもよい。
【００１８】
これによれば、連続する複数のフレーム間の輝度値の変化が所定値以上の場合を検出することにより、映像における場面の切り替えを検出することができる。
【００１９】
このような場面の切り替えの場合に限って新たな伸張率を適用して白黒伸張を行うことにより、画像のちらつきを抑え、画質を向上させることができる。
【００２０】
また、前記画像処理システム、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記倍率設定手段は、最大輝度値に近い輝度値および最小輝度値に近い輝度値の伸張率を、中間輝度値に近い輝度値の伸張率と比べ小さい値に設定してもよい。
【００２１】
また、前記白黒伸張処理方法において、伸張を行う場合に、最大輝度値に近い輝度値および最小輝度値に近い輝度値の伸張率を、中間輝度値に近い輝度値の伸張率と比べ小さい値に設定して前記輝度値の伸張を行ってもよい。
【００２２】
これによれば、伸長の効果の少ない最大輝度や最小輝度に近い領域での伸長を抑え、中間階調をより伸張することにより、効果的に白黒伸張を行うことができる。
【００２３】
また、前記画像処理システム、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、異なる２フレームのＡＰＬの差異が所定値以上の場合に、前記倍率設定手段に前記伸張度を更新させるための要求情報を生成する制御手段を含み、
前記倍率設定手段は、前記要求情報を受信した場合には、新たな伸張度を適用し、前記要求情報を受信しなかった場合には、元の伸張度を適用してもよい。
【００２４】
また、前記白黒伸張処理方法において、異なる２フレームのＡＰＬの差異が所定値以上の場合に新たな伸張率を用い、当該差異が所定値未満の場合に現状の伸張率を用いて前記輝度値の伸張を行ってもよい。
【００２５】
また、前記画像処理システム、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、所定フレームに連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値と、当該所定フレームとは異なるフレームに連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値との差異が所定値以上の場合に、前記倍率設定手段に前記伸張度を更新させるための要求情報を生成する制御手段を含み、
前記倍率設定手段は、前記要求情報を受信した場合には、新たな伸張度を適用し、前記要求情報を受信しなかった場合には、元の伸張度を適用してもよい。
【００２６】
また、前記白黒伸張処理方法において、所定フレームに連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値と、当該所定フレームとは異なるフレームに連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値との差異が所定値以上の場合に新たな伸張率を用い、当該差異が所定値未満の場合に現状の伸張率を用いて前記輝度値の伸張を行ってもよい。
【００２７】
これによれば、ＡＰＬ（Average Picture Level。画像の平均輝度レベル）を用いることにより、画像全体の輝度値の変化に応じて場面の切り替えを判断することができる。これにより、画像全体の輝度値の変化が大きい場合に新たな伸張度を適用して伸張処理を行うことができる。
【００２８】
また、連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値の差異に基づくことにより、ＡＰＬの変化による急激な輝度変動を抑制することができる。
【００２９】
なお、上記異なる２フレームは、連続する２フレームであってもよいし、間に少なくとも１フレームを挟んだ２フレームであってもよい。
【００３０】
また、前記画像処理システム、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記倍率設定手段は、最大輝度値に近い輝度値および最小輝度値に近い輝度値の伸張率を、中間輝度値に近い輝度値の伸張率と比べ小さい値に設定してもよい。
【００３１】
また、前記白黒伸張処理方法において、最大輝度値に近い輝度値および最小輝度値に近い輝度値の伸張率を、中間輝度値に近い輝度値の伸張率と比べ小さい値に設定してもよい。
【００３２】
これによれば、白や黒に近い領域での伸張処理によって白とびや黒つぶれが発生することを低減し、伸張効果の高い中間階調をより伸張することにより、より効果的に伸張処理を行うことができる。
【００３３】
また、前記画像処理システム、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記伸張手段は、伸張前の輝度値と伸張後の輝度値との関係を示す輝度値変換特性直線において、輝度が伸張される範囲外では、低輝度側は、伸張される部分の変換特性を表す直線の下側の端点と、原点とを結ぶ直線となり、高輝度側は、伸張される部分の変換特性を表す直線の上側の端点と、最大点とを結ぶ直線となるように輝度値を伸張してもよい。
【００３４】
また、前記白黒伸張処理方法において、伸張前の輝度値と伸張後の輝度値との関係を示す輝度値変換特性直線において、輝度が伸張される範囲外では、低輝度側は、伸張される部分の変換特性を表す直線の下側の端点と、原点とを結ぶ直線となり、高輝度側は、伸張される部分の変換特性を表す直線の上側の端点と、最大点とを結ぶ直線となるように輝度値を伸張してもよい。
【００３５】
これによれば、輝度値の範囲を部分的に伸張した場合に現れる、伸張範囲外の輝度が圧縮される部分の輝度情報を可能な限り保つことができるため、適切に伸張することができる。
【００３６】
また、前記画像処理システム、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体において、前記映像信号は、Ｒ信号と、Ｇ信号と、Ｂ信号とを含み、
前記倍率設定手段は、Ｒ信号の信号値と、Ｇ信号の信号値と、Ｂ信号の信号値とを加算した値を３で割った値を前記輝度値として適用してもよい。
【００３７】
また、前記白黒伸張処理方法において、前記映像信号は、Ｒ信号と、Ｇ信号と、Ｂ信号とを含み、
前記輝度値は、Ｒ信号の信号値と、Ｇ信号の信号値と、Ｂ信号の信号値とを加算した値を３で割った値であってもよい。
【００３８】
これによれば、各信号の信号値を均等に割った値を前記輝度値として取り扱うことにより、画像が緑っぽくなることを防止し、画質を向上させることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、映像信号の一種であるＲＧＢ信号を入力し、白黒伸張処理を行う画像処理回路に適用した場合を例に採り、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施形態に示す構成の全てが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００４０】
（システム全体の説明）
以下、本発明を液晶プロジェクタの白黒伸張回路に適用した場合を例に採り、説明する。
【００４１】
図１は、本実施の形態の一例に係るプロジェクタ４の概略説明図である。
【００４２】
スクリーン１のほぼ正面に設けられたプロジェクタ４は、キャリブレーション画像やプレゼンテーション画像を投写する。
【００４３】
プレゼンター３は、スクリーン１上の画像表示領域２の画像の所望の位置をレーザーポインタ５から投射したスポット光７で指し示しながら、第三者に対するプレゼンテーションを行う。
【００４４】
このようなプレゼンテーション画像等を投写する場合、プロジェクタ４は、白黒伸張処理を行うことにより、メリハリの効いた画像を投写することができる。
【００４５】
ここで、プロジェクタ４の画像処理システムの機能ブロックについて説明する。
【００４６】
図２は、本実施形態の一例に係るプロジェクタ４内の画像処理システムの機能ブロック図である。
【００４７】
プロジェクタ４内の画像処理システムは、Ａ／Ｄ変換部８１０と、画像処理部８００と、Ｄ／Ａ変換部８８０と、画像投写部８９０とを含んで構成されている。
【００４８】
なお、画像処理システムにおいてデジタル形式のＲＧＢ信号のみを用いる場合、Ａ／Ｄ変換部８１０およびＤ／Ａ変換部８８０は不要である。
【００４９】
Ａ／Ｄ変換部８１０は、ＰＣ(Personal Computer)等から入力される画像情報の一種であるアナログ形式のＲＧＢ信号を構成するＲ１信号、Ｇ１信号、Ｂ１信号を、デジタル形式のＲ２信号、Ｇ２信号、Ｂ２信号に変換する。
【００５０】
また、画像処理部８００は、所定の画像補正用データを用いて画像情報（Ｒ２信号、Ｇ２信号、Ｂ２信号）を補正して画像情報（Ｒ３信号、Ｇ３信号、Ｂ３信号）として出力する補正部８２０を含んで構成されている。
【００５１】
また、補正部８２０は、白黒伸張処理を行う白黒伸張処理部８２２を含む。
【００５２】
また、Ｄ／Ａ変換部８８０は、補正部８２０で白黒伸張処理等が行われたＲ３信号、Ｇ３信号、Ｂ３信号をアナログ形式のＲ４信号、Ｇ４信号、Ｂ４信号に変換する。
【００５３】
また、画像投写部８９０は、空間光変調器８９２と、Ｄ／Ａ変換部８８０からのＲ４信号、Ｇ４信号、Ｂ４信号に基づき、空間光変調器８９２を駆動する駆動部８９４と、空間光変調器８９２に光を出力する光源８９６と、空間光変調器８９２で変調された光を投写するレンズ８９８とを含んで構成されている。
【００５４】
画像投写部８９０は、Ｒ４信号、Ｇ４信号、Ｂ４信号に基づいて画像を投写する。
【００５５】
このようにしてプロジェクタ４は、白黒伸張処理を行って画像を投写する。
【００５６】
以下、白黒伸張処理部８２２に含まれる白黒伸張回路についての２つの実施例（第１および第２の実施例）について順に説明する。
【００５７】
（第１の実施例の説明）
図３は、本実施形態の一例に係る白黒伸張回路の機能ブロック図である。
【００５８】
本実施形態の白黒伸張回路は、ＲＧＢの各信号の輝度値に基づき、基準となる輝度値（以下、「基準輝度値」という。）を求める輝度演算部１０と、求められた輝度値に基づき、ＲＧＢの各信号の輝度値の伸張倍率（伸張度）を設定する倍率設定手段として機能する最大輝度検出部４２、最大輝度変換部４６、最小輝度検出部４４、最小輝度変換部４８および倍率設定部５０とを含んで構成されている。
【００５９】
また、本実施形態の白黒伸張回路は、倍率設定部５０を制御する制御部２０と、倍率設定部５０によって設定された伸張度に基づき、黒方向への伸張か白方向への伸張かを決定する輝度変換部３２と、ＲＧＢの各信号の輝度値を伸張する伸張部３０−１〜３０−３とを含んで構成されている。なお、輝度変換部３２と伸張部３０−１〜３０−３は伸張手段の一種である。
【００６０】
輝度演算部１０は、ドットクロック入力部６からのドットクロック信号に基づくタイミングで、Ｒ信号入力部３からのＲ信号の信号値、Ｇ信号入力部４からのＧ信号の信号値、Ｂ信号入力部５からのＢ信号の信号値を入力し、基準輝度値の演算を行う。
【００６１】
図４は、本実施形態の一例に係る輝度演算部１０の回路構成図である。
【００６２】
輝度演算部１０は、加算器１１０と、除算器１２０とを含んで構成されている。
【００６３】
加算器１１０は、ＲＧＢの各信号の信号値の和を演算し、除算器１２０は、加算器１１０で求められた合計値を３で割って基準輝度値を出力する。
【００６４】
一般的な方式では、基準輝度値は、０．３０×Ｒ信号値＋０．５９×Ｇ信号値＋０．１１×Ｂ信号値として求められている。このように重み付けが異なるのは人間の目の感度が異なるからである。
【００６５】
しかし、白黒伸張を行う場合、上記数式を用いて輝度を求めた場合、Ｇの輝度成分が高い部分がより顕著に伸張されてしまうことがある。
【００６６】
そこで、本実施の形態では、基準輝度値を（Ｒ信号値＋Ｇ信号値＋Ｂ信号値）／３として求めている。
【００６７】
最大輝度変換部４６は、最大輝度検出部４２で検出された最大輝度をどの程度伸張するか決定する。また、最小輝度変換部４８は、最小輝度検出部４４で検出された最小輝度をどの程度伸張するか決定する。
【００６８】
本実施の形態では、最大輝度に近い輝度の階調および最小輝度に近い輝度の階調を、中間階調の輝度に比べて伸張しないようにしている。なぜなら輝度が０に近い領域、すなわち、黒に近い領域では最大輝度を伸張すると色がつぶれてしまうからである。同様に、輝度が２５５に近く白に近い領域でも最大輝度を伸張すると色がつぶれてしまうからである。
【００６９】
また、このように、最大輝度や最小輝度に近い領域で伸張率を下げた場合でも、最大輝度や最小輝度に近い領域の画素の階調の変化は見分けにくいため、中間階調をより伸張させることにより、効果的に白黒伸張を行うことができる。
【００７０】
このようにして輝度演算部１０によって求められた基準輝度値は、最大輝度検出部４２、最小輝度検出部４４および制御部２０に入力される。
【００７１】
最大輝度検出部４２は、輝度演算部１０から送られる基準輝度値に基づき、１フレームごとに最大輝度値を検出する。同様に、最小輝度検出部４４は、輝度演算部１０から送られる基準輝度値に基づき、１フレームごとに最小輝度値を検出する。なお、最大輝度検出部４２および最小輝度検出部４４は、フレームの切り替わりのタイミングを、垂直同期信号入力部２からの垂直同期信号に基づいて判断する。
【００７２】
また、制御部２０は、所定の輝度値単位、すなわち、所定の階調ごとに分布する画素数を演算する。このように階調ごとに画素数の分布を示すものはヒストグラムと呼ばれる。
【００７３】
また、制御部２０は、フレーム間のヒストグラムの変化、すなわち、階調ごとの画素数の分布の変化を検出する。
【００７４】
さらに、制御部２０は、当該変化がしきい値を超える場合のみ白黒伸張の伸張度を更新するように倍率設定部５０に伸張度更新用要求情報を出力する。
【００７５】
ここで、制御部２０の回路構成について説明する。
【００７６】
図５は、本実施形態の一例に係る制御部２０の回路構成図である。
【００７７】
制御部２０は、タイミング生成回路２１０と、カウンタ回路２２０と、バッファ２３０−１〜２３０−３２と、バッファ２４０−１〜２４０−３２と、差分回路２５０−１〜２５０−３２と、ＯＲ回路２６０とを含んで構成されている。
【００７８】
本実施形態では、３２階調で処理するため、バッファ２４０−１〜２４０−３２の３２個のバッファが設けられている。
【００７９】
カウンタ回路２２０は、輝度演算部１０で演算された基準輝度値を示す輝度信号に基づき、当該画素がどの階調に属するかを判断し、判断した階調に対応するカウント値を増加させる。そして、カウンタ回路２２０は、１フレームに相当する輝度信号について処理を終えると、バッファ２３０−１〜２３０−３２のそれぞれに、それぞれのカウント値を与えるとともに、カウンタ回路２２０内の３２個のカウント値の全てをゼロに初期化する。
【００８０】
バッファ２３０−１〜２３０−３２は、受け取ったそれぞれのカウント値をバッファ２４０−１〜２４０−３２のそれぞれに転送するとともに、差分回路２５０−１〜２５０−３２のそれぞれに転送する。
【００８１】
バッファ２４０−１〜２４０−３２は、受け取ったそれぞれのカウンタ値を１フレーム期間の間だけ保持し、その後、差分回路２５０−１〜２５０−３２のそれぞれに転送する。
【００８２】
差分回路２５０−１〜２５０−３２は、バッファ２４０−１〜２４０−３２から転送されるｎ番目のフレームの画素数と、バッファ２４０−１〜２４０−３２から転送されるｎ＋１番目のフレームの画素数との差分を演算する。これにより、フレーム間の同一階調における画素数の差の絶対値が求められる。
【００８３】
また、差分回路２５０−１〜２５０−３２は、上述したしきい値を超える差を検出した場合、ＯＲ回路２６０にＨＩＧＨ信号を出力し、そうでない場合はＬＯＷ信号を出力する。
【００８４】
ＯＲ回路２６０は、差分回路２５０−１〜２５０−３２から送られる３２個の信号のうち１つでもＨＩＧＨ信号があれば、伸張度更新用要求情報を示す倍率変更要求信号として、ＨＩＧＨ信号を出力し、そうでない場合はＬＯＷ信号を出力する。
【００８５】
本実施の形態では、複数フレーム間の同一階調の画素数の差の絶対値がしきい値を超える場合を場面の切替タイミングと見なし、場面の切替タイミングの場合にのみ伸張部３０での伸張度を切り替えるように画像処理を行う。
【００８６】
図６は、本実施形態の一例に係る場面の切替タイミングを示す模式図である。
【００８７】
図６に示すように、所定の画素数をしきい値として、しきい値を超えるフレームを場面の切替タイミングとして検出している。
【００８８】
さらに、本実施の形態では、このようにして検出された場面の切り替わりを検出して切替タイミングの場合にのみ、白黒伸張処理を行っている。
【００８９】
このように、場面が切り替わる場合のみ白黒伸張処理を行うことにより、画像全体がちらつくことを防止できる。
【００９０】
最大輝度変換部４６で変換された最大輝度値を示す伸張後最大輝度信号、変換前の最大輝度値を示す伸張前最大輝度信号、最小輝度変換部４８で変換された最小輝度値を示す伸張後最小輝度信号、変換前の最小輝度値を示す伸張前最小輝度信号および制御部２０からの倍率変更要求信号は、倍率設定部５０に入力される。
【００９１】
次に、倍率設定部５０の回路構成について説明する。
【００９２】
図７は、本実施形態の一例に係る倍率設定部５０の回路構成図である。
【００９３】
倍率設定部５０は、伸張中間輝度演算部５２０と、白方向伸張倍率演算部５３０と、黒方向伸張倍率演算部５３２と、４つの加算器５１０〜５１６と、３つのラッチ部５６０〜５６４とを含んで構成されている。
【００９４】
また、倍率設定部５０は、最大輝度変換部４６から伸張前最大輝度信号と伸張後最大輝度信号を入力し、最小輝度変換部４８から伸張前最小輝度信号と伸張後最小輝度信号を入力し、制御部２０から倍率変更要求信号を入力する。
【００９５】
伸張中間輝度演算部５２０は、伸張後最大輝度信号と伸張後最小輝度信号を入力し、加算器５１０とラッチ部５６４に伸張中間輝度を示す情報を出力する。
【００９６】
ここで、伸張中間輝度について説明する。
【００９７】
図８は、本実施形態の一例に係る最大輝度値Ｌｍａｘの変換と最小輝度値Ｌｍｉｎの変換とを示す模式図である。
【００９８】
本実施の形態では、８ビット２５６階調での画像処理を行う場合を想定する。
【００９９】
最大輝度変換部４６および最小輝度変換部４８は、１画像（１フレーム）における各画素の白黒伸張前の最大輝度値Ｌｍａｘ、白黒伸張前の最小輝度値Ｌｍｉｎを黒側または白側に伸張する。図８に示すように、伸張後の最大輝度値Ｌｍａｘ’は伸張前の最大輝度値Ｌｍａｘよりも値が大きく、伸張後の最小輝度値Ｌｍｉｎ’は伸張前の最小輝度値Ｌｍｉｎよりも値が小さい。
【０１００】
図１４は、図３に示す最大輝度変換部４６の変換特性を示すグラフである。横軸は入力される最大輝度値Ｌｍａｘであり、縦軸は出力される最大輝度値Ｌｍａｘ’である。この曲線は、入力が増加すると出力も増加し、両者の値が０〜２５５の間で変化するように設定されている。ただし、この曲線は、傾き（変化率）が所定の輝度値で変わるように、変曲点を持つ。ここでは、この曲線は、変曲点（ＷＬth，ＷＬout）と変曲点（ＷＨth，ＷＨout）とを持つように設定されている。
【０１０１】
この曲線において、（０，０）と（ＷＬth，ＷＬout）との間の傾きと、（ＷＨth，ＷＨout）と（２５５，２５５）との間の傾きとでは、（０，０）と（ＷＬth，ＷＬout）との間の方が傾きが大きい。
【０１０２】
図１５は、図３に示す最小輝度変換部４８の変換特性を示すグラフである。横軸は入力される最小輝度値Ｌｍｉｎであり、縦軸は出力される最小輝度値Ｌｍｉｎ’である。この曲線は、入力が増加すると出力も増加し、両者の値が０〜２５５の間で変化するように設定されている。この点は、最大輝度変換曲線の場合と同様である。この曲線は、変曲点（ＢＬth，ＢＬout）と変曲点（ＢＨth，ＢＨout）とを持つ。この曲線において、（０，０）と（ＢＬth，ＢＬout）との間の傾きと、（ＢＨth，ＢＨout）と（２５５，２５５）との間の傾きとでは、（０，０）と（ＢＬth，ＢＬout）との間の方が傾きが小さい。
【０１０３】
このように、白側または黒側への伸張を行うことにより、コントラストを向上させ、画質を向上させることができる。
【０１０４】
本実施の形態では、白側か黒側に伸張する基準となるしきい値である伸張中間輝度を示す値Ｌｍｉｄを（Ｌｍａｘ’＋Ｌｍｉｎ’）／４としている。そして、Ｌｍｉｄよりも大きな輝度を有する画素の輝度値は白側に伸張し、Ｌｍｉｄ以下の輝度値は黒側に伸張する。
【０１０５】
また、伸張する度合いは、白側の伸張倍率Ｋｗは、（Ｌｍａｘ’−Ｌｍｉｄ）／（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｄ）とし、黒側の伸張倍率Ｋｂは、（Ｌｍｉｄ−Ｌｍｉｎ’）／（Ｌｍｉｄ−Ｌｍｉｎ）としている。
【０１０６】
図７に示す加算器５１０は、伸張前最大輝度値（Ｌｍａｘ）から伸張中間輝度値（Ｌｍｉｄ）を引いた値を求め、当該値（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｄ）を白方向伸張倍率演算部５３０に出力する。
【０１０７】
また、加算器５１２は、伸張後最大輝度値（Ｌｍａｘ’）から伸張中間輝度値（Ｌｍｉｄ）を引いた値を求め、当該値（Ｌｍａｘ’−Ｌｍｉｄ）を白方向伸張倍率演算部５３０に出力する。
【０１０８】
また、加算器５１４は、伸張中間輝度値（Ｌｍｉｄ）から伸張前最小輝度値（Ｌｍｉｎ）を引いた値を求め、当該値（Ｌｍｉｄ−Ｌｍｉｎ）を黒方向伸張倍率演算部５３２に出力する。
【０１０９】
また、加算器５１６は、伸張中間輝度値（Ｌｍｉｄ）から伸張後最小輝度値（Ｌｍｉｎ’）を引いた値を求め、当該値（Ｌｍｉｄ−Ｌｍｉｎ’）を黒方向伸張倍率演算部５３２に出力する。
【０１１０】
白方向伸張倍率演算部５３０は、白方向伸張倍率Ｋｗ＝（Ｌｍａｘ’−Ｌｍｉｄ）／（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｄ）を求める。また、黒方向伸張倍率演算部５３２は、黒方向伸張倍率Ｋｂ＝（Ｌｍｉｄ−Ｌｍｉｎ’）／（Ｌｍｉｄ−Ｌｍｉｎ）を求める。
【０１１１】
ラッチ部５６０は、白方向伸張倍率Ｋｗを示す情報を一時的に保持するとともに、当該情報を輝度変換部３２に出力する。同様に、ラッチ部５６２は、黒方向伸張倍率Ｋｂを示す情報を一時的に保持するとともに、当該情報を輝度変換部３２に出力する。
【０１１２】
また、ラッチ部５６０〜５６４は、制御部２０からの倍率変更要求信号に基づき、変更要求があった場合のみそれぞれが保持する情報を更新する。
【０１１３】
ラッチ部５６０は、白方向伸張倍率情報を、ラッチ部５６２は、黒方向伸張倍率情報を、ラッチ部５６４は、伸張中間輝度情報を、それぞれ伸張部３０−１〜３０−３に出力する。
【０１１４】
次に、輝度変換部３２について説明する。
【０１１５】
図９は、本実施形態の一例に係る輝度変換部３２の回路構成図である。
【０１１６】
白方向の伸張倍率を保持するラッチ部３６０、黒方向の伸張倍率を保持するラッチ部３６２と、セレクタ回路３２０と、比較器３４０と、加算器３１０〜３１６と、セレクタ回路３２２、３２４と、乗算器３３０とを含んで構成されている。
【０１１７】
比較器３４０は、伸張中間輝度情報（Ｌｍｉｄ）と、輝度信号（Ｌ）とを比較する。比較器３４０は、ＬｍｉｄがＬ以上である場合にはＨＩＧＨを出力し、そうでない場合にはＬＯＷを出力する。
【０１１８】
ラッチ部３６０は、倍率変更要求信号がＨＩＧＨである場合には、新たな白方向伸張倍率情報を入力し、そうでない場合には元の白方向伸張倍率情報を保持する。
【０１１９】
また、ラッチ部３６２は、倍率変更要求信号がＨＩＧＨである場合には、新たな黒方向伸張倍率情報を入力し、そうでない場合には元の黒方向伸張倍率情報を保持する。
【０１２０】
セレクタ回路３２０は、比較器３４０からの信号がＨＩＧＨの場合にはラッチ部３６０で保持されている白方向伸張倍率情報を取得し、ＬＯＷの場合にはラッチ部３６２で保持されている黒方向伸張倍率情報を取得する。
【０１２１】
加算器３１０は、Ｌｍｉｄ−Ｌを演算する。また、加算器３２０は、Ｌ−Ｌｍｉｄを演算する。
【０１２２】
セレクタ回路３２２は、比較器３４０からの出力がＨＩＧＨである場合には加算器３１２からのＬ−Ｌｍｉｄの値を出力し、そうでない場合には加算器３１０からのＬｍｉｄ−Ｌの値を出力する。
【０１２３】
乗算器３３０は、セレクタ回路３２０からの出力値と、セレクタ回路３２２からの出力値とを掛け合わせる。
【０１２４】
加算器３１４は、Ｌｍｉｄから乗算器３３０からの出力値を引いた値を出力する。また、加算器３１６は、乗算器３３０からの出力値と、Ｌｍｉｄとを足した値を出力する。
【０１２５】
セレクタ回路３２４は、比較器３４０からの出力がＨＩＧＨである場合には加算器３１６からのＬｍｉｄ＋乗算器３３０の出力値を出力し、そうでない場合には加算器３１４からのＬｍｉｄ−乗算器３３０の出力値を出力する。
【０１２６】
以上のようにして、輝度変換部３２は、Ｌ＞＝Ｌｍｉｄの場合には、Ｋｗ（Ｌ−Ｌｍｉｄ）＋Ｌｍｉｄを出力し、Ｌ＜Ｌｍｉｄの場合には、Ｌｍｉｄ−Ｋｂ（Ｌｍｉｄ−Ｌ）を出力する。以下、説明の便宜のため、輝度変換部３２が出力するこれらの値をＬＯＵＴと表記する。
【０１２７】
そして、輝度変換部３２は、ＬＯＵＴを図３に示す伸張部３０−１、３０−２および３０−３へ向け出力する。
【０１２８】
図３における伸張部３０−１、３０−２および３０−３の構成および機能は同じであるので、以下では、Ｒ信号を処理する伸張部３０−１についてのみ説明する。伸張部３０−１は、入力されたＲ信号値と、輝度信号値Ｌ（輝度演算部１０が出力する信号値）と、伸張処理後の輝度信号値ＬＯＵＴとに基づいて信号値ＲＯＵＴを出力する。
【０１２９】
具体的には、伸張部３０−１は、除算器および乗算器を含んで構成されている。これらのうち除算器は、輝度信号値Ｌに対する輝度値ＬＯＵＴの比、つまり、ＬＯＵＴ／Ｌを算出する。一方、乗算器は、この比とＲ信号との積、つまり（ＬＯＵＴ／Ｌ）・Ｒを算出し出力する。この（ＬＯＵＴ／Ｌ）・Ｒが信号値ＲＯＵＴである。
【０１３０】
同様に、伸張部３０−２および３０−３は、それぞれ信号値ＧＯＵＴおよび信号値ＢＯＵＴを出力する。なお、信号値ＲＯＵＴ、信号値ＧＯＵＴおよび信号値ＢＯＵＴによる輝度値は、次式で表されるように、輝度変換部３２で算出された輝度値ＬＯＵＴである。
【０１３１】
（ＲＯＵＴ＋ＧＯＵＴ＋ＢＯＵＴ）／３＝（ＬＯＵＴ／Ｌ）（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）／３＝ＬＯＵＴ
以上のように、本実施形態によれば、最大輝度値および最小輝度値に基づくしきい値を基準として伸張方向を決定することにより、白側と黒側のどちらの方向に伸張するかを決定する基準が明確となる。
【０１３２】
したがって、この基準を用いて白黒伸張を行うことにより、適切な白黒伸張がなされるため、画質を向上させることができる。
【０１３３】
また、連続する複数フレームの輝度値の変化、換言すれば、連続する複数フレームの同一階調に属する画素数の変化が所定値以上の場合に新たな伸張率を用い、前記変化が所定値未満の場合に現状の伸張率を用いて前記輝度値の伸張を行うことにより、映像における場面の切り替えを検出することができる。
【０１３４】
このような場面の切り替えの場合に限って新たな伸張率を適用して白黒伸張を行うことにより、画像のちらつきを抑え、画質を向上させることができる。
【０１３５】
また、本実施形態では、輝度を伸張する際に、最大輝度値に近い輝度値および最小輝度値に近い輝度値の伸張率を、中間輝度値に近い輝度値の伸張率と比べ小さい値に設定して輝度値の伸張を行っている。
【０１３６】
これにより、伸張の効果の少ない最大輝度値や最小輝度値に近い領域での伸張を抑え、中間階調をより伸張することにより、効果的に白黒伸張を行うことができる。
【０１３７】
これは、黒に近い領域で最大輝度を引き延ばしたり、白に近い領域で最小輝度を引き延ばすと色がつぶれてしまうからである。
【０１３８】
さらに、本実施形態では、輝度演算部１０は、ＲＧＢの各信号の信号値を均等に割った値を輝度値として求めている。
【０１３９】
すなわち、一般的な輝度演算では、Ｇ信号の信号値の倍率がＲ信号、Ｂ信号に比べて大きいため、Ｇ信号の輝度成分がより顕著に伸張されてしまうことがあった。
【０１４０】
本実施形態のように、各信号値を均等に割った値を輝度値として適用することにより、Ｇ信号の輝度成分がより顕著に伸張されてしまうことを防止し、画質を向上させることができる。
【０１４１】
また、以上のようにして求められた伸張倍率を、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号の各信号値と均等に掛け合わせることにより、色バランスの崩れがなく、画質を向上させることができる。
【０１４２】
（第２の実施例の説明）
第２の実施例では、所定フレーム（例えば、フレームｎ）に連続する複数フレーム（例えば、フレームｎ、フレームｎ−１）の１フレーム当たりのＡＰＬ（A verage Picture Level。画像の平均輝度レベル）の平均値と、当該所定フレームと１フレーム分ずれた（必ずしも１フレームの差でなくてもよく、複数フレーム離れていてもよい。）フレーム（例えば、フレームｎ＋１）に連続する複数フレーム（例えば、フレームｎ＋１、フレームｎ）の１フレーム当たりのＡＰＬの平均値との差異が所定値以上の場合に、新たな伸張倍率を適用して白黒伸張処理を行う。なお、上記のｎは整数であり、フレームの順番を示す。
【０１４３】
このような機能を実現するため、第２の実施例では、全体構成は図３と同様であるが、制御部２０、倍率設定部５０、輝度変換部３２の構成が第１の実施例とは異なる。
【０１４４】
まず、制御部２０の機能ブロックについて説明する。
【０１４５】
図１０は、本実施形態の他の一例に係る制御部２０の機能ブロック図である。
【０１４６】
制御部２０は、ＡＰＬ導出部３１０と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）３２０と、バッファ３３０と、差分演算部３４０と、判定部３５０とを含んで構成されている。
【０１４７】
ＡＰＬ導出部３１０は、垂直同期信号に同期して動作し、輝度演算部１０からの輝度信号に基づいてＡＰＬを導出する。
【０１４８】
また、ＬＰＦ３２０は、ＡＰＬ導出部３１０からのＡＰＬに基づき、複数フレーム（例えば、５フレーム等）分の１フレーム当たりのＡＰＬの平均値を演算する。
【０１４９】
また、バッファ３３０は、ＬＰＦ３２０の出力を保持する。
【０１５０】
また、差分演算部３４０は、ＬＰＦ３２０の出力と、バッファ３３０に保持された１フレーム前のＬＰＦ３２０の出力との差分を演算する。すなわち、差分演算部３４０は、第ｎ番目のフレームと当該フレームより前の複数フレームとにわたって算出した１フレーム当たりのＡＰＬの平均値と、第ｎ−１番目のフレームと当該フレームより前の複数フレームとにわたって算出した１フレーム当たりのＡＰＬの平均値との差異を示す差分値を出力する。
【０１５１】
また、判定部３５０は、差分演算部３４０からの差分値が所定値（例えば２０〜５０程度）以上の場合に伸張度を更新するための要求情報である倍率変更要求信号を倍率設定部５０に出力し、所定値未満の場合には倍率変更要求信号を出力しない。
【０１５２】
次に、倍率設定部５０の機能ブロックについて説明する。
【０１５３】
図１１は、本実施形態の他の一例に係る倍率設定部５０の機能ブロック図である。
【０１５４】
倍率設定部５０は、伸張前最大輝度値Ｌｍａｘ、伸張後最大輝度値Ｌｍａｘ’、伸張中間輝度値Ｌｍｉｄ、伸張前最小輝度値Ｌｍｉｎ、伸張後最小輝度値Ｌｍｉｎ’、倍率変更要求信号を入力し、伸張倍率等を出力する機能を有する。
【０１５５】
また、倍率設定部５０は、白方向伸張倍率演算部６３０、６３１と、黒方向伸張倍率演算部６３２、６３３と、８つのラッチ部６４０〜６４７とを含んで構成されている。
【０１５６】
本実施の形態では、伸張中間輝度値Ｌｍｉｄとして、制御部２０からの複数フレーム分のＡＰＬの１フレーム当たりの平均値を適用する。そして、Ｌｍｉｄよりも大きな輝度値を有する画素の輝度値を白側に伸張し、Ｌｍｉｄ以下の輝度値を有する画素の輝度値を黒側に伸張する。
【０１５７】
また、本実施の形態では、伸張する度合いを、輝度値が、（１）０以上Ｌｍｉｎ未満の場合、（２）Ｌｍｉｎ以上Ｌｍｉｄ未満の場合、（３）Ｌｍｉｄ以上Ｌｍａｘ未満の場合、（４）Ｌｍａｘ以上２５５以下の場合、のそれぞれによって異なるように設定している。なお、輝度値は８ビット２５６階調を想定している。
【０１５８】
また、黒方向伸張倍率演算部６３３は、黒方向伸張倍率Ｋｂ１＝Ｌｍｉｎ’／Ｌｍｉｎを演算してＫｂ１をラッチ部６４３に出力し、黒方向伸張倍率演算部６３２は、黒方向伸張倍率Ｋｂ２＝（Ｌｍｉｄ−Ｌｍｉｎ’）／（Ｌｍｉｄ−Ｌｍｉｎ）を演算してＫｂ２をラッチ部６４２に出力し、白方向伸張倍率演算部６３１は、白方向伸張倍率Ｋｗ１＝（Ｌｍａｘ’−Ｌｍｉｄ）／（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｄ）を演算してＫｗ１をラッチ部６４１に出力し、また、白方向伸張倍率演算部６３０は、白方向伸張倍率Ｋｗ２＝（２５５−Ｌｍａｘ’）／（２５５−Ｌｍａｘ）を演算してＫｗ２をラッチ部６４０に出力する。
【０１５９】
なお、伸張部３０は、上記（１）の場合にはＫｂ１を、上記（２）の場合にはＫｂ２を、上記（３）の場合にはＫｗ１を、上記（４）の場合にはＫｗ２を、伸張倍率としてそれぞれ適用する。
【０１６０】
また、ラッチ部６４４は伸張前最大輝度値Ｌｍａｘを保持し、ラッチ部６４５は伸張後最大輝度値Ｌｍａｘ’を保持し、ラッチ部６４６は伸張中間輝度値Ｌｍｉｄを保持し、ラッチ部６４７は伸張前最小輝度値Ｌｍｉｎを保持する。
【０１６１】
また、ラッチ部６４０〜６４７は、制御部２０から倍率変更要求信号を受信した場合のみそれぞれが保持する値を更新する。すなわち、画像の切り替わり等の場合のみ伸張倍率と白側か黒側に伸張する基準であるしきい値を変更する。これにより、白黒伸張による画像のちらつきを低減することができる。
【０１６２】
このようにして倍率設定部５０は、伸張倍率等を輝度変換部３２に出力する。
【０１６３】
次に、輝度変換部３２の回路構成図について説明する。
【０１６４】
図１２は、本実施形態の他の一例に係る輝度変換部３２の回路構成図である。
【０１６５】
輝度変換部３２は、白方向伸張倍率Ｋｗ１、Ｋｗ２、黒方向伸張倍率Ｋｂ１、Ｋｂ２に基づいて入力輝度値（輝度信号）Ｌを伸張する。
【０１６６】
輝度変換部３２は、３つのセレクタ回路７１０〜７１２と、２つの加算器７１３、７１５と、乗算器７１４とを含んで構成されている。
【０１６７】
セレクタ回路７１０は、入力輝度値Ｌが０以上伸張前最小輝度値Ｌｍｉｎ未満の場合、０を出力し、入力輝度値Ｌが伸張前最小輝度値Ｌｍｉｎ以上伸張中間輝度値Ｌｍｉｄ未満の場合、Ｌｍｉｄを出力し、入力輝度値Ｌが伸張中間輝度値Ｌｍｉｄ以上２５５以下の場合、Ｌｍａｘを出力する。
【０１６８】
また、セレクタ回路７１１は、入力輝度値Ｌが０以上伸張前最小輝度値Ｌｍｉｎ未満の場合、Ｋｂ１を出力し、入力輝度値Ｌが伸張前最小輝度値Ｌｍｉｎ以上伸張中間輝度値Ｌｍｉｄ未満の場合、Ｋｂ２を出力し、入力輝度値Ｌが伸張中間輝度値Ｌｍｉｄ以上伸張前最大輝度値Ｌｍａｘ未満の場合、Ｋｗ１を出力し、入力輝度値Ｌが伸張前最大輝度値Ｌｍａｘ以上２５５以下の場合、Ｋｗ２を出力する。
【０１６９】
また、セレクタ回路７１２は、入力輝度値Ｌが０以上伸張前最小輝度値Ｌｍｉｎ未満の場合、０を出力し、入力輝度値Ｌが伸張前最小輝度値Ｌｍｉｎ以上伸張前最大輝度値Ｌｍａｘ以下の場合、Ｌｍｉｄを出力し、入力輝度値Ｌが伸張前最大輝度値Ｌｍａｘより大きく２５５以下の場合、Ｌｍａｘ’を出力する。
【０１７０】
また、加算器７１３は、入力輝度値Ｌからセレクタ回路からの出力値を減算した値を出力する。また、乗算器７１４は、加算器７１３からの出力値と、セレクタ回路７１１からの伸張倍率を示す値とを乗算した値を出力する。さらに、加算器７１５は、乗算器７１４からの出力値とセレクタ回路７１２からの出力値とを加算した値を出力輝度値（輝度信号）Ｌ’として出力する。
【０１７１】
この結果、加算器７１５は、上述した（１）〜（４）のように、入力輝度値Ｌが、０以上Ｌｍｉｎ未満の場合、Ｋｂ１＊Ｌを出力し、Ｌｍｉｎ以上Ｌｍｉｄ未満の場合、Ｋｂ２＊（Ｌ−Ｌｍｉｄ）＋Ｌｍｉｄを出力し、Ｌｍｉｄ以上Ｌｍａｘ未満の場合、Ｋｗ１＊（Ｌ−Ｌｍｉｄ）＋Ｌｍｉｄを出力し、Ｌｍａｘ以上２５５以下の場合、Ｋｗ２＊（Ｌ−Ｌｍａｘ）＋Ｌｍａｘ’を出力する。
【０１７２】
図１３は、輝度値変換特性直線を示す模式図であり、図１３（Ａ）は、第１の実施例の輝度値変換特性直線を示す模式図であり、図１３（Ｂ）は、第２の実施例の輝度値変換特性直線を示す模式図である。なお、輝度値変換特性直線は、伸張前の輝度値と伸張後の輝度値との関係を示す。
【０１７３】
例えば、第１の実施例の手法では、輝度値の最小である０および最大である２５５を考慮していない。また、伸張倍率は、倍率変更要求があるまで変わらない。また、図１３（Ａ）に示すように、第１の実施例による輝度値変換特性直線は、原点（０，０）および最大値の座標（２５５，２５５）の値をとり得ない。
【０１７４】
このため、伸張倍率の演算に用いられたフレーム以外のフレームにおいて、伸張前最小輝度値より小さな輝度値または伸張前最大輝度値より大きな輝度値が入力された場合、図１３（Ａ）に示すように白側または黒側で飽和する画素が生じる可能性がある。
【０１７５】
これに対して第２の実施例では、輝度値の最小である０および最大である２５５を考慮して上述した（１）〜（４）のそれぞれの場合に応じた輝度値の伸張処理を行っているため、図１３（Ｂ）に示すように、第２の実施例による輝度値変換特性直線は、原点（０，０）および最大値の座標（２５５，２５５）の値をとり得る。
【０１７６】
したがって、第２の実施例では、伸張倍率の演算に用いられたフレーム以外のフレームにおいて、伸張前最小輝度値より小さな輝度値または伸張前最大輝度値より大きな輝度値が入力された場合であっても、図１３（Ｂ）に示すように白側または黒側で飽和する画素は生じない。
【０１７７】
以上のように、本実施の形態によれば、ＡＰＬを用いて場面の切り替わりを検出し、場面が切り替わる場合のみ白黒伸張処理の伸張度としきい値を更新している。これにより、白黒伸張処理によって画像全体がちらつくことを低減することができる。
【０１７８】
また、本実施の形態によれば、連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値の差異に基づくことにより、ＡＰＬの変化による急激な輝度変動を抑制することができる。
【０１７９】
また、本実施の形態によれば、図１３（Ｂ）に示すように、輝度値変換特性直線が原点（０，０）と最大値の座標（２５５，２５５）を通過するように伸張処理を行うことにより、輝度値が白側または黒側に飽和することを防止することができる。
【０１８０】
（変形例）
以上、本発明を適用した好適な実施の形態について説明してきたが、本発明の適用は上述した実施例に限定されない。
【０１８１】
例えば、上述した各回路を複数の装置に分散して白黒伸張処理を行ってもよい。また、回路のようにハードウェア的に実現するのではなく、プログラムを用いてソフトウェア的に実現してもよい。
【０１８２】
さらに、図２に示すように、輝度演算部１０等の機能をコンピュータに実現させるプログラムを記憶した情報記憶媒体９００からプログラムを読み取って上述した機能をコンピュータに実現させてもよい。
【０１８３】
このような情報記憶媒体９００としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を適用でき、そのプログラムの読み取り方式は接触方式であっても、非接触方式であってもよい。
【０１８４】
また、情報記憶媒体９００に代えて、上述した各機能を実現するためのプログラム等を伝送路を介してホスト装置等からダウンロードすることによって上述した各機能を実現することも可能である。
【０１８５】
また、上述した図３では、輝度変換部３２と、伸張部３０−１〜３０−３を分離して記載しているが、伸張部３０−１〜３０−３のそれぞれに輝度変換部３２の機能を備えてもよい。
【０１８６】
また、上述した第２の実施例では、複数フレームのＡＰＬの１フレーム当たりの平均値を用いたが、単独のフレームのＡＰＬ同士の差異に基づいて上述した白黒伸張処理を行ってもよい。
【０１８７】
また、上述した実施例では、基準輝度値として、ＲＧＢの各信号の信号値の和を３で割った値を用いたが、一般的な０．３０×Ｒ信号値と、０．５９×Ｇ信号値と、０．１１×Ｂ信号値との加算値を用いたり、これらの係数値を変形した値を用いてもよい。
【０１８８】
また、上述した白黒伸張処理を実行する画像処理システムは、プロジェクタ４のような液晶プロジェクタに限定されず、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いたプロジェクタ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＦＥＤ（Field Emission Display）、ＥＬ（Electro Luminescence）、直視型液晶表示装置等の種々の表示装置に実装してもよい。なお、ＤＭＤは米国テキサスインスツルメンツ社の商標である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の一例に係るプロジェクタの概略説明図である。
【図２】本実施形態の一例に係るプロジェクタ内の画像処理システムの機能ブロック図である。
【図３】本実施形態の一例に係る白黒伸張回路の機能ブロック図である。
【図４】本実施形態の一例に係る輝度演算部の回路構成図である。
【図５】本実施形態の一例に係る制御部の回路構成図である。
【図６】本実施形態の一例に係る場面の切替タイミングを示す模式図である。
【図７】本実施形態の一例に係る倍率設定部の回路構成図である。
【図８】本実施形態の一例に係る最大輝度値Ｌｍａｘの変換と最小輝度値Ｌｍｉｎの変換とを示す模式図である。
【図９】本実施形態の一例に係る輝度変換部の回路構成図である。
【図１０】本実施形態の他の一例に係る制御部の機能ブロック図である。
【図１１】本実施形態の他の一例に係る倍率設定部の機能ブロック図である。
【図１２】本実施形態の他の一例に係る輝度変換部の回路構成図である。
【図１３】輝度値変換特性直線を示す模式図であり、図１３（Ａ）は、第１の実施例の輝度値変換特性直線を示す模式図であり、図１３（Ｂ）は、第２の実施例の輝度値変換特性直線を示す模式図である。
【図１４】図３に示す最大輝度変換部の変換特性を示すグラフである。
【図１５】図３に示す最小輝度変換部の変換特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 輝度演算部
２０ 制御部
３０ 伸張部（伸張手段）
３２ 輝度変換部（伸張手段）
４２ 最大輝度検出部
４４ 最小輝度検出部
４６ 最大輝度変換部
４８ 最小輝度変換部
５０ 倍率設定部
３１０ ＡＰＬ導出部
３４０ 差分演算部
３５０ 判定部
５３０、６３０、６３１ 白方向伸張倍率演算部
５３２、６３２、６３３ 黒方向伸張倍率演算部
９００ 情報記憶媒体
Claims (8)
- 映像信号を処理する画像処理システムにおいて、
１フレーム中の画素の最大輝度および最小輝度に基づき、各画素の輝度値の伸張度を設定する倍率設定手段と、
前記伸張度に基づき、処理対象となる画素の輝度値が、所定のしきい値以上の場合には当該輝度値を黒側または白側に伸張し、所定のしきい値未満の場合には当該輝度値を、所定のしきい値以上の場合に伸張する方向の逆方向に伸張する伸張手段と、
所定フレームに連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値と、当該所定フレームとは異なるフレームに連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値との差異が所定値以上の場合に、前記倍率設定手段に前記伸張度を更新させるための要求情報を生成する制御手段と、
を含み、
前記倍率設定手段は、前記要求情報を受信した場合には、新たな伸張度を適用し、前記要求情報を受信しなかった場合には、元の伸張度を適用することを特徴とする画像処理システム。 - 請求項１において、
前記倍率設定手段は、最大輝度値に近い輝度値および最小輝度値に近い輝度値の伸張率を、中間輝度値に近い輝度値の伸張率と比べ小さい値に設定することを特徴とする画像処理システム。 - 請求項１、２のいずれかにおいて、
前記伸張手段は、伸張前の輝度値と伸張後の輝度値との関係を示す輝度値変換特性直線において、輝度が伸張される範囲外では、低輝度側は、伸張される部分の変換特性を表す直線の下側の端点と、原点とを結ぶ直線となり、高輝度側は、伸張される部分の変換特性を表す直線の上側の端点と、最大点とを結ぶ直線となるように輝度値を伸張することを特徴とする画像処理システム。 - 請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記映像信号は、Ｒ信号と、Ｇ信号と、Ｂ信号とを含み、
前記倍率設定手段は、Ｒ信号の信号値と、Ｇ信号の信号値と、Ｂ信号の信号値とを加算した値を３で割った値を前記輝度値として適用することを特徴とする画像処理システム。 - 映像信号を処理するプロジェクタにおいて、
１フレーム中の画素の最大輝度および最小輝度に基づき、各画素の輝度値の伸張度を設定する倍率設定手段と、
前記伸張度に基づき、処理対象となる画素の輝度値が、所定のしきい値以上の場合には当該輝度値を黒側または白側に伸張し、所定のしきい値未満の場合には当該輝度値を、所定のしきい値以上の場合に伸張する方向の逆方向に伸張する伸張手段と、
所定フレームに連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値と、当該所定フレームとは異なるフレームに連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値との差異が所定値以上の場合に、前記倍率設定手段に前記伸張度を更新させるための要求情報を生成する制御手段と、
を含み、
前記倍率設定手段は、前記要求情報を受信した場合には、新たな伸張度を適用し、前記要求情報を受信しなかった場合には、元の伸張度を適用することを特徴とするプロジェクタ。 - 映像信号を処理するコンピュータにより読み取り可能なプログラムであって、
１フレーム中の画素の最大輝度および最小輝度に基づき、各画素の輝度値の伸張度を設定する倍率設定手段と、
前記伸張度に基づき、処理対象となる画素の輝度値が、所定のしきい値以上の場合には当該輝度値を黒側または白側に伸張し、所定のしきい値未満の場合には当該輝度値を、所定のしきい値以上の場合に伸張する方向の逆方向に伸張する伸張手段と、
所定フレームに連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値と、当該所定フレームとは異なるフレームに連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値との差異が所定値以上の場合に、前記倍率設定手段に前記伸張度を更新させるための要求情報を生成する制御手段としてコンピュータを機能させ、
前記倍率設定手段は、前記要求情報を受信した場合には、新たな伸張度を適用し、前記要求情報を受信しなかった場合には、元の伸張度を適用することを特徴とするプログラム。 - コンピュータにより読み取り可能な情報記憶媒体であって、請求項６に記載のプログラムを記憶したことを特徴とする情報記憶媒体。
- 映像信号の輝度値に対して白黒伸張処理を行う白黒伸張処理方法において、
入力された映像信号の輝度値を演算し、
１フレームにおける当該輝度値の最大輝度値および最小輝度値を把握し、
把握された最大輝度値および最小輝度値に基づき、所定のしきい値を演算し、
当該しきい値以上の輝度値を黒側または白側に伸張し、当該しきい値未満の輝度値を、所定のしきい値以上の場合に伸張する方向の逆方向に伸張する白黒伸張処理方法であって、
所定フレームに連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値と、当該所定フレームとは異なるフレームに連続する複数フレームの１フレーム当たりのＡＰＬの平均値との差異が所定値以上の場合に新たな伸張率を用い、当該差異が所定値未満の場合に現状の伸張率を用いて前記輝度値の伸張を行うことを特徴とする白黒伸張処理方法。
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