JP4089483B2 - 異なった特徴の画像が混在する画像を表す画像信号の階調特性制御 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像信号の階調特性を制御することにより、表示される画像の高画質化を図る技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
画像表示装置として、画像を投写表示するプロジェクタが普及しつつある。このプロジェクタは、液晶パネルのような非発光型の表示デバイスをライトバルブと呼ばれる光変調装置として用い、照明光を変調することにより画像を表示する投写型の画像表示装置である。なお、このような非発光型の表示デバイスを用いた直視型の画像表示装置もある。
【0003】
非発光型の表示デバイスを用いた画像表示装置では、一般に、CRT等の発光型の表示デバイスを用いた画像表示装置に比べて、コントラストが低く高画質化のネックとなっている。このため、コントラストを向上させて画質の向上を図ることが望まれている。
【0004】
画像のコントラストを向上させる従来の第1の手法として、入力画像信号の特徴を検出し、検出した特徴に基づいて画像信号の階調特性を動的に制御する手法が提案されている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。また、第2の手法として、表示された画像の任意の領域をユーザが選択して、選択領域の画像の画質を調整する手法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−366121号公報
【特許文献2】
特開平9−149257号公報
【特許文献3】
特開平11−146219号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の第1の手法では、以下で説明するような不具合が発生する。図11は、従来の手法による不具合について示す説明図である。図11は、1つの画像中に、明るい画像領域と暗い画像領域の異なった特徴を有する画像領域が混在する画像を示している。
【0007】
従来の第1の手法では、1つの画像を表す画像信号のすべてに対して、同一の階調変換特性に基づいて階調特性の制御を実行している。このため、図11に示した混在画像に対して、例えば、暗い画像領域のコントラストを向上させるように画像信号の階調変換特性を設定したとする。これにより、暗い画像領域に対しては、良好な階調特性の制御を行って画質の向上を図ることができる。しかしながら、暗い画像に合わせて設定された階調変換特性では、明るい画像領域の明側および暗側の画像がつぶれてしまい、明るい画像領域に対しては却って画質の劣化を招く場合がある。
【0008】
また、従来の第2の手法では、いったん画像を表示し、調整したい領域を選択する必要があり、自動的に画質の調整することができないため、動画像の表示に適用することができない。
【0009】
以上説明したように、従来の手法では、1つの画像中に異なった特徴の画像領域が混在するような場合について、十分に工夫されていないという問題があった。なお、上述のような異なった特徴の画像領域が混在する画像の画質調整の問題は、非発光型の表示デバイスを用いた画像表示装置だけでなく、発光型の表示デバイスを用いた画像表示装置においても発生する問題である。
【0010】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、異なった特徴の画像領域が混在する画像を表す画像信号の階調特性をうまく制御することのできる技術を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記目的を達成するために、本発明の装置は、入力画像信号に基づく画像を表示する画像表示装置であって、
前記入力画像信号の表す画像を複数の領域に区分する区分パターンをあらかじめn種類定義し、それぞれの区分パターンに従って得られたn種類分の領域群のそれぞれにおいて、その領域群の各領域に対応する領域画像の特徴を表す特徴情報を前記領域ごとに取得する特徴情報取得部と、
前記n種類の領域群同士の重ね合わせにより新たに区分される制御領域群を定義し、前記制御領域群の制御領域ごとに、その制御領域を特定する前記n種類の領域群のn種類の領域に対して取得されているn種類の領域特徴情報に基づいて、その制御領域に対応する制御画像を表す信号の階調を変換する階調変換処理部と、
を備えることを特徴とする。
【0012】
上記画像表示装置では、ある制御領域を特定するn種類の領域のそれぞれに対して取得されているn種類の領域特徴情報に基づいて、その制御領域に対応する制御画像を表す信号の階調を変換することができる。これにより、異なった特徴の画像領域が混在する画像に対して、それぞれの画像領域ごとに適切な階調変換特性を決定して、良好な階調特性の制御を行うことができる。
【0013】
ここで、前記特徴情報取得部は、前記n種類の領域群に対応してn個の領域特徴情報取得部を有しており、
各領域特徴情報取得部は、前記入力画像信号の表す画像を、対応する区分パターンに従って区分される領域群の各領域に対応する領域画像の特徴を表す領域特徴情報を前記領域ごとに取得することが好ましい。
【0014】
こうすれば、制御領域群の制御領域ごとに、その制御領域を特定するn種類の領域群のn種類の領域に対してn種類の領域特徴情報を容易に取得することが可能である。
【0015】
また、前記階調変換処理部は、
前記n種類の領域群に対応して設けられたn個の領域階調変換処理部と、
前記n個の領域階調変換処理部から供給されるn種類の領域階調変換結果の平均値を求めて、前記制御領域に対応する制御画像を表す信号の階調変換結果とする平均化処理部と、を備え、
前記各領域階調変換処理部は、対応する領域群における前記制御領域を特定する領域に対して取得されている領域特徴情報に基づいて、領域階調変換特性を決定するとともに、決定された領域階調変換特性に従って、前記制御領域に対応する制御画像を表す信号の階調を変換して前記領域階調変換結果を取得するようにしてもよい。
【0016】
あるいは、前記階調変換処理部は、
前記n種類の領域特徴情報に基づいて、前記制御領域に対応する制御画像に対する制御領域特徴情報を求める制御領域特徴情報取得部と、
前記制御領域特徴情報に基づいて制御領域階調変換特性を決定するとともに、前記制御領域階調変換特性に従って、前記制御領域に対応する制御画像を表す信号の階調変換結果を取得する制御領域階調変換処理部と、
を備えるようにしてもよい。
【0017】
階調変換処理部を、上記いずれのように構成しても、ある制御領域を特定するn種類の領域に対して取得されているn種類の領域特徴情報に基づいて、容易に、その制御領域に対応する制御画像を表す信号の階調を変換することができる。
【0018】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、画像表示方法および装置、画像処理方法および装置、階調特性変換方法および装置等の種々の形態で実現することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.画像表示装置の全体構成:
B.第1実施例の階調特性変換部:
B1.フォーマット変換部およびバッファ部:
B2.特徴情報取得部:
B3.階調変換処理部:
B4.変形例:
C.第2実施例の階調特性変換部:
D.変形例:
【0020】
A.画像表示装置の全体構成:
図1は、本発明を適用した画像表示装置の全体構成を示すブロック図である。この画像表示装置は、入力処理部10と、階調特性変換装置としての階調特性変換部20と、画像表示部としての液晶ディスプレイパネル40(以下、単に「液晶パネル」あるいは「LCD」とも呼ぶ)および液晶パネル駆動部30と、制御部70とを備えている。また、この画像表示装置はいわゆるプロジェクタであり、画像表示部には、液晶パネル40を照明するための照明装置50と、液晶パネル40から射出された画像を表す光(画像光)をスクリーンSC上に投写する投写光学系60とを備えている。
【0021】
なお、液晶パネル40は、照明装置50から射出された照明光を、液晶パネル駆動部30からの駆動信号に応じて変調し、変調された光(画像を表す「画像光」とも呼ぶ)を出力する。また、図示は省略されているが、液晶パネル40は、R、G、B用の3枚の液晶パネルを有している。また、照明装置50は光を3色の光に分離する色光分離光学系を有しており、投写光学系60は液晶パネル40からの3色の光を合成する合成光学系を有している。なお、このようなプロジェクタの光学系の構成については、例えば本出願人により開示された特開平10−171045号公報に詳述されているので、ここではその説明は省略する。
【0022】
なお、液晶パネル40を1枚のカラー液晶パネルとすることも可能である。また、液晶パネル40を1枚のカラー液晶パネルとし、投写光学系60を省略して、直視型の画像表示装置とすることも可能である。
【0023】
制御部70は、図示しないCPU、RAM、ROM等で構成されており、ROMに記憶されているデータに従って、各ブロックの動作を制御する。また、ROMに記憶されているデータに従って、入力処理部10や階調特性変換部20の種々の設定を実行する。
【0024】
入力処理部10は、アナログの入力画像信号VSに含まれる同期信号を除く画像信号(以下、単に「画像信号」と呼ぶ場合もある)を、処理が容易なディジタルの画像信号に変換し、ディジタル画像信号DIVとして出力する。また、入力処理部10は、拡大/縮小等の画像表示装置内で一般的に実行される種々の画像処理を実行する。なお、画像信号のフォーマットはRGB信号形式である。ただし、画像信号のフォーマットはRGB信号形式に限定されるものではなく、YC信号形式等の種々の信号形式であってもよい。
【0025】
階調特性変換部20は、後述するように、入力処理部10から出力されたディジタル画像信号DIVに対して階調変換を行う。階調特性変換部20から出力された階調変換後のディジタル画像信号DOVは、液晶パネル駆動部30に供給される。
【0026】
液晶パネル駆動部30は、与えられたディジタル画像信号DOVに応じて、液晶パネル40を駆動するための駆動信号を生成する。液晶パネル40は、照明装置50による照明光を、駆動信号に応じて変調する。変調された光は、画像光として投写光学系60を介してスクリーンSC上に投写される。これにより、スクリーンSC上に画像が表示される。
【0027】
B.第1実施例の階調特性変換部:
図2は、第1実施例の階調特性変換部の構成を示す説明図である。階調特性変換部20は、第1のフォーマット変換部210と、特徴情報取得部220と、階調変換処理部240と、バッファ部250と、第2のフォーマット変換部260とを備えている。以下では、各ブロックの構成および動作について説明する。
【0028】
B1.フォーマット変換部およびバッファ部:
第1のフォーマット変換部210は、ディジタル画像信号DIVの信号形式をYC信号形式に変換する。本例では、RGB信号形式をYC信号形式に変換する例を示している。ただし、これに限定されるものではなく、ディジタル画像信号DIVの信号形式に応じて、その信号形式をYC信号形式に変換するものが適用される。なお、ディジタル画像信号DIVの信号形式がYC信号形式ならば、第1のフォーマット変換部210は省略可能である。
【0029】
バッファ部250は、第1のフォーマット変換部210から出力されるC信号(色差信号あるいはクロマ信号)と、階調変換処理部240から出力される変換処理後のY信号(輝度信号)との時間的なタイミングを調整する。
【0030】
第2のフォーマット変換部260は、後述する階調変換処理部240から供給される階調変換後のY信号、およびバッファ部250から供給されるタイミング調整後のC信号を、RGB信号形式の信号に変換する。
【0031】
B2.特徴情報取得部:
特徴情報取得部220は、第1領域特徴情報取得部222aおよび第2領域特徴情報取得部222bを備えている。第1領域特徴情報取得部222aは、図3(a)に示すように、入力されるY信号(輝度信号)の表す画像を、縦横複数画素ごとにマトリクス状に区分する第1の区分パターンに従った第1の領域群に区分する。そして、第1の領域群に含まれる領域ごとに、これに対応する領域画像を表す輝度信号の特徴情報(以下、「第1領域特徴情報」とも呼ぶ)を取得する。
【0032】
また、第2領域特徴情報取得部222bは、図3(b)に示すように、輝度信号の表す画像を、第1の区分パターンと異なる第2の区分パターンに従った第2の領域群に区分する。そして、第2の領域群に含まれる領域ごとに特徴情報(以下、「第2領域特徴情報」とも呼ぶ)を取得する。
【0033】
ここで、図3(a)および(b)は、横方向(行方向)にNc画素(=64画素)で縦方向(列方向)にNr画素(=48画素)の画像の例を示している。
【0034】
第1の区分パターンは、図3(a)に示すように、横方向にNcb画素(=16画素)で縦方向にNrb画素(=16画素)ごとに区分し、横方向に4領域で縦方向に3領域の領域Aij(iは1〜3の整数、jは1〜4の整数)を有する区分パターンの例を示している。ただし、横方向および縦方向の区分の間隔は一例であって、これに限定されるものではなく、種々の間隔とすることが可能である。
【0035】
これに対し、第2の区分パターンは、図3(b)に示すように、図3(a)の第1の区分パターンにおける横方向および縦方向の区分位置を、横方向にNcb/2画素(=8画素)および縦方向にNrb/2画素(=8画素)だけシフトさせ、横方向に5領域で縦方向に4領域の領域Bmn(mは1〜4の整数、nは1〜5の整数)を有する区分パターンが用いられる。第2の区分パターンの場合、上から第2行目と第3行目の左から第2列目から第4列目の領域B22〜B24,B32〜B34は、第1の区分パターンにおける領域Aijと同じで、横方向の画素数がNcbで縦方向の画素数がNrbの領域となる。しかしながら、他の領域、すなわち、上から第1行目の領域B11〜B15および第4行目の領域B41〜B45の縦方向の画素数はNrb/2画素(=8画素)となり、左から第1列目の領域B11〜B41および第5列目の領域B15〜B45の横方向の画素数はNcb/2(=8画素)となる。
【0036】
なお、特徴情報としては、領域画像を表す輝度信号の最小値、最大値、平均値、輝度ヒストグラム等の種々の特徴量が考えられる。本実施例では、領域ごとに、輝度信号の最小値、最大値および平均値が少なくとも求められる。
【0037】
B3.階調変換処理部:
階調変換処理部240は、図2に示すように、第1領域階調変換処理部242aと、第2領域階調変換処理部242bと、平均化処理部244とを備えている。
【0038】
第1領域階調変換処理部242aでは、以下で説明するように、第1領域特徴情報取得部222aで取得された第1領域特徴情報に基づいて階調変換特性(以下、「第1領域階調変換特性」とも呼ぶ)が決定される。入力輝度信号は、決定された第1領域階調変換特性に基づいて階調変換され、その結果(以下、「第1領域階調変換結果」とも呼ぶ)が出力される。
【0039】
第2領域階調変換処理部242bでも、以下で説明するように、第2領域特徴情報取得部222bで取得された第2領域特徴情報に基づいて階調変換特性(以下、「第2領域階調変換特性」とも呼ぶ)が決定される。入力輝度信号は、決定された第2領域階調変換特性に基づいて階調変換され、その結果(以下、「第2領域階調変換結果」とも呼ぶ)が出力される。
【0040】
そして、平均化処理部244では、第1領域階調変換結果と第2領域階調変換結果の平均値が求められて、階調変換結果として出力される。
【0041】
以下では、さらに、具体的に、第1領域階調変換処理部242a、第2領域階調変換処理部242b、および平均化処理部244の動作を説明する。
【0042】
ここで、図3(a)の第1の区分パターンによる第1の領域群と図3(b)の第2の区分パターンによる第2の領域群とを重ね合わせると、図4(a)に示すように、第1の区分パターンにおける区分線(破線で示す)および第2の区分パターンにおける区分線(一点鎖線で示す)により新たに区分されるマトリクス状の領域(以下、「制御領域」とも呼ぶ)Cop(oは1〜6の整数、pは1〜8の整数)を定義することができる。
【0043】
図4(b)に示すように、例えば、制御領域C11は第1の領域群の領域A11と第2の領域群の領域B11、制御領域C12は第1の領域群の領域A11と第2の領域群の領域B12というように、各制御領域Copは、第1の領域群の対応する領域Aijと第2の領域群の対応する領域Bmnの組み合わせにより、それぞれ一義的に特定することができる。
【0044】
そこで、第1領域階調変換処理部242aでは、各制御領域Copを特定する第1領域群の領域Aijに対して取得された第1領域特徴情報に基づいて第1領域階調変換特性を決定する。そして、入力輝度信号を、その輝度信号の対応する制御領域に対して決定される第1領域階調変換特性に基づいて階調変換し、第1領域階調変換結果として出力する。
【0045】
同様に、第2領域階調変換処理部242bでも、各制御領域Copを特定する第2領域群の領域Bmnに対して取得された第2領域特徴情報に基づいて第2領域階調変換特性を決定する。そして、入力輝度信号を、その輝度信号の対応する制御領域の第2領域階調変換特性に基づいて階調変換し、第2領域階調変換結果として出力する。
【0046】
そして、平均化処理部244では、第1領域階調変換結果と第2領域階調変換結果の平均値を求めて、入力輝度信号に対応する階調変換結果として出力する。
【0047】
図5は、ある制御領域における階調変換処理動作の例を示す説明図である。図5は、コントラストの向上を図るために、下式(1)〜(4)に、特徴情報である最小値YSmin、最大値YSmaxおよび平均値APLの3つのパラメータを入力することにより決定される階調変換特性の例を示している。
【0048】
Yout=YOmin(=0) :YImin(=0)≦Yin<YSmin …(1)
Yout=(APL−YOmin)・Yin/(APL−YSmin) :YSmin≦Yin<APL …(2)
Yout=(YOmax−APL)・Yin/(YSmax−APL) :APL≦Yin<YSmax …(3)
Yout=YOmax(=1023) :YSmax≦Yin<YImax(=1023) …(4)
【0049】
上記(1)〜(4)式は、輝度信号Yinのとり得る階調範囲(YImin〜YOmax、本例では0〜1023の10ビットの階調範囲)に対して、ある領域内の入力輝度信号Yinの最小値がYSmin(YImin≦YSmin)、最大値がYSmax(YSmax≦YImax)、平均値がAPLである場合に、入力輝度信号Yinに対する出力輝度信号Youtが、平均値APLを基準として出力ダイナミックレンジの最大範囲(YOmin〜YOmax、本例では0〜1023の10ビットの階調範囲)に変換される階調変換特性を示している。
【0050】
なお、この階調変換特性では、平均値APLに対する出力輝度信号の値を変化させずに、平均値APLよりも小さい入力輝度信号および大きい入力輝度信号に対する出力輝度信号の変化の範囲を直線的に伸張している。輝度信号の平均値APLはその画像の特徴を大きく表しており、平均値APLに対する出力輝度信号が変化すると、その画像の印象が変化してしまう可能性が大きい。上記のように決定された階調変換特性では、入力輝度信号の平均値APLに対する出力輝度信号の値を基準とすることにより、画像の印象が変化してしまうことを抑制しつつ、コントラストの向上を図ることが可能である。
【0051】
第1領域階調変換処理部242aでは、入力輝度信号Yinの表す画像の対応する制御領域を特定する第1の領域群の領域Aijに対して取得された第1領域特徴情報に基づいて、図5に示すように、上式(1)〜(4)に従った第1領域階調変換特性が決定される。そして、決定された第1領域階調変換特性に基づいて、入力輝度信号Yinに対する第1領域階調変換結果Yout(A)が求められる。
【0052】
同様に、第2領域階調変換処理部242bでは、制御領域を特定する第2の領域群の領域Bmnに対して取得された第2領域特徴情報に基づいて、図5に示すように、上式(1)〜(4)に従った第2領域階調変換特性が決定される。そして、決定された第2領域階調変換特性に基づいて、入力輝度信号Yinに対する第2領域階調変換結果Yout(B)が求められる。
【0053】
平均化処理部244では、第1領域階調変換結果Yout(A)および第2領域階調変換結果Yout(B)の平均値が求められ、入力輝度信号Yinに対する階調変換結果Youtとして出力される。
【0054】
以上説明したように、本実施例の階調変換処理部においては、各制御領域を特定する2種類の領域群の領域に対して取得された2種類の領域特徴情報に基づいて、2種類の領域階調変換特性が決定される。そして、決定された2種類の領域階調変換特性に従って、その制御領域に対応する画像の輝度信号に対する2種類の領域階調変換結果を求め、これらの平均値を階調変換結果としている。これにより、以下で説明する効果を得ることが可能である。
【0055】
制御領域ごとに、その制御領域に対応する画像の輝度信号に対して、それぞれの制御領域に対応して取得された特徴情報に基づいて決定された階調変換特性に従って階調変換することができるので、制御領域ごとの画像の特徴に応じて良好な階調変換を行うことが可能となる。これにより、従来十分に工夫されていなかった1つの画像中に複数の異なる特徴の画像領域が混在するような場合においても、それぞれの異なった特徴の画像領域ごとに良好な階調特性の制御を自動的に行って、画質の向上を図ることが可能となる。
【0056】
また、次のような効果を得ることが可能である。図6は、本実施例の階調変換処理による効果について示す説明図である。図6は、制御領域の一部を拡大して示している。例えば、1つの制御領域C22に着目する。この制御領域C22を特定する第1の領域群の領域はA11であり、第2の領域郡の領域はB22である。ここで、第1の領域群の領域A11は、C11、C12、C21、およびC22の4つの制御領域を含んでいるので、この領域A11について取得された第1領域特徴情報には、制御領域C22以外のこれに隣接する他の3つの制御領域C11、C12、およびC21に対応する画像の特徴情報も含まれることになる。
【0057】
また、第2の領域群の領域B22は、C22、C23、C32、およびC33の4つの制御領域を含んでいるので、この領域B22について取得された第2領域特徴情報には、制御領域C22以外のこれに隣接する他の3つの制御領域C23、C32、およびC33に対応する画像の特徴情報も含まれることになる。
【0058】
さらに、上述したように、制御領域ごとに、これを特定する2種類の領域群の領域の2種類の領域特徴情報に基づいて決定される2つの領域郡階調変換特性に従って変換された階調変換結果を平均して、その制御領域に対応する画像の信号の階調変換結果を求めている。
【0059】
従って、1つの制御領域に対応する画像を表す信号の階調を変換する際に、その制御領域に隣接する周辺の制御領域の特徴情報も考慮されることになる。これにより、各制御領域の境界において、画像の連続性が得られずに画像の不整合が発生することを抑制することが可能となる。
【0060】
また、次のような効果もある。上述した第2の区分パターンは、第1の区分パターンによる1つの領域の横方向(行方向)の画素数Ncbおよび縦方向(列方向)の画素数Nrbをそれぞれ1/2だけずらした区分パターンであるので、第1の区分パターンと第2の区分パターンを重ね合わせることにより区分される1つの制御領域は、第1の区分パターンの1つの領域の1/4の大きさとすることができる。従って、比較的大きな領域ごとにその特徴情報を求めることにより、その領域の1/4の大きさの制御領域ごとに異なった階調変換を実行することが可能となる。これにより、特徴情報を取得する領域の大きさを比較的大きくすることにより、処理に要する時間を少なくすることができるという効果がある。
【0061】
B4.変形例:
図7は、第1実施例の階調特性変換部の変形例を示す説明図である。第1実施例の階調特性変換部20の特徴情報取得部220および階調変換処理部240は、図7に示した変形例の階調特性変換部20Aのように、特徴情報取得部220Aおよび階調変換処理部240Aとすることが可能である。なお、特徴情報取得部220Aおよび階調変換処理部240Aを除く他の構成は、第1実施例の階調特性変換部20と同じである。
【0062】
特徴情報取得部220Aは、第1実施例の特徴情報取得部220における第1領域特徴情報取得部222aおよび第2領域特徴情報取得部222bに加えて第3領域特徴情報取得部222cおよび第4領域特徴情報取得部222dを備えている。また、階調変換処理部240Aは、第1領域階調変換処理部242aおよび第2領域階調変換処理部242bに加えて、第3領域特徴情報取得部222cおよび第4領域特徴情報取得部222dに対応する第3領域階調変換処理部242cおよび第4領域階調変換処理部242dを備えている。さらに、階調変換処理部240Aの平均化処理部244は、第3領域階調変換処理部242cおよび第4領域階調変換処理部242dの追加に応じて、第1領域群階調変換処理結果〜第4領域群階調変換処理結果の平均値を求める構成に変更されている。
【0063】
第1領域特徴情報取得部222a〜第4領域特徴情報取得部222dは、同様に、入力輝度信号の表す画像を、それぞれ第1の区分パターン〜第4の区分パターンに従って第1の領域群〜第4の領域群に区分する。そして、それぞれ、各領域群に含まれる領域ごとに、これに対応する領域画像を表す輝度信号の特徴情報(以下、「第1領域特徴情報」〜「第4領域特徴情報」とも呼ぶ)を取得する。
【0064】
ここで、第1の区分パターンは、図8(a)に示すように、横方向にNcb画素で縦方向にNrb画素ごとに区分する区分パターンであるとする。これに対し、第2の区分パターンは、図8(b)に示すように、図8(a)の第1の区分パターンにおける横方向および縦方向の区分位置を、横方向にNcb/4画素および縦方向にNrb/4画素だけシフトさせた区分パターンが用いられる。第3の区分パターンは、図8(c)に示すように、図8(a)の第1の区分パターンにおける横方向および縦方向の区分位置を、横方向に(Ncb・2/4)画素および縦方向に(Nrb・2/4)画素だけシフトさせた区分パターン、すなわち、図8(b)の第2の区分パターンにおける横方向および縦方向の区分位置を、さらに、横方向にNcb/4画素および縦方向にNrb/4画素だけシフトさせた区分パターンが用いられる。第4の区分パターンは、図8(d)に示すように、図8(a)の第1の区分パターンにおける横方向および縦方向の区分位置を、横方向に(Ncb・3/4)画素および縦方向に(Nrb・3/4)画素だけシフトさせた区分パターン、すなわち、図8(c)の第3の区分パターンにおける横方向および縦方向の区分位置を、さらに、横方向にNcb/4画素および縦方向にNrb/4画素だけシフトさせた区分パターンが用いられる。要するに、第1の区分パターンにおける横方向および縦方向の区分位置を、横方向にNcb/4画素および縦方向にNrb/4画素ずつ順にシフトさせた4種類の区分パターンが用いられる。
【0065】
そして、これらの4種類の区分パターンを用いた場合、図8(e)に示すように、第1の区分パターンによる1つの領域の横方向の画素数Ncbおよび縦方向の画素数Nrbに対して、横方向にNcb/4画素で縦方向にNrb/4画素の大きさ、すなわち、第1の区分パターンによる1つの領域に対して1/16の大きさの制御領域を定義することができる。
【0066】
第1領域階調変換処理部242a〜第4領域群特階調変換処理部242dでは、入力された輝度信号の表す画像の対応する制御領域に対して、これを特定する第1の領域群〜第4の領域群のそれぞれの領域について取得された第1領域特徴情報〜第4領域特徴情報に基づいて階調変換特性(以下、「第1領域階調変換特性」〜「第4領域階調変換特性」とも呼ぶ)が決定される。そして、その輝度信号は、決定された第1領域階調変換特性〜第4領域階調変換特性に基づいて階調変換され、その結果(以下、「第1領域階調変換結果」〜「第4領域階調変換結果」とも呼ぶ)が出力される。そして、求められた第1領域階調変換結果〜第4領域群階調変換処理結果の平均値が平均化処理部244で求められて、階調変換結果として出力される。
【0067】
以上説明したように、本変形例の階調特性変換部20Aでは、制御領域ごとに、その制御領域に対応する画像の輝度信号に対して、それぞれの制御領域に対応して取得された特徴情報に基づいて決定された階調変換特性に従って階調変換することができるので、第1実施例の階調特性変換部20と同様に、制御領域ごとの画像の特徴に応じて良好な階調変換を行うことが可能となる。これにより、従来十分に工夫されていなかった1つの画像中に複数の異なる特徴の画像領域が混在するような場合においても、それぞれの異なった特徴の画像領域ごとに良好な階調特性の制御を自動的に行って、画質の向上を図ることが可能となる。
【0068】
また、1つの制御領域に対応する画像を表す信号の階調を変換する際に、その制御領域を特定する4種類の領域群の領域に対して取得された4種類の領域特徴情報に基づいて、4種類の領域階調変換特性が決定される。そして、決定された4種類の領域階調変換特性に従って、その制御領域に対応する画像の輝度信号に対する4種類の領域階調変換結果を求め、これらの平均値を階調変換結果としている。これにより、その制御領域に隣接する周辺の制御領域の特徴情報を、実施例の場合よりもさらに多く考慮することができるので、各制御領域の境界において、画像の連続性が得られずに画像の不整合が発生することを、より抑制することが可能となる。
【0069】
また、1つの制御領域の大きさを、第1の区分パターンによる1つの領域の1/16の大きさとすることができるので、比較的大きな領域ごとにその特徴情報を求めることにより、その領域の1/16の大きさの制御領域ごとに異なった階調変換を実行することが可能となる。これにより、特徴情報を取得する領域の大きさを比較的大きくすることにより、処理に要する時間を、実施例に比べてさらに少なくすることができる。
【0070】
C.第2実施例の階調特性変換部:
図9は、第2実施例の階調特性変換部の構成を示す説明図である。第2実施例の階調特性変換部20Bは、第1実施例の階調特性変換部20の階調変換処理部240を階調変換処理部240Bに置き変えた構成を有している。なお、階調特性変換部20Bは、階調変換処理部240Bを除いて第1実施例の階調特性変換部20と同じである。
【0071】
階調変換処理部240Bは、制御領域特徴情報取得部246と、制御領域階調変換処理部248とを備えている。制御領域特徴情報取得部246では、図4に示した制御領域Copごとに、これを特定する第1領域群の領域Aijに対して第1領域特徴情報取得部222aで取得される第1領域特徴情報と、第2領域群の領域Bmnに対して第2領域特徴情報取得部222bで取得される第2領域特徴情報とに基づいて、この制御領域に対応する画像の特徴情報(以下、「制御領域特徴情報」とも呼ぶ)を求める。
【0072】
制御領域階調変換処理部248では、第1実施例の第1領域階調変換処理部242aおよび第2領域階調変換処理部242bと同様に、入力輝度信号を、その輝度信号の対応する制御領域に対して求められた制御領域特徴情報に基づいて制御領域階調変換特性を決定する。そして、入力輝度信号を、その輝度信号の対応する制御領域階調変換特性に基づいて階調変換し、その階調変換結果を出力する。
【0073】
図10は、第2実施例における階調変換処理動作の例を示す説明図である。図10の例も、図5の例と同様に、コントラストの向上を図るために、上式(1)〜(4)に、特徴情報である最小値YSmin、最大値YSmaxおよび平均値APLの3つのパラメータを入力することにより決定される階調変換特性の例を示している。
【0074】
入力輝度信号Yinの表す画像の対応する制御領域に対して、制御領域特徴情報取得部246では、その制御領域の輝度信号の平均値APL、最小値Ysmin、および最大値Ysmaxを、この制御領域を特定する第1の領域群の領域Aijにおける輝度信号の平均値APL(A)、最小値YSmin(A)、および最大値YSmax(A)と、第2の領域群分の領域Bmnにおける輝度信号の平均値APL(B)、最小値YSmin(B)、および最大値YSmax(B)とに基づいて求める。
【0075】
制御領域における輝度信号の平均値APLは、例えば、APL(A)とAPL(B)とを平均することにより求めることができる。制御領域における輝度信号の最小値YSminは、YSmin(A)とYSmin(B)のいずれか小さい方とし、最大値YSmaxは、YSmax(A)とYSmax(B)のいずれか大きい方とすることができる。最小値および最大値も2つの平均値とすることも可能であるが、ダイナミックレンジを考えると、最小値はいずれか小さいほうとし、最大値はいずれか大きい方とすることが好ましい。
【0076】
制御領域階調変換処理部248では、入力輝度信号Yinの表す画像の対応する制御領域に対して、取得された制御領域特徴情報に基づいて上式(1)〜(4)に従って、図10に示すように、制御領域階調変換特性が決定される。そして、決定された制御領域階調変換特性に基づいて輝度信号Yinに対する階調変換結果Youtが求められる。
【0077】
以上説明したように、階調変換処理部240Bにおいても、制御領域ごとに、これを特定する2種類の領域群の領域に対して取得された2種類の領域特徴情報により求められた制御領域特徴情報に基づいて制御領域階調変換特性が決定され、これに従って、その制御領域に対応する画像の輝度信号に対する階調変換結果が求められる。従って、本実施例の階調特性変換部20Bを用いても、第1実施例と同様の効果を得ることができる。
【0078】
なお、第2実施例の階調特性変換部20Bも、第1実施例の階調特性変換部20に対する変形例20Aと同様に、第1領域特徴情報取得部222aおよび第2領域特徴情報取得部222bに加えて第3領域特徴情報取得部222cおよび第4領域特徴情報取得部222dを備えた特徴情報取得部220Aに置き換えた構成とすることができる。
【0079】
D.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【0080】
D1.変形例1:
上記第1実施例および第2実施例では、第1の区分パターンにおける横方向および縦方向の区分位置を、横方向にNcb/2画素および縦方向にNrb/2画素ずつシフトさせた2種類の区分パターンを用いて領域が重なるようにしている。また、第1実施例の変形例では、第1の区分パターンにおける横方向および縦方向の区分位置を、横方向にNcb/4画素および縦方向にNrb/4画素ずつ順にシフトさせた4種類の区分パターンを用いて領域が重なるようにしている。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば、それぞれ大きさの異なる領域を有する異なった区分パターンを用いて領域が重なるようにしても良い。すなわち、種々の異なったn種類の区分パターンを利用することが可能である。
【0081】
D2.変形例2:
上記実施例の特徴情報取得部220では、特徴情報として少なくとも輝度信号の最大値、最小値および平均値を取得する場合を例に示しているが、輝度ヒストグラム等の種々の特徴情報を取得することも可能である。
【0082】
D3.変形例3:
上式(1)〜(4)により決定された階調変換特性は、コントラストの向上を図るための一例であり、これに限定されるものではなく、画像の明るさや暗さ、鮮やかさ等の種々の特徴情報をパラメータとする変換式により決定される階調変換特性を適用するようにしてもよい。
【0083】
D4.変形例4:
上記実施例では、輝度信号に対して階調変換処理を実行する場合を示している。しかしながら、これに限定されるものではなく、クロマ信号に対して同様に階調変換処理を実行することも可能である。また、RGB信号のそれぞれに対して同様に階調変換処理を実行することも可能である。
【0084】
D5.変形例5:
上記実施例の画像表示装置では、非発行型の表示デバイスである液晶パネルを用いたプロジェクタを例に説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、非発光型の表示デバイスであるDMD(TI社の商標)をライトバルブと呼ばれる光変調素子として用いたプロジェクタにも適用可能である。また、プロジェクタに限らず直視型の画像表示装置にも適用可能である。また、発光型の表示デバイスを用いた投写型の画像表示装置や直視型の画像表示装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を適用した画像表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図2】 第1実施例の階調特性変換部の構成を示す説明図である。
【図3】 第1の区分パターンによる第1の領域群および第2の区分パターンによる第2の領域群を示す説明図である。
【図4】 第1の領域群の領域および第2の領域群の領域により特定される制御領域について示す説明図である。
【図5】 第1実施例における階調変換処理動作の例を示す説明図である。
【図6】 第1実施例の階調変換処理の効果について示す説明図である。
【図7】 第1実施例の階調特性変換部の変形例を示す説明図である。
【図8】 特徴情報取得部における区分パターンを示す説明図である。
【図9】 第2実施例の階調特性変換部の構成を示す説明図である。
【図10】 第2実施例における階調変換処理動作の例を示す説明図である。
【図11】 従来の手法による不具合について示す説明図である。
【符号の説明】
10…入力処理部
20…階調特性変換部
30…液晶パネル駆動部(LCD駆動部)
40…液晶パネル(液晶ディスプレイパネル)
50…照明装置
60…投写光学系
70…制御部
210…第1のフォーマット変換部
220…特徴情報取得部
220A…特徴情報取得部
222a…第1領域特徴情報取得部
222b…第2領域特徴情報取得部
222c…第3領域特徴情報取得部
222d…第4領域特徴情報取得部
240…階調変換処理部
242a…第1領域階調変換処理部
242b…第2領域階調変換処理部
244…平均化処理部
240A…階調変換処理部
242c…第3領域階調変換処理部
242d…第4領域階調変換処理部
240B…階調変換処理部
246…制御領域特徴情報取得部
248…制御領域階調変換処理部
250…バッファ部
260…第2のフォーマット変換部
Claims (5)
- 入力画像信号に基づく画像を表示する画像表示装置であって、
前記入力画像信号の表す画像を複数の領域に区分する区分パターンをあらかじめn種類定義し、それぞれの区分パターンに従って得られたn種類分の領域群のそれぞれにおいて、その領域群の各領域に対応する領域画像の特徴を表す特徴情報を前記領域ごとに取得する特徴情報取得部と、
前記n種類の領域群同士の重ね合わせにより新たに区分される制御領域群を定義し、前記制御領域群の制御領域ごとに、その制御領域を特定する前記n種類の領域群のn種類の領域に対して取得されているn種類の領域特徴情報に基づいて、その制御領域に対応する制御画像を表す信号の階調を変換する階調変換処理部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1記載の画像表示装置であって、
前記特徴情報取得部は、前記n種類の領域群に対応してn個の領域特徴情報取得部を有しており、
各領域特徴情報取得部は、前記入力画像信号の表す画像を、対応する区分パターンに従って区分される領域群の各領域に対応する領域画像の特徴を表す領域特徴情報を前記領域ごとに取得する、画像表示装置。 - 請求項1記載の画像表示装置であって、
前記階調変換処理部は、
前記n種類の領域群に対応して設けられたn個の領域階調変換処理部と、
前記n個の領域階調変換処理部から供給されるn種類の領域階調変換結果の平均値を求めて、前記制御領域に対応する制御画像を表す信号の階調変換結果とする平均化処理部と、を備え、
前記各領域階調変換処理部は、対応する領域群における前記制御領域を特定する領域に対して取得されている領域特徴情報に基づいて、領域階調変換特性を決定するとともに、決定された領域階調変換特性に従って、前記制御領域に対応する制御画像を表す信号の階調を変換して前記領域階調変換結果を取得する、画像表示装置。 - 請求項1記載の画像表示装置であって、
前記階調変換処理部は、
前記n種類の領域特徴情報に基づいて、前記制御領域に対応する制御画像に対する制御領域特徴情報を求める制御領域特徴情報取得部と、
前記制御領域特徴情報に基づいて制御領域階調変換特性を決定するとともに、前記制御領域階調変換特性に従って、前記制御領域に対応する制御画像を表す信号の階調変換結果を取得する制御領域階調変換処理部と、
を備える、画像表示装置。 - 入力画像信号の階調特性を制御する階調特性変換装置であって、
前記入力画像信号の表す画像を複数の領域に区分する区分パターンをあらかじめn種類定義し、前記n種類の区分パターンに従って区分されるn種類の領域群のそれぞれにおいて、その領域群の各領域に対応する領域画像の特徴を表す特徴情報を前記領域ごとに取得する特徴情報取得部と、
前記n種類の領域群同士の重ね合わせにより新たに区分される制御領域群を定義し、前記制御領域群の制御領域ごとに、その制御領域を特定する前記n種類の領域群のn種類の領域に対して取得されているn種類の領域特徴情報に基づいて、その制御領域に対応する制御画像を表す信号の階調を変換する階調変換処理部と、
を備えることを特徴とする階調特性変換装置。
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