JP4210863B2 - 画像処理システム、表示装置、プログラムおよび情報記憶媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、画像の明るさを調整するための画像処理システム、表示装置、プログラムおよび情報記憶媒体に関する。
近年、液晶を用いた直視型や投写型の画像表示装置の普及が進んでいる。また、投写型においては、液晶だけでなくＤＭＤ(Digital Micromirror Device)を用いた投写型の画像表示装置も実用化されている。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。
このような画像表示装置では、光学系を構成する様々な光学要素で生じる光漏れや迷光によって十分なコントラストが得られないという問題がある。また、このような画像表示装置では、白の輝度が常に一定であるため、白の面積が多くなると、画面がまぶしくなりすぎ、映像が見にくくなるという問題がある。
これらの問題を解決するために、入力映像の輝度に応じて減光処理と輝度伸張処理を組み合わせる調光制御が提案されている（特許文献１参照）。調光制御では、暗い画像において輝度を下げることで黒浮きを防止するとともに、輝度伸張処理によって液晶のダイナミックレンジを有効に使用することでコントラストが向上する。
このように、従来は暗い映像の場合における明るさの調整が重視されていた。
また、映像信号の輝度が高い場合に自動的に輝度を制限するＡＢＬ(Auto Brightness Limited)制御も提案されている（特許文献２参照）。
特開２００１−３４３９５７号公報 特開２００１−８６４２９号公報
しかし、調光制御においては、映像が明るい場合に輝度を上げ、映像が暗い場合に輝度を下げる必要がある。これに対し、ＡＢＬ制御においては、映像が明るい場合に輝度を下げ、映像が暗い場合に輝度を上げる必要がある。
このため、両者の調整手法は逆の手法であるため、単純に両者を組み合わせて使用することはできない。
本発明の目的は、調光制御によって画像のコントラストを高めつつ、明るい画像を表示する場合であっても、適切な明るさの画像を表示することが可能な画像処理システム、表示装置、プログラムおよび情報記憶媒体を提供することである。
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、表示対象の画像信号に基づき、１フレームにおける最大輝度値、ＡＰＬ、輝度ヒストグラムを求める画像特徴情報生成部と、
前記最大輝度値と、前記ＡＰＬとに基づき、輝度伸張率を演算する輝度伸張率演算部と、
前記輝度伸張率に基づき、前記画像信号に対して輝度伸張処理を行う輝度伸張処理部と、
前記最大輝度値および前記ＡＰＬに基づき、あるいは、前記輝度伸張率に基づき、調光量を演算する調光量演算部と、
前記輝度ヒストグラムに基づき、前記調光量を補正して補正調光量を生成する調光量制限部と、
前記補正調光量に基づき、調光部を制御するための制御信号を生成する調光処理部と、
を含み、
前記調光量制限部は、前記輝度ヒストグラムに基づき、輝度値が第１の所定値以上の画素数を求め、当該画素数の全画素数に占める割合が第２の所定値以上の場合、輝度が低下するように前記補正調光量を生成することを特徴とする。
また、本発明に係る表示装置は、上記画像処理システムと、
前記調光部と、
前記輝度伸張の行われた画像信号に基づき、画像を表示する表示部と、
を含むことを特徴とする。
また、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、
表示対象の画像信号に基づき、１フレームにおける最大輝度値、ＡＰＬ、輝度ヒストグラムを求める画像特徴情報生成部と、
前記最大輝度値と、前記ＡＰＬとに基づき、輝度伸張率を演算する輝度伸張率演算部と、
前記輝度伸張率に基づき、前記画像信号に対して輝度伸張処理を行う輝度伸張処理部と、
前記最大輝度値および前記ＡＰＬに基づき、あるいは、前記輝度伸張率に基づき、調光量を演算する調光量演算部と、
前記輝度ヒストグラムに基づき、前記調光量を補正して補正調光量を生成する調光量制限部と、
前記補正調光量に基づき、調光部を制御するための制御信号を生成する調光処理部として機能させ、
前記調光量制限部は、前記輝度ヒストグラムに基づき、輝度値が第１の所定値以上の画素数を求め、当該画素数の全画素数に占める割合が第２の所定値以上の場合、輝度が低下するように前記補正調光量を生成することを特徴とする。
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、上記プログラムを記憶したことを特徴とする。
本発明によれば、画像処理システム等は、調光制御によって画像のコントラストを高めることができる上、高輝度の画素が多い場合に輝度を低下させることができるため、明るい画像を表示する場合であっても、適切な明るさの画像を表示することができる。
また、前記調光量制限部は、前記割合が第３の所定値以上第２の所定値未満の場合、輝度が上がるように前記補正調光量を生成してもよい。
これによれば、画像処理システム等は、高輝度の画素がそれほど多くない場合に調光制御によって画像が暗くなってしまうことを防止することができる。
また、前記画像特徴情報生成部は、前記最大輝度値、前記ＡＰＬおよび前記輝度ヒストグラムとして、画像の最も外側の部分から所定画素分内側の中央領域における最大輝度値、ＡＰＬ、輝度ヒストグラムを求めてもよい。
これによれば、画像処理システム等は、画像の周辺部分に含まれる字幕や黒帯等の影響を抑え、より適切に画像の輝度分布に応じた画像処理を行うことができる。
また、前記画像特徴情報生成部は、画像を複数の画素ブロックに区分するとともに、複数画素で構成される前記画素ブロックの各画素の輝度値の平均値または代表値に基づき、前記最大輝度値、前記ＡＰＬおよび前記輝度ヒストグラムを求めてもよい。
これによれば、画像処理システム等は、画像信号に含まれるノイズの影響を抑え、より適切に画像の輝度分布に応じた画像処理を行うことができる。
また、前記輝度伸張率演算部は、前記最大輝度値と前記ＡＰＬの組み合わせによって輝度伸張率が決定される輝度伸張率ルックアップテーブルに基づき、前記輝度伸張率を演算し、
前記輝度伸張率ルックアップテーブルは、前記ＡＰＬが中間値より小さい場合は前記ＡＰＬが前記中間値より大きい場合と比べて大きい輝度伸張率が設定されていてもよい。
これによれば、画像処理システム等は、全体的に暗い画像の場合に、より大きな輝度伸張処理を行うことができる。
また、前記画像処理システムおよび前記表示装置は、前記輝度伸張率を調整する伸張率調整部を含み、
前記伸張率調整部は、現フレームの輝度伸張率が２フレーム前の輝度伸張率と一致し、かつ、現フレームの輝度伸張率が１フレーム前の輝度伸張率と一致するかどうかを判定し、当該判定の結果が真である場合は前回適用した輝度伸張率を適用し、当該判定の結果が偽である場合は過去２フレーム分の輝度伸張率の変化に応じて輝度伸張率を決定してもよい。
また、前記プログラムおよび前記情報記憶媒体は、前記輝度伸張率を調整する伸張率調整部としてコンピュータを機能させ、
前記伸張率調整部は、現フレームの輝度伸張率が２フレーム前の輝度伸張率と一致し、かつ、現フレームの輝度伸張率が１フレーム前の輝度伸張率と一致するかどうかを判定し、当該判定の結果が真である場合は前回適用した輝度伸張率を適用し、当該判定の結果が偽である場合は過去２フレーム分の輝度伸張率の変化に応じて輝度伸張率を決定してもよい。
これによれば、画像処理システム等は、周期的な輝度変化が発生している場合は同じ輝度伸張率を適用することにより、画像のちらつきの発生を防止できる。また、これによれば、画像処理システム等は、過去２フレーム分の輝度伸張率の変化に応じて輝度伸張率を決定することにより、実際の画像の変化に応じた画像を表示させつつ、急激な輝度変化が発生した場合は画像のちらつきの発生を防止できる。
以下、本発明を表示装置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、以下に示す実施例は、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、以下の実施例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。
（第１の実施例）
図１は、本実施例における表示装置１００の機能ブロックの一例を示す図である。
表示装置１００は、画像信号（例えば、ＲＧＢ信号等）を入力する画像信号入力部１１０と、画像信号に基づき、１フレームにおける最大輝度値（白ピーク値、ＷＰ）、ＡＰＬ(Average Picture Level)、輝度ヒストグラムを求める画像特徴情報生成部１２０と、最大輝度値と、ＡＰＬとに基づき、輝度伸張率を演算する輝度伸張率演算部１３０とを含んで構成されている。
また、表示装置１００は、輝度伸張率に基づき、調光量を演算する調光量演算部１４０と、輝度ヒストグラムに基づき、調光量を補正して補正調光量を生成する調光量制限部１５０と、補正調光量に基づき、調光部１８０を制御するための制御信号を生成する調光処理部１６０と、輝度伸張率に基づき、画像信号に対して輝度伸張処理を行う輝度伸張処理部１７０とを含んで構成されている。
また、表示装置１００は、調光処理部１６０からの制御信号に基づいて調光処理を行う調光部１８０と、輝度伸張された画像信号に基づき、画像を表示する表示部１９０とを含んで構成されている。
なお、画像特徴情報生成部１２０、輝度伸張率演算部１３０、調光量演算部１４０、調光量制限部１５０、調光処理部１６０および輝度伸張処理部１７０は、画像処理システムとしても機能する。
また、調光処理部１６０は、例えば、初期状態で最大出力値よりも２０％程度減光するように調光部１８０を制御しているものとする。
なお、これらの各部の機能を実装するためのハードウェアとしては以下のものを採用してもよい。例えば、画像信号入力部１１０としては、入力ポート等、画像特徴情報生成部１２０、輝度伸張率演算部１３０、調光量演算部１４０、調光量制限部１５０、調光処理部１６０、輝度伸張処理部１７０としては、画像処理回路、ＣＰＵ、ＲＡＭ等、調光部１８０としては、ランプ電源部（電力制御によってランプの輝度を調整する機能を有する。）、遮光板（出力光線を遮る機能を有する。）、液晶ライトバルブ（出力光線を遮る機能を有する。）等、表示部１９０としては、液晶ライトバルブ、光源、液晶駆動ドライバ等を採用してもよい。
また、表示装置１００は、これらの各部の機能を、情報記憶媒体２００からプログラムを読み取って実装してもよい。このような情報記憶媒体２００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。
次に、これらの各部を用いた画像処理の流れについて説明する。
図２は、本実施例における画像処理の流れを示すフローチャートである。
画像信号入力部１１０は、画像信号供給装置（例えば、ＤＶＤプレーヤー、ＰＣ等）から画像信号を入力する（ステップＳ１）。
画像特徴情報生成部１２０は、画像信号に基づき、画像の中央ブロックにおける画素ブロックごとの代表輝度値（平均輝度値）を演算する（ステップＳ２）。
図３は、本実施例における画像３００、中央ブロック３２０、画素ブロック３１０の関係を示す図である。
例えば、横１２８０画素、縦７２０画素の画像３００の場合、画像特徴情報生成部１２０は、画像３００を、横１６個、縦９個の１４４個の画素ブロック３１０−１〜３１０−１４４に区分する。さらに、画像特徴情報生成部１２０は、上下１つずつ左右３つずつの画素ブロック３１０を除く中央ブロック３２０の画素ブロック３１０を対象として代表輝度値を演算する。
この場合、１つの画素ブロック３１０は、８０個の画素で構成される。画像特徴情報生成部１２０は、画素ブロック３１０を構成する各画素の輝度値を平均した値を当該画素ブロック３１０の代表輝度値としてＲＡＭ等に記憶する。なお、輝度値は、例えば、ＲＧＢの各信号値の最大値を採用してもよいし、０．２９９×Ｒ信号値、０．５８７×Ｇ信号値、０．１４４×Ｂ信号値の合計値を採用してもよい。また、代表輝度値は、平均輝度値には限定されず、例えば、画素ブロック３１０の中央付近の画素の輝度値（代表値）を採用してもよい。
そして、画像特徴情報生成部１２０は、中央ブロック３２０を構成する各画素ブロック３１０の代表輝度値のうちの最大値を最大輝度値（白ピーク値、ＷＰ）とし、当該代表輝度値の平均値をＡＰＬとし、当該代表輝度値の分布から輝度ヒストグラムを生成する（ステップＳ３）。
なお、画像特徴情報生成部１２０は、中央ブロック３２０と中央ブロック３２０以外の周辺領域とでそれぞれ、最大輝度値、ＡＰＬを求め、加重平均（例えば、中央ブロック３２０の値×０．９＋周辺領域の値×０．１等）を行って最大輝度値、ＡＰＬを求めてもよい。
輝度伸張率演算部１３０は、最大輝度値、ＡＰＬに基づき、輝度伸張率ＬＵＴを参照して輝度伸張率を演算する（ステップＳ４）。
図４は、本実施例における輝度伸張率ＬＵＴ４００の模式図である。また、図５は、本実施例における輝度伸張率ＬＵＴ４００で４点定義されている場合を示す図である。また、図６は、本実施例における輝度伸張率ＬＵＴ４００で３点定義されている場合を示す図である。また、図７は、本実施例における輝度伸張率ＬＵＴ４００の一例を示す図である。
なお、図４、図７において、右下に値が定義されていないのは、平均値（ＡＰＬ）が最大値（最大輝度値、ＷＰ）を超えることはないからである。輝度伸張率演算部１３０は、このように輝度伸張率ＬＵＴ４００を構成することにより、輝度伸張率ＬＵＴ４００を記憶するための記憶容量を抑制することができる。
また、例えば、ＡＰＬが４００、ＷＰが５５０の場合、図７に示すように、４点定義されている間の部分になる。この場合、輝度伸張率演算部１３０は、図５に示すように、輝度伸張率ｋｇを、(kg1S1+kg2S2+kg3S3+kg4S4)/(S1+S2+S3+S4)を演算して求める。
また、例えば、ＡＰＬが４００、ＷＰが５００の場合、図７に示すように、３点定義されている間の部分になる。この場合、輝度伸張率演算部１３０は、図６に示すように、輝度伸張率ｋｇを、(kg1S1+kg2S2+kg3S3)/(S1+S2+S3)を演算して求める。
このように、輝度伸張率演算部１３０は、輝度伸張率ＬＵＴ４００で定義されていない値であっても補間演算を行って輝度伸張率ｋｇを求めることができる。
なお、輝度伸張率ＬＵＴ４００では、ＷＰが小さい場合はＷＰが大きい場合と比べて大きな値が設定され、ＡＰＬが小さい場合はＡＰＬが大きい場合と比べて大きな値が設定されている。このように、画像３００が明るい場合は輝度伸張率が小さくなるように、輝度伸張率ＬＵＴ４００は構成されている。
輝度伸張処理部１７０は、画像信号入力部１１０からの画像信号を輝度伸張率演算部１３０によって求められた輝度伸張率で伸張する（ステップＳ５）。
例えば、画像信号の色情報をＲ、Ｇ、Ｂ、輝度伸張後の色情報をＲ’、Ｂ’、Ｇ’とすると、Ｒ’＝ｋｇ×Ｒ、Ｇ’＝ｋｇ×Ｇ、Ｂ’＝ｋｇ×Ｂである。
以上の手順により輝度伸張処理が行われる。次に、調光処理について説明する。
調光量演算部１４０は、輝度伸張率演算部１３０からの輝度伸張率に基づき、調光量を演算する（ステップＳ６）。
例えば、調光量ＫＬ＝ｋｇ−γである。ここで、γは固定値であり、例えば、２．２である。なお、調光量ＫＬは光源の最大輝度値を１とした場合の輝度値になる。
調光量制限部１５０は、画像特徴情報生成部１２０からの輝度ヒストグラムに基づき、調光補正ＬＵＴから調光補正率Ｆを求め、調光補正率Ｆと、調光量ＫＬに基づき、補正調光量ＫＬ’を求める（ステップＳ７）。
より具体的には、調光量制限部１５０は、輝度ヒストグラムから輝度値が第１の所定値であるＹｐ（例えば、輝度値のとり得る最大値×０．９）以上の画素ブロック数（画素数でもよい。）の割合（白画素面積の割合）Ｒを求める。
図８は、本実施例における白画素面積の割合と調光補正率の関係を示す図である。
図８において、変曲点であるＲＬは例えば１０〜６０、ＲＰは例えば５０〜７０、ＲＨは例えば７０〜８０である。また、図８において、ＦＨは例えば１．１であり、ＦＬは例えば０．５である。
Ｒが０以上ＲＬ（第３の所定値）未満の場合、Ｆは１であり、ＲがＲＬ（第３の所定値）以上ＲＨ（第２の所定値）未満の場合、Ｆは１以上ＦＨ以下であり、ＲがＲＨ（第２の所定値）以上１００以下の場合、ＦはＦＬ以上１以下である。
また、調光量制限部１５０は、補正調光量ＫＬ’＝Ｆ×ＫＬを演算して補正調光量を求める。すなわち、調光量制限部１５０は、白画素面積の割合がＲＨ以上の場合、画像全体が明るいと判断して輝度を下げるように調光量を補正する。また、調光量制限部１５０は、白画素面積の割合がＲＬ未満の場合、画像全体はそれほど明るくないと判断して輝度の補正を行わないで元の調光量をそのまま使用する。また、調光量制限部１５０は、白画素面積の割合がＲＬ以上ＲＨ未満の場合、より明るい画像になるように輝度を上げるように調光量を補正する。
上述したように、調光処理部１６０は、初期状態では２０％程度暗くなるように調光部１８０を制御している。このため、調光処理部１６０は、輝度を上げても画質への影響が少ない明るさの場合（ＲがＲＬ以上ＲＨ未満の場合）、輝度を上げることによって画像全体としての適切な輝度を確保する。
そして、調光処理部１６０は、補正調光量ＫＬ’の明るさに調整するための制御信号を生成する（ステップＳ８）。
調光部１８０は、制御信号に基づき、調光処理（例えば、電力制御による輝度調整等）を行う（ステップＳ９）。
なお、表示装置１００は、ステップＳ５の輝度伸張処理と、ステップＳ６〜Ｓ９の調光処理を同時に実行することが可能であり、図２は、輝度伸張処理後に調光処理が行われることを示すものではない。
以上のように、本実施例によれば、表示装置１００は、調光制御によって画像のコントラストを高めることができる上、高輝度の画素が多い場合に輝度を低下させることができるため、明るい画像を表示する場合であっても、適切な明るさの画像を表示することができる。
また、本実施例によれば、表示装置１００は、ＲがＲＬ以上ＲＨ未満の場合、輝度を上げることによって画像全体としての適切な輝度を確保することができるため、高輝度の画素がそれほど多くない場合に調光制御によって画像が暗くなってしまうことを防止することができる。
また、本実施例によれば、表示装置１００は、中央ブロック３２０内の画素ブロック３１０を対象として画像処理を行うことにより、画像の周辺部分に含まれる字幕や黒帯等の影響を抑え、より適切に画像の輝度分布に応じた画像処理を行うことができる。
また、本実施例によれば、表示装置１００は、複数画素で構成される画素ブロック３１０を構成する各画素の輝度値の平均値を用いることにより、画像信号に含まれるノイズの影響を抑え、より適切に画像の輝度分布に応じた画像処理を行うことができる。
また、本実施例によれば、表示装置１００は、ＡＰＬが中間値より小さい場合はＡＰＬが中間値より大きい場合と比べて大きい輝度伸張率が設定されている輝度伸張率ＬＵＴを用いることにより、全体的に暗い画像の場合により大きな輝度伸張処理を行うことができる。
（第２の実施例）
第２の実施例では、調光量演算部１４０は、最大輝度値（ＷＰ）およびＡＰＬに基づき、調光量ＬＵＴから調光量を求めるように構成されている。
図９は、本実施例における調光量ＬＵＴ５００の一例を示す図である。
調光量ＬＵＴ５００では、ＷＰが小さい場合はＷＰが大きい場合と比べて小さな値が設定され、ＡＰＬが小さい場合はＡＰＬが大きい場合と比べて小さな値が設定されている。このように、画像３００が明るい場合は調光量が大きくなるように、調光量ＬＵＴ５００は構成されている。
なお、調光量演算部１４０は、最大輝度値（ＷＰ）およびＡＰＬに基づき、調光量ＬＵＴから調光量を求めること、輝度伸張率演算部１３０が調光量演算部１４０に輝度伸張率を出力しないこと以外は第１の実施例と同様である。
第２の実施例によっても第１の実施例と同様の作用効果を奏する。
（第３の実施例）
第１および第２の実施例では、調光量制限部１５０は、補正調光量ＫＬ’＝Ｆ×ＫＬを演算して補正調光量を求めたが、第３の実施例では、補正調光量ＫＬ’＝ＫＬ＋ＣＬを演算して補正調光量を求める。
このように、調光量制限部１５０は、補正調光量ＫＬ’の修正率Ｆを用いるだけでなく、絶対量ＣＬを用いてもよい。なお、この場合、調光量制限部１５０は、演算結果が０〜１の間に収まるように調整処理を行ってもよい。
（第４の実施例）
表示装置１００は、画素ブロック３１０を用いずに画素ごとに画像処理を行ってもよい。すなわち、画像特徴情報生成部１２０は、各画素の輝度値から直接ＷＰ、ＡＰＬ、輝度ヒストグラムを求めてもよい。
（第５の実施例）
第５の実施例では、表示装置１００は、現フレームの輝度伸張率が２フレーム前の輝度伸張率と一致し、かつ、現フレームの輝度伸張率が１フレーム前の輝度伸張率と一致しないかどうかを判定し、当該判定の結果が真である場合は前回適用した輝度伸張率を適用し、当該判定の結果が偽である場合は過去２フレーム分の輝度伸張率の変化に応じて輝度伸張率を決定する伸張率調整部を有する。
図１０は、本実施例における表示装置の機能ブロックの他の一例を示す図である。
輝度伸張率演算部１３０は、伸張率調整部１３２に輝度伸張率を示す情報を出力し、調光量演算部１４０および輝度伸張処理部１７０は、伸張率調整部１３２からの調整後の輝度伸張率を示す情報を入力するように構成されている。
現フレームの輝度伸張率をkg0、１フレーム前の輝度伸張率をkg-1、２フレーム前の輝度伸張率をkg-2、現フレームの調整後の輝度伸張率をkfg0、１フレーム前の調整後の輝度伸張率をkfg-1とする。
伸張率調整部１３２は、まず、輝度伸張率演算部１３０からの輝度伸張率が振動していないかを判定する。輝度伸張率が振動したままで輝度伸張処理を行うと、周期的に輝度が変化するため、ちらつきが認知されたり、調光部１８０が必要以上に駆動されてしまい、調光部１８０の騒音や調光部１８０の寿命低下を引き起こしたりする恐れがあるためである。
伸張率調整部１３２は、kg0がkg-2と等しく、かつ、kg0がkg-1と等しくないかどうかを判定する。伸張率調整部１３２は、当該判定の結果が真である場合は前回適用した輝度伸張率kfg-1を調整後の輝度伸張率kfg0として適用する。
一方、当該判定の結果が偽である場合、伸張率調整部１３２は過去２フレーム分の輝度伸張率の変化に応じて輝度伸張率を決定する。
図１１は、本実施例における輝度伸張更新量ＬＵＴの模式図である。
より具体的には、伸張率調整部１３２は、dkg0=kg0-kg-1、dkg-1=kg-1-kg-2を演算する。そして、伸張率調整部１３２は、dkg0とdkg-1の符号が異なる場合、あるいは、dkg0とdkg-1のいずれかが０の場合という条件が成立するかどうかを判定（第２の判定）する。第２の判定結果が真の場合、伸張率調整部１３２は、図１１の実線に示すＬＵＴに応じて更新量Δkfgを求める。
一方、第２の判定結果が偽の場合、伸張率調整部１３２は、dkg0とdkg-1の符号が正であって、dkg-1がしきい値（例えば、０．２）以上かどうかを判定する。この判定結果が真の場合、伸張率調整部１３２は、図１１の点線に示すＬＵＴに応じて更新量Δkfgを求める。なお、dkg0とdkg-1の符号が正であって、dkg-1がしきい値（例えば、０．２）未満の場合、伸張率調整部１３２は、図１１の実線に示すＬＵＴに応じて更新量Δkfgを求める。
また、第２の判定結果が偽の場合、伸張率調整部１３２は、dkg0とdkg-1の符号が負であって、dkg-1がしきい値（例えば、−０．２）以下かどうかを判定する。この判定結果が真の場合、伸張率調整部１３２は、図１１の点線に示すＬＵＴに応じて更新量Δkfgを求める。なお、dkg0とdkg-1の符号が負であって、dkg-1がしきい値（例えば、−０．２）より大きい場合、伸張率調整部１３２は、図１１の実線に示すＬＵＴに応じて更新量Δkfgを求める。
このように、伸張率調整部１３２は、過去２フレームの輝度値が同じ方向に変化しており、かつ、変化が大きい場合は伸張率をより変化させる点線のＬＵＴを用い、変化が小さい場合や変化の方向が異なる場合は伸張率をあまり変化させない実線のＬＵＴを用いる。
なお、現フレームの輝度伸張率と前フレームの調整後の輝度伸張率との差を示すdkfg0=kg0-kfg-1である。また、現フレームでの調整後の輝度伸張率を示すkfg0=kfg-1-Δkfgである。
伸張率調整部１３２は、輝度伸張率kfg0を調光量演算部１４０および輝度伸張処理部１７０に出力する。
以上のように、本実施例によれば、表示装置１００は、周期的な輝度変化が発生している場合は同じ輝度伸張率を適用することにより、画像のちらつきの発生を防止できる。また、本実施例によれば、表示装置１００は、過去２フレーム分の輝度伸張率の変化に応じて輝度伸張率を決定することにより、実際の画像の変化に応じた画像を表示させつつ、急激な輝度変化が発生した場合は画像のちらつきの発生を防止できる。
（その他の実施例）
なお、本発明の適用は、上述した実施例に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、表示装置１００は、液晶を用いた表示装置に限定されず、例えば、ＤＭＤ等を用いた表示装置であってもよい。また、表示装置１００は、プロジェクションＴＶ、プロジェクタ、ディスプレイ等であってもよい。
また、表示装置１００の機能を複数の装置に分散して実装してもよい。例えば、図１に示す画像処理システムを有するＰＣと、プロジェクタを用いて画像を表示する場合にも本発明を適用可能である。
また、第５の実施例においては、表示装置１００は、過去２フレームの変化を把握しているが、例えば、過去の３フレーム以上の変化を把握して輝度伸張処理を行ってもよい。
本実施例における表示装置の機能ブロックの一例を示す図である。 本実施例における画像処理の流れを示すフローチャートである。 本実施例における画像、中央ブロック、画素ブロックの関係を示す図である。 本実施例における輝度伸張率ＬＵＴの模式図である。 本実施例における輝度伸張率ＬＵＴで４点定義されている場合を示す図である。 本実施例における輝度伸張率ＬＵＴで３点定義されている場合を示す図である。 本実施例における輝度伸張率ＬＵＴの一例を示す図である。 本実施例における白画素面積の割合と調光補正率の関係を示す図である。 本実施例における調光量ＬＵＴの一例を示す図である。 本実施例における表示装置の機能ブロックの他の一例を示す図である。 本実施例における輝度伸張更新量ＬＵＴの模式図である。
符号の説明
１００ 表示装置、１２０ 画像特徴情報生成部、１３０ 輝度伸張率演算部、１３２ 伸張率調整部、１４０ 調光量演算部、１５０ 調光量制限部、１６０ 調光処理部、１７０ 輝度伸張処理部、１８０ 調光部、１９０ 表示部、２００ 情報記憶媒体

Claims (7)

  1. 表示対象の画像信号に基づき、１フレームにおける最大輝度値、ＡＰＬ、輝度ヒストグラムを求める画像特徴情報生成部と、
    前記最大輝度値と、前記ＡＰＬと、前記最大輝度値と前記ＡＰＬの組み合わせによって輝度伸張率が決定される輝度伸張率ルックアップテーブルとに基づき、輝度伸張率を演算する輝度伸張率演算部と、
    前記輝度伸張率に基づき、前記画像信号に対して輝度伸張処理を行う輝度伸張処理部と、
    前記最大輝度値および前記ＡＰＬに基づき、あるいは、前記輝度伸張率に基づき、調光量を演算する調光量演算部と、
    前記輝度ヒストグラムに基づき、前記調光量を補正して補正調光量を生成する調光量制限部と、
    前記補正調光量に基づき、調光部を制御するための制御信号を生成する調光処理部と、
    を含み、
    前記調光量制限部は、前記輝度ヒストグラムに基づき、輝度値が第１の所定値以上の画素数を求め、当該画素数の全画素数に占める割合が第２の所定値以上の場合、輝度が低下するように前記補正調光量を生成するとともに、前記割合が第３の所定値以上第２の所定値未満の場合、輝度が上がるように前記補正調光量を生成することを特徴とする画像処理システム。
  2. 請求項１に記載の画像処理システムにおいて、
    前記画像特徴情報生成部は、前記最大輝度値、前記ＡＰＬおよび前記輝度ヒストグラムとして、画像の最も外側の部分から所定画素分内側の中央領域における最大輝度値、ＡＰＬ、輝度ヒストグラムを求めることを特徴とする画像処理システム。
  3. 請求項１、２のいずれかに記載の画像処理システムにおいて、
    前記画像特徴情報生成部は、画像を複数の画素ブロックに区分するとともに、複数画素で構成される前記画素ブロックの各画素の輝度値の平均値または代表値に基づき、前記最大輝度値、前記ＡＰＬおよび前記輝度ヒストグラムを求めることを特徴とする画像処理シ
    ステム。
  4. 請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理システムにおいて、
    前記輝度伸張率を調整する伸張率調整部を含み、
    前記伸張率調整部は、現フレームの輝度伸張率が２フレーム前の輝度伸張率と一致し、かつ、現フレームの輝度伸張率が１フレーム前の輝度伸張率と一致するかどうかを判定し、当該判定の結果が真である場合は前回適用した輝度伸張率を適用し、当該判定の結果が偽である場合は過去２フレーム分の輝度伸張率の変化に応じて輝度伸張率を決定することを特徴とする画像処理システム。
  5. 請求項１〜４のいずれかに記載の画像処理システムと、
    前記調光部と、
    前記輝度伸張の行われた画像信号に基づき、画像を表示する表示部と、
    を含むことを特徴とする表示装置。
  6. コンピュータを、
    表示対象の画像信号に基づき、１フレームにおける最大輝度値、ＡＰＬ、輝度ヒストグラムを求める画像特徴情報生成部と、
    前記最大輝度値と、前記ＡＰＬと、前記最大輝度値と前記ＡＰＬの組み合わせによって輝度伸張率が決定される輝度伸張率ルックアップテーブルとに基づき、輝度伸張率を演算する輝度伸張率演算部と、
    前記輝度伸張率に基づき、前記画像信号に対して輝度伸張処理を行う輝度伸張処理部と、
    前記最大輝度値および前記ＡＰＬに基づき、あるいは、前記輝度伸張率に基づき、調光量を演算する調光量演算部と、
    前記輝度ヒストグラムに基づき、前記調光量を補正して補正調光量を生成する調光量制限部と、
    前記補正調光量に基づき、調光部を制御するための制御信号を生成する調光処理部として機能させ、
    前記調光量制限部は、前記輝度ヒストグラムに基づき、輝度値が第１の所定値以上の画素数を求め、当該画素数の全画素数に占める割合が第２の所定値以上の場合、輝度が低下するように前記補正調光量を生成するとともに、前記割合が第３の所定値以上第２の所定値未満の場合、輝度が上がるように前記補正調光量を生成することを特徴とするプログラム。
  7. 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情報記憶媒体。
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