JP6341672B2 - 画像処理装置、画像処理方法、及び、プログラム - Google Patents
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Description
表示装置の画面上の輝度ムラを低減する画像処理を実行可能な画像処理装置であって、
入力画像データに基づいて、前記入力画像データの階調値を代表する代表階調値を決定する決定手段と、
前記入力画像データが閾値以上の階調値を有しない場合に、前記代表階調値に基づく増加率で前記入力画像データの各画素の階調値を高めることにより、前記入力画像データを補正する第1補正手段と、
前記第1補正手段による補正後の画像データ、または、前記入力画像データに前記画像処理を施す画像処理手段と、
前記入力画像データが閾値以上の階調値を有する場合に、前記代表階調値に基づく増加率で、前記画像処理手段により前記入力画像データに前記画像処理が施された画像データの各画素の階調値を高めることにより、当該画像データを補正する第2補正手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置である。
表示装置の画面上の輝度ムラを低減する画像処理を実行可能な画像処理装置であって、
入力画像データに基づいて、前記入力画像データの階調値を代表する代表階調値を決定する決定手段と、
前記入力画像データに前記画像処理を施す画像処理手段と、
前記代表階調値に基づく増加率で前記画像処理後の画像データの各画素の階調値を高めることにより、当該画像データを補正する補正手段と、
を有し、
前記増加率は、前記代表階調値が前記画像処理前の階調値であった場合における前記画像処理後の階調値で前記代表階調値を除算した値である
ことを特徴とする画像処理装置である。
表示装置の画面上の輝度ムラを低減する画像処理を実行可能な画像処理方法であって、
入力画像データに基づいて、前記入力画像データの階調値を代表する代表階調値を決定する決定ステップと、
前記入力画像データが閾値以上の階調値を有しない場合に、前記代表階調値に基づく増加率で前記入力画像データの各画素の階調値を高めることにより、前記入力画像データを補正する第1補正ステップと、
前記第1補正ステップによる補正後の画像データ、または、前記入力画像データに前記画像処理を施す画像処理ステップと、
前記入力画像データが閾値以上の階調値を有する場合に、前記代表階調値に基づく増加率で、前記画像処理ステップで前記入力画像データに前記画像処理が施された画像データの各画素の階調値を高めることにより、当該画像データを補正する第2補正ステップと、を有することを特徴とする画像処理方法である。
表示装置の画面上の輝度ムラを低減する画像処理を実行可能な画像処理方法であって、
入力画像データに基づいて、前記入力画像データの階調値を代表する代表階調値を決定する決定ステップと、
前記入力画像データに前記画像処理を施す画像処理ステップと、
前記代表階調値に基づく増加率で前記画像処理後の画像データの各画素の階調値を高めることにより、当該画像データを補正する補正ステップと、
を有し、
前記増加率は、前記代表階調値が前記画像処理前の階調値であった場合における前記画像処理後の階調値で前記代表階調値を除算した値である
することを特徴とする画像処理方法である。
以下、本発明の実施例1に係る画像処理装置及び画像処理方法について説明する。本実施例に係る画像処理装置は、表示装置の画面上の輝度ムラを低減する画像処理を実行可能な装置である。
なお、本実施例では、画像処理のみによって輝度ムラが低減される例を説明するが、これに限らない。例えば、表示装置が液晶表示装置(液晶ディスプレイ)である場合には、画像処理と、バックライトの発光輝度を制御する処理と、により、輝度ムラが低減されてもよい。
なお、本実施例では、表示装置が画像処理装置を有する例を説明するが、画像処理装置は表示装置とは別体の装置であってもよい。
なお、本実施例では、表示ムラを低減する処理として輝度ムラを低減する処理が行われる例を説明するが、輝度ムラと色ムラの両方を低減する処理が行われてもよい。
記憶部100には、輝度ムラを低減する画像処理(ムラ低減処理)で使用する処理パラメータの値を示す処理情報が予め記録されている。記憶部100としては、半導体メモリ、光ディスク、磁気ディスク、などを用いることができる。
代表決定部101は、入力画像データ(表示装置10に入力された画像データ)に基づいて、入力画像データの階調値を代表する代表階調値を決定する。
補正部102は、代表決定部101で決定された代表階調値に基づく増加率で入力画像データの各画素の階調値を高めることにより、入力画像データを補正する。本実施例では、代表階調値と処理情報を用いて増加率が決定される。
画像処理部103は、補正部102による補正後の画像データにムラ低減処理を施す。本実施例では、処理情報を用いてムラ低減処理が行われる。
表示部104は、画像処理部103によるムラ低減処理後の画像データを表示する。表示部104としては、液晶表示パネル、プラズマ表示パネル、有機EL表示パネル、などを用いることができる。
なお、記憶部100は、画像処理装置から取り外し不可能な記憶媒体であってもよいし、画像処理装置から取り外し可能な記憶媒体であってもよい。
本実施例では、図2に示すように、画面の縁から中央に向かうにつれて輝度が上昇する輝度ムラ105が発生するものとする。即ち、本実施例では、画面の中央から縁に向かうにつれて輝度が低下する輝度ムラ105が発生するものとする。
なお、輝度ムラは図2に示す輝度ムラ105に限らない。どのような輝度ムラが発生してもよく、輝度ムラの状態は特に限定されない。
図3にムラ低減処理前(画像処理前)の画像データの一例を示す。図3の画像データ106において、画面中央の領域Aの階調値が192であり、それ以外の領域Bの階調値が0である。図3に示す画像データに対して上述したムラ低減処理が行われると、画面中央で階調値の低下量及びダイナミックレンジの低下量が最大となる。
なお、ムラ低減処理の方法は上記方法に限らない。例えば、ムラ低減処理は、表示輝度が低い領域の階調値を高め、表示輝度が高い領域の階調値を低減する画像処理であってもよい。
図4は、本実施例に係る処理情報の一例を示す図である。図4の処理情報107では、全ての画素位置、及び、ムラ低減処理前の画像データが取り得る全ての階調値について、低下度合いが示されている。図4の処理情報は、低下度合いとして、ムラ低減処理において階調値に加算される低下量を含む。本実施例では、階調値は、R値、G値、及び、B値である。そのため、本実施例では、図4に示すように、画素位置とR値(ムラ低減処理前のR値)の組み合わせ毎にR値の低下量を示し、画素位置とG値の組み合わせ毎にG値の低下量を示し、画素位置とB値の組み合わせ毎にB値の低下量を示す処理情報が用意される。
図4において、画素位置(水平方向位置,垂直方向位置)=(1,1)は、画面の左上隅の画素位置であり、画素位置(m÷2,n÷2)は、画面中央の画素位置であり、画素位置(m,n)は、画面の右下隅の画素位置である。mとnは3以上の整数である。画面のサイズ(解像度)がFHDサイズである場合には、m=1920、n=1080となる。図4の処理情報は、m×n×ムラ低減処理前の画像データが取り得る階調値の数×階調値の種類の数の低下量を含む。
なお、処理情報として、図4に示されたテーブルが用意されていてもよいし、図4に示された関係を示す関数が用意されていてもよい。
なお、処理情報は、図4に示された情報に限らない。例えば、処理情報には、低下量の代わりに、ムラ低減処理において階調値に乗算される低下率が含まれていてもよい。また、処理情報には、低下度合いの代わりに、ムラ低減処理後の階調値が含まれていてもよい
。
なお、図4の処理情報では、全ての画素位置、及び、全ての階調値について、低下度合いが示されているが、処理情報はこれに限らない。処理情報では、一部の画素位置、及び、一部の階調値について、低下度合いが示されていてもよい。そして、ムラ低減処理において、処理情報で示されていない画素位置と階調値の組み合わせに対応する低下度合いが算出されてもよい。処理情報で示されていない画素位置と階調値の組み合わせに対応する低下度合いは、例えば、補間によって算出することができる。
そして、代表決定部101は、上記算出した階調で代表階調値を除算した値を、増加率として算出する。
増加率=代表階調値÷(代表階調値+低下量) ・・・(式1)
なお、増加率の算出方法は上記方法に限らない。例えば、低下量が最大となる画素位置以外の画素位置の低下量を用いて増加率が算出されてもよい。また、処理情報によってムラ低減処理後の階調値が示されている場合には、低下量ではなく、ムラ低減処理後の階調値(代表階調値+低下量)が処理情報から取得されて使用されてもよい。
但し、入力画像データの階調値の最大値を代表階調値として用い、低下量が最大となる画素位置での階調値の低下を考慮すれば、ダイナミックレンジが最も低下する場合を想定した増加率を決定することができる。そして、そのような増加率を使用することにより、ダイナミックレンジの低下をより高精度に抑制することができる。
なお、代表階調値を決定する処理、代表階調値がムラ低減処理前の階調値であった場合におけるムラ低減処理後の階調値を算出する処理、及び、増加率を算出する処理は、互いに異なる機能部によって行われてもよい。
LK=入力画像データの階調値×増加率 ・・・(式2)
HK=LK+低下量 ・・・(式3)
代表決定部101は、決定した増加率を補正部102へ出力する。
LK1=左上隅のR値×R増加率=0×1.1=0
LK2=中央のR値×R増加率=192×1.1=211
・・・(式4)
補正部102は、増加率が乗算された後の画像データを画像処理部103へ出力する。
画像処理部103は、輝度ムラ低減処理後の画像データを表示部104へ出力する。
HK1=LK1+R低下量=0−0=0
HK2=LK2+R低下量=211−20=191
・・・(式5)
HK3=中央のR値−R低下量=192−18=174 ・・・(式6)
このように、従来の方法では、ムラ低減処理後の階調値として入力画像データの階調値よりも低い階調値が得られてしまう。具体的には、画面の中央では階調値192が階調値174に低下してしまう。その結果、ダイナミックレンジが低下してしまう。本実施例では、式5に示すように、ムラ低減処理後の階調値として入力画像データの階調値と略等しい値を得ることができ、ダイナミックレンジの低下を抑制することができる。具体的には、画面の中央では、入力画像データの階調値192と略等しい階調値191が、ムラ低減処理後の階調値として得られる。
以下、本発明の実施例2に係る画像処理装置及び画像処理方法について説明する。実施例1では、入力画像データの階調値が上限値(255)に近い場合に、増加率を乗算した後の階調値が上限値を超えてしまうことがある。そして、そのような場合には、階調値が上限値に制限されてしまい、ダイナミックレンジの低下を効果的に抑制できないことがある。本実施例では、入力画像データの階調値が上限値(255)に近い場合においてもダイナミックレンジの低下を効果的に抑制することのできる構成について説明する。
なお、実施例1(図1)と同じ機能部には同じ符号を付し、その説明は省略する。
第2補正部202は、設定された第2増加率を画像処理部103から出力された画像データの各画素の階調値に乗算する。そして、第2補正部202は、第2増加率が乗算された後の画像データを表示部104へ出力する。
そして、代表決定部200は、入力画像データが閾値以上の階調値を有するか否かを判断し、その判断結果に応じて第1補正部201と第2補正部202に増加率を設定する。本実施例では、実施例1と同様に入力画像データの階調値の最大値が代表階調値として取得される。そして、代表決定部200では、入力画像データが閾値以上の階調値を有するか否かを判断する処理として、代表階調値が閾値以上であるか否かを判断する処理を行う。
なお、閾値は、メーカー等によって予め定められた固定値であってもよいし、ユーザによって変更可能な値であってもよい。
第2補正部202に対して算出増加率を設定することにより、階調値が上限値に制限されることを抑制することができ、入力画像データの階調値が上限値に近い場合においてもダイナミックレンジの低下を効果的に抑制することが可能となる。
また、画像データの伝送経路として、第1経路〜第4経路が設けられていてもよい。第1経路は、入力画像データを第1補正部201を介して画像処理部103に入力する経路であり、第2経路は、入力画像データを第1補正部201をバイパスして画像処理部103に入力する経路である。第3経路は、ムラ低減処理後の画像データを第2補正部202を介して表示部104に入力する経路であり、第4経路は、ムラ低減処理後の画像データを第2補正部202をバイパスして表示部104に入力する経路である。そして、代表階調値が閾値以上である場合に第2経路と第3経路が使用され、代表階調値が閾値未満である場合に第1経路と第4経路が使用されるように、使用する伝送経路が切り換えられてもよい。
なお、図5のS101、S102、及び、S105の処理は実施例1と同じであるため、その説明は省略する。
即ち、S200において、R代表階調値が閾値以上か否か、G代表階調値が閾値以上か否か、及び、B代表階調値が閾値以上か否かが判断される。R代表階調値と比較される閾値、G代表階調値と比較される閾値、及び、B代表階調値と比較される閾値は、互いに等しくてもよいし、異なっていてもよい。
そして、R代表階調値が閾値以上である場合には、S201において、第1補正部201に対して第1のR増加率Ar=1が設定され、第2補正部202に対して第2のR増加率Br=算出R増加率が設定される。R代表階調値が閾値未満である場合には、S202において、第1補正部201に対して第1のR増加率Ar=算出R増加率が設定され、第2補正部202に対して第2のR増加率Br=1が設定される。算出R増加率は、実施例1と同様の方法で算出されたR増加率である。
同様に、第1のG増加率、第2のG増加率、第1のB増加率、及び、第2のB増加率が設定される。
LK1=左上隅のR値×第1のR増加率=0×1=0
LK2=中央のR値×第1のR増加率=255×1=255
・・・(式7)
第1補正部201は、第1増加率が乗算された後の画像データを画像処理部103へ出力する。
画像処理部103は、輝度ムラ低減処理後の画像データを第2補正部202へ出力する。
例えば、左上隅の画素については、左上隅の画素位置とR値LK1=0との組み合わせに対応するR低下量=0が取得され、中央の画素については、中央の画素位置とR値LK2=255との組み合わせに対応するR低下量=−30が取得される。そして、以下の式8に示すように、左上隅の画素のR値LK1=0がR値HK1に補正され、中央の画素のR値LK2=255がR値HK2に補正される。
HK1=LK1+R低下量=0−0=0
HK2=LK2+R低下量=255−30=225
・・・(式8)
LK3=HK1×第2のR増加率=0×1.13=0
LK4=HK2×第2のR増加率=225×1.13=254
・・・(式9)
第2補正部201は、第2増加率が乗算された後の画像データを表示部104へ出力する。
図9(A)〜9(C)にヒストグラムの一例を示す。ここでは、ピーク閾値として2が使用されるものとする。
図9(A)のヒストグラム300と図9(B)のヒストグラム301にはそれぞれ2つのピークが存在する。そのため、ヒストグラム300又はヒストグラム301が得られた場合には、入力画像データの階調値がばらついていると判断され、ダイナミックレンジや階調性を優先した処理が行われる。具体的には、実施例1,2で説明した方法で得られた算出増加率が使用される。
図9(C)のヒストグラム302にはピークは1つしか存在しない。そのため、ヒストグラム302が得られた場合には、入力画像データの階調値がばらついていないと判断され、輝度ムラの低減を優先した処理が行われる。具体的には、算出増加率として1が使用される。
なお、ピーク閾値は、メーカー等によって予め定められた固定値であってもよいし、ユーザによって変更可能な値であってもよい。
記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施例の機能を実現するシステムや装置のコンピュータ(又はCPU、MPU等のデバイス)によっても、本発明を実施することができる。また、例えば、記憶装置に記録されたプログラムを読み込み実行することで前述した実施例の機能を実現するシステムや装置のコンピュータによって実行されるステップからなる方法によっても、本発明を実施することができる。この目的のために、上記プログラムは、例えば、ネットワークを通じて、又は、上記記憶装置となり得る様々なタイプの記録媒体(つまり、非一時的にデータを保持するコンピュータ読取可能な記録媒体)から、上記コンピュータに提供される。したがって、上記コンピュータ(CPU、MPU等のデバイスを含む)、上記方法、上記プログラム(プログラムコード、プログラムプロダクトを含む)、上記プログラムを非一時的に保持するコンピュータ読取可能な記録媒体は、いずれも本発明の範疇に含まれる。
102 補正部
103 画像処理部
Claims (15)
- 表示装置の画面上の輝度ムラを低減する画像処理を実行可能な画像処理装置であって、
入力画像データに基づいて、前記入力画像データの階調値を代表する代表階調値を決定する決定手段と、
前記入力画像データが閾値以上の階調値を有しない場合に、前記代表階調値に基づく増加率で前記入力画像データの各画素の階調値を高めることにより、前記入力画像データを補正する第1補正手段と、
前記第1補正手段による補正後の画像データ、または、前記入力画像データに前記画像処理を施す画像処理手段と、
前記入力画像データが閾値以上の階調値を有する場合に、前記代表階調値に基づく増加率で、前記画像処理手段により前記入力画像データに前記画像処理が施された画像データの各画素の階調値を高めることにより、当該画像データを補正する第2補正手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 表示装置の画面上の輝度ムラを低減する画像処理を実行可能な画像処理装置であって、
入力画像データに基づいて、前記入力画像データの階調値を代表する代表階調値を決定する決定手段と、
前記入力画像データに前記画像処理を施す画像処理手段と、
前記代表階調値に基づく増加率で前記画像処理後の画像データの各画素の階調値を高めることにより、当該画像データを補正する補正手段と、
を有し、
前記増加率は、前記代表階調値が前記画像処理前の階調値であった場合における前記画像処理後の階調値で前記代表階調値を除算した値である
ことを特徴とする画像処理装置。 - 前記増加率は、前記代表階調値が前記画像処理前の階調値であった場合における前記画像処理後の階調値で前記代表階調値を除算した値である
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記画像処理前の階調値と前記画像処理による階調値の低下度合いとの関係を示す処理
情報が予め用意されており、
前記処理情報において前記代表階調値に対応する低下度合いを用いて、前記代表階調値が前記画像処理前の階調値であった場合における前記画像処理後の階調値が決定される
ことを特徴とする請求項2または3に記載の画像処理装置。 - 前記入力画像データに基づいて、前記入力画像データの階調値がばらついているか否かを判断する判断手段をさらに有し、
前記判断手段で前記入力画像データの階調値がばらついていないと判断された場合に、前記増加率として1が使用される
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記判断手段は、前記入力画像データの階調値のヒストグラムに基づいて、前記入力画像データの階調値がばらついているか否かを判断する
ことを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。 - 前記代表階調値は、前記入力画像データの階調値の最大値である
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 表示装置の画面上の輝度ムラを低減する画像処理を実行可能な画像処理方法であって、
入力画像データに基づいて、前記入力画像データの階調値を代表する代表階調値を決定する決定ステップと、
前記入力画像データが閾値以上の階調値を有しない場合に、前記代表階調値に基づく増加率で前記入力画像データの各画素の階調値を高めることにより、前記入力画像データを補正する第1補正ステップと、
前記第1補正ステップによる補正後の画像データ、または、前記入力画像データに前記画像処理を施す画像処理ステップと、
前記入力画像データが閾値以上の階調値を有する場合に、前記代表階調値に基づく増加率で、前記画像処理ステップで前記入力画像データに前記画像処理が施された画像データの各画素の階調値を高めることにより、当該画像データを補正する第2補正ステップと、を有することを特徴とする画像処理方法。 - 表示装置の画面上の輝度ムラを低減する画像処理を実行可能な画像処理方法であって、
入力画像データに基づいて、前記入力画像データの階調値を代表する代表階調値を決定する決定ステップと、
前記入力画像データに前記画像処理を施す画像処理ステップと、
前記代表階調値に基づく増加率で前記画像処理後の画像データの各画素の階調値を高めることにより、当該画像データを補正する補正ステップと、
を有し、
前記増加率は、前記代表階調値が前記画像処理前の階調値であった場合における前記画像処理後の階調値で前記代表階調値を除算した値である
することを特徴とする画像処理方法。 - 前記増加率は、前記代表階調値が前記画像処理前の階調値であった場合における前記画像処理後の階調値で前記代表階調値を除算した値である
ことを特徴とする請求項8に記載の画像処理方法。 - 前記画像処理前の階調値と前記画像処理による階調値の低下度合いとの関係を示す処理情報が予め用意されており、
前記処理情報において前記代表階調値に対応する低下度合いを用いて、前記代表階調値が前記画像処理前の階調値であった場合における前記画像処理後の階調値が決定される
ことを特徴とする請求項9または10に記載の画像処理方法。 - 前記入力画像データに基づいて、前記入力画像データの階調値がばらついているか否かを判断する判断ステップをさらに有し、
前記判断ステップで前記入力画像データの階調値がばらついていないと判断された場合に、前記増加率として1が使用される
ことを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の画像処理方法。 - 前記判断ステップでは、前記入力画像データの階調値のヒストグラムに基づいて、前記入力画像データの階調値がばらついているか否かを判断する
ことを特徴とする請求項12に記載の画像処理方法。 - 前記代表階調値は、前記入力画像データの階調値の最大値である
ことを特徴とする請求項8〜13のいずれか1項に記載の画像処理方法。 - 請求項8〜14のいずれか1項に記載の画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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