(57)【要約】      （修正有）【課題】表示装置に実際に表示される画像の差異に基づく画像処理を実現する技術を提供する。【解決手段】画像処理装置１０は、第１画像と第２画像の各画素について、前記各画素の原色の階調値に、前記階調値の許容最大値と許容最小値の間で定義された定義域において広義に単調に増加する凸関数を適用する手段と、前記第１画像と前記第２画像の類似度を計算する手段とを備える。前記類似度が、前記原色のそれぞれについての、前記第１画像と前記第２画像の対応する画素の間の差分絶対値に基づく。【選択図】図５
2020115376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１画像と第２画像の各画素について、前記各画素の原色の階調値に、前記階調値の許容最大値と許容最小値の間で定義された定義域において広義に単調に増加する凸関数を適用する手段と、
前記第１画像と前記第２画像の類似度を計算する手段と
を備え、
前記類似度が、前記原色のそれぞれについての、前記第１画像と前記第２画像の対応する画素の間の差分絶対値に基づいている
画像処理装置。
【請求項２】
前記類似度に基づいて前記第１画像の画像データに画像処理演算を行う手段を更に備える
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記第１画像の前記画像データに前記画像処理演算を行うことは、
前記類似度に基づいて複数の圧縮処理のうちから第１圧縮処理を選択することと、
前記第１圧縮処理に従って圧縮された圧縮画像データを出力することと
を含む
請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記原色は、Ｒ、Ｇ、Ｂを含み、
前記第１画像の各画素の階調値に前記凸関数を適用することは、前記第１画像の各画素ｉのＲ階調値ＲＰｉ、Ｇ階調値ＧＰｉ及びＢ階調値ＢＰｉに関数ｆ（ｘ）を適用して値ｆ（ＲＰｉ）、ｆ（ＧＰｉ）、ｆ（ＢＰｉ）を算出することを含み、
前記第２画像の各画素の階調値に前記凸関数を適用することは、前記第２画像の各画素ｉのＲ階調値ＲＱｉ、Ｇ階調値ＧＱｉ及びＢ階調値ＢＱｉに関数ｆ（ｘ）を適用して値ｆ（ＲＱｉ）、ｆ（ＧＱｉ）、ｆ（ＢＱｉ）を算出することを含み、
前記類似度の算出は、前記第１画像と前記第２画像の各画素ｉに対応する｜ｆ（ＲＰｉ）−ｆ（ＲＱｉ）｜、｜ｆ（ＧＰｉ）−ｆ（ＧＱｉ）｜及び｜ｆ（ＢＰｉ）−ｆ（ＢＱｉ）｜に基づいている
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記第１画像と前記第２画像の間の類似度が、下記式（１）：
【数１】
2020115376.tif 000018
に従って算出される
請求項４に記載の画像処理装置。
ここで、Σは、前記第１画像と前記第２画像の全画素についての和を表しており、ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）は、定数関数でない関数である。
【請求項６】
前記第１画像と前記第２画像の間の類似度が、下記式（２）：
【数２】
2020115376.tif 000019
に従って算出される
請求項４に記載の画像処理装置。
ここで、ｐは、０でない数であり、ＫＲ、ＫＧ、ＫＢは、前記類似度Ｓの算出において、それぞれ、Ｒ、Ｇ、Ｂに与えられる重み付け係数である。
【請求項７】
前記重み付け係数ＫＲ、ＫＧ、ＫＢは、前記第１画像及び前記第２画像の画像データが用いられる表示装置が有する表示パネルの色域に基づいて設定されている
請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記第１画像と前記第２画像の間の類似度が、下記式（３）：
【数３】
2020115376.tif 000020
に従って算出される
請求項４に記載の画像処理装置。
ここで、ＫＲ、ＫＧ、ＫＢは、前記類似度Ｓの算出において、それぞれ、Ｒ、Ｇ、Ｂに与えられる重み付け係数である。
【請求項９】
前記第１画像と前記第２画像の間の類似度が、下記式（４）：
【数４】
2020115376.tif 000021
に従って算出される
請求項４に記載の画像処理装置。
ここで、ＫＲ、ＫＧ、ＫＢは、前記類似度Ｓの算出において、それぞれ、赤、緑、青に与えられる重み付け係数であり、γは、所定の定数である。
【請求項１０】
前記ｆ（ｘ）が、ｘ＾γ（γは所定の定数）を近似する折れ線関数として定義されている
請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
γが、前記第１画像及び前記第２画像の画像データが用いられる表示装置のガンマ値に等しい
請求項１０に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記ｆ（ｘ）が、ｘ＾γ（γは所定の定数）を近似する多項式関数として定義されている
請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
プロセッサに下記ステップ：
第１画像と第２画像の画像データを受け取ることと、
前記第１画像と前記第２画像の各画素について、前記各画素の原色の階調値に、前記階調値の許容最大値と許容最小値の間で定義された定義域において広義に単調に増加する凸関数を適用することと、
前記第１画像と前記第２画像の類似度を計算すること
を含む動作を実行させ、
前記類似度が、前記原色のそれぞれについての、前記第１画像と前記第２画像の対応する画素の間の差分絶対値に基づいている
プログラム。
【請求項１４】
前記動作が、更に、前記類似度に基づいて前記第１画像の画像データに画像処理演算を行うことを含む
請求項１３に記載のプログラム。
【請求項１５】
前記第１画像の前記画像データに前記画像処理演算を行うことは、
前記類似度に基づいて複数の圧縮処理のうちから第１圧縮処理を選択することと、
前記第１圧縮処理に従って圧縮された圧縮画像データを出力することと
を含む
請求項１４に記載のプログラム。
【請求項１６】
前記原色は、Ｒ、Ｇ、Ｂを含み、
前記第１画像の各画素の階調値に前記凸関数を適用することは、
前記第１画像の各画素ｉのＲ階調値ＲＰｉ、Ｇ階調値ＧＰｉ及びＢ階調値ＢＰｉに関数ｆ（ｘ）を適用して値ｆ（ＲＰｉ）、ｆ（ＧＰｉ）、ｆ（ＢＰｉ）を算出することを含み、
前記第２画像の各画素の階調値に前記凸関数を適用することは、前記第２画像の各画素ｉのＲ階調値ＲＱｉ、Ｇ階調値ＧＱｉ及びＢ階調値ＢＱｉに関数ｆ（ｘ）を適用して値ｆ（ＲＱｉ）、ｆ（ＧＱｉ）、ｆ（ＢＱｉ）を算出することを含み、
前記類似度の算出は、前記第１画像と前記第２画像の各画素ｉに対応する｜ｆ（ＲＰｉ）−ｆ（ＲＱｉ）｜、｜ｆ（ＧＰｉ）−ｆ（ＧＱｉ）｜及び｜ｆ（ＢＰｉ）−ｆ（ＢＱｉ）｜に基づいている
請求項１３に記載のプログラム。
【請求項１７】
請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載のプログラムを記録する記録媒体。
【請求項１８】
第１画像と第２画像の各画素について、前記各画素の原色の階調値に、前記階調値の許容最大値と許容最小値の間で定義された定義域において広義に単調に増加する凸関数を適用することと、
前記第１画像と前記第２画像の類似度を計算することと
を含み、
前記類似度が、前記原色のそれぞれについての、前記第１画像と前記第２画像の対応する画素の間の差分絶対値に基づいている
方法。
【請求項１９】
前記類似度に基づいて前記第１画像の画像データに画像処理演算を行うことを更に含む
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１画像の前記画像データに前記画像処理演算を行うことは、
前記類似度に基づいて複数の圧縮処理のうちから第１圧縮処理を選択することと、
前記第１圧縮処理に従って圧縮された圧縮画像データを出力することと
を含む
請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理のための装置及び方法に関し、特に、画像（画像データ）の類似度を算出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の画像を比較する処理は、最も基本的な画像処理の一つである。例えば、対象画像とテンプレート画像との類似度を算出するテンプレートマッチングは、画像認識において広く用いられる技術である。また、静止画や動画の画像圧縮においても、しばしば、２つの画像の類似度（又は差異の程度）に基づいた演算処理が行われる。
【０００３】
２つの画像の類似度（又は２つの画像の画像データの類似度）は、最も典型的には、階調値又は輝度値のＳＡＤ（sum of absolute differences：差分絶対値和）又はＳＳＤ（sum of squared differences：誤差２乗和）を用いて評価される。例えば、２つの画像Ｐ、Ｑの各画素ｉの輝度値（ＹＵＶデータにおけるＹデータ）に基づいて画像Ｐ、Ｑを比較する場合、下記式（１）によって類似度Ｓを算出してもよい：
【数１】
2020115376.tif 000003
ここで、ＹＰｉ、ＹＱｉは、それぞれ、画像Ｐ、Ｑの画素ｉの輝度値Ｙであり、Σは、画像Ｐ、Ｑの全画素についての和を表している。各画素ｉの画像データとしてＲＧＢデータが与えられる場合、式（１）の画像Ｐ、Ｑの各画素ｉの輝度値ＹＰｉ、ＹＱｉは、例えば、下記式（２ａ）、（２ｂ）に従って算出可能である：
ＹＰｉ＝０．３００ＲＰｉ＋０．５９０ＧＰｉ＋０．１１０ＢＰｉ  ・・・（２ａ）
ＹＱｉ＝０．３００ＲＱｉ＋０．５９０ＧＱｉ＋０．１１０ＢＱｉ  ・・・（２ｂ）
ここで、ＲＰｉ、ＧＰｉ、ＢＰｉは、それぞれ、画像Ｐの画像データに示されている画素ｉの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の階調値であり、ＲＱｉ、ＧＱｉ、ＢＱｉは、それぞれ、画像Ｑの画像データに示されている画素ｉの赤、緑、青の階調値である。なお、当業者には周知であるように、ＲＧＢデータからＹデータへの変換には、様々な式が用いられ得る。
【０００４】
しかしながら、発明者の検討によれば、各画素の各色の階調値又は各画素の輝度値のＳＡＤやＳＳＤに基づいて算出される２つの画像の類似度は、表示装置に実際に表示される画像の差異（又は、表示装置を観察する観察者に実際に認識される画像の差異）を表現するパラメータとして最適ではない。
【０００５】
なお、特開平７−２３１３９１号公報（特許文献１）は、ページ記述言語で記述された画像データの圧縮において属性データに応じて選択された圧縮処理を行う技術を開示している。
【０００６】
特開平９−２００７５０号公報（特許文献２）は、曲面フィッティングによるブロック圧縮処理において、圧縮誤差の二乗和に基づいて曲面フィッティングのパラメータを同定する技術を開示している。
【０００７】
特開平５−１５５０７２号公報（特許文献３）は、ホスト装置から入力したビットマップデータを複数の形態で圧縮し、最もデータ量が小さくなる圧縮形態を選択する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−２３１３９１号公報
【特許文献２】特開平９−２００７５０号公報
【特許文献３】特開平５−１５５０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、表示装置に実際に表示される画像の差異（又は、表示装置を観察する観察者に実際に認識される画像の差異）に基づく画像処理を実現する技術を提供することにある。本発明の他の目的、新規な特徴は、以下の開示から当業者には理解されよう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一の観点では、画像処理装置が、第１画像の各画素ｉについて、第１画像の各画素ｉのＲ階調値ＲＰｉ、Ｇ階調値ＧＰｉ及びＢ階調値ＢＰｉに、関数ｆ（ｘ）をそれぞれに適用して得られる値ｆ（ＲＰｉ）、ｆ（ＧＰｉ）、ｆ（ＢＰｉ）を算出する手段と、第２画像の各画素ｉについて、第２画像の各画素ｉのＲ階調値ＲＱｉ、Ｇ階調値ＧＱｉ及びＢ階調値ＢＱｉに、関数ｆ（ｘ）をそれぞれに適用して得られる値ｆ（ＲＱｉ）、ｆ（ＧＱｉ）、ｆ（ＢＱｉ）を算出する手段と、第１画像と第２画像の類似度を、第１画像及び第２画像の各画素ｉの｜ｆ（ＲＰｉ）−ｆ（ＲＱｉ）｜、｜ｆ（ＧＰｉ）−ｆ（ＧＱｉ）｜及び｜ｆ（ＢＰｉ）−ｆ（ＢＱｉ）｜に依存して算出する手段とを具備する。
ｆ（ｘ）は、Ｒ階調値ＲＰｉ、ＲＱｉ、Ｇ階調値ＧＰｉ、ＧＱｉ、及びＢ階調値ＢＰｉ、ＢＱｉの許容最小値を下限とし、Ｒ階調値ＲＰｉ、ＲＱｉ、Ｇ階調値ＧＰｉ、ＧＱｉ、及びＢ階調値ＢＰｉ、ＢＱｉの許容最大値を上限とする定義域を有し、定義域において広義に単調に増加する凸関数である。
【００１１】
本発明の他の観点では、画像データに対し、それぞれ、第１乃至第Ｎ圧縮処理を行って第１乃至第Ｎ圧縮データを生成する圧縮回路部（Ｎは、２以上の整数）と、第１乃至第Ｎ圧縮データに対し、それぞれに対応する展開処理を行って第１乃至第Ｎ展開データを生成する展開回路部と、第１乃至第Ｎ＋１階調データ変換回路と、第１乃至第Ｎ圧縮データのうちから出力圧縮データを選択し、出力圧縮データを出力する圧縮データ選択回路とを具備する。第１乃至第Ｎ階調データ変換回路のうちの第ｋ階調データ変換回路（ｋは、１以上Ｎ以下の整数）は、第１乃至第Ｎ展開データのうちの第ｋ展開データの各画素ｉについて、第ｋ展開データの各画素ｉのＲ階調値Ｒｋｉ、Ｇ階調値Ｇｋｉ及びＢ階調値Ｂｋｉに、関数ｆ（ｘ）をそれぞれに適用して得られる値ｆ（Ｒｋｉ）、ｆ（Ｇｋｉ）、ｆ（Ｂｋｉ）を算出するように構成される。第Ｎ＋１階調データ変換回路は、画像データの各画素ｉについて、画像データの各画素ｉのＲ階調値ＲＩＮｉ、Ｇ階調値ＧＩＮｉ及びＢ階調値ＢＩＮｉに関数ｆ（ｘ）をそれぞれに適用して得られる値ｆ（ＲＩＮｉ）、ｆ（ＧＩＮｉ）、ｆ（ＢＩＮｉ）を算出するように構成される。圧縮データ選択回路は、第１乃至第Ｎ展開データのそれぞれと画像データとの類似度を算出し、算出された類似度に応じて第１乃至第Ｎ圧縮データのうちから出力圧縮データを選択するように構成されている。第ｋ展開データと画像データとの類似度は、第ｋ展開データ及び画像データの各画素ｉの｜ｆ（Ｒｋｉ）−ｆ（ＲＩＮｉ）｜、｜ｆ（Ｇｋｉ）−ｆ（ＧＩＮｉ）｜及び｜ｆ（Ｂｋｉ）−ｆ（ＢＩＮｉ）｜に依存して算出される。ｆ（ｘ）は、Ｒ階調値Ｒｋｉ、ＲＩＮｉ、Ｇ階調値Ｇｋｉ、ＧＩＮｉ、及びＢ階調値Ｂｋｉ、ＢＩＮｉの許容最小値を下限とし、Ｒ階調値Ｒｋｉ、ＲＩＮｉ、Ｇ階調値Ｇｋｉ、ＧＩＮｉ、及びＢ階調値Ｂｋｉ、ＢＩＮｉの許容最大値を上限とする定義域を有し、定義域において広義に単調に増加する凸関数である。
【００１２】
このような圧縮回路は、表示パネルを駆動する表示ドライバや、表示装置において用いられてもよい。
【００１３】
本発明の更に他の観点では、画像処理方法が、第１画像の各画素ｉについて、第１画像の各画素ｉのＲ階調値ＲＰｉ、Ｇ階調値ＧＰｉ及びＢ階調値ＢＰｉに、関数ｆ（ｘ）をそれぞれに適用して得られる値ｆ（ＲＰｉ）、ｆ（ＧＰｉ）、ｆ（ＢＰｉ）を算出するステップと、第２画像の各画素ｉについて、第２画像の各画素ｉのＲ階調値ＲＱｉ、Ｇ階調値ＧＱｉ及びＢ階調値ＢＱｉに、関数ｆ（ｘ）をそれぞれに適用して得られる値ｆ（ＲＱｉ）、ｆ（ＧＱｉ）、ｆ（ＢＱｉ）を算出するステップと、第１画像と第２画像の類似度を、第１画像及び第２画像の各画素ｉの｜ｆ（ＲＰｉ）−ｆ（ＲＱｉ）｜、｜ｆ（ＧＰｉ）−ｆ（ＧＱｉ）｜及び｜ｆ（ＢＰｉ）−ｆ（ＢＱｉ）｜に依存して算出するステップとを具備する。ｆ（ｘ）は、Ｒ階調値ＲＰｉ、ＲＱｉ、Ｇ階調値ＧＰｉ、ＧＱｉ、及びＢ階調値ＢＰｉ、ＢＱｉの許容最小値を下限とし、Ｒ階調値ＲＰｉ、ＲＱｉ、Ｇ階調値ＧＰｉ、ＧＱｉ、及びＢ階調値ＢＰｉ、ＢＱｉの許容最大値を上限とする定義域を有し、定義域において広義に単調に増加する凸関数である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、表示装置に実際に表示される画像の差異（又は、表示装置を観察する観察者に実際に認識される画像の差異）に基づく画像処理を実現する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】比較画像＃１、＃２と参照画像を概念的に示す図である。
【図２】画像データの各色の階調値と表示装置における副画素の実際の輝度との関係を示すグラフである。
【図３】ｘ＾２．２を近似する折れ線関数の一例を示すグラフである。
【図４Ａ】表示パネル“Ａ”の色域を示す概念図である。
【図４Ｂ】表示パネル“Ｂ”の色域を示す概念図である。
【図５】一実施形態における画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図６】他の実施形態における画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図７】更に他の実施形態における画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図８】一実施形態における圧縮回路の構成を示すブロック図である。
【図９Ａ】図８の圧縮回路を搭載した表示ドライバを備える表示装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図９Ｂ】図８の圧縮回路を搭載したタイミングコントローラを備える表示装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】一実施形態における動き検出回路の構成を示すブロック図である。
【図１１】本実施形態における動きベクトルの検出について説明する図である。
【図１２】本実施形態における移動方向＃１〜＃８、移動量＃１〜＃８の定義を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、以下において、同一又は類似の構成要素は、同一又は対応する参照符号で参照することがあり、また、複数の同一の構成要素を互いに区別する場合、参照符号に添字を付することがある。
【００１７】
本発明の技術的意義の理解を容易にするために、以下では、まず、２つの画像の類似度（差異の程度）を、各画素の各色の階調値又は各画素の輝度値のＳＡＤ（差分絶対値和）又はＳＳＤ（２乗誤差和）を用いて表す技術に生じ得る問題について説明する。
【００１８】
上述されているように、２つの画像の類似度（又は、２つの画像の画像データの類似度）は、最も典型的には、各画素の各色の階調値又は各画素の輝度値のＳＡＤ又はＳＳＤに基づいて算出される。例えば、比較画像＃１、＃２と参照画像の画像データがいずれもＲＧＢフォーマットで記述されている場合、比較画像＃１と参照画像の類似度Ｓ１及び比較画像＃２と参照画像の類似度Ｓ２は、最も単純には、ＳＡＤに基づく下記の式（３ａ）、（３ｂ）で算出され得る：
【数２】
2020115376.tif 000004
ここで、Ｒ１ｉ、Ｇ１ｉ、Ｂ１ｉは、それぞれ、比較画像＃１の画像データに記述された画素ｉのＲ階調値、Ｇ階調値及びＢ階調値（即ち、赤、緑、青の階調値）であり、Ｒ２ｉ、Ｇ２ｉ、Ｂ２ｉは、比較画像＃２の画像データに記述された画素ｉのＲ階調値、Ｇ階調値及びＢ階調値である。また、ＲＲＥＦｉ、ＧＲＥＦｉ、ＢＲＥＦｉは、それぞれ、参照画像の画像データに記述された画素ｉのＲ階調値、Ｇ階調値及びＢ階調値である。Σは、全画素についての和を表している。
【００１９】
しかしながら、発明者は、比較される画像データの２つの画像を特定の表示装置に表示した場合に、該表示装置に実際に表示される画像の差異の程度、又は、該表示装置を観察する観察者に実際に認識される画像の差異の程度は、差分絶対値和や２乗誤差和では適切に表現されていないことを見出した。
【００２０】
以下では、一例として、図１に図示されている比較画像＃１、＃２の画像データを参照画像の画像データと比較する場合について議論する。議論を簡単にするために、比較画像＃１、＃２、参照画像は、いずれも、４つの画素を有しており、比較画像＃１、＃２と参照画像の画像データにおいて、当該４つの画素のＲ階調値、Ｇ階調値及びＢ階調値が、いずれも、図１に図示されている値であるとする。例えば、参照画像の左上の画素の画像データのＲ階調値、Ｇ階調値及びＢ階調値は、いずれも１００である。
【００２１】
図１に示された比較画像＃１、＃２及び参照画像について、式（３ａ）、（３ｂ）に従って比較画像＃１と参照画像の類似度Ｓ１及び比較画像＃２と参照画像の類似度Ｓ２を算出すると、類似度Ｓ１、Ｓ２は、下記のように得られる： 
Ｓ１＝｜１００−９９｜＋｜１００−９９｜＋｜１００−９９｜＋
｜５０−５０｜＋｜５０−５０｜＋｜５０−５０｜＋
｜５０−５０｜＋｜５０−５０｜＋｜５０−５０｜＋
｜１００−１００｜＋｜１００−１００｜＋｜１００−１００｜
＝３
Ｓ２＝｜１００−１００｜＋｜１００−１００｜＋｜１００−１００｜＋
｜５０−４９｜＋｜５０−４９｜＋｜５０−４９｜＋
｜５０−５０｜＋｜５０−５０｜＋｜５０−５０｜＋
｜１００−１００｜＋｜１００−１００｜＋｜１００−１００｜
＝３
即ち、式（３ａ）、（３ｂ）に従って算出した類似度Ｓ１及びＳ２は同一である。
【００２２】
しかしながら、実際に比較画像＃１、＃２及び参照画像が表示装置に表示された場合には、当該表示装置の観測者は、比較画像＃１と参照画像との差異が、比較画像＃２と参照画像との差異よりも大きいと認識する。これは、各画素の各色の階調値のＳＡＤに基づいて算出された類似度（又は差異の程度）は、表示装置の観測者の認識する類似度（又は差異の程度）を完全に反映したものではないことを意味している。この議論は、各画素の各色の階調値のＳＳＤに基づいて類似度を算出した場合、及び、各画素の輝度値（Ｙデータ）のＳＡＤ又はＳＳＤに基づいて類似度を算出した場合にも同様に当てはまる。
【００２３】
発明者は、このような現象が生じる原因の一つが、各画素の各色の階調値又は各画素の輝度値のＳＡＤ又はＳＳＤに基づいて類似度（又は差異の程度）を評価する手法では、表示装置の入出力特性（一般に、ガンマ特性と呼ばれることがある）の影響を無視していることであることを見出した。
【００２４】
図２は、表示装置の入出力特性の一例を示すグラフである。表示装置の入出力特性は、一般に、非線形である。入力として与えられた画像データに、特定の画素の特定の色（例えば、赤色、緑色、又は青色）の階調値が記述されている場合、最も典型的には、表示装置の表示画面における該特定の画素の該特定の色の副画素の輝度は、該階調値のγ乗に比例する。γは、ガンマ値と呼ばれるパラメータであり、例えば、液晶表示装置やＯＬＥＤ（organic light emitting diode）表示装置のようなパネル表示装置では、通常、ガンマ値γは２．２に設定される。
【００２５】
表示装置の入出力特性が非線形であることに起因して、画像データに記述されている各画素の各色の階調値のＳＡＤ又はＳＳＤが同一であっても、該表示装置に実際に表示される画像においては、画像データに記述された階調値が相対的に大きい範囲にある場合に対応する副画素に生じる輝度の差が、階調値が相対的に小さい範囲にある場合に対応する副画素に生じる輝度の差よりも大きくなる。図１の例では、比較画像＃１と参照画像の左上の画素の階調値がいずれも１００の近傍である一方で、比較画像＃２と参照画像の右上の画素の階調値がいずれも５０の近傍である。この場合、比較画像＃１と参照画像との間に存在している１００の近傍の範囲における階調値の差“１”は、比較画像＃２と参照画像との間に存在している５０の近傍の範囲における階調値の差“１”よりも、該表示装置に実際に表示される画像における画素の輝度に大きな影響を与える。各画素の各色の階調値又は各画素の輝度値のＳＡＤ又はＳＳＤに基づいて類似度（又は差異の程度）を評価する手法では、このような輝度の差異を評価できない。以下に記述される実施形態では、表示装置の入出力特性が非線型であることを考慮した最適な類似度（又は差異の程度）を算出するための技術が提示される。
【００２６】
一実施形態では、２つの画像Ｐ、Ｑの画像データがＲＧＢフォーマットで与えられる場合に、画像Ｐ、Ｑの類似度Ｓ（又は、画像Ｐ、Ｑの画像データの類似度Ｓ）が、下記式（４）に従って算出される：
【数３】
2020115376.tif 000005
ＲＰｉ、ＧＰｉ、ＢＰｉは、それぞれ、画像Ｐの画像データに記述された画素ｉのＲ階調値、Ｇ階調値及びＢ階調値であり、ＲＱｉ、ＧＱｉ、ＢＱｉは、画像Ｑの画像データに記述された画素ｉのＲ階調値、Ｇ階調値及びＢ階調値である。Σは、画像Ｐ、Ｑの全画素についての和を表している。
【００２７】
なお、以下の説明においては、画像Ｐ、Ｑの画像データにおいて、Ｒ階調値、Ｇ階調値及びＢ階調値が０以上の整数で表現されているとする。プロセッサその他の半導体装置において画像データが取り扱われる場合、Ｒ階調値、Ｇ階調値及びＢ階調値は、一般に、２進数で表現されるから、Ｒ階調値、Ｇ階調値及びＢ階調値を０以上の整数で表現すると考えても一般性を失わない。
【００２８】
式（４）において、ｆ（ｘ）は、画像データにおける各画素の階調値（Ｒ階調値、Ｇ階調値、Ｂ階調値）の許容最小値を下限、許容最大値を上限とする定義域を有し、当該定義域において広義に単調増加する（monotonically non-decreasing）凸関数（convex function）である。凸関数は、下に凸である関数（downward-convex function）と呼ばれることもある。例えば、画像データにおいてＲ階調値、Ｇ階調値、Ｂ階調値がいずれも８ビットで表される場合、Ｒ階調値、Ｇ階調値、Ｂ階調値の許容最小値は０であり、許容最大値は２５５であり、よって、関数ｆ（ｘ）の定義域の下限は０であり、上限は２５５である。関数ｆ（ｘ）は、当該定義域において、狭義に単調増加する（monotonically increasing）凸関数であってもよい。
【００２９】
ここで、関数ｆ（ｘ）は、凸関数（下に凸である関数）であるから、非線形の関数であることに留意されたい。また、関数ｆ（ｘ）は、広義に単調増加する関数であり、且つ、凸関数でもあるから、定数関数ではない。
【００３０】
更に、ｇ（ｘ、ｙ、ｚ）は、ｘ、ｙ、ｚのそれぞれに依存する定数関数ではない関数である。言い換えれば、ｇ（ｘ、ｙ、ｚ）を用いて類似度Ｓを算出する式（４）は、画像Ｐ、Ｑの類似度Ｓが、３つの差分絶対値｜ｆ（ＲＰｉ）−ｆ（ＲＱｉ）｜、｜ｆ（ＧＰｉ）−ｆ（ＧＱｉ）｜、｜ｆ（ＢＰｉ）−ｆ（ＢＱｉ）｜に依存するように算出されることを意味している。式（４）によって算出された画像Ｐ、Ｑの類似度Ｓは、Ｒ階調値、Ｇ階調値、Ｂ階調値の差分絶対値｜ＲＰｉ−ＲＱｉ｜、｜ＧＰｉ−ＧＱｉ｜、｜ＢＰｉ−ＢＱｉ｜に依存して算出された類似度と比較して、表示装置の入出力特性が非線型であることを考慮した最適な類似度を算出することができる。
【００３１】
実際の実装においては、関数ｆ（ｘ）、ｇ（ｘ、ｙ、ｚ）の演算は、どのような技術的手段で実行してもよい。例えば、関数ｆ（ｘ）、ｇ（ｘ、ｙ、ｚ）の演算は、関数ｆ（ｘ）、ｇ（ｘ、ｙ、ｚ）を演算する専用のハードウェア回路で実行してもよいし、ルックアップテーブルを用いて実現してもよい。また、関数ｆ（ｘ）、ｇ（ｘ、ｙ、ｚ）の演算は、ソフトウェアによって行ってもよい。
【００３２】
好適な実施形態では、画像Ｐ、Ｑの類似度Ｓは、下記式（５）に従って算出される：
【数４】
2020115376.tif 000006
ここで、ｐは、０でない数であり、ＫＲ、ＫＧ、ＫＢは、類似度Ｓの算出において、それぞれ、赤、緑、青に与えられる重み付け係数である。なお、本明細書において、ある式に従って算出すると記載した場合、「従って」という文言は、当該式そのものを用いて算出する場合のみならず、当該式と等価な式を用いて算出する場合も含むことに留意されたい。例えば、ある特定式を、単に数学的に変形したに過ぎない式は、該特定式と等価な式である。重み付け係数ＫＲ、ＫＧ、ＫＢが正の値である場合には、式（５）が、
【数５】
2020115376.tif 000007
と変形可能であるが、この場合には式（５）と式（５’）が数学的に等価であることは、当業者には容易に理解されよう。
【００３３】
なお、ＫＲ、ＫＧ、ＫＢは、１であってもよく、この場合、式（５）は、下記式（６）のように変形可能である。
【数６】
2020115376.tif 000008
【００３４】
類似度Ｓの算出の容易性の観点では、ｐ＝１である、即ち、画像Ｐ、Ｑの類似度Ｓが、下記式（７）に従って算出されることが好ましい。
【数７】
2020115376.tif 000009
【００３５】
上述されているように、表示装置は、最も典型的には、表示装置の表示画面における特定の画素の特定の色の副画素の輝度が、画像データにおける該特定の色の階調値のγ乗（γは、当該表示装置のガンマ値）に比例するような入出力特性を有している。このような観点では、関数ｆ（ｘ）は、ｘのべき乗に依存するような関数であることが好ましい。例えば、関数ｆ（ｘ）が下記のように定義されることが好ましい。
ｆ（ｘ）＝ｘ＾ａ
ここで、演算子“＾”は、べき乗を表しており、ａは、１より大きい定数である。
【００３６】
特に、表示装置のガンマ値がγである場合、当該表示装置において使用される画像データに対応する画像の類似度Ｓの算出について使用されるｆ（ｘ）は、ｘのγ乗（γ≠１）に依存する関数であることが好ましい。例えば、画像Ｐ、Ｑの類似度Ｓは、下記式（８）に従って算出されることが好ましい。
【数８】
2020115376.tif 000010
式（８）は、式（７）において、関数ｆ（ｘ）を、下記のように定義することで得られることに留意されたい：
ｆ（ｘ）＝ｘ＾γ
【００３７】
表示装置（例えば、液晶表示装置やＯＬＥＤ表示装置）では、一般的に、ガンマ値γが２．２に設定されるから、画像Ｐ、Ｑの類似度Ｓは、下記式（９）に従って算出されることが好ましい：
【数９】
2020115376.tif 000011
【００３８】
上述のように、関数ｆ（ｘ）をｘのべき乗に依存するような関数として定義すること、例えば、類似度Ｓを式（８）、（９）に従って算出することは、２つの画像の画像データから表示装置に実際に表示される画像の差異を評価するために好適である。その一方で、べき乗の演算を厳密に行うハードウェア回路の回路規模は大きいので、関数ｆをｘのべき乗に依存するような関数として定義することは、実デバイスへの実装においては、回路規模の増大の問題を引き起こし得る。
【００３９】
このような問題に対応するためには、関数ｆ（ｘ）として、ｘのべき乗を近似する折れ線関数、又は、ｘのべき乗を近似するｘの多項式関数を用いることが好適である。ここでいう折れ線関数とは、そのグラフが線分で構成される連続関数である。図３は、ｘのべき乗を近似する折れ線関数として定義されたｆ（ｘ）の一例を示している。図３の例では、当該グラフが３本の線分で構成されるような連続関数である関数ｆ（ｘ）を示している。折れ線関数又は多項式関数を演算するハードウェア回路の規模は、べき乗の演算を厳密に行うハードウェア回路の規模と比較すると相当に小さくできるので、関数ｆ（ｘ）として、ｘのべき乗を近似する折れ線関数、又は、ｘのべき乗を近似するｘの多項式関数を用いることは、回路規模の低減に有効である。
【００４０】
特に、表示装置のガンマ値がγである場合には、関数ｆ（ｘ）として、ｘ＾γを近似する折れ線関数又はｘ＾γを近似する多項式関数が用いられることが好適である。例えば、表示装置のガンマ値が２．２である場合には、関数ｆ（ｘ）として、ｘ＾２．２を近似する折れ線関数、又は、ｘ＾２．２を近似する多項式関数を用いることが好ましい。
【００４１】
式（５）〜式（１０）において用いられる重み付け係数ＫＲ、ＫＧ、ＫＢは、それぞれ、赤色、青色、緑色の階調値が類似度Ｓに与える影響を調節するために用いられる。一実施形態では、重み付け係数ＫＲ、ＫＧ、ＫＢを、表示装置の特性、例えば、表示装置が備える表示パネルの色域に基づいて設定してもよい。これにより、表示装置に実際に表示される画像の差異の程度を一層に良く反映した類似度Ｓを算出可能である。
【００４２】
以下では、一例として、図４Ａ、図４Ｂに図示されている色域をそれぞれ有する表示パネル“Ａ”、“Ｂ”を備えた表示装置について議論しよう。図４Ａ、図４Ｂから理解されるように、表示パネル“Ｂ”の色域は、表示パネル“Ａ”と比較して、緑（Ｇ）の領域が広い。このような場合、表示パネル“Ｂ”が表現可能な緑の輝度は、表示パネル“Ａ”と比較すると高い。したがって、表示パネル“Ｂ”を備えた表示装置について類似度Ｓを算出する場合には、表示パネル“Ａ”を備えた表示装置と比較すると、緑について与えられた重み付け係数ＫＧを大きくすることが好ましい。他の色（赤、青）についても同様の議論が成立する。
【００４３】
上述されている２つの画像の類似度Ｓの算出は、ハードウェア回路によって実施してもよい。図５は、画像Ｐ、Ｑの類似度Ｓの算出をハードウェア回路によって行う画像処理装置１０の構成の一例を示すブロック図である。
【００４４】
図５の画像処理装置１０は、ＲＧＢフォーマットで与えられた画像Ｐ、Ｑの類似度Ｓを算出するように構成されている。図５において、画像Ｐの画素ｉの画像データは、記号“ＤＰｉ”で示されており、画像Ｑの画素ｉの画像データは、記号“ＤＱｉ”で示されている。画像Ｐの画素ｉの画像データＤＰｉは、画素ｉのＲ階調値ＲＰｉ、Ｇ階調値ＧＰｉ及びＢ階調値ＢＰｉを含んでいる。同様に、画像Ｑの画素ｉの画像データＤＱｉは、画素ｉのＲ階調値ＲＱｉ、Ｇ階調値ＧＱｉ、Ｂ階調値ＢＱｉを含んでいる。
【００４５】
画像処理装置１０は、ＲＧＢ階調データ変換回路１１、１２と、類似度演算回路１３と、設定レジスタ１４、１５とを備えている。ＲＧＢ階調データ変換回路１１は、Ｒ変換ブロック１１Ｒ、Ｇ変換ブロック１１Ｇ及びＢ変換ブロック１１Ｂを備えている。ＲＧＢ階調データ変換回路１１には、画像Ｐの各画素ｉの画像データＤＰｉが順次に与えられる。ＲＧＢ階調データ変換回路１１のＲ変換ブロック１１Ｒは、画像Ｐの各画素ｉの画像データＤＰｉのＲ階調値ＲＰｉに対して上述の関数ｆ（ｘ）を適用して値ｆ（ＲＰｉ）を算出する回路を備えている。同様に、Ｇ変換ブロック１１Ｇは、画像Ｐの各画素ｉの画像データＤＰｉのＧ階調値ＧＰｉに対して上述の関数ｆ（ｘ）を適用して値ｆ（ＧＰｉ）を算出する回路を備えており、Ｂ変換ブロック１１Ｂは、画像Ｐの各画素ｉの画像データＤＰｉのＢ階調値ＢＰｉに対して上述の関数ｆ（ｘ）を適用し、値ｆ（ＢＰｉ）を算出する回路を備えている。
【００４６】
同様に、ＲＧＢ階調データ変換回路１２は、Ｒ変換ブロック１２Ｒ、Ｇ変換ブロック１２Ｇ及びＢ変換ブロック１２Ｂを備えている。ＲＧＢ階調データ変換回路１２には、画像Ｑの各画素ｉの画像データＤＱｉが順次に与えられる。ＲＧＢ階調データ変換回路１２のＲ変換ブロック１２Ｒは、画像Ｑの各画素ｉの画像データＤＱｉのＲ階調値ＲＱｉに対して上述の関数ｆ（ｘ）を適用し、値ｆ（ＲＱｉ）を算出する回路を備えている。同様に、Ｇ変換ブロック１２Ｇは、画像Ｑの各画素ｉの画像データＤＱｉのＧ階調値ＧＱｉに対して上述の関数ｆ（ｘ）を適用し、値ｆ（ＧＱｉ）を算出する回路を備えており、Ｂ変換ブロック１２Ｂは、画像Ｑの各画素ｉの画像データＤＱｉのＢ階調値ＢＱｉに対して上述の関数ｆ（ｘ）を適用し、値ｆ（ＢＱｉ）を算出する回路を備えている。
【００４７】
類似度演算回路１３は、ＲＧＢ階調データ変換回路１１から受け取った値ｆ（ＲＰｉ）、ｆ（ＧＰｉ）、ｆ（ＢＰｉ）及びＲＧＢ階調データ変換回路１２から受け取った値ｆ（ＲＱｉ）、ｆ（ＧＱｉ）、ｆ（ＢＱｉ）に基づいて、式（４）〜（９）のいずれかに従って画像Ｐ、Ｑの類似度Ｓを算出し、類似度Ｓを示すデータを出力する。
【００４８】
設定レジスタ１４は、ＲＧＢ階調データ変換回路１１、１２において使用される関数ｆ（ｘ）に含まれる係数を指定する設定パラメータを保持している。設定レジスタ１４に保持されている設定パラメータを変更することで、関数ｆ（ｘ）を変更可能である。例えば、関数ｆ（ｘ）が、下記式
ｆ（ｘ）＝ｘ＾γ
で定義される場合、γを指定する設定パラメータが設定レジスタ１４に保持されてもよい。また、関数ｆ（ｘ）が、折れ線関数である場合には、該折れ線関数のグラフを構成する各線分を規定する式の係数を指定する設定パラメータが設定レジスタ１４に保持されてもよい。更に、関数ｆ（ｘ）が、ｘの多項式として表される場合には、該多項式の各項の係数を指定する設定パラメータが設定レジスタ１４に保持されていてもよい。
【００４９】
設定レジスタ１５は、関数ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）に含まれる係数を指定する設定パラメータを保持している。設定レジスタ１５に保持されている設定パラメータを変更することで、関数ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）を変更可能である。例えば、類似度Ｓが、式（５）、（７）、（８）、（９）のいずれかに従って算出される場合、設定レジスタ１５は、重み付け係数ＫＲ、ＫＧ、ＫＢを保持していてもよい。この場合、類似度Ｓは、設定レジスタ１５に保持されている重み付け係数ＫＲ、ＫＧ、ＫＢを用いて算出される。
【００５０】
画像Ｐ、Ｑの画像データがＲＧＢフォーマット以外のフォーマットで与えられる場合、画像Ｐ、Ｑの画像データがＲＧＢフォーマットの画像データに変換され、変換によって得られたＲＧＢフォーマットの画像データから類似度Ｓが算出されてもよい。図６は、このような構成の画像処理装置１０Ａの構成の例を示すブロック図である。
【００５１】
図６に図示されている画像処理装置１０Ａは、図５に図示されている画像処理装置１０と類似した構成を有しているが、画像データ変換回路１６、１７を追加的に備えている。画像データ変換回路１６は、ＲＧＢフォーマット以外のフォーマットを有する画像Ｐの画像データＤＰ＾を受け取り、画像データＤＰ＾から画像Ｐの各画素ｉのＲＧＢフォーマットの画像データＤＰｉを生成する。同様に、画像データ変換回路１７は、ＲＧＢフォーマット以外のフォーマットを有する画像Ｑの画像データＤＱ＾を受け取り、画像データＤＱ＾から画像Ｑの各画素ｉのＲＧＢフォーマットの画像データＤＱｉを生成する。ＲＧＢ階調データ変換回路１１、１２と類似度演算回路１３の動作は、上述されている通りであり、類似度演算回路１３から画像Ｐ、Ｑの類似度Ｓを示すデータが出力される。
【００５２】
画像Ｐ、Ｑの類似度Ｓの算出は、ソフトウェアによって実施してもよい。図７は、画像Ｐ、Ｑの類似度Ｓの算出をソフトウェアによって行う画像処理装置２０の構成の一例を概念的に示すブロック図である。画像処理装置２０は、コンピュータとして構成されており、プロセッサ２１（例えば、ＣＰＵ（central processing unit））と、主記憶装置２２と、入力装置２３と、表示装置２４と、外部記憶装置２５とを備えている。外部記憶装置２５には、画像処理ソフトウェア２６とデータファイル２７とが格納されている。画像処理ソフトウェア２６は、画像処理装置２０における画像処理、例えば、上述されている画像Ｐ、Ｑの類似度Ｓの算出を実行するために用いられるプログラムコードを有しており、上述されている画像Ｐ、Ｑの類似度Ｓの算出は、プロセッサ２１が画像処理ソフトウェア２６を実行することにより実施される。データファイル２７には、画像処理装置２０による画像処理の対象の画像データ（例えば、画像Ｐ、Ｑの画像データ）、該画像処理において用いられるデータ、及び、該画像処理の結果として得られるデータが格納される。画像処理装置２０への画像処理ソフトウェア２６のインストールは、例えば、画像処理ソフトウェア２６を記録した非一時的記録媒体（non-transitory recording medium）２８を用いて行ってもよい。
【００５３】
例えば、画像Ｐ、Ｑの画像データがデータファイル２７に格納されており、画像処理ソフトウェア２６は、画像Ｐ、Ｑの画像データに対して上述されている処理を行うことで画像Ｐ、Ｑの類似度Ｓを算出する。画像Ｐ、Ｑの画像データがＲＧＢフォーマット以外のフォーマットで与えられる場合、該画像データをＲＧＢフォーマットに変換する処理が行われ、この処理によって得られた画像データから類似度Ｓが算出されてもよい。
【００５４】
上述された本実施形態における画像の類似度の算出手法は、様々な画像処理に用いられ得る。例えば、画像圧縮において、複数の圧縮処理から最適な圧縮処理を選択するために用いてもよい。図８は、このような動作を実行する圧縮回路３０の構成の例を示すブロック図である。
【００５５】
図８の圧縮回路３０は、ＲＧＢフォーマットの画像データＤＩＮに対して圧縮処理を行って出力圧縮データＤＯＵＴを出力するように構成されており、圧縮ブロック３１１〜３１３と、展開ブロック３２１〜３２３と、ＲＧＢ階調データ変換回路３３１〜３３３、３４と、圧縮データ選択回路３５とを備えている。
【００５６】
圧縮ブロック３１１〜３１３は、画像データＤＩＮに対して第１乃至第３の圧縮処理を行って圧縮データ＃１〜＃３を生成する圧縮回路部を構成している。詳細には、圧縮ブロック３１１は、画像データＤＩＮに対して第１の圧縮処理（圧縮処理＃１）を行って圧縮データ＃１を生成する。同様に、圧縮ブロック３１２は、画像データＤＩＮに対して第２の圧縮処理（圧縮処理＃２）を行って圧縮データ＃２を生成し、圧縮ブロック３１３は、画像データＤＩＮに対して第３の圧縮処理（圧縮処理＃３）を行って圧縮データ＃３を生成する。
【００５７】
展開ブロック３２１〜３２３は、圧縮データ＃１〜＃３に対してそれぞれに対応する展開処理を行って展開データ＃１〜＃３を生成する展開回路部を構成している。詳細には、展開ブロック３２１は、圧縮データ＃１に対して圧縮処理＃１に対応する展開処理（展開処理＃１）を行って展開データ＃１を生成する。展開処理＃１によって得られた展開データ＃１は、画像データＤＩＮと同様にＲＧＢフォーマットを有している。同様に、展開ブロック３２２は、圧縮データ＃２に対して圧縮処理＃２に対応する展開処理（展開処理＃２）を行って展開データ＃２を生成し、展開ブロック３２３は、圧縮データ＃３に対して圧縮処理＃３に対応する展開処理（展開処理＃３）を行って展開データ＃３を生成する。展開処理＃２、＃３によって得られた展開データ＃２、＃３は、画像データＤＩＮと同様にＲＧＢフォーマットを有している。
【００５８】
ＲＧＢ階調データ変換回路３３１〜３３３は、上述のＲＧＢ階調データ変換回路１１、１２（図５参照）と同様の構成及び機能を有している。ＲＧＢ階調データ変換回路３３１は、展開データ＃１の各画素ｉのＲ階調値Ｒ１ｉ、Ｇ階調値Ｇ１ｉ、Ｂ階調値Ｂ１ｉに対して関数ｆ（ｘ）をそれぞれに適用することにより、値ｆ（Ｒ１ｉ）、ｆ（Ｇ１ｉ）、ｆ（Ｂ１ｉ）を算出する。同様に、ＲＧＢ階調データ変換回路３３２は、展開データ＃２の各画素ｉのＲ階調値Ｒ２ｉ、Ｇ階調値Ｇ２ｉ、Ｂ階調値Ｂ２ｉに対して関数ｆ（ｘ）をそれぞれに適用することにより、値ｆ（Ｒ２ｉ）、ｆ（Ｇ２ｉ）、ｆ（Ｂ２ｉ）を算出する。更に、ＲＧＢ階調データ変換回路３３３は、展開データ＃３の各画素ｉのＲ階調値Ｒ３ｉ、Ｇ階調値Ｇ３ｉ、Ｂ階調値Ｂ３ｉに対して関数ｆ（ｘ）をそれぞれに適用することにより、値ｆ（Ｒ３ｉ）、ｆ（Ｇ３ｉ）、ｆ（Ｂ３ｉ）を算出する。
【００５９】
ＲＧＢ階調データ変換回路３４も、上述のＲＧＢ階調データ変換回路１１、１２と同様の構成及び機能を有している。ＲＧＢ階調データ変換回路３４は、元の画像データＤＩＮの各画素ｉのＲ階調値ＲＩＮｉ、Ｇ階調値ＧＩＮｉ、Ｂ階調値ＢＩＮｉに対してそれぞれ関数ｆ（ｘ）をそれぞれに適用することにより、値ｆ（ＲＩＮｉ）、ｆ（ＧＩＮｉ）、ｆ（ＢＩＮｉ）を算出する。
【００６０】
圧縮データ選択回路３５は、展開データ＃１と元の画像データＤＩＮとの類似度Ｓ１、展開データ＃２と画像データＤＩＮとの類似度Ｓ２及び展開データ＃３と画像データＤＩＮとの類似度Ｓ３を算出し、類似度Ｓ１〜Ｓ３に基づいて圧縮データ＃１〜＃３のうちから選択した圧縮データを出力圧縮データＤＯＵＴとして出力する。
【００６１】
詳細には、一実施形態では、展開データ＃１と元の画像データＤＩＮとの類似度Ｓ１は、式（４）〜（９）のいずれかにおいて、画像Ｐ、Ｑの画像データとして、それぞれ展開データ＃１と元の画像データＤＩＮを適用することで算出される。同様に、展開データ＃２と元の画像データＤＩＮとの類似度Ｓ２は、式（４）〜（９）のいずれかにおいて、画像Ｐ、Ｑの画像データとして、それぞれ展開データ＃２と元の画像データＤＩＮを適用することで算出される。また、展開データ＃３と元の画像データＤＩＮとの類似度Ｓ３は、式（４）〜（９）のいずれかにおいて、画像Ｐ、Ｑの画像データとして、それぞれ展開データ＃３と元の画像データＤＩＮを適用することで算出される。
【００６２】
言い換えれば、展開データ＃ｋと元の画像データＤＩＮと類似度Ｓｋ（ｋは、１以上３以下の整数）は、下記式（１０）〜（１５）のいずれかに従って算出してもよい。
【数１０】
2020115376.tif 000012
【数１１】
2020115376.tif 000013
【数１２】
2020115376.tif 000014
【数１３】
2020115376.tif 000015
【数１４】
2020115376.tif 000016
【数１５】
2020115376.tif 000017
【００６３】
また、式（１０）〜（１３）に現れる関数ｆ（ｘ）についても、ｘのべき乗を近似する折れ線関数、又は、ｘのべき乗を近似するｘの多項式関数を用いることが好適である。特に、表示装置のガンマ値がγである場合には、関数ｆ（ｘ）として、ｘ＾γを近似する折れ線関数又はｘ＾γを近似する多項式関数が用いられることが好適である。
【００６４】
ＲＧＢ階調データ変換回路３３１〜３３３、３４において用いられる関数ｆ（ｘ）の係数は、設定レジスタ３６に格納される設定パラメータによって指定されてもよい。この場合、設定レジスタ３６に保持されている設定パラメータを変更することで、関数ｆ（ｘ）を変更可能である。例えば、関数ｆ（ｘ）が、下記式
ｆ（ｘ）＝ｘ＾γ
で定義される場合、γを指定する設定パラメータが設定レジスタ３６に保持されてもよい。また、関数ｆ（ｘ）が、折れ線関数である場合には、該折れ線関数のグラフを構成する各線分を規定する式の係数を指定する設定パラメータが設定レジスタ３６に保持されてもよい。更に、関数ｆ（ｘ）が、ｘの多項式として表される場合には、該多項式の各項の係数を指定する設定パラメータが設定レジスタ３６に保持されていてもよい。
【００６５】
また、圧縮データ選択回路３５における類似度Ｓｋ（ｋは、１以上３以下の整数）の算出に用いられる関数ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）の係数は、設定レジスタ３７に格納される設定パラメータによって指定されてもよい。この場合、設定レジスタ３７に保持されている設定パラメータを変更することで、関数ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）を変更可能である。例えば、類似度Ｓｋが、式（１１）、（１３）、（１４）、（１５）のいずれかに従って算出される場合、設定レジスタ３７は、重み付け係数ＫＲ、ＫＧ、ＫＢを保持していてもよい。この場合、類似度Ｓｋは、設定レジスタ３７に保持されている重み付け係数ＫＲ、ＫＧ、ＫＢを用いて算出される。
【００６６】
上記のように構成された圧縮回路３０は、複数の圧縮処理（図８の構成では３つの圧縮処理）のうちの最適な圧縮処理、より具体的には、圧縮歪みが最も少ない圧縮処理により生成された出力圧縮データＤＯＵＴを出力することができる。例えば、類似度Ｓ１〜Ｓ３が小さいほど類似度が高いとして類似度Ｓ１〜Ｓ３が定義される場合、類似度Ｓ１〜Ｓ３のうち最も小さいものに対応する圧縮データが出力圧縮データＤＯＵＴとして選択される。これにより、圧縮歪みが最も小さい圧縮処理によって生成された圧縮データが出力圧縮データＤＯＵＴとして出力される。本実施形態では、類似度Ｓ１〜Ｓ３が表示装置の入出力特性を考慮して算出されるので、表示装置に実際に表示される画像における圧縮歪みが小さい圧縮処理によって生成された圧縮データを出力圧縮データＤＯＵＴとして出力することができる。
【００６７】
図８に図示されている圧縮回路３０は、例えば、表示パネルを駆動する表示ドライバにおいて画像データに対して圧縮処理を行うために使用され得る。図９Ａは、このように構成された表示ドライバを備える表示装置４０の構成を示すブロック図である。表示装置４０は、表示パネル４１（例えば、液晶表示パネルやＯＬＥＤ表示パネル）と、表示ドライバ４２とを備えている。表示パネル４１は、表示部４１ａとＧＩＰ（gate in panel）回路４１ｂとを備えている。表示部４１ａには、画素とゲート線とソース線とが設けられている。ＧＩＰ回路４１ｂは、表示部４１ａに配置されたゲート線を駆動する。表示ドライバ４２は、プロセッサ４３から受け取った画像データと制御データとに応じて表示パネル４１のソース線を駆動すると共に、ＧＩＰ回路４１ｂを制御する。
【００６８】
表示ドライバ４２は、命令制御回路５１と、圧縮回路５２と、画像メモリ５３と、展開回路５４と、ソース線駆動回路５５と、階調発生回路５６と、タイミング制御回路５７と、設定レジスタ５８、５９とを備えている。
【００６９】
命令制御回路５１は、プロセッサ４３から受け取った画像データを圧縮回路５２に転送する。命令制御回路５１は、更に、プロセッサ４３から受け取った制御データに応答して表示ドライバ４２の各回路、例えば、階調発生回路５６やタイミング制御回路５７を制御する。
【００７０】
圧縮回路５２は、命令制御回路５１から受け取った画像データに対して圧縮処理を行って圧縮データを生成し、該圧縮データを画像メモリ５３に供給する。図９Ａの表示装置４０では、圧縮回路５２として、図８に図示されている圧縮回路３０が使用される。
【００７１】
画像メモリ５３は、圧縮回路５２から供給された圧縮データを一時的に保存する。圧縮データは、画像メモリ５３から読み出されて展開回路５４に供給される。
【００７２】
展開回路５４は、画像メモリ５３から読み出された圧縮データに対して展開処理を行って展開後画像データを生成し、該展開後画像データをソース線駆動回路５５に供給する。
【００７３】
ソース線駆動回路５５は、該展開後画像データに応答して表示パネル４１の表示部４１ａのソース線を駆動する。詳細には、ソース線駆動回路５５は、階調発生回路５６から受け取った階調電圧を用いて該展開後画像データに対応する電圧レベルを有するソース電圧を生成し、該ソース電圧で各ソース線を駆動する。
【００７４】
階調発生回路５６は、ソース電圧の生成に使用される階調電圧を発生し、ソース線駆動回路５５に供給する。
【００７５】
タイミング制御回路５７は、表示ドライバ４２の各回路及び表示パネル４１のＧＩＰ回路４１ｂの動作タイミングを制御する。
【００７６】
設定レジスタ５８は、圧縮回路５２において用いられる関数ｆ（ｘ）の係数を指定する設定パラメータを保持する。このような構成では、設定レジスタ５８に保持されている設定パラメータを変更することで、関数ｆ（ｘ）を変更可能である。例えば、関数ｆ（ｘ）が、下記式
ｆ（ｘ）＝ｘ＾γ
で定義される場合（例えば、圧縮回路５２において式（８）に従って類似度が算出される場合）、γを指定する設定パラメータが設定レジスタ５８に保持されてもよい。この場合、γとして、表示装置４０のガンマ値又は表示パネル４１のガンマ値が用いられることが好ましい。
【００７７】
また、表示装置４０のガンマ値又は表示パネル４１のガンマ値がγである場合には、関数ｆ（ｘ）として、ｘ＾γを近似する折れ線関数又はｘ＾γを近似する多項式関数が用いられることが好ましい。このとき、関数ｆ（ｘ）が、折れ線関数である場合には、該折れ線関数のグラフを構成する各線分を規定する式の係数を指定する設定パラメータが設定レジスタ５８に保持されてもよい。更に、関数ｆ（ｘ）が、ｘの多項式として表される場合には、該多項式の各項の係数を指定する設定パラメータが設定レジスタ５８に保持されてもよい。
【００７８】
設定レジスタ５９は、圧縮回路５２において使用される関数ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）に含まれる係数を指定する設定パラメータを保持している。設定レジスタ５９に保持されている設定パラメータを変更することで、関数ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）を変更可能である。例えば、圧縮回路５２において、類似度Ｓｋが、式（１１）、（１３）、（１４）、（１５）のいずれかに従って算出される場合、設定レジスタ５９は、重み付け係数ＫＲ、ＫＧ、ＫＢを保持していてもよい。この場合、類似度Ｓｋは、設定レジスタ５９に保持されている重み付け係数ＫＲ、ＫＧ、ＫＢを用いて算出される。
【００７９】
本実施形態では、プロセッサ４３から受け取った画像データを圧縮して圧縮データを生成し、該圧縮データを画像メモリ５３に供給する圧縮回路５２として、図８に図示されている圧縮回路３０が使用される。これにより、表示パネル４１に実際に表示される画像における圧縮歪みが小さい圧縮処理によって生成された圧縮データを生成することができる。
【００８０】
また、図８に図示されている圧縮回路３０は、表示ドライバに画像データを供給するタイミングコントローラに搭載されてもよい。図９Ｂは、このようなタイミングコントローラを備えた表示装置４０Ａの構成を示すブロック図である。表示装置４０Ａは、表示パネル４１と表示ドライバ４２Ａとタイミングコントローラ４４とを備えている。
【００８１】
タイミングコントローラ４４は、圧縮回路４４ａと、通信インターフェース４４ｂと、設定レジスタ４４ｃ、４４ｄとを備えている。圧縮回路４４ａは、表示パネル４１に表示すべき画像に対応する画像データを受け取り、該画像データを圧縮して圧縮データを生成する。図９Ｂの表示装置４０Ａでは、圧縮回路４４ａとして、図８に図示されている圧縮回路３０が使用される。通信インターフェース４４ｂは、圧縮回路４４ａによって生成された圧縮データを表示ドライバ４２Ａに送信し、更に、表示ドライバ４２Ａの動作を制御する制御データを表示ドライバ４２Ａに送信する。
【００８２】
設定レジスタ４４ｃは、圧縮回路４４ａにおいて用いられる関数ｆ（ｘ）の係数を指定する設定パラメータを保持する。このような構成では、設定レジスタ４４ｃに保持されている設定パラメータを変更することで、関数ｆ（ｘ）を変更可能である。例えば、関数ｆ（ｘ）が、下記式
ｆ（ｘ）＝ｘ＾γ
で定義される場合（例えば、圧縮回路４４ａにおいて式（８）に従って類似度が算出される場合）、γを指定する設定パラメータが設定レジスタ４４ｃに保持されてもよい。この場合、γとして、表示装置４０Ａのガンマ値又は表示パネル４１のガンマ値が用いられることが好ましい。
【００８３】
また、表示装置４０Ａのガンマ値又は表示パネル４１のガンマ値がγである場合には、関数ｆ（ｘ）として、ｘ＾γを近似する折れ線関数又はｘ＾γを近似する多項式関数が用いられることが好ましい。このとき、関数ｆ（ｘ）が、折れ線関数である場合には、該折れ線関数のグラフを構成する各線分を規定する式の係数を指定する設定パラメータが設定レジスタ４４ｃに保持されてもよい。更に、関数ｆ（ｘ）が、ｘの多項式として表される場合には、該多項式の各項の係数を指定する設定パラメータが設定レジスタ４４ｃに保持されてもよい。
【００８４】
設定レジスタ４４ｄは、圧縮回路４４ａにおいて使用される関数ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）に含まれる係数を指定する設定パラメータを保持している。設定レジスタ４４ｄに保持されている設定パラメータを変更することで、関数ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）を変更可能である。例えば、圧縮回路４４ａにおいて、類似度Ｓｋが、式（１１）、（１３）、（１４）、（１５）のいずれかに従って算出される場合、設定レジスタ４４ｄは、重み付け係数ＫＲ、ＫＧ、ＫＢを保持していてもよい。この場合、類似度Ｓｋは、設定レジスタ４４ｄに保持されている重み付け係数ＫＲ、ＫＧ、ＫＢを用いて算出される。
【００８５】
表示ドライバ４２Ａは、命令制御回路５１と、展開回路５４と、ソース線駆動回路５５と、階調発生回路５６と、タイミング制御回路５７とを備えている。図９Ｂの表示ドライバ４２Ａの構成及び動作は、図９Ａに図示された表示ドライバ４２の構成及び動作と類似しているが、圧縮回路５２と画像メモリ５３とが設けられていない点で相違する。命令制御回路５１は、タイミングコントローラ４４から受け取った圧縮データを展開回路５４に転送する。展開回路５４は、命令制御回路５１から受け取った圧縮データに対して展開処理を行って展開後画像データを生成し、該展開後画像データをソース線駆動回路５５に供給する。
【００８６】
他の応用例として、上述された本実施形態における画像の類似度の算出手法は、動きベクトルを検出する動き検出回路に適用してもよい。図１０は、このような動き検出回路６０の構成の例を示すブロック図である。
【００８７】
図１０の動き検出回路６０は、隣接するフレーム画像における特定のブロックの動きベクトル（即ち、移動方向及び移動量）を検出するように構成されている。図１１は、本実施形態における動きベクトルの検出について説明する図である。図１１に図示されているように、前フレーム画像の特定ブロック（例えば、１６×１６画素）に含まれる画像要素７１が、現フレーム画像において移動したとしよう。図１１の符号７２は、前フレーム画像において画像要素７１が存在していた位置を示している。本実施形態の動き検出回路６０は、該画像要素７１を含む該ブロックの動きベクトルを算出する。
【００８８】
詳細には、図１０に図示されているように、動き検出回路６０は、動き生成ブロック６１１〜６１Ｎと、ＲＧＢ階調データ変換回路６２１〜６２Ｎ、６３と、動きベクトル選択回路６４とを備えている。動き生成ブロック６１１〜６１Ｎは、現フレーム画像データ（現フレーム画像の画像データ）を受け取り、現フレーム画像について該特定ブロックを特定の移動方向に特定の移動量だけ移動させた画像に対応する画像データである移動データを生成する。ここで、動き生成ブロック６１ｋは（ｋは、１以上Ｎ以下の整数）、現フレーム画像について該特定ブロックを移動方向＃ｋに移動量＃ｋだけ移動させた画像に対応する画像データである移動データ＃ｋを生成する。図１２は、移動方向＃１〜＃Ｎ及び移動量＃１〜＃Ｎの定義の例を示しており、移動方向＃１〜＃８及び移動量＃１〜＃８が図示されている。
【００８９】
ＲＧＢ階調データ変換回路６２１〜６２Ｎは、上述のＲＧＢ階調データ変換回路１１、１２（図５参照）と同様の構成及び機能を有している。ＲＧＢ階調データ変換回路６２ｋ（ｋは、１以上Ｎ以下の整数）は、移動データ＃ｋの各画素ｉのＲ階調値Ｒｋｉ、Ｇ階調値Ｇｋｉ、Ｂ階調値Ｂｋｉに対してそれぞれ関数ｆ（ｘ）をそれぞれに適用することにより、値ｆ（Ｒｋｉ）、ｆ（Ｇｋｉ）、ｆ（Ｂｋｉ）を算出する。
【００９０】
ＲＧＢ階調データ変換回路６３も、上述のＲＧＢ階調データ変換回路１１、１２と同様の構成及び機能を有している。ＲＧＢ階調データ変換回路６３は、前フレーム画像の画像データの各画素ｉのＲ階調値ＲＰＲＥｉ、Ｇ階調値ＧＰＲＥｉ、Ｂ階調値ＢＰＲＥｉに対して関数ｆ（ｘ）をそれぞれに適用することにより、値ｆ（ＲＰＲＥｉ）、ｆ（ＧＰＲＥｉ）、ｆ（ＢＰＲＥｉ）を算出する。
【００９１】
動きベクトル選択回路６４は、移動データ＃１〜＃Ｎにそれぞれに対応する画像と前フレーム画像の類似度Ｓ１〜ＳＮをそれぞれ算出し、類似度Ｓ１〜ＳＮに基づいて該特定ブロックの動きベクトルを選択する。類似度Ｓ１〜ＳＮから、移動データ＃１〜＃Ｎに対応する画像のうち移動データ＃ｊに対応する画像が、前フレーム画像と最も類似すると判断された場合、移動データ＃ｊの生成に用いられた移動方向＃ｊ、移動量＃ｊを示す動きベクトルが選択される。このようにして、該特定ブロックの動きベクトルが検出される。
【００９２】
本実施形態の動き検出回路６０では、類似度Ｓ１〜ＳＮが表示装置の入出力特性を考慮して算出されるので、表示装置に実際に表示される画像における差異に基づいて動きベクトルが検出でき、動き予測の精度を向上させることができる。
【００９３】
以上には、本発明の実施形態が具体的に記述されているが、本発明は、上記の実施形態に限定されると解釈してはならない。本発明が様々な変更と共に実施され得ることは、当業者には自明的であろう。
【符号の説明】
【００９４】
１０、１０Ａ：画像処理装置
１１        ：ＲＧＢ階調データ変換回路
１１Ｂ      ：Ｂ変換ブロック
１１Ｇ      ：Ｇ変換ブロック
１１Ｒ      ：Ｒ変換ブロック
１２        ：ＲＧＢ階調データ変換回路
１２Ｂ      ：Ｂ変換ブロック
１２Ｇ      ：Ｇ変換ブロック
１２Ｒ      ：Ｒ変換ブロック
１３        ：類似度演算回路
１４、１５  ：設定レジスタ
１６、１７  ：画像データ変換回路
２０        ：画像処理装置
２１        ：プロセッサ
２２        ：主記憶装置
２３        ：入力装置
２４        ：表示装置
２５        ：外部記憶装置
２６        ：画像処理ソフトウェア
２７        ：データファイル
２８        ：非一時的記録媒体
３０        ：圧縮回路
３１１、３１２、３１３：圧縮ブロック
３２１、３２２、３２３：展開ブロック
３３１、３３２、３３３：ＲＧＢ階調データ変換回路
３４        ：ＲＧＢ階調データ変換回路
３５        ：圧縮データ選択回路
３６、３７  ：設定レジスタ
４０、４０Ａ：表示装置
４１        ：表示パネル
４１ａ      ：表示部
４１ｂ      ：ＧＩＰ回路
４２、４２Ａ：表示ドライバ
４３        ：プロセッサ
４４        ：タイミングコントローラ
４４ａ      ：圧縮回路
４４ｂ      ：通信インターフェース
４４ｃ、４４ｄ：設定レジスタ
５０        ：表示装置
５１        ：命令制御回路
５２        ：圧縮回路
５３        ：画像メモリ
５４        ：展開回路
５５        ：ソース線駆動回路
５６        ：階調発生回路
５７        ：タイミング制御回路
５８、５９  ：設定レジスタ
６０        ：動き検出回路
６１１〜６１Ｎ：動き生成ブロック
６２１〜６２Ｎ：ＲＧＢ階調データ変換回路
６３        ：ＲＧＢ階調データ変換回路
６４        ：動きベクトル選択回路
７１        ：画像要素
７２        ：位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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