(57)【要約】【課題】動きの大きい画像に対して、動き補償処理の有効／無効を切り換えることにより、動画応答性を向上させつつ、動き補償に起因する動画質の劣化を防止できるようにした画像表示装置を提供する。【解決手段】画像表示装置は、入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に、動き補償処理を施した画像信号を内挿することにより、入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換して液晶表示パネル１６へ出力するＦＲＣ部１０を備える。ＦＲＣ部１０は、入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間で検出される動きベクトルのヒストグラムを生成する動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇを備え、動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇにより生成された動きベクトルのヒストグラムに基づいて、動き補償処理の有効／無効を切り換える。【選択図】図３
2010057010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に、動き補償処理を施した画像信号を内挿することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換して表示パネルへ出力するレート変換手段を備えた画像表示装置であって、
前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間で検出される動きベクトルのヒストグラムを生成する動きベクトルヒストグラム生成手段を備え、
前記レート変換手段は、前記動きベクトルヒストグラム生成手段により生成された動きベクトルのヒストグラムに基づいて、動き補償処理の有効／無効を切り換えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置において、前記動きベクトルヒストグラム生成手段によりヒストグラムが生成された動きベクトルのうち、予め設定された検出範囲外の動きベクトルの数が所定値以上である場合に、前記レート変換手段は、動き補償処理を無効化することを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像表示装置において、前記動きベクトルヒストグラム生成手段によりヒストグラムが生成された動きベクトルのうち、０ベクトル付近の動きベクトルの数が所定値以下である場合に、前記レート変換手段は、動き補償処理を無効化することを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像表示装置において、前記動きベクトルヒストグラム生成手段によりヒストグラムが生成された動きベクトルのうち、フレーム間あるいはフィールド間において予め設定された検出範囲外の動きベクトルの数の変化量が所定量以上の場合に、前記レート変換手段は、動き補償処理を無効化することを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像表示装置において、前記レート変換手段は、動き補償処理を無効化する場合、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に、該フレームあるいはフィールドの画像信号を挿入することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の画像表示装置において、前記動きベクトルヒストグラム生成手段によりヒストグラムが生成された動きベクトルのうち、予め設定された検出範囲外の動きベクトルの数が第１の所定値以上であり、且つ、０ベクトル及び該０ベクトル付近の動きベクトルの数が共に第２の所定値以上である場合に、前記レート変換手段は、動き補償処理を有効にすることを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像表示装置において、前記動きベクトルヒストグラム生成手段によりヒストグラムが生成された動きベクトルの位置情報に基づいて、前記０ベクトル及び該０ベクトル付近の動きベクトルが画面中央付近に位置すると判定された場合に、前記レート変換手段は、動き補償処理を有効にすることを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像表示装置において、前記レート変換手段は、前記入力画像信号に含まれる連続したフレーム間あるいはフィールド間で動きベクトル情報を検出する動きベクトル検出部と、該検出した動きベクトル情報に基づいて、前記フレーム間あるいは前記フィールド間に内挿ベクトルを割り付ける内挿ベクトル割付部と、該割り付けた内挿ベクトルから内挿画像信号を生成する内挿画像生成部と、該生成した内挿画像信号を前記フレーム間あるいは前記フィールド間に内挿する画像内挿部とを有することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関し、フレームレートあるいはフィールドレートを変換する機能を備えた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置のようなホールド型表示方式における動きぼけを改善するために、フレーム間に画像を内挿することにより、フレームレート（フレーム数）を変換する技術が知られている。この技術はＦＲＣ(Frame Rate Converter)と呼ばれ、液晶表示装置等において実用化されている。
【０００３】
このフレームレートを変換する方法には、同一フレームの２回繰り返し読み出しや、フレーム間の直線内挿（線形補間）によるフレーム内挿などの各種の手法が知られている。しかしながら、線形補間によるフレーム内挿処理の場合、フレームレート変換に伴う動きの不自然さ（ジャーキネス、ジャダー）が発生するため、画質的には不十分なものであった。
【０００４】
そこで、上記ジャーキネスの影響等をなくして動画質を改善するために、動きベクトルを用いた動き補償型のフレーム内挿処理が提案されている。この動き補償処理によれば、動画像そのものをとらえて補正するため、解像度の劣化がなく、また、ジャーキネスの発生もなく、極めて自然な動画を得ることができる。さらに、内挿画像信号は動き補償して形成されるので、上述したホールド型表示方式に起因する動きぼけ妨害を十分に改善することが可能となる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、動き適応的に内挿フレームを生成することにより、表示画像のフレーム周波数を上げて、動きぼけの原因となる空間周波数特性の低下を改善するための技術が記載されている。これは、表示画像のフレーム間に内挿する少なくとも１つの内挿画像信号を、前後のフレームから動き適応的に形成し、形成した内挿画像信号をフレーム間に内挿して順次表示するようにしている。
【０００６】
上記のＦＲＣ技術は、ワンセグ（ワンセグメント放送）等の低フレームレート（１５ｆｐｓ）の画像信号に対しても動画応答性を高める効果があり、２倍のフレームレート（３０ｆｐｓ）に対応した携帯電話機などが実用化されている。
【０００７】
しかしながら、ワンセグ等の毎秒１５フレームの画像の場合、フレーム毎の要素が飛び飛びとなり、動きが大きい場合には、前フレームにあった要素が次フレームでなくなってしまったり、推定可能な範囲を超えてしまうことがある。このような場合では、画面の要素の動きベクトルの推定先（終点）が定まらず、該当部分について画面破綻（内挿画像のエラー）となってしまう。このため画像品位を劣化させていた。
【０００８】
これに対して、例えば、特許文献２には、動画表示時に発生する視覚的な表示ずれを少なくするために、正しい動きベクトルを検出できる動きベクトル検出回路が記載されている。これは、映像の揺らぎやノイズにより相関値演算部で求めた相関値にバラツキが生じ、最低相関値検出部で検出した最低相関値Ｓ１（例：９）が原点からかけ離れた誤ったブロックに対する相関値であり、原点に近いブロックに対する本来の最低相関値がＳ１より大きなＳ１ａ（例：１０）に変化した場合、相関値変換部は相関値演算部で求めた相関値のうちの乗算部の乗算値（１．５×最低相関値Ｓ１）以下の相関値を０に置換し、置換前の本来の最低相関値Ｓ１ａ（＞Ｓ１）も検出対象範囲に含める。動きベクトル生成部は、相関値０の複数ブロックのうちの原点に最も近いブロックに対する相関値０（置換前のＳ１ａに対応）を検出し、この検出相関値のブロック位置と原点とを始点、終点とする正しい動きベクトルを生成して出力する。
【特許文献１】特許第３２９５４３７号明細書
【特許文献２】特開平１１−４５０６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献２に記載の技術では、動き補償型のＦＲＣ処理時に画面（１フレーム）内の要素の動きが大きい場合、特に前フレームにあった要素が次フレームでなくなってしまうような場合に、画像間の相関がなくなるため、正しい動きベクトルを検出することはできない。従って、このような場合にはやはり動きベクトルの推定先（終点）を定めることができず、該当部分について画面破綻（内挿画像のエラー）となってしまい、画像品位を改善することはできない。
【００１０】
また、移動する人物等を略中心にしてカメラを振りながら撮影するような場合、前景となる人物以外の背景部分の動きが大きくなるため、この背景部分において上記と同様に動きベクトルの終点が定まらないことになる。しかし、視聴者は通常人物を注視しており、この人物以外の背景部分では画面破綻が気にならない場合もある。このような場合、むしろ動き補償を行ったほうが人物近傍の前景部分の動画応答性が向上するため望ましいが、上記の従来技術はこのような課題を解決するものではない。
【００１１】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、動きの大きい画像に対して、動き補償処理の有効／無効を切り換えることにより、動画応答性を向上させつつ、動き補償に起因する動画質の劣化を防止できるようにした画像表示装置を提供すること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る第１の技術手段は、入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に、動き補償処理を施した画像信号を内挿することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換して表示パネルへ出力するレート変換手段を備えた画像表示装置であって、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間で検出される動きベクトルのヒストグラムを生成する動きベクトルヒストグラム生成手段を備え、前記レート変換手段は、前記動きベクトルヒストグラム生成手段により生成された動きベクトルのヒストグラムに基づいて、動き補償処理の有効／無効を切り換えることを特徴としたものである。
【００１３】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記動きベクトルヒストグラム生成手段によりヒストグラムが生成された動きベクトルのうち、予め設定された検出範囲外の動きベクトルの数が所定値以上である場合に、前記レート変換手段は、動き補償処理を無効化することを特徴としたものである。
【００１４】
第３の技術手段は、第１の技術手段において、前記動きベクトルヒストグラム生成手段によりヒストグラムが生成された動きベクトルのうち、０ベクトル付近の動きベクトルの数が所定値以下である場合に、前記レート変換手段は、動き補償処理を無効化することを特徴としたものである。
【００１５】
第４の技術手段は、第１の技術手段において、前記動きベクトルヒストグラム生成手段によりヒストグラムが生成された動きベクトルのうち、フレーム間あるいはフィールド間において予め設定された検出範囲外の動きベクトルの数の変化量が所定量以上の場合に、前記レート変換手段は、動き補償処理を無効化することを特徴としたものである。
【００１６】
第５の技術手段は、第１〜第４のいずれか１の技術手段において、前記レート変換手段は、動き補償処理を無効化する場合、前記入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に、該フレームあるいはフィールドの画像信号を挿入することにより、前記入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換することを特徴としたものである。
【００１７】
第６の技術手段は、第１の技術手段において、前記動きベクトルヒストグラム生成手段によりヒストグラムが生成された動きベクトルのうち、予め設定された検出範囲外の動きベクトルの数が第１の所定値以上であり、且つ、０ベクトル及び該０ベクトル付近の動きベクトルの数が共に第２の所定値以上である場合に、前記レート変換手段は、動き補償処理を有効にすることを特徴としたものである。
【００１８】
第７の技術手段は、第６の技術手段において、前記動きベクトルヒストグラム生成手段によりヒストグラムが生成された動きベクトルの位置情報に基づいて、前記０ベクトル及び該０ベクトル付近の動きベクトルが画面中央付近に位置すると判定された場合に、前記レート変換手段は、動き補償処理を有効にすることを特徴としたものである。
【００１９】
第８の技術手段は、第１〜第７のいずれか１の技術手段において、前記レート変換手段は、前記入力画像信号に含まれる連続したフレーム間あるいはフィールド間で動きベクトル情報を検出する動きベクトル検出部と、該検出した動きベクトル情報に基づいて、前記フレーム間あるいは前記フィールド間に内挿ベクトルを割り付ける内挿ベクトル割付部と、該割り付けた内挿ベクトルから内挿画像信号を生成する内挿画像生成部と、該生成した内挿画像信号を前記フレーム間あるいは前記フィールド間に内挿する画像内挿部とを有することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、動きの大きい画像に対して、動き補償処理の有効／無効を切り換えることができるため、動画応答性を向上させつつ、動き補償に起因する動画質の劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る画像表示装置の好適な実施の形態について説明する。本実施形態の画像表示装置は、フレームレートあるいはフィールドレートを変換するＦＲＣ機能を備えるものとする。なお、本発明は、フィールド信号及び内挿フィールド信号、フレーム信号及び内挿フレーム信号のいずれに対しても適用できるものであるが、両者（フィールドとフレーム）は互いに類似の関係にあるため、フレーム信号及び内挿フレーム信号を代表例として説明するものとする。
【００２２】
図１は、本発明の画像表示装置が備える動き補償型フレームレート変換部の構成例を示すブロック図である。図中、１０はフレームレート変換部（以下、ＦＲＣ部）で、該ＦＲＣ部１０は、本発明のレート変換手段に相当し、入力画像信号に含まれる２つの連続したフレーム間で動きベクトルを検出するベクトル検出部１１と、検出した動きベクトルに基づいて内挿フレーム（内挿画像）を生成するフレーム生成部１２とから構成される。なお、ベクトル検出部１１は、動きベクトル検出に反復勾配法を用いた場合の例について示すが、この反復勾配法に限定されず、ブロックマッチング法などを用いてもよい。
【００２３】
ここで、反復勾配法の特徴は、動きベクトルの検出がブロック単位で可能であるため、数種類の動き量が検出でき、また、小領域の動物体でも動きベクトルを検出することができる。また、回路構成も他の方式（ブロックマッチング法など）と比較して小規模で実現することができる。この反復勾配法では、被検出ブロックに対して、すでに検出された近傍のブロックの動きベクトルを初期偏位ベクトルとして、これを起点として勾配法の演算を繰り返す方法が用いられる。この方法によれば、勾配法の繰り返しは２回程度でほぼ正確な動き量を得ることができる。
【００２４】
図１において、ベクトル検出部１１は、入力画像信号（ＲＧＢ信号）から輝度信号（Ｙ信号）を抽出する輝度信号抽出部１１ａと、抽出したＹ信号にＬＰＦを掛けて高域部の帯域を制限するための前処理フィルタ１１ｂと、動き検出用フレームメモリ１１ｃと、初期ベクトル候補を蓄積するための初期ベクトルメモリ１１ｄと、反復勾配法を用いてフレーム間の動きベクトルを検出する動きベクトル検出部１１ｅと、検出した動きベクトルに基づいてフレーム間に内挿ベクトルを割り付ける内挿ベクトル評価部１１ｆとを備える。
【００２５】
上記反復勾配法の演算は画素の微分成分を用いているため、ノイズの影響を受け易く、また、検出ブロック内の勾配の変化量が多いと演算誤差が大きくなるため、前処理フィルタ１１ｂにおいてＬＰＦをかけて高域部の帯域を制限しておく。初期ベクトルメモリ１１ｄには、初期ベクトル候補として、前々フレームで既に検出されている動きベクトル（初期ベクトル候補）を蓄積しておく。
【００２６】
動きベクトル検出部１１ｅは、初期ベクトルメモリ１１ｄに蓄積されている初期ベクトル候補の中から被検出ブロックの動きベクトルに最も近い動きベクトルを初期ベクトルとして選択する。すなわち、被検出ブロック近傍のブロックにおける既検出動きベクトル（初期ベクトル候補）の中からブロックマッチング法により初期ベクトルを選択する。そして、動きベクトル検出部１１ｅは、選択した初期ベクトルを起点として、勾配法演算によって前フレームと現フレーム間の動きベクトルを検出する。
【００２７】
内挿ベクトル評価部１１ｆは、本発明の内挿ベクトル割付部に相当し、動きベクトル検出部１１ｅにより検出された動きベクトルを評価し、その評価結果に基づいて最適な内挿ベクトルをフレーム間の内挿ブロックに割り付けて、フレーム生成部１２に出力する。
【００２８】
フレーム生成部１２は、２つの入力フレーム（前フレーム、現フレーム）を蓄積するための内挿用フレームメモリ１２ａと、内挿用フレームメモリ１２ａからの２つの入力フレームと内挿ベクトル評価部１１ｆからの内挿ベクトルとに基づいて内挿フレームを生成する内挿フレーム生成部１２ｂと、入力フレーム（前フレーム、現フレーム）を蓄積するためのタイムベース変換用フレームメモリ１２ｃと、タイムベース変換用フレームメモリ１２ｃからの入力フレームに内挿フレーム生成部１２ｂからの内挿フレームを挿入するタイムベース変換部１２ｄとを備える。
【００２９】
なお、内挿フレーム生成部１２ｂは、本発明の内挿画像生成部に相当し、タイムベース変換部１２ｄは、本発明の画像内挿部に相当する。
【００３０】
図２は、フレーム生成部１２による内挿フレーム生成処理の一例を説明するための図である。内挿フレーム生成部１２ｂは、内挿ブロックに割り付けられた内挿ベクトルＶを前フレーム、現フレームに伸ばして、各フレームとの交点近傍の画素を用いて内挿ブロック内の各画素を補間する。例えば、前フレームでは近傍３点よりＡ点の輝度を算出する。現フレームでは近傍３点よりＢ点の輝度を算出する。内挿フレームではＰ点の輝度をＡ点とＢ点の輝度から補間する。Ｐ点の輝度は、例えばＡ点の輝度とＢ点の輝度の平均としてもよい。
【００３１】
上記のようにして生成された内挿フレームは、タイムベース変換部１２ｄに送られる。タイムベース変換部１２ｄは、前フレーム、現フレームの間に、内挿フレームを挟み込んで、フレームレートを変換する処理を行う。このように、ＦＲＣ部１０により、入力画像信号（６０フレーム／秒）を、動き補償された出力画像信号（１２０フレーム／秒）へ変換でき、これを表示パネルに出力することにより、動きぼけを低減して動画質を改善することが可能となる。なお、ここでは、６０フレーム／秒の入力画像信号を、１２０フレーム／秒の出力画像信号にフレームレート変換する場合について説明するが、例えば９０フレーム／秒、１８０フレーム／秒の出力画像信号を得る場合に適用しても良いことは言うまでもない。
【００３２】
（第１の実施形態）
本発明の画像表示装置は、図１に示したＦＲＣ部１０を備え、ＦＲＣ処理を行う際に、動きベクトルのヒストグラムに応じて、動き補償処理の有効／無効を切り換えることにより、画像品位の劣化を防止することにある。なお、本発明は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、電気泳動ディスプレイなどのホールド型の表示特性を有する画像表示装置全般に適用可能であるが、以下の実施形態においては、表示パネルとして液晶表示パネルを用いた液晶表示装置に本発明を適用した場合を代表例として説明する。
【００３３】
なお、本発明によるフレームレート変換処理は、ワンセグ等の放送波のみでなく、「ｙｏｕｔｕｂｅ」等の低品質のインターネット動画を視聴する際にも好適に用いることができる。
【００３４】
図３は、本発明に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図で、図中、１３は画像処理部、１４は制御部、１５は電極駆動部、１６は液晶表示パネルを示す。ＦＲＣ部１０は、動きベクトル検出部１１ｅ、内挿ベクトル評価部１１ｆ、動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇ、内挿用フレームメモリ１２ａ、内挿フレーム生成部１２ｂ、タイムベース変換部１２ｄを備える。なお、ここでは本発明に係る要部構成のみを図示し、図１に示した輝度信号抽出部１１ａ、前処理フィルタ１１ｂ、動き検出用フレームメモリ１１ｃ、初期ベクトルメモリ１１ｄ、及びタイムベース変換用フレームメモリ１２ｃの記載は省略するものとする。
【００３５】
画像処理部１３は、ＦＲＣ部１０の前段に設けられ、入力画像信号に対して各種の画像処理を施してＦＲＣ部１０に出力する。
制御部１４は、図３に示す各部（ＦＲＣ部１０，画像処理部１３，電極駆動部１５，液晶表示パネル１６）を制御するためのＣＰＵやメモリなどで構成され、ＦＲＣ部１０におけるＦＲＣ処理を制御する。
【００３６】
電極駆動部１５は、制御部１４の制御により、液晶表示パネル１６に必要な表示タイミング信号を生成する。また、電極駆動部１５は、液晶表示パネル１６の表示動作をコントロールするために必要な表示制御信号を出力する。具体的には、電極駆動部１５は、ＦＲＣ部１０によりフレームレート変換された画像データに基づき液晶表示パネル１６のゲートドライバにより走査電極を駆動させ、ソースドライバによりデータ電極を駆動させる。
【００３７】
液晶表示パネル１６は、図示しないバックライトからの光により背面から照明される。そして２つの基板の間に注入されている異方性誘電率を有する液晶層に印加される電界の強さに応じて、基板を透過する照明光の量を調整して画像を表示させる。
【００３８】
図３において、画像処理部１３から出力された２つの入力フレーム（前フレーム，現フレーム）は、動きベクトル検出部１１ｅと内挿用フレームメモリ１２ａに入力される。動きベクトル検出部１１ｅは２つの入力フレーム間で動きベクトルを検出して動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇと内挿ベクトル評価部１１ｆに出力する。また、内挿用フレームメモリ１２ａは２つの入力フレームを蓄積・保持する。
【００３９】
動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇは、本発明の動きベクトルヒストグラム生成手段に相当し、動きベクトル検出部１１ｅで検出された動きベクトルに基づいてヒストグラムを生成し、生成したヒストグラム情報を制御部１４に出力する。
一方、内挿ベクトル評価部１１ｆは、動きベクトル検出部１１ｅにより検出された動きベクトルを評価し、その評価結果に基づいて最適な内挿ベクトルをフレーム間の内挿ブロックに割り付けて、内挿フレーム生成部１２ｂに出力する。
なお、説明上、動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇと内挿ベクトル評価部１１ｆとを別々に示しているが、動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇを内挿ベクトル評価部１１ｆに含めて構成してもよい。
【００４０】
制御部１４は、動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇにより生成された動きベクトルのヒストグラム情報に基づいて、動き補償処理の有効／無効を切り換えるためのオン／オフ信号を内挿フレーム生成部１２ｂに出力する。このオン／オフ信号がオンの場合に動き補償処理が有効にされ、オフの場合に動き補償処理が無効にされる。例えば、動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇによりヒストグラムが生成された動きベクトルのうち、予め設定された検出範囲外の動きベクトルの数が所定値以上である場合、制御部１４はオフ信号を内挿フレーム生成部１２ｂに出力し、内挿フレーム生成部１２ｂは、オフ信号に従って動き補償処理を無効化する。この場合、内挿フレーム生成部１２ｂは、動き補償処理のための内挿フレーム生成処理を行わず、内挿用フレームメモリ１２ａから前フレームを読み出す。なお、上記のヒストグラムによる動き補償処理の有効／無効の判定方法については後述の図４〜図６に基づいて説明する。
【００４１】
一方、内挿フレーム生成部１２ｂは、制御部１４からオン信号が入力されると、動き補償処理が有効と判定し、内挿用フレームメモリ１２ａからの２つの入力フレーム（前フレーム，現フレーム）と内挿ベクトル評価部１１ｆからの内挿ベクトルとに基づいて内挿フレームを生成する。
【００４２】
タイムベース変換部１２ｄは、タイムベース変換用フレームメモリ１２ｃからの入力フレーム（前フレーム，現フレーム）に内挿フレーム生成部１２ｂからの内挿フレームまたは前フレームを挿入する処理を行う。すなわち、タイムベース変換部１２ｄは、前フレームと現フレーム間に、内挿フレームを挟み込んで、動き補償によるフレームレート変換処理を行うか、あるいは、前フレームと現フレーム間に、前フレームを挟み込んで、同じフレームの繰り返し出力によるフレームレート変換処理を行う。
【００４３】
このように、ＦＲＣ部１０は、動き補償処理を無効化する場合、入力画像信号のフレーム間に、そのフレームの画像信号を挿入することにより、入力画像信号のフレーム数を変換する処理、換言すれば、前フレームと現フレーム間に、同一フレームを挟み込んで、同一フレームの繰り返し出力によるフレームレート変換処理を行う。上記例では前フレームを２回出力する例としたが、後フレームを２回出力するようにしてもよい。
【００４４】
図４は、動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇにより生成されるヒストグラム情報の一例を示す図である。このヒストグラム情報の例は、動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇによりヒストグラムが生成された動きベクトルのうち、予め設定された検出範囲外の動きベクトルの数が所定値以上の場合を示すものである。例えば、動きベクトルの検出範囲を±３２画素とし、この検出範囲に含まれない、すなわち終点のない動きベクトルの値を４０と設定する。なお、動きベクトルの頻度（数）に対して設定される設定値は予め図示しないメモリ等に格納されており、制御部１４はこの設定値に基づいて動きベクトル値が４０となった動きベクトルの数を判定する。制御部１４は、動きベクトル値が４０となった動きベクトルの数が設定値を超えた場合、ＦＲＣ部１０にオフ信号を出力し、前フレームを２回繰り返し出力するようにＦＲＣ部１０を制御する。
【００４５】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置によるフレームレート変換処理の一例を説明するための図で、図中、ｆ１〜ｆ３は入力フレーム、ｆ１′は内挿フレーム、ｃはフレーム内の要素（自動車）を示す。自動車ｃはフレーム内を左から右に移動しているものとする。本例の入力フレームｆ１，ｆ２では自動車ｃが存在しているが、入力フレームｆ３では自動車ｃが走り去ってしまいなくなっている。従って、入力フレームｆ２，ｆ３の間で自動車ｃの動きベクトルを検出しようとすると、±３２画素の検出範囲外であるため、自動車ｃの動きベクトルの値は終点のない動きベクトル値４０に割り当てられる。
【００４６】
そして、制御部１４により動きベクトル値４０を持つ動きベクトルの数が設定値以上と判定されると、前フレームを２回繰り返し出力するようにＦＲＣ部１０が制御される。この結果、入力フレームｆ１，ｆ２の間には動き補償処理が施された内挿フレームｆ１′が内挿され、入力フレームｆ２，ｆ３の間には入力フレームｆ２がそのまま挿入される。
【００４７】
これにより、動きが大きく動きベクトルの推定先（終点）を定めることができない場合であっても、該当部分（上記例の自動車ｃ）における画面破綻（内挿画像のエラー）を防止できるため、画像品位を維持しながらＦＲＣ処理を行うことができる。
【００４８】
図６は、動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇにより生成されるヒストグラム情報の他の例を示す図である。この動きベクトルのヒストグラム情報は画像全体の動きを把握するための指標として用いられる。例えば、前述したように、動きベクトルの検出範囲が±３２画素であり、フレーム内の全画素がこの検出範囲に含まれていれば、動きベクトルのヒストグラムは図６（Ａ）に示すようになる。また、動きが激しく静止要素が少ない場合には、０ベクトル付近の動きベクトルが少なくなるため、動きベクトルのヒストグラムは図６（Ｂ）に示すようになる。また、動きが激しく画素の大半が検出範囲外で終点がない場合には、検出範囲（±３２画素）に含まれる画素が少ないため、動きベクトルのヒストグラムは図６（Ｃ）に示すようになる。
【００４９】
本発明の場合、動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇが、動きベクトルの検出範囲を±３２画素とし、この検出範囲に含まれない終点のない動きベクトルの値を４０としてヒストグラムを生成する。制御部１４は予め設定された設定値に基づいて動きベクトル値が４０となった動きベクトルの数を判定する。制御部１４は、この動きベクトルの数が設定値を超えた場合、ＦＲＣ部１０にオフ信号を出力して動き補償処理を無効化し、前フレームを２回繰り返し出力するようにＦＲＣ部１０を制御する。
【００５０】
また、図６（Ｂ）に示すように、動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇによりヒストグラムが生成された動きベクトルのうち、０ベクトル付近の動きベクトルの数が設定値以下である場合には、動きの大きい画像であることが推定される。この場合にも、制御部１４は、ＦＲＣ部１０にオフ信号を出力して動き補償処理を無効化し、前フレームを２回繰り返し出力するようにＦＲＣ部１０を制御してもよい。なお、このときの設定値は、動きベクトル値４０に対する設定値よりも小さいものとする。
【００５１】
また、上記以外にも、動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇによりヒストグラムが生成された動きベクトルのうち、フレーム間において予め設定された検出範囲外の動きベクトルの数の変化量が所定量以上の場合にも、動きの大きい画像であることが推定される。例えば、現フレームの動きベクトル値４０を持つ動きベクトルの数が、前フレームに比べて所定量以上増加した場合に、制御部１４は、ＦＲＣ部１０にオフ信号を出力して動き補償処理を無効化し、前フレームを２回繰り返し出力するようにＦＲＣ部１０を制御してもよい。
【００５２】
なお、動き補償処理を行わずにフレームレートを変換する方法としては、動きベクトル検出部１１ｅで検出された動きベクトルの出力を０ベクトルにする、あるいは、内挿ベクトル評価部１１ｆで割り付けた内挿ベクトルの出力を０ベクトルにすることにより、動き補償処理を無効化することもできる。この方法によれば、内挿ベクトルが０ベクトルとなるため、結果的に同じフレームが内挿されることになる。この場合、内挿フレーム生成部１２ｂにおいて同一フレームを内挿用フレームメモリ１２ａから読み出す必要はない。
【００５３】
本実施形態によれば、ワンセグのような低フレームレートの画像を高フレームレートに変換して視聴する際に、動きの大きい画像であっても、内挿画像のエラーによる画面乱れを低減し、高品位な画像を提供することができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置によるフレームレート変換処理の一例を説明するための図で、図中、２１は前景画像（本例では人物）、２２は背景画像を示す。ここでは１フレームが前景画像２１と背景画像２２とで構成される。本実施形態では、動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇによりヒストグラムが生成された動きベクトルのうち、予め設定された検出範囲外の動きベクトルの数が第１の所定値以上であり、且つ、０ベクトル及び０ベクトル付近の動きベクトルの数が共に第２の所定値以上である場合に、ＦＲＣ部１０において動き補償処理を有効にする。
【００５５】
例えば、移動する人物等を略中心にしてカメラを振って撮影する場合には、図７（Ａ）に示すように、人物である前景画像２１の動きが少なく（ほぼ静止状態）、前景画像２１以外の背景画像２２の動きが大きくなる。従って、この場合のヒストグラムは図７（Ｂ）に示すようになる。第１の実施形態であれば、動きベクトル値４０を持つ動きベクトルの数が所定値（第１の所定値）以上であるため、前フレームを挿入することになる。しかし、通常視聴者は前景画像２１の人物を注視しているのであって、それ以外の部分である背景画像２２の画面破綻はそれほど気にならないものと考えられる。
【００５６】
そこで、図７（Ｂ）に示すように、人物近傍に相当する０ベクトル及び０ベクトル付近の動きベクトルに対して第２の設定値を設け、０ベクトル及び０ベクトル付近の動きベクトルの数が共に第２の設定値以上であった場合には通常の動き補償による内挿処理を行う。こうすることによって、検出範囲以外の動きベクトルの数が設定値以上であっても、動きの少ない部分の動きベクトル（すなわち、０ベクトル及び０ベクトル付近の動きベクトル）が所定数以上ある場合には、通常の動き補償による内挿処理を行うことができるため、視聴者が注視する部分の動画応答性を向上させることができる。
【００５７】
ここで、前述の図５に示した例の場合、図７（Ｃ）に示すようなヒストグラムになることが予想される。この例の場合、カメラがパンニングしていないため、自動車ｃの背景が静止状態であれば、０ベクトルの数が最も大きくなるものと考えられる。従って、背景に相当する０ベクトルの数と、自動車ｃに相当する検出範囲外の動きベクトルの数とが大きくなる。一方、図７（Ｂ）に示す例の場合、カメラがパンニングしているため、カメラで追っている人物とその周辺は０ベクトル及び０ベクトル付近の動きベクトルとなり、それ以外の背景は検出範囲外の動きベクトルとなるため、人物周辺に相当する０ベクトル及び０ベクトル付近の動きベクトルの数と、それ以外の背景に相当する検出範囲外の動きベクトルの数とが大きくなる。
【００５８】
これより、図７（Ｃ）の場合、０ベクトルの数に比べて０ベクトル付近の動きベクトルの数が少ないため、０ベクトルの数は設定値を上回るが０ベクトル付近の動きベクトルの数は設定値を下回ることになる。これに対して、図７（Ｂ）の場合、０ベクトルの数及び０ベクトル付近の動きベクトルの数が共に多いため、０ベクトル及び０ベクトル付近の動きベクトルの数は共に設定値を上回ることになる。なお、０ベクトル付近の動きベクトルとは、例えば±１０画素の範囲に入る動きベクトルとする。
【００５９】
従って、０ベクトル及び０ベクトル付近の動きベクトルの数が共に設定値を上回るか否かを判定することで、図５に示した画像と図７（Ａ）に示す画像とを判別することができる。
【００６０】
また、図７（Ａ）に示す画像の場合、パンニングにより、画面中央付近に０ベクトル及び０ベクトル付近の動きベクトルが集中することになる。そこで、制御部１４は、動きベクトルヒストグラム生成部１１ｇによりヒストグラムが生成された動きベクトルの位置情報を取得し、取得した位置情報に基づいて、０ベクトル及び０ベクトル付近の動きベクトルが画面中央付近に位置するか否かを判定してもよい。これにより、図７（Ａ）の画像をより確実に判別することが可能となる。ここで、動きベクトル検出部１１ｅは、動きベクトルを検出する際に画素毎の動きを見ているため、各動きベクトルの位置情報を取得することができる。そして、この位置情報が制御部１４に入力され、制御部１４により０ベクトル及び０ベクトル付近の動きベクトルが画面中央付近に位置すると判定された場合に、ＦＲＣ部１０が動き補償処理を有効にする。
【００６１】
本実施形態によれば、移動する人物等を略中心にしてカメラを振って撮影する場合などに、画像中の人物（動きが少ない部分）の動き補償を優先することによって、視聴者が注視する部分の動画質を向上させ、画像全体としての品位を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の画像表示装置が備える動き補償型フレームレート変換部の構成例を示すブロック図である。
【図２】フレーム生成部による内挿フレーム生成処理の一例を説明するための図である。
【図３】本発明に係る液晶表示装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図４】動きベクトルヒストグラム生成部により生成されるヒストグラム情報の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置によるフレームレート変換処理の一例を説明するための図である。
【図６】動きベクトルヒストグラム生成部により生成されるヒストグラム情報の他の例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置によるフレームレート変換処理の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０…フレームレート変換（ＦＲＣ）部、１１…ベクトル検出部、１１ａ…輝度信号抽出部、１１ｂ…前処理フィルタ、１１ｃ…動き検出用フレームメモリ、１１ｄ…初期ベクトルメモリ、１１ｅ…動きベクトル検出部、１１ｆ…内挿ベクトル評価部、１１ｇ…動きベクトルヒストグラム生成部、１２…フレーム生成部、１２ａ…内挿用フレームメモリ、１２ｂ…内挿フレーム生成部、１２ｃ…タイムベース変換用フレームメモリ、１２ｄ…タイムベース変換部、１３…画像処理部、１４…制御部、１５…電極駆動部、１６…液晶表示パネル。
【図１】
2010057010.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2010057010.tif 000006
【図５】
2010057010.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010057010.tif 000009