(57)【要約】  本発明は、モノクロ画像データを、カラー表示画像データ群に変換する画像処理方法及び画像処理装置であって、テストパターンを測定して液晶パネル２の表示特性を取得するとともに、各モノクロ画像データの信号値につき、候補カラー表示画像データを選択し、各モノクロ画像データの信号値に対応する目標輝度情報、目標色度情報のうち少なくとも一方を取得し、各候補カラー表示画像データにつき、表示特性に基づいて輝度及び色度のうち少なくとも一方を算出して、算出された各輝度と目標輝度との対比及び各色度と目標色度との対比のうち少なくとも一方に基づいて、候補カラー表示画像データの中から各モノクロ画像データの信号値に対応するカラー表示画像データの信号値を決定する。そして、決定されたモノクロ画像データの信号値とカラー表示画像データの信号値とを対応付けることを特徴とする。
2008044437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ＋ｍ（ｎは８以上の正の整数、ｍは２以上の正の整数）ビットの１チャンネルのモノクロ画像データを、予め設定された対応付けに基づいて、ｎビットの３チャンネル以上のカラー表示画像データ群に変換する画像処理方法であって、
カラー表示手段に表示されたカラー表示画像データの組み合わせからなるテストパターンを測定することにより、前記カラー表示手段の表示特性を取得する表示特性取得工程と、
前記モノクロ画像データの信号値それぞれについて、異なる信号値を有する複数の候補カラー表示画像データを選択する候補選択工程と、
前記モノクロ画像データの信号値それぞれに対応する目標輝度情報及び目標色度情報のうち少なくとも一方を取得する目標情報取得工程と、
前記候補カラー表示画像データそれぞれについて、前記表示特性取得工程で取得された表示特性に基づいて、輝度及び色度のうち少なくとも一方を算出する輝度色度算出工程と、
前記輝度色度算出工程で算出された前記候補カラー表示画像データそれぞれの輝度と前記目標輝度との対比、及び前記輝度色度算出工程で算出された前記候補カラー表示画像データそれぞれの色度と前記目標色度との対比のうち少なくとも一方に基づいて、前記候補選択工程により選択された候補カラー表示画像データの中から、前記モノクロ画像データの信号値それぞれに対応するカラー表示画像データの信号値を決定する信号値決定工程と、
前記信号値決定工程で決定された前記モノクロ画像データの信号値とカラー表示画像データの信号値とを前記対応付けに設定する対応付け設定工程と、を含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
目標情報取得工程は、目標輝度情報及び目標色度情報を取得し、
前記輝度色度算出工程は、輝度及び色度を算出し、
前記信号値決定工程は、輝度と目標輝度との対比、及び色度と目標色度との対比に基づいて、前記モノクロ画像データの信号値それぞれに対応するカラー表示画像データの信号値を決定することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の画像処理方法。
【請求項３】
前記信号値決定工程は、
前記候補カラー表示画像データそれぞれの輝度と前記目標輝度との対比に基づいて、複数の第一次候補カラー表示画像データを選抜する輝度選抜工程と、
前記第一次候補カラー表示画像データそれぞれの色度と前記目標色度との対比に基づいてカラー表示画像データを選択する色度選抜工程と、を含むことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の画像処理方法。
【請求項４】
前記候補選択工程は、表示可能なカラー表示画像データの全ての組み合わせの中から、Ｃ・２＾ｎ個（２＾（ｍ＋１）≦Ｃ≦２＾（ｍ＋４））を候補カラー表示画像データとして選択することを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載の画像処理方法。
【請求項５】
画像表示する際の色調を選択する色調選択工程を含み、
前記表示特性取得工程で表示されるテストパターンは、予め保存されたカラー表示画像データの組み合わせの中から前記色調選択工程で選択された色調に応じて選択されたカラー表示画像データに基づいて表示されることを特徴とする請求の範囲第１項から第４項のいずれか一項に記載の画像処理方法。
【請求項６】
前記テストパターンのカラー表示画像データは、ＣＩＥ  色度座標（ｘ，ｙ）が、各座標（０．２，０．２７５）、（０．２７５，０．２２５）、（０．３２５，０．４）、（０．４，０．３５）で囲まれた領域内となるような前記カラー表示画像データであることを特徴とする請求の範囲第１項から第５項のいずれか一項に記載の画像処理方法。 
【請求項７】
ｎ＋ｍ（ｎは８以上の正の整数、ｍは２以上の正の整数）ビットの１チャンネルのモノクロ画像データを、予め設定された対応付けに基づいて、ｎビットの３チャンネル以上のカラー表示画像データ群に変換する画像処理装置であって、
カラー表示手段に表示されたカラー表示画像データの組み合わせからなるテストパターンを測定することにより、前記カラー表示手段の表示特性を取得する表示特性取得手段と、
前記モノクロ画像データの信号値それぞれについて、異なる信号値を有する複数の候補カラー表示画像データを選択する候補選択部と、
前記モノクロ画像データの信号値それぞれに対応する目標輝度情報及び目標色度情報のうち少なくとも一方を取得する目標情報取得部と、
前記候補カラー表示画像データそれぞれについて、前記表示特性取得部で取得された表示特性に基づいて、輝度及び色度のうち少なくとも一方を算出する輝度色度算出部と、
前記輝度色度算出部で算出された前記候補カラー表示画像データそれぞれの輝度と前記目標輝度との対比、及び前記輝度色度算出部で算出された前記候補カラー表示画像データそれぞれの色度と前記目標色度との対比のうち少なくとも一方に基づいて、前記候補選択部により選択された候補カラー表示画像データの中から、前記モノクロ画像データの信号値それぞれに対応するカラー表示画像データの信号値を決定する信号値決定部と、
前記信号値決定部で決定された前記モノクロ画像データの信号値とカラー表示画像データの信号値とを前記対応付けに設定する対応付け設定部と、を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項８】
前記目標情報取得部は、目標輝度情報及び目標色度情報を取得し、
前記輝度色度算出部は、輝度及び色度を算出し、
前記信号値決定部は、輝度と目標輝度との対比、及び色度と目標色度との対比に基づいて、前記モノクロ画像データの信号値それぞれに対応するカラー表示画像データの信号値を決定することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記信号値決定部は、
前記候補カラー表示画像データそれぞれの輝度と前記目標輝度との対比に基づいて、複数の第一次候補カラー表示画像データを選抜する輝度選抜部と、
前記第一次候補カラー表示画像データそれぞれの色度と前記目標色度との対比に基づいてカラー表示画像データを選択する色度選抜部と、を有することを特徴とする請求の範囲第８項に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記候補選択部は、表示可能なカラー表示画像データの全ての組み合わせの中から、Ｃ・２＾ｎ個（２＾（ｍ＋１）≦Ｃ≦２＾（ｍ＋４））を候補カラー表示画像データとして選択することを特徴とする請求の範囲第７項から第９項のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
画像表示する際の色調を選択する色調選択部と、
前記テストパターンのカラー表示画像データの組み合わせを複数記憶するテストパターン保持部とを有し、
前記表示特性取得部は、前記テストパターン記憶部に記憶されたカラー表示画像データの組み合わせの中から、前記色調選択部で選択された色調に応じて、前記表示部に表示するテストパターンのカラー表示画像データの組み合わせを選択し、前記表示部に表示させることを特徴とする請求の範囲第７項から第１０項のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記テストパターンのカラー表示画像データは、ＣＩＥ  色度座標（ｘ，ｙ）が、各座標（０．２，０．２７５）、（０．２７５，０．２２５）、（０．３２５，０．４）、（０．４，０．３５）で囲まれた領域内となるような前記カラー表示画像データであることを特徴とする請求の範囲第７項から第１１項のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理方法及び画像処理装置に係り、特にカラー表示手段において、画像表示部の駆動階調数よりも階調数の多いモノクロ画像を表示する処理方法及び画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging磁気共鳴映像法）診断装置、各種ＣＴ（Computed Tomographyコンピュータ断層撮影）装置などの医療用診断装置で撮影された診断画像は、通常、Ｘ線フィルムやその他のフィルム感光材料などの光透過性の画像記録フィルムに記録され、光透過性の画像として再生される。この診断画像が再生されたフィルムは、シャーカステンと呼ばれる観察用の装置にセットされて、背面から光を照射された状態で観察され、病変箇所の有無等の診断が行われる。【０００３】
また、各種医療用診断・計測装置では、撮影・計測した画像を観察するためのモニタとして、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイやＬＣＤ（Liquid Crystal Display液晶ディスプレイ）等のカラー表示ディスプレイが接続されており、これらの表示画面に出力された画像により、診断あるいはフィルム出力前の診断画像の確認、調整や画像処理等が行われている。【０００４】
ところで、前述のＸ線診断装置で撮影された画像をフィルム上に再現する場合、通常、ブルーベースのモノクロフィルムが用いられることが多い。また、通常、１０〜１２ビットの階調分解能（１０２４〜４０９６階調）で画像が再現される場合が多い。【０００５】
従って、ＣＲＴやＬＣＤなどのディスプレイで画像を診断する際にも、１０ビット以上の階調分解能を持つ専用のモノクロディスプレイが用いられることが多い。【０００６】
一方、内視鏡や眼底カメラなどのカラー画像の表示には、カラー表示ディスプレイが用いられる。また、近年では、超音波診断装置、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置などの３次元画像を表示する際にも、カラー表示ディスプレイが用いられるようになった。【０００７】
総合的な診断を行うためには複数種類の診断装置の画像を観察する必要があり、そのためには専用の高階調モノクロディスプレイとカラーディスプレイの両方を設置しなければならず、費用がかかるとともに広い設置スペースを要するという問題があった。【０００８】
カラー表示ディスプレイでモノクロ（白黒）画像を表示することは可能であるが、カラー表示ディスプレイでは、通常８ビットの階調分解能で画像表示が行われるため、通常の表示画面で画像を再現する際には、上述のＸ線診断装置で撮影して出力される画像よりも階調分解能が低い、いわゆるビット落ちした画像データによる画像表示が行われる。【０００９】
具体的には、例えば１０ビットのモノクロ画像データを８ビットのＲＧＢ画像データに変換するには、１０２４階調のモノクロ画像信号値を、ＬＵＴ（LookUp Table）に基づいて２５６階調のＲＧＢ値に変換するようになっている。ここで、従来のＬＵＴにおいては、ＲＧＢ値はそれぞれ等値であり、ＲＧＢ画像データは２５６階調より多階調の画像表示を行うことができないという問題があった。【００１０】
さらに、特許文献１に記載の発明のように、ＬＵＴにおいてＢ値をＲ、Ｇ値より大きな値とすることで、ブルーベースのモノクロフィルムを再現する画像表示装置が知られている。このような画像表示装置によれば、Ｒ値＝Ｇ値＝Ｋ×Ｂ値（０＜Ｋ＜１）としてＬＵＴを作成することにより、ブルーベースのモノクロフィルムの色調をほぼ再現できるが、ＲＧ値の最大値が２５５よりも小さくなるために表示可能な階調数が２５６階調よりも少なくなってしまうので、ブルーベースのモノクロフィルムの色調を再現する場合、階調数の減少はさらに大きな問題であった。【００１１】
ディスプレイの駆動階調数よりも多階調の表示を行う方法として、ＦＲＣ（Flame Rate Control：時分割）表示という方法が考案されている。【００１２】
ここでＦＲＣ表示とは、階調分解能（ビット数）の高い画像データを階調分解能（ビット数）の低い画像データとして表示する際に、ビット数の高い画像データから、両者のビット数の差に応じた数の、ビット数の低い画像データを生成して、この画像データを、順次、表示することにより、ビット数の低い画像表示で高いビット数に相当する階調表現を行うものである。【００１３】
具体的には、ビット数の差をｎとするとき２nのフレーム数の、ビット数の低い画像データを生成して、このビット数の低い画像データを、順次、表示することで、例えば、８ビットの階調分解能の画像４フレームを用いて、１０ビットの階調分解能に相当する階調表現を行う。【００１４】
また、特許文献２に記載の発明のように、ＲＧＢが等値だけではなく、特許文献２の表１のようにＲ，Ｇ，Ｂ値が単調非減少で、ＲＧＢ値の合計が１ずつ変化するようにＬＵＴを作成することにより、７６６階調の画像表示を行うことができる。【００１５】
さらに、特許文献３に記載の発明のように、副画素の信号値を任意の範囲で増減させたＬＵＴを用いて多階調表現を行う画像表示装置が知られている。このような画像表示によれば、理論上は４０９６階調以上の画像表示を行うことができるようになっている。
【特許文献１】特開２０００−３３０５３０号公報
【特許文献２】特開２００１−０３４２３２号公報
【特許文献３】特開２００３−０５０５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、ＦＲＣ表示では、いわゆるフリッカと呼ばれる画像のちらつきが目立って目が疲れるという問題があり、時分割表現における分割した表示データの切り替えに要する処理の負担が大きいという問題もあった。【００１７】
また、特許文献２に記載の画像表示装置では、入力モノクロ画像信号値の最大値がＲの最大値＋Ｇの最大値＋Ｂの最大値となるように変換し、なおかつＲＧＢ信号値を略均等に分割して配分しており、ＲＧＢ値の組み合わせに対する制限が厳しいので、時分割表示を行わなければ７６６階調の画像表現しか行えず、単純撮影の画像診断には不十分であった。【００１８】
さらに、特許文献３に記載の画像表示装置では、モノクロモニタにおける多階調表示を想定しているため、副画素信号値の選択可能な範囲が大き過ぎるとともに、輝度に関する条件のみで副画素信号値を選択するため、作成されたＬＵＴを用いて、カラーモニタでモノクロ画像を表示しても、診断に適した色調で表示できないという問題があった。また、特許文献３に記載の画像表示装置はカラーモニタにも適用可能との記載があるが、その場合、ＲＧＢの各画素をさらに副画素に分割しなければならず、構成が複雑になってしまう問題があった。【００１９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、モノクロ画像として適切な色調の画像表示が可能で、なおかつ、ＲＧＢ画素の副画素への分割やＦＲＣ表示を行わなくてもディスプレイの駆動階調数よりも４倍以上多い階調数での表現が可能な画像処理方法及び画像処理装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記課題を解決するために、請求の範囲第１項に記載の発明は、
ｎ＋ｍ（ｎは８以上の正の整数、ｍは２以上の正の整数）ビットの１チャンネルのモノクロ画像データを、予め設定された対応付けに基づいて、ｎビットの３チャンネル以上のカラー表示画像データ群に変換する画像処理方法であって、
カラー表示手段に表示されたカラー表示画像データの組み合わせからなるテストパターンを測定することにより、前記カラー表示手段の表示特性を取得する表示特性取得工程と、
前記モノクロ画像データの信号値それぞれについて、異なる信号値を有する複数の候補カラー表示画像データを選択する候補選択工程と、
前記モノクロ画像データの信号値それぞれに対応する目標輝度情報及び目標色度情報のうち少なくとも一方を取得する目標情報取得工程と、
前記候補カラー表示画像データそれぞれについて、前記表示特性取得工程で取得された表示特性に基づいて、輝度及び色度のうち少なくとも一方を算出する輝度色度算出工程と、
前記輝度色度算出工程で算出された前記候補カラー表示画像データそれぞれの輝度と前記目標輝度との対比、及び前記輝度色度算出工程で算出された前記候補カラー表示画像データそれぞれの色度と前記目標色度との対比のうち少なくとも一方に基づいて、前記候補選択工程により選択された候補カラー表示画像データの中から、前記モノクロ画像データの信号値それぞれに対応するカラー表示画像データの信号値を決定する信号値決定工程と、
前記信号値決定工程で決定された前記モノクロ画像データの信号値とカラー表示画像データの信号値とを前記対応付けに設定する対応付け設定工程と、を含むことを特徴とする。【００２１】
請求の範囲第１項に記載の発明によれば、表示特性取得工程で測定された結果に基づいて候補カラー表示画像データの輝度及び色度のうち少なくとも一方を算出するので、カラー表示素子の経時劣化や使用環境の変動によりカラー表示手段の表示特性が変化した場合にも、目標輝度又は目標色度との対比結果の精度を高いものとすることができ、モノクロ画像データからカラー表示画像データへの変換を常に高精度なものにできる。すなわち、観察者の識別能が高いモノクロ画像であっても、カラー表示手段において適切な色調の画像表示が可能となる。【００２２】
請求の範囲第２項に記載の発明は、請求の範囲第１項に記載の画像処理方法であって、
目標情報取得工程は、目標輝度情報及び目標色度情報を取得し、
前記輝度色度算出工程は、輝度及び色度を算出し、
前記信号値決定工程は、輝度と目標輝度との対比、及び色度と目標色度との対比に基づいて、前記モノクロ画像データの信号値それぞれに対応するカラー表示画像データの信号値を決定することを特徴とする。【００２３】
請求の範囲第２項に記載の発明によれば、表示特性取得工程で測定された結果に基づいて候補カラー表示画像データの輝度及び色度を算出するので、カラー表示素子の経時劣化や使用環境の変動によりカラー表示手段の表示特性が変化した場合にも、目標輝度及び目標色度との対比結果の精度を高いものとすることができる。【００２４】
請求の範囲第３項に記載の発明は、請求の範囲第２項に記載の画像処理方法であって、
前記信号値決定工程は、
前記候補カラー表示画像データそれぞれの輝度と前記目標輝度との対比に基づいて、複数の第一次候補カラー表示画像データを選抜する輝度選抜工程と、
前記第一次候補カラー表示画像データそれぞれの色度と前記目標色度との対比に基づいてカラー表示画像データを選択する色度選抜工程と、を含むことを特徴とする。【００２５】
請求の範囲第３項に記載の発明によれば、輝度と目標輝度との対比に基づいて、複数の第一次候補カラー表示画像データを選抜したのち、第一次候補カラー表示画像データの色度と目標色度との対比に基づいてカラー表示画像データを選択する、すなわち候補カラー表示画像データから二段階でカラー表示画像データを決定するので、全ての候補カラー表示画像データについて輝度及び色度を推定する必要がなく、処理に要する時間の短縮及び簡略化が可能となる。【００２６】
請求の範囲第４項に記載の発明は、請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載の画像処理方法であって、
前記候補選択工程は、表示可能なカラー表示画像データの全ての組み合わせの中から、Ｃ・２＾ｎ個（２＾（ｍ＋１）≦Ｃ≦２＾（ｍ＋４））を候補カラー表示画像データとして選択することを特徴とする。【００２７】
請求の範囲第４項に記載の発明によれば、Ｎ個（２ｎ＋２≦Ｎ≦２ｍ＋３×２ｎ＋ｍ）のカラー表示画像データを候補カラー表示画像データとして選択するので、全てのカラー表示画像データについて輝度を推定する必要がなく、再現できる階調数が十分に担保した状態で、対応付けの設定に要する時間の短縮及び簡略化が可能である。【００２８】
請求の範囲第５項に記載の発明は、請求の範囲第１項から第４項のいずれか一項に記載の画像処理方法であって、
画像表示する際の色調を選択する色調選択工程を含み、
前記表示特性取得工程で表示されるテストパターンは、予め保存されたカラー表示画像データの組み合わせの中から前記色調選択工程で選択された色調に応じて選択されたカラー表示画像データに基づいて表示されることを特徴とする。【００２９】
請求の範囲第５項に記載の発明によれば、選択された色調に応じて好適なテストパターンが表示されるので、カラー表示手段の表示特性を取得するために必要となる測色の回数及び測色に伴う演算処理の回数を少なくでき、信号値決定工程に要する処理時間の短縮できるとともに、選択された色調に応じて好適な表示特性を取得することができる。【００３０】
請求の範囲第６項に記載の発明は、請求の範囲第１項から第５項のいずれか一項に記載の画像処理方法であって、
前記テストパターンのカラー表示画像データは、ＣＩＥ  色度座標（ｘ，ｙ）が、各座標（０．２，０．２７５）、（０．２７５，０．２２５）、（０．３２５，０．４）、（０．４，０．３５）で囲まれた領域内となるような前記カラー表示画像データであることを特徴とする。【００３１】
請求の範囲第６項に記載の発明によれば、モノクロ領域の範囲内となるような色度のカラー表示画像データをテストパターンのカラー表示画像データとして選択するので、演算回数を少なくすることができ、処理時間の短縮が可能になるとともに、モノクロ領域外のカラー表示画像データを選択してしまう危険性を排除できる。【００３２】
請求の範囲第７項に記載の発明は、
ｎ＋ｍ（ｎは８以上の正の整数、ｍは２以上の正の整数）ビットの１チャンネルのモノクロ画像データを、予め設定された対応付けに基づいて、ｎビットの３チャンネル以上のカラー表示画像データ群に変換する画像処理装置であって、
カラー表示手段に表示されたカラー表示画像データの組み合わせからなるテストパターンを測定することにより、前記カラー表示手段の表示特性を取得する表示特性取得手段と、
前記モノクロ画像データの信号値それぞれについて、異なる信号値を有する複数の候補カラー表示画像データを選択する候補選択部と、
前記モノクロ画像データの信号値それぞれに対応する目標輝度情報及び目標色度情報のうち少なくとも一方を取得する目標情報取得部と、
前記候補カラー表示画像データそれぞれについて、前記表示特性取得部で取得された表示特性に基づいて、輝度及び色度のうち少なくとも一方を算出する輝度色度算出部と、
前記輝度色度算出部で算出された前記候補カラー表示画像データそれぞれの輝度と前記目標輝度との対比、及び前記輝度色度算出部で算出された前記候補カラー表示画像データそれぞれの色度と前記目標色度との対比のうち少なくとも一方に基づいて、前記候補選択部により選択された候補カラー表示画像データの中から、前記モノクロ画像データの信号値それぞれに対応するカラー表示画像データの信号値を決定する信号値決定部と、
前記信号値決定部で決定された前記モノクロ画像データの信号値とカラー表示画像データの信号値とを前記対応付けに設定する対応付け設定部と、を有することを特徴とする。【００３３】
請求の範囲第８項に記載の発明は、請求の範囲第７項に記載の画像処理装置であって、
前記目標情報取得部は、目標輝度情報及び目標色度情報を取得し、
前記輝度色度算出部は、輝度及び色度を算出し、
前記信号値決定部は、輝度と目標輝度との対比、及び色度と目標色度との対比に基づいて、前記モノクロ画像データの信号値それぞれに対応するカラー表示画像データの信号値を決定することを特徴とする。【００３４】
請求の範囲第９項に記載の発明は、請求の範囲第８項に記載の画像処理装置であって、
前記信号値決定部は、
前記候補カラー表示画像データそれぞれの輝度と前記目標輝度との対比に基づいて、複数の第一次候補カラー表示画像データを選抜する輝度選抜部と、
前記第一次候補カラー表示画像データそれぞれの色度と前記目標色度との対比に基づいてカラー表示画像データを選択する色度選抜部と、を有することを特徴とする。【００３５】
請求の範囲第１０項に記載の発明は、請求の範囲第７項から第９項のいずれか一項に記載の画像処理装置であって、
前記候補選択部は、表示可能なカラー表示画像データの全ての組み合わせの中から、Ｃ・２＾ｎ個（２＾（ｍ＋１）≦Ｃ≦２＾（ｍ＋４））を候補カラー表示画像データとして選択することを特徴とする。【００３６】
請求の範囲第１１項に記載の発明は、請求の範囲第７項から第１０項のいずれか一項に記載の画像処理装置であって、
画像表示する際の色調を選択する色調選択部と、
前記テストパターンのカラー表示画像データの組み合わせを複数記憶するテストパターン保持部とを有し、
前記表示特性取得部は、前記テストパターン記憶部に記憶されたカラー表示画像データの組み合わせの中から、前記色調選択部で選択された色調に応じて、前記表示部に表示するテストパターンのカラー表示画像データの組み合わせを選択し、前記表示部に表示させることを特徴とする。【００３７】
請求の範囲第１２項に記載の発明は、請求の範囲第７項から第１１項のいずれか一項に記載の画像処理装置であって、
前記テストパターンのカラー表示画像データは、ＣＩＥ  色度座標（ｘ，ｙ）が、各座標（０．２，０．２７５）、（０．２７５，０．２２５）、（０．３２５，０．４）、（０．４，０．３５）で囲まれた領域内となるような前記カラー表示画像データであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、カラー表示素子の経時変化や使用環境の変動によりカラー表示手段の表示特性が変化した場合にも、目標輝度又は目標色度との対比結果の精度を高いものとすることができ、モノクロ画像データからカラー表示画像データへの変換を常に高精度なものにできる。したがって、駆動階調数が少ない安価なカラー表示手段を用いても、４倍以上の階調数のモノクロ画像データの入力に対して、医用画像診断を行うのに十分な階調再現性及び色調を有する画像を表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第一の実施形態における画像表示装置の正面図である。
【図２】第一の実施形態における画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】第一の実施形態における候補色の範囲を示す説明図である。
【図４】第一の実施形態における変換則生成プロセスを示すフローチャートである。
【図５】第一の実施形態における色調選択プロセスに表示される画面を示す説明図である。
【図６】第一の実施形態における変換則導出プロセスを示すフローチャートである。
【図７】第一の実施形態におけるテストパターンと表示特性の関係を示す説明図である。
【図８】第一の実施形態における標準表示関数の生成の説明図である。
【図９】第一の実施形態における標準表示関数の生成の説明図である。
【図１０】第一の実施形態における標準表示関数の生成の説明図である。
【図１１】第一の実施形態におけるＲＧＢ値の選抜を示すフローチャートである。
【図１２】第一の実施形態における輝度に基づく選択色の選抜を示す説明図である。
【図１３】第一の実施形態における画像表示方法を示すフローチャートである。
【図１４】第二の実施形態におけるＲＧＢ値の選抜を示すフローチャートである。
【図１５】第二の実施形態における色度に基づく選抜を示す説明図である。
【図１６】第二の実施形態における色度に基づく選抜を示す説明図である。
【図１７】実施例１における内部信号値に対する目標輝度を示す表である。
【図１８】実施例１における輝度の測定結果を示すグラフである。
【図１９】実施例１における色度分布の測定結果を示す図である。
【図２０】実施例１における色差の測定結果を示すグラフである。
【図２１】実施例２における色度分布の測定結果を示す図である。
【図２２】実施例２における色差の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１  画像表示装置
２  液晶パネル
３  液晶駆動部
４  バックライト
５  測定手段
６  制御部
８  画像生成装置
１０  データ処理部
１３  ＬＵＴ生成部
６１  ＬＵＴ記憶部
６２  候補選択部
６３  目標色度決定部
６４  目標輝度設定部
６５  色度算出部
６６  輝度算出部
６７  信号値決定部
６８  テストパターン保持部
Ｘ  入力部
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
［第一の実施形態］
以下に、本発明に係る画像処理装置として機能する画像表示装置１の第一の実施形態について、図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲を図示例に限定するものではない。【００４２】
図１は、本実施形態に係る画像表示装置１の正面図である。画像表示装置１は、例えば、医療用診断装置のモニタである。図２に示すように、画像表示装置1には、内部信号値に基づいてカラー画像を表示するカラー表示手段としての液晶パネル（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））２と、表示部を駆動させる表示駆動部としての液晶駆動部３とが備えられている。【００４３】
本実施形態に適用可能な液晶パネル２の種類は特に限定されず、また、液晶駆動部３が液晶パネル２を駆動させる方式についてもＴＮ（Twisted Nematic）方式、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）方式、ＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment ）方式、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式等の各種の駆動方式のものを適用することができる。なお、本実施の形態においては、液晶パネル２は、図示しないカラーフィルタにより赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）それぞれ８ビット（２５６段階）の階調を再現することが可能である。【００４４】
なお、本実施形態では、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色からなる液晶パネルを用いているが、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色に限定されるものではなく、例えば、黄色（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３色でも良い。また、４色以上でも良く、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙ、Ｍ、Ｃの６色や、色調の異なる赤色（Ｒ１、Ｒ２）、緑色（Ｇ１、Ｇ２）、青色（Ｂ１、Ｂ２）の６色でも良い。後述の画像処理も赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色に限定されるものではない。また、カラーフィルタによって多色表示する場合に限らず、複数色の光源を切り替えて多色表示する画像表示装置にも適用可能である。【００４５】
また、画像表示装置１は非観察側から液晶パネル２に光を照射するバックライト４を備えている。バックライト４は、液晶パネル２を照明するに足りる光を提供し得るものであればよく、例えば、ＬＥＤ、冷陰極蛍光管、熱陰極蛍光管、その他の発光素子等を適用可能であるが、医療用途のモニタにも好適に利用可能なように、最大輝度５００〜５０００ｃｄ／ｍ2 の表示が可能であることが好ましい。【００４６】
また、画像表示装置１には、液晶パネル２の特定のターゲット領域Ｔに表示される画像の表示特性を測定する測定手段５が備えられている。測定手段５は液晶パネル２の種類に応じて輝度計や色度計などの公知のカラーセンサを用いることができる。【００４７】
また、図示の測定手段５は接触型センサであるが非接触型センサを用いても良く、測定する手段の如何は問わない。更に、測定手段５の装置構成については、画像表示装置１に内蔵／外付けのいずれも適用することができる。【００４８】
測定手段５は後述するＬＵＴ生成部１３に接続されており、ＬＵＴ生成部１３が液晶パネル２に表示させるテストパターンを切り替える毎に表示される表示特性を測定し、測定結果をＬＵＴ生成部１３に出力するようになっている。【００４９】
液晶パネル２の表示特性とは、液晶パネル２に入力するＲＧＢ値と、それに対する表示光の輝度及び／又は色度に関する情報である。輝度及び／又は色度に関する情報は、一般に用いられる表色の指標を用いることができる。例えばＣＩＥで定める、ＸＹＺ表色系、Ｘ10Ｙ10Ｚ10表色系、ｘｙｚ色度座標、ｘ10ｙ10ｚ10色度座標、ＵＣＳ色度、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系、Ｌ＊Ｃ＊ｈ＊表色系、Ｌ＊ｕ＊ｖ＊表色系などが挙げられるが、それに限られるものではない。【００５０】
輝度及び／又は色度に関する情報は、液晶パネル２のターゲット領域Ｔにテストパターンを表示して測定手段５を用いて所定のタイミングで測定しても良いし、工場出荷時に液晶パネル２にテストパターンを表示して測定した結果を記憶しておいても良い。また、個々の表示装置に対する測定結果を用いずに、ＲＧＢ値に対する輝度及び／又は色度に関する情報の対応関係を所定の変換式として記憶しておいても良い。【００５１】
測定手段５が表示特性を測定する特定のターゲット領域Ｔの位置及び大きさに特に制限は無いが、本実施形態においては液晶パネル２の表示画面の中央部における１０％程度の面積の領域を指すものとする。測定手段５は画像表示装置１にオンライン接続されているが、例えば、画像表示装置１とオンライン接続されていない測定手段を用いて表示特性を測定し、その測定結果をキーボード等の入力手段を介して画像表示装置１に入力することとしても良い。【００５２】
また、画像表示装置１には、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、各種の制御プログラム等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、画像データ等を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）（いずれも図示せず）等を備えて構成され液晶駆動部３を制御する制御部６、及び制御部６と外部機器とを接続するインターフェース（Ｉ／Ｆ）７、入力部Ｘが設けられている。【００５３】
インターフェース７には、外部機器としての画像生成装置８が接続されている。画像生成装置８は、例えば、１２ビットのモノクロ画像データを供給し、インターフェース７にモノクロ画像データの入力信号値（以下、「Ｐ値」）が入力されるようになっている。画像生成装置８として特に制限は無いが、例えば、Ｘ線診断装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）診断装置、各種ＣＴ（Computed Tomography）装置等の各種医療用診断装置の画像処理を行う装置がある。【００５４】
制御部６には、フレームメモリ（Flame Memory：図２において「ＦＭ」とする）９、データ処理部１０、ＬＵＴ記憶部６１及びＬＵＴ生成部１３が備えられている。フレームメモリ９は、インターフェース７を介して画像生成装置８から入力されるモノクロ画像データを格納する。【００５５】
データ処理部１０は、フレームメモリ９から入力されたｎ＋ｍビットの１チャンネルのモノクロ画像データをＲＧＢの３チャンネルにデータ分配してｎビットのＲＧＢ表示画像データに変換する。ここで、本実施形態においては、制御部６のデータ処理部１０が、ｎ＋ｍ（ｎは８以上の正の整数、ｍは２以上の正の整数）ビットモノクロ画像データを、予め設定された対応付けに基づいて、ｎビットＲＧＢ表示画像データに変換するようになっている。具体的には、データ処理部１０は入力されたｎ＋ｍビットのモノクロ画像データを、ＬＵＴ記憶部６１に予め記憶された対応付けとしてのＬＵＴに基づいて内部信号値をＲＧＢ値にデータ分配してｎビットのＲＧＢ画像データに変換するようになっている。すなわち、本実施の形態においては、測定手段５、制御部６及び入力部Ｘが本発明に係る画像処理手段として機能するものである。【００５６】
本実施形態においては、液晶パネル２がＲ，Ｇ，Ｂの３色で画像表示するため、ＲＧＢの３チャンネルのカラー表示画像データとしてのＲＧＢ表示画像データに変換するものとしているが、表示装置が４色以上で画像表示する場合は表示色数に合わせたチャンネル数の画像データに変換すればよい。【００５７】
ＬＵＴ生成部１３は、候補選択部６２、目標色度決定部６３、目標輝度設定部６４、色度算出部６５、輝度算出部６６、信号値決定部６７、テストパターン保持部６８等を有しており、液晶パネル２の表示特性に基づいて対応付けとしてのＬＵＴを生成することでモノクロ画像データの信号値とカラー表示画像データの信号値とを対応付けとして設定する対応付け設定部として機能するようになっている。ＬＵＴ生成部１３はＬＵＴ記憶部６１に接続されており、ＬＵＴ生成部１３で生成されたＬＵＴをＬＵＴ記憶部６１に記憶させるようになっている。ここで、ＬＵＴ生成部１３は、画像表示装置１の出荷時や一定期間経過毎に後述する液晶パネル２の表示特性の測定を行ってＬＵＴを生成するようになっている。【００５８】
目標色度決定部６３は、モノクロ画像データの信号値それぞれに対応する目標色度を決定し、目標輝度設定部６４は、モノクロ画像データの信号値それぞれに対応する目標輝度を決定する。本実施の形態では、目標色度決定部６３及び目標輝度設定部６４を総称して目標情報取得部とする。【００５９】
テストパターン保持部６８は、液晶パネル２にテストパターンとして表示させる複数の均一画像データ（ＲＧＢ値）を保持している。保持するテストパターンの数や種類に特に制限は無いが、それぞれのテストパターンは、後述する色調選択と対応付けられて保持されていることが好ましい。これにより、選択された色調に応じて好適なテストパターンが表示されるので、カラー表示手段の表示特性を取得するために必要となる測色の回数及び測色に伴う演算処理の回数を少なくでき、信号値決定工程に要する処理時間の短縮できるとともに、選択された色調に応じて好適な表示特性を取得することができる。【００６０】
本実施形態においては、テストパターン保持部６８に保持されるテストパターンは、所定範囲内のカラー表示画像データの組み合わせからなっている。すなわち、例えば、テストパターンは、モノクロ画像を表示させるのに適した色調となるカラー表示画像データの組み合わせ（モノクロ領域内のＲＧＢ表示画像データ）からなっており、モノクロ領域外のＲＧＢ表示画像データの組み合わせについては、測定手段５による測定を行わない。このように、測定手段５により測定を行う範囲を限定することにより、測定手段５による表示特性の取得（測色及び測色に伴う）にかかる時間を短縮することができる。具体的には、本実施形態では、ＲＧＢ等値の２５６色に、選択された色調に応じて付加される、ＲＧＢが等値でない（例えば、Ｂ値が他よりも１０％多い）２５６色をテストパターンとしている。また、測定の精度を向上させるために、ＲＧＢ値の少なくとも１つを所定の範囲で増減させた組み合わせもテストパターンとして表示して測定させることとしても良い。【００６１】
ここで、モノクロ領域とは、従来、色度が、ＣＩＥ色度座標上の各座標（０．１７４，０）、（０．４，０．４）、（α´，０．４）（α´は、スペクトル軌跡とｙ軸方向の座標が０．４である直線との交点のｘ座標）で囲まれた領域であった。しかし、各種ブルーベースのモノクロフィルムの画像をシャーカステンを用いて表示する際の色調について、実際に各フィルム、各光源、フィルム中の各濃度における色度の実測値をとった場合、色度の実測値はかなり狭い領域に集中している。そして、色度の測定誤差等を考慮すると、ｘ，ｙともに約±０．０１〜０．０２程度の余裕を持たせることが好ましい。この結果、本実施形態においては、モノクロ領域を、ＣＩＥ色度座標上の各座標（０．２，０．２７５）、（０．２７５，０．２２５）、（０．３２５，０．４）、（０．４，０．３５）で囲まれた領域とする。【００６２】
ＬＵＴ生成部１３は、テストパターンを表示させた際の色刺激値ＸＹＺを測定手段５により測定させ、測定結果が入力されるようになっている。ここで、色刺激値のうちのＹで表される値は、輝度を表すものである。【００６３】
色度算出部６５は、候補選択部６２で選択された候補ＲＧＢ表示画像データそれぞれについて、色度を算出し、輝度算出部６６は、候補選択部６２で選択された候補ＲＧＢ表示画像データそれぞれについて、輝度を算出する。【００６４】
本実施の形態においては色度算出部６５及び輝度算出部６６を総称して輝度色度算出部としている。【００６５】
なお、「候補ＲＧＢ表示画像データ」とは、それぞれのＰ値に対してＲＧＢ値を対応づける際に、表示可能なカラー表示画像データの全ての組み合わせ中から、選択可能性があるため候補色として列挙されたＲＧＢ値の色組み合わせデータ群をいう。【００６６】
色度算出部６５及び輝度算出部６６においては、測定手段５で測定されたテストパターンの色刺激値とＲＧＢ値とに基づいて、未測定のＲＧＢ値の組み合わせのＲＧＢ画像データを液晶パネル２に表示させた際の色刺激値ＸＹＺを近似推定するＲＧＢ−ＸＹＺ推定式を生成するようになっている。ＲＧＢ−ＸＹＺ推定式は、下記式（１）で表されるようになっている。【００６７】
【数１】
2008044437.tif 000003
【００６８】
上記式(１)の生成方法に特に制限は無いが、例えば、上記式（１）におけるγ、ＣＸＲ、ＣＸＧ、…の１０個の未知変数を最小２乗法により求める方法等が適用可能である。また、表示させるテストパターンの数を増加させるほど正確なＲＧＢ−ＸＹＺ推定式を生成することができるという利点がある。一方、表示させるテストパターンの数を少なくするほど短時間でＲＧＢ−ＸＹＺ推定式を生成することができるという利点がある。【００６９】
色度算出部６５及び輝度算出部６６は、上記式（１）に基づいて候補ＲＧＢ表示画像データそれぞれに対応する色度情報及び輝度情報を算出するようになっている。【００７０】
候補選択部６２は、８ビットのＲＧＢ表示画像データとなるＲＧＢ値の組み合わせ（２５６３個）の中から、Ｃ・２＾ｎ個（２＾（ｍ＋１）≦Ｃ≦２＾（ｍ＋４））を候補ＲＧＢ表示画像データ（候補色）として選択するようになっている。【００７１】
詳しくは、候補選択部６２は、目標階調特性として仮決めした基準色およびその近傍色を選択するようになっている。【００７２】
近傍色の選定方法は、例えば、それぞれの基準色に対してＲＧＢ値の±α以内（なお、αは自然数）のオフセット値を加算した範囲内で候補色を選択するようになっている。なお、オフセット加算の結果、表示不可能な値範囲（信号値が０未満又は２ｎ以上）となるＲＧＢデータは候補色から除いている。また、オフセット加算の結果、候補色が重複する場合においては、重複部分を除外した上で候補色の選択数をカウントしている。【００７３】
例えば、α＝２の場合は、ＲＧＢそれぞれ−２〜＋２までの５通りの数値を取り得るため、１つの基準色につき候補色１２５個（＝５×５×５）を生成することができる。近隣する基準色の候補色重複を防止するため、上記１２５個の中から、更にオフセット個数を絞り込むことも好ましい態様である。【００７４】
ここで、基準色のＲＧＢ値は、例えば、下記式（２）に示すようになっている。【００７５】
【数２】
2008044437.tif 000004
【００７６】
基準色のＲＧＢ値は等値に限られず、例えば、ブルー色調の場合、下記式（３）に示すようになっている。【００７７】
【数３】
2008044437.tif 000005
【００７８】
また、候補選択部６２は、液晶パネル２の表示階調数と色度とのバランスを考慮してαの値を決定するようになっている。本実施形態において、αは正の整数であれば良いが、候補色の数Ｎが増加しすぎないように、３以下であることが好ましい。【００７９】
一方、αが４以上であると、候補色としての選択範囲が広がりすぎてしまい、演算時間が長くなると同時に好ましくない色度のカラー表示画像データを選択してしまうおそれがある。【００８０】
また、候補選択部６２は、ユーザの好みで選択された色調に応じて候補色を選択する際の基準色を決定する。例えば、候補選択部６２は予め式(２)又は式(３)を用いて各色調に対応する基準色又は候補色のデータを保存しておくこととしてもよい。【００８１】
候補選択部６２は、基準色から±αの範囲内であってかつモノクロ領域内のＲＧＢ表示画像データのみを候補色として選択するようになっている。【００８２】
ここで、本実施形態においてモノクロ領域とは、前述のように、ＣＩＥ色度座標上の各座標（０．２，０．２７５）、（０．２７５，０．２２５）、（０．３２５，０．４）、（０．４，０．３５）で囲まれた領域とする。【００８３】
候補選択部６２は、好ましくは、ＲＧＢ表示画像データの表示色の三刺激値Ｙ、ＣＩＥ色度図上の座標（ｘ，ｙ）が、所定の色度座標上の目標値をｘ０、ｙ０、色差をΔｘｙ＝｛（ｘ−ｘ０）２＋（ｙ−ｙ０）２｝１／２、所定の許容差をΔｘｙ０としたときに、Δｘｙ≦Δｘｙ０となるようなＲＧＢ表示画像データのみを候補色として選択するようになっている。【００８４】
例えば、候補選択部６２は、ｘ０、ｙ０を（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（２５５，２５５，２５５）の場合の色度座標（ｘ，ｙ）と定め、所定の許容差Δｘｙ０を０．０１として、Δｘｙ≦Δｘｙ０なる条件を満たすＲＧＢデータを候補色とするようになっている。【００８５】
ここで、少なくとも一部の輝度範囲において、目標値ｘ０、ｙ０の両方が減少するように定めると従来のブルーベースフィルムの画像色調を忠実に表現できて好ましい。具体的には、式（３）において、βＲ、βＧは、少なくとも一部の輝度範囲において、表示する際の輝度、すなわちそれぞれのＰ値に対する目標輝度Ｙが小さいほど小さな値をとることによって実現できる。【００８６】
候補選択部６２の選択する候補色（選択色）の数Ｃ・２＾ｎは、演算時間の短縮と多階調表示に要する数との兼合いで決まるものである。一般に、モノクロ画像の表示には約１６００万色全てを候補色の対象とする必要はなく、演算時間が長くなるだけである。【００８７】
なお、候補選択部６２は、モノクロ画像データのＰ値それぞれについて、候補色の選択を、後述する候補選択工程の都度行うこととしてもよく、また、上述のごとく基準値にオフセットを付加し機械的に候補色を選択する方法のみならず、予め候補色群を選択して保存しておいてもよい。【００８８】
信号値決定部６７は、モノクロ画像データのＰ値それぞれに対応するＲＧＢ表示画像データのＲＧＢ値を決定するようになっている。詳しくは、信号値決定部６７は、候補ＲＧＢ表示画像データのなかから、目標輝度設定部６４及び輝度算出部６６からの輝度情報に基づいて１つの選択色を決定し、そのＲＧＢ値をＲＧＢ表示画像データとして対応付けて設定するようになっている。【００８９】
次に、本発明に係る画像処理方法について説明する。【００９０】
まず、ＬＵＴ生成部１３で実行されるＬＵＴ生成処理の詳細について説明する。ＬＵＴ生成処理は、画像表示装置１において適切な色調のモノクロ画像表示が行われるようにするためにＬＵＴを生成又は補正する処理であり、例えば画像表示装置１の出荷時や、入力部Ｘの操作により処理が開始される。【００９１】
ＬＵＴ生成処理では、本実施形態における対応付け生成工程としての変換則生成プロセスが実行される（図４参照）。変換則生成プロセスは、ユーザが所望する表示画像の色調を選択するプロセス（色調選択工程、ステップＳ１）、液晶パネル２の表示特性を取得するプロセス（ステップＳ２）、変換則を導出するプロセス（ステップＳ３）、対応付け設定プロセス（ステップＳ４）に大別される。【００９２】
色調選択プロセス（ステップＳ１）では、例えば、図５に示すような色調の異なる複数の画面を液晶パネル２に表示させ、ユーザに好みの表示画像色調をマウス等の入力部Ｘ（図２参照）を用いて選択させ、その情報を記憶する。すなわち、入力部Ｘが色調選択部として機能するものである。図５では、Ｘ線透過画像を、ニュートラルグレーの色調と３種類の異なる濃さの青味を帯びた色調の、合計４種類を表示し、ユーザが所望する色調の画像上でマウスのポインタをクリックすることにより、色調を選択するように構成しているが、色調選択の方法はこれに限られるものではない。色調選択プロセスでの色調選択の結果に基づいて、候補選択部６２は、低階調対応付け工程を行って決定された対応付けを用いて基準色を設定する。【００９３】
表示特性取得プロセス（ステップＳ２）では、液晶パネル２に入力するＲＧＢ値に対して、液晶パネル２からの表示光の輝度及び／又は色度に関する情報との対応関係を取得する。詳しくは、表示特性取得プロセス（ステップＳ２）では、画像表示装置１は、ＬＵＴ生成部１３により液晶パネル２の表示特性を測定する。つまり、ＬＵＴ生成部１３は、テストパターン保持部６８に保持された複数のテストパターンのうち、ステップＳ１で選択された色調と予め対応付けられたテストパターンを液晶パネル２に表示させる。液晶パネル２に表示されたテストパターンは、測定手段５によりＣＩＥ  ＸＹＺ表色系の色刺激値ＸＹＺが測定される。なお、本実施形態においては、前述のように、テストパターン保持部６８に保持されたテストパターンは、所定範囲内のカラー表示画像データの組み合わせ（モノクロ領域内のＲＧＢ表示画像データ）からなっている。【００９４】
色度算出部６５及び輝度算出部６６では、テストパターンのＲＧＢ値と測定された色刺激値ＸＹＺに基づいて、上記式（１）で表されるＲＧＢ−ＸＹＺ推定式を生成する。ここで、ＬＵＴ生成部１３はより正確なＲＧＢ−ＸＹＺ推定式を生成するために、テストパターンのＲＧＢ値を所定の範囲で増減させた色をテストパターンとして表示させ、液晶パネル２の色刺激値を測定することとしても良い。テストパターンのＲＧＢ値の増減の範囲に特に制限は無いが、より正確な推定式を作成するためには候補色の範囲と一致させることが好ましい。【００９５】
変換則導出プロセス（ステップＳ３）では、テストパターンのＲＧＢ値に対する輝度及び／又は色度に関する情報との対応関係に基づいて、１ｃｈのモノクロ画像信号値（ｍ＋ｎビット）を３ｃｈのＲＧＢ値（ｎビット）に変換する変換則としてのＬＵＴを導出する。なお、本実施形態においては、変換則としてＬＵＴを生成することとしたが、変換式でもよい。また、ひとつの変換式やＬＵＴでも良いし、多段階の変換則の組み合わせでも良い。【００９６】
対応付け設定プロセス（ステップＳ４）では、変換則導出プロセス（ステップＳ３）で導出された上記変換則をＬＵＴ記憶部６１に対応付けとして記憶させる。すなわち、対応付け設定プロセス（ステップＳ４）において、ＬＵＴ生成部１３は対応付け設定手段として機能するようになっている。【００９７】
ここで、変換則導出プロセス（ステップＳ３）の詳細について図６を用いて説明する。【００９８】
なお、本実施形態においては、上記変換則を導出する際に、「内部信号値」なる１ｃｈ中間データを定義している。詳しくは、(1)Ｐ値（１ｃｈ信号値）と内部信号値（１ｃｈ信号値）との対応付けを行うための「ＤＩＣＯＭキャリブレーションＬＵＴ」と、(2)内部信号値（１ｃｈ信号値）とＲＧＢ値（３ｃｈ信号値）との対応付けを行うための「モノクロ多階調化ＬＵＴ」と、をそれぞれ生成し、この２つのＬＵＴを合成することによりＰ値とＲＧＢ値を対応付けている。【００９９】
本実施形態においては、内部信号値の階調数Ｍを２１２（＝４０９６）として内部信号値を構成したが、液晶パネル２の駆動階調数よりも２ビット（４倍）以上の多階調表現を行うためには少なくともＭ＝２１０として内部信号値を構成することとすればよい。【０１００】
まず、ＬＵＴ生成部１３は、液晶パネル２の表示特性に基づいて、内部信号値とＰ値との関連付けを行うＤＩＣＯＭキャリブレーション変換則を生成する（ステップＳ３１）。ここで、ＤＩＣＯＭキャリブレーション変換則はＬＵＴとして生成することが好ましい。また、Ｐ値に対する表示輝度がＤＩＣＯＭ  ＰＳ  ３．１４で規定されるＧＳＤＦ（Grayscale Standard Display Function；標準表示関数）に対応するように生成することが好ましく、従来より公知のＤＩＣＯＭキャリブレーション等により、標準表示関数を用いて生成することとしてもよい。【０１０１】
測定手段５による測定結果は制御部６に出力され、ＬＵＴ生成部１３はＲＧＢ値とテストパターンの輝度とを対応づける。この際、ＬＵＴ生成部１３は、図７の表Ａに示すように、４０９６階調の内部信号値（０〜４０９５）の内、２７３間隔で１６段の内部信号値に対して、２５６階調のテストパターン信号値ＲＧＢの内、１７間隔で１６段のＲＧＢ値を割り当て、それぞれのＲＧＢ値における実測輝度を対応付ける。そして、ＬＵＴ生成部１３は、各内部信号値とＲＧＢ値を比例配分で対応づける。この際、ＲＧＢ値は必ずしも整数でなくても良い。さらに、各ＲＧＢ値に対応する推定実測輝度を例えば上記式（１）を用いて算出することにより、４０９６階調の内部信号値に対する推定実測輝度（表Ｂ、図８参照）を推定する。続いて、ＬＵＴ生成部１３は、推定実測輝度の最低輝度及び最高輝度を求め、最高輝度から最低輝度を４０９６階調のＰ値に対してＧＳＤＦに基づいて割り振る（図９参照）。【０１０２】
そして、図１０に示すように、内部信号値とＰ値とを関連付けるキャリブレーションＬＵＴを生成する。画像表示装置１がＧＳＤＦカーブの特性に調整されている場合、内部信号値とＰ値とは等価であり、生成されるキャリブレーションＬＵＴは、傾き１の比例直線となる。一方、画像表示装置１が未調整の場合、キャリブレーションＬＵＴは液晶パネル２の特性に応じた曲線となる。【０１０３】
候補選択工程では、候補選択部６２により、モノクロ画像データの内部信号値それぞれについて、２５６３通りの信号値を有するＲＧＢ表示画像データの中から、Ｃ・２＾ｎ個（２＾（ｍ＋１）≦Ｃ≦２＾（ｍ＋４））の候補ＲＧＢ表示画像データ（候補色）が選択される（ステップＳ３２）。候補色をモノクロ領域内に限定することによって、以降の処理を行う際に演算時間を短くすることが出来るうえにモノクロ領域外のＲＧＢ表示画像データを選択することがなく好ましい。【０１０４】
対応付け決定工程では、選択された候補色の中から輝度に基づくＲＧＢ値の選抜が行われる（ステップＳ３３）。このようにして、輝度に基づくＲＧＢ値の選抜を行うことで、画像色調と階調数を両立することができる。【０１０５】
ここで、対応付け決定工程におけるＲＧＢ値の選抜について、図１１を用いて説明する。【０１０６】
まず、ｋ＝０として（ステップＳ３３１）、目標輝度設定部６４により内部信号値ｋに対する目標輝度Ｙ（ｋ）を定める。ここで、目標輝度Ｙ（ｋ）とは、内部信号値ｋとなるＰ値を画像表示装置１に入力すると液晶パネル２に表現されるであろう画像の輝度のことである。具体的には、表Ｂに示した推定実測輝度を目標輝度Ｙ（ｋ）として用いることができる。【０１０７】
続いて、輝度算出部６６は、上記式（１）を用いて各候補色の輝度Ｙを算出する（輝度算出工程）。そして、図１２に示すように、信号値決定部６７により目標輝度Ｙ（ｋ）に最も近い１つの候補色を選択色として選抜する。【０１０８】
このようにして選ばれた選択色のＲＧＢ値を、ＬＵＴ生成部１３は、内部信号値ｋに対応するＲＧＢ値とする。続いて、内部信号値（ｋ＋１）についても同様にＲＧＢ値の選択を行い（ステップＳ３３３、ステップＳ３３４；Ｎｏ）、４０９６階調のすべての内部信号値に対してＲＧＢ値の選択を行い、ＬＵＴの生成が終了する（ステップＳ３３４；Ｙｅｓ）。【０１０９】
次に、画像表示装置１による画像処理方法について、図１３を参照して説明する。【０１１０】
まず、画像生成装置８から１２ビットのモノクロ画像データが画像表示装置１に入力される（ステップＳ５）。入力されたモノクロ画像データはインターフェース７を介して制御部６に入力される。制御部６に入力されたモノクロ画像データは、フレームメモリ９に格納される。【０１１１】
フレームメモリ９に格納されたモノクロ画像データは、データ処理部１０に順次出力される。データ処理部１０は、まず、モノクロ画像データを４０９６階調の内部信号値に変換し、ＬＵＴ記憶部６１に予め記憶されているＬＵＴに基づいてＲＧＢ値にデータ分配して８ビットのＲＧＢ画像データに変換する（ステップＳ６）。【０１１２】
ステップＳ６では、Ｐ値に対して「ＤＩＣＯＭキャリブレーションＬＵＴ」処理を行って内部信号値ｋに変換し、ついで内部信号値ｋをＲＧＢ値に変換する「モノクロ多階調化ＬＵＴ」処理を行うようになっている。ここで、ＬＵＴ処理は２段階である必要はなく、例えば、キャリブレーションＬＵＴと内部信号値からＲＧＢ値への変換ＬＵＴとを合成したＬＵＴを作成し、合成ＬＵＴによる１回の処理としても良い。【０１１３】
ステップＳ６で変換されたＲＧＢ画像データは液晶駆動部３に出力され（ステップＳ７）、液晶駆動部３はＲＧＢ画像データに基づく画像を表示し、１２ビットのモノクロ画像を表現する（ステップＳ８）。なお、本実施形態においては、フレーム分割表示しない場合の処理で説明したが、フレーム分割表示することも可能である。フレーム分割表示する場合は、ステップＳ６で変換されたＲＧＢ画像データを４つのフレームデータに分割し、それぞれのフレームデータを図示しない第２フレームメモリに格納し、格納されたフレームデータを順次切り替えながら液晶駆動部３に出力する。このようにすることで、１２ビット以上のモノクロ画像を表現することも可能となる。【０１１４】
以上より、本発明に係る画像表示装置１によれば、液晶パネル２の特性を測定してＬＵＴを生成又は補正するので、液晶パネル２の表示特性の変動の影響を受けることなくモノクロ画像の正確な再現が可能である。【０１１５】
また、基準色から±αの範囲内でかつ色度がモノクロ領域内となるような候補色を選択するので、モノクロ領域外のＲＧＢ表示画像データを選択するおそれがなくなるとともに、このようなＲＧＢ表示画像データについて輝度を算出して対応付け決定工程を行う事ができるので、演算時間の短縮化が可能である。また、選択色をモノクロ領域内とすることで、対応付け決定工程において簡単なアルゴリズム処理で１つの選択色を選抜しても、確実に選択色をモノクロ領域内のものとすることができる。【０１１６】
また、候補色のＲＧＢ値を等値に限らず±αの範囲内でオフセットするので、選択色としての選択肢を増加させることができ、表示部の階調特性を超える多階調表示が可能であり、階調分解能の高い画像を表示部に表現させることが可能である。【０１１７】
また、ＲＧＢ−ＸＹＺ推定式を用いて輝度及び色度を推定することができるので、内部信号値から目標輝度を推定することができるとともに、ＲＧＢ値から液晶パネル２に表示される色度を推定することが可能である。そして、推定式を用いて複数の候補色について輝度を算出し１つの選択色を選抜するので、全ての候補色について輝度を推定する必要がなく、ＬＵＴ補正の処理に要する時間の短縮及び簡略化が可能である。【０１１８】
また、本実施形態では制御部６が画像表示装置１に内蔵されているが、制御部６の機能をパーソナル・コンピュータなどに担わせても良い。【０１１９】
また、本実施形態においては、ＦＲＣ表示を行わなくても多階調表現が可能であるが、ＦＲＣ表示と組み合わせることによって、さらに多階調の画像表示を行うように構成することもできる。
［第二の実施形態］
図６のステップＳ３３におけるＲＧＢ値の選抜の第二の実施形態について、図１４のフローチャートを用いて説明する。図１４に示すように、本実施形態においては、対応付け決定工程において輝度による一次選抜に続いて色度による二次選抜を行う点で第一の実施形態とは異なる。以下、第一の実施形態と異なる処理について説明する。【０１２０】
本実施形態において、候補選択部６２は、８ビットのＲＧＢ表示画像データとなるＲＧＢ値の組み合わせ（２５６３個）の中から、Ｃ・２＾ｎ個（２＾（ｍ＋１）≦Ｃ≦２＾（ｍ＋３））を候補ＲＧＢ表示画像データ（候補色）として選択するようになっている。【０１２１】
また、候補選択部６２は、基準色のＲＧＢ値の±α以内のオフセットを加算（加算後に０未満又は２ｎ以上となるものを除く）した範囲内のものを候補色として選択するようになっている。αは正の整数であれば良いが、候補色の数Ｎが増加しすぎないように、１以上３以下が好ましい。なお、輝度と色度に基づく二段階の選抜を行うため、第一の実施形態よりαを大きくすることとしてもよい。【０１２２】
本実施形態における画像表示方法においては、対応付け決定工程において、目標輝度設定部６４により内部信号値ｋ＝０に対する目標輝度Ｙ（ｋ）を定める（ステップＳ３３５）。その後、輝度算出部６６は、上記式（１）を用いて各候補色の輝度Ｙを算出する（輝度算出工程）。そして、信号値決定部６７により、目標輝度Ｙ（ｋ）に最も近い複数の候補色Ａ〜Ｃ（第一次候補ＲＧＢ表示画像データ）が一次選抜される（ステップＳ３３６、輝度選抜工程）。ここで、本実施形態においては一次選抜で選ばれる第一次候補ＲＧＢ表示画像データの数を３とするが、その数に特に制限はなく適宜変更可能である。【０１２３】
次に、色度算出部６５は、候補色Ａ〜Ｃのそれぞれについて、上記式（１）を用いて色刺激値ＸＹＺを算出し、算出された色刺激値に基づいて色度を求める（色度算出工程）。ここで、色度（Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊）は、一般に、色刺激値ＸＹＺを用いて下記式（４）〜（６）を用いて表されるＣＩＥ  Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系である。【０１２４】
【数４】
2008044437.tif 000006
【０１２５】
【数５】
2008044437.tif 000007
【０１２６】
【数６】
2008044437.tif 000008
【０１２７】
また、目標色度決定部６３は、モノクロ画像データの内部信号値（ｋ−１）に対して選択したＲＧＢ値の色度を目標色度とする（色度決定工程）。そして信号値決定部６７は、このようにして求めた目標色度と、候補色Ａ〜Ｃの推定色度との、ＣＩＥ  Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系における色差ΔＥ＊ａｂ（ｋ−１）を求め、候補色Ａ〜Ｃの中で｜ΔＥ＊ａｂ（ｋ−１）｜が最小になる色を選択色として二次選抜する（ステップＳ３３７、色度選抜工程）。例えば、図１２に示すように、候補色Ａの推定色度が最も目標色度と近い場合、候補色Ａが選択色となる。【０１２８】
ＣＩＥ  Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系における色差ΔＥ＊ａｂは下記式（７）で定義されるが、輝度に対応する指標L*の影響を除いた下記式（８）として定義しても良い。【０１２９】
【数７】
2008044437.tif 000009
【０１３０】
【数８】
2008044437.tif 000010
【０１３１】
すなわち色度選抜工程においては、内部信号値ｋ−１のモノクロ画像データに対応付けられたＲＧＢ表示画像データの色度を目標色度とする。そして、内部信号値ｋのモノクロ画像データに対応する第一次候補ＲＧＢ表示画像データのうち、目標色度との色差が最小となる色度となるＲＧＢ表示画像データを選択するものである。このようにＲＧＢ表示画像データを選択することにより、色度のバラツキを抑えることができ、通常の観察能力で液晶パネル２を見る際に、全体として色度の階調連続性を安定させることが可能である。【０１３２】
なお、色度選抜工程において用いられる目標色度の数に特に制限はない。例えば、信号値ｋのモノクロ画像データに対応する目標色度を、信号値ｋ−１のモノクロ画像データに対応付けられたＲＧＢ表示画像データの色度及び信号値ｋ−２のモノクロ画像データに対応付けられたＲＧＢ表示画像データの色度とする（図１５及び図１６参照）。また、信号値ｋのモノクロ画像データに対応する第一次候補ＲＧＢ表示画像データのうち、信号値ｋ−１のモノクロ画像データに対応付けられたＲＧＢ表示画像データの色度との色差を｜Δ*abＥ（ｋ−１）｜、信号値ｋ−２のモノクロ画像データに対応付けられたＲＧＢ表示画像データの色度との色差を｜ΔＥ*ab（ｋ−２）｜とする。そして、｜ΔＥ*ab（ｋ−１）｜−｜ΔＥ*ab（ｋ−２）｜が最大となるＲＧＢ表示画像データを選択することもできる。【０１３３】
本アルゴリズムを適用した場合には、図１５及び図１６においては候補色Ｂが選択される。【０１３４】
このようにしてＲＧＢ表示画像データを選択する場合、隣接するモノクロ画像データの信号値における色度の変動を、使用者に許容できる範囲内で最大になるＲＧＢ表示画像データと最小となるＲＧＢ表示画像データを交互に選択することになるので、通常の観察能力で液晶パネル２を見る際に、低輝度部と高輝度部とが隣接する画像においても色度の階調連続性を安定させることが可能である。【０１３５】
このようにして選ばれた１つの選択色のＲＧＢ値を、ＬＵＴ生成部１３は、内部信号値ｋに対応するＲＧＢ値とする。続いて、内部信号値（ｋ＋１）についても同様にＲＧＢ値の選択を行い（ステップＳ３３８、ステップＳ３３９；Ｎｏ）、４０９６階調の全ての内部信号値に対してＲＧＢ値の選択を行い、ＬＵＴの生成が終了する（ステップＳ３３９；Ｙｅｓ）。【０１３６】
以上のように、本実施形態に係る画像表示装置１によれば、各内部信号値の候補色の中から、好ましい輝度に近いものを一次選抜し、続いて色度に基づいて１つの選択色を選抜してＬＵＴの生成又は補正を行うことができ、液晶パネル２の表示特性を反映させたＬＵＴを用いることが可能である。また、内部信号値に対する複数の候補色の中から選択色を選抜すればよいので、１つの内部信号値に対するＲＧＢ値の組み合わせの選択肢を増加させることができる。よって、液晶パネル２の階調特性を超える多階調表示が可能であり、階調分解能の高い画像を表現させることが可能である。
【実施例】
【０１３７】
［実施例１］
０から１００までの入力階調に対応する均一画像を作成し、本発明に係る第一の実施形態によって作成されたＬＵＴを用いて変換処理を行った。ここで、候補選択工程においてα＝１とし、信号値決定工程においては、算出された輝度が目標輝度Ｙ（ｋ）に最も近いものを選抜した。本実施形態においてＬＵＴを作成した０〜１００の内部信号値に対する目標輝度は図１７に示す通りにした。【０１３８】
一方、比較例として、候補選択工程を行わず、輝度情報取得工程において全てのＲＧＢ表示画像データについて輝度を算出し、信号値決定工程において目標輝度Ｙ（ｋ）に最も近いものを選択した以外は実施例と同様にしてＬＵＴを作成し、上記均一画像の変換処理を行った。【０１３９】
作成されたＬＵＴを用いて変換処理を行った後、得られたカラー表示画像データに基づく画像を、γ＝２．２に調整した３メガピクセルカラー液晶モニタ（ＦＡ−２０９０、（株）ナナオ製）に表示し、輝度計（ＬＳ−１０００、コニカミノルタセンシング（株）製）を用いて視野角２°で輝度及び色度を測定した。【０１４０】
測定した輝度の結果を図１８に示す。横軸は階調レベル、縦軸は輝度の実測値であり、実施例と比較例の結果はほぼ一致した。【０１４１】
次に、測定した色度の結果を図１９に示す。図１９はＣＩＥ  ｘｙ色度図である。０から１００までの内部信号値に対する色度は、比較例において広い範囲に分布しているのに対し、実施例ではＲＧＢ等値の色度の近傍にあり、色度が適切な範囲内であることがわかる。【０１４２】
図２０は、横軸に内部信号値を、縦軸に隣り合う内部信号値同士の色差を示した。比較例においては、隣接する内部信号値間の色差が大きいので、輝度が滑らかに変化する画像では輝度毎の色度の分散が目立ちやすいが、実施例では隣接する内部信号値間の色差が小さいので、輝度が滑らかに変化する画像を、色度を分散させることなく表示することができる。
［実施例２］
本発明に係る第二の実施形態によって作成されたＬＵＴを用いて変換処理を行った。ここで、候補選択工程においてα＝２とし、信号値決定工程における輝度による一次選抜は、各候補色について算出した輝度が、内部信号値に対する目標輝度Ｙ（ｋ）に最も近い３つを第一次候補ＲＧＢ表示画像データとして選抜した。さらに、３個の第一次候補ＲＧＢ表示画像データの中から、内部信号値ｋ−１のモノクロ画像データに対応付けられたＲＧＢ表示画像データと色度が最も近いものを選抜した。【０１４３】
内部信号値に対する目標輝度、評価に用いた画像データ、カラー表示手段とその調整、輝度及び色度の測定は、実施例１と同様である。【０１４４】
内部信号値に対する輝度の実測値は実施例１とほぼ一致した。【０１４５】
測定した色度の結果を図２１に示す。図２１はＣＩＥ  ｘｙ色度図である。０から１００までの内部信号値に対する色度は、比較例において広い範囲に分布しているのに対し、実施例ではＲＧＢ等値の色度の近傍にあり、色度が適切な範囲内であることがわかる。【０１４６】
図２２は、横軸に内部信号値を、縦軸に隣り合う内部信号値同士の色差を示した。実施例２では隣接する内部信号値間の色差が実施例１よりもさらに小さく、輝度がより滑らかに変化する画像でも色度の分散が全く目立たなかった。【０１４７】
以上のように、本発明では、選択工程を行い、予めＲＧＢ値の候補となる候補ＲＧＢ表示画像データを選択しておくことにより、輝度情報だけを用いる簡単なアルゴリズムで信号値決定工程を行っても、モノクロ画像として適切な色調の画像表示が可能で、なおかつ、ＦＲＣ表示等を行わなくてもディスプレイの駆動階調数よりも２ビット（４倍）以上の多階調表現が可能である。【０１４８】
さらに、信号値決定工程において色度情報を用いた二段階の選抜を行うことにより、モノクロ画像として一層適切な色調の画像表示が可能となる。
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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