(57)【要約】【課題】入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することが可能な画像処理装置、画像処理方法、プログラム、および表示装置を提供する。【解決手段】Ｎビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号から所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出する周波数成分検出部と、周波数成分検出部が検出した各画素に対応する検出信号をそれぞれ空間的に平滑化する検出値平滑部と、平滑化した検出信号に基づいてグラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成する制御信号生成部と、制御信号に基づいて入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号または入力画像信号が時間的に平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力する階調数拡張部とを備える画像処理装置が提供される。【選択図】図３
2011133683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されたＮビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号から所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出する周波数成分検出部と、
前記周波数成分検出部が検出した検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号をそれぞれ空間的に平滑化する検出値平滑部と、
前記検出値平滑部が平滑化した検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成する制御信号生成部と、
Ｎビットの前記入力画像信号が入力され、前記画素ごとに生成された制御信号に基づいて、前記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいは前記入力画像信号が時間的に平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力する階調数拡張部と、
を備え、
前記階調数拡張部は、前記入力画像信号の時間的な変化量に応じて前記入力画像信号の時間的な平滑化を選択的に行うことを特徴とする、画像処理装置。
【請求項２】
前記階調数拡張部は、
前記第１出力画像信号または前記第２出力画像信号を記憶し、前記入力画像信号の１フレーム前の遅延画像信号を出力するフレームメモリと、
前記入力画像信号と前記遅延画像信号とに基づく前記入力画像信号の時間的な変化量に応じて、前記入力画像信号の時間的な平滑化を画素ごとに選択的に行う時間的平滑演算部と、
前記画素ごとに生成された制御信号に基づいて、前記制御信号がグラデーション領域を示す場合には前記時間的平滑演算部において選択的に平滑化された入力画像信号を前記第２出力画像信号として出力し、前記制御信号がグラデーション領域以外を示す場合には、前記入力画像信号をｋビットシフトさせて前記第１出力画像信号として出力する選択部と、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記制御信号生成部は、前記検出値平滑部が平滑化した検出信号と複数の閾値とを用いて、対応する画素それぞれにおける前記第１出力画像信号と前記第２出力画像信号との混合比率を規定する制御信号を出力し、
前記階調数拡張部は、
前記第１出力画像信号または前記第２出力画像信号を記憶し、前記入力画像信号の１フレーム前の遅延画像信号を出力するフレームメモリと、
前記入力画像信号と前記遅延画像信号とに基づく前記入力画像信号の時間的な変化量に応じて、前記入力画像信号の時間的な平滑化を画素ごとに選択的に行う時間的平滑演算部と、
前記入力画像信号と、前記時間的平滑演算部において選択的に平滑化された入力画像信号とが入力され、前記画素ごとに混合比率が規定された前記制御信号に基づいて、対応する各画素における前記第１出力画像信号と前記第２出力画像信号との比率が前記制御信号が規定する混合比率と同一となるように、前記入力画像信号をｋビットシフトさせた前記第１出力画像信号と、前記時間的平滑演算部において選択的に平滑化された入力画像信号である前記第２出力画像信号とを画素ごとに混合して出力する混合部と、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記時間的平滑演算部は、
前記遅延画像信号から階調数がＮ＋ｋビットに拡張された入力画像信号を減算し、画素ごとの差分値を算出する減算部と、
画素ごとの前記差分値と、前記入力画像信号の時間的な変化量を判定するための所定の閾値とを比較し、画素ごとの前記差分値を比較結果に応じた値に変換する非線形変換部と、
前記非線形変換部から出力される画素ごとの差分値と、前記階調数がＮ＋ｋビットに拡張された入力画像信号とを画素ごとに加算する加算部と、
前記階調数がＮ＋ｋビットに拡張された入力画像信号と、前記加算部から出力される画像信号とに基づいて画素ごとに加重平均演算を行うことにより前記第２出力画像信号を出力する加重平均演算部と、
を備えることを特徴とする、請求項２または３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
Ｎビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号が複数入力される画像信号処理装置であって、
前記入力画像信号それぞれから所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出する周波数成分検出部と、
前記周波数成分検出部が検出した検出信号に基づいて、複数の入力画像信号それぞれが対応する各画素における検出信号が最大の検出信号を選択する最大値選択部と、
前記最大値選択部が選択した検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号それぞれを空間的に平滑化する検出値平滑部と、
前記検出値平滑部が平滑化した検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成する制御信号生成部と、
Ｎビットの前記入力画像信号が複数入力され、前記画素ごとに生成された制御信号に基づいて、入力された複数の前記入力画像信号それぞれに対して前記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいは前記入力画像信号が時間的に平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力する階調数拡張部と、
を備え、
前記階調数拡張部は、前記複数の入力画像信号それぞれの時間的な変化量に応じて、前記複数の入力画像信号それぞれの時間的な平滑化を選択的に行うことを特徴とする、画像処理装置。
【請求項６】
入力されたＮビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号から所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出するステップと、
前記検出するステップにおいて検出された検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号をそれぞれ空間的に平滑化するステップと、
前記平滑化するステップにおいて平滑化された検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成するステップと、
前記生成するステップにおいて生成された制御信号に基づいて、Ｎビットの前記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいはＮビットの前記入力画像信号が時間的に平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力するステップと、
を有し、
前記出力するステップでは、前記入力画像信号の時間的な変化量に応じて前記入力画像信号の時間的な平滑化が選択的に行われることを特徴とする、画像処理方法。
【請求項７】
入力されたＮビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号から所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出するステップ、
前記検出するステップにおいて検出された検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号をそれぞれ空間的に平滑化するステップ、
前記平滑化するステップにおいて平滑化された検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成するステップ、
前記生成するステップにおいて生成された制御信号に基づいて、Ｎビットの前記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいはＮビットの前記入力画像信号が時間的に平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力するステップ、
をコンピュータに実行させ、
前記出力するステップでは、前記入力画像信号の時間的な変化量に応じて前記入力画像信号の時間的な平滑化が選択的に行われることを特徴とする、プログラム。
【請求項８】
入力された画像信号を補正する画像信号補正部と、
前記画像信号補正部が補正した画像信号に基づいて、Ｎ＋ｋビット（Ｎ、ｋは正の整数）の画像信号が示す画像を表示可能な画像表示部と、
を備え、
前記画像信号補正部は、
入力されたＮビットの入力画像信号から所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出する周波数成分検出部と、
前記周波数成分検出部が検出した検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号をそれぞれ空間的に平滑化する検出値平滑部と、
前記検出値平滑部が平滑化した検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成する制御信号生成部と、
Ｎビットの前記入力画像信号が入力され、前記画素ごとに生成された制御信号に基づいて、前記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第１出力画像信号、あるいは前記入力画像信号が時間的に平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力する階調数拡張部と、
を備え、
前記階調数拡張部は、前記入力画像信号の時間的な変化量に応じて前記入力画像信号の時間的な平滑化を選択的に行うことを特徴とする、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、画像処理方法、プログラム、および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＲＴディスプレイ（Cathode  Ray  Tube  display）に替わる表示装置として、有機ＥＬディスプレイ（organic  ElectroLuminescence  display。または、ＯＬＥＤディスプレイ（Organic  Light  Emitting  Diode  display）ともよばれる。）、ＦＥＤ（Field  Emission  Display。電界放出ディスプレイ）、ＬＣＤ（Liquid  Crystal  Display。液晶ディスプレイ）、ＰＤＰ（Plasma  Display  Panel。プラズマディスプレイ）、プロジェクターなど様々な表示装置が開発されている。
【０００３】
また、例えば放送局などから送信される画像信号は一般的に８ビットで２５６階調を表すことができるが、上記のような表示装置の中には、１０ビットや１２ビットなどの階調性能を有する表示パネルを備えるものが登場している。
【０００４】
このような中、表示パネルの階調性能を引き出すために入力された画像信号の階調数を拡張する補正を行う技術が開発されている。入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換する技術としては、例えば、特許文献１が挙げられる。
【０００５】
また、ブロック歪やモスキートノイズなどのノイズを除去する技術も開発されている。エッジの平滑化を防ぎながら時間的な平滑化処理を行う技術としては、例えば、特許文献２が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２４４５１号公報
【特許文献２】特開平１０−２２９５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
表示パネルの階調性能を引き出すために入力された画像信号の階調数を拡張する補正を行う従来の技術（以下、「従来の技術１」とよぶ場合がある。）は、入力された画像信号に基づいてグラデーションを示す領域（近接する画素間における差分値が所定の値以下の領域であって、凹凸の数が少ない領域。以下、「グラデーション領域」という。）を検出し、検出されたグラデーション領域を空間的に平滑化する。つまり、従来の技術１を用いる場合には、エッジを示す領域（以下、「エッジ領域」という。）や、テクスチャを示す領域（近接する画素間における差分値が所定の値以下の領域であって、凹凸の数が多い領域。以下、「テクスチャ領域」という。）では、画像信号の補正が行われず、グラデーション領域では、グラデーション領域がより滑らかになるように画像信号が補正される。したがって、従来の技術１を用いることによってより高画質化を図ることができる。
【０００８】
しかしながら、従来の技術１を用いる場合、空間的に検出したグラデーション領域を空間的に平滑化するので、検出される可能性があるグラデーション領域が大きくなればなるほど（グラデーションが緩やかなほど）、空間的な参照範囲が広いフィルタが必要となる。そのため、従来の技術１を用いる場合には、検出される可能性があるグラデーション領域が大きくなればなるほど、より大きなタップのフィルタを設けなければならないのでフィルタの回路規模が大きくなってしまう。また、上記フィルタをソフトウェアで実現する場合には、検出されたグラデーション領域が大きくなればなるほどステップ数が増えることから、処理時間の増大へと繋がる恐れがある。
【０００９】
また、ノイズを除去する従来の技術（以下、「従来の技術２」とよぶ場合がある。）は、１フレーム前の平滑化された画像と入力された画像信号が示す画像の同じ位置の画素同士を比較して、差分値が小さい、すなわち時間的な変化が小さい場合に、時間的な平滑化をに行う。また、従来の技術２は、上記差分値が大きい、すなわち時間的な変化が大きい場合は、表示画面内をエッジが動いている領域と判断して平滑化を行わない。よって、従来の技術２を用いる場合には、表示画面内で位置が変化するエッジ領域を保護することができるので、画質の低下をある程度は防止できる可能性はある。
【００１０】
しかしながら、従来の技術２は、上記差分値に応じて選択的に平滑化を行うので、エッジ領域以外の領域であるグラデーション領域およびテクスチャ領域とを区別することなく平滑化を行ってしまう。また、従来の技術は、ノイズを除去することを目的とする技術であるため、グラデーション領域をより滑らかに補正すること（階調改善）については、何らの考慮もなされていない。よって、従来の技術２を用いる場合には、平滑化により細かい凹凸が失われるため、例えば、壁や遠い山などの質感が損なわれ、画質が低下する。
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することが可能な、新規かつ改良された画像処理装置、画像処理方法、プログラム、および表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、入力されたＮビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号から所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出する周波数成分検出部と、上記周波数成分検出部が検出した検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号をそれぞれ空間的に平滑化する検出値平滑部と、上記検出値平滑部が平滑化した検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成する制御信号生成部と、Ｎビットの上記入力画像信号が入力され、上記画素ごとに生成された制御信号に基づいて、上記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいは上記入力画像信号が時間的に平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力する階調数拡張部とを備え、上記階調数拡張部は、上記入力画像信号の時間的な変化量に応じて上記入力画像信号の時間的な平滑化を選択的に行う画像処理装置が提供される。
【００１３】
かかる構成では、グラデーション領域が空間的に検出され、検出結果に基づいて選択的に入力画像信号に対する時間的な平滑化が行われる。よって、かかる構成により、平滑化に係るフィルタの回路規模や処理時間の増大を招くことなく、高画質化を図ることが可能となる。
【００１４】
また、上記階調数拡張部は、上記第１出力画像信号または上記第２出力画像信号を記憶し、上記入力画像信号の１フレーム前の遅延画像信号を出力するフレームメモリと、上記入力画像信号と上記遅延画像信号とに基づく上記入力画像信号の時間的な変化量に応じて、上記入力画像信号の時間的な平滑化を画素ごとに選択的に行う時間的平滑演算部と、上記画素ごとに生成された制御信号に基づいて、上記制御信号がグラデーション領域を示す場合には上記時間的平滑演算部において選択的に平滑化された入力画像信号を上記第２出力画像信号として出力し、上記制御信号がグラデーション領域以外を示す場合には、上記入力画像信号をｋビットシフトさせて上記第１出力画像信号として出力する選択部とを備えてもよい。
【００１５】
また、上記制御信号生成部は、上記検出値平滑部が平滑化した検出信号と複数の閾値とを用いて、対応する画素それぞれにおける上記第１出力画像信号と上記第２出力画像信号との混合比率を規定する制御信号を出力し、上記階調数拡張部は、上記第１出力画像信号または上記第２出力画像信号を記憶し、上記入力画像信号の１フレーム前の遅延画像信号を出力するフレームメモリと、上記入力画像信号と上記遅延画像信号とに基づく上記入力画像信号の時間的な変化量に応じて、上記入力画像信号の時間的な平滑化を画素ごとに選択的に行う時間的平滑演算部と、上記入力画像信号と、上記時間的平滑演算部において選択的に平滑化された入力画像信号とが入力され、上記画素ごとに混合比率が規定された上記制御信号に基づいて、対応する各画素における上記第１出力画像信号と上記第２出力画像信号との比率が上記制御信号が規定する混合比率と同一となるように、上記入力画像信号をｋビットシフトさせた上記第１出力画像信号と、上記時間的平滑演算部において選択的に平滑化された入力画像信号である上記第２出力画像信号とを画素ごとに混合して出力する混合部とを備えてもよい。
【００１６】
また、上記時間的平滑演算部は、上記遅延画像信号から階調数がＮ＋ｋビットに拡張された入力画像信号を減算し、画素ごとの差分値を算出する減算部と、画素ごとの上記差分値と、上記入力画像信号の時間的な変化量を判定するための所定の閾値とを比較し、画素ごとの上記差分値を比較結果に応じた値に変換する非線形変換部と、上記非線形変換部から出力される画素ごとの差分値と、上記階調数がＮ＋ｋビットに拡張された入力画像信号とを画素ごとに加算する加算部と、上記階調数がＮ＋ｋビットに拡張された入力画像信号と、上記加算部から出力される画像信号とに基づいて画素ごとに加重平均演算を行うことにより上記第２出力画像信号を出力する加重平均演算部とを備えてもよい。
【００１７】
また、上記目的を達成するために、本発明の第２の観点によれば、Ｎビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号が複数入力される画像信号処理装置であって、上記入力画像信号それぞれから所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出する周波数成分検出部と、上記周波数成分検出部が検出した検出信号に基づいて、複数の入力画像信号それぞれが対応する各画素における検出信号が最大の検出信号を選択する最大値選択部と、上記最大値選択部が選択した検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号それぞれを空間的に平滑化する検出値平滑部と、上記検出値平滑部が平滑化した検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成する制御信号生成部と、Ｎビットの上記入力画像信号が複数入力され、上記画素ごとに生成された制御信号に基づいて、入力された複数の上記入力画像信号それぞれに対して上記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいは上記入力画像信号が時間的に平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力する階調数拡張部とを備え、上記階調数拡張部は、上記複数の入力画像信号それぞれの時間的な変化量に応じて、上記複数の入力画像信号それぞれの時間的な平滑化を選択的に行う画像処理装置が提供される。
【００１８】
かかる構成では、グラデーション領域が空間的に検出され、検出結果に基づいて選択的に複数の入力画像信号それぞれに対する時間的な平滑化が行われる。よって、かかる構成により、平滑化に係るフィルタの回路規模や処理時間の増大を招くことなく、高画質化を図ることが可能となる。
【００１９】
また、上記目的を達成するために、本発明の第３の観点によれば、入力されたＮビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号から所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出するステップと、上記検出するステップにおいて検出された検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号をそれぞれ空間的に平滑化するステップと、上記平滑化するステップにおいて平滑化された検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成するステップと、上記生成するステップにおいて生成された制御信号に基づいて、Ｎビットの上記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいはＮビットの上記入力画像信号が時間的に平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力するステップとを有し、上記出力するステップでは、上記入力画像信号の時間的な変化量に応じて上記入力画像信号の時間的な平滑化が選択的に行われる画像処理方法が提供される。
【００２０】
かかる方法では、グラデーション領域が空間的に検出され、検出結果に基づいて選択的に入力画像信号に対する時間的な平滑化が行われる。よって、かかる方法を用いることにより、平滑化に係るフィルタの回路規模や処理時間の増大を招くことなく、高画質化を図ることが可能となる。
【００２１】
また、上記目的を達成するために、本発明の第４の観点によれば、入力されたＮビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号から所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出するステップ、上記検出するステップにおいて検出された検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号をそれぞれ空間的に平滑化するステップ、上記平滑化するステップにおいて平滑化された検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成するステップ、上記生成するステップにおいて生成された制御信号に基づいて、Ｎビットの上記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビット（ｋは正の整数）の第１出力画像信号、あるいはＮビットの上記入力画像信号が時間的に平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力するステップをコンピュータに実行させ、上記出力するステップでは、上記入力画像信号の時間的な変化量に応じて上記入力画像信号の時間的な平滑化が選択的に行われるプログラムが提供される。
【００２２】
かかるプログラムを実行するコンピュータでは、グラデーション領域が空間的に検出され、検出結果に基づいて選択的に入力画像信号に対する時間的な平滑化が行われる。よって、かかるプログラムを用いることにより、平滑化に係るフィルタの回路規模や処理時間の増大を招くことなく、高画質化を図ることが可能となる。
【００２３】
また、上記目的を達成するために、本発明の第５の観点によれば、入力された画像信号を補正する画像信号補正部と、上記画像信号補正部が補正した画像信号に基づいて、Ｎ＋ｋビット（Ｎ、ｋは正の整数）の画像信号が示す画像を表示可能な画像表示部とを備え、上記画像信号補正部は、入力されたＮビットの入力画像信号から所定の周波数帯域の信号を画素ごとに検出する周波数成分検出部と、上記周波数成分検出部が検出した検出信号に基づいて各画素に対応する検出信号をそれぞれ空間的に平滑化する検出値平滑部と、上記検出値平滑部が平滑化した検出信号に基づいて、グラデーション領域を規定する制御信号を画素ごとに生成する制御信号生成部と、Ｎビットの上記入力画像信号が入力され、上記画素ごとに生成された制御信号に基づいて、上記入力画像信号の階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第１出力画像信号、あるいは上記入力画像信号が時間的に平滑化されて階調数が所定数拡張されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を画素ごとに出力する階調数拡張部とを備え、上記階調数拡張部は、上記入力画像信号の時間的な変化量に応じて上記入力画像信号の時間的な平滑化を選択的に行う表示装置が提供される。
【００２４】
かかる構成では、グラデーション領域が空間的に検出され、検出結果に基づいて選択的に入力画像信号に対する時間的な平滑化が行われる。よって、かかる構成により、平滑化に係るフィルタの回路規模や処理時間の増大を招くことなく、高画質化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る表示装置における時間的平滑フィルタによるグラデーション領域の補正の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る表示装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る画像処理部を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る周波数成分検出部の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るバンドパス・フィルタの周波数特性の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る検出値平滑部における平滑化処理の一例を説明するための説明図である
【図７】本発明の第１の実施形態に係る制御信号生成部における閾値処理を説明するための説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る制御部が生成する制御信号Ｄｃの一例を示す説明図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る階調数拡張部の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る時間的平滑演算部の構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る非線形変換部の処理の第１の例を示す説明図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る非線形変換部の処理の第２の例を示す説明図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る周波数成分検出部を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る周波数成分検出部を説明するための説明図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る周波数成分検出部を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る制御信号生成部における閾値処理を説明するための説明図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る階調数拡張部を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第１の実施形態の第４の変形例に係る表示装置を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る表示装置を示すブロック図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る画像処理部を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係る画像処理部における各信号の一例を示す説明図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態に係る画像処理部を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第４の実施形態に係る表示装置を示すブロック図である。
【図２４】本発明の第４の実施形態に係る擬似階調処理部における擬似階調処理の一例を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２８】
（本発明の実施形態に係る表示装置の処理の概要）
本発明の実施形態に係る表示装置について説明する前に、まず、本発明の実施形態に係る表示装置の処理の概要について説明する。以下では、本発明の実施形態に係る表示装置に画像信号が入力されるものとして説明するが、表示装置に入力される画像信号は、動画像（いわゆる映像）である。なお、本発明の実施形態に係る表示装置に静止画像を示す画像信号が入力された場合に、本発明の実施形態に係る表示装置が当該静止画像を表示させることができることは、言うまでもない。
【００２９】
また、以下では、本発明の実施形態に係る表示装置に入力される画像信号がデジタル信号であるとして説明する。なお、本発明の実施形態に係る画像信号は、例えば、アナログ放送などで用いられるアナログ信号がＡ／Ｄコンバータ（Analog  to  Digital  converter）でデジタル信号に変換されたものであってもよい。また、本発明の実施形態に係る表示装置に入力される画像信号としては、例えば、放送局から送信され表示装置が受信した画像信号が挙げられる。なお、本発明の実施形態に係る表示装置に入力される画像信号は、例えば、ＬＡＮ（Local  Area  Network）などのネットワークを介して外部装置から送信されて表示装置が受信したものであってもよく、また、表示装置が備える記憶部に保持された映像ファイルや画像ファイルを表示装置が読み出したものであってもよい。
【００３０】
本発明の実施形態に係る表示装置における処理は、〔１〕入力された画像信号を補正する画像処理フェーズと、〔２〕補正された画像信号を表示する表示フェーズ、とに分けられる。
【００３１】
〔１〕画像処理フェーズ
本発明の実施形態に係る表示装置は、画像処理フェーズにおいて、例えば以下の〔１−１〕、〔１−２〕の処理を行い、入力されたＮビット（Ｎは正の整数）の画像信号（以下、「入力画像信号」という。）を、Ｎ＋ｋ（ｋは正の整数）の画像信号（以下、「出力画像信号」という。）に変換する。ここで、上記ｋの値は、本発明の実施形態に係る表示装置が画像を表示する表示部の階調性能に応じた値である。なお、本発明の実施形態に係る表示装置が画像を表示する表示部の階調性能が入力画像信号と同じＮビットの場合には、本発明の実施形態に係る表示装置は、例えば、Ｎ＋ｋビットの出力画像信号をさらにＮビットに補正する。
【００３２】
〔１−１〕グラデーション領域の判定
本発明の実施形態に係る表示装置は、入力画像信号が示す画像を、エッジを示す「エッジ領域」、エッジ領域以外で凹凸の数が少ない領域を示す「グラデーション領域」、およびエッジ領域以外で凹凸の数が多い領域を示す「テクスチャ領域」に大きく分類し、入力画像信号に基づいてグラデーション領域を判定する。ここで、本発明の実施形態に係る表示装置は、入力画像信号に基づいてグラデーション領域を空間的に検出することによって、入力画像信号が対応する画素ごとにグラデーション領域の判定を行う。
【００３３】
〔１−２〕画像信号の補正
本発明の実施形態に係る表示装置は、上記〔１−１〕における判定結果に基づいて、画素ごとに以下の（Ａ）、（Ｂ）のように画像信号の補正を行う。
【００３４】
（Ａ）グラデーション領域ではないと判定された場合
本発明の実施形態に係る表示装置は、グラデーション領域ではないと判定した場合（すなわち、エッジ領域またはテクスチャ領域の場合）には、例えば、入力された画像信号をｋビット左へシフトさせ、入力画像信号の下位にｋビットの固定値を付加した画像信号（以下、「第１出力画像信号」とよぶ場合がある。）を出力する。
【００３５】
（Ｂ）グラデーション領域と判定した場合
本発明の実施形態に係る表示装置は、空間的な検出によりグラデーション領域と判定した場合には、入力された画像信号が時間的に平滑化され、Ｎ＋ｋビットに拡張された画像信号（以下、「第２出力画像信号」とよぶ場合がある。）を出力する。
【００３６】
上述したように、検出したグラデーション領域を空間的に平滑化する場合には、検出される可能性があるグラデーション領域が大きくなればなるほど、より大きなタップのフィルタを設けなければならないなどの問題が生じる恐れがある。そこで、本発明の実施形態に係る表示装置は、時間的なフィルタ（以下「時間的平滑フィルタ」という。）を用いることによって、検出したグラデーション領域を平滑化する。また、本発明の実施形態に係る表示装置は、入力画像信号の時間的な変化量（現フレームの画像信号と、１フレーム前の出力画像信号とにおける画素ごとの変化量）に応じて入力画像信号の時間的な平滑化を選択的に行う。
【００３７】
〔時間的平滑フィルタによるグラデーション領域の補正〕
図１は、本発明の実施形態に係る表示装置における時間的平滑フィルタによるグラデーション領域の補正の一例を示す説明図である。
【００３８】
グラデーション領域のような画像が緩やかに変化している領域では、量子化によって階調の段差が生じる。そして、上記階調の段差が擬似輪郭（Contouring）として視認される（図１（ａ））。
【００３９】
特に、画像信号が高い圧縮率で圧縮された映像を示す場合には、擬似輪郭の位置が時間的に大きく変動するという現象が見られる。ここで、例えば、ＭＰＥＧ−２（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８）などのようにブロック単位の圧縮方式では、ブロック単位で画像信号の高域成分が省略される。よって、画像信号が、ブロック単位の圧縮方式に係る画像信号である場合には、特にグラデーション領域では高域成分が省略されやすい傾向があり、残ったＤＣ（Direct  Current）成分の寄与が支配的となる。そのため、上記の場合には、ブロックの境界で階調の段差が生じやすくなり、さらにランダムノイズの混入によって、ブロックのＤＣ成分の値が時間的に変動することによって、階調段差の位置がブロック単位で時間的に変動する。その結果として、グラデーション領域に生じた擬似輪郭の位置が時間的に大きく変動するように見えることとなる（図１（ｂ））。
【００４０】
上記のようなグラデーション領域では、画像信号を時間的に平滑化することによって、時間的な変動を抑制するだけでなく、空間的に滑らかなグラデーションを表示画面に表示させることができる（図１（ｃ）。
【００４１】
また、時間的平滑フィルタは、空間的に対応する位置にあって時間的に異なる画像信号（画像データ）を用いるため、階調段差が時間的に変動する範囲が広い場合であっても、空間的な参照範囲を広げることなく時間的な平滑化を行うことができる。時間的平滑フィルタが用いられる場合には、検出されたグラデーション領域が大きな領域であったとしても（グラデーションが緩やかであったとしても）、空間的に平滑化する場合のように、フィルタの回路規模や処理時間の増大を招く恐れはない。
【００４２】
本発明の実施形態に係る表示装置は、空間的に検出したグラデーション領域を、時間的平滑フィルタを用いて平滑化することによって、フィルタの回路規模や処理時間の増大を招くことなく、グラデーション領域を選択的に平滑化することができる。
【００４３】
本発明の実施形態に係る表示装置は、各画素に対応する入力画像信号に対して上記（Ａ）または（Ｂ）の補正を行うことによって、Ｎビットの入力画像信号をＮ＋ｋビットの出力画像信号に補正する。
【００４４】
また、本発明の実施形態に係る表示装置は、入力画像信号に基づいてグラデーション領域を判定し、当該判定結果に基づいて、グラデーション領域に対しては入力画像信号を平滑化し、エッジ領域またはテクスチャ領域に対しては入力画像信号を平滑化しない。したがって、本発明の実施形態に係る表示装置では、入力画像信号の補正によって細かい凹凸が失われることはなく、例えば、壁や遠い山などの質感も損なわれないので、高画質化を図ることができる。
【００４５】
〔２〕表示フェーズ
本発明の実施形態に係る表示装置は、上記〔１〕の画像処理フェーズにおいて補正された画像信号（出力画像信号）に基づいて、画像を表示する。
【００４６】
本発明の実施形態に係る表示装置は、上述した処理によって、入力画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して入力画像信号を時間的に平滑化し、入力画像信号よりも階調数の多い出力画像信号に変換して画像を表示する。
【００４７】
したがって、本発明の実施形態に係る表示装置は、表示部の階調性能が入力画像信号よりも高い場合であっても、表示部の表示性能を引き出すことができ、また、入力画像信号の補正によって細かい凹凸が失われることはないので、高画質化を図ることができる。
【００４８】
また、本発明の実施形態に係る表示装置は、入力画像信号基づいてグラデーション領域を空間的に検出し、検出結果に基づいて入力画像信号に対して時間的な平滑化を選択的に行う。したがって、本発明の実施形態に係る表示装置は、フィルタの回路規模や処理時間の増大を招くことなく、高画質化を図ることができる。
【００４９】
以下、本発明の実施形態に係る表示装置の構成について、具体的に説明する。また、以下では、本発明の実施形態に係る表示装置として、上記〔１〕画像処理フェーズを担う「画像処理部」と、上記〔２〕表示フェーズを担う「表示部」とを備える構成を示す。なお、本発明の実施形態は、例えば、以下に示す画像処理部を独立の装置（画像処理装置）として実現してもよい。
【００５０】
（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置１０００を示すブロック図である。なお、図２では、表示装置１０００として、画像処理部１００が、モノクロ画像の処理、あるいはカラー画像の複数チャンネルのうちの１チャンネル分の処理を行う構成を示している。
【００５１】
[表示装置１０００の構成]
図２を参照すると、表示装置１０００は、画像処理部１００と、表示部１９０とを備える。
【００５２】
また、表示装置１０００は、例えば、ＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）などで構成され表示装置１０００全体を制御することが可能な制御部（図示せず）や、制御部が使用するプログラムや演算パラメータなどの制御用データが記録されたＲＯＭ（Read  Only  Memory。図示せず）、制御部により実行されるプログラムなどを一次記憶するＲＡＭ（Random  Access  Memory。図示せず）、放送局などから送信される画像信号を受信する受信部（図示せず）、映像ファイルや画像ファイルなどを記憶可能な記憶部（図示せず）、ユーザが操作可能な操作部（図示せず）、外部装置（図示せず）と通信を行うための通信部（図示せず）などを備えてもよい。表示装置１０００は、例えば、データの伝送路としてのバス（bus）により上記各構成要素間を接続する。
【００５３】
ここで、記憶部（図示せず）としては、例えば、ハードディスク（Hard  Disk）などの磁気記録媒体や、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  and  Programmable  Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ（flash  memory）、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive  Random  Access  Memory）、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric  Random  Access  Memory）、ＰＲＡＭ(Phase  change  Random  Access  Memory)などの不揮発性メモリ（nonvolatile  memory）が挙げられる。また、操作部（図示せず）としては、例えば、キーボードやマウスなどの操作入力デバイスや、ボタン、方向キー、あるいは、これらの組み合わせなどが挙げられる。
【００５４】
また、表示装置１０００と外部装置（図示せず）とは、例えば、ＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）端子やＩＥＥＥ１３９４規格の端子、ＤＶＩ（Digital  Visual  Interface）端子、あるいはＨＤＭＩ（High-Definition  Multimedia  Interface）端子などを介して物理的に接続されてもよいし、また、ＷＵＳＢ（Wireless  Universal  Serial  Bus）やＩＥＥＥ８０２．１１などを利用して無線で接続されてもよい。さらに、表示装置１０００と外部装置（図示せず）とは、例えば、ネットワークを介して接続されてもよい。ネットワークとしては、例えば、ＬＡＮやＷＡＮ（Wide  Area  Network）など有線ネットワーク、ＭＩＭＯ（Multiple-Input  Multiple-Output）を用いたＷＬＡＮ（Wireless  Local  Area  Network）などの無線ネットワーク、あるいは、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission  Control  Protocol/Internet  Protocol）などの通信プロトコルを用いたインターネットなどが挙げられる。したがって、通信部（図示せず）は、外部装置（図示せず）との接続形態に応じたインタフェースを有する。
【００５５】
画像処理部１００は、入力されたＮビット（Ｎは正の整数）の入力画像信号Ｄｉを、Ｎ＋ｋ（ｋは正の整数）の出力画像信号Ｄｏ（第１出力画像信号、または第２出力画像信号。以下同様とする。）に変換する。より具体的には、画像処理部１００は、入力画像信号Ｄｉが示す画像を画素ごとにグラデーション領域の判定を行う制御部１０２と、制御部１０２から出力される制御信号Ｄｃに基づいて画素ごとに階調数の拡張、または、入力画像信号Ｄｉの補正および階調数の拡張を行う階調数拡張部１０４とを備える。画像処理部１００の詳細については後述する。
【００５６】
表示部１９０は、Ｎ＋ｋビットの階調性能を有し、画像処理部１００から出力されるＮ＋ｋビットの出力画像信号Ｄｏが示す画像を表示する。
【００５７】
〔表示部１９０の構成例〕
表示部１９０は、例えば、画像表示部（図示せず）と、行駆動部（図示せず）と、列駆動部（図示せず）と、電源供給部（図示せず）と、表示制御部（図示せず）とを備える。
【００５８】
画像表示部は、例えば、マトリクス状（行列状）に配置された複数の画素を備える。例えば、ＳＤ（Standard  Definition）解像度の映像を表示する画像表示部は、少なくとも６４０×４８０＝３０７２００（データ線×走査線）の画素を有し、カラー表示のために当該画素が赤（Red）、緑（Green）、青（Blue）のサブピクセル（sub  pixel）からなる場合には、６４０×４８０×３＝９２１６００（データ線×走査線×サブピクセルの数）のサブピクセルを有する。同様に、例えば、ＨＤ（High  Definition）解像度の映像を表示する表示部は、１９２０×１０８０の画素を有し、カラー表示の場合には、１９２０×１０８０×３のサブピクセルを有する。
【００５９】
また、画像表示部は、例えば、画素ごとに印加する電圧量／電流量を制御するための画素回路を備えていてもよい。画素回路は、例えば、印加される走査信号および電圧信号により電流量を制御するためのスイッチ素子およびドライブ素子と、電圧信号を保持するためのキャパシタで構成される。上記スイッチ素子および上記ドライブ素子は、例えば、薄膜トランジスタ（Thin  Film  Transistor）で構成される。
【００６０】
行駆動部および列駆動部は、例えば、画像表示部が有する複数の画素に電圧信号を印加して各画素を発光させる。ここで、行駆動部および列駆動部は、一方が画素のＯＮ／ＯＦＦを決定する電圧信号（走査信号）を印加し、他方が表示させる映像に応じた電圧信号（画像信号）を印加する役割を果たす。また、行駆動部および列駆動部の駆動方式としては、例えば、上記マトリクス状に配置された画素ごとに発光させる点順次駆動走査方式、上記マトリクス状に配置された画素を一列ごとに発光させる線順次駆動走査方式、そして、上記マトリクス状に配置された全ての画素を発光させる面順次駆動走査方式などが挙げられる。
【００６１】
電源供給部は、行駆動部および列駆動部に電源を供給し、行駆動部および列駆動部には電圧が印加される。また、電源供給部が、行駆動部および列駆動部に印加する電圧の大きさは、画像処理部１００から出力される出力画像信号Ｄｏに応じて可変する。
【００６２】
表示制御部は、例えば、ＭＰＵなどで構成され、画像処理部１００から出力される出力画像信号Ｄｏに応じて、行駆動部および列駆動部の一方に画素のＯＮ／ＯＦＦを決定する電圧を画素に印加するための制御信号を入力し、また、他方に画像信号を入力する。また、表示制御部は、画像処理部１００から出力される出力画像信号Ｄｏに応じて、電源供給部による行駆動部および列駆動部への電源の供給を制御する。
【００６３】
表示部１９０は、上記のような構成により、出力画像信号Ｄｏに応じた画像を表示する。ここで、表示部１９０としては、例えば、有機ＥＬディスプレイや、ＦＥＤ、ＰＤＰなどの自発光型の表示デバイスや、ＬＣＤなどのバックライト型の表示デバイスが挙げられる。
【００６４】
本発明の第１の実施形態に係る表示装置１０００は、図２に示すような構成により、入力画像信号に基づいて対応する画素ごとにグラデーション領域を判定し、当該判定結果に応じて入力画像信号Ｄｉの補正（階調数の拡張、または、入力画像信号Ｄｉの補正および階調数の拡張）を行う。そして、表示装置１０００は、補正された画像信号、すなわち、出力画像信号Ｄｏに基づいて画像を表示する。次に、本発明の第１の実施形態に係る画像処理部１００について、より詳細に説明する。なお、以下では、説明の簡単化のために、水平方向の処理を例に挙げて説明を行う。
【００６５】
[第１の実施形態に係る画像処理部１００]
図３は、本発明の第１の実施形態に係る画像処理部１００を示すブロック図である。図３を参照すると、画像処理部１００は、制御部１０２と、階調数拡張部１０４とを備える。また、制御部１０２は、周波数成分検出部１０６と、検出値平滑部１０８と、制御信号生成部１１０とを備える。
【００６６】
周波数成分検出部１０６は、入力画像信号Ｄｉから所定の周波数成分を画素ごとに検出し、検出結果を周波数成分検出値Ｄｆとして出力する。
【００６７】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る周波数成分検出部１０６の構成の一例を示すブロック図である。図４を参照すると、周波数成分検出部１０６は、バンドパス・フィルタ１１２（Band-Pass  Filter。以下、「ＢＰＦ」とよぶ場合もある。）と絶対値変換部１１４とで構成される。
【００６８】
バンドパス・フィルタ１１２は、特定の周波数帯域の画像信号のみを通過させ、その他の帯域の画像信号を減衰させることによって、ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆを画素ごとに出力する。図５は、本発明の第１の実施形態に係るバンドパス・フィルタ１１２の周波数特性の一例を示す説明図である。図５を参照すると、バンドパス・フィルタ１１２は、周波数ｆをピークとする通過帯域を有する。ここで周波数fは、例えば、テクスチャ領域の周波数特性に応じて、周波数f付近の成分がテクスチャ領域に多く含まれるように定められる。また、周波数fは、例えば、表示部１９０の画面サイズと画素数、そして想定される視距離に応じて設定される。
【００６９】
絶対値変換部１１４は、ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆの絶対値を算出して周波数成分検出値Ｄｆとして出力する。
【００７０】
再度図３を参照して画像処理部１００の構成要素について説明する。検出値平滑部１０８は、周波数成分検出部１０６から出力された各画素に対応する周波数成分検出値Ｄｆに基づいて、周波数成分検出値Ｄｆの平滑化を画素ごとに行い、平滑化された平均検出値Ｄａｖｅを出力する。
【００７１】
検出値平滑部１０８は、平滑化を行う画素に対応する注目画素を含む所定の平滑領域を画素ごとに設定し、当該平滑領域内に含まれる画素に対応する周波数成分検出値Ｄｆの平均値を算出することによって、平均検出値Ｄａｖｅを画素ごとに出力する。図６は、本発明の第１の実施形態に係る検出値平滑部１０８における平滑化処理の一例を説明するための説明図であり、平滑領域として水平方向に８画素分の大きさの領域が設定された例を示している。なお、検出値平滑部１０８が設定する平滑領域は、例えば、水平方向および／または垂直方向に任意の大きさの領域であってもよい。また、平滑領域は、例えば、画面上の位置に応じて大きさが変えられてもよい。
【００７２】
また、検出値平滑部１０８は、例えば、相加平均や、相乗平均、所定の重み付けをした重み付け平均により平均値を算出する。
【００７３】
再度図３を参照して画像処理部１００の構成要素について説明する。制御信号生成部１１０は、検出値平滑部１０８から出力される平均検出値Ｄａｖｅに基づいて、グラデーション領域の判定を閾値処理によって画素ごとに行う。
【００７４】
〔平均検出値Ｄａｖｅに基づいて判定を行う意義〕
ここで、画像処理部１００が、平均検出値Ｄａｖｅに基づいてグラデーション領域の判定を行う意義について説明する。
【００７５】
エッジ領域では周波数成分検出値Ｄｆの値が大きくなり、一方、グラデーション領域やテクスチャ領域では、ともに周波数成分検出値Ｄｆの値は小さくなる。したがって、周波数成分検出値Ｄｆの値の大小だけに注目した場合、グラデーション領域とテクスチャ領域とを区別することができない。
【００７６】
ここで、平滑領域における周波数成分検出値Ｄｆの検出の頻度に着目すると、グラデーション領域では周波数成分検出値Ｄｆの検出の頻度は低いが、テクスチャ領域では比較的検出の頻度が高くなる。また、平滑領域に含まれる周波数成分検出値Ｄｆの値は、グラデーション領域およびテクスチャ領域ともに同程度の大きさである。つまり、平滑領域における平均的な周波数成分検出値Ｄｆの値、すなわち平均検出値Ｄａｖｅに着目すると、グラデーション領域の平均検出値Ｄａｖｅよりもテクスチャ領域の平均検出値Ｄａｖｅの方が大きくなる。
【００７７】
したがって、平均検出値Ｄａｖｅと、グラデーション領域とテクスチャ領域とを区別するための適切な閾値ＴＨとに基づく閾値処理を行えば、平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨより小さい場合はグラデーション領域、また、平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨより大きい場合はテクスチャ領域またはエッジ領域として、区別することができる。ここで、閾値ＴＨの値は、例えば、明らかにグラデーションを示す領域を有する画像を示す画像信号と、明らかにテクスチャを示す領域を有する画像を示す画像信号とを用いて決定される。
【００７８】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る制御信号生成部１１０における閾値処理を説明するための説明図である。制御信号生成部１１０は、図７に示すように、平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨより小さいときにはグラデーション領域を示す「１」を制御信号Ｄｃとして出力し、平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨ以上のときにはテクスチャ領域またはエッジ領域、すなわちグラデーション領域以外を示す「０」を制御信号Ｄｃとして出力する。
【００７９】
ここで、制御信号生成部１１０がグラデーション領域を判定するために用いる閾値ＴＨの情報は、例えば、画像処理部１００が備える記憶手段に記憶され、当該記憶手段から入力される。画像処理部１００が備える記憶手段としては、例えば、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリが挙げられる。なお、閾値ＴＨの情報は、例えば、制御信号生成部１１０が記憶手段を備えて保持してもよく、また、表示装置１０００の記憶部（図示せず）に記憶され、制御信号生成部１１０が当該記憶部（図示せず）から適宜読み出してもよいことは、言うまでもない。
【００８０】
図８は、本発明の実施形態に係る制御部１０２が生成する制御信号Ｄｃの一例を示す説明図である。ここで、図８（ａ）は入力画像信号Ｄｉを示し、図８（ｂ）は、ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆを示している。同様に、図８（ｃ）〜図８（ｅ）は、周波数成分検出値Ｄｆ、平均検出値Ｄａｖｅ、制御信号Ｄｃをそれぞれ示している。以下、図８を参照して、グラデーション領域（図８の（１））、テクスチャ領域（図８（２））、およびエッジ領域（図８の（３））において、制御部１０２がどのような制御信号Ｄｃを生成するのかについて説明する。
【００８１】
〔Ａ〕グラデーション領域（図８の（１））
（Ａ−１）図８（ａ）
入力画像信号Ｄｉとして、１階調ずつ階段状に変化するグラデーション領域を例に挙げる。
【００８２】
（Ａ−２）図８（ｂ）
バンドパスフィルタ１１２から出力されるＢＰＦ出力Ｄｂｐｆの振幅は小さく、検出される頻度も低い。
【００８３】
（Ａ−３）図８（ｃ）
ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆは、絶対値変換部１１４において絶対値に変換され、周波数成分検出値Ｄｆが出力される。周波数成分検出値Ｄｆの値は小さく、検出される頻度も低い。
【００８４】
（Ａ−４）図８（ｄ）
検出値平滑部１０８において、対応する画素ごとに平滑領域における周波数成分検出値Ｄｆの平均値が算出され、平均検出値Ｄａｖｅが出力される。また、平均検出値Ｄａｖｅの値は、閾値ＴＨよりも小さな値となる。
【００８５】
（Ａ−５）図８（ｅ）
制御信号生成部１１０において閾値処理が行われることによって、制御信号Ｄｃが出力される。図８（ｄ）に示す平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨより小さいため、制御信号Ｄｃは、グラデーション領域を表す「１」を示す。
【００８６】
〔Ｂ〕テクスチャ領域（図８（２））
（Ｂ−１）図８（ａ）
入力画像信号Ｄｉとして、１階調ずつ変化しながら凹凸を形成するテクスチャ領域を例に挙げる。
【００８７】
（Ｂ−２）図８（ｂ）
図８（１）のグラデーション領域と比較して、バンドパスフィルタ１１２から出力されるＢＰＦ出力Ｄｂｐｆの振幅は同程度であるが、検出される頻度は高い。
【００８８】
（Ｂ−３）図８（ｃ）
ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆは、絶対値変換部１１４において絶対値に変換され、周波数成分検出値Ｄｆが出力される。図８（１）のグラデーション領域と比較して、周波数成分検出値Ｄｆの値は同程度であるが、検出される頻度は高い。
【００８９】
（Ｂ−４）図８（ｄ）
検出値平滑部１０８において、対応する画素ごとに平滑領域における周波数成分検出値Ｄｆの平均値が算出され、平均検出値Ｄａｖｅが出力される。また、平均検出値Ｄａｖｅの値は、閾値ＴＨよりも比較的大きな値となる。
【００９０】
（Ｂ−５）図８（ｅ）
制御信号生成部１１０において閾値処理が行われることによって、制御信号Ｄｃが出力される。図８（ｄ）に示す平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨより大きいため、制御信号Ｄｃは、グラデーション領域以外の領域を表す「０」を示す。
【００９１】
〔Ｃ〕エッジ領域（図８（３））
（Ｃ−１）図８（ａ）
入力画像信号Ｄｉとして、急峻に変化するエッジ領域を例に挙げる。
【００９２】
（Ｃ−２）図８（ｂ）
バンドパスフィルタ１１２から出力されるＢＰＦ出力Ｄｂｐｆは、振幅の大きさに幅がある。
【００９３】
（Ｃ−３）図８（ｃ）
ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆは、絶対値変換部１１４において絶対値に変換され、周波数成分検出値Ｄｆが出力される。図８（１）のグラデーション領域、図８（２）のテクスチャ領域と比較して、周波数成分検出値Ｄｆの値は非常に大きくなる。
【００９４】
（Ｃ−４）図８（ｄ）
検出値平滑部１０８において、対応する画素ごとに平滑領域における周波数成分検出値Ｄｆの平均値が算出され、平均検出値Ｄａｖｅが出力される。また、平均検出値Ｄａｖｅの値は、エッジの近傍において閾値ＴＨよりも十分に大きな値となる。
【００９５】
（Ｃ−５）図８（ｅ）
制御信号生成部１１０において閾値処理が行われることによって、制御信号Ｄｃが出力される。エッジ近傍の領域では図８（ｄ）に示す平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨより大きいため、制御信号Ｄｃはグラデーション領域以外の領域を表す「０」を示す。また、エッジ近傍から遠い領域では、図８（ｄ）に示す平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨより小さくなるため制御信号Ｄｃはグラデーション領域を表す「１」を示す。
【００９６】
制御部１０２は、上記のような周波数成分検出部１０６、検出値平滑部１０８、および制御信号生成部１１０を備えることによって、入力画像信号に基づいてグラデーション領域を画素ごとに判定する。
【００９７】
次に、階調数拡張部１０４について説明する。図９は、本発明の第１の実施形態に係る階調数拡張部１０４の構成の一例を示すブロック図である。階調数拡張部１０４は、フレームメモリ１３０と、時間的平滑演算部１１６と、選択部１１８とを備える。
【００９８】
フレームメモリ１３０は、出力画像信号Ｄｏ（第１出力画像信号、または第２出力画像信号）を記憶し、１フレーム遅延したタイミングで記憶した出力画像信号Ｄｏを遅延画像信号Ｄｍとして出力する。なお、フレームメモリ１３０からの遅延画像信号Ｄｍの出力制御は、例えば、制御部（図示せず）などの他の構成要素により行われてもよい。
【００９９】
時間的平滑演算部１１６には、入力画像信号Ｄｉと遅延画像信号Ｄｍとが入力され、時間的平滑演算部１１６は、入力画像信号Ｄｉの時間的な変化量に応じて入力画像信号Ｄｉの時間的な平滑化を選択的に行う。より具体的には、時間的平滑演算部１１６は、入力画像信号Ｄｉが示す画像のうち、時間的な変化量が大きい部分（例えば、動きがある部分）に対しては、時間的な平滑化を行わず、また、時間的な変化量が小さい部分（例えば、静止部分）に対しては、時間的な平滑化を行う。
【０１００】
図１０は、本発明の第１の実施形態に係る時間的平滑演算部１１６の構成の一例を示すブロック図である。時間的平滑演算部１１６は、シフト部１３２と、減算部１３４と、非線形変換部１３６と、加算部１３８と、加重平均演算部１４０とを備える。
【０１０１】
シフト部１３２は、入力画像信号Ｄｉをｋビット左へシフトさせて、入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加したＮ＋ｋビットの入力画像信号Ｄｉ’を出力する。
【０１０２】
なお、本発明の実施形態に係る階調数拡張部１０４は、シフト部１３２を時間的平滑演算部１１６ではなく、時間的平滑演算部１１６と選択部１１８との前段に備える構成であってもよい。上記の構成をとる場合には、後述する選択部１１８は、シフト部１３２から出力される入力画像信号Ｄｉ’を、第１出力画像信号として選択的に出力することとなる。
【０１０３】
減算部１３４は、下記の数式１に示すように、遅延画像信号Ｄｍから入力画像信号Ｄｉ’を減算し、画素ごとの差分値ＤＩＦを算出する。そして、減算部１３４は、画素ごとの差分値ＤＩＦを非線形変換部１３６へ出力する。
【０１０４】
ＤＩＦ＝Ｄｍ−Ｄｉ’
・・・（数式１）
【０１０５】
非線形変換部１３６は、画素ごとの差分値ＤＩＦと、入力画像信号Ｄｉの時間的な変化量を判定するための所定の閾値とを比較し、画素ごとの差分値ＤＩＦを比較結果に応じた差分値ＤＩＦ’に変換する。
【０１０６】
図１１は、本発明の第１の実施形態に係る非線形変換部１３６の処理の第１の例を示す説明図である。図１１では、横軸に非線形変換部１３６の入力である差分値ＤＩＦを示しており、縦軸に非線形変換部１３６の出力である差分値ＤＩＦ’を示している。
【０１０７】
図１１に示すように、非線形変換部１３６は、差分値ＤＩＦを、閾値Ｌｉｍによって制限された差分値ＤＩＦ’に変換する。より具体的には、非線形変換部１３６は、｜ＤＩＦ｜≦Ｌｉｍでは、ＤＩＦ’＝ＤＩＦを出力し、｜ＤＩＦ｜＞ＬｉｍではＤＩＦ’＝０を出力する。
【０１０８】
ここで、｜ＤＩＦ｜≦Ｌｉｍの場合には、非線形変換部１３６は、入力画像信号Ｄｉの時間的な変化量が小さい、すなわち静止部分であるとみなす。また、｜ＤＩＦ｜＞Ｌｉｍの場合には、入力画像信号Ｄｉの時間的な変化量が大きい、すなわち動き部分であるとみなす。｜ＤＩＦ｜＞Ｌｉｍである場合としては、例えば、画像内のオブジェクトや画像全体が移動する場合や、シーンチェンジがあるような場合が挙げられる。
【０１０９】
非線形変換部１３６は、例えば、図１１に示す処理を行うことによって、画素ごとの差分値ＤＩＦを、入力画像信号Ｄｉの時間的な変化量に応じて非線形に変換することができる。
【０１１０】
図１２は、本発明の第１の実施形態に係る非線形変換部１３６の処理の第２の例を示す説明図である。図１２では、図１１と同様に、横軸に非線形変換部１３６の入力である差分値ＤＩＦを示しており、縦軸に非線形変換部１３６の出力である差分値ＤＩＦ’を示している。
【０１１１】
図１２に示すように、非線形変換部１３６は、Ｌｉｍ＜｜ＤＩＦ｜≦２Ｌｉｍの範囲で、差分値ＤＩＦ’を閾値Ｌｉｍから０の間を連続的に変化させる。したがって、非線形変換部１３６は、図１２に示す処理を行うことによって、例えば、変換特性の不連続性に起因するような映像のちらつきを防止しつつ、画素ごとの差分値ＤＩＦを、入力画像信号Ｄｉの時間的な変化量に応じて非線形に変換することができる。
【０１１２】
非線形変換部１３６は、例えば、図１１、図１２に示す処理を行うことによって、画素ごとの差分値ＤＩＦを、入力画像信号Ｄｉの時間的な変化量に応じて非線形に変換する。
【０１１３】
加算部１３８は、下記の数式２に示すように、入力画像信号Ｄｉ’と、非線形変換部１３６から出力される画素ごとの差分値ＤＩＦ’とを加算して、加算された画像信号Ｄｍ’を加重平均演算部１４０へ出力する。ここで、加算部１３８は、遅延画像信号Ｄｍが入力画像信号Ｄｉ’に対して±Ｌｉｍの範囲内の場合は、画像信号Ｄｍ’として遅延画像信号Ｄｍを出力し、また、遅延画像信号Ｄｍが入力画像信号Ｄｉ’に対して±Ｌｉｍの範囲外の場合は、画像信号Ｄｍ’として入力画像信号Ｄｉ’を出力することとなる。
【０１１４】
Ｄｍ’＝Ｄｉ’＋ＤＩＦ’
・・・（数式２）
【０１１５】
加重平均演算部１４０は、例えば下記の数式３に示すように、入力画像信号Ｄｉ’と、加算部１３８から出力される画像信号Ｄｍ’とに基づいて画素ごとに、α：１−αの比率で加重平均演算を行う（ここで、αは、０≦α≦１。）。そして、加重平均演算部１４０は、加重平均演算の結果を時間的平滑画像信号Ｄｓとして出力する。加重平均演算部１４０が出力する時間的平滑画像信号Ｄｓは、上述した第２出力画像信号に該当する。
【０１１６】
Ｄｓ＝（１−α）ＸＤｉ’＋αＸＤｍ’
・・・（数式３）
【０１１７】
ここで、αが大きいほど画像信号Ｄｍ’の寄与が大きくなるため、加重平均演算部１４０が出力する時間的平滑画像信号Ｄｓに対する時間的平滑化の強度は大きくなる。また、逆にαが小さいほど、加重平均演算部１４０が出力する時間的平滑画像信号Ｄｓに対する時間的平滑化の強度は小さくなる。例えば、α＝０の場合には、Ｄｓ＝Ｄｉ’となり入力画像信号Ｄｉ’がそのまま出力されるため、時間的な平滑化は行われない。
【０１１８】
加重平均演算部１４０は、例えば、予め規定されたαの値に応じて処理を行う。なお、加重平均演算部１４０は、例えば、操作部（図示せず）から伝達されるユーザ操作に応じた操作信号に応じて、αの値を適宜設定して処理を行ってもよい。
【０１１９】
時間的平滑演算部１１６は、例えば図１０に示す構成によって、入力画像信号Ｄｉの時間的な変化量に応じて入力画像信号Ｄｉの時間的な平滑化を選択的に行う。ここで、時間的平滑演算部１１６は、遅延画像信号Ｄｍと入力画像信号Ｄｉ’の差分値が所定の閾値（±Ｌｉｍ）を超える部分では、Ｄｍ’＝Ｄｉ’に変換するので、入力画像信号Ｄｉ’と画像信号Ｄｍ’の加重平均演算結果である時間的平滑画像信号Ｄｓは入力画像信号Ｄｉ’のままとなる。したがって、時間的平滑演算部１１６は、入力画像信号Ｄｉが示す画像のうち、時間的な変化量が大きい部分（例えば、動きがある部分）に対しては、時間的な平滑化を行わず、また、時間的な変化量が小さい部分（例えば、静止部分）に対しては、時間的な平滑化を行うことができる。
【０１２０】
再度図９を参照して、階調数拡張部１０４の構成の一例について説明する。選択部１１８は、制御信号生成部１１０から出力される制御信号Ｄｃに基づいて、以下の（ｉ）または（ｉｉ）に示すように、Ｎ＋ｋビットの出力画像信号Ｄｏを対応する画素ごとに選択的に出力する。
【０１２１】
（ｉ）制御信号Ｄｃがグラデーション領域以外の領域を示す「０」である場合
制御信号Ｄｃがグラデーション領域以外の領域を示す「０」である場合には、選択部１１８は、入力画像信号Ｄｉをｋビット左へシフトさせ、入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加したＮ＋ｋビットの第１出力画像信号を、出力画像信号Ｄｏとして出力する。なお、上述したように、階調数拡張部１０４が選択部１１８の前段にシフト部１３２を備える構成である場合には、選択部１１８は、シフト部１３２から出力される入力画像信号Ｄｉ’を、出力画像信号Ｄｏ（第１出力画像信号）として出力する。
【０１２２】
（ｉｉ）制御信号Ｄｃがグラデーション領域を示す「１」である場合
制御信号Ｄｃがグラデーション領域を示す「１」である場合には、選択部１１８は、時間的平滑演算部１１６から出力されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号（時間的平滑画像信号Ｄｓ）を出力画像信号Ｄｏとして出力する。
【０１２３】
階調数拡張部１０４は、例えば図９に示す構成によって、制御部１０２から出力される制御信号Ｄｃに応じて第１出力画像信号または第２出力画像信号を選択的に出力画像信号Ｄｏとして出力する。
【０１２４】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る表示装置１０００は、Ｎビットの入力画像信号ＤｉをＮ＋ｋビットの出力画像信号Ｄｏに補正する画像処理部１００と、Ｎ＋ｋビットの階調性能を有する表示部１９０とを備える。画像処理部１００は、制御部１０２と階調数拡張部１０４とを備える。制御部１０２は、入力画像信号Ｄｉに基づいてグラデーション領域を空間的に検出することにより、グラデーション領域を画素ごとに判定して制御信号Ｄｃを出力する。また、階調数拡張部１０４は、制御信号Ｄｃに基づいて、入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｄｉが時間的に平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を選択的に出力画像信号Ｄｏとして出力する。したがって、表示装置１０００は、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を時間的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換して表示することができる。
【０１２５】
また、表示装置１０００は、グラデーション領域を判定して選択的にグラデーション領域をより滑らかに補正するため、グラデーション領域の階調性能を向上させることができる。また、表示装置１０００は、エッジ領域やテクスチャ領域では入力画像を補正しないため、出力画像信号Ｄｏが示す画像は鮮鋭感を損なわない。
【０１２６】
また、一般的に、階調性能が不足する場合には、視覚的には、グラデーション領域では等高線状に偽輪郭が生じるなどの画質劣化がユーザにより視認され、エッジ領域やテクスチャ領域では画質劣化が目立ちにくい。表示装置１０００は、選択的にグラデーション領域の階調性能を向上させるので、視覚的には画像全体に階調性能が向上したのと同様な効果を得ることができる。
【０１２７】
また、表示装置１０００は、所定の周波数帯域の信号（ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆ）を検出し、所定の平滑領域で検出値を平滑した結果に基づいて閾値処理を行う。したがって、表示装置１０００は、テクスチャ領域とグラデーション領域を的確に判別することができるので、誤ってテクスチャ領域を平滑化することによる鮮鋭度の低下という画質劣化を防止することができる。
【０１２８】
さらに、表示装置１０００の画像処理部１００は、空間的に検出したグラデーション領域を、時間的平滑フィルタを用いて平滑化する。したがって、表示装置１０００は、空間的に平滑化する場合のようにフィルタの回路規模や処理時間の増大を招くことなく、グラデーション領域を選択的に平滑化することができる。
【０１２９】
[表示装置１０００の変形例]
〔第１の変形例〕
上記では、第１の実施形態に係る表示装置１０００として、図４に示すように周波数成分検出部１０６が一つのバンドパス・フィルタ１１２を備えることにより周波数成分検出値Ｄｆを出力する構成を示したが、本発明の第１の実施形態に係る周波数成分検出部は、複数のバンドパス・フィルタを備える構成であってもよい。
【０１３０】
図１３は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る周波数成分検出部を示すブロック図である。なお、図１３では、バンドパス・フィルタを２つ備える構成を例を示しているが、本発明の第１の実施形態に係る周波数成分検出部の変形例が、２つのバンドパス・フィルタを備える構成に限られないことは、言うまでもない。
【０１３１】
図１３を参照すると、第１の変形例に係る周波数成分検出部は、第１のバンドパス・フィルタ１１２ａ、第１の係数乗算部１２０ａ、および第１の絶対値変換部１１４ａと、第２のバンドパス・フィルタ１１２ｂ、第２の係数乗算部１２０ｂ、および第２の絶対値変換部１１４ｂと、最大値選択部１２２とを備える。
【０１３２】
第１のバンドパス・フィルタ１１２ａには入力画像信号Ｄｉが入力され、第１のバンドパス・フィルタ１１２ａは、周波数ｆ１をピークとする周波数特性に基づいてＢＰＦ出力Ｄｂｐｆ１を出力する。
【０１３３】
第１の係数乗算部１１２ａは、ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆ１に所定の係数Ｋ１を乗算し、重み付けがなされたＢＰＦ出力Ｄｋ１を出力する。ここで、第１の係数乗算部１１２ａが乗算に用いる係数Ｋ１の情報は、例えば、画像処理部１００が備える記憶手段に記憶され、当該記憶手段から入力される。なお、係数Ｋ１の情報は、例えば、第１の係数乗算部１１２ａが記憶手段を備えて保持することができ、また、表示装置の記憶部（図示せず）に記憶されて第１の係数乗算部１１２ａが当該記憶部（図示せず）から適宜読み出してもよい。
【０１３４】
第１の絶対値変換部１１４ａは、重み付けがなされたＢＰＦ出力Ｄｋ１の絶対値を算出して第１周波数成分検出値Ｄｆ１を出力する。
【０１３５】
また、第２のバンドパス・フィルタ１１２ｂには入力画像信号Ｄｉが入力され、第２のバンドパス・フィルタ１１２ｂは、周波数ｆ２をピークとする周波数特性に基づいてＢＰＦ出力Ｄｂｐｆ２を出力する。第２の係数乗算部１２０ｂは、ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆ２に所定の係数Ｋ２を乗算し、重み付けがなされたＢＰＦ出力Ｄｋ２を出力する。また、第２の絶対値変換部１１４ｂは、重み付けがなされたＢＰＦ出力Ｄｋ２の絶対値を算出して第２周波数成分検出値Ｄｆ２を出力する。ここで、第２の係数乗算部１１２ｂが乗算に用いる係数Ｋ２の情報は、第１の係数乗算部１１２ａが乗算に用いる係数Ｋ１と同様に、例えば、画像処理部１００が備える記憶手段に記憶されて当該記憶手段から入力される。
【０１３６】
最大値選択部１２２は、対応する画素ごとに周波数成分検出値Ｄｆ１、Ｄｆ２のうち大きい方の値を選択して、周波数成分検出値Ｄｆとして出力する。
【０１３７】
ここで、第１の変形例に係る周波数成分検出部が図１３の構成をとる意義について説明する。図１４は、本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る周波数成分検出部を説明するための説明図である。図１４では、例えば、係数Ｋ１＝１、係数Ｋ２＝０．５に設定した場合を示している。
【０１３８】
図１４に示すＦＢはテクスチャ領域に多く含まれる主な周波数成分の帯域であり、テクスチャ領域の主な周波数成分が周波数ｆ１となるように、第１のバンドパス・フィルタ１１２ａが設定される。ここで、第１のバンドパス・フィルタ１１２ａは周波数ｆ１をピークとする特性を持つが、第１のバンドパス・フィルタ１１２ａだけでは周波数帯域ＦＢの範囲をすべてカバーすることができない。例えば、テクスチャ領域が周波数ｆ２付近の成分を多く含む場合には、ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆ１がほとんど０（ゼロ）に近い値をとり、周波数成分検出値Ｄｆもほとんど０（ゼロ）となるので、テクスチャ領域がグラデーション領域として誤検出される恐れがある。
【０１３９】
図１４に示すＤｋ１は、ＢＰＦ出力Ｄｂｐｆ１に係数Ｋ１＝１を乗じた特性を示し、Ｄｋ２はＢＰＦ出力Ｄｂｐｆ２に係数Ｋ２＝０．５を乗じた特性を示している。Ｄｋ１とＤｋ２を絶対値に変換した第１周波数成分検出値Ｄｆ１および第２周波数成分検出値Ｄｆ２の最大値を選択することによって、周波数ｆ１付近では第１周波数成分検出値Ｄｆ１が選択され、周波数ｆ２付近では第２周波数成分検出値Ｄｆ２が選択される。
【０１４０】
したがって、図１４に示すように周波数特性の異なる複数のバンドパス・フィルタを用いることによって、帯域ＦＢ全体をカバーすることができる。
【０１４１】
本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る表示装置は、周波数成分検出部の構成が、図４に示す周波数成分検出部１０６と異なるが、入力画像信号Ｄｉに基づいて周波数成分検出値Ｄｆを出力することができる。また、第１の変形例に係る表示装置のその他の構成は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様である。したがって、第１の変形例に係る表示装置は、上述した第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様の効果を奏することができる。
【０１４２】
〔第２の変形例〕
図１５は、本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る周波数成分検出部を示すブロック図である。
【０１４３】
図１５を参照すると、第２の変形例に係る周波数成分検出部は、基本的に図１３に示す第１の変形例に係る周波数成分検出部と同様の構成を有するが、図１３の最大値選択部１２２が加算部１２４に置き換わっている。
【０１４４】
加算部１２４は、対応する画素ごとに第１周波数成分検出値Ｄｆ１および第２周波数成分検出値Ｄｆ２を加算して周波数成分検出値Ｄｆ（＝Ｄｆ１＋Ｄｆ２）を出力する。このとき、周波数ｆ１付近では周波数成分検出値Ｄｆに対する第１周波数成分検出値Ｄｆ１の割合が高く、また、周波数ｆ２付近では周波数成分検出値Ｄｆに対する第２周波数成分検出値Ｄｆ２の割合が高くなる。したがって、上記の場合であっても図１４に示す帯域ＦＢ全体にわたって良好に周波数成分検出値Ｄｆを出力することができる。
【０１４５】
本発明の第１の実施形態の第２の変形例に係る表示装置は、周波数成分検出部の構成が、図４に示す周波数成分検出部１０６と異なるが、図１３に示す第１の変形例に係る周波数成分検出部と同様に、入力画像信号Ｄｉに基づいて周波数成分検出値Ｄｆを出力することができる。また、第２の変形例に係る表示装置のその他の構成は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様である。したがって、第２の変形例に係る表示装置は、上述した第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様の効果を奏することができる。
【０１４６】
〔第３の変形例〕
本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る表示装置として、画像処理部が第１出力画像信号と第２出力画像信号との混合比率を規定する制御信号Ｄｃを生成し、制御信号Ｄｃが示す混合比率に応じた出力画像信号Ｄｏを出力する構成について説明する。なお、第３の変形例に係る表示装置の画像処理部は、図３と同様の構成を有する。
【０１４７】
図１６は、本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る制御信号生成部における閾値処理を説明するための説明図である。第３の変形例に係る制御信号生成部は、閾値ＴＨ１、ＴＨ２および検出値平滑部から出力される平均検出値Ｄａｖｅを用いた閾値処理により制御信号Ｄｃを出力する。
【０１４８】
具体的には、第３の変形例に係る制御信号生成部は、平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨ１より小さいとき、グラデーション領域を表す制御信号「１」を生成し、平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨ２より大きいとき、グラデーション領域以外の領域を示す制御信号「０」を生成する。また、第３の変形例に係る制御信号生成部は、平均検出値Ｄａｖｅが閾値ＴＨ１と閾値ＴＨ２との間である場合には、例えば、Ｄｃ＝１とＤｃ＝０とを結ぶ直線（すなわち、閾値ＴＨ１、ＴＨ２の設定により一意に定まる。）に基づいて、中間的な値の制御信号Ｄｃを生成する。上記のように生成される制御信号Ｄｃは、第２出力画像信号（平滑化画像信号Ｄｓ）の混合比率を示す。
【０１４９】
ここで、第３の変形例に係る制御信号生成部がグラデーション領域を判定するために用いる閾値ＴＨ１、ＴＨ２の情報は、例えば、画像処理部が備える記憶手段に記憶され、当該記憶手段から入力される。なお、閾値ＴＨ１、ＴＨ２の情報は、例えば、制御信号生成部が記憶手段を備えて当該記憶手段に保持されてもよいし、また、表示装置の記憶部（図示せず）に記憶されて制御信号生成部が当該記憶部（図示せず）から適宜読み出してもよい。
【０１５０】
図１７は、本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る階調数拡張部を示すブロック図である。第３の変形例に係る階調数拡張部は、フレームメモリ１３０と、時間的平滑演算部１１６と、混合部１２６とを備える。
【０１５１】
フレームメモリ１３０および時間的平滑演算部１１６は、それぞれ図９に示すフレームメモリ１３０および時間的平滑演算部１１６と同様の機能、構成を有する。
【０１５２】
混合部１２６は、制御信号Ｄｃが示す混合比率に応じて、対応する画素ごとに時間的平滑画像信号Ｄｓ（第２出力画像信号）と、入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加したＮ＋ｋビットの第１出力画像信号とを、Ｄｃ：（１−Ｄｃ）の割合で混合し、出力画像信号Ｄｏとして出力する。
【０１５３】
ここで、第３の変形例に係る階調数拡張部が、時間的平滑画像信号Ｄｓ（第２出力画像信号）と、第１出力画像信号とを混合して出力する意義について説明する。入力画像信号Ｄｉに微小なノイズが混じることによって同様の画像の同じ表示位置に対応する平均検出値Ｄａｖｅが時間的に変化し、閾値ＴＨを上回ったり下回ったりする場合がある。このとき、単純な閾値処理では、制御信号Ｄｃがグラデーション領域を示す「１」とグラデーション領域以外の領域を示す「０」とを交互に行き来するため、第１出力画像信号と時間的平滑画像信号Ｄｓ（第２出力画像信号）とが交互に選択されて、ちらつきとなってユーザに視認される恐れがある。
【０１５４】
一方、混合処理では、混合比率を示す制御信号Ｄｃが「１」と「０」の中間の値をとりうるため、第１出力画像信号と時間的平滑画像信号Ｄｓ（第２出力画像信号）との比率が極端に変化することはない。したがって、第３の変形例に係る表示装置は、第１の実施形態に係る表示装置１０００よりも、ちらつきの発生を抑制することができる。
【０１５５】
本発明の第１の実施形態の第３の変形例に係る表示装置は、制御信号生成部における制御信号Ｄｃの生成手段、および階調数拡張部の構成が、上述した第１の実施形態に係る表示装置１０００と異なるが、表示装置１０００と同様に、制御信号Ｄｃに基づいて出力画像信号Ｄｏを出力して表示することができる。したがって、第３の変形例に係る表示装置は、上述した第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様の効果を奏することができる。
【０１５６】
〔第４の変形例〕
本発明の第１の実施形態の第４の変形例に係る表示装置として、画像処理部が水平方向、垂直方向それぞれに対して処理を行う構成について説明する。
【０１５７】
図１８は、本発明の第１の実施形態の第４の変形例に係る表示装置１５００を示すブロック図である。図１８を参照すると、表示装置１５００は、画像処理部１５０と、表示部１９０を備える。ここで、表示部１９０は、図１に示す表示部１９０と同様の構成をとり、Ｎ＋ｋビットの階調性能を有する。
【０１５８】
画像処理部１５０は、水平制御部１０２ｈと、垂直制御部１０２ｖと、階調数拡張部１４２とを備える。
【０１５９】
水平制御部１０２ｈは、入力された入力画像信号Ｄｉに基づいて、水平方向のグラデーション領域であるか否かを示す水平制御信号Ｄｈｃを画素ごとに出力する。ここで、水平制御部１０２ｈは、例えば、図３に示す制御部１０２と同様の構成をとることによって、水平制御信号Ｄｈｃを出力する。
【０１６０】
垂直制御部１０２ｖは、入力された入力画像信号Ｄｉに基づいて、垂直方向のグラデーション領域であるか否かを示す垂直制御信号Ｄｖｃを画素ごとに出力する。ここで、垂直制御部１０２ｖは、例えば、図３に示す制御部１０２と同様の構成をとることによって、垂直制御信号Ｄｖｃを出力する。
【０１６１】
階調数拡張部１４２は、水平制御信号Ｄｈｃおよび垂直制御信号Ｄｖｃに基づいて、第１出力画像信号、または、時間的に平滑化された第２出力画像信号を出力画像信号Ｄｏとして画素ごとに選択的に出力する。より具体的には、階調数拡張部１４２は、水平制御信号Ｄｈｃおよび垂直制御信号Ｄｖｃの双方がグラデーション領域を示す場合に、第２出力画像信号を出力画像信号Ｄｏとして出力する。ここで、階調数拡張部１４２は、図９に示す階調数拡張部１０４と基本的に同様の構成をとり、階調数拡張部１４２の選択部が水平制御信号Ｄｈｃおよび垂直制御信号Ｄｖｃに基づいて出力画像信号Ｄｏを出力する点が、図９に示す階調数拡張部１０４と異なる。
【０１６２】
画像処理部１５０は、図１８に示す構成を有することによって、水平方向、垂直方向の両方についてテクスチャ領域やエッジ領域の鮮鋭度を損なうことを防止することができる。
【０１６３】
（第１の実施形態に係る画像処理装置）
上記では、第１の実施形態に係る表示装置について説明したが、上述した第１の実施形態に係る表示装置（変形例も含む）が備える画像処理部は、表示部とは別体の独立の装置、すなわち、画像処理装置であってもよい。
【０１６４】
（第１の実施形態に係るプログラム）
[表示装置に係るプログラム]
本発明の第１の実施形態に係る表示装置をコンピュータとして機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。
【０１６５】
[画像処理装置に係るプログラム]
本発明の第１の実施形態に係る画像処理装置をコンピュータとして機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。
【０１６６】
（第１の実施形態に係る画像処理方法）
次に、本発明の第１の実施形態に係る画像処理方法について説明する。以下では、第１の実施形態に係る画像処理方法を表示装置１０００が行うとして説明するが、本発明の第１の実施形態に係る画像処理装置に適用することができることは、言うまでもない。
【０１６７】
表示装置１０００は、Ｎビットの入力画像信号Ｄｉから所定の周波数成分を画素ごとに検出する（Ｓ１００）。ステップＳ１００の検出は、例えば、１または複数のバンドパス・フィルタを用いて行われる。
【０１６８】
表示装置１０００は、ステップＳ１００において検出された検出値（周波数成分検出値Ｄｆ）を空間的に平滑化し（Ｓ１０２）、平滑化された検出値（平均検出値Ｄａｖｅ）に基づいて制御信号Ｄｃを生成する（Ｓ１０４）。
【０１６９】
表示装置１０００は、入力画像信号ＤｉとステップＳ１０４において生成された制御信号Ｄｃとに基づいて、入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｄｉが時間的に平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を選択的に出力する（Ｓ１０６）。また、ステップＳ１０６では、表示装置１０００は、入力画像信号Ｄｉの時間的な変化量に応じて入力画像信号Ｄｉの時間的な平滑化を選択的に行う。
【０１７０】
表示装置１０００は、上記ステップＳ１００〜Ｓ１０６の処理を行うことによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を時間的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。
【０１７１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る表示装置として、カラー画像の複数チャンネルを処理する構成について説明する。なお、以下では、カラー画像の複数チャンネルとして、赤（以下「Ｒ」という。）、緑（以下、「Ｇ」という。）、青（以下、「Ｂ」という。）の画像信号が入力される例を示す。
【０１７２】
図１９は、本発明の第２の実施形態に係る表示装置２０００を示すブロック図である。図１９を参照すると、表示装置２０００は、画像処理部２００と表示部１９０とを備え、画像処理部２００は、制御部２０２と、階調数拡張部２０４とを備える。
【０１７３】
画像処理部２００にはＮビットのＲ／Ｇ／Ｂの入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉがそれぞれ入力され、画像処理部２００は、入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、ＢｉをＮ＋ｋビットの出力画像信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏに変換して出力する。また、表示部１９０は、図１に示す第１の実施形態に係る表示部１９０と同様にＮ＋ｋビットの階調性能を有し、Ｎ＋ｋビットの出力画像信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏに基づいて画像を表示する。以下、画像処理部２００の構成について、具体的に説明する。
【０１７４】
[画像処理部２００の構成例]
図２０は、本発明の第２の実施形態に係る画像処理部２００を示すブロック図である。図２０を参照すると、制御部２０２は、第１の周波数成分検出部１０６ａと、第２の周波数成分検出部１０６ｂと、第３の周波数成分検出部１０６ｃと、最大値選択部２０６と、検出値平滑部１０８と、制御信号生成部１１０とを備える。また、階調数拡張部２０４は、第１の階調数拡張部２０４ａと、第２の階調数拡張部２０４ｂと、第３の階調数拡張部２０４ｃとを備える。
【０１７５】
〔制御部２０２〕
第１の周波数成分検出部１０６ａには入力画像信号Ｒｉが、第２の周波数成分検出部１０６ｂには入力画像信号Ｇｉが、そして第３の周波数成分検出部１０６ｃには入力画像信号Ｂｉがそれぞれ入力される。ここで、第１の周波数成分検出部１０６ａ〜第３の周波数成分検出部１０６ｃそれぞれは、図４に示す第１の実施形態に係る周波数成分検出部１０６と同様の構成をとることができる。したがって、第１の周波数成分検出部１０６ａは、入力画像信号Ｒｉから所定の周波数成分を検出して周波数成分検出値Ｒｆを出力し、同様に、第２の周波数成分検出部１０６ｂは周波数成分検出値Ｇｆ、第３の周波数成分検出部１０６ｃは周波数成分検出値Ｂｆを出力する。
【０１７６】
最大値選択部２０６は、周波数成分検出値Ｒｆ、ＧｆおよびＢｆの中から対応する画素ごとに最大値を選択して、最大検出値Ｄｍａｘを出力する。
【０１７７】
検出値平滑部１０８は、図３に示す第１の実施形態に係る検出値平滑部１０８と同様に、平滑領域における最大検出値Ｄｍａｘの平均値を算出して、平均検出値Ｄａｖｅを出力する。
【０１７８】
制御信号生成部１１０は、図３に示す第１の実施形態に係る検出値平滑部１０８と同様に、平均検出値Ｄａｖｅと閾値ＴＨを用いた閾値処理によってグラデーション領域を判定し、判定結果を制御信号Ｄｃとして出力する。
【０１７９】
〔階調数拡張部２０４〕
第１の階調数拡張部２０４ａ、第２の階調数拡張部２０４ｂ、および第３の階調数拡張部２０４ｃそれぞれは、図３に示す第１の実施形態に係る階調数拡張部２０４と同様の構成を有する。したがって、第１の階調数拡張部２０４ａは、制御信号Ｄｃに基づいて、Ｎビットの入力画像信号Ｒｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｒｉが時間的に平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を選択的に出力画像信号Ｒｏとして出力する。また同様に、第２の階調数拡張部２０４ｂ、第３の階調数拡張部２０４ｃは、それぞれ出力画像信号Ｇｏ、Ｂｏを出力する。
【０１８０】
画像処理部２００は、例えば図２０の構成によって、出力画像信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏを出力する。
【０１８１】
次に、画像処理部２００が、Ｒ／Ｇ／Ｂの周波数成分検出結果の最大値を用いることの意義について説明する。図２１は、本発明の第２の実施形態に係る画像処理部２００における各信号の一例を示す説明図である。ここで、図２０では、テクスチャ領域における各信号の一例を示している。カラー画像におけるテクスチャ領域では、３色のＲ／Ｇ／Ｂ画像信号が同様な頻度で変化するとは限らず、むしろＲ／Ｇ／Ｂで変化の頻度に差があるのが一般的であるからである。
【０１８２】
図２１（ａ）〜図２１（ｃ）は、入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉをそれぞれ示している。また、図２１（ｄ）〜図２１（ｆ）は、周波数成分検出値Ｒｆ、Ｇｆ、Ｂｆをそれぞれ示している。ここで、図２１（ａ）の入力画像信号Ｒｉは、比較的凹凸が多いため、図２１(ｄ)の周波数成分検出値Ｒｆは比較的高い頻度で検出されている。また、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）の入力画像信号Ｇｉ、Ｂｉは変化が少ないため、図２１(ｅ)の周波数成分検出値Ｇｆおよび図２１(ｆ)の周波数成分検出値Ｂｆの検出の頻度は低い。
【０１８３】
図２１（ｇ）は、最大検出値Ｄｍａｘを示している。ここで、画像処理部２００は、各画素ごとに周波数成分検出値Ｒｆ、Ｇｆ、Ｂｆの最大値を選択するので、周波数成分検出値Ｒｆ、Ｇｆ、Ｂｆ単独の場合よりも、最大検出値Ｄｍａｘの検出の頻度が高くなる。
【０１８４】
図２１（ｈ）は平均検出値Ｄａｖｅを示し、図２１（ｉ）は制御信号Ｄｃを示している。ここで、最大検出値Ｄｍａｘの検出の頻度が高いため、平均検出値Ｄａｖｅは閾値ＴＨよりも大きな値をとり、制御信号Ｄｃはグラデーション領域以外の領域を示す「０」となる。
【０１８５】
ここで、仮に周波数成分検出値Ｒｆ、Ｇｆ、Ｂｆに対して、最大値を選択することなく、各色ごとに領域の判別を行うとすると、入力画像信号の変化の少ないＧとＢについてはグラデーション領域として検出され、画像が平滑化される恐れがある。図２１に示す入力画像信号Ｇｉ、Ｂｉのように変化が少ない画像信号であっても、テクスチャ領域ではそもそも画像信号の変化の幅が小さいため、鮮鋭感への寄与は無視できない。つまり、テクスチャ領域では、変化の少ない入力画像信号が平滑化されることによって、鮮鋭感が損なわれてしまう。画像処理部２００は、Ｒ／Ｇ／Ｂの周波数成分検出結果の最大値を用いることにより、上記の問題の発生を防止することができる。
【０１８６】
画像処理部２００は、周波数成分検出値Ｒｆ、Ｇｆ、Ｂｆの最大値Ｄｍａｘに対して検出値の平滑化と閾値処理を行うことによって、グラデーション領域をテクスチャ領域と間違えることなく検出することができる。そのため、テクスチャ領域を平滑化することによる鮮鋭度の低下という画質劣化を抑制することができる。
【０１８７】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る表示装置２０００は、カラー画像を示す複数チャンネルの入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉ（それぞれＮビットの入力画像信号）を、それぞれＮ＋ｋビットの出力画像信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏに補正する画像処理部２００と、Ｎ＋ｋビットの階調性能を有する表示部１９０とを備える。画像処理部２００は、制御部２０２と階調数拡張部２０４とを備える。制御部２０２は、入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉに基づいてグラデーション領域を空間的に検出することにより、グラデーション領域を画素ごとに判定して制御信号Ｄｃを出力する。また、階調数拡張部２０４は、制御信号Ｄｃに基づいて入力画像信号の下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号が時間的に平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を、選択的に出力画像信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏとして出力する。したがって、表示装置２０００は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を時間的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換して表示することができる。
【０１８８】
また、表示装置２０００は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、グラデーション領域を判定して選択的にグラデーション領域をより滑らかに補正するので、グラデーション領域の階調性能を向上させることができる。また、表示装置２０００は、エッジ領域やテクスチャ領域では入力画像を補正しないため、出力画像信号Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏが示す画像は鮮鋭感を損なわない。
【０１８９】
また、表示装置２０００は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、選択的にグラデーション領域の階調性能を向上させるので、視覚的には画像全体に階調性能が向上したのと同様な効果を得ることができる。
【０１９０】
また、表示装置２０００は、周波数成分検出値Ｒｆ、Ｇｆ、Ｂｆの最大値Ｄｍａｘに対して検出値の平滑化と閾値処理を行うことによって、グラデーション領域をテクスチャ領域と間違えることなく検出することができる。そのため、テクスチャ領域を平滑化することによる鮮鋭度の低下という画質劣化を抑制することができる。
【０１９１】
さらに、表示装置２０００の画像処理部２００は、第１の実施形態に係る表示装置１０００の画像処理部１００と同様に、空間的に検出したグラデーション領域を、時間的平滑フィルタを用いて平滑化する。したがって、表示装置２０００は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、空間的に平滑化する場合のようにフィルタの回路規模や処理時間の増大を招くことなく、グラデーション領域を選択的に平滑化することができる。
【０１９２】
[表示装置２０００の変形例]
第２の実施形態に係る表示装置は、上述した第１の実施形態に係る表示装置の変形例と同様の変形例をとることができる。
【０１９３】
（第２の実施形態に係る画像処理装置）
上記では、第２の実施形態に係る表示装置について説明したが、上述した第２の実施形態に係る表示装置（変形例も含む）が備える画像処理部は、表示部とは別体の独立の装置、すなわち、画像処理装置であってもよい。
【０１９４】
（第２の実施形態に係るプログラム）
[表示装置に係るプログラム]
本発明の第２の実施形態に係る表示装置をコンピュータとして機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。
【０１９５】
[画像処理装置に係るプログラム]
本発明の第２の実施形態に係る画像処理装置をコンピュータとして機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。
【０１９６】
（第２の実施形態に係る画像処理方法）
次に、本発明の第２の実施形態に係る画像処理方法について説明する。以下では、本発明の第２の実施形態に係る画像処理方法を表示装置２０００が行うとして説明するが、本発明の第２の実施形態に係る画像処理装置に適用することもできる。
【０１９７】
表示装置２０００は、Ｎビットの入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉそれぞれから所定の周波数成分を画素ごとに検出する（Ｓ２００）。
【０１９８】
表示装置２０００は、ステップＳ２００において検出された検出値（周波数成分検出値Ｒｆ、Ｇｆ、Ｂｆ）に基づいて、画素ごとに最大値を選択する（Ｓ２０２）。
【０１９９】
表示装置２０００は、ステップＳ２０２において選択された最大値Ｄｍａｘを空間的に平滑化し（Ｓ２０４）、平滑化された検出値（平均検出値Ｄａｖｅ）に基づいて制御信号Ｄｃを生成する（Ｓ２０６）。
【０２００】
表示装置２０００は、各チャンネルごとの入力画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉと、ステップＳ２０６において生成された制御信号Ｄｃとに基づいて、入力画像信号の下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号が時間的に平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を、各チャンネルごとに選択的に出力する（Ｓ２０８）。
【０２０１】
表示装置２０００は、上記ステップＳ２００〜Ｓ２０８の処理を行うことによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を時間的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。
【０２０２】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る表示装置として、カラー画像の複数チャンネルを処理する他の構成について説明する。なお、以下では、カラー画像の複数チャンネルとして、輝度信号（以下「Ｙ」という。）、輝度信号と青色成分の差を示す信号（以下「Ｕ」という。）、および輝度信号と赤色成分の差を示す信号（以下「Ｖ」という。）が、画像信号として入力される例を示す。
【０２０３】
第３の実施形態に係る表示装置（図示せず）は、画像処理部２５０と、表示部１９０とを備える。画像処理部２５０にはＮビットのＹ／Ｕ／Ｖの入力画像信号Ｙｉ、Ｕｉ、Ｖｉがそれぞれ入力され、画像処理部２５０は、入力画像信号Ｙｉ、Ｕｉ、ＶｉをＮ＋ｋビットの出力画像信号Ｙｏ、Ｕｏ、Ｖｏに変換して出力する。また、表示部１９０は、図１に示す第１の実施形態に係る表示部１９０と同様にＮ＋ｋビットの階調性能を有し、Ｎ＋ｋビットの出力画像信号Ｙｏ、Ｕｏ、Ｖｏに基づいて画像を表示する。以下、画像処理部２５０の構成について、具体的に説明する。
【０２０４】
[画像処理部２５０の構成例]
図２２は、本発明の第３の実施形態に係る画像処理部２５０を示すブロック図である。図２２を参照すると、画像処理部２５０は、制御部２５２と、階調数拡張部２５４とを備える。
【０２０５】
〔制御部２０２〕
制御部２５２は、図３に示す第１の実施形態に係る制御部１０２と同様の構成を有する。制御部２５２には入力画像信号Ｙｉが入力され、制御部２５２は、入力画像信号Ｙｉに基づいてグラデーション領域を空間的に検出することにより、グラデーション領域を画素ごとに判定して制御信号Ｄｃを出力する。ここで、第３の実施形態に係る画像処理部２５０が入力画像信号Ｙｉに基づいてグラデーション領域を画素ごとに判定して制御信号Ｄｃを出力する理由は、色に係る入力画像信号Ｕｉ、Ｖｉが帯域圧縮された信号である可能性があるからである。
【０２０６】
なお、本発明の実施形態に係る画像処理部は、入力画像信号Ｙｉ、Ｕｉ、Ｖｉに基づいてグラデーション領域を空間的に検出することにより、グラデーション領域を画素ごとに判定して制御信号Ｄｃを出力してもよい。上記の場合、本発明の実施形態に係る画像処理部の制御部は、図２０に示す第２の実施形態に係る制御部２０２と同様の構成をとる。また、上記の構成は、例えば、色に係る入力画像信号Ｕｉ、Ｖｉの帯域が高い場合に特に有効である。
【０２０７】
〔階調数拡張部２５４〕
階調数拡張部２５４は、第１の階調数拡張部２５４ａと、第２の階調数拡張部２５４ｂと、第３の階調数拡張部２５４ｃとを備える。第１の階調数拡張部２５４ａ、第２の階調数拡張部２５４ｂ、および第３の階調数拡張部２５４ｃそれぞれは、図３に示す第１の実施形態に係る階調数拡張部２０４と同様の構成を有する。したがって、第１の階調数拡張部２５４ａは、制御信号Ｄｃに基づいて、Ｎビットの入力画像信号Ｙｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｙｉが時間的に平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を選択的に出力画像信号Ｒｏとして出力する。また同様に、第２の階調数拡張部２５４ｂ、第３の階調数拡張部２５４ｃは、それぞれ出力画像信号Ｕｏ、Ｖｏを出力する。
【０２０８】
画像処理部２５０は、例えば図２２の構成によって、出力画像信号Ｙｏ、Ｕｏ、Ｖｏを出力する。
【０２０９】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係る表示装置は、カラー画像を示す複数チャンネルの入力画像信号Ｙｉ、Ｕｉ、Ｖｉ（それぞれＮビットの入力画像信号）を、それぞれＮ＋ｋビットの出力画像信号Ｙｏ、Ｕｏ、Ｖｏに補正する画像処理部２５０と、Ｎ＋ｋビットの階調性能を有する表示部１９０とを備える。画像処理部２５０は、制御部２５２と階調数拡張部２５４とを備える。制御部２５２は、入力画像信号Ｙｉに基づいてグラデーション領域を空間的に検出することにより、グラデーション領域を画素ごとに判定して制御信号Ｄｃを出力する。また、階調数拡張部２５４は、制御信号Ｄｃに基づいて入力画像信号の下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号が時間的に平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を、選択的に出力画像信号Ｙｏ、Ｕｏ、Ｖｏとして出力する。したがって、第３の実施形態に係る表示装置は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を時間的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換して表示することができる。
【０２１０】
また、第３の実施形態に係る表示装置は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、グラデーション領域を判定して選択的にグラデーション領域をより滑らかに補正するので、グラデーション領域の階調性能を向上させることができる。また、第３の実施形態に係る表示装置は、エッジ領域やテクスチャ領域では入力画像を補正しないため、出力画像信号Ｙｏ、Ｕｏ、Ｖｏが示す画像は鮮鋭感を損なわない。
【０２１１】
また、第３の実施形態に係る表示装置は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、選択的にグラデーション領域の階調性能を向上させるので、視覚的には画像全体に階調性能が向上したのと同様な効果を得ることができる。
【０２１２】
さらに、第３の実施形態に係る表示装置の画像処理部２５０は、第１の実施形態に係る表示装置１０００の画像処理部１００と同様に、空間的に検出したグラデーション領域を、時間的平滑フィルタを用いて平滑化する。したがって、第３の実施形態に係る表示装置は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、空間的に平滑化する場合のようにフィルタの回路規模や処理時間の増大を招くことなく、グラデーション領域を選択的に平滑化することができる。
【０２１３】
[第３の実施形態に係る表示装置の変形例]
第３の実施形態に係る表示装置は、上述した第１の実施形態に係る表示装置の変形例と同様の変形例をとることができる。
【０２１４】
（第３の実施形態に係る画像処理装置）
上記では、第３の実施形態に係る表示装置について説明したが、上述した第３の実施形態に係る表示装置（変形例も含む）が備える画像処理部は、表示部とは別体の独立の装置、すなわち、画像処理装置であってもよい。
【０２１５】
（第３の実施形態に係るプログラム）
[表示装置に係るプログラム]
本発明の第３の実施形態に係る表示装置をコンピュータとして機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。
【０２１６】
[画像処理装置に係るプログラム]
本発明の第３の実施形態に係る画像処理装置をコンピュータとして機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。
【０２１７】
（第３の実施形態に係る画像処理方法）
次に、本発明の第３の実施形態に係る画像処理方法について説明する。以下では、本発明の第３の実施形態に係る画像処理方法を、第３の実施形態に係る表示装置が行うとして説明するが、本発明の第３の実施形態に係る画像処理装置に適用することもできる。
【０２１８】
第３の実施形態に係る表示装置は、Ｎビットの入力画像信号Ｙｉから所定の周波数成分を画素ごとに検出する（Ｓ３００）。
【０２１９】
第３の実施形態に係る表示装置は、ステップＳ３００において検出された検出値（周波数成分検出値Ｄｆ）を空間的に平滑化し（Ｓ３０２）、平滑化された検出値（平均検出値Ｄａｖｅ）に基づいて制御信号Ｄｃを生成する（Ｓ３０４）。
【０２２０】
第３の実施形態に係る表示装置は、各チャンネルごとの入力画像信号Ｙｉ、Ｕｉ、Ｖｉと、ステップＳ３０４において生成された制御信号Ｄｃとに基づいて、入力画像信号の下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号が時間的に平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を、各チャンネルごとに選択的に出力する（Ｓ３０６）。
【０２２１】
第３の実施形態に係る表示装置は、上記ステップＳ３００〜Ｓ３０６の処理を行うことによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を時間的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。
【０２２２】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る表示装置として、表示部がＮビットの階調性能を有する場合の構成について説明する。
【０２２３】
図２３は、本発明の第４の実施形態に係る表示装置３０００を示すブロック図である。図２３を参照すると、表示装置３０００は、画像処理部３００と、表示部３９０とを備える。
【０２２４】
画像処理部３００は、制御部１０２と、階調数拡張部１０４と、擬似階調処理部３０２とを備える。制御部１０２および階調数拡張部１０４は、図２に示す第１の実施形態に係る画像処理部１００が備える制御部１０２および階調数拡張部１０４と同様の構成を有する。つまり、制御部１０２は、入力画像信号Ｄｉに基づいて制御信号Ｄｃを生成し、階調数拡張部１０４は、制御信号Ｄｃに基づいて入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｄｉが時間的に平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を、選択的に画像信号Ｄｅとして出力する。
【０２２５】
擬似階調処理部３０２は、擬似的な中間階調を使ってＮ＋ｋビットの画像信号ＤｅをＮビットの出力画像信号Ｄｏに変換する。
【０２２６】
ここで、擬似階調処理部３０２における擬似階調処理について説明する。図２４は、本発明の第４の実施形態に係る擬似階調処理部３０２における擬似階調処理の一例を説明するための説明図であり、擬似階調処理としてディザ処理を用いる場合の例を示している。図２４（ａ）はディザ処理を行う２×２画素の領域を示しており、図２４（ｂ）はディザパターンの一例を示している。
【０２２７】
ディザ処理は、図２４（ａ）のＮ＋ｋビットの画像信号Ｄｅにおける画素ａ〜ｄに対して、図２４（ｂ）のディザパターンの各画素位置に対応する値を加算した後に、下位ｋビットを丸めることにより、上位Ｎビットを出力画像信号として出力する処理である。ここで、ディザ処理は擬似階調処理の一種であり、少ないビット数でより多くのビット数の階調を擬似的に表示することができることが知られている。
【０２２８】
擬似階調処理部３０２は、擬似階調処理としてディザ処理を用いることによって、Ｎ＋ｋビットの画像信号Ｄｅを変換してグラデーション領域の階調性能を向上させたＮビットの出力画像信号Ｄｏを出力する。
【０２２９】
[擬似階調処理の他の例]
なお、擬似階調処理部３０２は、例えば、擬似階調処理として誤差拡散処理を用いてもよい。ここで、誤差拡散処理とは、Ｎ＋ｋビットの画像信号をＮビットに丸めたときの下位ｋビット（「誤差データ」という。）の値を周囲の画素信号に加算あるいは減算して、誤差データを拡散していくことによって、擬似的な中間階調を得る方法である。擬似階調処理部３０２は、誤差拡散処理を用いて擬似階調処理を行ったとしても、上記ディザ処理を用いる場合と同様の効果を得ることができる。
【０２３０】
再度図２３を参照して、表示装置３０００の構成要素について説明する。表示部３９０は、Ｎビットの階調性能を有し、画像処理部３００から出力されるＮビットの出力画像信号Ｄｏが示す画像を表示する。
【０２３１】
上述したように、表示装置３０００は、画像処理部３００がＮビットの入力画像信号Ｄｉを一旦階調数を拡張してＮ＋ｋビットの画像信号Ｄｅに変換した後に、ディザ処理などの擬似階調処理を用いてＮビットの出力画像信号Ｄｏに変換することによって、グラデーション領域の階調性能を向上させる。したがって、表示装置３０００は、表示部３９０の階調性能がＮビットであったとしても、グラデーション領域の階調性能を向上させた画像を表示することができる。
【０２３２】
なお、図２３では、入力される画像信号がモノクロ画像の入力画像信号（あるいはカラー画像の複数チャンネルのうちの１チャンネルに対応する画像信号）Ｄｉを例に説明を行ったが、第２の実施形態に係る表示装置２０００や第３の実施形態に係る表示装置のように、例えば、Ｒ／Ｇ／ＢやＹ／Ｕ／Ｖからなるカラー画像の画像信号に対しても、同様の効果を得ることができる。
【０２３３】
以上のように、本発明の第４の実施形態に係る表示装置３０００は、Ｎビットの入力画像信号ＤｉをＮ＋ｋビットの画像信号Ｄｅに変換した後に擬似階調処理を用いてＮビットのＤｏに変換する画像処理部３００と、Ｎビットの階調性能を有する表示部３９０とを備える。画像処理部３００は、第１の実施形態に係る制御部１０２および階調数拡張部１０４と同様の構成を有する制御部１０２と階調数拡張部１０４とを備える。つまり、画像処理部３００は、入力画像信号Ｄｉに基づいてグラデーション領域を空間的に検出することにより、グラデーション領域を画素ごとに判定して制御信号Ｄｃを生成する。そして、画像処理部３００は、制御信号Ｄｃに基づいて入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｄｉが時間的に平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を、選択的に画像信号Ｄｅとして出力する。したがって、表示装置３０００は、第１の実施形態に係る表示装置１０００と同様に、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を時間的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換することができる。
【０２３４】
また、表示装置３０００は、画像処理部３００が擬似階調処理部３０２を備え、ディザ処理などの擬似階調処理を用いてＮ＋ｋビットの画像信号ＤｅをＮビットの出力画像信号Ｄｏに変換することにより、グラデーション領域の階調性能を向上させる。したがって、表示装置３０００は、表示部３９０の階調性能がＮビットであったとしても、グラデーション領域の階調性能を向上させた画像を表示することができる。
【０２３５】
[表示装置３０００の変形例]
第３の実施形態に係る表示装置は、上述した第１の実施形態に係る表示装置の変形例と同様の変形例をとることができる。
【０２３６】
（第４の実施形態に係る画像処理装置）
上記では、第４の実施形態に係る表示装置について説明したが、上述した第４の実施形態に係る表示装置（変形例も含む）が備える画像処理部は、表示部とは別体の独立の装置、すなわち、画像処理装置であってもよい。
【０２３７】
（第４の実施形態に係るプログラム）
[表示装置に係るプログラム]
本発明の第４の実施形態に係る表示装置をコンピュータとして機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換した上でさらに擬似階調処理を行うことにより階調性能を向上させることができる。
【０２３８】
[画像処理装置に係るプログラム]
本発明の第４の実施形態に係る画像処理装置をコンピュータとして機能させるためのプログラムによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して画像信号を選択的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換した上でさらに擬似階調処理を行うことにより階調性能を向上させることができる。
【０２３９】
（第４の実施形態に係る画像処理方法）
次に、本発明の第４の実施形態に係る画像処理方法について説明する。なお、以下では、本発明の第４の実施形態に係る画像処理方法を表示装置３０００が行うとして説明するが、本発明の第４の実施形態に係る画像処理装置に適用することもできる。
【０２４０】
表示装置３０００は、上述した第１の実施形態に係るステップＳ１００と同様に、Ｎビットの入力画像信号Ｄｉから所定の周波数成分を画素ごとに検出する（Ｓ４００）。
【０２４１】
表示装置３０００は、上述した第１の実施形態に係るステップＳ１０２、Ｓ１０４と同様に、ステップＳ４００において検出された検出値（周波数成分検出値Ｄｆ）を空間的に平滑化し（Ｓ４０２）、平滑化された検出値（平均検出値Ｄａｖｅ）に基づいて制御信号Ｄｃを生成する（Ｓ４０４）。
【０２４２】
表示装置３０００は、上述した第１の実施形態に係るステップＳ１０６と同様に、入力画像信号ＤｉとステップＳ４０４において生成された制御信号Ｄｃとに基づいて、入力画像信号Ｄｉの下位にｋビットの固定値を付加してＮ＋ｋビットに変換した第１出力画像信号、または入力画像信号Ｄｉが時間的に平滑化されたＮ＋ｋビットの第２出力画像信号を選択的に出力する（Ｓ４０６）。
【０２４３】
表示装置３０００は、ステップＳ４０６において出力された画像信号（第１出力画像信号または第２出力画像信号）に対して擬似階調処理を行い、Ｎビットの画像信号（出力画像信号Ｄｏ）に変換する（Ｓ４０８）。ここで、表示装置３０００は、例えば、ディザ処理や誤差拡散処理を用いることにより、ステップＳ４０８の擬似階調処理を行う。
【０２４４】
表示装置３０００は、上記ステップＳ４００〜Ｓ４０８の処理を行うことによって、入力される画像信号に基づいてグラデーション領域を判定して選択的に画像信号を時間的に平滑化し、入力される画像信号よりも階調数の多い画像信号に変換した上でさらに擬似階調処理を行うことにより階調性能を向上させることができる。
【０２４５】
以上、第１〜第４の実施形態として表示装置を挙げて説明したが、上述した本発明の第１〜第４実施形態は、例えば、有機ＥＬディスプレイや、ＦＥＤ、ＰＤＰなどの自発光型の表示装置や、ＬＣＤなどのバックライト型の表示装置、テレビジョン（Television）放送を受信する受信装置に適用することができる。また、上述した本発明の第１〜第４実施形態に係る表示装置は、ＰＣ（Personal  Computer）、サーバ（Server）などのコンピュータ、携帯電話などの携帯型通信装置など、様々な機器に適用することができる。
【０２４６】
また、第１〜第４の実施形態に係る画像処理装置は、有機ＥＬディスプレイやＬＣＤなどの表示装置や、ＰＣなどのコンピュータ、携帯電話などの携帯型通信装置など、様々な機器に適用することができる。
【０２４７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０２４８】
例えば、第４の実施形態に係る表示装置では、入力される画像信号としてモノクロ画像の処理、あるいはカラー画像の複数チャンネルのうちの１チャンネル分の処理を行う構成を示したが、本発明の実施形態に係る表示装置は、例えば、第２の実施形態または第３の実施形態と、第４の実施形態それぞれとを組み合わせることによって、カラー画像の複数チャンネルを処理することもできる。
【０２４９】
また、上記では、コンピュータを、本発明の実施形態に係る情報処理装置としてそれぞれ機能させるためのプログラム（コンピュータプログラム）が提供されることを示したが、本発明の実施形態は、さらに、上記プログラムを記憶させた記憶媒体も併せて提供することができる。
【０２５０】
上述した構成は、本発明の実施形態の一例を示すものであり、当然に、本発明の技術的範囲に属するものである。
【符号の説明】
【０２５１】
１００、１５０、２００、２５０、３００  画像処理部
１０２、２０２、２５２    制御部
１０４、１４２、２０４、２５４    階調数拡張部
１０６    周波数成分検出部
１０８    検出値平滑部
１１０    制御信号生成部
１１６    時間的平滑演算部
１１８    選択部
１２２、２０６    最大値選択部
１２４、１３８    加算部
１２６    混合部
１３０    フレームメモリ
１３２    シフト部
１３４    減算部
１３６    非線形変換部
１４０    加重平均演算部
１９０、３９０    表示部
３０２    擬似階調処理部
１０００、１５００、２０００、３０００  表示装置
【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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【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２３】
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【図２４】
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