(57)【要約】【課題】サブフィールド発光型のディスプレイにおいて、回路規模を増大することなく、物体の動きの速さに関わらず最適な動画補正を行うこと。【解決手段】サブフィールド変換部２２は、１フレームを複数のサブフィールドに時分割し、入力映像信号の輝度レベルに対応したサブフィールド発光パターンに変換する。動きベクトル検出部２４は、入力映像信号についてフレーム間の画素の動きベクトルを検出する。動きベクトル補正部２５は、検出した動きベクトルＶの大きさが閾値Ｓより小さい場合には、１より小さい係数αを用いて動きベクトルをＶ’に減衰させる。サブフィールド補正部２３は、動きベクトル補正部から出力された動きベクトルに応じて、サブフィールド発光パターンの発光位置を補正する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブフィールド発光型のディスプレイ部にて多階調画像を表示するための画像処理方法において、
１フレームを複数のサブフィールドに時分割し、入力映像信号の輝度レベルに対応したサブフィールド発光パターンに変換し、
上記入力映像信号についてフレーム間の画素の動きベクトルを検出し、
検出した動きベクトルに応じて上記サブフィールド発光パターンの発光位置を補正するものであって、
検出した動きベクトルＶの大きさが閾値Ｓより小さい場合には、１より小さい係数αを用いて上記動きベクトルをＶ’に減衰させた後に、上記サブフィールド発光パターンの発光位置を補正することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の画像処理方法において、
前記閾値Ｓは、前記サブフィールド発光パターンの発光位置の補正により、物体の表示ずれ幅が１画素間隔となる条件から求めた動き量の最小値であることを特徴とする画像処理方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像処理方法において、
前記閾値Ｓは、表示画面の解像度が高い場合には、大きな値に変更して設定することを特徴とする画像処理方法。
【請求項４】
サブフィールド発光型のディスプレイ部にて多階調画像を表示する画像表示装置において、
１フレームを複数のサブフィールドに時分割し、入力映像信号の輝度レベルに対応したサブフィールド発光パターンに変換するサブフィールド変換部と、
上記入力映像信号についてフレーム間の画素の動きベクトルを検出する動きベクトル検出部と、
該動きベクトル検出部にて検出した動きベクトルＶの大きさが閾値Ｓより小さい場合には、１より小さい係数αを用いて上記動きベクトルをＶ’に減衰させる動きベクトル補正部と、
該動きベクトル補正部から出力された動きベクトルに応じて、上記サブフィールド変換部にて変換された上記サブフィールド発光パターンの発光位置を補正するサブフィールド補正部とを備え、
該サブフィールド補正部にて補正されたサブフィールド発光パターンを上記ディスプレイ部に供給することを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項４記載の画像表示装置において、
前記ディスプレイ部の解像度に応じて前記動きベクトル補正部で用いる前記閾値Ｓを設定する閾値設定部を備え、
該閾値設定部は、上記解像度が高い場合には、前記閾値Ｓを大きな値に変更して設定することを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項４または５記載の画像表示装置において、
前記入力映像信号のフレームレートを変換するフレームレート変換部を備え、
前記動きベクトル検出部は、上記フレームレート変換部にて算出された動きベクトル情報を利用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、１フレームを複数のサブフィールドに時分割し、入力映像信号の輝度レベルに対応したサブフィールドを発光して多階調画像を表示する画像表示装置の画像処理技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄型、軽量のディスプレイ装置として、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が注目されている。ＰＤＰの駆動方式は、従来のＣＲＴ駆動方式とは全く異なっており、ディジタル化された入力映像信号による直接駆動方式である。従って、パネル面から発光される輝度階調は、扱う信号のビット数によって定まる。アドレス・表示分離型駆動法では、例えば８ビット信号の場合、１フレームを、輝度の相対比が１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８の８個のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ８で構成し、８サブフィールドの輝度の組み合わせで２５６階調の表示を行うことができる。
【０００３】
上述のようなアドレス・表示分離型駆動方式のディスプレイ装置で動画を表示する場合、入力映像信号（原信号）がフレーム毎にサンプリングされた離散信号であるため、動画の移動方向に視覚的な表示ずれが広がって画質が低下したり、原信号と一致しないレベルが存在して画質が低下するという問題が存在する。この現象は「動画擬似輪郭」と呼ばれ、この問題を解決するために、従来次のような動画補正方法が提案されている。
【０００４】
すなわち、動きのある映像信号に対して、予め決めた一定の動画補正手段で入力映像信号の補正を行うものである。しかしながら、速い動きの動画部分（急速動画部分）と遅い動きの動画部分（緩速動画部分）では、補正の最適条件が異なるという問題がある。そこで特許文献１には、入力映像信号に基づいて１又は複数フレーム間における画素の動きベクトルを検出し、この検出した動きベクトルの大きさが設定値Ｓより大きいか否かに応じて、入力映像信号を急速動画補正手段で補正した信号と、入力映像信号を緩速動画補正手段で補正した信号とを切り替えてディスプレイ装置へ出力することが記載される。
【０００５】
また、特許文献２には、画素の動きベクトルを計算し、その動きベクトルに基づいて、現在の画素の新しいサブフィールドコードワードのドラッグ座標を計算して再符号化する方法が記載される。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２８２９３０号公報
【特許文献２】特開２００２−１２３２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１記載の技術では、急速動画補正手段は各サブフィールドの点灯位置をずらす補正であるのに対し、緩速動画補正手段は点灯パターン自身を補正するものであって、補正方式は全く異なる。よって、補正手段の切り替えの際に切り替えショックが発生して、画面の乱れを生じることがある。また、急速動画補正手段と緩速動画補正手段のために異なる２系統の回路を備えなければならず、回路規模が増大するという課題がある。
【０００８】
上記特許文献２記載の技術は、動きベクトルに応じてサブフィールド点灯位置を補正するものであるが、この方法は、物体が急速に移動するような場合には有効である。しかしながら、物体の動きが緩やかな場合には、サブフィールドの点灯位置を同様に補正すると、擬似輪郭が低減されないばかりか、新たな擬似輪郭を発生させて画質をより劣化させるという新たな課題がある。
【０００９】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、サブフィールド発光型のディスプレイにおいて、回路規模を増大することなく、物体の動きの速さに関わらず最適な動画補正を行うことのできる画像処理方法及びこれを用い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】
【００１０】
本発明の画像処理方法は、１フレームを複数のサブフィールドに時分割し、入力映像信号の輝度レベルに対応したサブフィールド発光パターンに変換し、入力映像信号についてフレーム間の画素の動きベクトルを検出し、検出した動きベクトルに応じてサブフィールド発光パターンの発光位置を補正する。ここに、検出した動きベクトルＶの大きさが閾値Ｓより小さい場合には、１より小さい係数αを用いて動きベクトルをＶ’に減衰させた後に、サブフィールド発光パターンの発光位置を補正する。
【００１１】
また本発明の画像表示装置は、１フレームを複数のサブフィールドに時分割し、入力映像信号の輝度レベルに対応したサブフィールド発光パターンに変換するサブフィールド変換部と、入力映像信号についてフレーム間の画素の動きベクトルを検出する動きベクトル検出部と、動きベクトル検出部にて検出した動きベクトルＶの大きさが閾値Ｓより小さい場合には、１より小さい係数αを用いて動きベクトルをＶ’に減衰させる動きベクトル補正部と、動きベクトル補正部から出力された動きベクトルに応じて、サブフィールド変換部にて変換されたサブフィールド発光パターンの発光位置を補正するサブフィールド補正部とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、サブフィールド発光型ディスプレイにおいて、回路規模を増大することなく、物体の動きの速さに関わらず良好な画質を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明に係る画像表示装置の一実施例を示すブロック図である。放送波（電波）、もしくはネットワーク等を介して送られてくる映像信号は、映像信号受信部１により受信され、所望のチャンネルを選局する。そして、圧縮符号化された映像信号等は、必要に応じて映像信号へのデコード処理（伸長復号化）が行われる。画像処理部２は、映像信号を多階調画像を表示するサブフィールド映像信号に変換し、また後述の擬似輪郭除去のための動画補正を行う。サブフィールド映像信号は、ＰＤＰなどのディスプレイ部３に供給されて画像が表示される。
【００１５】
図２は、図１における画像処理部２の内部構成の一例を示す図である。端子２１には、映像信号受信部１からの映像信号が入力する。
サブフィールド変換部２２は、ＰＤＰなどのサブフィールド発光型のディスプレイ部３にて多階調画像を表示するため、映像信号をこれに適したサブフィールド発光パターンへと変換する。例えば図５に示すように、８ビット信号により、１画面（フレーム）を、輝度の相対比が１、２、４、８、１６、３２、６４、１２８の８個のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ８に時分割し、８個の分割画面の輝度の組み合わせで２５６階調の表示を行う。
【００１６】
動きベクトル検出部２４は、入力した映像信号から、１画素毎もしくはブロック毎の動きベクトルを検出する。この動きベクトルから、物体の移動の速さと移動方向の情報が得られる。動きベクトルを検出するための動き検出技術や動き推定技術等に関しては、ＭＰＥＧ符号化処理等で用いられている周知の技術を適用できるので、ここでは説明を省略する。
【００１７】
動きベクトル補正部２５は、動きベクトル検出部２４により検出された動きベクトルを予め設定したスレッショルド値（閾値）Ｓと比較し、その大小に応じて動きベクトルを補正する。このスレッショルド値Ｓは、端子２６から与えることができる。
【００１８】
サブフィールド補正部２３は、動きベクトル補正部２５により補正された動きベクトルの情報を用いて、サブフィールド点灯位置の補正を行う。この補正により、動画表示の際の擬似輪郭を除去することができる。補正後の映像信号（サブフィールドデータ）は、端子２７からディスプレイ部３へ出力される。
【００１９】
図６は、サブフィールド補正部２３の行うサブフィールド点灯位置の補正方法を模式的に示した図である。ここでは簡単のために１画面（フレーム）を４個のサブフィールド（ＳＦ１〜ＳＦ４）で構成し、１画面をＳＦ４→ＳＦ３→ＳＦ２→ＳＦ１の順に点灯する場合を示す。横軸は時間、縦軸は画面位置を示す。この図では、注目する物体が第１フレームでは画面位置００に、第２フレームでは画面位置０５に、第３フレームでは画面位置１０に移動するものとする。サブフィールド変換部２２から出力されるサブフィールド信号は、各フレーム期間内では各サブフィールドの点灯位置は同位置とされている（図で塗りつぶし部分）。その結果、連続するフレームを介して動いている物体を見たときに表示ずれ幅Ｚ０を生じ、擬似輪郭発生の原因となる。このような場合、本実施例では、各サブフィールドの点灯位置を物体の動きを示す斜めの直線（移動直線、視線パス）に合わせて配置するように補正する（図で斜線部分）。その結果、表示ずれ幅Ｚ０はＺ１に低減し、擬似輪郭を抑圧することができる。そして、配置のために基準とする移動直線の勾配を、物体の動きの速さ、すなわち検出した動きベクトルに応じて決定することで、表示ずれ幅を最小にすることができる。
【００２０】
本実施例においては、動きベクトル補正部２５は、動きベクトル検出部２４にて検出した動きベクトルを補正してサブフィールド補正部２３に供給することに特徴がある。また、サブフィールド補正部２３の行う補正方式はサブフィールド点灯位置を補正する単一方式であり、よって回路構成は簡単になる。
【００２１】
図３は、図２における動きベクトル補正部２５の内部構成を示す図である。本実施例においては、検出した動きベクトルがスレッショルド値（閾値）Ｓ以下の場合には、動きベクトルの大きさを減衰させる補正を行うものである。
【００２２】
動きベクトル大きさ算出部３２は、動きベクトル検出部２４で検出した動きベクトルＶ（符号３１）を、ベクトルの大きさの信号｜Ｖ｜に変換する。比較補正部３３は、動きベクトルの大きさ｜Ｖ｜をスレッショルド値Ｓと比較する。動きベクトルの大きさ｜Ｖ｜がスレッショルド値Ｓ以下の場合、１より小さい係数αを用いて動きベクトルの大きさをαＶに減衰させ、このように補正した動きベクトルＶ’（符号３４）をサブフィールド補正部２３に出力する。動きベクトルの大きさ｜Ｖ｜がスレッショルド値Ｓより大きい場合には、入力された動きベクトルＶをそのままＶ’として出力する。
【００２３】
図４は、動きベクトル補正部２５の入出力特性の一例を示す図である。横軸は、入力された動きベクトルの大きさ｜Ｖ｜、縦軸は出力する動きベクトルの大きさ｜Ｖ’｜である。動きベクトルの大きさ｜Ｖ｜がスレッショルド値Ｓ以下の場合には、減衰係数をα（０＜α＜１）として、横軸の切片（１−α）Ｓで交差するような折れ線状の減衰特性を一例として示す。その時、各領域での出力特性は次式で表される。
Ｖ＜（１−α）Ｓの時、Ｖ’＝０
（１−α）Ｓ≦Ｖ≦Ｓの時、Ｖ’＝（１／α）Ｖ−（１／α−１）Ｓ
Ｖ＞Ｓの時、Ｖ’＝Ｖ
もちろん図４の減衰特性は一例であり、減衰領域で滑らかな曲線としても良い。
【００２４】
ここで、本実施例の動作とその効果について詳細に説明する。
図６で示したように、物体の動き（移動直線）に合わせてサブフィールド点灯位置をシフトさせる補正においては、その表示ずれ幅Ｚを十分小さく（理想的には１画素間隔）するように点灯位置をシフトさせる。しかしながら、この補正が有効に実現できるかどうかは物体の動きの大きさに依存する。
【００２５】
図７は、急速移動時と緩速移動時のサブフィールド点灯位置の補正を比較した図である。
（ａ）は急速移動時の補正で、視線パス（直線）上に各サブフィールドの点灯位置をほぼ忠実に配置することができる。すなわち、表示ずれ幅は小さく多階調を正しく表現することができる。
【００２６】
（ｂ）は緩速移動時の補正である。点灯位置のシフト量は画素間隔が最小単位であるので、物体の動きが小さくなり移動直線の勾配が緩くなった場合には、視線パス上に各サブフィールドの点灯位置を忠実に配置することが困難になる。その結果、表示ずれ幅は大きくなる。つまり、緩速移動時に点灯位置をずらすことは逆効果で、新たな擬似輪郭が発生し、補正前の画質よりも劣化させることがある。その理由として、緩速移動時は人間の視覚の解像度が高いため、微小のずれでも認識されやすいことが挙げられる。
【００２７】
（ｃ）は上記の現象を合わせて擬似輪郭の発生を示すものである。（１）は動画に対して点灯パターンずらしを行わない場合で、当然ながら移動速度が大きくなるほど視線方向積分により発生する擬似輪郭が増加する。（２）は点灯パターンずらしを行った場合で、速度の大きい領域では擬似輪郭を減少させるが、速度の小さい領域では逆に擬似輪郭が増加する。
【００２８】
よって、急速移動時には、検出した動きベクトルをそのままサブフィールド補正部２３に送ればよい。緩速移動時には、検出した動きベクトルを減衰させてサブフィールド補正部２３に送り、点灯位置の補正を制限するようにする。これより、物体の動き量に関わらず擬似輪郭の発生を抑圧することができる。
【００２９】
この場合の動きベクトルＶのスレッショルド値（閾値）Ｓは、図６における画素間隔とサブフィールド数の幾何学関係から定まる補正限界、すなわち、表示ずれ幅Ｚが１画素間隔となるための移動直線の最も緩い勾配の条件から決定される。言い換えれば、スレッショルド値Ｓは、表示ずれ幅Ｚを１画素間隔とする補正が可能な動き量の最小値である。
また減衰係数αは、スレッショルド値Ｓを境界とした動きベクトルの出力Ｖ’の切り替えを滑らかに行うために、０以外の例えば０．５程度の値に設定するのが適当である。
【００３０】
図８は、減衰係数αの効果を説明する図である。動き量に応じて点灯パターンＰ１〜Ｐ４（Ｐ１’〜Ｐ４’）がどのように変化するかを示す。（ａ）はα＝０の場合であり、スレッショルド値Ｓを境界として、パターンがＰ３とＰ４の間で急激に変化する。その結果、パターン切り替えショックが表示画面中に現われることになる。一方（ｂ）はα＞０とした場合であり、パターンは徐々に変化し、スレッショルド値Ｓの両側でもパターンＰ３’とＰ４’は急変することはない。このように、α値を設定することで緩衝領域を設け、切り替えショックにより画像が乱れることを防止できる。
【実施例２】
【００３１】
図９は、図１における画像処理部２の他の構成例を示す図である。その構成は、実施例１（図２）の画像処理部２の構成に対し、スレッショルド値設定部（閾値設定部）２８を追加し、これにディスプレイ部３の解像度情報２９を入力するようにした点が異なる。この例では、ディスプレイ部３の画面の解像度に応じて、動きベクトル補正部２５における判定基準である動きベクトルのスレッショルド値Ｓを変更するものである。
【００３２】
図１０は、解像度とスレッショルド値Ｓの関係を示す図である。このように、解像度が高い場合には、スレッショルド値Ｓも大きな値に変更して設定する。その理由を説明する。
【００３３】
図７でも述べたように、表示ずれ幅Ｚは、動き量に応じて変化する。動き量がある程度大きければ、動き量に係わらず表示ずれ幅Ｚは一定の値になるが、動き量が小さくなると、表示ずれ幅Ｚは不安定になる。これは、図６において移動直線の勾配が緩い場合に、その勾配値を変化させた場合の点灯位置の配置が不安定になることから理解できる。すなわち表示ずれ幅Ｚは、１画素間隔に近くなったり１画素間隔よりかなり大きくなったりして、動き量に対して振動する性質がある。これは視覚上見苦しく、特に高解像度の画面では目立つことになる。そこで、解像度の高い画面ではスレッショルド値Ｓを大きな値にして、表示ずれ幅Ｚの変動を抑えるようにするのが好ましい。
【実施例３】
【００３４】
図１１は、本発明に係る画像表示装置の他の実施例を示すブロック図である。その構成は、実施例１（図１）の画像表示装置の構成に対し、フレームレート変換部４を追加したものである。フレームレート変換部４は、映像信号受信部１にて受信した映像信号のフレームレートを変換する回路で、例えば６０Ｈｚを１２０Ｈｚに変換する機能を有する。その際フレームレート変換部４は、映像フレーム間の動きに応じた内挿映像フレームを作成するので、その過程で動きベクトル情報を算出する処理を含んでいる。
【００３５】
本実施例では、フレームレート変換部４で算出された動きベクトル情報を利用して、画像処理部２は動画補正を行う。すなわち、実施例１（図２）における動きベクトル検出部２４が不要になり、画像表示装置全体の構成を簡素化する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る画像表示装置の一実施例を示すブロック図。
【図２】図１における画像処理部２の内部構成の一例を示す図。
【図３】図２における動きベクトル補正部２５の内部構成を示す図。
【図４】動きベクトル補正部２５の入出力特性の一例を示す図。
【図５】多階調画像を表示のためのサブフィールド発光パターンへの変換を示す図。
【図６】サブフィールド点灯位置の補正方法を模式的に示した図。
【図７】急速移動時と緩速移動時の点灯位置の補正を比較した図。
【図８】減衰係数αの効果を説明する図。
【図９】図１における画像処理部２の他の構成例を示す図。
【図１０】解像度とスレッショルド値Ｓの関係を示す図。
【図１１】本発明に係る画像表示装置の他の実施例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３７】
１…映像信号受信部
２…画像処理部
３…ディスプレイ部
４…フレームレート変換部
２２…サブフィールド変換部
２３…サブフィールド補正部
２４…動きベクトル検出部
２５…動きベクトル補正部
２８…スレッショルド値設定部
３２…動きベクトル大きさ算出部
３３…比較補正部。
【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】
2008256986.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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