(57)【要約】【課題】サブフィールドを用いた画像表示装置において、階調値表示方法を補正して画像表示を行なうことにより、動画疑似輪郭の抑制と、良好な階調性表示とを両立できる手段を提供する。【解決手段】入力画像信号に基づき画像の階調値において傾斜を有する部分および画像の動きを検出する傾斜動画領域検出手段４と、前記入力画像信号からサブフィールド信号に変換しかつ１フィールド期間に点灯されるサブフィールドの最大のものより小さい輝度重みをもつサブフィールドの中で非点灯となるサブフィールドの寄与が少なくなるように符号化する傾斜部サブフィールド符号化手段６とを備え、前記画像の階調値の画面内変化と前記画像の動きの組合せに基づいて動画疑似輪郭の発生しやすい対象画素を決定し、前記傾斜部サブフィールド符号化手段６に切り替えて変換することを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１フィールドを複数のサブフィールドで構成し各サブフィールドを点灯または非点灯制御することにより多階調表示する画像表示装置において、入力画像信号に基づき画像の階調値において傾斜を有する部分および画像の動きを検出する検出手段と、前記入力画像信号からサブフィールド信号に変換しかつ１フィールド期間に点灯されるサブフィールドの最大のものより小さい輝度重みをもつサブフィールドの中で非点灯となるサブフィールドの寄与が少なくなるように符号化する傾斜部サブフィールド符号化手段とを備え、前記画像の階調値の画面内変化と前記画像の動きの組み合わせに基づいて動画疑似輪郭の発生しやすい対象画素を決定し、前記傾斜部サブフィールド符号化手段に切り替えて変換することを特徴とするサブフィールドを用いた画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）などのサブフィールドを用いた画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にＰＤＰなど、サブフィールドを用いて階調表示を行なう画像表示装置では、動画部分において、いわゆる「動画疑似輪郭」と呼ばれるノイズ状の画質劣化が観測される場合があった。この動画疑似輪郭は、階調値の連続的な増加に対し、サブフィールドによる発光パターンの時間的分布が不連続に変化することから発生している。この動画疑似輪郭は、例えばサブフィールドの数を増加させると改善されることが知られているが、ＰＤＰなどデバイスの種類によっては、サブフィールドの数を増やすと、発光時間を確保することが困難になり、必要な輝度が得られないという課題があった。
【０００３】
このため、比較的サブフィールドの数を小さく設定し、動画疑似輪郭の発生する部分においてのみ、表示使用とする階調に対するサブフィールドの組み合わせを制御して、動画画質と輝度確保を両立させようという試みがある。
【０００４】
従来、このような動作を行なう画像表示装置として、特許文献１に記載のものがある。この従来の画像表示装置では、画像の動きがある部分では、表示に使用する階調数を制限して動画疑似輪郭の発生しにくい階調値の組み合わせに制限して画像を表示し、階調数の低下を補うために、ディザ処理によって疑似的な階調を追加して、一定の階調性をも確保しようとするものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２７６１００号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の画像表示装置では、動画疑似輪郭の抑制効果を上げるために階調数をさらに減らすと、これを補うためのディザ処理に用いられるパターンがより目立ちやすくなるという課題があった。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、動画疑似輪郭の抑制と、良好な階調性表示とが両立できる画像表示装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために、画像の動きのみによって単に表示に使用する階調値を制限するのではなく、サブフィールドの構成や、画像の傾斜部分の存在、その方向や画像の動きの程度に応じた方法で、階調値の表示方法を補正して画像表示を行なうものである。
【０００９】
本発明者らは、動画疑似輪郭の発生について検討を行った結果、「１フィールド期間に点灯されるサブフィールドの最大のものより小さい輝度重みをもつサブフィールドの中で、非点灯となるサブフィールド」を「中間非点灯サブフィールド」として着目し、この「中間非点灯サブフィールド」の存在が、画像の傾斜や画像の動きの特定の組み合わせによって発生する動画疑似輪郭と大きな相関があることを解明したもので、動画疑似輪郭の発生しやすい領域で「中間非点灯サブフィールド」が動画疑似輪郭に与える割合を減少させることにより、動画疑似輪郭を効果的に抑制することができることを見出した。
【００１０】
すなわち、「中間非点灯サブフィールド」の数を減らしたり、「中間非点灯サブフィールド」の寄与率を下げる補正を、限定された領域や階調値付近の信号のみに対して行なうことにより、動画疑似輪郭を抑制した際に、静止画部分で十分な階調性を確保できるだけでなく、動画部分においても必ずしも動画領域のすべてで強い階調制限をかける等の補正を行なう必要がないため、階調性を良好に維持して動画疑似輪郭を効果的に抑制することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、１フィールドを複数のサブフィールドで構成し各サブフィールドを点灯または非点灯制御することにより多階調表示する画像表示装置において、入力画像信号に基づき画像の階調値において傾斜を有する部分および画像の動きを検出する検出手段と、前記入力画像信号からサブフィールド信号に変換しかつ１フィールド期間に点灯されるサブフィールドの最大のものより小さい輝度重みをもつサブフィールドの中で非点灯となるサブフィールドの寄与が少なくなるように符号化する傾斜部サブフィールド符号化手段とを備え、前記画像の階調値の画面内変化と前記画像の動きの組み合わせに基づいて動画疑似輪郭の発生しやすい対象画素を決定し、前記傾斜部サブフィールド符号化手段に切り替えて変換することを特徴とする。
【００１２】
この構成により、動画疑似輪郭が発生しやすい画像領域での階調値や、サブフィールドの制御方法といった階調表示方法に対して、画像の動きや階調値の変化によって適応的に補正しているので、特に動画疑似輪郭が発生しやすい領域では動画疑似輪郭を重点的に低減しつつ、その他の部分では十分な階調性を保つことができ、全体としては階調性を有効に保ったまま、動画疑似輪郭を効果的に抑制することができる。
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１によるサブフィールドを用いた画像表示装置の構成を示す。図１において、１は入力画像信号であり、傾斜部検出手段２は入力画像信号１に基づき、画像の階調値において傾斜を有する部分を検出する。動き検出手段３は、入力画像信号１に基づき、画像の動きを検出する。傾斜動画領域検出手段４は、これらの傾斜部検出手段２と動き検出手段３からの信号に基づき、画像の階調値の傾斜部分と画像の動きがある部分を検出する。すなわち、傾斜部検出手段２により画像の階調値が傾斜する部分を検出すると同時に、入力画像信号１より画像の動きを動き検出手段３により検出し、画像の階調値の画面内変化と画像の動きの両者から、動画疑似輪郭を抑制する必要があると考えられる領域の画像信号（傾斜動画領域信号）を傾斜動画領域検出手段４によって検出する。
【００１５】
また、入力画像信号１は、非傾斜部サブフィールド符号化手段５に入力されるとともに、傾斜動画領域検出手段４の出力は、傾斜部サブフィールド符号化手段６に入力される。一方、画像の動きは境界拡散手段７にも供給したあと、非傾斜部サブフィールド符号化手段５、傾斜部サブフィールド符号化手段６の出力とともに、サブフィールド切り替え手段８に入力される。サブフィールド切り替え手段８の出力はプラズマディスプレイ９によって画像として表示される。
【００１６】
このように構成された本実施の形態による画像表示装置について、以下その動作を説明する。
【００１７】
まず、非傾斜部サブフィールド符号化手段５に入力された入力画像信号は、図２および図３に示すように符号化が行われる。
【００１８】
図２、図３は、輝度重みがそれぞれ１、２、４、８、１２、２０、２４、２８、３２、３６、４０、４８である１２個のサブフィールドを用いて２５５階調表示を行なおうとするサブフィールドの表示階調と、それに対するサブフィールド毎の発光の組み合わせ符号化方法を示したものである。図中、「●」を示した部分は発光がなされるサブフィールドである。図２は階調値が０〜１２７まで、図３は階調値が１２８〜２５５の範囲を示す。
【００１９】
一例として、図３のａやｂに示す経路は、図４の実線矢印で示す向きに移動するランプ波形を目で追ったときに観測される動画疑似輪郭を説明する矢印であり、図４の矢印のような画像の動きを観測した場合、例えば階調値が約「１６８」〜「２００」の範囲で、画像の動きに応じて発生場所と程度は変化するものの、動画疑似輪郭が観測されることを示している。また図３のｃは、静止画に対して観測される階調を示すもので、図３のｃに示す線上のサブフィールドにおいて、１フィールド期間の発光の和は、正しく階調値を表している。
【００２０】
すなわち、１フィールドの期間中、たまたま図３のａに示すような動き速度、すなわち階調値が「１６８」から「１８８」の「２０」階調増加する間に、第５サブフィールドから第１０サブフィールドが経過するような速度で動く画像を追従すると、図３のａに示すように、１フィールドの期間中、ほとんど発光を観測する機会を失ってしまい、本来の輝度「１６８」から「１８８」の値に比較して非常に暗い発光がノイズとして観測されることになる。これは図３のａに示すように、「中間非点灯サブフィールド」がこの領域で集中して存在することになることからも判る。
【００２１】
一方、図５のような場合には１フィールドの間に発光が観測されるサブフィールドは図３のｂのようになり、この経路上の輝度は図３のａに比べて、比較的本来の輝度（例えば、図３のｂで表されるサブフィールドの発光による輝度）に比較して、やや高めの輝度が観測されるが、その程度は比較的小さいことがわかる。
【００２２】
なお、このときの階調値の差「２０」に対して経過したサブフィールドは、第５から第１０までであり、各サブフィールドの発光の中心的な時刻はプラズマディスプレイの動作条件から知ることができるので、図３のｂの点線矢印が示す領域は、画像の動き量と方向がわかれば、具体的に画像上のどこに相当するかを求めることができる。なお、画像の動き方向は、画像のフィールドの時間方向の差分と、画像の面内の階調値の傾斜に近似しているので、実際に動き量を検出する際に、必ずしも動きベクトルを求める必要はなく、簡易的な方法で代用することができる。
【００２３】
このように、動画疑似輪郭の発生は、画像の階調値の傾斜と、画像の動きにより決まる特定の領域で、「中間非点灯サブフィールド」が多く存在したり、輝度重みの大きい「中間非点灯サブフィールド」が存在することが原因で、これを実質的に除去または低減する処理、すなわち、中間非点灯サブフィールドのうち、非点灯となるサブフィールドの数、または非点灯となるサブフィールドの輝度重みの重み付けの和の単位時間あたりの発光割合が減少するように階調値を補正する処理を施すことにより、動画疑似輪郭を低減することができる。
【００２４】
一方、傾斜部検出手段２と動き検出手段３により動画疑似輪郭を抑制する必要があると考えられる領域を検出し、この領域に対しては、傾斜部サブフィールド符号化手段６により図６に示すような方法で符号化され、サブフィールド信号に変換される。この符号化は、「中間非点灯サブフィールド」の寄与が少なくなるような符号化を行なう。
【００２５】
すなわち、例えば階調値「１６８」を表示する際の輝度重み「３６」である第１０サブフィールドは、この画像部分では「中間非点灯サブフィールド」に相当するが、この「中間非点灯サブフィールド」は、動画疑似輪郭の発生の一因であるため、この「中間非点灯サブフィールド」の寄与を抑制する目的で、図６に示すように階調値「１６８」〜「１７１」に対するサブフィールドの発光組み合わせのうち、輝度重みの大きいサブフィールドである第１０サブフィールドを優先して非点灯から点灯にし、そのサブフィールドの輝度重みより小さい輝度重みをもつ第７サブフィールドと第４サブフィールドおよび第３サブフィールドを非点灯に転じる。同様に、階調値「１７２」〜「１７５」に対するサブフィールドの発光組み合わせのうち、第９サブフィールドを非点灯から点灯にし、第６サブフィールドと第４サブフィールドおよび第３サブフィールドを非点灯に転じる。また同様に、階調値「１８０」〜「１８３」に対するサブフィールドの発光組み合わせのうち、第７サブフィールドを非点灯から点灯にし、第５サブフィールド以下のサブフィールドを非点灯に転じる。
【００２６】
このように補正することにより、図６（ａ）の矢印実線上に連続して存在していた「中間非点灯サブフィールド」が、図６（ｂ）のように少なくなり、画像のパターンや画像の動きの特定の組み合わせにより観測されていた動画疑似輪郭を低減することができる。
【００２７】
このように、本実施の形態では、画像の階調値の傾斜と画像の動きにより階調補正領域を設定し、この部分にのみ動画疑似輪郭の発生原因となる「中間非点灯サブフィールド」を抑制する階調値補正を行っているので、不要な部分で階調制限を行なうことによる副作用の発生を抑えて、動画疑似輪郭を効果的に抑制することができる。
【００２８】
なお、サブフィールド切り替え手段８によりサブフィールド符号を切り替えるための信号は、動き検出結果をそのまま使用するのではなく、入力された信号の境界部分を位置または振幅変調する境界拡散手段７を介している。これは符号化切り替えに伴う影響が発生した場合に、これを目立たなくさせるためであり、この境界拡散手段７としては、具体的には図７のような構成としている。
【００２９】
図７において、動き検出信号のエッジ部分を境界検出手段７１により検出し、この部分で振幅／位置変調手段７２により切り替え信号に、乱数的または市松模様状の信号による位置変調または振幅変調を施し、切り替え信号がエッジ部分で直線上に揃うのを防止することにより、切り替えに伴う影響を目立たなくすることができる。なお、図７中、７３は乱数／市松パターン発生手段、７４はゲートである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、画像の階調値の画面内変化と画像の動きの組み合わせに基づいて対象画素を決定し、その対象画素において、１フィールド期間に点灯されるサブフィールドの最大のものより小さい輝度重みをもつサブフィールドの中で非点灯となるサブフィールドの寄与が少なくなるように画像の階調値を補正するもので、動画疑似輪郭が発生しやすい部分の領域をより正確に検出し、実際には動画疑似輪郭がほとんど知覚されない部分では階調制限を施すことなく、階調制限に伴う誤差拡散ノイズの発生などの副作用を抑制して、動画疑似輪郭の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるサブフィールドを用いた画像表示装置の構成を示すブロック図
【図２】サブフィールド毎の発光の組み合わせ符号化方法例を示す図
【図３】サブフィールド毎の発光の組み合わせ符号化方法例を示す図
【図４】明暗の傾斜をもった画像がある方向に移動する場合を示す説明図
【図５】明暗の傾斜をもった画像が別の方向に移動する場合を示す説明図
【図６】同じく傾斜部サブフィールド符号化例を示す説明図
【図７】境界拡散手段の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１　入力画像信号
２　傾斜部検出手段
３　動き検出手段
４　傾斜動画領域検出手段
５　非傾斜部サブフィールド符号化手段
６　傾斜部サブフィールド符号化手段
７　境界拡散手段
８　サブフィールド切り替え手段
９　プラズマディスプレイ
【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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