(57)【要約】【課題】表示パネルが持つ画像表示データの表現性能を出し切ることができるように、入力画像信号を拡張補正する。【解決手段】検出手段５３によって、画像表示装置１の各画素に入力される各入力画像信号の低周波部分（第一の画素値が複数連続し、さらに第一の画素値から所定レベル画素値が変化した第二の画素値が複数連続する部分）を検出し、信号拡張手段５４が、この低周波部分の所定範囲の第一または／および第二の画素値のビット列に所定のビット数を付与して、画素値が、順次変化するように拡張補正する。これにより、擬似輪郭等の画像の表示性能の悪化を防止し、色分解性能が向上した高品位な画像表示を実現することができる。【選択図】　図２
2004054210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示装置の各画素に入力されるビット列で表される各入力画素信号において、第一の画素値が複数連続し、さらに、この第一の画素値から所定レベル画素値が変化した第二の画素値が複数連続する低周波部分を検出する検出手段と、
該検出手段が検出した低周波部分における第一の画素値および第二の画素値の少なくとも何れかが複数連続する入力画像信号の所定範囲について、第一および第二の画素値の少なくとも何れかのビット列に所定のビット数を付与して、第一の画素値から第二の画素値のレベルに順次変化するように拡張補正する信号拡張手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
所定の画素数を１ブロックとし、前記画像表示装置の各画素に入力されるビット列で表される各入力画像信号を該１ブロック毎に分割して伝達するブロック化手段をさらに有し、前記検出手段は、該１ブロック内の各入力画像信号において、第一の画素値が複数連続し、さらに、この第一の画素値から所定レベル画素値が変化した第二の画素値が複数連続する低周波部分を検出する、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記ブロック化手段によってブロック化された画像信号の各ブロックの境界位置が行毎にランダムである、請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記検出手段は、同じ第一の画素値が複数連続する最初の画素位置と、次の同じ第二の画素値が複数連続する最初の画素位置との差が、該同じ第一の画素値が複数連続する画素幅と等しいかどうかを判定することにより、信号拡張対象の画素信号かどうかを検出する、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記信号拡張手段は、前記信号拡張対象と判定されなかった画素信号には固定ビットの所定のビット数を付与する、請求項１または４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記検出手段が検出する低周波部分は、第一の画素値と第二の画素値との画素値の差が１である、請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記信号拡張手段は、第一の画素値が連続する部分の中点から、第二の画素値が連続する部分の中点にわたる部分を、信号拡張処理する、請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記所定のビット数は、２である、請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記所定のビット数は、４である、請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記信号拡張手段は、前記低周波部分の入力画像信号が、第一の画素値から第二の画素値に向かう直線および曲線のうち何れかの線上に沿って順次変化するように拡張補正する、請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記第一および第二の画素値が複数連続する方向は、前記画像表示装置の画像表示面上で順次画像信号が伝達される横方向、該横方向と垂直な縦方向および斜め方向のうち少なくとも何れかの方向である、請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
画像表示装置の階調ビット数が、入力画像信号の階調ビット数より大きい、請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
画像表示装置の各画素に入力されるビット列で表される各入力画素信号において、第一の画素値が複数連続し、さらに、この第一の画素値から所定レベル画素値が変化した第二の画素値が複数連続する低周波部分を検出する検出工程と、
該検出手段が検出した低周波部分における第一の画素値および第二の画素値の少なくとも何れかが複数連続する入力画像信号の所定範囲について、第一および第二の画素値の少なくとも何れかのビット列に所定のビット数を付与して、第一の画素値から第二の画素値のレベルに順次変化するように拡張補正する信号拡張工程と
を包含することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１４】
所定の画素数を１ブロックとし、画像表示装置の各画素に入力されるビット列で表される各入力画像信号を、１ブロック毎に分割して伝達するブロック化工程とをさらに有し、前記検出工程は、該１ブロック内の各入力画像信号において、第一の画素値が複数連続し、さらに、この第一の画素値から所定レベル画素値が変化した第二の画素値が複数連続する低周波部分を検出する請求項１３に記載の画像処理方法。
【請求項１５】
請求項１または２に記載の画像処理装置を用いて拡張補正した入力画素信号を画像表示信号とする画像表示装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の画像表示装置を用いて液晶表示する携帯電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示信号にビット数を加えることにより画像表示信号を拡張補正する画像処理装置および画像処理方法、これを用いた画像表示装置並びに例えば携帯電話装置などの携帯電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像表示装置は、精密なＣＧ（コンピュータ・グラフィックス）画像、臨場感あふれる自然画像等を表示することが可能である等、高精細に画像を表示する技術が向上している。しかし、このような画像を表示する技術の発達によって達成された画像よりもさらに高階調、高精細な画像を画像表示装置によって表示したいという要望が高まっている。
【０００３】
デジタル信号を画像信号として用いている画像表示装置では、画像信号のデータビット数を、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれに、６〜８ビットづつ振り分けることが現在の主流となっているが、更なる高階調、高精細な画像を表示したいという要望が高まっている中で、デジタル信号を多ビット化する要求が、今後、さらに増大することが予想される。
【０００４】
現在の主流となっている１６ビットの画像信号のデータビット数を、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれに、６〜８ビットづつ振り分ける画像表示装置について、具体的に説明する。
【０００５】
この画像表示装置では、１６ビットで構成される画像表示データは、２１６＝６５５３６により、６５５３６色を表示することが可能となっている。この６５５３６色にわたる画像表示データによって、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラー画像を表示する場合、一般的に、５−６−５フォーマットが使用されている。５−６−５フォーマットでは、階調表示値として、Ｒに５ビット、Ｇに６ビット、Ｂに５ビットをそれぞれ割り当てて計１６ビットの表示画像データとしている。
【０００６】
一方、ＴＦＴ方式液晶表示パネルユニットでは、階調表示値として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれに、均等に６ビットづつを割り当てて計１８ビットの表示データが入力されるように構成されており、入力されるデジタル画像信号に応じた画像信号が出力されて処理されるようになっている。
【０００７】
したがって、１８ビットの画像表示データを出力可能になっているＴＦＴ方式液晶表示パネルユニットと、この液晶表示パネルに入力される１６ビットのデジタル画像信号とを互いに整合させるために、それぞれ５ビットが割り当てられたＲ画素およびＢ画素の画像表示データを、６ビット画像表示データに拡張する階調補正が行われている。
【０００８】
このようなＲ画素およびＢ画素にそれぞれ割り当てられた５ビットの画像表示データをそれぞれ６ビットの画像表示データに補正する階調補正としては、（１）ＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ　Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　Ｂｉｔ：最下位ビット）固定方式、（２）ＭＳＢ（Ｍｏｓｔ　Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　Ｂｉｔ：最上位ビット）反復方式、（３）階調パレット方式が使用されている。
【０００９】
（１）のＬＳＢ固定方式は、５ビットの画像表示データに最下位ビット（ＬＳＢ）として、１ビットを新たに追加して６ビットの画像表示データとする。この最下位ビットには、機械的に“１”または“０”が設定される。
【００１０】
（２）のＭＳＢ反復方式では、５ビットの画像表示データに最下位ビット（ＬＳＢ）として、１ビットを新たに追加して６ビットの画像表示データとする。このＭＳＢ反復方式では、（１）のＬＳＢ固定方式とは異なり、最下位ビットには、最上位ビット（ＭＳＢ）と同じ値が設定される。
【００１１】
（３）の階調パレット方式では、５ビットの画像表示データと、６ビットの画像表示データとの関係を、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）または変換テーブルと称されるパレットで関連付けておき、５ビットの画像表示データの一つの値が入力されると、その一つの値に対応した６ビットの画像表示データが出力されるようになっている。
【００１２】
また、画像表示装置の階調性を向上させる擬似階調方式としては、（４）ディザ法、（５）誤差拡散法、（６）ＦＲＣ（Ｆｒａｍｅ　Ｒａｔｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）法などが一般に知られている。
【００１３】
（４）のディザ法は、一定の面積中に含まれる画素において、基準となる信号値のうち、異なる信号値を持った画素の比率（出現頻度）に応じて、基準となる信号値の間の階調（中間調）を表現しようとする方法である。
【００１４】
（５）の誤差拡散法は、ある画素の画像信号値を量子化（または２値化）し、その量子化した値と本来の信号値との差（量子化誤差）を周辺の画素の信号値に順次振り分けていくことにより、中間調の表示を実現しようとする方法である。
【００１５】
（６）のＦＲＣ法は、一定の時間（例えば１フレーム）において、ある画素に対して基準となる信号値のうち、異なる信号値を表示させる時間の割合に応じて、基準となる信号値の間の階調（中間調）を表現しようとする方法である。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記（１）〜（３）のいずれの方式を用いても、色再現性（階調表示の再現性）において問題があった。以下、この問題点について説明する。なお、以下の説明では、５ビットのデジタル信号データおよび６ビットの画像表示データの値００ｈを、最も暗い表示に対応するデータとする。また、５ビットのデジタル信号データにおける値１Ｆｈおよび６ビットの画像表示データにおける値３Ｆｈを、最も明るい表示に対応するデータとする。
【００１７】
（１）のＬＳＢ固定方式では、元画像における色成分画像表示データのＬＳＢに“０”を追加することにより、６ビット階調補正（拡張）した場合には、５ビットのデジタル信号データにおける最も明るい値１Ｆｈが、６ビットの表示画像データでは、３Ｅｈに変換され、パネルで表示可能な最明点３Ｆｈを表示することができない。逆に、元画像における色成分画像表示データのＬＳＢに“１”を追加することにより、６ビット階調補正（拡張）を行った場合には、５ビットのデジタル信号データにおける最も暗い値００ｈが、６ビットの表示画像データでは、０１ｈに変換されるため、パネルで表示可能な最暗点を表示することができない。
【００１８】
（２）のＭＳＢ反復方式では、５ビットのデジタル信号データにおける０Ｆｈ、１０ｈのように連続している画像データが、６ビットの画像表示データに階調補正（拡張）すると、それぞれ１Ｅｈ、２１ｈとなり、連続した明るさ変化とならず、著しい離散点が生じる。
【００１９】
（３）の階調パレット方式では、５ビットのデジタル信号データを６ビットの画像表示データに変換するパレットを一旦設定すると、全ての画面についてその設定が用いられ、自然画像、グラフィック画像、アニメーション画像等の絵柄の内容の変更に併せて、その都度、パレットを設定することが必要になる。このため、ユーザの負担が大きくなる。
【００２０】
上記（１）〜（３）の方式によりそれぞれもたらされる問題点は、表示パネルの持つ６ビットの表現性能（２６＝６４階調表示）を出し切ることができないことに起因している。すなわち、上記（１）および（２）の方式では、最下位ビットとして、機械的に“０”または“１”のいずれかを追加するものであるために、実際の表現性能は、５ビットの表現性能（２５＝３２階調表示）に留まっている。また、上記（３）の方式では、パレットに含まれるデータの種類は、３２種類である。
【００２１】
このような表示性能を出し切ることができない場合には、上記したように、それぞれ問題点が生じると共に、上記（１）〜（３）の全てに共通して、画像表示信号のビット数が不足することにより、自然画像では、本来、滑らかに階調変化するはずの部分が階段状の縞（輪郭）に見える擬似輪郭が生じる虞がある。
【００２２】
また、上記（４）〜（６）のいずれの方法も、入力画像信号の階調ビット数よりも、画像表示装置の階調ビット数の方が小さい、つまり入力画像信号に対して画像表示装置の階調性能が劣る場合には画像表示装置の階調性能を向上させることが可能であるが、逆に、入力画像信号の階調ビット数よりも、画像表示装置の階調ビット数の方が大きい場合には、画像表示装置の階調性能に余裕があるにもかかわらず、入力画像信号の階調ビット数以上の表示を行うことはできず、画像表示装置の階調性能を生かすことができない。
【００２３】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、表示パネルが持つ画像表示データの表現性能を出し切ることができるように、入力画像信号を拡張補正することができる画像処理装置および画像処理方法、これを用いた画像表示装置並びに例えば携帯電話装置などの携帯電子機器を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の画像処理装置は、画像表示装置の各画素に入力されるビット列で表される各入力画素信号において、第一の画素値が複数連続し、さらに、この第一の画素値から所定レベル画素値が変化した第二の画素値が複数連続する低周波部分を検出する検出手段と、該検出手段が検出した低周波部分における第一の画素値および第二の画素値の少なくとも何れかが複数連続する入力画像信号の所定範囲について、第一および第二の画素値の少なくとも何れかのビット列に所定のビット数を付与して、第一の画素値から第二の画素値のレベルに順次変化するように拡張補正する信号拡張手段とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の画像処理装置において、所定の画素数を１ブロックとし、前記画像表示装置の各画素に入力されるビット列で表される各入力画像信号を該１ブロック毎に分割して伝達するブロック化手段をさらに有し、前記検出手段は、該１ブロック内の各入力画像信号において、第一の画素値が複数連続し、さらに、この第一の画素値から所定レベル画素値が変化した第二の画素値が複数連続する低周波部分を検出するようにしてもよい。
【００２６】
さらに、本発明の画像処理装置における検出手段は、同じ第一の画素値が複数連続する最初の画素位置と、次の同じ第二の画素値が複数連続する最初の画素位置との差が、該同じ第一の画素値が複数連続する画素幅と等しいかどうかを判定することにより、信号拡張対象の画素信号かどうかを検出するようにしてもよい。
【００２７】
さらに、本発明の画像処理装置における信号拡張手段は、前記信号拡張対象と判定されなかった画素信号には固定ビットの所定のビット数を付与するようにしてもよい。
【００２８】
上記本発明の画像処理装置において、前記ブロック化手段によってブロック化された画像信号の各ブロックの境界位置が行毎にランダムであることが好ましい。
【００２９】
上記本発明の画像処理装置において、前記検出手段が検出する低周波部分は、第一の画素値と第二の画素値との画素値の差が１であることが好ましい。
【００３０】
上記本発明の画像処理装置において、前記信号拡張手段は、第一の画素値が連続する部分の中点から、第二の画素値が連続する部分の中点にわたる部分を、信号拡張処理することが好ましい。
【００３１】
上記本発明の画像処理装置において、前記所定のビット数は、２であることが好ましい。
【００３２】
上記本発明の画像処理装置において、前記所定のビット数は、４であることが好ましい。
【００３３】
上記本発明の画像処理装置において、前記信号拡張手段は、前記低周波部分の入力画像信号が、第一の画素値から第二の画素値に向かう直線および曲線のうち何れかの線上に沿って順次変化するように拡張補正することが好ましい。
【００３４】
上記本発明の画像処理装置において、前記第一および第二の画素値が複数連続する方向は、前記画像表示装置の画像表示面上で順次画像信号が伝達する方向であることが好ましい。また、上記本発明の画像処理装置において、前記第一および第二の画素値が複数連続する方向は、前記画像表示装置の画像表示面上で順次画像信号が伝達する方向と垂直な方向であることが好ましい。さらには、前記第一および第二の画素値が複数連続する方向は、前記画像表示装置の画像表示面上で順次画像信号が伝達される横方向、該横方向と垂直な縦方向および斜め方向のうち少なくとも何れかの方向であることが好ましい。
【００３５】
上記本発明の画像処理装置において、画像表示装置の階調ビット数が、入力画像信号の階調ビット数より大きいことが好ましい。
【００３６】
また、本発明の画像処理方法は、画像表示装置の各画素に入力されるビット列で表される各入力画素信号において、第一の画素値が複数連続し、さらに、この第一の画素値から所定レベル画素値が変化した第二の画素値が複数連続する低周波部分を検出する検出工程と、該検出手段が検出した低周波部分における第一の画素値および第二の画素値の少なくとも何れかが複数連続する入力画像信号の所定範囲について、第一および第二の画素値の少なくとも何れかのビット列に所定のビット数を付与して、第一の画素値から第二の画素値のレベルに順次変化するように拡張補正する信号拡張工程とを包含することを特徴とするものである。
【００３７】
また、本発明の画像処理方法は、所定の画素数を１ブロックとし、画像表示装置の各画素に入力されるビット列で表される各入力画像信号を、１ブロック毎に分割して伝達するブロック化工程とをさらに有し、前記検出工程は、該１ブロック内の各入力画像信号において、第一の画素値が複数連続し、さらに、この第一の画素値から所定レベル画素値が変化した第二の画素値が複数連続する低周波部分を検出するようにしてもよい。
【００３８】
また、本発明の画像表示装置は、請求項１または２に記載の画像処理装置を用いて拡張補正した入力画素信号を画像表示信号とする。
【００３９】
また、本発明の携帯電子機器は、請求項１５に記載の画像表示装置を用いて液晶表示する。
【００４０】
上記特徴を有する本発明は、検出手段によって、画像表示装置の各画素に入力されるビット列で表される各入力画素信号において、第一の画素値が複数連続し、さらに、この第一の画素値から所定レベル画素値が変化した第二の画素値が複数連続する低周波部分を検出し、信号拡張手段が、この検出手段が検出した低周波部分の所定範囲について、第一および第二の画素値の少なくとも何れかのビット列に所定のビット数を付与して、第一の画素値から第二の画素値のレベルに順次変化するように拡張補正する。
【００４１】
また、本発明は、ブロック化手段によって、所定の画素数を１ブロックとし、１ブロックごとに分割して該入力画素信号を伝達し、検出手段によって、画像表示装置の各画素に入力されるビット列で表される各入力画素信号において、第一の画素値が複数連続し、さらに、この第一の画素値から所定レベル画素値が変化した第二の画素値が複数連続する低周波部分を検出し、信号拡張手段が、この検出手段が検出した低周波部分の所定範囲について、第一および第二の画素値の少なくとも何れかのビット列に所定のビット数を付与して、第一の画素値から第二の画素値のレベルに順次変化するように拡張補正する。
【００４２】
したがって、本発明は、表示パネルが持つ画像表示データの表現性能を出し切ることができ、低周波部分について、順次変化するように階調変化するので、自然画像では見られない階段状の縞（輪郭）に見える擬似輪郭が生じるおそれを低減することができる。
【００４３】
また、本発明では、検出手段で検出された低周波部分について、信号拡張手段により、画素値が順次変化するように、所定のビット数を加え、検出手段にて検出されず、信号拡張の対象とならない部分には、階調補正を行わず、“００”を追加して、信号拡張を行った部分と同一のビット数としている。したがって、本発明では、機械的にのみ、ビット数を追加する構成でなく、表示性能を出し切ることができるため、最明点、最暗点が欠如する、著しい離散点が発生する等の表示性能の悪化が発生することが防止される。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関する画像処理装置およびそれを用いた画像表示装置について、図面に基づいて説明する。
【００４５】
（実施の形態１）
本実施の形態１では、本発明の画像処理装置を液晶表示装置に適用し、画像処理装置によって、６ビットのデジタル画像信号を８ビットのデジタル画像信号に拡張して液晶表示装置に供給する場合について説明する。なお、以下の説明における本実施の形態１で用いられている液晶表示装置は、横６４０画素×縦４８０画素の表示画素を有しているものとする。
【００４６】
本実施の形態１の画像処理装置は、より低コストが要求されるような商品、例えば、携帯電話、ＰＤＡ等の小型のディスプレイの用途に適した構成を備えている。
【００４７】
図１は、本発明の液晶表示装置の実施の形態１におけるシステム構成例を示すブロック図である。
【００４８】
この液晶表示装置１は、液晶表示モジュール４と外部ホストシステム２とが、データバス３を介して接続された構成を有している。
【００４９】
外部ホストシステム２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置：ｃｅｎｔｒａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｕｎｉｔ）２１、外部メモリ２２、Ｉ／Ｏシステム（入出力システム）２３によって構成されており、それぞれ、データバス３に接続されている。
【００５０】
液晶表示モジュール４は、液晶コントローラ４１と、表示メモリ４２と、画像処理装置４３と、液晶ドライバ４４と、液晶パネル４５とによって構成されている。本実施の形態１では、画像処理装置４３は、液晶コントローラ４１が出力する６ビットの画像データに対して所定の処理を行うことにより８ビットの拡張画像信号に変換して液晶ドライバ４４に出力できるように、液晶コントローラ４１と液晶ドライバ４４との間に配置されている。
【００５１】
液晶コントローラ４１は、Ｉ／Ｆ部４１ａと、信号処理部４１ｂとを有し、データバス３に接続されている。また、この液晶コントローラ４１は、表示メモリ４２に接続されており、表示メモリ４２に記憶された表示情報および制御情報に基づいて画像処理装置４３に画像信号および制御信号を出力制御する。画像処理装置４３は、液晶コントローラ４１からの画像信号および制御信号を入力し、制御信号および画像信号に対して後述の所定の処理を行うことにより生成される拡張画像信号を液晶ドライバ４４に出力する。液晶ドライバ４４は、画像処理装置４３からの拡張画像信号および制御信号に基づいて、液晶パネル４５に画像を表示させる。
【００５２】
図２は、図１の画像処理装置４３の要部構成を示すブロック図である。
【００５３】
この画像処理装置４３は、制御手段５１と、ラインメモリ５２と、検出手段５３と、信号拡張手段５４とを有している。
【００５４】
制御手段５１には、液晶コントローラ４１が出力する６ビットの画像信号および制御信号が入力される。入力された制御信号は、ラインメモリ５２、検出手段５３、信号拡張手段５４、および液晶ドライバ４４にそれぞれ出力される。また、入力された６ビットの画像信号は、ラインメモリ５２に出力される。制御手段５１は、ラインメモリ５２、検出手段５３、信号拡張手段５４のそれぞれにて処理された画像データを、それぞれ、制御信号に同期させて液晶ドライバ４４に出力されるように、各部を制御する。
【００５５】
ラインメモリ５２は、制御手段５１から入力された６ビットの画像信号を、１ライン、即ち６４０画素分づつ、順次、制御信号に同期して読み込む。また、信号拡張手段５４によって拡張されて書き込まれた８ビットの拡張画像信号を読み込み、その拡張画像信号を、液晶ドライバ４４に出力する。
【００５６】
検出手段５３は、ラインメモリ５２から出力された６ビットの画像信号を読み込み、ビット数が不足することにより、画像の品質を低下させる擬似輪郭となって表示される画像信号の不連続な部分を検出する。擬似輪郭は、自然画像では、本来、滑らかに階調変化するはずの部分が、画像データのビット数が不足することにより色の差になって見える階段状の縞（輪郭）である。
【００５７】
検出手段５３は、具体的には、まず、６ビットで表される画像信号について、同じレベルＬ（Ｌ：０〜６３の任意の整数）の信号が連続して２画素以上続き、このレベルＬの信号が連続する画素に引き続いて更に、（Ｌ＋１）または（Ｌ−１）の信号が２画素以上連続して続く画像パターンを検出すると共に、同じ画像データが続く最初の画素の位置および同じ画像データが続く幅（画素数）を保持し、これらの位置および幅を、信号拡張手段５４へ出力する。
【００５８】
信号拡張手段５４は、検出手段５３によって検出された信号拡張の対象となる画素の６ビットの画像信号の下位に２ビットを追加して８ビットの画像信号にする。この追加された２ビットの信号によって、６ビットの画像信号によるビット不足により生じた画像上の不連続な部分が解消されて、滑らかに連続する画像が形成されるように拡張する。また、信号拡張の対象とはならない画素の信号の下位には、２ビットのデータ“００”を追加して８ビットの画像信号にする。これにより、６ビットの画像信号が全て８ビットの画像信号に拡張される。信号拡張手段５４によって拡張された８ビットの拡張画像信号は、ラインメモリ５２に書き込まれる。
【００５９】
上記の検出手段５３、信号拡張手段５４のそれぞれにて行われる各処理は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれの画像信号について独立に行われる。また、これらの一連の処理が１ライン分終了すると、次のラインに対しても同じ処理が順次行われ、最終的に４８０ライン分の処理を順次行うことにより一つの画像が表示される。
【００６０】
なお、本実施の形態１では、隣接する画像データ値の差が１であり、且つ、同じ画像データ値が２画素以上連続したことを検出した場合に、信号拡張処理を行っているが、画像データ値の差、連続する画素数等の閾値は自由に設定することができる。
【００６１】
次に、検出手段５３の構成の詳細について、図３を参照しながら説明する。
【００６２】
検出手段５３は、画像データ値比較手段６１と、幅カウント手段６２と、画素位置メモリ手段６３と、幅メモリ手段６４と、第一〜第三判定手段６５〜６７と、信号値交換手段６８とを有している。
【００６３】
画像データ値比較手段６１は、ラインメモリ５２に接続されており、ラインメモリ５２から読み込んだ画像データが、隣接する画素同士で等しいかどうかを比較する。
【００６４】
幅カウント手段６２は、画像データ値比較手段６１に接続されており、画像データ値比較手段６１による比較結果から、同じ画像データが連続している場合に、画像データの幅に１を加えてカウントする。
【００６５】
画素位置メモリ手段６３は、画像データ値比較手段６１に接続されており、画像データ値比較手段６１による比較結果から、同じ画像データ値が連続する場合に、同じ画像データが連続する最初の画素の位置を保存する。
【００６６】
幅メモリ手段６４は、画像データ値比較手段６１に接続されており、画像データ値比較手段６１による比較結果から、同じ画像データ値の連続が終了した場合に、同じ画像データが連続する幅（画素数）を保存する。
【００６７】
第一判定手段６５は、幅カウント手段６２、画素位置メモリ手段６３、幅メモリ手段６４に、それぞれ、接続されており、同じ画像データが連続する最初の位置と、次の画像データが連続する最初の位置との差が、同じ画像データが連続する幅と等しいかどうかを判定する。
【００６８】
第二判定手段６６は、第一判定手段６５に接続されており、同じ画像データが連続する画素の画像データ値が、次の画像データが連続する画素の画像データ値より、１大きくなっているかどうかを判定する。
【００６９】
第三判定手段６７は、第二判定手段６６に接続されており、同じ画像データが連続する画素の画像データ値が、次の画像データが連続する画素の画像データ値より、１小さくなっているかどうかを判定する。
【００７０】
信号値交換手段６８は、第一判定手段６５および第二判定手段６６における判定がいずれも真であった場合に、ラインメモリ５２内の信号拡張処置を行う部分の画像データを左右対称に交換する。
【００７１】
このような構成を有する検出手段５３において、画像データ値比較手段６１、幅カウント手段６２、画素位置メモリ手段６３、幅メモリ手段６４は、後述の図５に示す前半部分の処理を行い、第一判定手段６５、第二判定手段６６、第三判定手段６７、信号値交換手段６８は、後述の図６に示す後半部分の処理を行う。
【００７２】
次に、信号拡張手段５４の構成について、図４に示すブロック図に基づいて説明する。
【００７３】
信号拡張手段５４は、第一４倍演算手段６９と、第一減算手段７０と、第二減算手段７１と、第二４倍演算手段７２と、除算手段７３と、加算手段７４とを有している。
【００７４】
第一４倍演算手段６９は、２ビットのビットシフト回路を有し、このビットシフト回路を用いて入力信号の入力値を４倍にする演算を行う。
【００７５】
第一減算手段７０および第二減算手段７１は、それぞれ、減算を行う減算回路を有し、この減算回路を用いて入力信号の入力値を減算する演算を行う。
【００７６】
第二４倍演算手段７２は、２ビットのビットシフト回路を有し、このビットシフト回路を用いて入力信号を４倍にする演算を行う。
【００７７】
除算手段７３は、除算回路を有し、この除算回路を用いて入力信号の入力値を除算する演算を行う。
【００７８】
加算手段７４は、加算回路を有し、この加算回路を用いて入力信号の入力値を加算する演算を行う。
【００７９】
次に、上記構成の検出手段５３および信号拡張手段５４における処理の基本的なアルゴリズムについて、図５および図６に基づいて説明する。図５は、検出手段５３および信号拡張手段５４における処理の前半部分を示しており、図６は、検出手段５３および信号拡張手段５４における処理の後半部分を示している。
【００８０】
なお、図５および図６において、ｎは、１ラインに配列されている各画素毎に、それぞれ画素位置の順番に従って付与された番号を表しており、１ラインに６４０個にわたって画素が配列された本実施の形態１では、ｎは１〜６４０の範囲で表される自然数である。また、１ラインのそれぞれの画素の画像データ値は、各画素位置に付与されたｎに対応して、Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄ６４０で表記している。また、ｉは、同じ画像データが２画素以上連続する部分毎に、それぞれ、一端から順番に付与された番号（１≦Ｓｉ＜ｎ）を表しており、Ｓｉは、同じ画像データが連続する部分の最初の画素位置を表し、Ｗｉは、連続する画素数を表している。例えば、画像データ値が、Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３、Ｄ４＝Ｄ５となっている場合には、Ｓ１＝１、Ｗ１＝３、Ｓ２＝４、Ｗ２＝２が付与される。
【００８１】
検出手段５３および信号拡張手段５４による処理が開始されると、まず、ステップ１にて、ｉ＝１およびｎ＝１を設定する。
【００８２】
次に、ステップ２により、画像データＤｎ−１、Ｄｎ、Ｄｎ＋１を画像データ値比較手段６１に読み込む。
【００８３】
次に、ステップ３により、画像データ値比較手段６１において、読み込まれた画像データから、画像データＤｎと、隣接する一つ前の画像データＤｎ−１とを比較する。
【００８４】
ステップ３にて行われる比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ−１とが同じ値であった場合には、ステップ４に進み、画像データＤｎと、隣接する一つ後の画像データＤｎ＋１とを比較する。
【００８５】
ステップ４にて行われる比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ＋１とが同じ値である場合には、画像データＤｎ−１、Ｄｎ、Ｄｎ＋１が全て同じ値であり、ステップ５に進み、幅メモリ手段６４に記憶されている幅の値Ｗｉに幅カウント手段６２にて＋１を加算し、ステップ９に進む。
【００８６】
また、ステップ４での比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ＋１とが異なる値である場合には、画像データＤｎ−１と画像データＤｎとが同じ値であるが、画像データＤｎと画像データＤｎ＋１とが異なる値であることを示しており、画素位置ｎが同じ画素値の連続が終了する位置を示しているため、ＳｉおよびＷｉを保存すると共に、ｉをｉ＋１に更新する。
【００８７】
また、ステップ３での比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ−１とが異なり、ステップ７での比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ＋１とが同じ値である場合には、画素位置ｎが同じ画像データ値が連続する画素のスタート位置を示しているため、Ｓｉ＝ｎを画素位置メモリ手段６３に記憶すると共に、連続する画素の数を示すＷｉ＝２を幅メモリ手段６４に保存し、ステップ９に進む。
【００８８】
また、ステップ７での比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ＋１とが異なる値である場合には、画像データＤｎ−１、Ｄｎ、Ｄｎ＋１で、全て異なっており、画像データが連続していないため、画素位置メモリ手段６３および幅メモリ手段６４にて記憶および保存処理を行うことなく、ステップ９に進む。
【００８９】
ステップ９では、ｎを（ｎ＋１）に更新する。ステップ１０では、ｎが６４０を超えているか否かを判定し、ｎが６４０を超えていない場合には、ステップ２に戻り、上記のステップ２〜１０の処理を（ｎ＋１）について行う。ｎが６４０を超えている場合には、図６に示す検出処理の後半部分に進む。
【００９０】
このような処理を、ｎ＝１から順番に、上記ステップ２〜１０の処理を繰り返して行うことにより、全てのｎ（ｎ：１〜６４０）について、検出手段５３の前半部分の処理を行う。
【００９１】
続いて、検出手段５３および信号拡張手段５４における処理の後半部分について、図６に基づいて説明する。この後半部分では、前半部分で保持された同じ画素が連続するスタート位置Ｓｉと、同じ画素値の画像データが連続する画素数Ｗｉを用いて、拡張処理を施す部分であるか否かを判定し、信号拡張する処理を行う。なお、以下の説明では、この後半処理において、スタート位置Ｓｉである連続する画素の画像データ値をＬｉとする。
【００９２】
また、ＳｉとＳｉ＋Ｗｉとの中点に該当する画素位置をＭｉ、Ｓｉ＋１とＳｉ＋１＋Ｗｉ＋１との中点に該当する画素位置をＭｉ＋１とする。このＭｉおよびＭｉ＋１は、さらに正確には、Ｍｉ＝Ｓｉ＋［Ｗｉ／２］、Ｍｉ＋１＝Ｓｉ＋１＋［Ｗｉ＋１／２］で表される画素位置である。［］はガウス記号であり、［ａ］はａを超えない最大の整数を表す。
【００９３】
まず、ステップ１１により、ｉ＝１を設定する。
【００９４】
次に、ステップ１２により、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉであるか否かを判断し、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉであると判断された場合には、ステップ１３に進み、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉでないと判断された場合には、ステップ２５に進む。
【００９５】
ステップ１３では、Ｌｉ−Ｌｉ＋１＝１であるか否かを判断し、Ｌｉ−Ｌｉ＋１＝１であると判断された場合には、ステップ１４に進み、Ｌｉ−Ｌｉ＋１＝１でないと判断された場合には、ステップ２３に進む。
【００９６】
ステップ２３では、Ｌｉ＋１−Ｌｉ＝１であるか否かを判断し、Ｌｉ＋１−Ｌｉ＝１であると判断された場合には、ステップ２４に進み、信号拡張手段にて信号拡張処理を行う。Ｌｉ＋１−Ｌｉ＝１でないと判断された場合には、ステップ２５に進む。
【００９７】
ステップ１３により、Ｌｉ−Ｌｉ＋１＝１であると判断された場合、ステップ１４に進む。このステップ１４では、ｋ＝０を設定する。このｋは、０〜［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１で表される整数である。
【００９８】
次に、ステップ１５にて、画素位置（Ｍｉ＋ｋ）の信号値と画素位置（（Ｍｉ＋１−１）−ｋ）の信号値とを交換する。ステップ１５の処理が終了すると、ステップ１６に進み、ｋを（ｋ＋１）に更新する。
【００９９】
次いで、ステップ１７に進み、更新されたｋ（＝ｋ＋１）が［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えているか否かを判定する。［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えていない場合には、ステップ１５に戻り、ステップ１５の処理を（ｋ＋１）について行う。また、ステップ１６にて更新されたｋ（＝ｋ＋１）が［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えている場合には、ステップ１８に進む。このステップ１４〜１７にて、全てのｋ（ｋ：０〜［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１）にわたって、上記ステップ１５の処理が繰り返して行われる。
【０１００】
ステップ１７の処理が終了すると、ステップ１８にて、信号拡張手段５４により信号拡張処理を行う。
【０１０１】
ステップ１８の信号拡張処理が終了すると、ステップ１９に進む。ステップ１９では、ｋ＝０を設定する。このｋは、０〜［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１で表される整数である。
【０１０２】
次に、ステップ２０にて、画素位置（Ｍｉ＋ｋ）の信号値と画素位置（（Ｍｉ＋１−１）−ｋ）の信号値とを交換する。ステップ２０の処理が終了すると、ステップ２１に進み、ｋを（ｋ＋１）に更新する。
【０１０３】
次いで、ステップ２２に進み、ステップ２１にて更新されたｋ（＝ｋ＋１）が［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えているかいないかを判定する。［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えていない場合には、ステップ２０に戻り、ステップ２０の処理を（ｋ＋１）について行う。また、ステップ２１にて更新されたｋ（＝ｋ＋１）が［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えている場合には、ステップ２５に進む。このステップ１９〜２２にて、全てのｋ（ｋ：０〜［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１）にわたって、上記ステップ２０の処理が繰り返して行われる。
【０１０４】
次に、ステップ２５では、ｉを（ｉ＋１）に更新する。
【０１０５】
次に、ステップ２６では、ステップ２５にて更新されたｉ（＝ｉ＋１）がｉｅｎｄ−１を超えているか否かが判定される。ここで、ｉｅｎｄは、図５に示す前半部分の処理で設定されたｉのうち最大の値を表している。ステップ２５にて更新されたｉ（ｉ＝ｉ＋１）がｉｅｎｄ−１を超えていない場合には、ステップ１２に戻り、ステップ１２〜２６の処理を（ｉ＋１）について行う。また、ステップ２５にて更新されたｉ（ｉ＝ｉ＋１）がｉｅｎｄ−１を超えている場合には、検出手段５３および信号拡張手段５４による処理を終了する。
【０１０６】
このようにして、ｉ＝１〜ｉｅｎｄ−１の全てにわたって、検出手段５３および信号拡張手段５４による後半処理が行われる。
【０１０７】
ここで、図６に示す検出手段５３および信号拡張手段５４による後半処理について、さらに具体的に説明する。
【０１０８】
画像データ値が連続する画素のスタート位置Ｓｉ、連続する画素の幅（画素数）Ｗｉ（ｉ＝１、２、…、ｉｅｎｄ）が、図５に示す前半処理によって保存されており、後半処理では、Ｓｉでの画像データ値をＬｉとして、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉ且つＬｉ−Ｌｉ＋１＝１、または、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉ且つＬｉ＋１−Ｌｉ＝１となる場合にのみ処理拡張を行い、連続する画像データ値ＬｉとＬｉ＋１との差が±２以上の場合には、信号拡張処理は行わない。また、実際の信号拡張手段による画像データの拡張処理は、画素の位置が、Ｍｉ〜Ｍｉ＋１−１の部分の画像データに対して行われる。
【０１０９】
Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉ且つＬｉ＋１−Ｌｉ＝１の場合には、そのまま信号拡張手段５４にて信号拡張処理を行い、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝ＷｉかつＬｉ−Ｌｉ＋１＝１の場合には、Ｍｉから（Ｍｉ＋１−１）までの画像データを、画素位置Ｍｉと（Ｍｉ＋１−１）の画像データを入れ替え、画素位置（Ｍｉ＋１）と（Ｍｉ＋１−２）の画像データを入れ替え、画素位置（Ｍｉ＋２）と（Ｍｉ＋１−３）の画像データを入れ替え、同様に、画素位置（Ｍｉ＋［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１）と（Ｍｉ＋１−［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］）とで表される画像データについて左右対称に画像データを入れ替えるまで、画像データの入れ替え処理を続けた後、信号拡張処理を行い、信号拡張処理が終了した後、再度、同じ操作を行うことにより、画像データを元に戻す。
【０１１０】
図７は、信号拡張手段５４による信号拡張処理の対象となる拡張処理前の画像信号の一例を示した概略図である。
【０１１１】
図７に示す例では、６ビットで表される信号レベルＬｉの画素が、Ｓｉをスタート位置の画素として、Ｗｉ個続き、さらに引き続いて、信号レベルＬｉ＋１（＝Ｌｉ＋１）の画素が、Ｓｉ＋１（＝Ｓｉ＋Ｗｉ）をスタート位置として、Ｗｉ＋１個続いている場合を示している。ラインメモリ５２には、このような内容が、図８に示すように、ライン状に並列して記憶されている。
【０１１２】
次に、信号拡張手段５４における信号拡張処理の詳細について、図４および図９を参照しながら説明する。図９は、信号拡張手段５４の信号拡張処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。
【０１１３】
信号拡張手段５４における信号拡張処理では、６ビットの信号レベルを８ビットの信号レベルに拡張する。具体的には、６ビットの信号レベルＬｉおよびＬｉ＋１（Ｌｉ：０〜６３）は、８ビット表現では、４Ｌｉおよび４（Ｌｉ＋１）（４Ｌｉ：０〜２５５）となるので、この信号レベル４Ｌｉを有する画素であるＭｉ〜（Ｓｉ＋１−１）と信号レベル４（Ｌｉ＋１）を有する画素であるＳｉ＋１〜Ｍｉ＋１−１との間を、８ビット信号である４Ｌｉ、４Ｌｉ＋１、４Ｌｉ＋２、４Ｌｉ＋３によって、それぞれ、幅（画素数）［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／４］毎に信号レベルが順次変化するように、６ビットで表されたそれぞれの画像信号のＬＳＢに２ビットを付加して、８ビットの画像信号に拡張補正する。これにより、画像信号のビット数が８ビットになり、ビット不足により、信号レベルＬｉからＬｉ＋１に不連続に変化していた画像が、図１０に示すように、滑らかに線形的に変化するように階調補正することが可能になる。
【０１１４】
なお、以下の説明において、Ｄｊは、画素位置ｊにおける６ビットの画像データ値を示し、Ｄｊ’は、信号拡張処理後の画素位置ｊの８ビットの画像データ値を示している。
【０１１５】
信号拡張手段５４による信号拡張処理が開始されると、まず、ステップ１により、ｊ＝Ｍｉを設定する。
【０１１６】
次に、ステップ２によって、設定されたｊについて、信号拡張処理を行い、画素位置ｊの６ビットの画像データＤｊについて拡張処理を行って、８ビットの拡張画像データＤｊ’を算出する。
【０１１７】
この信号拡張手段５４によって行われる信号拡張処理について、図４を参照して説明する。信号拡張処理が開始されると、信号拡張手段５４において、第一４倍演算手段６９では、画素位置Ｍｉの画像データＤＭｉを入力して、入力された画像データＤＭｉを４倍する処理を行う。第一減算手段７０では、画素位置ｊおよびＭｉを入力して、（ｊ−Ｍｉ）の減算処理を行う。第二減算手段７１では、画素位置Ｍｉ＋１およびＭｉを入力して、（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）の減算処理を行う。
【０１１８】
第一減算手段７０によって減算された（ｊ−Ｍｉ）は、第二４倍演算手段７２に入力されて、この第二４倍演算手段７２では、入力された（ｊ−Ｍｉ）を４倍にして４（ｊ−Ｍｉ）を演算する処理を行う。
【０１１９】
除算手段７３では、第二４倍演算手段７２によって演算された４（ｊ−Ｍｉ）と、第二減算手段７１によって演算された（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）とを入力して、これらを除算して、［４（ｊ−Ｍｉ）／（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）］を演算する処理を行う。
【０１２０】
加算手段７４では、第一４倍演算手段６９によって演算された４ＤＭｉと、除算手段７３によって演算された［４（ｊ−Ｍｉ）／（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）］とを入力して、これらの演算値を加算して、８ビットに拡張された画像信号Ｄｊ’＝４ＤＭｉ＋［４（ｊ−Ｍｉ）／（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）］を演算する。ここで、ＤＭｉは、Ｍｉでの６ビットデータ値であり、データの入れ替えを行っていない（Ｌｉ＋１−Ｌｉ＝１）場合、ＤＭｉ＝Ｌｉとなり、データの入れ替えを行った（Ｌｉ−Ｌｉ＋１＝１）場合、ＤＭｉ＝Ｌｉ＋１となる。
【０１２１】
信号拡張手段５４による信号拡張処理が終了すると、続いて、ステップ３において、ｊをｊ＋１に更新する。
【０１２２】
ステップ４では、ステップ３にて更新されたｊ（＝ｊ＋１）が（Ｍｉ＋１−１）を超えているか否かを判定する。そして、このｊが（Ｍｉ＋１−１）を超えていない場合には、ステップ２に戻り、ステップ２の処理を（ｊ＋１）について行う。ｊが（Ｍｉ＋１−１）を超えている場合には、信号拡張処理を終了する。
【０１２３】
以上に説明した本実施の形態１の画像処理装置は、検出手段５３によって、同じ画像データ値Ｌが連続し、さらに、その画像データ値より１大きい画像データ値（Ｌ＋１）または１小さい画像データ値（Ｌ−１）が連続する画素の部分を検出すると共に、その画素のスタート位置Ｓｉおよび画素数Ｗｉを保持し、信号拡張手段５４によって、検出手段５３に保持されたスタート位置Ｓｉ、画素数Ｗｉによって、６ビットの画像データを８ビットの拡張画像データに拡張補正するので、液晶パネル４５が有する表現性能を出し切ることができ、ビット数不足により、画像信号の不連続な部分を解消して、線形的に階調変化する画像信号とすることができる。
【０１２４】
なお、本実施の形態１の画像処理装置４３は、図１に示すように、液晶コントローラ４１と液晶ドライバ４４との間に設置されているが、画像処理装置４３は、他の箇所に設置されていても良く、例えば、液晶コントローラ４１内に設置してもよい。
【０１２５】
このように液晶コントローラ４１内に画像処理装置４３を設置する場合には、画像処理装置４３と信号処理部４１ｂとを、それぞれ個別の回路により構成してもよいが、汎用的処理を可能にするために、これらを１チップ化したマイクロプロセッサにより構成して、画像処理を行うようにしてもよい。
【０１２６】
この場合、図５、図６、図９によって説明した上述の各画像処理フローチャートのプログラムを外部ホストシステム２の外部メモリ２２に記憶させておき、外部ホストシステム２から液晶コントローラ４１に、このプログラムを実行させるように制御する構成とすることができる。また、このプログラムは、液晶コントローラ４１、液晶ドライバ４４内の内蔵メモリに記憶させる構成としても良い。
【０１２７】
また、本実施の形態１では、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素を組み合わせて用いたカラー表示を実現する液晶表示装置について説明したが、本発明が適用される画像表示装置は、このような液晶表示装置に限定されるものではなく、単色表示の液晶表示装置についても適用することができ、さらに、例えば、ＥＬＤ（エレクトロルミネッセンスディスプレイ）やＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）等にも同様に適用することが可能である。
【０１２８】
また、本実施の形態１では、水平方向（画像表示面上で画像信号が順次伝達される方向）に隣接する各画素でのビットを拡張補正する場合について説明したが、フレームメモリ等の縦方向のラインを記憶する手段を備えることにより、縦方向（画像表示面上で画像信号が順次伝達される方向とは垂直な方向）に隣接する各画素のビットを拡張する補正を行うことが可能になる。さらに、各ラインごとに検出処理および拡張処理を施した画像データを記憶する手段を備えることにより、水平方向の拡張処理に加えて、縦方向、斜め方向に隣接する画素の拡張補正を組み合わせた処理を行うことも実現可能になる。加えて、本実施の形態１で説明したように、画像データを直線的に拡張する場合に限られず、曲線（例えば上に凸状または下に凸状など）的に拡張処理することも可能になる。このような全方向にわたる処理を実施すれば、より自由度が高く、より自然に近い画像を得ることができる。
【０１２９】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、本発明の画像処理装置を液晶表示装置に適用し、画像処理装置によって、６ビットのデジタル画像信号を１０ビットのデジタル画像信号に拡張して液晶表示装置に供給する場合について説明する。なお、以下の説明における本実施の形態２の液晶表示装置は、横１６００画素×縦１２００画素の表示画素数を有しているものとする。
【０１３０】
本実施の形態２の液晶表示装置は、実施の形態１の液晶表示装置と略同一の構成を有しており、液晶表示装置の構成については、図１の実施の形態１の液晶表示装置を参照するとして、以下ではその詳細な説明は省略する。
【０１３１】
本実施の形態２は、より高画質が要求されるような商品、例えば、大画面の液晶テレビ、モニタ等の用途に適した構成を備えている。
【０１３２】
図１１は、実施の形態２の画像処理装置の構成について示すブロック図である。
【０１３３】
図１１において、画像処理装置４３Ａは、制御手段１５１と、フレームメモリ１５２と、検出手段１５３と、信号拡張手段１５４とを有している。
【０１３４】
制御手段１５１には、液晶コントローラ（図示せず）が出力する６ビットの画像信号および制御信号が入力される。入力された制御信号は、フレームメモリ１５２、検出手段１５３、信号拡張手段１５４、および液晶ドライバ（図示せず）にそれぞれ出力される。また、入力された６ビットの画像信号は、フレームメモリ１５２に出力される。制御手段１５１は、フレームメモリ１５２、検出手段１５３、信号拡張手段１５４のそれぞれにて処理された画像データを、それぞれ、制御信号に同期させて液晶ドライバに出力されるように、各部を制御する。
【０１３５】
フレームメモリ１５２は、制御手段１５１から入力された６ビットの画像信号を、１フレーム、即ち１６００×１２００画素ずつ、順次、制御信号に同期して読み込む。また、信号拡張手段１５４によって拡張されて書き込まれた１０ビットの拡張画像信号を読み込み、その拡張画像信号を、１フレームづつ、液晶ドライバに出力する。
【０１３６】
検出手段１５３は、フレームメモリ１５２から出力された６ビットの画像信号を読み込み、ビット数が不足することにより、画像の品質を低下させる擬似輪郭となって表示される画像信号の不連続な部分を検出する。擬似輪郭は、自然画像では、本来、滑らかに階調変化するはずの部分が、画像データのビット数が不足することにより色の差によって見える階段状の縞（輪郭）である。
【０１３７】
検出手段１５３は、具体的には、まず、６ビットで表される画像信号について、同じレベルＬ（Ｌ：０〜６３の任意の整数）の信号が連続して２画素以上続き、このレベルＬの信号が連続する画素に引き続いて更に、Ｌ＋１またはＬ−１の信号が２画素以上連続して続く画像パターンを検出すると共に、同じ画像データが続く最初の画素の位置および同じ画像データが続く幅（画素数）を保持し、これらの位置および幅を、信号拡張手段１５４へ出力する。
【０１３８】
信号拡張手段１５４は、検出手段１５３によって検出された信号拡張の対象となる画素の６ビットの画像信号の下位に４ビットを追加して１０ビットの画像信号にする。この追加された４ビットの信号によって、６ビットの画像信号によるビット数不足により生じた画像上の不連続な部分が解消されて、滑らかに連続する画像が形成されるように拡張する。また、信号拡張の対象とならない画素の信号の下位には、４ビットのデータ“００００”を追加して１０ビットの画像信号にする。これにより、６ビットの画像信号が全て１０ビットの画像信号に変化される。信号拡張手段１５４によって拡張された１０ビットの拡張画像信号は、フレームメモリ１５２に書き込まれる。
【０１３９】
上記の検出手段１５３、信号拡張手段１５４のそれぞれにて行われる各処理は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれの画像信号について独立に行われる。また、これらの一連の処理が１フレーム、即ち１６００×１２００画素分行うことにより、一つの画像が表示される。
【０１４０】
なお、本実施の形態２では、隣接する画像データ値の差が１であり、且つ、同じ画像データ値が２画素以上連続したことを検出した場合に、信号拡張処理を行っているが、画像データ値の差、連続する画素数等の閾値は自由に設定することが可能である。
【０１４１】
次に、検出手段１５３の構成の詳細について、図１２を参照しながら説明する。
【０１４２】
検出手段１５３は、画像データ値比較手段１６１と、幅カウント手段１６２と、画素位置メモリ手段１６３と、幅メモリ手段１６４と、第一〜第三判定手段１６５〜１６７と、信号値交換手段１６８とを有している。
【０１４３】
画像データ値比較手段１６１は、フレームメモリ１５２に接続されており、フレームメモリ１５２から読み込んだ画像データが、隣接する画素同士で等しいかどうかを比較する。
【０１４４】
幅カウント手段１６２は、画像データ値比較手段１６１に接続されており、画像データ値比較手段１６１による比較結果から、同じ画像データが連続している場合に、画像データの幅に１を加えてカウントする。
【０１４５】
画素位置メモリ手段１６３は、画像データ値比較手段１６１に接続されており、画像データ値比較手段１６１による比較結果から、同じ画像データ値が連続する場合に、同じ画像データが連続する最初の画素の位置を保存する。
【０１４６】
幅メモリ手段１６４は、画像データ値比較手段１６１に接続されており、画像データ値比較手段１６１による比較結果から、同じ画像データ値の連続が終了した場合に、同じ画像データが連続する幅（画素数）を保存する。
【０１４７】
第一判定手段１６５は、幅カウント手段１６２、画素位置メモリ手段１６３、幅メモリ手段１６４に、それぞれ、接続されており、同じ画像データが連続する最初の位置と、次の画像データが連続する最初の位置との差が、同じ画像データが連続する幅と等しいかどうかを判定する。
【０１４８】
第二判定手段１６６は、第一判定手段１６５に接続されており、同じ画像データが連続する画素の画像データ値が、次の画像データが連続する画素の画像データ値より、１大きくなっているかどうかを判定する。
【０１４９】
第三判定手段１６７は、第二判定手段１６６に接続されており、同じ画像データが連続する画素の画像データ値が、次の画像データが連続する画素の画像データ値より、１小さくなっているかどうかを判定する。
【０１５０】
信号値交換手段１６８は、第二判定手段１６６に接続されており、第一判定手段１６５および第二判定手段１６６における判定がいずれも真であった場合に、フレームメモリ１５２内の信号拡張を行う部分の画像データを左右対称に交換する。
【０１５１】
次に、信号拡張手段１５４の構成について、図１３に示すブロック図に基づいて説明する。
【０１５２】
信号拡張手段１５４は、第一１６倍演算手段１６９と、第一減算手段１７０と、第二減算手段１７１と、第二１６倍演算手段１７２と、除算手段１７３と、加算手段１７４とを有している。
【０１５３】
第一１６倍演算手段１６９は、４ビットのビットシフト回路を有し、このビットシフト回路を用いて入力信号の入力値を１６倍にする演算を行う。
【０１５４】
第一減算手段１７０および第二減算手段１７１は、それぞれ、減算を行う減算回路を有し、この減算回路を用いて入力信号の入力値を減算する演算を行う。
【０１５５】
第二１６倍演算手段１７２は、４ビットのビットシフト回路を有し、このビットシフト回路を用いて入力信号を１６倍にする演算を行う。
【０１５６】
除算手段１７３は、除算回路を有し、この除算回路を用いて入力信号の入力値を除算する演算を行う。
【０１５７】
加算手段１７４は、加算回路を有し、この加算回路を用いて入力信号の入力値を加算する演算を行う。
【０１５８】
次に、上記構成の検出手段１５３および信号拡張手段１５４における処理の基本的なアルゴリズムについて、図１４および図１５に基づいて説明する。図１４は、検出手段１５３および信号拡張手段１５４における処理の前半部分を示しており、図１５は、検出手段１５３および信号拡張手段１５４における処理の後半部分を示している。
【０１５９】
なお、図１４および図１５において、ｎは、１フレームに配列されている各画素毎に、それぞれ画素位置の順番に従って付与された番号を示しており、１フレームに、１６００×１２００の画素が配列された本実施の形態２では、ｎは、１〜１９２００００の範囲で表される自然数である。また、１フレームの画像データ値は、順番に、Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄ１９２００００で表記している。また、ｉは、同じ画像データが２画素以上連続する部分毎に、それぞれ、順番に付与された番号を表しており、Ｓｉは、同じ画像データが連続する部分の最初の画素位置を表し、Ｗｉは、連続する画素数を表している。例えば、画像データ値が、Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３、Ｄ４＝Ｄ５となっている場合には、Ｓ１＝１、Ｗ１＝３、Ｓ２＝４、Ｗ２＝２が付与される。
【０１６０】
検出手段１５３および信号拡張手段１５４による処理が開始されると、まず、ステップ１によって、ｉ＝１およびｎ＝１を設定する。
【０１６１】
次に、ステップ２により、画像データＤｎ−１、Ｄｎ、Ｄｎ＋１を画像データ値比較手段１６１に読み込む。
【０１６２】
次に、ステップ３により、画像データ値比較手段１６１において、読み込まれた画像データから、画像データＤｎと、隣接する一つ前の画像データＤｎ−１とを比較する。
【０１６３】
ステップ３にて行われる比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ−１とが同じ値であった場合には、ステップ４に進み、画像データＤｎと、隣接する一つ後の画像データＤｎ＋１とを比較する。
【０１６４】
ステップ４にて行われる比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ＋１とが同じ値である場合には、画像データＤｎ−１、Ｄｎ、Ｄｎ＋１が全て同じ値であり、ステップ５に進み、幅メモリ手段１６４に記憶されている幅の値Ｗｉに幅カウント手段１６２にて＋１を加算し、ステップ９に進む。
【０１６５】
また、ステップ４での比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ＋１とが異なる値である場合には、画像データＤｎ−１と画像データＤｎとが同じ値であるが、画像データＤｎと画像データＤｎ＋１とが異なる値であることを示しており、画素位置ｎが同じ画素値の連続が終了する位置を示しているため、ＳｉおよびＷｉを保存すると共に、ｉをｉ＋１に更新する。
【０１６６】
また、ステップ３での比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ−１とが異なり、ステップ７での比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ＋１とが同じ値である場合には、画素位置ｎが同じ画像データ値が連続する画素のスタート位置を示しているため、同じ画像データ値が連続する画素のスタート位置を示すＳｉ＝ｎを画素位置メモリ手段１６３に記憶すると共に、連続する画素の数を示すＷｉ＝２を幅メモリ手段１６４に保存する。
【０１６７】
また、ステップ７での比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ＋１とが異なる場合には、画像データＤｎ−１、Ｄｎ、Ｄｎ＋１で、全て異なっており、画像データが連続していないため、画素位置メモリ手段１６３および幅メモリ手段１６４にて記憶および保存処理を行うことなく、ステップ９に進む。
【０１６８】
ステップ９では、ｎを（ｎ＋１）に更新する。ステップ１０では、ｎが１９２００００を超えているか否かを判定し、ｎが１９２００００を超えていない場合には、ステップ２に戻り、上記のステップ２〜１０の処理を（ｎ＋１）について行う。ｎが１９２００００を超えている場合には、図１５に示す検出処理の後半部分に進む。
【０１６９】
このような処理を、ｎ＝１から順番に、上記ステップ２〜１０の処理を繰り返し行うことにより、全てのｎ（ｎ：１〜１９２００００）について、検出処理の前半部分の処理が行われる。
【０１７０】
次に、検出手段１５３および信号拡張手段１５４における処理の後半部分について、図１５に基づいて説明する。この後半部分では、前半部分で保持された同じ画素が連続するスタート位置Ｓｉと、画像データが連続する画素数Ｗｉを用いて、拡張処理を実施する部分であるか否かの判定を行う。なお、以下の説明では、この後半処理において、スタート位置Ｓｉである連続する画素の画像データ値をＬｉとする。
【０１７１】
また、ＳｉとＳｉ＋Ｗｉとの中点に該当する画素位置をＭｉ、Ｓｉ＋１とＳｉ＋１＋Ｗｉ＋１との中点に該当する画素位置をＭｉ＋１とする。このＭｉおよびＭｉ＋１は、さらに正確には、Ｍｉ＝Ｓｉ＋［Ｗｉ／２］、Ｍｉ＋１＝Ｓｉ＋１＋［Ｗｉ＋１／２］で表される画素位置である。［］はガウス記号であり、例えば、［ａ］はａを超えない最大の整数を表す。
【０１７２】
まず、ステップ１１により、ｉ＝１を設定する。
【０１７３】
次に、ステップ１２により、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉであるか否かを判断し、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉであると判断された場合には、ステップ１３に進み、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉでないと判断された場合には、ステップ２５に進む。
【０１７４】
ステップ１３では、Ｌｉ−Ｌｉ＋１＝１であるか否かを判断し、Ｌｉ−Ｌｉ＋１＝１であると判断された場合には、ステップ１４に進み、Ｌｉ−Ｌｉ＋１＝１でないと判断された場合には、ステップ２３に進む。
【０１７５】
ステップ２３では、Ｌｉ＋１−Ｌｉ＝１であるか否かを判断し、Ｌｉ＋１−Ｌｉ＝１であると判断された場合には、ステップ２４に進み、信号拡張手段１５４にて信号拡張処理を行う。Ｌｉ＋１−Ｌｉ＝１でないと判断された場合には、ステップ２５に進む。
【０１７６】
ステップ１３により、Ｌｉ−Ｌｉ＋１＝１であると判断された場合、ステップ１４に進む。このステップ１４では、ｋ＝０を設定する。このｋは、０〜［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１で表される整数である。
【０１７７】
次に、ステップ１５にて、画素位置（Ｍｉ＋ｋ）の信号値と、画素位置（Ｍｉ＋１−１−ｋ）の信号値とを交換する。このステップ１５の処理が終了すると、ステップ１６に進み、ｋを（ｋ＋１）に更新する。
【０１７８】
次いで、ステップ１７に進み、更新されたｋ（＝ｋ＋１）が［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えているか否かを判断する。更新されたｋ（＝ｋ＋１）が［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えていない場合には、ステップ１５に戻り、ステップ１５の処理を（ｋ＋１）について行う。また、ステップ１６にて更新されたｋ（＝ｋ＋１）が［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えている場合には、ステップ１８に進む。このステップ１４〜１７の処理により、ｋ＝０〜［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１の全てにわたって、上記ステップ１５の処理が繰り返して行われる。
【０１７９】
ステップ１７の処理が終了すると、ステップ１８にて、信号拡張手段１５４により信号拡張処理を行う。
【０１８０】
ステップ１８の信号拡張処理が終了すると、ステップ１９に進む。このステップ１９では、ｋ＝０を設定する。このｋは、０〜［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１で表される整数である。
【０１８１】
次に、ステップ２０にて、画素位置（Ｍｉ＋ｋ）の信号値と画素位置（Ｍｉ−１−１−ｋ）の信号値とを交換する。ステップ２０の処理が終了すると、ステップ２１に進み、ｋを（ｋ＋１）に更新する。
【０１８２】
次いで、ステップ２２に進み、ステップ２１にて更新されたｋ（＝ｋ＋１）が［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えているか否かを判定する。［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えていない場合には、ステップ２０に戻り、ステップ２０の処理を（ｋ＋１）について行う。また、ステップ２１にて更新されたｋ（＝ｋ＋１）が［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えている場合には、ステップ２５に進む。このステップ１９〜２２にて、全てのｋ（ｋ：０〜［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１）にわたって、上記ステップ２０の処理が繰り返して行われる。
【０１８３】
次に、ステップ２５では、ｉを（ｉ＋１）に更新する。
【０１８４】
次に、ステップ２６では、ステップ２５にて更新されたｉ（＝ｉ＋１）がｉｅｎｄ−１を超えているか否かが判定される。ここで、ｉｅｎｄは、図１４に示す前半部分の処理で設定されたｉのうち最大の値を表している。ステップ２５にて更新されたｉ（＝ｉ＋１）がｉｅｎｄ−１を超えていない場合には、ステップ１２に戻り、ステップ１２〜２６の処理を（ｉ＋１）について行う。また、ステップ２５にて更新されたｉ（＝ｉ＋１）がｉｅｎｄ−１を超えている場合には、検出手段１５３および信号拡張手段１５４による処理を終了する。
【０１８５】
このようにして、ｉ＝１〜ｉｅｎｄ−１の全てにわたって、検出手段１５３および信号拡張手段１５４による後半処理が行われる。
【０１８６】
ここで、図１５に示す検出手段１５３および信号拡張手段１５４による後半処理について、さらに具体的に説明する。
【０１８７】
画像データ値が連続する画素のスタート位置Ｓｉ、連続する画素の幅（画素数）Ｗｉ（ｉ＝１、２、…、ｉｅｎｄ）が、図１４に示す前半処理によって保存されており、後半処理では、Ｓｉでの画像データ値をＬｉとして、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉ且つＬｉ−Ｌｉ＋１＝１、または、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉ且つＬｉ＋１−Ｌｉ＝１となる場合にのみ拡張処理を行い、連続する画像データ値ＬｉとＬｉ＋１との差が±２以上の場合には、信号拡張処理は行わない。また、実際の信号拡張手段１５４による画像データの拡張処理は、後述のように、画素の位置が、Ｍｉ〜Ｍｉ＋１−１の部分の画像データに対して行われる。
【０１８８】
Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉ且つＬｉ＋１−Ｌｉ＝１の場合には、そのまま信号拡張手段１５４にて信号拡張処理を行い、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉ且つＬｉ−Ｌｉ＋１＝１の場合には、Ｍｉから（Ｍｉ＋１−１）までの画像データを、Ｍｉと（Ｍｉ＋１−１）のデータを入れ替え、（Ｍｉ＋１）と（Ｍｉ＋１−２）のデータを入れ替え、Ｍｉ＋２とＭｉ＋１−３のデータを入れ替え、同様に、画素位置（Ｍｉ＋［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１）と（Ｍｉ＋１−［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］）とで表される画像データについて左右対称に画像データを入れ替えるまで、画像データの入れ替え処理を続けた後、信号拡張処理を行い、信号拡張処理が終了した後、再度、同じ操作を行うことにより、画像データを元に戻す。
【０１８９】
図１６は、信号拡張手段１５４による信号拡張処理の対象となる画像信号の一例を示した概略図である。
【０１９０】
図１６に示す例では、６ビットで表される信号レベルＬｉの画素が、Ｓｉをスタート位置の画素として、Ｗｉ個続き、さらに引き続いて、信号レベルＬｉ＋１（＝Ｌｉ＋１）の画素が、Ｓｉ＋１（＝Ｓｉ＋Ｗｉ）をスタート位置の画素として、Ｗｉ＋１個続いている場合を示している。フレームメモリ１５２には、このような内容が、図１７に示すように、ライン状に配列して記憶されている。
【０１９１】
次に、信号拡張手段１５４における信号拡張処理では、６ビットの信号レベルを１０ビットの信号レベルに拡張する。具体的には、６ビットの信号レベルＬｉおよびＬｉ＋１（Ｌｉ：０〜６３）は、１０ビット表現では、１６Ｌｉおよび１６（Ｌｉ＋１）（１６Ｌｉ：０〜１０２３）となるので、この信号レベル１６Ｌｉを有する画素であるＭｉ〜Ｓｉ＋１−１と信号レベル１６（Ｌｉ＋１）を有する画素であるＳｉ＋１〜Ｍｉ＋１−１との間を、１０ビットの信号である１６Ｌｉ＋ｊ（ｊ＝０〜１５の整数）によって、それぞれ、幅（画素数）［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／１６］毎に信号レベルが順次変化するように、６ビットで表されたそれぞれの画像信号のＬＳＢに４ビットを付加して、１０ビットの画像信号に拡張補正する。これにより、画像信号のビット数が１０ビットになり、ビット数不足により、信号レベルＬｉからＬｉ＋１に不連続に変化していた画像が、図１８に示すように、滑らかに線形的に変化するように階調補正することが可能になる。
【０１９２】
このような信号拡張手段１５４による信号拡張処理について、図１３および図１９を参照しながら説明する。図１９は、信号拡張手段１５４の信号拡張処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。
【０１９３】
なお、以下の説明において、Ｄｊは、画素位置ｊにおける６ビットの画像データ値を示し、Ｄｊ’は画素位置ｊの１０ビットの画像データ値を示している。
【０１９４】
まず、図１９のステップ１により、信号拡張処理が開始されると、ステップ１により、ｊ＝Ｍｉを設定する。
【０１９５】
次に、ステップ２によって、設定されたｊについて、信号拡張処理を行い、画素位置ｊの画像データＤｊについて拡張処理を行って、拡張画像データＤｊ’を算出する。
【０１９６】
この信号拡張手段１５４によって行われる信号拡張処理について、図１３を参照して説明する。信号拡張処理が開始されると、信号拡張手段１５４において、第一１６倍演算手段１６９では、画素位置Ｍｉの画像データＤＭｉを入力して、この画像データＤＭｉを１６倍する処理を行う。第一減算手段１７０では、画素位置ｊおよびＭｉを入力して、ｊ−Ｍｉの減算処理を行う。第二減算手段１７１では、画素位置Ｍｉ＋１およびＭｉを入力して、Ｍｉ＋１−Ｍｉの減算処理を行う。
【０１９７】
第一減算手段１７０によって減算処理された（ｊ−Ｍｉ）は、第二１６倍演算手段１７２に入力されて、１６（ｊ−Ｍｉ）を演算する処理を行う。
【０１９８】
除算手段１７３では、第二１６倍演算手段１７２によって演算された１６（ｊ−Ｍｉ）と、第二減算手段１７１によって演算された（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）とを入力して、これらを除算して、［１６（ｊ−Ｍｉ）／（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）］を演算する処理を行う。
【０１９９】
加算手段１７４では、第一１６倍演算手段１６９によって演算された１６ＤＭｉと、除算手段１７３によって演算された［１６（ｊ−Ｍｉ）／（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）］とを入力して、これらの演算値を加算して、１０ビットに拡張された画像信号Ｄｊ’＝１６ＤＭｉ＋［１６（ｊ−Ｍｉ）／（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）］を演算する。ここで、ＤＭｉは、Ｍｉでの６ビットデータ値であり、データの入れ替えを行っていない（Ｌｉ＋１−Ｌｉ＝１）場合、ＤＭｉ＝Ｌｉとなり、データの入れ替えを行った（Ｌｉ−Ｌｉ＋１＝１）場合，ＤＭｉ＝Ｌｉ＋１となる。
【０２００】
信号拡張手段１５４によるｊについての信号拡張処理が終了すると、続いて、ステップ３において、ｊをｊ＋１に更新する。
【０２０１】
ステップ４では、ステップ３にて更新されたｊ（＝ｊ＋１）が（Ｍｉ＋１−１）を超えているか否かを判定する。そして、このｊが（Ｍｉ＋１−１）を超えていない場合には、ステップ２に戻り、ステップ２の処理を（ｊ＋１）について行う。ｊが（Ｍｉ＋１−１）を超えている場合には、信号拡張処理を終了する。
【０２０２】
以上に説明した実施の形態２の画像処理装置は、検出手段１５３によって、同じ画像データ値Ｌが連続し、さらに、その画像データ値よりも１大きい画像データ値（Ｌ＋１）または１小さい画像データ値（Ｌ−１）が連続する画素の部分を検出すると共に、その画素のスタート位置Ｓｉおよび画素数Ｗｉを保持し、信号拡張手段１５４によって、検出手段１５３に保持されたスタート位置Ｓｉ、画素数Ｗｉによって、６ビットの画像データを１０ビットの拡張画像データに拡張補正するので、表示パネル（図示せず）が有する表現性能を出し切ることができ、ビット数不足により、画像信号の不連続な部分を解消して、線形的に階調変化する画像信号とすることができる。
【０２０３】
なお、本実施の形態２では、実施の形態１と同様に、画像処理装置が液晶コントローラと液晶ドライバとの間に設置された場合について説明したが、画像処理装置は、他の箇所に設置されていても良い。例えば、液晶コントローラ内に設置してもよい。
【０２０４】
このように液晶コントローラ内に画像処理装置を設置する場合には、画像処理装置と信号処理部とを、それぞれ個別の回路により構成してもよいが、汎用的処理を可能にするために、これらを１チップ化したマイクロプロセッサにより構成して、画像処理を行うようにしてもよい。
【０２０５】
また、図１４、図１５、図１９によって説明した上述の各画像処理フローチャートのプログラムは、外部ホストシステム（図示せず）の外部メモリに記憶される。そして、外部ホストシステムから液晶コントローラに、このプログラムを実行させるように制御することにより、上記に説明した画像処理機能が実現される。さらに、このプログラムは、液晶コントローラ、液晶ドライバ内の内臓メモリに記憶させる構成としてもよい。
【０２０６】
また、本実施の形態２では、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素を組み合わせて用いてカラー表示を実現する液晶表示装置について説明したが、本発明が適用される画像表示装置は、このような液晶表示装置に限定されるものではなく、単色表示の液晶表示装置においても適用することができ、さらに、例えば、ＥＬＤ（エレクトロルミネッセンスディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）等にも同様に適用することが可能である。
【０２０７】
また、本実施の形態２では、水平方向に隣接する各画素のビットを拡張補正する場合について説明したが、鉛直方向に隣接する各画素のビットを拡張する補正を行う構成としてもよい。さらに、水平方向および縦方向に加えて、斜め方向の拡張処理を組み合わせて行うことも可能である。また、加えて、本実施の形態２で説明したように、画像データを直線的に拡張する場合に限られず、曲線的に拡張処理することも可能である。このような全方向にわたる処理を実施すれば、より自由度が高く、より自然に近い画像を得ることができる。
【０２０８】
以上実施の形態１および２に基づいて説明した本発明によれば、簡単な回路構成により、カラー画像の各色成分に対して、所定の画素幅を持った画像データを比較して、拡張される前の画像データでは切り捨てられていた下位ビットの値を付加して、滑らかに線形変化する画像信号拡張処理を行って、高ビットの信号を予測し復元することができる。これにより、色分解能を向上させることができ、高品位な画像表示を実現することができる。
【０２０９】
上記の実施の形態１および２で用いた所定の画素幅は、自動的に最適な値に補完することができ、また、画像ごとに、また、同じ画像でも処理する部分によって異なるものとすることができる。
【０２１０】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、上記実施の形態１の検出、拡張の処理をブロック単位で行う場合である。ここでは、実施の形態１と同様、本発明の画像処理装置を液晶表示装置に適用し、その画像処理装置によって、６ビットのデジタル画像信号を８ビットのデジタル画像信号に拡張して液晶表示装置の液晶ドライバ４４に供給する場合について説明する。なお、以下の説明における本実施の形態３で用いられている液晶表示装置は、横６４０画素×縦４８０画素の表示画素を有しているものとする。また、本実施の形態３の液晶表示装置は、上記実施の形態１の液晶表示装置１の各構成部材と同一の構成については、図１の液晶表示装置１の説明を参照するものとし、以下ではその詳細な説明は省略する。
【０２１１】
図２０は、本発明の画像処理装置における実施の形態３の構成例を示すブロック図である。
【０２１２】
図２０において、画像処理装置４３Ｂは、制御手段２５１と、ブロック化手段２５２と、メモリ２５３と、検出手段２５４と、信号拡張手段２５５とを有している。
【０２１３】
制御手段２５１には、液晶コントローラ４１が出力する６ビットの画像信号および制御信号が入力される。入力された制御信号は、ブロック化手段２５２、メモリ２５３、検出手段２５４、信号拡張手段２５５および液晶ドライバ４４にそれぞれ出力される。また、入力された６ビットの画像信号は、制御手段２５１からブロック化手段２５２に出力される。制御手段２５１は、ブロック化手段２５２、メモリ２５３、検出手段２５４、および信号拡張手段２５５のそれぞれで処理された画像データをそれぞれ、制御信号に同期させて液晶ドライバ４４に順次出力させるように各部を制御する。
【０２１４】
ブロック化手段２５２は、制御手段２５１から入力された６ビットの画像信号を、例えば６４画素分を１ブロックとし、制御手段２５１から入力された制御信号に同期させて、１ブロック分づつ分割してメモリ２５３に出力する。
【０２１５】
メモリ２５３では、ブロック化手段２５２から入力された６ビットの画像信号を、１ブロック分づつ、順次、制御信号に同期して読み込む。また、信号拡張手段２５５によって拡張されて書き込まれた８ビットの拡張画像信号を読み込み、その拡張画像信号を液晶ドライバ４４に出力する。
【０２１６】
検出手段２５４は、メモリ２５３から出力された６ビットの画像信号を１ブロック分づつ読み込み、ビット数が不足することにより、画像の品質を低下させる擬似輪郭となって表示される画像信号の不連続な部分を検出する。擬似輪郭は、自然画像では、本来、滑らかに階調変化するはずの部分が、画像データのビット数が不足することにより色の差になって見える階段状の縞（輪郭）である。
【０２１７】
検出手段２５４は、具体的には、まず、６ビットで表される画像信号について、同じレベルＬ（Ｌ：０〜６３の任意の整数）の信号が連続して２画素以上続き、このレベルＬの信号が連続する画素に引き続いて更に、（Ｌ＋１）または（Ｌ−１）の信号が２画素以上連続して続く画像パターンを検出すると共に、同じ画像データが続く最初の画素の位置および同じ画像データが続く幅（画素数）を保持し、これらの位置および幅を、信号拡張手段２５５へ出力する。
【０２１８】
信号拡張手段２５５は、検出手段２５４によって検出された信号拡張の対象となる画素の６ビットの画像信号の下位に２ビットを追加して８ビットの画像信号にする。この追加された２ビットの信号によって、６ビットの画像信号によるビット不足により生じた画像上の不連続な部分が解消されて、滑らかに連続する画像が形成されるように拡張する。また、信号拡張の対象とはならない画素の信号の下位には、固定の２ビットのデータ“００”（または“１１”）を追加して８ビットの画像信号にする。これにより、６ビットの画像信号が全て８ビットの画像信号に拡張される。信号拡張手段２５５によって拡張された８ビットの拡張画像信号は、メモリ２５３に書き込まれる。
【０２１９】
上記の検出手段２５４および信号拡張手段２５５のそれぞれにより行われる各処理は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれの画像信号について独立に行われる。また、これらの一連の処理が１ブロック分終了すると、次のブロックに対しても同じ処理が順次行われ、最終的に（６４０／６４）×４８０＝４８００ブロック分の処理を順次行うことにより一つの画像が表示される。
【０２２０】
なお、１ブロックを構成する画像信号の画素数を大きくすると、必要となるメモリ容量が増加するのでコストは増大するが、画質の改善効果も増大する。これとは逆に、１ブロックを構成する画像信号の画素数を小さくすると、画質の改善効果は減少するが、必要となるメモリ容量が減少するのでコストも低減される。本実施の形態３では、１ブロックを６４画素としているが、この値は想定するコスト、メモリの容量や画質の改善効果などにより自由に設定することができる。
【０２２１】
また、本実施の形態３では、隣接する画像データ値の差が１であり、且つ、同じ画像データ値が２画素以上連続したことを検出した場合に信号拡張処理を行っているが、画像データ値の差、連続する画素数等の閾値は自由に設定することができる。
【０２２２】
次に、検出手段２５４の構成の詳細について、図２１を参照しながら説明する。
【０２２３】
検出手段２５４は、画像データ値比較手段２６１と、幅カウント手段２６２と、画素位置メモリ手段２６３と、幅メモリ手段２６４と、第一〜第三判定手段２６５〜２６７と、信号値交換手段２６８とを有している。
【０２２４】
画像データ値比較手段２６１は、図２０のメモリ２５３に接続されており、メモリ２５３から読み込んだ画像データが、隣接する画素同士で等しいかどうかを比較する。
【０２２５】
幅カウント手段２６２は、画像データ値比較手段２６１に接続されており、画像データ値比較手段２６１による比較結果から、同じ画像データが連続している場合に、画像データの幅に１を加えてカウントする。
【０２２６】
画素位置メモリ手段２６３は、画像データ値比較手段２６１に接続されており、画像データ値比較手段２６１による比較結果から、同じ画像データ値が連続する場合に、同じ画像データが連続する最初の画素の位置を保存する。
【０２２７】
幅メモリ手段２６４は、画像データ値比較手段２６１に接続されており、画像データ値比較手段２６１による比較結果から、同じ画像データ値の連続が終了した場合に、同じ画像データが連続する幅（画素数）を保存する。
【０２２８】
第一判定手段２６５は、幅カウント手段２６２、画素位置メモリ手段２６３および幅メモリ手段２６４にそれぞれ接続されており、同じ画像データが連続する最初の位置と、次の画像データが連続する最初の位置との差が、同じ画像データが連続する幅と等しいかどうかを判定する。
【０２２９】
第二判定手段２６６は、第一判定手段２６５に接続されており、同じ画像データが連続する画素の画像データ値（第１の画素値）が、次の画像データが連続する画素の画像データ値（第２の画素値）より、例えば１大きくなっているかどうかを判定する。
【０２３０】
第三判定手段２６７は、第二判定手段２６６に接続されており、同じ画像データが連続する画素の画像データ値（第１の画素値）が、次の画像データが連続する画素の画像データ値（第２の画素値）より、例えば１小さくなっているかどうかを判定する。
【０２３１】
信号値交換手段２６８は、第一判定手段２６５および第二判定手段２６６における判定がいずれも真であった場合に、メモリ２５３内の信号拡張処置を行う部分の画像データを左右対称に交換する。
【０２３２】
このような構成を有する検出手段２５４において、画像データ値比較手段２６１、幅カウント手段２６２、画素位置メモリ手段２６３および幅メモリ手段２６４は、後述の図２３に示す前半部分の処理を行い、第一判定手段２６５、第二判定手段２６６、第三判定手段２６７、信号値交換手段２６８は、後述の図２４に示す後半部分の処理を行う。
【０２３３】
次に、信号拡張手段２５５の構成について、図２２に示すブロック図に基づいて説明する。
【０２３４】
図２２において、信号拡張手段２５５は、第一４倍演算手段２６９と、第一減算手段２７０と、第二減算手段２７１と、第二４倍演算手段２７２と、除算手段２７３と、加算手段２７４とを有している。
【０２３５】
第一４倍演算手段２６９は、２ビットのビットシフト回路を有し、このビットシフト回路を用いて入力信号の入力値を４倍にする演算（４ＤＭｉ）を行う。
【０２３６】
第一減算手段２７０および第二減算手段２７１はそれぞれ、減算を行う減算回路を有し、この減算回路を用いて入力信号の入力値を減算する演算（ｊ−ＭｉおよびＭｉ＋１−Ｍｉ）を行う。
【０２３７】
第二４倍演算手段２７２は、２ビットのビットシフト回路を有し、このビットシフト回路を用いて入力信号の入力値を４倍にする演算（４（ｊ−Ｍｉ））を行う。
【０２３８】
除算手段２７３は、除算回路を有し、この除算回路を用いて入力信号の入力値を除算する演算（［４（ｊ−Ｍｉ）／（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）］）を行う。
【０２３９】
加算手段２７４は、加算回路を有し、この加算回路を用いて入力信号の入力値を加算する演算（４ＤＭｉ＋［４（ｊ−Ｍｉ）／（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）］）を行う。
【０２４０】
次に、上記構成の検出手段２５４および信号拡張手段２５５における処理の基本的なアルゴリズムについて、図２３および図２４に基づいて説明する。
【０２４１】
図２３は、図２１の検出手段２５４および図２２の信号拡張手段２５５における処理の前半部分を示しており、図２４は、図２１の検出手段２５４および図２２の信号拡張手段２５５における処理の後半部分を示している。
【０２４２】
図２３および図２４において、ｎは、各ブロックに配列されている各画素毎に、それぞれ画素位置の順番に従って付与された番号を表しており、１ブロックを構成する画素数が６４である本実施の形態３では、ｎは１〜６４の範囲で表される自然数である。また、それぞれの画素の画像データ値は、各画素位置に付与されたｎに対応して、Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄ６４で表記している。また、ｉは、同じ画像データが２画素以上連続する部分毎に、それぞれ、一端から順番に付与された番号を表しており、Ｓｉは、同じ画像データが連続する部分の最初の画素位置を表し、Ｗｉは、連続する画素数を表している。例えば、画像データ値が、Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３、Ｄ４＝Ｄ５となっている場合には、Ｓ１＝１、Ｗ１＝３、Ｓ２＝４、Ｗ２＝２が付与される。
【０２４３】
図２３に示すように、検出手段２５４による処理が開始されると、まず、ステップ１にて、ｉ＝１およびｎ＝１を設定する。
【０２４４】
次に、ステップ２により、画像データＤｎ−１、Ｄｎ、Ｄｎ＋１を画像データ値比較手段２６１に読み込む。
【０２４５】
次に、ステップ３により、画像データ値比較手段２６１において、読み込まれた画像データから、画像データＤｎと、隣接する一つ前の画像データＤｎ−１とを比較する。
【０２４６】
ステップ３にて行われる比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ−１とが同じ値であった場合（ステップ３でＹｅｓ）には、ステップ４に進み、画像データＤｎと、隣接する一つ後の画像データＤｎ＋１とを比較する。
【０２４７】
ステップ４にて行われる比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ＋１とが同じ値である場合（ステップ４でＹｅｓ）には、画像データＤｎ−１、Ｄｎ、Ｄｎ＋１が全て同じ値であり、ステップ５に進み、幅メモリ手段２６４に記憶されている幅の値Ｗｉに幅カウント手段２６２にて＋１を加算し、ステップ９に進む。
【０２４８】
また、ステップ４における比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ＋１とが異なる値である場合（ステップ４でＮｏ）には、画像データＤｎ−１と画像データＤｎとは同じ値であるが、画像データＤｎと画像データＤｎ＋１とが異なる値であることを示しており、画素位置ｎが同じ画素値の連続が終了する位置を示しているため、画素位置メモリ手段２６３および幅メモリ手段２６４に、それぞれ、ＳｉおよびＷｉを保存すると共に、ｉをｉ＋１に更新する。
【０２４９】
また、ステップ３での比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ−１とが異なり（ステップ３でＮｏ）、ステップ７での比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ＋１とが同じ値である場合（ステップ７でＹｅｓ）には、画素位置ｎが同じ画像データ値が連続する画素のスタート位置を示しているため、Ｓｉ＝ｎを画素位置メモリ手段２６３に記憶すると共に、連続する画素の数を示すＷｉ＝２を幅メモリ手段２６４に保存し、ステップ９に進む。
【０２５０】
また、ステップ７における比較結果により、画像データＤｎと画像データＤｎ＋１とが異なる値である場合（ステップ７でＮｏ）には、画像データＤｎ−１、Ｄｎ、Ｄｎ＋１が、全て異なっており、画像データが連続していないため、画素位置メモリ手段２６３および幅メモリ手段２６４にて記憶および保存処理を行うことなく、ステップ９に進む。
【０２５１】
ステップ９では、ｎを（ｎ＋１）に更新する。ステップ１０では、ｎが１ブロック中の画素数６４を超えているか否かを判定し、ｎが６４を超えていない場合（ステップ１０でＮｏ）には、ステップ２に戻り、上記のステップ２〜１０の処理を（ｎ＋１）について行う。ｎが６４を超えている場合（ステップ１０でＹｅｓ）には、図２４に示す検出処理の後半部分に進む。
【０２５２】
このような処理を、ｎ＝１から順番に、上記ステップ２〜１０の処理を繰り返して行うことにより、１ブロック中の全てのｎ（ｎ：１〜６４）について、検出手段２５４および信号拡張手段２５５の前半部分の処理を行う。
【０２５３】
続いて、検出手段２５４および信号拡張手段２５５における処理の後半部分について、図２４に基づいて説明する。この後半部分では、前半部分で保持された同じ画素が連続するスタート位置Ｓｉと、同じ画素値の画像データが連続する画素数Ｗｉを用いて、拡張処理を施す部分であるか否かを判定し、信号拡張する処理を行う。なお、以下の説明では、この後半処理において、スタート位置Ｓｉである連続する画素の画像データ値をＬｉとする。
【０２５４】
また、ＳｉとＳｉ＋Ｗｉとの中点に該当する画素位置をＭｉ、Ｓｉ＋１とＳｉ＋１＋Ｗｉ＋１との中点に該当する画素位置をＭｉ＋１とする。このＭｉおよびＭｉ＋１は、さらに正確には、Ｍｉ＝Ｓｉ＋［Ｗｉ／２］、Ｍｉ＋１＝Ｓｉ＋１＋［Ｗｉ＋１／２］で表される画素位置である。なお、［］はガウス記号であり、［ａ］はａを超えない最大の整数を表す。
【０２５５】
図２４に示すように、まず、ステップ１１により、ｉ＝１を設定する。
【０２５６】
次に、ステップ１２では、第一判定手段２６５にてＳｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉであるか否かを判断し、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉであると判断された場合（ステップ１２でＹｅｓ）には、ステップ１３に進み、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉでないと判断された場合（ステップ１２でＮｏ）には、ステップ２５に進む。
【０２５７】
ステップ１３では、第二判定手段２６６にてＬｉ−Ｌｉ＋１＝１であるか否かを判断し、Ｌｉ−Ｌｉ＋１＝１であると判断された場合（ステップ１３でＹｅｓ）には、ステップ１４に進み、Ｌｉ−Ｌｉ＋１＝１でないと判断された場合（ステップ１３でＮｏ）には、ステップ２３に進む。
【０２５８】
ステップ２３では、第三判定手段２６７にてＬｉ＋１−Ｌｉ＝１であるか否かを判断し、Ｌｉ＋１−Ｌｉ＝１であると判断された場合（ステップ２３でＹｅｓ）には、ステップ２４に進み、ステップ２４以降、信号拡張手段２５５による信号拡張処理を行う。Ｌｉ＋１−Ｌｉ＝１でないと判断された場合（ステップ２３でＮｏ）には、ステップ２５に進む。
【０２５９】
ステップ１３により、Ｌｉ−Ｌｉ＋１＝１であると判断された場合（ステップ１３でＹｅｓ）、ステップ１４に進む。このステップ１４では、ｋ＝０を設定する。このｋは、０〜［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１で表される整数である。
【０２６０】
次に、ステップ１５にて、信号値交換手段２６８によって画素位置（Ｍｉ＋ｋ）の信号値と画素位置（（Ｍｉ＋１−１）−ｋ）の信号値とを交換する。ステップ１５の処理が終了すると、ステップ１６に進み、ｋを（ｋ＋１）に更新する。
【０２６１】
次いで、ステップ１７に進み、更新されたｋ（＝ｋ＋１）が［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えているか否かを判定する。［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えていない場合（ステップ１７でＮｏ）には、ステップ１５に戻り、ステップ１５の処理を（ｋ＋１）について行う。また、ステップ１６にて更新されたｋ（＝ｋ＋１）が［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えている場合（ステップ１７でＹｅｓ）には、ステップ１８に進む。このステップ１４〜１７にて、全てのｋ（ｋ：０〜［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１）にわたって、上記ステップ１５の処理が繰り返して行われる。
【０２６２】
ステップ１７の処理が終了すると、次に、ステップ１８以降、信号拡張手段２５５による信号拡張処理を行う。
【０２６３】
信号拡張処理のステップ１９に進む。ステップ１９では、ｋ＝０を設定する。このｋは、０〜［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１で表される整数である。
【０２６４】
次に、ステップ２０にて、画素位置（Ｍｉ＋ｋ）の信号値と画素位置（（Ｍｉ＋１−１）−ｋ）の信号値とを交換する。ステップ２０の処理が終了すると、ステップ２１に進み、ｋを（ｋ＋１）に更新する。
【０２６５】
次いで、ステップ２２に進み、ステップ２１にて更新されたｋ（＝ｋ＋１）が［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えているかいないかを判定する。［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えていない場合（ステップ２２でＮｏ）には、ステップ２０に戻り、ステップ２０の処理を（ｋ＋１）について行う。また、ステップ２１にて更新されたｋ（＝ｋ＋１）が［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１を超えている場合（ステップ２２でＹｅｓ）には、ステップ２５に進む。このステップ１９〜２２により、全てのｋ（ｋ：０〜［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１）にわたって、上記ステップ２０の処理が繰り返して行われる。
【０２６６】
次に、ステップ２５では、ｉを（ｉ＋１）に更新する。
【０２６７】
次に、ステップ２６では、ステップ２５にて更新されたｉ（＝ｉ＋１）がｉｅｎｄ−１を超えているか否かが判定される。ここで、ｉｅｎｄは、図２３に示す前半部分の処理で設定されたｉのうち最大の値を表している。ステップ２５にて更新されたｉ（ｉ＝ｉ＋１）がｉｅｎｄ−１を超えていない場合には、ステップ１２に戻り、ステップ１２〜２６の処理を（ｉ＋１）について行う。また、ステップ２５にて更新されたｉ（ｉ＝ｉ＋１）がｉｅｎｄ−１を超えている場合には、検出手段２５４および信号拡張手段２５５による処理を終了する。
【０２６８】
このようにして、ｉ＝１〜ｉｅｎｄ−１の全てにわたって、検出手段２５４および信号拡張手段２５５による後半処理が行われる。
【０２６９】
ここで、図２４に示す検出手段２５４および信号拡張手段２５５による後半処理について、さらに具体的に説明する。
【０２７０】
画像データ値が連続する画素のスタート位置Ｓｉ、連続する画素の幅（画素数）Ｗｉ（ｉ＝１、２、…、ｉｅｎｄ）が、図２３に示す前半処理によって保存されており、図２４に示す後半処理では、Ｓｉでの画像データ値をＬｉとして、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉ且つＬｉ−Ｌｉ＋１＝１、または、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉ且つＬｉ＋１−Ｌｉ＝１となる場合（低周波部分）にのみ処理拡張を行い、連続する画像データ値ＬｉとＬｉ＋１との差が±２以上の場合（高周波部分）には、信号拡張処理は行わない。また、実際の信号拡張手段による画像データの拡張処理は、画素の位置が、Ｍｉ〜Ｍｉ＋１−１の部分の画像データに対して行われる。
【０２７１】
Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝Ｗｉ且つＬｉ＋１−Ｌｉ＝１の場合には、そのまま信号拡張手段２５５にて信号拡張処理を行い、Ｓｉ＋１−Ｓｉ＝ＷｉかつＬｉ−Ｌｉ＋１＝１の場合には、Ｍｉから（Ｍｉ＋１−１）までの画像データを、画素位置Ｍｉと（Ｍｉ＋１−１）の画像データを入れ替え、画素位置（Ｍｉ＋１）と（Ｍｉ＋１−２）の画像データを入れ替え、画素位置（Ｍｉ＋２）と（Ｍｉ＋１−３）の画像データを入れ替え、同様に、画素位置（Ｍｉ＋［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］−１）と（Ｍｉ＋１−［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／２］）とで表される画像データについて左右対称に画像データを入れ替えるまで、画像データの入れ替え処理を続けた後、信号拡張処理を行い、信号拡張処理が終了した後、再度、同じ操作を行うことにより、画像データを元に戻す。このように入れ替え処理を行う理由としては、第１の画素値が第２の画素値よりも小さい場合と大きい場合とで、同じ信号拡張処理を行うことができるためである。
【０２７２】
図２５は、信号拡張手段２５５による信号拡張処理の対象となる拡張処理前の画像信号の一例を示した概略図である。
【０２７３】
図２５に示す例では、６ビットで表される信号レベルＬｉの画素が、Ｓｉをスタート位置の画素として、Ｗｉ個続き、さらに引き続いて、信号レベルＬｉ＋１（＝Ｌｉ＋１）の画素が、Ｓｉ＋１（＝Ｓｉ＋Ｗｉ）をスタート位置として、Ｗｉ＋１個続いている場合を示している。メモリ２５３には、このような内容が、図２６に示すように、ライン状に並列して記憶されている。なお、ＭｉおよびＭｉ＋１は、それぞれ、Ｍｉ＝Ｓｉ＋［Ｗｉ／２］、Ｍｉ＋１＝Ｓｉ＋１＋［Ｗｉ＋２／２］（ガウス記号［ａ］はａを超えない最大の整数）で示される値であり、Ｍｉ〜Ｍｉ＋１−１の範囲の画素に対して信号拡張処理が行われる。
【０２７４】
次に、信号拡張手段２５５における信号拡張処理の詳細について、図２２および図２７を参照しながら説明する。図２７は、信号拡張手段２５５の信号拡張処理のアルゴリズムを説明するフローチャートである。
【０２７５】
図２７に示すように、信号拡張手段２５５における信号拡張処理では、６ビットの信号レベルを８ビットの信号レベルに拡張する。具体的には、６ビットの信号レベルＬｉおよびＬｉ＋１（Ｌｉ：０〜６３）は、８ビット表現では、４Ｌｉおよび４（Ｌｉ＋１）（４Ｌｉ：０〜２５５）となるので、この信号レベル４Ｌｉを有する画素であるＭｉ〜（Ｓｉ＋１−１）と信号レベル４（Ｌｉ＋１）を有する画素であるＳｉ＋１〜Ｍｉ＋１−１との間を、８ビット信号である４Ｌｉ、４Ｌｉ＋１、４Ｌｉ＋２、４Ｌｉ＋３によって、それぞれ、幅（画素数）［（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）／４］毎に信号レベルが順次変化するように、６ビットで表されたそれぞれの画像信号のＬＳＢに２ビットを付加して、８ビットの画像信号に拡張補正する。これにより、画像信号のビット数が８ビットになり、ビット不足により、信号レベルＬｉからＬｉ＋１に不連続に変化していた画像が、図２８に示すように、滑らかに線形的に変化するように階調補正（即ち、第一の画素値から第二の画素値のレベルに順次変化するように拡張補正）することが可能になる。
【０２７６】
なお、以下の説明において、Ｄｊは、画素位置ｊにおける６ビットの画像データ値を示し、Ｄｊ’は、信号拡張処理後の画素位置ｊの８ビットの画像データ値を示している。
【０２７７】
信号拡張手段２５５による信号拡張処理が開始されると、図２７に示すように、まず、ステップ１でｊ＝Ｍｉを設定する。
【０２７８】
次に、ステップ２では、設定されたｊについて、信号拡張処理を行い、画素位置ｊの６ビットの画像データＤｊについて拡張処理を行って、８ビットの拡張画像データＤｊ’を算出する。
【０２７９】
この信号拡張手段２５５によって行われる信号拡張処理について、図２２を参照して説明する。信号拡張処理が開始されると、信号拡張手段２５５において、第一４倍演算手段２６９では、画素位置Ｍｉの画像データＤＭｉを入力して、入力された画像データＤＭｉを４倍する処理を行う。第一減算手段２７０では、画素位置ｊおよびＭｉを入力して、（ｊ−Ｍｉ）の減算処理を行う。第二減算手段２７１では、画素位置Ｍｉ＋１およびＭｉを入力して、（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）の減算処理を行う。
【０２８０】
第一減算手段２７０によって減算された（ｊ−Ｍｉ）は、第二４倍演算手段２７２に入力されて、この第二４倍演算手段２７２では、入力された（ｊ−Ｍｉ）を４倍にして４（ｊ−Ｍｉ）を演算する処理を行う。
【０２８１】
除算手段２７３では、第二４倍演算手段２７２によって演算された４（ｊ−Ｍｉ）と、第二減算手段７１によって演算された（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）とを入力して、これらを除算して、［４（ｊ−Ｍｉ）／（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）］を演算する処理を行う。
【０２８２】
加算手段２７４では、第一４倍演算手段２６９によって演算された４ＤＭｉと、除算手段２７３によって演算された［４（ｊ−Ｍｉ）／（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）］とを入力して、これらの演算値を加算して、８ビットに拡張された画像信号Ｄｊ’＝４ＤＭｉ＋［４（ｊ−Ｍｉ）／（Ｍｉ＋１−Ｍｉ）］を演算する。ここで、ＤＭｉは、Ｍｉでの６ビットデータ値であり、データの入れ替えを行っていない（Ｌｉ＋１−Ｌｉ＝１）場合、ＤＭｉ＝Ｌｉとなり、データの入れ替えを行った（Ｌｉ−Ｌｉ＋１＝１）場合、ＤＭｉ＝Ｌｉ＋１となる。
【０２８３】
信号拡張手段２５５による信号拡張処理が終了すると、続いて、図２７のステップ３において、ｊをｊ＋１に更新する。
【０２８４】
ステップ４では、ステップ３にて更新されたｊ（＝ｊ＋１）が（Ｍｉ＋１−１）を超えているか否かを判定する。このｊが（Ｍｉ＋１−１）を超えていない場合（ステップ４でＮｏ）には、ステップ２に戻り、ステップ２の処理を（ｊ＋１）について行う。ｊが（Ｍｉ＋１−１）を超えている場合（ステップ４でＹｅｓ）には、信号拡張処理を終了する。
【０２８５】
以上に説明した本実施の形態３の画像処理装置は、ブロック化手段２５２によって、所定の画素数を１ブロックとし、１ブロックごとに分割して各入力画像信号を伝達し、検出手段２５４によって、同じ画像データ値Ｌが連続し、さらに、その画像データ値より１大きい画像データ値（Ｌ＋１）または１小さい画像データ値（Ｌ−１）が連続する画素の部分を検出すると共に、その画素のスタート位置Ｓｉおよび画素数Ｗｉを保持し、信号拡張手段２５５によって、検出手段２５４に保持されたスタート位置Ｓｉ、画素数Ｗｉによって、６ビットの画像データを８ビットの拡張画像データに拡張補正するので、液晶パネル４５が有する表現性能を出し切ることができ、ビット数不足により、画像信号の不連続な部分を解消して、線形的に階調変化する画像信号とすることができる。
【０２８６】
なお、本実施の形態３の画像処理装置４３は、図１に示すように、液晶コントローラ４１と液晶ドライバ４４との間に設置されているが、画像処理装置４３は、他の箇所に設置されていても良く、例えば、液晶コントローラ４１内に設置してもよい。
【０２８７】
このように液晶コントローラ４１内に画像処理装置４３を設置する場合には、画像処理装置４３と信号処理部４１ｂとを、それぞれ個別の回路により構成してもよいが、汎用的処理を可能にするために、これらを１チップ化したマイクロプロセッサにより構成して、画像処理を行うようにしてもよい。
【０２８８】
この場合、図２３、図２４および図２７によって説明した上述の各画像処理フローチャートのプログラムを外部ホストシステム２の外部メモリ２２に記憶させておき、外部ホストシステム２から液晶コントローラ４１に、このプログラムを実行させるように制御する構成とすることができる。また、このプログラムは、液晶コントローラ４１、液晶ドライバ４４内の内蔵メモリに記憶させる構成としても良い。
【０２８９】
また、本実施の形態３では、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素を組み合わせて用いたカラー表示を実現する液晶表示装置について説明したが、本発明が適用される画像表示装置は、このような液晶表示装置に限定されるものではなく、単色表示の液晶表示装置についても適用することができ、さらに、例えば、ＥＬＤ（エレクトロルミネッセンスディスプレイ）やＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）等にも同様に適用することが可能である。
【０２９０】
また、本実施の形態３では、水平方向に隣接する各画素でのビットを拡張補正する場合について説明したが、フレームメモリ等の縦方向のラインを記憶する手段を備えることにより、縦方向に隣接する各画素のビットを拡張する補正を行うことが可能になる。さらに、各ラインごとに検出処理および拡張処理を施した画像データを記憶する手段を備えることにより、水平方向の拡張処理に加えて、縦方向、斜め方向に隣接する画素の拡張補正を組み合わせた処理を行うことも実現可能になる。加えて、本実施の形態３で説明したように、画像データを直線的に拡張する場合に限られず、曲線的に拡張処理することも可能になる。このような全方向にわたる処理を実施すれば、より自由度が高く、より自然に近い画像を得ることができる。
【０２９１】
上記実施の形態３で用いた１ブロック内の画素数は、自動的に最適な値に補完することができ、画像毎に、また、同じ画像でも処理する部分によって異なるものとすることができる。さらに、同じ画素数でも行ごとにブロックの境界位置をランダムに変化させることにより、より小容量のメモリで画質の改善効果を得ることができ、コストの削減が可能である。
【０２９２】
図２９は、本実施の形態３で説明した画像表示装置の表示部を示す図であり、数字は画像データが転送される画素の順序を示している。
【０２９３】
また、図３０は、図２０のブロック化手段２５２によりブロック化を行った表示部の状態を示す図であり、本実施の形態３では、６４画素をまとめて１ブロックとしている。また、図３１も、図２０のブロック化手段２５２とは別のブロック化手段によりブロック化を行った表示部の状態を示す図であるが、ここでは行毎にブロックの境界位置をランダムに変化させている。図３１では、画面両端の画素は、前の行や次の行にわたってブロック化されていていてもよい。
【０２９４】
また、拡張処理を行う所定の画素数は、自動的に最適な値に補完することができ、また、画像毎に、また、同じ画像でも処理する部分によって異なるものとすることができる。
【０２９５】
また、本実施の形態３では、６ビットのデジタル画像信号を８ビットのデジタル画像信号に拡張して液晶表示装置に供給する場合について説明を行ったが、将来的に画像表示装置の階調ビット数が向上した場合などに、ブロック化した場合においても、例えば８ビットのデジタル画像信号を１０ビットまたはそれ以上のビット列のデジタル画像信号に拡張して画像表示装置に供給することも可能である。
【０２９６】
以上実施の形態３に基づいて説明した本発明によれば、検出、拡張の処理をブロック単位で行うことにより、小容量のメモリを用いたより簡単な回路構成とすることができ、カラー画像の各色成分に対して、所定の画素幅を持った画像データを比較して、拡張される前の画像データでは切り捨てられていた下位ビットの値を付加して、滑らかに線形変化する画像信号拡張処理を行って、高ビットの信号を予測し復元することができる。これにより、階調性を向上させることができ、高品位な画像表示を実現することができる。
【０２９７】
また、本発明では、画像信号のうち、１画素ごとに輝度が変化する高周波の部分は、検出処理により信号拡張処理を行う対象から除外され、信号拡張処理によって、処理されない。そして、所定数の画素が同じ輝度レベルとなって連続する低周波の部分だけが信号拡張処理によって処理される。このため、風景画、人物画、絵画等、高周波部分が多い画像等を処理する場合に、画像のぼけが生じず、低周波部分によって生じる擬似輪郭となる階調部分のみを拡張補正することが可能となる。
【０２９８】
なお、上記実施の形態１〜３では、検出手段が検出した低周波部分における第一の画素値および第二の画素値が複数連続する入力画像信号の所定範囲について、信号拡張手段により、第一および第二の画素値のビット列に所定のビット数を付与して、第一の画素値から第二の画素値のレベルに順次変化するように拡張補正するようにしたが、これに限らず、検出手段が検出した低周波部分における第一の画素値または第二の画素値の何れかが複数連続する入力画像信号の所定範囲について、信号拡張手段により、第一または第二の画素値のビット列に所定のビット数を付与して、第一の画素値から第二の画素値のレベルに順次変化するように拡張補正するようにしてもよい。この場合にも、信号拡張手段は、信号拡張対象と判定されなかった画素信号に対しては固定ビット（例えば「００」または「１１」）の所定のビット数を付与する。
【０２９９】
また、上記実施の形態１，３の画像処理装置は、より低コストが要求されるような商品、例えば、携帯電子機器としての携帯電話装置、ＰＤＡ等の小型のディスプレイの用途に適した構成となっている。また、上記実施の形態２の画像処理装置は、上より高画質が要求されるような商品、例えば、大画面の液晶テレビジョン装置やモニタなどの用途に適した構成となっている。
【０３００】
また、上記実施の形態３の画像処理装置において、特に説明しなかったが、ブロック化手段の具体的な実現方法としては、入力される画像信号のどの部分をブロックとして処理するか、つまり、入力される画像信号をどのように制御するかということで実現可能であり、制御手段２５１の機能の一部（ソフトウェア；コンピュータ読み取り可能な可読記録媒体に記録された制御プログラム）で実現することが可能である。
【０３０１】
【発明の効果】
以上、本発明の画像処理装置は、画像表示装置の各画素に入力されるビット列で表される各入力画素信号において、第一の画素値が複数連続し、さらに、この第一の画素値から所定レベル画素値が変化した第二の画素値が複数連続する低周波部分を検出する検出手段と、該検出手段が検出した低周波部分における第一の画素値または／および第二の画素値が複数連続する入力画像信号の所定範囲について、第一または／および第二の画素値のビット列に所定のビット数を付与して、第一の画素値から第二の画素値のレベルに順次変化するように拡張補正する信号拡張手段とを備えたことを特徴としており、簡単な回路構成により、カラー画像の各色成分に対して、所定の画素幅を持った画像値を比較して、拡張される前の画像値では切り捨てられていた下位ビットの値を付加して、滑らかに変化する画像信号拡張処理を行って、高ビットの信号を予測し復元することができる。これにより、色分解能を向上させることができ、高品位な画像表示を実現することができる。
【０３０２】
また、所定の画素数を１ブロックとし、画像表示装置の各画素に入力されるビット列で表される各入力画像信号を１ブロック毎に分割して伝達するブロック化手段を設けたため、小容量のメモリを用いた簡単な回路構成により、カラー画像の各色成分に対して、所定の画素幅を持った画像値を比較して、拡張される前の画像値では切り捨てられていた下位ビットの値を付加して、滑らかに変化する画像信号拡張処理を行って、高ビットの信号を予測し復元することができる。これにより、入力画像信号の階調ビット数以上に階調性を向上させて画像表示装置の色分解能を向上させることができ、低コストで高品位な画像表示を実現することができる。
【０３０３】
さらに、将来的に画像表示装置の階調性能が向上し、現在主流の８ビット以上、例えば１０ビットの階調性が実現された場合にも、本発明により、入力画像信号の階調ビット数を上げることなく、画像表示装置の階調性能を最大限に引き出すことが可能となる。また、行毎に信号拡張処理ブロックの境界位置をランダムに変化させることにより、少ない画素数の拡張処理単位でも、多くの画素数の拡張処理単位とした場合と同等の画質の改善効果を得ることができ、メモリの容量をより小さく、より低コストの回路構成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の実施の形態１におけるシステム構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の画像処理装置の構成例について示すブロック図である。
【図３】図２の検出手段の構成例を示すブロック図である。
【図４】図２の信号拡張手段の構成例を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１の画像処理装置の検出手段および信号拡張手段における処理の基本的なアルゴリズムの前半部分を説明するフローチャートである。
【図６】実施の形態１の画像処理装置の検出手段および信号拡張手段における処理の基本的なアルゴリズムの後半部分を説明するフローチャートである。
【図７】実施の形態１の画像処理装置の信号拡張手段による信号拡張処理の対象となる拡張処理前の画像信号の一例を示した概略図である。
【図８】ラインメモリに、記憶されている画像信号の画像データの一例を示す概略図である。
【図９】実施の形態１の画像処理装置の信号拡張手段における信号拡張処理の基本的なアルゴリズムを説明するフローチャートである。
【図１０】実施の形態１の信号拡張手段によって信号拡張処理を行った後の画像信号の一例を示した概略図である。
【図１１】実施の形態２の画像処理装置の構成について示すブロック図である。
【図１２】実施の形態２の画像処理装置の検出手段の構成を示すブロック図である。
【図１３】実施の形態２の画像処理装置の信号拡張手段の構成を示すブロック図である。
【図１４】実施の形態２の画像処理装置の検出手段および信号拡張手段における処理の基本的なアルゴリズムの前半部分を説明するフローチャートである。
【図１５】実施の形態２の画像処理装置の検出手段および信号拡張手段における処理の基本的なアルゴリズムの後半部分を説明するフローチャートである。
【図１６】実施の形態２の画像処理装置の信号拡張手段による信号拡張処理の対象となる拡張処理前の画像信号の一例を示した概略図である。
【図１７】フレームメモリに、記憶されている画像信号の画像データの一例を示す概略図である。
【図１８】実施の形態２の信号拡張手段によって信号拡張処理を行った後の画像信号の一例を示した概略図である。
【図１９】実施の形態２の画像処理装置の信号拡張手段における信号拡張処理の基本的なアルゴリズムを説明するフローチャートである。
【図２０】本発明の画像処理装置における実施の形態３の構成例を示すブロック図である。
【図２１】図２０の検出手段の構成を示すブロック図である。
【図２２】図２０の信号拡張手段の構成を示すブロック図である。
【図２３】実施の形態３の画像処理装置の検出手段および信号拡張手段における処理の基本的なアルゴリズムの前半部分を説明するフローチャートである。
【図２４】実施の形態３の画像処理装置の検出手段および信号拡張手段における処理の基本的なアルゴリズムの後半部分を説明するフローチャートである。
【図２５】実施の形態３の画像処理装置の信号拡張手段による信号拡張処理の対象となる拡張処理前の画像信号の一例を示した概略図である。
【図２６】メモリに記憶されている画像信号の画像データの一例を示す概略図である。
【図２７】実施の形態３の画像処理装置の信号拡張手段における信号拡張処理の基本的なアルゴリズムを説明するフローチャートである。
【図２８】実施の形態３の信号拡張手段によって信号拡張処理を行った後の画像信号の一例を示した概略図である。
【図２９】実施の形態３の画像表示装置の表示部を示した図である。
【図３０】実施の形態３のブロック化手段によってブロック化を行った状態の画像表示装置の表示部を示した図である。
【図３１】実施の形態３のブロック化手段によって行ごとにブロックの境界位置をランダムに変化させてブロック化を行った状態の画像表示装置の表示部の一例を示した図である。
【符号の説明】
１　画像表示装置
２　外部ホストシステム
３　データバス
４　液晶表示モジュール
２１　ＣＰＵ
２２　外部メモリ
２３　Ｉ／Ｏシステム
４１　液晶コントローラ
４２　表示メモリ
４３，４３Ａ，４３Ｂ　画像処理装置
４４　液晶ドライバ
４５　液晶パネル
５１　制御手段
５２　ラインメモリ
５３　検出手段
５４　信号拡張手段
６１　画像データ値比較手段
６２　幅カウント手段
６３　画素位置メモリ手段
６４　幅メモリ手段
６５　第一判定手段
６６　第二判定手段
６７　第三判定手段
６８　信号値交換手段
６９　第一４倍演算手段
７０　第一減算手段
７１　第二減算手段
７２　第二４倍演算手段
７３　除算手段
７４　加算手段
１５１　制御手段
１５２　フレームメモリ
１５３　検出手段
１５４　信号拡張手段
１６１　画像データ値比較手段
１６２　幅カウント手段
１６３　画素位置メモリ手段
１６４　幅メモリ手段
１６５　第一判定手段
１６６　第二判定手段
１６７　第三判定手段
１６８　信号値交換手段
１６９　第一１６倍演算手段
１７０　第一減算手段
１７１　第二減算手段
１７２　第二１６倍演算手段
１７３　除算手段
１７４　加算手段
２５１　制御手段
２５２　ブロック化手段
２５３　メモリ
２５４　検出手段
２５５　信号拡張手段
２６１　画像データ値比較手段
２６２　幅カウント手段
２６３　画素位置メモリ手段
２６４　幅メモリ手段
２６５　第一判定手段
２６６　第二判定手段
２６７　第三判定手段
２６８　信号値交換手段
２６９　第一４倍演算手段
２７０　第一減算手段
２７１　第二減算手段
２７２　第二４倍演算手段
２７３　除算手段
２７４　加算手段
【図１】
2004054210.tif 000003
【図２】
2004054210.tif 000004
【図３】
2004054210.tif 000005
【図４】
2004054210.tif 000006
【図５】
2004054210.tif 000007
【図６】
2004054210.tif 000008
【図７】
2004054210.tif 000009
【図８】
2004054210.tif 000010
【図９】
2004054210.tif 000011
【図１０】
2004054210.tif 000012
【図１１】
2004054210.tif 000013
【図１２】
2004054210.tif 000014
【図１３】
2004054210.tif 000015
【図１４】
2004054210.tif 000016
【図１５】
2004054210.tif 000017
【図１６】
2004054210.tif 000018
【図１７】
2004054210.tif 000019
【図１８】
2004054210.tif 000020
【図１９】
2004054210.tif 000021
【図２０】
2004054210.tif 000022
【図２１】
2004054210.tif 000023
【図２２】
2004054210.tif 000024
【図２３】
2004054210.tif 000025
【図２４】
2004054210.tif 000026
【図２５】
2004054210.tif 000027
【図２６】
2004054210.tif 000028
【図２７】
2004054210.tif 000029
【図２８】
2004054210.tif 000030
【図２９】
2004054210.tif 000031
【図３０】
2004054210.tif 000032
【図３１】
2004054210.tif 000033