(57)【要約】  【課題】  画像信号の画質を補正するにあたって、シーンの変化の程度を検出し、より高性能の画質補正を行う画像処理装置を提供する。  【解決手段】  本画像処理装置は、目標補正量演算部３０と、フレームメモリ５０と、シーン変化量演算部６０と、補正量演算部４０と、補正処理部２０とを備える。目標補正量演算部３０は、現フレームの入力映像信号を基に、目標補正量を演算し、フレームメモリ５０は、入力映像信号を格納し、シーン変化量演算部６０は、現フレームの入力映像信号と、フレームメモリ５０に格納されている現フレームの前のフレームの入力映像信号とに基づいて、シーン変化量を演算し、補正量演算部４０は、目標補正量とシーン変化量を基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算し、補正処理部２０は、補正量を用いて、現フレームの入力映像信号を補正処理し、出力映像信号として出力する。【選択図】  図１
2005039786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号の画質を補正する画像処理装置であって、
目標補正量演算部と、
映像信号記録部と、
シーン変化量演算部と、
補正量演算部と、
補正処理部とを備え、
前記目標補正量演算部は、現フレームの入力映像信号を基に、目標補正量を演算し、
前記映像信号記録部は、入力映像信号を格納し、
前記シーン変化量演算部は、現フレームの入力映像信号と、前記映像信号記録部に格納されている現フレームの前のフレームの入力映像信号とを基に、シーン変化量を演算し、
前記補正量演算部は、前記目標補正量と前記シーン変化量を基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算し、
前記補正処理部は、前記補正量を用いて、現フレームの入力映像信号を補正処理し、出力映像信号として出力する、画像処理装置。
【請求項２】
画像信号の画質を補正する画像処理装置であって、
目標補正量演算部と、
シーン変化量演算部と、
補正量メモリを有する補正量演算部と、
補正処理部とを備え、
前記目標補正量演算部は、現フレームの入力映像信号を基に、目標補正量を演算し、
前記シーン変化量演算部は、前記目標補正量演算部が演算した前記目標補正量と、前記補正量演算部に格納されている、現フレームの前のフレームの入力映像信号に対する補正量とを基に、現フレームの入力映像信号に対するシーン変化量を演算し、
前記補正量演算部は、前記目標補正量演算部が演算した前記目標補正量と、前記シーン変化量演算部が演算した前記シーン変化量とを基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算して、出力するとともに、前記補正量メモリに格納し、
前記補正処理部は、前記補正量演算部が出力した前記補正量を用いて、現フレームの入力映像信号を補正処理し、出力映像信号として出力する、画像処理装置。
【請求項３】
画像信号の画質を補正する画像処理装置であって、
特徴量検出部と、
目標補正量演算部と、
映像信号記録部と、
シーン変化量演算部と、
補正量演算部と、
補正処理部とを備え、
前記特徴量検出部は、現フレームの入力映像信号から、その特徴量を検出し、
前記目標補正量演算部は、前記特徴量検出部が検出した特徴量を基に、目標補正量を演算し、
前記映像信号記録部は、入力映像信号を格納し、
前記シーン変化量演算部は、現フレームの入力映像信号と、前記映像信号記録部に格納されている、現フレームの前のフレームの入力映像信号とを基に、シーン変化量を演算し、
前記補正量演算部は、前記目標補正量と前記シーン変化量を基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算し、
前記補正処理部は、前記補正量を用いて、現フレームの入力映像信号を補正処理し、出力映像信号として出力する、画像処理装置。
【請求項４】
前記特徴量検出部が検出する特徴量は、現フレームの入力映像信号の平均輝度、最大輝度、平均彩度、最大彩度のうちの少なくとも一つを含む、請求項３記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記補正量演算部は、
前記シーン変化量が予め定められた閾値よりも小さい時には、現フレームの入力映像信号を基に演算した目標補正量と、現フレームの前のフレームの入力映像信号に対する補正量とを基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算し、
前記シーン変化量が前記予め定められた閾値よりも大きい時には、現フレームの入力映像信号を基に演算した目標補正量のみを基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算する、請求項１から３記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記補正量演算部は、
関数発生部と、最大変化量演算部と、比較演算部と、補正量メモリとを有し、
前記関数発生部は、関数を発生し、
前記最大変化量演算部は、入力される前記シーン変化量を変数として、前記関数発生部において発生された関数の関数値を求め、補正量の最大変化量を算出し、
前記比較演算部は、入力される前記目標補正量と、前記補正量の最大変化量と、前記補正量メモリに格納されている、現フレームの前のフレームの入力映像信号に対する補正量とを基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算する、請求項１から３記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記関数発生部が発生する関数は、
一次微分可能な一変数単調増加連続関数であり、
前記変数の存在する区間を「０」から「Ｎ」（Ｎ＞０）とし、
数値「０」と前記関数の数値「０」に対する関数値とから与えられる点と、数値「Ｎ」と前記関数の数値「Ｎ」に対する関数値とから与えられる点と、を結ぶ直線の勾配を直線傾斜値と定義して、
区間「０」から「Ｎ」の間のある数値「α」と「β」（α＜β）について、数値「α」に対する前記関数の一次微分値が前記直線傾斜値より小さく、数値「β」に対する前記関数の一次微分値が前記直線傾斜値より大きい、請求項６記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記関数発生部が発生する関数は、正の一変数連続関数であり、
前記変数の存在する区間を「−Ｎ」から「Ｎ」（Ｎ＞０）とし、
ある数値「α」（０＜α＜Ｎ）に対して、
数値「−α」に対する前記関数値が、数値「α」に対する前記関数値よりも小である、請求項６記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記関数発生部が発生する関数は、一次微分可能な多項式で与えられる、請求項６記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記関数発生部が発生する関数は、請求項７記載の関数あるいは請求項８記載の関数を、複数の線分を接続して構成される折れ線で近似する、請求項６記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記補正量演算部は、
定数設定部と、最大変化量セレクタと、比較演算部と、補正量メモリとを有し、
前記定数設定部は、前記シーン変化量の全変化範囲を複数の小区間に分割して、それぞれの小区間に対応して、補正量の最大変化量を規定する複数の定数を設定し、
前記最大変化量セレクタは、前記定数設定部が設定する複数の定数から、入力された前記シーン変化量に対応する１つの定数を選択して、補正量の最大変化量とし、
前記比較演算部は、入力される前記目標補正量と、前記補正量の最大変化量と、前記補正量メモリに格納されている、現フレームの前のフレームの入力映像信号に対する補正量とを基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算する、請求項１から３記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記定数設定部が設定する複数の定数は、「０」以上の実数であり、その階差が漸次増大する数列で与えられる、請求項１１記載の画像処理装置。
【請求項１３】
画像信号の画質を補正する画像処理装置であって、
現フレームの入力映像信号と、現フレームの前のフレームの入力映像信号との差分である入力差分値を変数ｘとし、現フレームの出力映像信号と、現フレームの前のフレームの出力映像信号との差分である出力差分値を関数値ｙとする、関数  ｙ＝ｆ（ｘ）  を発生する、関数発生部と、
前記関数発生部が発生する関数値を用いて、現フレームの入力映像信号を補正し出力映像信号を出力する補正処理部とを備え、
前記関数ｆ（ｘ）は、前記入力差分値のとり得る値Ｎに対して、値Ｎ未満の変数ｘの区間の第１部分と、値Ｎ以上の変数ｘの区間の第２部分とを有する画像処理装置。
【請求項１４】
前記関数ｆ（ｘ）は、前記第１部分において、下に凸である請求項 １３記載の画像処理装置。
【請求項１５】
前記関数ｆ（ｘ）は、前記第１部分において、ｓを正の定数として、
ｆ（ｘ／ｓ）＜ｆ（ｘ）／ｓ
を満たす請求項１３記載の画像処理装置。
【請求項１６】
前記関数ｆ（ｘ）の前記第１部分は、下に凸であって、前記第２部分の勾配とは異なり、「０」でない勾配を持つ線分を少なくとも１つ含む請求項１３記載の画像処理装置。
【請求項１７】
フレームを構成する全画素に対して同じ信号値を有し、現フレームの前のフレームまで同じ信号値で入力され、現フレームにおいて、前のフレームの信号値とは異なる信号値で入力される映像信号の場合、
前記変数ｘとなる入力差分値は、現フレームの入力映像信号と、現フレームの前のフレームの入力映像信号との差分であり、
前記関数値ｙとなる出力差分値は、現フレームの出力映像信号と、現フレームの前のフレームの出力映像信号の差分である請求項１３記載の画像処理装置。
【請求項１８】
画像信号の画質を補正する画像処理装置であって、
現フレームの入力映像信号と、現フレームの前のフレームの入力映像信号との差分である入力差分値を変数ｘとし、現フレームの出力映像信号と、現フレームの前のフレームの出力映像信号との差分である出力差分値を関数値ｙとする、関数  ｙ＝ｇ（ｘ）  を発生する関数発生部と、
前記関数発生部が発生する関数値を用いて、現フレームの入力映像信号を補正し出力映像信号を出力する補正処理部とを備え、
前記関数  ｙ＝ｇ（ｘ）  は、異なる変数ｘに対して同じ関数値ｙを与える組合せを、少なくとも２組含む画像処理装置。
【請求項１９】
前記関数  ｙ＝ｇ（ｘ）  は、前記入力差分値のとり得る値Ｎに対して、値Ｎ未満の変数ｘの区間の第１部分と、値Ｎ以上の変数ｘの区間の第２部分とを有し、前記第１部分において、同じ関数値を与える変数の中で最も小さい変数ｘと、その変数ｘに対応する関数値ｙとからなる複数の組合せ点を連結した曲線は、下に凸である請求項１８記載の画像処理装置。
【請求項２０】
前記関数  ｙ＝ｇ（ｘ）  の前記第１部分において、同じ関数値を与える変数の中で最も小さい変数ｘと、その変数ｘに対応する関数値ｙとからなる複数の組合せ点を連結した曲線  ｙ＝ｈ（ｘ）は、ｓを正の定数として、
ｈ（ｘ／ｓ）＜ｈ（ｘ）／ｓ
を満たす請求項１８記載の画像処理装置。
【請求項２１】
フレームを構成する全画素に対して同じ信号値を有し、現フレームの前のフレームまで同じ信号値で入力され、現フレームにおいて、前のフレームの信号値とは異なる信号値で入力される映像信号の場合、
前記入力差分値ｘは、現フレームの入力映像信号と、現フレームの前のフレームの入力映像信号との差分であり、
前記出力差分値ｙは、現フレームの出力映像信号と、現フレームの前のフレームの出力映像信号の差分である請求項１８記載の画像処理装置。
【請求項２２】
請求項１から２１記載の画像処理装置と、画像表示ユニットとを備え、
前記画像処理装置は、外部からの入力映像信号を、そのシーン変化に応じて補正し、
前記画像表示ユニットは、前記画像処理装置が補正した画像を表示する画像表示装置。
【請求項２３】
前記画像表示ユニットは、液晶ディスプレイ、及び／又は、プラズマディスプレイである、請求項２２記載の画像表示装置。
【請求項２４】
画像信号の画質を補正する画像処理方法であって、
現フレームの入力映像信号を基に、目標補正量を演算する、目標補正量演算ステップと、
入力映像信号を映像信号記録部に格納する格納ステップと、
現フレームの入力映像信号と、前記格納ステップにおいて格納されている現フレームの前のフレームの入力映像信号とを基に、シーン変化量を演算する、シーン変化量演算ステップと、
前記目標補正量と前記シーン変化量を基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算する、補正量演算ステップと、
前記補正量を用いて、現フレームの入力映像信号を補正処理し、出力映像信号として出力する、補正処理ステップとを含む、画像処理方法。
【請求項２５】
前記シーン変化量演算ステップは、
前記目標補正量演算ステップにおいて演算される前記目標補正量と、前記補正量演算ステップにおいて格納されている、現フレームの前のフレームの入力映像信号に対する補正量とを基に、現フレームの入力映像信号に対するシーン変化量を演算するステップを含み、
前記補正量演算ステップは、
前記目標補正量演算ステップにおいて演算した前記目標補正量と、前記シーン変化量演算ステップにおいて演算した前記シーン変化量とを基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算して、出力するとともに、補正量メモリに格納するステップとを含む、請求項２４記載の画像処理方法。
【請求項２６】
請求項２４記載の画像処理方法であって、
現フレームの入力映像信号から、その特徴量を検出する、特徴量検出ステップをさらに含み、
前記目標補正量演算ステップは、前記特徴量検出ステップにおいて検出した特徴量を基に、目標補正量を演算するステップを含む、画像処理方法。
【請求項２７】
前記特徴量検出ステップにおいて検出される特徴量は、現フレームの入力映像信号の平均輝度、最大輝度、平均彩度、最大彩度のうちの少なくとも一つを含む、請求項２６記載の画像処理方法。
【請求項２８】
前記補正量演算ステップは、
前記シーン変化量演算ステップにおいて演算した前記シーン変化量を、予め定められた閾値と比較する比較ステップと、
前記比較ステップの結果に基づいて、
前記シーン変化量が予め定められた閾値よりも小さい時には、現フレームの入力映像信号を基に演算した目標補正量と、現フレームの前のフレームの入力映像信号に対する補正量とを基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算し、
前記シーン変化量が前記予め定められた閾値よりも大きい時には、現フレームの入力映像信号を基に演算した目標補正量のみを基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算する、ステップとを、さらに含む、請求項２４記載の画像処理方法。
【請求項２９】
前記補正量演算ステップは、
関数発生ステップと、最大変化量演算ステップと、比較演算ステップと、補正量格納ステップとをさらに含み、
前記関数発生ステップにおいて、関数を発生し、
前記最大変化量演算ステップおいて、入力される前記シーン変化量を変数として、前記関数発生ステップにおいて発生された関数の関数値を求め、補正量の最大変化量を算出し、
前記比較演算部ステップおいて、入力される前記目標補正量と、前記補正量の最大変化量と、前記補正量格納ステップにおいて格納されている、現フレームの前のフレームの入力映像信号に対する補正量とを基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算するステップを含む、請求項２４記載の画像処理方法。
【請求項３０】
前記関数発生ステップおいて発生する関数は、
一次微分可能な一変数単調増加連続関数であり、
前記変数の存在する区間を「０」から「Ｎ」（Ｎ＞０）とし、
数値「０」と前記関数の数値「０」に対する関数値とから与えられる点と、数値「Ｎ」と前記関数の数値「Ｎ」に対する関数値とから与えられる点と、を結ぶ直線の勾配を直線傾斜値と定義して、
区間「０」から「Ｎ」の間のある数値「α」と「β」（α＜β）について、数値「α」に対する前記関数の一次微分値が前記直線傾斜値より小さく、数値「β」に対する前記関数の一次微分値が前記直線傾斜値より大きい、請求項２９記載の画像処理方法。
【請求項３１】
前記関数発生ステップおいて発生する関数は、正の一変数連続関数であり、
前記変数の存在する区間を「−Ｎ」から「Ｎ」（Ｎ＞０）とし、
ある数値「α」（０＜α＜Ｎ）に対して、
数値「−α」に対する前記関数値が、数値「α」に対する前記関数値よりも小である、請求項２９記載の画像処理方法。
【請求項３２】
前記関数発生ステップおいて発生する関数は、一次微分可能な多項式で与えられる、請求項２９記載の画像処理方法。
【請求項３３】
前記関数発生ステップおいて発生する関数は、複数の線分を接続して構成される折れ線で近似される、請求項２９記載の画像処理装置。
【請求項３４】
前記補正量演算ステップは、
前記シーン変化量の全変化範囲を複数の小区間に分割して、それぞれの小区間に対応して、補正量の最大変化量を規定する複数の定数を設定する、定数設定ステップと、
前記定数設定ステップにおいて設定される複数の定数から、入力された前記シーン変化量に対応する１つの定数を選択して、補正量の最大変化量とする、最大変化量選択ステップと、
入力される前記目標補正量と、前記補正量の最大変化量と、前記補正量格納ステップにおいて格納されている、現フレームの前のフレームの入力映像信号に対する補正量とを基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算する、比較演算ステップとを含む、請求項２４記載の画像処理方法。
【請求項３５】
前記定数設定ステップにおい設て定される複数の定数は、「０」以上の実数であり、その階差が漸次増大する数列で与えられる、請求項３４記載の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を扱う機器において、画像のシーンが切り替わった時に発生する画質劣化を改善する、画像処理装置及びそれを用いた画像表示装置、並びに画像処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報化社会の発達により、パーソナルコンピュータや携帯電話などで、文字情報や音声情報だけなく、画像情報を簡単に送受信できるようになった。
【０００３】
これらの画像情報を送受する映像機器においては、画像をより美しく表示するため、画像表示装置の高画質化が図られている。
【０００４】
その高画質化手法の一つに、映像信号を、フレームごとに画質補正して、高画質を得る方法がある。
【０００５】
この方法において、映像信号の輝度や彩度の補正が頻繁に行われると、映像信号を画像表示装置に表示した時、補正に起因するチラツキが生じる場合がある。従来技術では、このようなチラツキを抑制するために、人間が知覚できないほど、補正を時間的に遅くする手法をとっている。
【０００６】
しかし、例えば、シーンが切り替わって映像信号がフレームによって大きく変化する場合、補正の程度が抑制されすぎると、その間、好ましい補正ができず、補正ズレが生じ、画質劣化が発生する。
【０００７】
この問題を解決するため、特許文献１では、映像信号のシーンの変化（例えば、画面の切り替わり）を検出するシーン検出手段を設けることで、補正の変化量を制御し、チラツキおよび補正ズレを抑制している。
【０００８】
以下に、特許文献１に代表される、従来技術による画質補正法を説明する。
【０００９】
図１７は、従来の画像補正処理装置のブロック図である。従来の画像補正処理装置は、補正処理部１、目標補正量演算部２、変化量制御部３、及び、シーン変化検出部４を備える。
【００１０】
図１７において、補正処理部１は、入力端子５に入力された入力映像信号に対して、画質補正を行い、補正後の映像信号を出力映像信号として出力端子６に出力する。この時、変化量制御部３は、目標補正量演算部２が算出した目標補正量と、シーン変化検出部４の検出結果に基づいて、上述した画質補正の補正量を算出する。シーン変化検出部４は、シーンの急激な変化（例えば、画面の切り替わり）を検出するために設けられている。すなわち、変化量制御部３は、補正処理部１の補正量を、現画面に対する補正量と、シーンの変化に合わせた補正量とを基に算出することにより、チラツキや補正ズレを抑制している。
【００１１】
図１８は、従来の画像補正処理装置における、入力変化量と出力変化量の関係図である。すなわち、従来の画像補正処理装置においては、入力変化量と出力変化量の関係は、曲線８で与えられる。特に、入力変化量が点Ｐと点Ｑとの間にあるときは、出力変化量は一定値Ｒに抑制されている。これによって、シーンの急激な変化による画面のチラツキが防止される。
【００１２】
しかしながら、従来のシーン変化検出方法は、シーン変化の有無を検出し、それによって画質補正を行うため、シーン変化の強弱を考慮した画質補正を行うことはできず、高性能の画質補正を行えない。
【００１３】
また、シーンの変化を検出する際、実際はシーンが変化しているにも拘わらず、シーン変化検出信号が発信されなかったり、シーンが変化していないにも拘わらず、シーン変化検出信号が発信されたりする、いわゆる誤検出が生じると、補正の変化量が本来の変化量と非常に大きく異なり画質劣化が生じる。
【００１４】
さらに、このような誤検出を完全になくすことは、高度なシーン検出方法を用いても、難しい。
【特許文献１】特開２００２−２６２３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そこで本発明は、画像信号の画質を補正するにあたって、シーンの変化の程度を検出し、より高性能の画質補正を行う、画像処理装置及びそれを用いた画像表示装置、並びに画像処理方法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】
【００１６】
請求項１記載の画像処理装置は、目標補正量演算部と、映像信号記録部と、シーン変化量演算部と、補正量演算部と、補正処理部とを備え、目標補正量演算部は、現フレームの入力映像信号を基に、目標補正量を演算し、映像信号記録部は、入力映像信号を格納し、シーン変化量演算部は、現フレームの入力映像信号と、映像信号記録部に格納されている現フレームの前のフレームの入力映像信号とを基に、シーン変化量を演算し、補正量演算部は、目標補正量とシーン変化量を基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算し、補正処理部は、補正量を用いて、現フレームの入力映像信号を補正処理し、出力映像信号として出力する。
【００１７】
この構成によれば、現在のシーンに対する画質補正だけでなく、シーンの変化度合いを考慮したより高精度の画質補償が可能となる。その結果、シーンの急激な変化による画質劣化を防止できる。
【００１８】
請求項２記載の画像処理装置は、目標補正量演算部と、シーン変化量演算部と、補正量メモリを有する補正量演算部と、補正処理部とを備え、目標補正量演算部は、現フレームの入力映像信号を基に、目標補正量を演算し、シーン変化量演算部は、目標補正量演算部が演算した目標補正量と、補正量演算部に格納されている、現フレームの前のフレームの入力映像信号に対する補正量とを基に、現フレームの入力映像信号に対するシーン変化量を演算し、補正量演算部は、目標補正量演算部が演算した目標補正量と、シーン変化量演算部が演算したシーン変化量とを基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算して、出力するとともに、補正量メモリに格納し、補正処理部は、補正量演算部が出力した補正量を用いて、現フレームの入力映像信号を補正処理し、出力映像信号として出力する。
【００１９】
この構成によれば、現フレームの入力映像信号に対するシーン変化量を、現フレームの前のフレームの入力映像信号に対する補正量を基に演算して、現フレームの入力映像信号に対する補正量を決定することができる。その結果、シーンの急激な変化による過剰な補正を抑制でき、画質劣化を防止できる。
【００２０】
請求項３記載の画像処理装置は、特徴量検出部と、目標補正量演算部と、映像信号記録部と、シーン変化量演算部と、補正量演算部と、補正処理部とを備え、特徴量検出部は、現フレームの入力映像信号から、その特徴量を検出し、目標補正量演算部は、特徴量検出部が検出した特徴量を基に、目標補正量を演算し、映像信号記録部は、入力映像信号を格納し、シーン変化量演算部は、現フレームの入力映像信号と、映像信号記録部に格納されている、現フレームの前のフレームの入力映像信号とに基づいて、シーン変化量を演算し、補正量演算部は、目標補正量とシーン変化量を基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算し、補正処理部は、補正量を用いて、現フレームの入力映像信号を補正処理し、出力映像信号として出力する。
【００２１】
この構成によれば、例えば、入力映像信号のフレーム全体の平均輝度あるいは平均彩度を、入力映像信号の特徴量として捉え、それを基に、目標補正量を演算して、画質補償することが可能となる。さらには、フレーム内のある特定の領域の輝度あるいは彩度を、入力映像信号の特徴量として捉え、それを基に、目標補正量を演算して、画質補償することも可能となる。このように、この構成によれば、多様でかつ精度の高い画質補正が可能となる。
【００２２】
請求項４記載の画像処理装置では、特徴量検出部が検出する特徴量は、現フレームの入力映像信号の平均輝度、最大輝度、平均彩度、最大彩度のうちの少なくとも一つを含む。
【００２３】
この構成によれば、入力映像信号のフレーム全体の平均輝度あるいは平均彩度を、入力映像信号の特徴量として捉え、請求項３記載の画像処理装置と、同様の特徴を享受できる。さらに、入力映像信号のフレーム内の最大輝度あるいは最大彩度を、入力映像信号の特徴量として捉え、それを基に、目標補正量を演算して、画質補償することも可能となる。
【００２４】
請求項５記載の画像処理装置では、補正量演算部は、シーン変化量が予め定められた閾値よりも小さい時には、現フレームの入力映像信号を基に演算した目標補正量と、現フレームの前のフレームの入力映像信号に対する補正量とを基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算し、シーン変化量が予め定められた閾値よりも大きい時には、現フレームの入力映像信号を基に演算した目標補正量のみを基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算する。
【００２５】
この構成によれば、シーン変化量に対する閾値を予め定めることにより、補正量を決定することができる。この閾値は、表示された画像を見て設定しなおせば、利用者の好みにより合った画質が提供できる。
【００２６】
請求項６記載の画像処理装置では、補正量演算部は、関数発生部と、最大変化量演算部と、比較演算部と、補正量メモリとを有し、関数発生部は、関数を発生し、最大変化量演算部は、入力されるシーン変化量を変数として、関数発生部において発生された関数の関数値を求め、補正量の最大変化量を算出し、比較演算部は、入力される目標補正量と、補正量の最大変化量と、補正量メモリに格納されている、現フレームの前のフレームの入力映像信号に対する補正量とを基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算する。
【００２７】
この構成によれば、あらかじめプログラムされた関数を利用して、シーン変化量に対する補正の最大変化量を求め、この最大変化量と目標変化量とを比較して、最適な補正量を決定することができる。したがって、シーン変化に対して画面のチラツキを低減するような関数形を与えることにより、容易に高精度の画質補償が可能となる。また、複数の関数形を用意しておき、適用する機器ごとに最適な関数形を選択するようにすれば、きわめて汎用性の高い画像処理装置を提供できる。
【００２８】
請求項７記載の画像処理装置では、関数発生部が発生する関数は、一次微分可能な一変数単調増加連続関数であり、変数の存在する区間を「０」から「Ｎ」（Ｎ＞０）とし、数値「０」と関数の数値「０」に対する関数値とから与えられる点と、数値「Ｎ」と関数の数値「Ｎ」に対する関数値とから与えられる点と、を結ぶ直線の勾配を直線傾斜値と定義して、区間「０」から「Ｎ」の間のある数値「α」と「β」（α＜β）について、数値「α」に対する関数の一次微分値が直線傾斜値より小さく、数値「β」に対する関数の一次微分値が直線傾斜値より大きい。
【００２９】
この構成によれば、シーン変化に対して画面のチラツキを最小にするような理想形に近い補正用関数を発生できる。その結果、高精度の画質補償が可能となる。
【００３０】
請求項８記載の画像処理装置では、関数発生部が発生する関数は、正の一変数連続関数であり、変数の存在する区間を「−Ｎ」から「Ｎ」（Ｎ＞０）とし、ある数値「α」（０＜α＜Ｎ）に対して、数値「−α」に対する関数値が、数値「α」に対する関数値よりも小である。
【００３１】
この構成によれば、高輝度から低輝度へ変化するシーンの変化と、低輝度から高輝度へ変化するシーンの変化とに、ともに対応できる画質補正が可能となる。
【００３２】
請求項４記載の画像処理装置では、関数発生部が発生する関数は、一次微分可能な多項式で与えられる。
【００３３】
この構成によれば、複数の関数形を、多項式の係数のみの変更で発生することが可能となり、関数発生部の構成を簡略化できる。したがって、開発製造コストの削減ができる。
【００３４】
請求項１０記載の画像処理装置では、関数発生部が発生する関数は、請求項７記載の関数あるいは請求項８記載の関数を、複数の線分を接続して構成される折れ線で近似する。
【００３５】
この構成によれば、関数発生部の構成をさらに簡略化でき、更なる開発製造コストの削減ができる。
【００３６】
請求項１１記載の画像処理装置では、補正量演算部は、定数設定部と、最大変化量セレクタと、比較演算部と、補正量メモリとを有し、定数設定部は、シーン変化量の全変化範囲を複数の小区間に分割して、それぞれの小区間に対応して、補正量の最大変化量を規定する複数の定数を設定し、最大変化量セレクタは、定数設定部が設定する複数の定数から、入力されたシーン変化量に対応する１つの定数を選択して、補正量の最大変化量とし、比較演算部は、入力される目標補正量と、補正量の最大変化量と、補正量メモリに格納されている、現フレームの前のフレームの入力映像信号に対する補正量とを基に、現フレームの入力映像信号に対する補正量を演算する。
【００３７】
この構成によれば、シーン変化量に対する補正量の最大変化量を、定数で制御することが可能となり、定数設定部が設定する複数の定数を変更することにより、多様な画質補償が可能となる。
【００３８】
請求項１２記載の画像処理装置では、定数設定部が設定する複数の定数は、「０」以上の実数であり、その階差が漸次増大する数列で与えられる。
【００３９】
この構成によれば、シーン変化に対して画面のチラツキを最小にするような、理想形に近い補正用関数を容易に模擬できる。したがって、構成が簡単となり、開発製造コストを削減できる。
【００４０】
請求項１３記載の画像処理装置は、現フレームの入力映像信号と、現フレームの前のフレームの入力映像信号との差分である入力差分値を変数ｘとし、現フレームの出力映像信号と、現フレームの前のフレームの出力映像信号との差分である出力差分値を関数値ｙとする、関数  ｙ＝ｆ（ｘ）  を発生する、関数発生部と、関数発生部が発生する関数値を用いて、現フレームの入力映像信号を補正し出力映像信号を出力する補正処理部とを備え、関数ｆ（ｘ）は、入力差分値のとり得る値Ｎに対して、値Ｎ未満の変数ｘの区間の第１部分と、値Ｎ以上の変数ｘの区間の第２部分とを有する。
【００４１】
この構成によれば、現フレームの入力映像信号と、現フレームの前のフレームの入力映像信号との差分の程度によって、異なる画質補正を行ない、最適化を図ることができる。
【００４２】
請求項１４記載の画像処理装置では、関数ｆ（ｘ）は、第１部分において、下に凸である。
【００４３】
請求項１５記載の画像処理装置では、関数ｆ（ｘ）は、第１部分において、ｓを正の定数として、
ｆ（ｘ／ｓ）＜ｆ（ｘ）／ｓ
を満たす。
【００４４】
これらの構成によれば、現フレームの入力映像信号と、現フレームの前のフレームの入力映像信号との差分が大きい場合は、補正量を大きくし、差分が小さい場合は、補正量を小さきできるので、フレーム間のチラツキを抑制できる。また、多値のシーン変化量に対応できるので、シーン変化の誤検出を減らすことができる。
【００４５】
請求項１６記載の画像処理装置では、関数ｆ（ｘ）の第１部分は、下に凸であって、第２部分の勾配とは異なり、「０」でない勾配を持つ線分を少なくとも１つ含む。
【００４６】
この構成によれば、簡単な構成で、多値のシーン変化量に対応できるので、シーン変化の誤検出を減らすことができる。
【００４７】
請求項１７記載の画像処理装置では、フレームを構成する全画素に対して同じ信号値を有し、現フレームの前のフレームまで同じ信号値で入力され、現フレームにおいて、前のフレームの信号値とは異なる信号値で入力される映像信号の場合、変数ｘとなる入力差分値は、現フレームの入力映像信号と、現フレームの前のフレームの入力映像信号との差分であり、関数値ｙとなる出力差分値は、現フレームの出力映像信号と、現フレームの前のフレームの出力映像信号の差分である。
【００４８】
この構成によれば、全画面が同じ明るさの同じ色を連続的に表示している状態から突然画面が切り替わるような、特に画面のチラツキが目立ちやすい場合のチラツキ抑制に効果を発揮できる。
【００４９】
請求項１８記載の画像処理装置は、画像信号の画質を補正する画像処理装置であって、現フレームの入力映像信号と、現フレームの前のフレームの入力映像信号との差分である入力差分値を変数ｘとし、現フレームの出力映像信号と、現フレームの前のフレームの出力映像信号との差分である出力差分値を関数値ｙとする、関数  ｙ＝ｇ（ｘ）  を発生する関数発生部と、関数発生部が発生する関数値を用いて、現フレームの入力映像信号を補正し出力映像信号を出力する補正処理部とを備え、関数  ｙ＝ｇ（ｘ）  は、異なる変数ｘに対して同じ関数値ｙを与える組合せを、少なくとも２組含む。
【００５０】
この構成によれば、現フレームの入力映像信号と、現フレームの前のフレームの入力映像信号との差分を、段階的に区分して、効果的な画質補正を実行できる。また、多値のシーン変化量に対応できるので、シーン変化の誤検出を減らすことができる。
【００５１】
請求項１９記載の画像処理装置では、関数ｙ＝ｇ（ｘ）は、入力差分値のとり得る値Ｎに対して、値Ｎ未満の変数ｘの区間の第１部分と、値Ｎ以上の変数ｘの区間の第２部分とを有し、第１部分において、同じ関数値を与える変数の中で最も小さい変数ｘと、その変数ｘに対応する関数値ｙとからなる複数の組合せ点を連結した曲線は、連結した組合せ点の存在する区間において、下に凸である。
【００５２】
請求項２０記載の画像処理装置では、関数  ｙ＝ｇ（ｘ）  の第１部分において、同じ関数値を与える変数の中で最も小さい変数ｘと、その変数ｘに対応する関数値ｙとからなる複数の組合せ点を連結した曲線  ｙ＝ｈ（ｘ）  は、連結した組合せ点の存在する区間において、ｓを正の定数として、  ｈ（ｘ／ｓ）ｈ（ｘ）／ｓ  を満たす。
【００５３】
これらの構成によれば、現フレームの入力映像信号と、現フレームの前のフレームの入力映像信号との差分が大きい場合は、補正量を大きくし、差分が小さい場合は、補正量を小さきできるので、フレーム間のチラツキを抑制できる。また、多値のシーン変化量に対応できるので、シーン変化の誤検出を減らすことができる。
【００５４】
請求項２１記載の画像処理装置では、フレームを構成する全画素に対して同じ信号値を有し、現フレームの前のフレームまで同じ信号値で入力され、現フレームにおいて、前のフレームの信号値とは異なる信号値で入力される映像信号の場合、入力差分値ｘは、現フレームの入力映像信号と、現フレームの前のフレームの入力映像信号との差分であり、出力差分値ｙは、現フレームの出力映像信号と、現フレームの前のフレームの出力映像信号の差分である。
【００５５】
この構成によれば、全画面が同じ明るさの同じ色を連続的に表示している状態から突然画面が切り替わるような、特に画面のチラツキが目立ちやすい場合のチラツキ抑制に効果を発揮できる。
【００５６】
請求項２２記載の画像表示装置は、請求項１から２１記載の画像処理装置と、画像表示ユニットとを備え、画像処理装置は、外部からの入力映像信号を、そのシーン変化に応じて補正し、画像表示ユニットは、画像処理装置が補正した画像を表示する。
【００５７】
請求項２３記載の画像表示装置では、画像表示ユニットは、液晶ディスプレイ、及び／又は、プラズマディスプレイである。
【００５８】
これらの構成によれば、請求項１から２１記載の画像処理装置を採用することによって、その画像処理装置の特徴を持つ画像表示装置を実現できる。さらに、現在最も多く利用されている画像表示ユニットを用いて、高画質の画像を表示できる。特に、これら画像表示ユニットにおいて問題である、コントラストの不足、あるいは、画像のいわゆるツブレを改善できる。
【発明の効果】
【００５９】
本発明によれば、画像信号の画質を補正するにあたって、シーンの変化の程度を検出し、現在のシーンに対する画質補正だけでなく、シーンの変化度合いを考慮した、より高精度の、かつ、適応的な画質補償が可能となる。その結果、シーンの急激な変化による画質劣化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００６１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における画像処理装置のブロック図である。
【００６２】
本形態の画像処理装置は、補正処理部２０、目標補正量演算部３０、補正量演算部４０、フレームメモリ５０、及び、シーン変化量演算部６０を備える。
【００６３】
入力端子１０に入力された入力映像信号は、補正処理部２０により画質補正され、出力映像信号として出力端子１１に出力される。この時の画質補正量は、補正量演算部４０において求められる。補正量演算部４０は、目標補正量演算部３０において算出された目標補正量と、シーン変化量演算部６０において算出されたシーン変化量を基に、補正量を算出する。
【００６４】
以下に、各構成要素の動作をさらに詳細に説明する。
【００６５】
今、入力端子１０にフレーム（ｎ）の入力映像信号Ｚ（ｎ）が、入力されているものとする。（以下、このフレームを現フレーム、あるいは、（ｎ）フレームと呼ぶ。）目標補正量演算部３０は、この入力映像信号Ｚ（ｎ）を分析して、現フレームの入力映像信号Ｚ（ｎ）に対する目標補正量Ｘ（ｎ）を算出する。
【００６６】
一方、フレームメモリ５０には、現フレームの一つ前のフレーム（以下、このフレームを前フレーム、あるいは、（ｎ−１）フレームと呼ぶ。）の入力映像信号Ｚ（ｎ−１）が格納されている。
【００６７】
シーン変化量演算部６０は、現フレームの入力映像信号Ｚ（ｎ）と、フレームメモリ５０から読み出した前フレームの入力映像信号Ｚ（ｎ−１）とに基づいて、シーン変化量λを算出する。
【００６８】
一例として、入力映像信号Ｚ（ｎ）の輝度レベルに着目した、シーン変化量λ算出の具体例を説明する。今、輝度レベルが、８ビット表現されているものとして、「０」（もっとも暗い画面）から「２５５」（もっとも明るい画面）の間で変化すると仮定する。（ｉ、ｊ）番目の画素の（ｎ）フレームにおける輝度をＩｎｔ（ｉ、ｊ；ｎ）、（ｎ−１）フレームにおける輝度をＩｎｔ（ｉ、ｊ；ｎ−１）とした時、シーン変化量λは、
λ＝Σ（｜Ａ｜／｜Ｂ｜）
として与えられる。
【００６９】
ここに、分子Ａと分母Ｂは、
Ａ＝Ｉｎｔ（ｉ、ｊ；ｎ）−Ｉｎｔ（ｉ、ｊ；ｎ−１）
Ｂ＝Ｍａｘ［Ｉｎｔ（ｉ，ｊ；ｎ−１），２５５−Ｉｎｔ（ｉ，ｊ；ｎ−１）］
として与えられる。分子Ａは、（ｉ、ｊ）番目の画素における、（ｎ）フレームと（ｎ−１）フレームの輝度のレベル差を表しており、分母Ｂは、（ｉ、ｊ）番目の画素における、輝度が最大に変化し得る値を表す。
【００７０】
なお、記号Σは、ｉとｊを全画面にわたってスキャンして、（  ）内の値の和を求めることを表し、記号Ｍａｘは、［  ］内の２つの値の打ち、大きい方の値をとることを表す。
【００７１】
これらの式を用いることにより、シーンの変化度合いを、シーン変化量λとして、定量化できる。例えば、画面全体の輝度レベルが変化しない場合は、シーン変化量λ＝０となる。画面全体の輝度レベルが半分変化した時は、シーン変化量λ＝０．５となる。また、画面全体の輝度レベルが最大に変化した時は、シーン変化量λ＝１．０となる。
【００７２】
次に、補正量演算部４０は、目標補正量演算部３０が算出した目標補正量Ｘ（ｎ）と、シーン変化量演算部６０が算出したシーン変化量λと、補正量演算部４０自身が、前フレームの入力映像信号Ｚ（ｎ−１）に対して算出した補正量Ｙ（ｎ−１）とを用いて、現フレームの入力映像信号Ｚ（ｎ）に対する補正量Ｙ（ｎ）を算出する。なお、補正量Ｙ（ｎ−１）は、補正量演算部４０内部に格納されているが、その詳細は、後述する。
【００７３】
補正処理部２０は、この補正量Ｙ（ｎ）を用いて、現フレームの入力映像信号Ｚ（ｎ）を補正処理し、出力映像信号Ｚｏｕｔ（ｎ）として、出力端子１１に出力する。この時の補正は、例えば、Ｚｏｕｔ（ｎ）＝Ｚ（ｎ）×Ｙ（ｎ）、あるいは、Ｚｏｕｔ（ｎ）＝ｐ×Ｚ（ｎ）＋ｑ×Ｙ（ｎ）（ｐ、ｑは、重み付けのための任意の定数）としてもよい。さらに、一般的には、出力映像信号Ｚｏｕｔ（ｎ）は、入力映像信号Ｚ（ｎ）と補正量Ｙ（ｎ）とを変数として定義できる、任意の関数で与えることもできる。
【００７４】
ここで、補正量演算部４０が行う補正量の演算は、シーンの急激な変化に対しても、画像のチラツキが抑制されるものであることが望ましい。
【００７５】
図２は、画像のチラツキを抑制する理想形に近い補正曲線の例示図である。すなわち、補正曲線（ｂ）に示すように、シーン変化量が小さい区間では、補正量を小さく抑え、シーン変化量が大きい区間では、補正量を大きくすると、直線的な変換曲線（ａ）による補正よりも、画像のチラツキを抑制する上で有利であり、好ましい。
【００７６】
補正量演算部４０が行う補正量の演算において重要なことは、上述した図２の理想的な補正曲線（ｂ）を具体的にどのように実現するかである。そうすることにより、チラツキや補正ズレを抑制しつつ、シーンの変化に応じた画像処理ができるため、高画質化が可能となる。
【００７７】
補正量演算部４０における具体的な実現例は、以下の実施の形態で説明する。
【００７８】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態における補正量演算部４０のブロック図である。本形態の補正量演算部４０は、比較演算部４１、補正量メモリ４２、最大変化量演算部４３、及び、関数発生部４４を有する。比較演算部４１には、図１に示す目標補正量演算部３０から目標補正量Ｘ（ｎ）が入力され、最大変化量演算部４３には、図１に示すシーン変化量演算部６０からシーン変化量λが入力される。比較演算部４１から、補正量Ｙ（ｎ）が、図１に示す補正処理部２０に対して出力される。
【００７９】
次に、本形態の補正量演算部４０の動作の概略を説明する。
【００８０】
関数発生部４４は、一次微分可能な一変数単調増加連続関数Ｆ（λ）を、変数λの存在する区間「０」から「Ｎ」（Ｎ＞０）にわたって発生する。ここで、「Ｎ」は、任意にスケーリングして良い。
【００８１】
関数Ｆ（λ）の概略は、図４に示す曲線１００である。すなわち、図４は、本発明の第２の実施の形態における関数発生部４４が発生する関数Ｆ（λ）の概略図を示す。この図において、横軸の変数はシーン変化量λであり、縦軸の関数値は最大変化量ａである。
【００８２】
図３に示す最大変化量演算部４３は、関数発生部４４が発生する関数Ｆ（λ）を用いて、入力されるシーン変化量λに対する、最大変化量ａを、ａ＝Ｆ（λ）から算出し、比較演算部４１に出力する。
【００８３】
比較演算部４１は、最大変化量演算部４３が算出した最大変化量ａと、入力された目標補正量Ｘ（ｎ）と、補正量メモリ４２に格納してある（ｎ−１）フレームに対する補正量Ｙ（ｎ−１）とを用いて、（ｎ）フレームに対する補正量Ｙ（ｎ）を演算する。同時に、比較演算部４１は、求めた補正量Ｙ（ｎ）を、補正量メモリ４２に格納する。
【００８４】
比較演算部４１が行う演算の一例を、以下に示す。この例では、目標補正量Ｘ（ｎ）と補正量Ｙ（ｎ−１）との大小関係によって、３つの場合に分けて演算する。
【００８５】
（場合１）：Ｘ（ｎ）＞Ｙ（ｎ−１）＋ａ  ならば、Ｙ（ｎ）＝Ｙ（ｎ−１）＋ａ
（場合２）：Ｘ（ｎ）＜Ｙ（ｎ−１）−ａ  ならば、Ｙ（ｎ）＝Ｙ（ｎ−１）−ａ
（場合３）：Ｙ（ｎ−１）−ａ≦Ｘ（ｎ）≦Ｙ（ｎ−１）＋ａ  ならば、Ｙ（ｎ）＝Ｘ（ｎ）
すなわち、この演算方法では、（ｎ）フレームの目標補正量が、（ｎ−１）フレームの補正量に比べて、大きく変化している場合には、（ｎ）フレームの補正量を、（ｎ−１）フレームの補正量から最大変化量までの変化に抑える。また、（ｎ）フレームの目標補正量が、（ｎ−１）フレームの補正量に比べて、わずかしか変化していない場合には、補正量の変化を制限しない。このような演算の結果、誤検出による画質劣化を防止しつつ、チラツキや補正ズレを抑制することができる。
【００８６】
シーンの急激な変化が生じた場合でも、過剰な補正を抑制でき、画質劣化を防止できる。
【００８７】
関数発生部４４が発生する関数は、多項式からなる関数でもよい。簡単のために、図４に示した曲線１００を、二次曲線と一次曲線で近似してもよい。もっと簡単のためには、図４に示した曲線１００を、複数の線分からなる折れ線で近似してもよい。要するに、図４に示した曲線１００を何らかの形で近似すれば、シーンの急激な変化が生じた場合でも、過剰な補正を抑制でき、画質劣化を防止できるのであって、当然のこととして、これらの近似も本発明に包含される。
【００８８】
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態における補正量演算部４０のブロック図である。図５において、図３と同様の構成要素については、同一の符号を付すことにより、説明を省略する。
【００８９】
本形態の補正量演算部４０は、比較演算部４１、補正量メモリ４２、最大変化量セレクタ４５、及び、定数設定部４６を有し、比較演算部４１には、図１に示す目標補正量演算部３０から目標補正量Ｘ（ｎ）が入力され、最大変化量セレクタ４５には、図１に示すシーン変化量演算部６０からシーン変化量λが入力される。比較演算部４１から、補正量Ｙ（ｎ）が、図１に示す補正処理部２０に対して出力される。
【００９０】
本形態の補正量演算部４０は、図４に示した曲線１００を、図６に示す階段関数で近似しようとするものである。すなわち、図６は、本発明の第３の実施の形態におけるシーン変化量λと最大変化量ａとの関係図である。この図に示すように、シーン変化量のとり得る全区間を複数の小区間に分割し、それぞれの小区間では、シーン変化量が変化しても最大変化量は変化しない。例えば、シーン変化量λが、λ（ｉ）からλ（ｉ＋１）で与えられる小区間では、最大変化量は、一定値ａ（ｉ）となる。
【００９１】
次に、図５を参照して、本形態の補正量演算部４０の動作の概略を説明する。
【００９２】
シーン変化量λのとり得る全区間を「ｍ」個の小区間に分割する時、定数設定部４６は、（ｉ）番目の小区間に対応する最大変化量を、（ｉ）番目の定数ａ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・ｍ）として設定する。最大変化量セレクタ４５は、入力されたシーン変化量λの大きさによって、対応する定数を選択し、比較演算部４１に送る。例えば、図６に示すように、シーン変化量λが、λ（ｉ）からλ（ｉ＋１）の間にあれば、定数ａ（ｉ）を選択する。
【００９３】
比較演算部４１と補正量メモリ４２との動作は、第２の実施の形態におけるそれらの動作と同様であり、説明を省略する。
【００９４】
定数設定部４６に設定する複数の定数は、例えば、「０」以上の実数であり、その階差が漸次増大する数列で与えられると、図４に示した曲線１００を良く近似できる。一例として上記複数の定数は、漸次増大する等比数列で与えても良い。
【００９５】
また、シーン変化量のとり得る全区間を複数の小区間に分割する分割の仕方は、図６に示すように、必ずしも等間隔である必要はなく、不等間隔であっても良く、こうしても本発明に包含される。
【００９６】
本形態によれば、比較的簡単な構成で、理想形に近い補正用関数を容易に模擬できる。その結果、誤検出による画質劣化を防止しつつ、チラツキや補正ズレを抑制することができる。
【００９７】
（第４の実施の形態）
図７は、本発明の第４の実施の形態における画像処理装置のブロック図である。図７において、図１と同様の構成要素については、同一の符号を付すことにより、説明を省略する。
【００９８】
本形態の画像処理装置は、補正処理部２０、目標補正量演算部３０、補正量メモリ４２を有す補正量演算部４０、及び、シーン変化量演算部７０を備える。
【００９９】
本形態においては、シーン変化量演算部７０は、目標補正量演算部３０において算出された（ｎ）フレームに対する目標補正量Ｘ（ｎ）と、補正量メモリ４２に格納されている（ｎ−１）フレームに対する補正量Ｙ（ｎ−１）とを基に、シーン変化量λを算出する。例えば、λ＝｜Ｘ（ｎ）−Ｙ（ｎ−１）｜  として、シーン変化量を算出しても良い。この時、このシーン変化量λは、Ｘ（ｎ）とＹ（ｎ−１）との差分の絶対値で与えられる。
【０１００】
本形態においては、フレームメモリは、不要であり、さらに、シーン変化量演算部７０は、シーン変化量を算出するための算出部が不要であるから、第１の実施の形態と比較して、回路規模を削減でき、小型化できる。
【０１０１】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態は、上述した第４の実施の形態と同様に、図７に示す画像処理装置のブロックの構成を有する。したがって、各構成要素の説明は省略する。
【０１０２】
本発明の第５の実施の形態では、図７に示すシーン変化量演算部７０は、（ｎ）フレームに対する目標補正量Ｘ（ｎ）と、（ｎ−１）フレームに対する補正量Ｙ（ｎ−１）とを基に、シーン変化量だけでなく、シーン変化の方向をも算出する。
【０１０３】
すなわち、画面の輝度に着目して、シーン変化量μを、全画面が白から黒に変わる時、μ＝−１とし、全画面黒から全画面白に変わる時、μ＝１とする。例えば、（ｎ）フレームに対する目標補正量Ｘ（ｎ）と、（ｎ−１）フレームに対する補正量Ｙ（ｎ−１）とを用いて、μ＝Ｙ（ｎ−１）−Ｘ（ｎ）  としてシーン変化量μを算出する。
【０１０４】
次に、図３に示す補正量演算部４０の関数発生部４４は、「−１」から「＋１」まで変化するシーン変化量μを用いて、図８の曲線１０１と曲線１０２とで概略が示される関数Ｆ（μ）を発生させる。
【０１０５】
すなわち、図８は、本発明の第５の実施の形態における関数発生部４４が発生させる関数Ｆ（μ）の概略図である。この関数Ｆ（μ）は、正の一変数連続関数であり、「−１」から「＋１」の変数の区間のある数値「α」に対して、数値「−α」に対する関数値Ｆ（−α）が、数値「α」に対する関数値Ｆ（α）よりも小であるように、定義される。
【０１０６】
図８に示すように、上記関数Ｆ（μ）を用いて、正のシーン変化量に対する最大変化量に比べて、負のシーン変化量に対する最大変化量を小さく設定することにより、シーンに大きな変化が頻繁に生じても、負の方向には補正量が抑制されて、いわゆるツブレが生じない。すなわち、負のシーン変化量に対する最大変化量ａを小さくすることで、負の方向の補正量を抑制して、画面のチラツキを抑えることができる。
【０１０７】
これに関して、図９を用いて、さらに詳しく説明する。
【０１０８】
図９は、本発明の第５の実施の形態における補正の仕方を示す。図９（ａ）〜図９（ｃ）の横軸は、時間を表す。図９（ａ）は、入力映像信号１０３の時間変化例を示し、図９（ｂ）は、補正量１０４の時間変化例を示し、さらに、図９（ｃ）は、出力映像信号１０５の時間変化例を示す。ここで、入力映像信号１０３と出力映像信号１０５とは、「０」から「２５５」の値をとる輝度信号であると仮定している。
【０１０９】
シーンの変化により、入力映像信号１０３が、時間「１」において、レベル「２５５」からレベル「１２８」に急激に変化した時（正のシーン変化）、補正量１０４は、時間「１」での「１」の値から時間「３」での「２」の値に漸次増大する。これにより、出力映像信号１０５は、時間「１」において一時的にレベル「１２８」に低下するが、時間「３」では、補正の結果、レベル「２５５」に回復する。
【０１１０】
次に、時間「１１」において、シーンの変化により、入力映像信号１０３が、レベル「１２８」からレベル「２５５」に急激に増大した時（負のシーン変化）の補正を説明する。本形態の補正方法では、図８に示したように、負のシーン変化に対しては、最大変化量ａを抑えているので、時間「１１」から時間「１３」にわたって、補正は、補正量１０４ａのように抑えられ、補正結果は、出力映像信号１０５ａのようになる。
【０１１１】
仮に、本形態のような符号付のシーン変化量を用いない場合には、時間「１１」から時間「１３」にわたっての補正は、補正量１０４ｂのようになり、補正結果は、出力映像信号１０５ｂのようになる。出力映像信号が、レベル「２５５」を超えている領域は、画像表示装置において、いわゆる「白ツブレ」が生じている領域に他ならず、補正が正しく施されていない、すなわち、過補正が行われていることを意味し、好ましいことではない。
【０１１２】
このように、本形態の補正方法によれば、シーンの変化が、正方向及び負方向、いずれの場合にも対応できる画像処理装置を提供できる。
【０１１３】
本形態の図３に示す補正量演算部４０の関数発生部４４が発生する関数Ｆ（μ）は、多項式からなる関数でもよいし、階段関数による近似関数でも良い。また、補正量演算部４０は、図５に示した構成としても良い。
【０１１４】
（第６の実施の形態）
図１０は、本発明の第６の実施の形態における画像処理装置のブロック図である。図１０において、図１と同様の構成要素については、同一の符号を付すことにより、説明を省略する。
【０１１５】
本形態の画像処理装置は、図１に示した本発明の第１の実施の形態に加えて、特徴量検出部８０を、さらに備える。
【０１１６】
特徴量検出部８０は、入力端子１０より入力された入力映像信号Ｚ（ｎ）について、その特徴量Ｃ（ｎ）を検出し、検出した特徴量Ｃ（ｎ）を後段の目標補正量演算部３０に出力する。目標補正量演算部３０は、入力された特徴量Ｃ（ｎ）を用いて、目標補正量Ｘ（ｎ）を演算する。
【０１１７】
特徴量検出部８０が検出する特徴量Ｃ（ｎ）としては、例えば、入力画像の平均輝度、最大輝度、平均彩度、あるいは、最大彩度のうちの１つ、あるいは、二つ以上の組み合わせたものを、用いることができる。
【０１１８】
これにより、例えば、輝度に重きを置いた画質補正を行ったり、彩度に重きを置いた画質補正を行ったり、任意に設定することができる。
【０１１９】
さらには、フレーム内の有る特定の領域の輝度あるいは彩度を、入力映像信号の特徴量として捉え、それを基に、目標補正量を演算して、画質補償することも可能となる。
【０１２０】
このように、本形態の画像処理装置の構成によれば、多様でかつ精度の高い画質補正が可能となる。
【０１２１】
なお、当然のことながら、ｎフレームの入力映像信号Ｚ（ｎ）から補正量Ｙ（ｎ）を求めるまでに、特徴量の抽出に要する時間も含め、一定の処理時間を必要とする。したがって、本形態の画像処理装置の実装においては、補正処理部２０における入力映像信号Ｚ（ｎ）と補正量Ｙ（ｎ）のタイミング調整の目的で、入力端子１０と補正処理部２０の間に、入力映像信号Ｚ（ｎ）を一時的に保持するメモリを設けても良い。
【０１２２】
（第７の実施の形態）
図１１は、本発明の第７の実施の形態における画像処理装置のブロック図である。図１１において、図１と同様の構成要素については、同一の符号を付すことにより、説明を省略する。
【０１２３】
本形態の画像処理装置は、補正処理部２０、フレームメモリ５０、入力差分演算器９１、及び、関数発生器９０を備える。以下に、本形態の画像処理装置の動作の概略を説明する。全画素が同じ明るさの同じ色を連続的に表示している画面の状態から、突然画面が切り替わる時に、特に画面のチラツキが目立ちやすいことを考慮して、以下の本形態の画像処理装置の動作説明では、全画素が同じ明るさの同じ色を表示している場合について述べる。
【０１２４】
入力差分演算器９１は、入力端子１０に入力された現フレームの入力映像信号Ｚ（ｎ）とフレームメモリ５０に格納されている前フレームの入力映像信号Ｚ（ｎ−１）との差分、ｘ＝Ｚ（ｎ）−Ｚ（ｎ−１）を入力差分値として演算し、変数ｘとして関数発生器９０に出力する。関数発生器９０は、入力された変数ｘに対して、関数ｙ＝ｆ（ｘ）を用いて、関数値ｙを求め、それを出力差分値として、補正処理部２０に出力する。補正処理部２０は、関数発生器９０が求めた出力差分値ｙを用いて、入力映像信号Ｚ（ｎ）を補正し、出力映像信号Ｚｏｕｔ（ｎ）として、出力端子１１に出力する。これを式で表せば、
Ｚｏｕｔ（ｎ）＝Ｚｏｕｔ（ｎ−１）＋ｙ
ｙ＝ｆ（ｘ）＝ｆ（Ｚ（ｎ）−Ｚ（ｎ−１））
となる。
【０１２５】
図１２は、本発明の第７の実施の形態における関数ｆ（ｘ）の第１例示図である。すなわち、本形態の関数発生器９０は、図１２に示すように、入力差分値を変数ｘに対して、出力差分値である関数値ｙを出力する。図１２に示す関数ｆ（ｘ）は、値Ｎを境に、変数ｘが値Ｎ未満での第１部分ｆ１と、値Ｎ以上での第２部分ｆ２とからなる。より具体的には、第１部分ｆ１は、下に凸の曲線であり、第２部分ｆ２は、その延長線が原点を通る直線である。一例として、第１部分ｆ１を２次関数で与えれば、
ｆ（ｘ）＝Ｎ＊（ｘ／Ｎ）＾２  （ｘ＜Ｎ）
ｆ（ｘ）＝ｘ                  （Ｎ≦ｘ）
となる。
【０１２６】
このような関数を関数発生器９０で発生させることにより、現フレームの入力映像信号と、前フレームの入力映像信号との差分の程度によって、異なる画質補正を行ない、最適化を図ることができる。すなわち、現フレームの入力映像信号と、前フレームの入力映像信号との差分が大きい場合は、補正量を大きくし、差分が小さい場合は、補正量を小さきできるので、フレーム間のチラツキを抑制できる。また、多値のシーン変化量に対応できるので、シーン変化の誤検出を減らすことができる。
【０１２７】
関数発生器９０が発生する関数形は、他の形であっても良い。例えば、図１３に示す折れ線であっても良い。すなわち、図１３は、本発明の第７の実施の形態における関数ｆ（ｘ）の第２例示図である。この例では、関数ｆ（ｘ）は、変数ｘが値Ｎ未満での第１部分を直線ｆ３と直線ｆ４とで構成し、値Ｎ以上の第２部分を直線ｆ５で構成している。すなわち、
ｆ（ｘ）＝０．５＊ｘ      （ｘ＜ｋ）
ｆ（ｘ）＝１．５＊ｘ−ｋ  （ｋ≦ｘ＜Ｎ）
ｆ（ｘ）＝ｘ              （Ｎ≦ｘ）
ただし、ｋ＝Ｎ／２
である。この第２例示図の関数ｆ（ｘ）も、第１部分が下に凸である。この例では、簡単な折れ線で、上述した第１例示図の関数を用いた場合と、ほぼ同等の効果を得ることができる。
【０１２８】
図１４は、本発明の第７の実施の形態における関数ｆ（ｘ）の第３例示図である。この例では、関数ｆ（ｘ）は、変数ｘが値Ｎ未満での第１部分を直線ｆ６と直線ｆ７とで構成し、値Ｎ以上の第２部分を直線ｆ８で構成している。すなわち、
ｆ（ｘ）＝０          （ｘ＜ｋ）
ｆ（ｘ）＝２＊ｘ−ｋ  （ｋ≦ｘ＜Ｎ）
ｆ（ｘ）＝ｘ          （Ｎ≦ｘ）
ただし、ｋ＝Ｎ／２
である。この例では、図１４に示すように、値ｋ未満の入力差分値に対しては、出力差分値は「０」に抑圧されており、特に、暗い画面でのチラツキ抑制が配慮されている。
【０１２９】
以上の例示では、本形態の関数ｆ（ｘ）の第１部分は、２本の折れ線で近似されているが、この第１部分は、３本以上の折れ線で構成しても良い。また、関数発生器９０の代替として、入力差分値ｚに対して出力差分値ｙを出力するテーブルを用いても良い。
【０１３０】
（第８の実施の形態）
本発明の第８の実施の形態における画像処理装置のブロック図は、図１１に示した本発明の本発明の第７の実施の形態における画像処理装置のブロック図と同じである。
【０１３１】
本形態の画像処理装置では、関数発生器９０は関数ｙ＝ｇ（ｘ）を発生する。図１５は、本発明の第８の実施の形態における関数ｇ（ｘ）の例示図である。図１５に示すように、本形態の関数発生器９０が発生する関数ｇ（ｘ）は、変数ｘが値Ｎ未満の区間では、階段関数ｇ１〜ｇ９で構成し、値Ｎ以上の区間では、その延長線が原点を通る直線ｇ１０で構成する。階段関数ｇ１〜ｇ９は、それぞれの左端（それぞれの階段関数でとり得る最小の変数ｘと、その変数ｘに対応する関数値で与えられる座標点）を連結する曲線ｇ０が、０＜ｘ＜Ｎの区間で、下に凸になるように、選定される。
【０１３２】
関数ｇ（ｘ）をこのように構成することで、現フレームの入力映像信号と、前フレームの入力映像信号との差分が大きい場合は、補正量を大きくし、差分が小さい場合は、補正量を小さきできるので、フレーム間のチラツキを抑制できる。また、多値のシーン変化量に対応できるので、シーン変化の誤検出を減らすことができる。
【０１３３】
なお、関数発生器９０の代替として、入力差分値ｚに対して出力差分値ｙを出力するテーブルを用いても良い。
【０１３４】
（第９の実施の形態）
図１６は、本発明の第９の実施の形態における画像表示装置のブロック図である。
【０１３５】
本形態の画像表示装置は、画像処理装置２００と画像表示ユニット２１０とを備える。画像処理装置２００は、上記の第１から第９の実施の形態で説明した画像処理装置のいずれかである。画像表示ユニット２１０は、例えば、液晶ディスプレイ、あるいは、プラズマディスプレイである。
【０１３６】
入力端子１０に入力された入力映像信号Ｚ（ｎ）は、画像処理装置２００において、シーンの変化の程度に応じた画質補正が行われて、出力端子１１に、出力映像信号Ｚｏｕｔ（ｎ）として出力される。画像表示ユニット２１０は、この画質補正が行われた出力映像信号Ｚｏｕｔ（ｎ）を表示する。
【０１３７】
本形態の画像表示装置では、上記の第１から第９の実施の形態で説明したように、シーンの変化の程度を検出し、現在のシーンに対する画質補正だけでなく、シーンの変化度合いを考慮した、より高精度の、かつ、適応的な画質補正が行われた画像を表示できる。特に、液晶ディスプレイ、あるいは、プラズマディスプレイのように、輝度のダイナミックレンジが比較的狭い画像表示ユニットにおいて、いわゆる画像のツブレを改善できる。
【０１３８】
この結果、シーン変化の誤検出による画質劣化を防止して、かつ、画面のチラツキと補正ずれを抑制した画像表示装置を提供できる。
【０１３９】
以上、本発明の実施の形態の説明は、画質補正を輝度信号を用いて行ったが、画質補正を、彩度信号やＲＧＢ信号を用いて行っても良い。
【０１４０】
また、本発明の実施の形態の説明は、動画像におけるシーンの切り替えに伴う、シーンの急激な変化に対する画質補正を例として行ったが、本発明は、動画像のみならず、静止画像において、その画面切り替えによって、シーンの急激な変化が発生する場合にも、等しく適用できる。
【０１４１】
このように、本発明の意図するところは、画像信号の画質を補正するにあたって、シーンの変化を微細に検出し、より適正な画質補正を行ない、表示画像のチラツキや補正ズレを抑制しようとするものであって、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
本発明に係わる画像処理装置は、例えば、画像情報を送受する映像機器、特に、ＬＣＤ等の画像表示装置を備えた携帯電話等の映像情報端末とその応用分野において利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明の第１の実施の形態における画像処理装置のブロック図
【図２】同画像のチラツキを抑制する理想的な補正曲線の例示図
【図３】本発明の第２の実施の形態における補正量演算部のブロック図
【図４】本発明の第２の実施の形態における関数発生部が発生する関数形の概略図
【図５】本発明の第３の実施の形態における補正量演算部のブロック図
【図６】本発明の第３の実施の形態におけるシーン変化量と最大変化量との関係図
【図７】本発明の第４の実施の形態における画像処理装置のブロック図
【図８】本発明の第５の実施の形態における関数発生部が発生する関数形の概略図
【図９】（ａ）本発明の第５の実施の形態における補正の仕方（入力映像信号の時間変化例）  （ｂ）本発明の第５の実施の形態における補正の仕方（補正量の時間変化例）  （ｃ）本発明の第５の実施の形態における補正の仕方（出力映像信号の時間変化例）
【図１０】本発明の第６の実施の形態における画像処理装置のブロック図
【図１１】本発明の第７の実施の形態における画像処理装置のブロック図
【図１２】本発明の第７の実施の形態における関数ｆ（ｘ）の第１例示図
【図１３】本発明の第７の実施の形態における関数ｆ（ｘ）の第２例示図
【図１４】本発明の第７の実施の形態における関数ｆ（ｘ）の第３例示図
【図１５】本発明の第８の実施の形態における関数ｇ（ｘ）の例示図
【図１６】本発明の第９の実施の形態における画像表示装置のブロック図
【図１７】従来の画像補正処理装置のブロック図
【図１８】従来の画像補正処理装置における、入力変化量と出力変化量の関係図
【符号の説明】
【０１４４】
２０  補正処理部
３０  目標補正量演算部
４０  補正量演算部
４１  比較演算部
４２  補正量メモリ
４３  最大変化量演算部
４４  関数発生部
４５  最大変化量セレクタ
４６  定数設定部
５０  フレームメモリ
６０、７０  シーン変化量演算部
８０  特徴量検出部
９０  関数発生器
【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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