(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】  選択手段５２が、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ビット列から有意な部分を選択し取り出し、検出手段５４が、該取り出したビット列の低周波部分、すなわち、第一の信号値が複数連続し、さらに第一の信号値から所定レベル信号値が変化した第二の信号値が複数連続する部分を検出し、信号拡張手段５５が、この低周波部分の所定範囲の第一または／および第二の信号値のビット列に所定のビット数を付与して、信号値が、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、ノイズ等の有意でない成分を除去し、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
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【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像信号のビット列のうち、解像度的に有意な部分を選択し取り出す選択手段と、
該選択手段で取り出したビット列において、複数連続する信号値から、複数連続する他の信号値に所定レベルで信号値が変化する低周波部分に所定のビット数を付与して順次変化するように拡張・補正する拡張・補正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】
前記拡張・補正手段は、
前記選択手段で取り出したビット列において、第一の信号値が複数連続し、さらに、この第一の信号値から所定レベルで信号値が変化した第二の信号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該第一の信号値および第二の信号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、該第一の信号値および第二の信号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、該第一の信号値から該第二の信号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、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記検出手段は、
隣接する画素に対応した各画像データ値を比較して等しいかどうかを判定する画像データ値比較手段と、
該判定結果から、同じ画像データ値が連続している場合に、同じ画像データ値が連続する最初の画素の位置情報を保存する画素位置メモリ手段と、
該判定結果から、同じ画像データ値の連続が終了した場合に、同じ画像データ値が連続する画素数を保存する幅メモリ手段とを有する、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、同じ第一の信号値が複数連続する最初の画素位置と、次の同じ第二の信号値が複数連続する最初の画素位置との差が、該同じ第一の信号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、信号拡張対象の画像信号かどうかを検出する、請求項２または３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像信号には、前記入力画像信号の有意でない原信号のビット列または／および固定ビットのビット列を、所定のビット数だけ付与する、請求項２〜４のいずれか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、前記第一の信号値と第二の信号値との信号値の差が１である、請求項２または３に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記信号拡張手段は、前記第一の信号値が連続する部分の中点から、前記第二の信号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２に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記信号拡張手段は、前記第一の信号値から前記第二の信号値に変化する位置にある該第一の信号値および第二の信号値を少なくとも含む部分を、信号拡張処理する、請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記信号拡張手段は、前記第一の信号値から前記第二の信号値に変化する位置が信号拡張処理のビット列の中心位置になるように信号拡張処理する、請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記所定のビット数は、２〜４のいずれかである、請求項１、２および５のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記信号拡張手段は、前記低周波部分の入力画像信号が、前記第一の信号値から前記第二の信号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２に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記第一の信号値および第二の信号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１３】
画像表示装置の階調ビット数が、前記入力画像信号のビット列のうち有意な部分の階調ビット数より大きい、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
画像表示装置の各画素に入力される画像信号のビット列のうち、解像度的に有意な部分を選択し取り出す選択ステップと、
該取り出したビット列において、第一の信号値が複数連続し、さらに、この第一の信号値から所定レベル信号値が変化した第二の信号値が複数連続する低周波部分を検出する検出ステップと、
該検出手段が検出した低周波部分における前記第一の信号値および第二の信号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、該第一の信号値および第二の信号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、該第一の信号値から該第二の信号値のレベルに順次変化するように拡張・補正する信号拡張ステップとを包含することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれかに記載の画像処理装置を用いて前記入力画像信号から取り出した所定のビット列を拡張・補正した画像表示信号を画像表示する画像表示装置。
【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画面に液晶表示する携帯用情報機器。
【請求項１７】
請求項１４に記載の画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるための制御プログラム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な可読記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号のうち有意なビット列から、有意でないビット列を予測・計算し、置き換えることにより画像信号を補正する画像処理装置および画像処理方法、これを用いた液晶表示装置などの画像表示装置、これを用いた携帯電話装置やＰＤＡなどの携帯用情報機器、この画像処理方法をコンピュータに実行させるための制御プログラムおよび、これが記録されたコンピュータ読み取り可能な可読記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
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などを表示することが可能であるなど、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）法等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】
以上の従来技術が開示されている特許文献１〜４は以下の通りである。
【特許文献１】特開平１−２８２５９８号公報
【特許文献２】特開平６−３５４２９号公報
【特許文献３】特開平６−２２２７４０号公報
【特許文献４】特開２００３−４４００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
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。
【００１８】
（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。
【００１９】
（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。
【００２０】
（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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おそれがある。
【００２３】
このように、従来の高階調化技術では、画像信号のビット数が不足することにより、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。また、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、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。
【００２４】
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。例えば、表示装置に８ビット幅の信号を入力した場合に、そのうち下位２ビットの値は定数となっていたり、あるいはノイズが乗っていたりする等して、実際には上位６ビット分しかデータとしての意味がない場合（上位６ビット部分；解像度的に有意な部分）には、例え表示装置が８ビットの表示性能を持っていたとしても、６ビットの情報しか表示することはできない。また、その下位２ビットの値に誤差などによるノイズが乗っている場合には、画質が悪くなる。
【００２５】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、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・補正すると共に、ノイズによる画質悪化を防止することができる画像処理装置、画像処理方法、これらを用いた画像表示装置、これを用いた携帯用情報機器、この画像処理方法をコンピュータに実行させるための制御プログラムおよび、これが記録されたコンピュータ読み取り可能な可読記録媒体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】
【００２６】
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像信号のビット列のうち、解像度的に有意な部分を選択し取り出す選択手段と、該選択手段で取り出したビット列において、複数連続する信号値から、複数連続する他の信号値に所定レベルで信号値が変化する低周波部分に所定のビット数を付与して順次変化（なだらかに）するように拡張・補正する拡張・補正手段とを備えている。
【００２７】
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像信号のビット列から解像度的に有意な部分を選択し取り出す選択手段と、該選択手段で取り出したビット列において、第一の信号値が複数連続し、さらに、この第一の信号値から所定レベルで信号値が変化した第二の信号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該第一の信号値および第二の信号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、該第一の信号値および第二の信号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、該第一の信号値から該第二の信号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。即ち、上記拡張・補正手段は、前記選択手段で取り出したビット列において、第一の信号値が複数連続し、さらに、この第一の信号値から所定レベルで信号値が変化した第二の信号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該第一の信号値および第二の信号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、該第一の信号値および第二の信号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、該第一の信号値から該第二の信号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ている。
【００２８】
さらに、本発明の画像処理装置における検出手段は、隣接する画素に対応した各画像データ値を比較して等しいかどうかを判定する画像データ値比較手段と、該判定結果から、同じ画像データ値が連続している場合に、同じ画像データ値が連続する最初の画素の位置情報を保存する画素位置メモリ手段と、該判定結果から、同じ画像データ値の連続が終了した場合に、同じ画像データ値が連続する画素数を保存する幅メモリ手段とを有していてもよい。
【００２９】
さらに、本発明の画像処理装置における検出手段は、同じ第一の信号値が複数連続する最初の画素位置と、次の同じ第二の信号値が複数連続する最初の画素位置との差が、該同じ第一の信号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、信号拡張対象の画像信号かどうかを検出するようにしてもよい。
【００３０】
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像信号の有意でない部分に対しては、前記入力画像信号の有意でない原信号のビット列または／および固定ビットのビット列、即ち、原信号である前記入力画像信号のまま、あるいは原信号である前記入力画像信号に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。
【００３１】
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、第一の信号値と第二の信号値との信号値の差が１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、前記信号拡張手段は、第一の信号値が連続する部分の中点から、第二の信号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。
【００３３】
さらに、本発明の画像処理装置における信号拡張手段は、前記第一の信号値から前記第二の信号値に変化する位置にある該第一の信号値および第二の信号値を少なくとも含む部分を、信号拡張処理することが好ましい。
【００３４】
さらに、本発明の画像処理装置における信号拡張手段は、前記第一の信号値から前記第二の信号値に変化する位置が信号拡張処理のビット列の中心位置になるように信号拡張処理することが好ましい。
【００３５】
上記本発明の画像処理装置において、前記所定のビット数は、２であることが好ましい。
【００３６】
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、３であることが好ましい。
【００３７】
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。
【００３８】
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、前記第一の信号値から前記第二の信号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。
【００３９】
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信号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信号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信号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。
【００４０】
上記課題を解決するため、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像信号のビット列から解像度的に有意な部分を取り出す選択ステップと、該取り出したビット列において、第一の信号値が複数連続し、さらに、この第一の信号値から所定レベル信号値が変化した第二の信号値が複数連続する低周波部分を検出する検出ステップと、該検出手段が検出した低周波部分における第一の信号値および第二の信号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、第一および第二の信号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、第一の信号値から第二の信号値のレベルに順次変化するように拡張・補正する信号拡張ステップとを包含することを特徴とするものである。
【００４１】
上記課題を解決するため、本発明の画像表示装置は、請求項１〜１３のいずれかに記載の画像処理装置を用いて前記入力画像信号を拡張・補正した画像表示信号を画像表示する。
【００４２】
上記課題を解決するため、本発明の携帯用情報機器は、請求項１５に記載の画像処理装置を用いて液晶表示画面に液晶表示する。
【００４３】
上記課題を解決するため、本発明の制御プログラムは、請求項１４に記載の画像処理方法の各ステップをコンピュータが実行するためのものである。
【００４４】
上記課題を解決するため、本発明の可読記録媒体は、請求項１７に記載の制御プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能とする。
【００４５】
上記特徴を有する本発明は、選択手段が、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のビット列から有意な部分を取り出し、検出手段が、該取り出したビット列において、第一の信号値が複数連続し、さらに、この第一の信号値から所定レベル信号値が変化した第二の信号値が複数連続する低周波部分を検出し、信号拡張手段が、該検出した低周波部分の所定範囲について、第一および第二の信号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、第一の信号値から第二の信号値のレベルに順次変化するように拡張・補正を行う。
【００４６】
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。また、特に画像信号のビット列のうち有意な部分に対して拡張・補正を行うため、信号の拡張が行われる部分では原信号のビット列に存在していた解像度的に有意でないノイズ等が無くなり画質が向上する。
【００４７】
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、信号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、階調補正を行わず原信号のままとしている。また、信号拡張を行った部分のビット数が原信号のビット数より大きくなる場合には、増加したビット数分だけ下位に"０"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。
【発明の効果】
【００４８】
以上により、本発明のよれば、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像信号のビット列から有意な部分を選択し取り出す選択手段と、該取り出したビット列において、第一の信号値が複数連続し、さらに、この第一の信号値から所定レベル信号値が変化した第二の信号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信号値または／および第二の信号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／および第二の信号値のビット列に所定のビット数を付与して、第一の信号値から第二の信号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、有意なビット列を選択して取り出し、所定の幅を持った画素の信号値を比較して、有意でないビットの値を補正して、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。また、特に画像信号のビット列のうち有意な部分に対して拡張・補正を行い、有意でない部分は拡張・補正を行わないため、原信号のビット列に存在していた有意でないノイズ等が無くなり画質が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明に関する画像処理装置の実施形態およびそれを用いた画像表示装置について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００５０】
本実施形態では、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、８ビットのうち上位６ビットのみが有意なデータであるデジタル画像信号を補正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形態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。
【００５１】
図１は、本発明の液晶表示装置の一実施形態におけるシステム構成例を示すブロック図である。
【００５２】
図１において、この液晶表示装置１は、外部ホストシステム２がデータバス３を介して液晶表示モジュール４に接続された構成を有している。
【００５３】
外部ホストシステム２は、制御手段としての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。
【００５４】
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。本実施形態では、画像処理装置４３は、液晶コントローラ４１が出力する画像データに対して所定の処理を行うことにより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。
【００５５】
液晶コントローラ４１は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部４１ａと、信号処理部４１ｂとを有し、Ｉ／Ｆ部４１ａを介してデータバス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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
図２において、この画像処理装置４３は、制御手段５１と、選択手段５２と、ラインメモリ５３と、検出手段５４と、信号拡張手段５５とを有している。これらの検出手段５４および信号拡張手段５５により拡張・補正手段が構成され、拡張・補正手段は、選択手段５２で取り出したビット列において、複数連続する信号値から、複数連続する別の信号値に所定レベルで信号値が変化する低周波部分に所定のビット数（ここでは下位２ビット）を付与して順次なだらかに変化するように拡張・補正する。
【００６０】
制御手段５１には、液晶コントローラ４１が出力する制御信号が入力される。入力された制御信号は、選択手段５２、ラインメモリ５３、検出手段５４、信号拡張手段５５、および液晶ドライバ４４にそれぞれ出力される。制御手段５１は、選択手段５２、ラインメモリ５３、検出手段５４、信号拡張手段５５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。
【００６１】
選択手段５２は、画像表示装置１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のビット列（８ビット）のうち、解像度的に有意な部分（上位６ビット）を選択して取り出すものである。選択手段５２には、液晶コントローラ４１が出力する８ビットの画像信号が入力される。入力された画像信号のうち、解像度的に有意なビット列である上位６ビット分がラインメモリ５３に出力される。
【００６２】
ラインメモリ５３は、選択手段５２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５５によって拡張・補正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、該拡張・補正された画像信号を、液晶ドライバ４４に出力する。
【００６３】
検出手段５４は、選択手段５２で取り出したビット列（上位６ビット）において、第一の信号値が複数連続し、さらに、この第一の信号値から所定レベルで信号値が変化した第二の信号値が複数連続する低周波部分を検出する。即ち、検出手段５４は、ラインメモリ５３から６ビットの画像信号を読み込み、信号値が滑らかに変化していない低周波部分で不連続部分を検出する。
【００６４】
検出手段５４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５５へ出力する。
【００６５】
信号拡張手段５５は、検出手段５４で検出した低周波部分における第一の信号値および第二の信号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、これらの第一の信号値および第二の信号値の少なくとも何れかのビット列に所定のビット数（下位２ビット）を付与して、第一の信号値から第二の信号値のレベルに順次なだらかに変化するように拡張・補正する。即ち、信号拡張手段５５は、検出手段５４によって検出された信号拡張の対象となる画素の有意な６ビットの画像信号の下位に段階的に２ビットを追加し、８ビットの画像信号にして原信号の補正を行う。この追加する２ビットの信号は、有意なデータの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・補正する。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、原信号の下位２ビットのデータを追加して８ビットの画像信号にする。これにより、拡張・補正される部分も、そうでない部分も、画像信号は全て８ビットの画像信号となる。信号拡張手段５５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５３に書き込まれる。
【００６６】
上記の検出手段５４、信号拡張手段５５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。
【００６７】
なお、本実施形態では、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。
【００６８】
次に、図２の検出手段５４の構成の詳細について、図３を参照しながら説明する。
【００６９】
図３に示すように、検出手段５４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。
【００７０】
画像データ値比較手段６１は、ラインメモリ５３に接続されており、ラインメモリ５３から読み込んだ画像データが、水平方向（または横方向）に隣接する画素同士で等しいかどうかを比較する。
【００７１】
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、画像データの幅に順次１を加えてカウントする。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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５３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。
【００７８】
このような構成を有する検出手段５４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。
【００７９】
次に、図２の信号拡張手段５５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。
【００８０】
図４に示すように、信号拡張手段５５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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
次に、上記構成の検出手段５４および信号拡張手段５５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５４および信号拡張手段５５における処理の前半部分を示しており、図６は、検出手段５４および信号拡張手段５５における処理の後半部分を示している。
【００８７】
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形態では、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およびＷ１＝３、Ｓ２＝４およびＷ２＝２がそれぞれ付与される。
【００８８】
検出手段５４および信号拡張手段５５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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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が同じ信号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。
【００９４】
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、ステップ８において、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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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５４の前半部分の処理を行う。
【００９８】
続いて、検出手段５４および信号拡張手段５５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、同じ信号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。
【００９９】
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。
【０１００】
まず、ステップ１１により、ｉ＝１を設定する。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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５５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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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５５により信号拡張処理を行う。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
次に、ステップ２５では、ｉを（ｉ＋１）に更新する。
【０１１２】
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５４および信号拡張手段５５による処理を終了する。
【０１１３】
このようにして、ｉ＝１〜ｉｅｎｄ−１の全てにわたって、検出手段５４および信号拡張手段５５による後半処理が行われる。
【０１１４】
ここで、図６に示す検出手段５４および信号拡張手段５５による後半処理について、さらに具体的に説明する。
【０１１５】
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、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。
【０１１６】
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５５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。
【０１１７】
図７は、信号拡張手段５５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、すなわち、８ビットの原信号のうち上位６ビットを取った信号の一例を示した概略図である。
【０１１８】
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５３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。
【０１１９】
次に、信号拡張手段５５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。
【０１２０】
図９は、信号拡張手段５５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。
【０１２１】
信号拡張手段５５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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
信号拡張手段５５による信号拡張処理が開始されると、図９に示すように、まず、ステップ１により、ｊ＝Ｍｉを設定する。
【０１２４】
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。
【０１２５】
この信号拡張手段５５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５５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倍する処理を行って４ＤＭｉを得る。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
信号拡張手段５５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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
以上に説明した本実施形態の画像処理装置は、検出手段５４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５５によって、検出手段５４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。また、特に画像信号のビット列のうち有意な部分に対して拡張・補正を行うため、信号の拡張が行われる部分では原信号のビット列に存在していた有意でないノイズ等が無くなり画質が向上する。
【０１３４】
なお、本実施形態の画像処理装置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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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制御プログラムおよびそのデータを外部ホストシステム２の可読記録媒体としての外部メモリ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の制御部（ＣＰＵ）に、この制御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、この制御プログラムは、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。
【０１３７】
この可読記録媒体としては、各種ＩＣメモリ、光ディスク（例えばＣＤ）、磁気記録媒体（例えばＦＤ）などの小型携帯用記憶装置であってもよく、読み取られた制御プログラムは液晶コントローラ４１や画像処理装置４３内のワークメモリとしてのＲＡＭに格納されてそれ内のＣＰＵ（制御部）によって実行可能とされている。
【０１３８】
また、本実施形態では、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。
【０１３９】
本実施形態の画像処理装置は、携帯用情報機器として例えば携帯電話装置やＰＤＡなどに用いられ、その液晶表示画面に液晶表示することにより、本発明の高表示品位効果を奏することができる。
【０１４０】
また、本実施形態では、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・補正することが可能になる。さらに、各ラインごとに検出処理および拡張・補正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、本実施形態で説明したように、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等）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。
【０１４１】
さらに、本実施形態では、選択手段５２により、画像表示装置１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の８ビットのビット列のうち、解像度的に有意な部分の上位６ビットのビット列を選択して取り出し、信号拡張手段５５で、有意でない下位２ビットを拡張補正すように構成したが、これに限らず、入力画像信号の１０ビットのビット列のうち、解像度的に有意な部分の上位６ビットのビット列を選択して取り出し、信号拡張手段５５で、有意でない下位４ビットを拡張補正すように構成してもよく、また、入力画像信号の６ビットのビット列のうち、解像度的に有意な部分の上位５ビットのビット列を選択して取り出し、信号拡張手段５５で下位に３ビットを拡張補正して８ビットとするようにしてもよい。要するに、本発明の作用効果を奏するように、選択手段５２による選択処理と信号拡張手段５５による信号拡張処理とは各種組み合わせが考えられる。
【０１４２】
さらに、本実施形態では、信号拡張手段５５は、第一の信号値が連続する部分の中点から、第二の信号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ように構成したが、これに限らず、要は、信号拡張手段５５は、第一の信号値から第二の信号値に変化する不連続位置の前後にある第一の信号値および前記第二の信号値を少なくとも含む部分を、信号拡張処理するようにすればよく、第一の信号値から第二の信号値に変化する位置が信号拡張処理のビット列の中心位置になるように信号拡張処理するようにすればよい。
【０１４３】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明は、画像信号のうち有意なビット列から、有意でないビット列を予測・計算し、置き換えることにより画像信号を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の分野において、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。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の液晶表示装置の一実施形態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】図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６】図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７】図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８】図７の場合に、図２の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】図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１０】図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。
【符号の説明】
【０１４６】
１  画像表示装置
２  外部ホストシステム
２１  ＣＰＵ
２２  外部メモリ
２３  Ｉ／Ｏシステム
３  データバス
４  液晶表示モジュール
４１  液晶コントローラ
４２  表示メモリ
４３  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  選択手段
５３  ラインメモリ
５４  検出手段
５５  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
【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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