(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎビット（ｎは正の整数）の入力画像データをαビット分（αは正の整数）ビットシフトしたｎ＋αビットの原データを生成するビット拡張ステップと、
前記ｎ＋αビットの原データを処理対象画素の近傍の領域に基づいて平滑化した平滑化データを生成するデータ平滑化ステップと、
前記ｎ＋αビットの原データに基づいて前記平滑化データを算出する領域に含まれる個々の画素の階調を互いに差し引くことで得られる階調差のうち、最も大きな階調差を最大階調差データとして生成する最大階調差算出ステップと、
前記最大階調差データが小さいほど前記ｎ＋αビットの原データに対する前記平滑化データの割合が大きくなるように前記ｎ＋αビットの原データと前記平滑化データの混合比を生成する混合比生成ステップと、
前記混合比に基づいて前記ｎ＋αビットの原データと前記平滑化データを混合した画像データを出力するデータ混合ステップと
を備え、
前記混合比生成ステップが、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１より小さい場合には前記混合比を第１の値Ｒ１とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ２（Ｔ２≧Ｔ１）より大きい場合には前記混合比を前記第１の値Ｒ１よりも小さい第２の値Ｒ２とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１よりも大きくかつ閾値Ｔ２よりも小さい場合には前記最大階調差データに対して前記混合比を前記第１の値Ｒ１から前記第２の値Ｒ２に単調に変化させ、
前記混合比を百分率で表した値をＲｂ、前記原データをＤｓ、前記平滑化データをＤｆとするとき、前記データ混合ステップは、
Ｄｏ＝｛Ｒｂ×Ｄｆ＋（１００−Ｒｂ）×Ｄｓ｝／１００
で与えられる画像データを出力する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
ｎビット（ｎは正の整数）の入力画像データをαビット分（αは正の整数）ビットシフトしたｎ＋αビットの原データを生成するビット拡張ステップと、
前記ｎ＋αビットの原データを処理対象画素の近傍の領域に基づいて平滑化した平滑化データを生成するデータ平滑化ステップと、
前記ｎ＋αビットの原データに基づいて前記平滑化データを算出する領域に含まれる個々の画素の階調を互いに差し引くことで得られる階調差のうち、最も大きな階調差を最大階調差データとして生成する最大階調差算出ステップと、
前記最大階調差データが小さいほど前記ｎ＋αビットの原データに対する前記平滑化データの割合が大きくなるように前記ｎ＋αビットの原データと前記平滑化データの混合比を生成する混合比生成ステップと、
前記混合比に基づいて前記ｎ＋αビットの原データと前記平滑化データを混合した画像データを出力するデータ混合ステップと
を備え、
前記混合比生成ステップが、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１より小さい場合には前記混合比を第１の値Ｒ１とし、前記最大階調差データが閾値Ｔ１より大きい場合には前記混合比を前記第１の値Ｒ１よりも小さい第２の値とし、
前記混合比を百分率で表した値をＲｂ、前記原データをＤｓ、前記平滑化データをＤｆとするとき、前記データ混合ステップは、
Ｄｏ＝｛Ｒｂ×Ｄｆ＋（１００−Ｒｂ）×Ｄｓ｝／１００
で与えられる画像データを出力する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項３】
ｎビット（ｎは正の整数）の入力画像データをαビット分（αは正の整数）ビットシフトしたｎ＋αビットの原データを出力するビット拡張部と、
前記ｎ＋αビットの原データを処理対象画素の近傍の領域に基づいて平滑化した平滑化データを出力するデータ平滑化部と、
前記ｎ＋αビットの原データに基づいて前記平滑化データを算出する領域に含まれる個々の画素の階調を互いに差し引くことで得られる階調差のうち、最も大きな階調差を最大階調差データとして出力する最大階調差算出部と、
前記最大階調差データが小さいほど前記ｎ＋αビットの原データに対する前記平滑化データの割合が大きくなるように前記ｎ＋αビットの原データと前記平滑化データの混合比を表す混合比データを生成する混合比生成部と、
前記混合比に基づいて前記ｎ＋αビットの原データと前記平滑化データを混合した画像データを出力するデータ混合部と
を備え、
前記混合比生成部が、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１より小さい場合には前記混合比を第１の値Ｒ１とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ２（Ｔ２≧Ｔ１）より大きい場合には前記混合比を前記第１の値Ｒ１よりも小さい第２の値Ｒ２とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１よりも大きくかつ閾値Ｔ２よりも小さい場合には前記最大階調差データに対して前記混合比を前記第１の値Ｒ１から前記第２の値Ｒ２に単調に変化させ、
前記混合比を百分率で表した値をＲｂ、前記原データをＤｓ、前記平滑化データをＤｆとするとき、前記データ混合部は、
Ｄｏ＝｛Ｒｂ×Ｄｆ＋（１００−Ｒｂ）×Ｄｓ｝／１００
で与えられる画像データを出力する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
ｎビット（ｎは正の整数）の入力画像データをαビット分（αは正の整数）ビットシフトしたｎ＋αビットの原データを出力するビット拡張部と、
前記ｎ＋αビットの原データを処理対象画素の近傍の領域に基づいて平滑化した平滑化データを出力するデータ平滑化部と、
前記ｎ＋αビットの原データに基づいて前記平滑化データを算出する領域に含まれる個々の画素の階調を互いに差し引くことで得られる階調差のうち、最も大きな階調差を最大階調差データとして出力する最大階調差算出部と、
前記最大階調差データが小さいほど前記ｎ＋αビットの原データに対する前記平滑化データの割合が大きくなるように前記ｎ＋αビットの原データと前記平滑化データの混合比を表す混合比データを生成する混合比生成部と、
前記混合比に基づいて前記ｎ＋αビットの原データと前記平滑化データを混合した画像データを出力するデータ混合部と
を備え、
前記混合比生成部が、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１より小さい場合には前記ｎ＋αビットの原データに対する前記平滑化データの混合比を第１の値Ｒ１とし、前記最大階調差データが閾値Ｔ１より大きい場合には前記ｎ＋αビットの原データに対する前記平滑化データの混合比を前記第１の値Ｒ１よりも小さい第２の値とし、
前記混合比を百分率で表した値をＲｂ、前記原データをＤｓ、前記平滑化データをＤｆとするとき、前記データ混合部は、
Ｄｏ＝｛Ｒｂ×Ｄｆ＋（１００−Ｒｂ）×Ｄｓ｝／１００
で与えられる画像データを出力する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の画像処理装置と、
受信したアナログ画像信号をデジタルの画像データに変換し、ｎビットの画像データを生成して、前記画像処理装置に前記ｎビットの入力画像データとして供給するする受信部と、
前記画像処理装置の前記データ混合部が出力したｎ＋αビットの画像に基づいて画像を表示する表示部と
を備えた画像表示装置。
【請求項６】
請求項３又は４に記載の画像処理装置と、
受信したアナログ画像信号をデジタルの画像データに変換し、ｎビットの画像データを生成して、前記画像処理装置に前記ｎビットの入力画像データとして供給するする受信部と、
前記画像処理装置の前記データ混合部が出力したｎ＋αビットの画像データに基づいてディザ処理や誤差拡散処理などの擬似中間階調変換によりｎビットの画像データを出力する擬似中間階調変換部と、
前記擬似中間階調変換部が出力する画像データに基づいてｎビットの画像を表示する表示部と
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
ｎビット（ｎは正の整数）の入力画像データをαビット分（αは正の整数）ビットシフトしたｎ＋αビットの原データを出力するビット拡張部と、
前記ｎ＋αビットの原データを処理対象画素の近傍の領域に基づいて平滑化した平滑化データを出力するデータ平滑化部と、
前記ｎ＋αビットの原データに基づいて前記平滑化データを算出する領域に含まれる個々の画素の階調を互いに差し引くことで得られる階調差のうち、最も大きな階調差を最大階調差データとして出力する最大階調差算出部と、
前記最大階調差データが小さいほど前記ｎ＋αビットの原データに対する前記平滑化データの割合が大きくなるように前記ｎ＋αビットの原データと前記平滑化データの混合比を表す混合比データを生成する混合比生成部と、
前記混合比を平滑化した平滑化混合比を出力する混合比平滑化部と、
前記平滑化混合比に基づいて前記ｎ＋αビットの原データと前記平滑化データを混合した画像データを出力するデータ混合部と
を備え、
前記混合比生成部が、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１より小さい場合には前記混合比を第１の値Ｒ１とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ２（Ｔ２≧Ｔ１）より大きい場合には前記混合比を前記第１の値Ｒ１よりも小さい第２の値Ｒ２とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１よりも大きくかつ閾値Ｔ２よりも小さい場合には前記最大階調差データに対して前記混合比を前記第１の値Ｒ１から前記第２の値Ｒ２に単調に変化させ、
前記平滑化混合比を百分率で表した値をＲｂｆ、前記原データをＤｓ、前記平滑化データをＤｆとするとき、前記データ混合部は、
Ｄｏ＝｛Ｒｂｆ×Ｄｆ＋（１００−Ｒｂｆ）×Ｄｓ｝／１００
で与えられる画像データを出力する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項８】
ｎビット（ｎは正の整数）の入力画像データをαビット分（αは正の整数）ビットシフトしたｎ＋αビットの原データを出力するビット拡張部と、
前記ｎ＋αビットの原データを処理対象画素の近傍の領域に基づいて平滑化した平滑化データを出力するデータ平滑化部と、
前記ｎビットの入力画像データに基づいて前記平滑化データを算出する領域に含まれる個々の画素の階調を互いに差し引くことで得られる階調差のうち、最も大きな階調差を最大階調差データとして出力する最大階調差算出部と、
前記最大階調差データが小さいほど前記ｎ＋αビットの原データに対する前記平滑化データの割合が大きくなるように前記原データと前記平滑化データの混合比を表す混合比データを生成する混合比生成部と、
前記混合比に基づいて前記ｎ＋αビットの原データと前記平滑化データを混合した画像データを出力するデータ混合部と
を備え、
前記混合比生成部が、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１より小さい場合には前記混合比を第１の値Ｒ１とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ２（Ｔ２≧Ｔ１）より大きい場合には前記混合比を前記第１の値Ｒ１よりも小さい第２の値Ｒ２とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１よりも大きくかつ閾値Ｔ２よりも小さい場合には前記最大階調差データに対して前記混合比を前記第１の値Ｒ１から前記第２の値Ｒ２に単調に変化させ、
前記混合比を百分率で表した値をＲｂ、前記原データをＤｓ、前記平滑化データをＤｆとするとき、前記データ混合部は、
Ｄｏ＝｛Ｒｂ×Ｄｆ＋（１００−Ｒｂ）×Ｄｓ｝／１００
で与えられる画像データを出力する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項９】
ｎビット（ｎは正の整数）の入力画像データをαビット分（αは正の整数）ビットシフトしたｎ＋αビットの原データを生成するビット拡張ステップと、
前記ｎ＋αビットの原データを処理対象画素の近傍の領域に基づいて平滑化した第一の平滑化データを生成する第一のデータ平滑化ステップと、
前記ｎ＋αビットの原データに基づいて前記第一の平滑化データを算出する領域に含まれる個々の画素の階調を互いに差し引くことで得られる階調差のうち、最も大きな階調差を最大階調差データとして生成する最大階調差算出ステップと、
混合比を表すデータを生成する混合比生成ステップと、
前記混合比に基づいて前記ｎ＋αビットの原データと前記第一の平滑化データを混合した画像データを生成する第一のデータ混合ステップと、
前記第一のデータ混合ステップが生成する画像データに基づいて階調変換を行った画像データを出力する階調変換ステップと、
前記階調変換ステップが生成する画像データを処理対象画素の近傍の領域に基づいて平滑化した第二の平滑化データを生成する第二のデータ平滑化ステップと、
前記混合比に基づいて前記階調変換ステップが生成する画像データと前記第二の平滑化データを混合した画像データ生成する第二のデータ混合ステップとを備え、
前記混合比は、前記最大階調差データが小さいほど、前記ｎ＋αビットの原データに対する前記第一の平滑化データの混合割合を大きくし、前記階調変換ステップが生成する画像データに対する前記第二の平滑化データの混合割合を大きくするものであり、
前記混合比生成ステップが、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１より小さい場合には前記混合比を第１の値Ｒ１とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ２（Ｔ２≧Ｔ１）より大きい場合には前記混合比を前記第１の値Ｒ１よりも小さい第２の値Ｒ２とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１よりも大きくかつ閾値Ｔ２よりも小さい場合には前記最大階調差データに対して前記混合比を前記第１の値Ｒ１から前記第２の値Ｒ２に単調に変化させ、
前記混合比を百分率で表した値をＲｂとし、
前記原データをＤｓ、前記第一の平滑化データをＤｆａとするとき、前記第一のデータ混合ステップは、
Ｄｏａ＝｛Ｒｂ×Ｄｆａ＋（１００−Ｒｂ）×Ｄｓ｝／１００
で与えられる画像データを出力し、
前記階調変換ステップが生成する画像データをＤｊ、前記第二の平滑化データをＤｆｂとするとき、前記第二のデータ混合ステップは、
Ｄｏ＝｛Ｒｂ×Ｄｆｂ＋（１００−Ｒｂ）×Ｄｊ｝／１００
で与えられる画像データを出力する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
ｎビット（ｎは正の整数）の入力画像データをαビット分（αは正の整数）ビットシフトしたｎ＋αビットの原データを出力するビット拡張部と、
前記ｎ＋αビットの原データを処理対象画素の近傍の領域に基づいて平滑化した第一の平滑化データを出力する第一のデータ平滑化部と、
前記ｎ＋αビットの原データに基づいて前記第一の平滑化データを算出する領域に含まれる個々の画素の階調を互いに差し引くことで得られる階調差のうち、最も大きな階調差を最大階調差データとして出力する最大階調差算出部と、
混合比を表すデータを生成する混合比生成部と、
前記混合比に従って、前記第１に入力端子で受けた前記ｎ＋αビットの原データと前記第２の入力端子で受けた前記第一の平滑化データを混合した画像データを出力する第一のデータ混合部と、
前記第一のデータ混合部が出力する画像データに基づいて階調変換を行った画像データを出力する階調変換部と、
前記階調変換部が出力する画像データを処理対象画素の近傍の領域に基づいて平滑化した第二の平滑化データを出力する第二のデータ平滑化部と、
前記混合比に従って、前記階調変換部が出力する画像データと前記第二の平滑化データを混合した画像データを出力する第二のデータ混合部とを備え、
前記混合比は、前記最大階調差データが小さいほど、前記ｎ＋αビットの原データに対する前記第一の平滑化データの第１の割合を大きくし、前記階調変換部が出力する画像データに対する前記第二の平滑化データの第２の割合を大きくするものであり、
前記混合比生成部が、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１より小さい場合には前記混合比を第１の値Ｒ１とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ２（Ｔ２≧Ｔ１）より大きい場合には前記混合比を前記第１の値Ｒ１よりも小さい第２の値Ｒ２とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１よりも大きくかつ閾値Ｔ２よりも小さい場合には前記最大階調差データに対して前記混合比を前記第１の値Ｒ１から前記第２の値Ｒ２に単調に変化させ、
前記混合比を百分率で表した値をＲｂとし、
前記原データをＤｓ、前記第一の平滑化データをＤｆａとするとき、前記第一のデータ混合部は、
Ｄｏａ＝Ｒｂ×Ｄｆａ＋（１００−Ｒｂ）×Ｄｓ｝／１００
で与えられる画像データを出力し、
前記階調変換部が出力する画像データをＤｊ、前記第二の平滑化データをＤｆｂとするとき、前記第二のデータ混合部は、
Ｄｏ＝｛Ｒｂ×Ｄｆｂ＋（１００−Ｒｂ）×Ｄｊ｝／１００
で与えられる画像データを出力する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項１１】
ｎビット（ｎは正の整数）の入力画像データをαビット分（αは正の整数）ビットシフトしたｎ＋αビットの原データを出力するビット拡張部と、
前記ｎ＋αビットの原データに基づいて階調変換した画像データを出力する階調変換部と、
前記階調変換部が出力する画像データを処理対象画素の近傍の領域に基づいて平滑化した平滑化データを出力するデータ平滑化部と、
前記ｎ＋αビットの原データに基づいて前記平滑化データを算出する領域に含まれる個々の画素の階調を互いに差し引くことで得られる階調差のうち、最も大きな階調差を最大階調差データとして出力する最大階調差算出部と、
前記最大階調差データが小さいほど前記階調変換部が出力する画像データに対する前記平滑化データの割合が大きくなるように前記階調変換部が出力する画像データと前記平滑化データの混合比を表すデータを生成する混合比生成部と、
前記混合比に基づいて前記階調変換部が出力する画像データと前記平滑化データを混合した画像データを出力するデータ混合部と
を備え、
前記混合比生成部が、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１より小さい場合には前記混合比を第１の値Ｒ１とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ２（Ｔ２≧Ｔ１）より大きい場合には前記混合比を前記第１の値Ｒ１よりも小さい第２の値Ｒ２とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１よりも大きくかつ閾値Ｔ２よりも小さい場合には前記最大階調差データに対して前記混合比を前記第１の値Ｒ１から前記第２の値Ｒ２に単調に変化させ、
前記混合比を百分率で表した値をＲｂ、前記階調変換部が出力する画像データをＤｊ、前記平滑化データをＤｆとするとき、前記データ混合部は、
Ｄｏ＝｛Ｒｂ×Ｄｆ＋（１００−Ｒｂ）×Ｄｊ｝／１００
で与えられる画像データを出力する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項１２】
ｎビット（ｎは正の整数）の入力画像データを階調変換した画像データを出力する階調変換部と、
前記階調変換部が出力する画像データを処理対象画素の近傍の領域に基づいて平滑化した平滑化データを出力するデータ平滑化部と、
前記ｎビットの入力画像データに基づいて前記平滑化データを算出する領域に含まれる個々の画素の階調を互いに差し引くことで得られる階調差のうち、最も大きな階調差を最大階調差データとして出力する最大階調差算出部と、
前記最大階調差データが小さいほど前記階調変換部が出力する画像データに対する前記平滑化データの割合が大きくなるように前記階調変換部が出力する画像データと前記平滑化データの混合比を表すデータを生成する混合比生成部と、
前記混合比に基づいて前記階調変換部が出力する画像データと前記平滑化データを混合した画像データを出力するデータ混合部と
を備え、
前記混合比生成部が、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１より小さい場合には前記混合比を第１の値Ｒ１とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ２（Ｔ２≧Ｔ１）より大きい場合には前記混合比を前記第１の値Ｒ１よりも小さい第２の値Ｒ２とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１よりも大きくかつ閾値Ｔ２よりも小さい場合には前記最大階調差データに対して前記混合比を前記第１の値Ｒ１から前記第２の値Ｒ２に単調に変化させ、
前記混合比を百分率で表した値をＲｂ、前記階調変換部が出力する画像データをＤｊ、前記平滑化データをＤｆとするとき、前記データ混合部は、
Ｄｏ＝｛Ｒｂ×Ｄｆ＋（１００−Ｒｂ）×Ｄｊ｝／１００
で与えられる画像データを出力する
ことを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理方法、画像処理装置、及び画像表示装置に関し、特に、デジタル画像を多階調化する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像処理の一種として、画像に対する種々の階調変換が行われる。この階調変換に伴って階調のジャンプが発生するという問題がある。「階調のジャンプ」とは隣接する領域の画像レベルが階段状に変化して、少なくとも１つの画像レベルが抜けている現象を言う（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−８４４８１号公報（第３頁、第１〜２図）
【０００３】
アナログの画像信号をデジタルの画像データに変換する場合、デジタル画像データでは量子化によって連続的な階調が離散化される。量子化の分解能が低い（ビットが少ない）場合、量子化によって出現しない階調が多くなり、デジタル変換による画質劣化が視認される。また、量子化の分解能を上げれば画質劣化は低減されるが、デジタル変換をおこなうＡ／Ｄ変換器が高価になるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特許文献１の発明が解決しようとする課題の欄の記載によれば、階調のジャンプを肉眼で観察すると、擬似的な輪郭として見えてしまうという問題がある。
【０００５】
アナログ−デジタル変換の背景技術では、特に緩やかに階調が変化するアナログの画像信号をデジタルの画像データに変換する場合、デジタルの画像データでは階調が１だけ階段状に変化するため、量子化による画質劣化が顕著になるという問題がある。例えば、夕焼けや海などの緩やかに階調が変化する画像信号をデジタルの画像データに変換した場合、デジタルの画像データでは階調が１だけ階段状に変化する領域が擬似的な輪郭のように見えてしまう。
【０００６】
また、デジタルの画像データに対して、例えば、表示装置の入力信号対発光強度の非直線性を補正するガンマ変換などの階調変換を行った場合、その階調変換後の画像データにおいて出現しない階調が存在するという問題がある。
【０００７】
この発明は、輪郭などの階調が急峻に大きく変化する領域を有する画像の鮮鋭度を損なうことなく、量子化による画質劣化およびガンマ変換などの階調変換による画質劣化を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は
ｎビット（ｎは正の整数）の入力画像データをαビット分（αは正の整数）ビットシフトしたｎ＋αビットの原データを生成するビット拡張ステップと、
前記ｎ＋αビットの原データを処理対象画素の近傍の領域に基づいて平滑化した平滑化データを生成するデータ平滑化ステップと、
前記ｎ＋αビットの原データに基づいて前記平滑化データを算出する領域に含まれる個々の画素の階調を互いに差し引くことで得られる階調差のうち、最も大きな階調差を最大階調差データとして生成する最大階調差算出ステップと、
前記最大階調差データが小さいほど前記ｎ＋αビットの原データに対する前記平滑化データの割合が大きくなるように前記ｎ＋αビットの原データと前記平滑化データの混合比を生成する混合比生成ステップと、
前記混合比に基づいて前記ｎ＋αビットの原データと前記平滑化データを混合した画像データを出力するデータ混合ステップと
を備え、
前記混合比生成ステップが、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１より小さい場合には前記混合比を第１の値Ｒ１とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ２（Ｔ２≧Ｔ１）より大きい場合には前記混合比を前記第１の値Ｒ１よりも小さい第２の値Ｒ２とし、
前記最大階調差データが閾値Ｔ１よりも大きくかつ閾値Ｔ２よりも小さい場合には前記最大階調差データに対して前記混合比を前記第１の値Ｒ１から前記第２の値Ｒ２に単調に変化させ、
前記混合比を百分率で表した値をＲｂ、前記原データをＤｓ、前記平滑化データをＤｆとするとき、前記データ混合ステップは、
Ｄｏ＝｛Ｒｂ×Ｄｆ＋（１００−Ｒｂ）×Ｄｓ｝／１００
で与えられる画像データを出力する
ことを特徴とする画像処理方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、輪郭などの階調が急峻に大きく変化する領域を有する画像の鮮鋭度を損なわずに、画像データの階調数を増やすことができるので、量子化による画質劣化およびガンマ変換などの階調変換による画質劣化を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る画像表示装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態１に係る画像表示装置は、入力端子１と、受信部２と、多階調化処理部３と、表示部４とを備える。
【００１１】
アナログの画像信号Ｓａが入力端子１より受信部２に入力され、受信部２は、アナログの画像信号Ｓａをｎビットの画像データＤｉに変換して多階調化処理部３に出力する。
多階調化処理部３は、ビット拡張部５と、最大階調差算出部６と、データ平滑化部７と、混合比生成部８と、データ混合部９とを備え、入力されたｎビットの画像データＤｉをｎ＋αビットの画像データＤｏに変換して表示部４に出力する。表示部４はｎ＋αビットの画像データＤｏに基づいて画像を表示する。
【００１２】
本実施の形態では、受信部２をアナログの画像信号からデジタルの画像データに変換するＡ／Ｄ変換器として説明を行うが、受信部２にチューナーを備え、受信部２の内部でアナログの画像信号を得た後にデジタルの画像データに変換してもよいし、受信部２をデジタルインターフェースとして入力端子１よりデジタルのデータを受信して、ｎビットの画像データＤｉを出力してもよい。
【００１３】
図２（ａ）〜（ｇ）は本発明の実施の形態１に係る画像表示装置に階調が緩やかに変化する信号が入力された場合の動作を説明するための図である。図２（ａ）は、入力端子１に入力されるアナログの画像信号Ｓａ、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した画像信号Ｓａに対応するｎビットの画像データＤｉ、図２（ｃ）は、ビット拡張部５によって図２（ｂ）に示した画像データＤｉをαビットだけビットシフトしたｎ＋αビットの原データＤｓ、図２（ｄ）は、データ平滑化部７によって図２（ｃ）に示したｎ＋αビットの原データＤｓを平滑化した平滑化データＤｆ、図２（ｅ）は、最大階調差算出部６によって生成された最大階調差データＤｃ、図２（ｆ）は混合比生成部８によって生成された混合比Ｒｂ、図２（ｇ）は、データ混合部９が出力する画像データＤｏを示している。なお、横軸は水平方向または垂直方向の画素位置を示し、縦軸は図２（ａ）ではアナログの階調、図２（ｂ）〜（ｄ）および（ｇ）ではデジタルの階調、図２（ｅ）では最大階調差、図２（ｆ）では混合比を示している。
【００１４】
図１および図２（ａ）〜（ｇ）を用いて、本発明の実施の形態１に係る画像表示装置の詳細な動作を説明する。
【００１５】
図２（ａ）に示したアナログの画像信号Ｓａが、入力端子１より受信部２に入力される。受信部２は、図２（ａ）に示した画像信号Ｓａを図２（ｂ）に示したｎビットの画像データＤｉに変換して、ビット拡張部５に出力する。
【００１６】
図２（ａ）に示した画像信号Ｓａは、階調が緩やかに変化している場合を示しているが、階調の変化に対する量子化の分解能が低い（ビット数が少ない）ため、図２（ｂ）に示した画像データＤｉでは、画像信号Ｓａが２値の階調（ＹとＹ＋１）に変換されている。
【００１７】
ビット拡張部５は、図２（ｂ）に示した画像データＤｉをαビットだけ上位にビットシフトし、図２（ｃ）に示したようなｎ＋αビットの原データＤｓを出力する。尚、図２（ｃ）はα＝２としてｎビットの画像データをｎ＋２ビットに拡張する動作について示しているが、本実施の形態はα＝２に限定されるものではない。図２（ｃ）に示したｎ＋２ビットの原データは２ビット分上位にビットシフトされたため、図２（ｂ）の画像データＤｉの階調Ｙが４Ｙに、Ｙ＋１が４（Ｙ＋１）に変換されている。
【００１８】
データ平滑化部７は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）を用いて図２（ｃ）に示したｎ＋２ビットの原データＤｓを平滑化し、図２（ｄ）に示したような平滑化データＤｆを出力する。
【００１９】
ここで、平滑化データの算出方法について説明する。図３は平滑化データＤｆの算出方法を説明するための図である。○は画素を示している。
【００２０】
データ平滑化部７は、処理対象画素ｉの近傍の領域Ｗｆ（ｉ）に含まれる画素を用いて平滑化データＤｆ（ｉ）を算出する。例えば、９個の画素の単純平均値を処理対象画素の階調とする１次元の平均値フィルタを用いると、
Ｄｆ（ｉ）
＝（Ｄｓ（ｉ−４）＋Ｄｓ（ｉ−３）＋Ｄｓ（ｉ−２）
＋Ｄｓ（ｉ−１）＋Ｄｓ（ｉ）＋Ｄｓ（ｉ＋１）
＋Ｄｓ（ｉ＋２）＋Ｄｓ（ｉ＋３）＋Ｄｓ（ｉ−４))／９
となる。ＬＰＦとして９個の画素の単純平均値を処理対象画素の階調とする１次元の平均値フィルタを示したが、その他のＬＰＦを用いて平滑化しても同様の効果を得ることができる。
【００２１】
最大階調差算出部６は、平滑化データの算出領域Ｗｆ（ｉ）に含まれる階調差のうち、最も大きな階調差を最大階調差データＤｃとして出力する。
【００２２】
以下、図４及び図５を参照して最大階調差算出部６の動作を説明する。
【００２３】
最大階調差算出部６は、平滑化データの算出領域Ｗｆ（ｉ）に含まれる複数の領域の階調差を算出する。階調差を算出する領域はすべて平滑化データの算出領域Ｗｆ（ｉ）に含まれるように設定される。図４は、一例として、連続する３個の画素から階調差を算出する場合に設定される、階調差の算出領域を示す。図４に示す例では、画素ｉ−４〜ｉ−２で領域Ｗｄ（ｉ−３）が設定され、画素ｉ−３〜ｉ−１で領域Ｗｄ（ｉ−２）が設定され、画素ｉ−２〜ｉで領域Ｗｄ（ｉ−１）が設定され、画素ｉ−１〜ｉ＋１で領域Ｗｄ（ｉ）が設定され、画素ｉ〜ｉ＋２で領域Ｗｄ（ｉ＋１）が設定され、画素ｉ＋１〜ｉ＋３で領域Ｗｄ（ｉ＋２）が設定され、画素ｉ＋２〜ｉ＋４で領域Ｗｄ（ｉ＋３）が設定される。
以上の７個の領域は、領域の中心の画素の番号をその番号（領域番号）とする。以下、領域の位置を、当該領域の中心の画素の位置（中心の画素の番号）で表すことがある。
【００２４】
図５は最大階調差算出部６の構成例を示す図である。最大階調差算出部６は、第一の階調差算出部１０ａと、第二の階調差算出部１０ｂと、第三の階調差算出部１０ｃと、第四の階調差算出部１０ｄと、第五の階調差算出部１０ｅと、第六の階調差算出部１０ｆと、第七の階調差算出部１０ｇと、最大値算出部１１とを備え、平滑化データの算出領域Ｗｆ（ｉ）に含まれる画素データに基づいて最大階調差データＤｃを算出する。なお、図５は平滑化データの算出領域Ｗｆ（ｉ）に含まれる画素数を９、階調差を算出する領域に含まれる画素数を３、とした場合の構成を示しているが、本実施の形態はこれに限定されるものではない。
【００２５】
第一の階調差算出部１０ａは、領域Ｗｄ（ｉ−３）に含まれる画素の階調の最大値と最小値の差分を階調差データＤｄ（ｉ−３）として出力する。同様に、第二の階調差算出部１０ｂ〜第七の階調差算出部１０ｇは、領域Ｗｄ（ｉ−２）〜領域Ｗｄ（ｉ＋３）に含まれる画素の階調の最大値と最小値の差分をそれぞれ算出し、階調差データＤｄ（ｉ−２）〜Ｄｄ（ｉ＋３）として出力する。
【００２６】
最大値算出部１１は、階調差データＤｄ（ｉ−３）〜Ｄｄ（ｉ＋３）のうち、最も大きな階調差データを最大階調差データＤｃ（ｉ）として出力する。
【００２７】
第一の階調差算出部１０ａ〜第七の階調差算出部１０ｇは、領域Ｗｄ（ｉ−３）ないしＷｄ（ｉ＋３）に含まれる画素（ｉ−４）〜（ｉ＋４）の信号を得るために、その入力側に８乃至１ドット期間遅延させる手段を備える。具体的には、原データＤｓを、８ドット期間遅延させることにより画素（ｉ−４）の信号を得、７ドット期間遅延させることにより画素（ｉ−３）の信号を得、６ドット期間遅延させることにより画素（ｉ−２）の信号を得、５ドット期間遅延させることにより画素（ｉ−１）の信号を得、４ドット期間遅延させることにより画素（ｉ）の信号を得、３ドット期間遅延させることにより画素（ｉ＋１）の信号を得、２ドット期間遅延させることにより画素（ｉ＋２）の信号を得、１ドット期間遅延させることにより画素（ｉ＋３）の信号を得、原データ自体が画素（ｉ＋４）の信号として用いられる。
【００２８】
なお、遅延のための回路を、第一乃至第七の階調差算出部１０ａ〜１０ｇで別個に備えることとしても良いが、兼用することもできる。
【００２９】
また、処理対象画素ｉについての最大階調差データＤｃが最大値階調算出部６から出力されるのは、ビット拡張部５から処理対象画素についての原データＤｓが出力されてから４ドット期間経過後である。さらに、データ平滑化部７は上記のように９つの画素（ｉ−４）〜（ｉ＋４）に基づいて平滑化を行うので、処理対象画素（ｉ）についての平滑化データＤｆ（ｉ）がデータ平滑化部７から出力されるのは、ビット拡張部５から処理対象画素についての原データＤｓが出力されてから４ドット期間経過後である。
従って、これらのデータ出力とタイミングを合わせるため、ビット拡張部５の出力Ｄｓを４ドット期間遅延させた後にデータ混合器９における混合を行う必要がある。その遅延のための回路については図示を省略する。以下の実施の形態でも同様である。
【００３０】
具体例を用いて説明する。図６（ａ）及び（ｂ）は最大階調差算出部６の動作の具体例を説明するための図である。図６（ａ）はｎ＋αビットの原データＤｓ、図６（ｂ）は階調差データＤｄを示す図である。横軸は図６（ａ）では、横軸は画素位置を示し、縦軸は階調を示す。図６（ｂ）では、横軸は領域の画素位置（領域の中心の画素の位置）を示し、縦軸は階調差を示している。
【００３１】
画素ｉを最大階調差算出部６の処理対象画素とすると、第一の階調差算出部１０ａ〜第七の階調差算出部１０ｇは、領域Ｗｄ（ｉ−３）〜領域Ｗｄ（ｉ＋３）の階調差データＤｄ（ｉ−３）〜Ｄｄ（ｉ＋３）をそれぞれ算出する。すなわち、
領域Ｗｄ（ｉ−３）の階調の最大値、最小値はともに４（Ｙ＋１）であり、
Ｄｄ（ｉ−３）＝０、
領域Ｗｄ（ｉ−２）の階調の最大値、最小値はともに４（Ｙ＋１）であり、
Ｄｄ（ｉ−２）＝０、
領域Ｗｄ（ｉ−１）の階調の最大値、最小値はともに４（Ｙ＋１）であり、
Ｄｄ（ｉ−１）＝０、
領域Ｗｄ（ｉ）の階調の最大値は４（Ｙ＋４）、最小値は４（Ｙ＋１）であり、
Ｄｄ（ｉ）＝４（Ｙ＋４）−４（Ｙ＋１）＝１２、
領域Ｗｄ（ｉ＋１）の階調の最大値は４（Ｙ＋４）、最小値は４（Ｙ＋１）であり、
Ｄｄ（ｉ＋１）＝４（Ｙ＋４）−４（Ｙ＋１）＝１２、
領域Ｗｄ（ｉ＋２）の階調の最大値、最小値はともに４（Ｙ＋４）であり、
Ｄｄ（ｉ＋２）＝０、
領域Ｗｄ（ｉ＋３）の階調の最大値、最小値はともに４（Ｙ＋４）であり、
Ｄｄ（ｉ＋３）＝０
となる。
【００３２】
領域Ｗｄ（ｉ）に含まれる画素の階調の最大値と最小値の差分を階調差データＤｄとするので、画素ｉ〜ｉ＋１のように階調が変化する領域を抽出することができる。
【００３３】
最大値算出部１１は、階調差データＤｄ（ｉ−３）〜Ｄｄ（ｉ＋３）のうち、最も大きな階調差データＤｄ（ｉ）＝１２を最大階調差データＤｃ（ｉ）として出力する。
【００３４】
平滑化データの算出領域Ｗｆ（ｉ）に含まれる領域Ｗｄ（ｉ−３）〜Ｗｄ（ｉ＋３）について階調差データを算出するので、平滑化データの算出領域Ｗｆ（ｉ）に階調が変化する領域が含まれている場合には、その領域の階調変化量を抽出することができる。
【００３５】
図２（ｅ）は、図２（ｃ）のｎ＋αビットの原データに対応する最大階調差データＤｃを示し、画素ｊ〜画素ｋでは最大階調差データが４、画素ｊより左側および画素ｋより右側の画素では最大階調差データは０となる。
【００３６】
図７（ａ）〜（ｇ）は階調差の算出領域と階調差データの関係を説明するための図である。図７（ａ）は、階調差の算出領域に含まれる画素数Ｎｄ＝２の場合の画素ｐと領域Ｗｄ（ｐ）の関係を示す図、図７（ｂ）は、Ｎｄ＝３の場合の画素ｐと領域Ｗｄ（ｐ）の関係を示す図、図７（ｃ）は、Ｎｄ＝４の場合の画素ｐと領域Ｗｄ（ｐ）の関係を示す図、図７（ｄ）は傾きが異なる３種類の輪郭を含むｎ＋αビットの原データ（階調）Ｄｓ、図７（ｅ）は、図７（ｄ）に示したｎ＋αビットの原データＤｓに対して図７（ａ）に示したＮｄ＝２として算出した場合の階調差データＤｄ、図７（ｆ）は、図７（ｄ）のｎ＋αビットの原データＤｓに対して図７（ｂ）に示したＮｄ＝３として算出した場合の階調差データＤｄ、図７（ｇ）は、図７（ｄ）のｎ＋αビットの原データＤｓに対して図７（ｃ）に示したＮｄ＝４として算出した場合の階調差データＤｄを示している。図７（ｄ）〜（ｇ）の横軸は画素位置を示している。
【００３７】
図７（ｄ）に示した画像データＤｓには３種類の輪郭が含まれている。画素ｊ〜ｊ＋１では２画素に亘って階調が６変化し、画素ｋ−１〜ｋ＋１では３画素に亘って階調が６変化し、画素ｍ−１〜ｍ＋２では４画素に亘って階調が６変化する。
【００３８】
図７（ａ）に示すようにＮｄ＝２とした場合、画素ｐ〜ｐ＋１の２画素から階調差を算出する。図７（ｅ）は、図７（ｄ）のｎ＋αビットの原データに対してＮｄ＝２の領域から算出した場合の階調差データＤｄを示している。
【００３９】
例えば、画素ｊでは画素ｊと画素ｊ＋１が算出領域となり、Ｄｓ（ｊ）＝Ｙが最小値、Ｄｓ（ｊ＋１）＝Ｙ＋６が最大値であるため、階調差データは、
Ｄｄ（ｊ）＝Ｄｓ（ｊ＋１）−Ｄｓ（ｊ）＝（Ｙ＋６）−Ｙ＝６
となる。画素ｋでは画素ｋと画素ｋ＋１が算出領域となり、Ｄｓ（ｋ）＝Ｙ＋３が最小値、Ｄｓ（ｋ＋１）＝Ｙ＋６が最大値であるため、階調差データは、
Ｄｄ（ｋ）＝Ｄｓ（ｋ＋１）−Ｄｓ（ｋ）＝（Ｙ＋６）−（Ｙ＋３）＝３
となる。画素ｍでは画素ｍと画素ｍ＋１が算出領域となり、Ｄｓ（ｍ）＝Ｙ＋２が最小値、Ｄｓ（ｍ＋１）＝Ｙ＋４が最大値であるため、階調差データは、
Ｄｄ（ｍ）＝Ｄｓ（ｍ＋１）−Ｄｓ（ｍ）＝（Ｙ＋４）−（Ｙ＋２）＝２
となる。
【００４０】
Ｎｄ＝２とした場合、第一の階調差算出部１０ａ〜第七の階調差算出部１０ｇは、画素ｊ〜ｊ＋１の２画素に亘って変化する輪郭を階調差データ＝６として抽出する。しかし、画素ｋ−１〜ｋ＋１の３画素に亘って変化する輪郭を階調差データ＝３、画素ｍ−１からｍ＋２に亘って変化する輪郭を階調差データ＝２として抽出する。よって、Ｎｄ＝２として階調差を算出した場合、２画素に亘って変化する輪郭だけを抽出することができる。
【００４１】
図７（ｂ）に示すようにＮｄ＝３とした場合、画素ｐ−１〜ｐ＋１の３画素から階調差を算出する。図７（ｆ）は、図７（ｄ）のｎ＋αビットの原データに対してＮｄ＝３の領域から算出した場合の階調差データＤｄを示している。
【００４２】
例えば、画素ｊでは画素ｊ−１〜ｊ＋１が算出領域となり、Ｄｓ（ｊ−１）＝Ｙが最小値、Ｄｓ（ｊ＋１）＝Ｙ＋６が最大値であるため、階調差データは、
Ｄｄ（ｊ）＝Ｄｓ（ｊ＋１）−Ｄｓ（ｊ）＝（Ｙ＋６）−Ｙ＝６
となる。画素ｋでは画素ｋ−１〜ｋ＋１が算出領域となり、Ｄｓ（ｋ−１）＝Ｙが最小値、Ｄｓ（ｋ＋１）＝Ｙ＋６が最大値であるため、階調差データは、
Ｄｄ（ｋ）＝Ｄｓ（ｋ＋１）−Ｄｓ（ｋ−１）＝（Ｙ＋６）−Ｙ＝６
となる。画素ｍでは画素ｍ−１〜ｍ＋１が算出領域となり、Ｄｓ（ｍ−１）＝Ｙが最小値、Ｄｓ（ｍ＋１）＝Ｙ＋４が最大値であるため、階調差データは、
Ｄｄ（ｍ）＝Ｄｓ（ｍ＋１）−Ｄｓ（ｍ−１）＝（Ｙ＋４）−Ｙ＝４
となる。
【００４３】
Ｎｄ＝３とした場合、第一の階調差算出部１０ａ〜第七の階調差算出部１０ｇは、画素ｊ〜ｊ＋１に亘って変化する輪郭、および画素ｋ−１〜ｋ＋１に亘って変化する輪郭を階調差データ＝６として抽出するが、画素ｋ−１〜ｋ＋２に亘って変化する輪郭を階調差データ＝４として抽出する。よって、Ｎｄ＝３として階調差を算出した場合、２画素に亘って変化する輪郭と３画素に亘って変化する輪郭を抽出することができる。
【００４４】
図７（ｃ）に示すようにＮｄ＝４とした場合、画素ｐ−１からｐ＋２の４画素から階調差を算出する。図７（ｇ）は、図７（ｄ）のｎ＋αビットの原データに対してＮｄ＝４の領域から算出した場合の階調差データＤｄを示している。
【００４５】
例えば、画素ｊでは画素ｊ−１〜ｊ＋２が算出領域となり、Ｄｓ（ｊ−１）＝Ｙが最小値、Ｄｓ（ｊ＋１）＝Ｙ＋６が最大値であるため、階調差データは、
Ｄｄ（ｉ）＝Ｄｓ（ｉ＋１）−Ｄｓ（ｉ−１）＝（Ｙ＋６）−Ｙ＝６
となる。画素ｋでは画素ｋ−１〜ｋ＋２が算出領域となり、Ｄｓ（ｋ−１）＝Ｙが最小値、Ｄｓ（ｋ＋１）＝Ｙ＋６が最大値であるため、階調差データは、
Ｄｄ（ｋ）＝Ｄｓ（ｋ＋１）−Ｄｓ（ｋ−１）＝（Ｙ＋６）−Ｙ＝６
となる。画素ｍでは画素ｍ−１〜ｍ＋２が算出領域となり、Ｄｓ（ｍ−１）＝Ｙが最小値、Ｄｓ（ｍ＋２）＝Ｙ＋６が最大値であるため、階調差データは、
Ｄｄ（ｍ）＝Ｄｓ（ｍ＋２）−Ｄｓ（ｍ−１）＝（Ｙ＋６）−Ｙ＝６
となる。
【００４６】
Ｎｄ＝４とした場合、第一の階調差算出部１０ａ〜第七の階調差算出部１０ｇは、画素ｊ〜ｊ＋１に亘って変化する輪郭、画素ｋ−１〜ｋ＋１に亘って変化する輪郭、および画素ｍ−１〜ｍ＋２に亘って変化する輪郭をすべて階調差データ＝６として抽出する。よって、Ｎｄ＝４として階調差を算出した場合、２画素に亘って変化する輪郭、３画素に亘って変化する輪郭、４画素に亘って変化する輪郭を抽出することができる。
【００４７】
複数個の連続する画素から階調差を算出することにより、急峻に変化する輪郭から緩やかに変化する輪郭まで１つの階調差データで抽出することができる。
【００４８】
図７（ａ）〜（ｇ）ではＮｄ＝２〜４について動作を説明したが、Ｎｄ＝５以上についても同様に考えることができる。
【００４９】
ここで、混合比Ｒｂの算出方法について説明する。図８（ａ）及び（ｂ）は混合比Ｒｂの算出方法を説明するための図である。横軸は最大階調差データＤｃ、縦軸は混合比Ｒｂを示す。
【００５０】
混合比生成部８は、図８（ａ）に示したような変換曲線に従って最大階調差データＤｃを混合比Ｒｂに変換する。すなわち、最大階調差データＤｃが閾値Ｔ１より小さい場合、混合比Ｒ１を出力、最大階調差データＤｃが閾値Ｔ２より大きい場合、混合比Ｒ２を出力、最大階調差データＤｃが閾値Ｔ１より大きくかつ閾値Ｔ２より小さい場合、最大階調差データＤｃに対して混合比Ｒ１から混合比Ｒ２に単調に変化するように混合比Ｒｂを出力する（０≦Ｔ１＜Ｔ２、０≦Ｒ２＜Ｒ１）。
【００５１】
２つの閾値Ｔ１、Ｔ２と出力される画像データの関係について説明する。極端な例として、図８（ｂ）に示すようにＴ１＝Ｔ２とした場合、ある領域の最大階調差データＤｃが閾値Ｔ１（＝Ｔ２）に近い場合、ノイズなどの影響により混合比が変化し、混合比Ｒ１に従って混合ざれた画像データと混合比Ｒ２に従って混合された画像データが不規則に生成され、表示上ちらついて見えてしまう。
【００５２】
図８（ａ）のように２つの閾値を設け、その間を緩やかに変化させることにより、最大階調差データＤｃの変化に対する感度が低くなり、ノイズなどの影響により発生するちらつきを抑えることができる。
【００５３】
図２（ａ）〜（ｇ）に示す例では、混合比生成部８は、図２（ｅ）に示した最大階調差データＤｃから図２（ｆ）に示すような混合比Ｒｂを生成し、データ混合部９に出力する。図８（ａ）の変換曲線で閾値Ｔ１＝６、閾値Ｔ２＝１０、混合比Ｒ１＝１００％、混合比Ｒ２＝０％とした場合、図２（ｅ）ではすべての画素について最大階調差データＤｃが閾値Ｔ１（＝６）より小さいため、図２（ｇ）に示すようにすべての画素位置に対応する混合比ＲｂはＲ１（＝１００％）に変換される。
【００５４】
データ混合部９は、図２（ｆ）で示した混合比Ｒｂに従ってｎ＋αビットの原データＤｓと平滑化データＤｆを混合する。すなわち、
Ｄｏ（ｉ）
＝（Ｒｂ（ｉ）×Ｄｆ（ｉ）＋（１００−Ｒｂ（ｉ))×Ｄｓ（ｉ))／１００
となる。図２（ｆ）ではすべての画素位置に対応する混合比が１００％であるので、
Ｄｏ（ｉ）
＝（１００×Ｄｆ（ｉ）＋（１００−１００）×Ｄｓ（ｉ))／１００
＝Ｄｆ（ｉ）
となり、図２（ｄ）で示した平滑化データＤｆが、図２（ｇ）で示すような出力画像データＤｏとして出力されるので、出力画像データＤｏの階調数が増える。
【００５５】
以上図２（ａ）〜（ｇ）を参照して説明したように平滑化データ算出領域に含まれる階調差が設定した閾値よりも小さい場合、平滑化データが出力されるので入力画像データが緩やかに変化する領域の階調数を増やすことができる。
【００５６】
図９（ａ）〜（ｇ）は本発明の実施の形態１に係る画像表示装置に階調が急峻に大きく変化する信号が入力された場合の動作を説明するための図である。図９（ａ）は、入力端子１に入力されるアナログの画像信号Ｓａ、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示した画像信号Ｓａに対応するｎビットの画像データＤｉ、図９（ｃ）は、ビット拡張部５によって図９（ｂ）に示した画像データＤｉをαビットだけビットシフトしたｎ＋αビットの原データＤｓ、図９（ｄ）はデータ平滑化部７によって図９（ｃ）に示したｎ＋αビットの原データＤｓを平滑化した平滑化データＤｆ、図９（ｅ）は、最大階調差算出部６によって生成された最大階調差データＤｃ、図９（ｆ）は混合比生成部８によって生成された混合比Ｒｂ、図９（ｇ）はデータ混合部９が出力する画像データＤｏを示している。なお、横軸は画素位置を示し、縦軸は図９（ａ）ではアナログの階調、図９（ｂ）〜（ｄ）および（ｇ）ではデジタルの階調、図９（ｅ）では最大階調差、図９（ｆ）では混合比を示している。
【００５７】
図１および図９（ａ）〜（ｇ）を用いて、本発明の実施の形態１に係る画像表示装置の詳細な動作を説明する。
【００５８】
図９（ａ）に示したアナログの画像信号Ｓａが、入力端子１より受信部２に入力される。受信部２は、図９（ａ）に示した画像信号Ｓａを図９（ｂ）に示したｎビットの画像データＤｉに変換して、ビット拡張部５に出力する。図９（ｂ）に示した画像データＤｉでは、画像信号Ｓａが階調ＹとＹ＋４に変換されている。
【００５９】
ビット拡張部５は、図９（ｂ）に示した画像データＤｉをαビットだけ上位にビットシフトし、図９（ｃ）に示したようなｎ＋αビットの原データＤｓを出力する。尚、図２（ａ）〜（ｇ）と同様に、図９（ｃ）はα＝２としてｎビットの画像データをｎ＋２ビットに拡張する動作について示しているが、本実施の形態はα＝２に限定されるものではない。図９（ｃ）に示したｎ＋２ビットの原データは２ビット分上位にビットシフトされたため、図９（ｂ）の画像データＤｉの階調Ｙが４Ｙに、Ｙ＋４が４（Ｙ＋４）に変換されている。
【００６０】
データ平滑化部７は、ＬＰＦを用いて図９（ｃ）に示したｎ＋２ビットの原データＤｓを平滑化し、図９（ｄ）に示したような平滑化データＤｆを出力する。
【００６１】
最大階調差算出部６は、平滑化データの算出領域Ｗｆ（ｉ）に含まれる画素のうち、最も大きな階調差を最大階調差データＤｃとして出力する。
【００６２】
図９（ａ）〜（ｇ）に示す例では、図９（ｃ）のｎ＋αビットの原データに対応する最大階調差データＤｃは図９（ｅ）のようになり、画素ｊ〜ｋの最大階調差データは１６、画素ｊより左側および画素ｋより右側の画素の最大階調差データは０となる。
【００６３】
混合比生成部８は、最大階調差データＤｃに基づいて混合比Ｒｂを生成し、データ混合部９に出力する。
【００６４】
図９（ａ）〜（ｇ）に示す例では、混合比生成部８は、図９（ｅ）に示した最大階調差データＤｃから図９（ｆ）に示すような混合比Ｒｂを生成し、データ混合部９に出力する。図８（ａ）の変換曲線で閾値Ｔ１＝６、閾値Ｔ２＝１０、混合比Ｒ１＝１００％、混合比Ｒ２＝０％とした場合、図９（ｅ）では画素ｊ〜ｋの最大階調差データＤｃは閾値Ｔ２（＝１０）より大きいため、図９（ｆ）に示すように画素ｊ〜ｋの混合比ＲｂはＲ２（＝０％）に変換され、画素ｊより左側および画素ｋより右側の画素の最大階調差データＤｃは閾値Ｔ１（＝６）より小さいため、画素ｊより左側および画素ｋより右側の画素の混合比はＲ１（＝１００％）に変換される。
【００６５】
データ混合部９は、図９（ｆ）で示した混合比Ｒｂに従ってｎ＋αビットの原データＤｓと平滑化データＤｆを混合する。図９（ｆ）では画素ｊからｋの混合比が０％であるので、
Ｄｏ（ｉ）
＝（０×Ｄｆ（ｉ）＋（１００−０）×Ｄｓ（ｉ))／１００
＝Ｄｓ（ｉ）
となり、画素ｊより左側および画素ｋより右側の混合比が１００％であるので、
Ｄｏ（ｉ）
＝（１００×Ｄｆ（ｉ）＋（０−０）×Ｄｓ（ｉ))／１００
＝Ｄｆ（ｉ）
となる。画素ｊ〜ｋでは図９（ｃ）で示したような平滑化されていないｎ＋αビットの原データＤｓが出力され、画素ｊより左側および画素ｋより右側の輪郭から離れた領域では図９（ｄ）で示したような平滑化データＤｆが図９（ｇ）で示すような出力画像データＤｏとして出力される。
【００６６】
以上図９（ａ）〜（ｇ）を参照して説明したように平滑化データの算出領域に含まれる階調差が設定した閾値よりも大きい場合、ｎ＋αビットの原データが出力されるので、急峻に大きく変化する領域の鮮鋭度を保持することができる。
【００６７】
平滑化データを算出する領域に含まれる階調差のうち最も大きな階調差を最大階調差データとして生成し、最大階調差データが小さいほど原データに対する平滑化データの割合が大きくなるように原データと平滑化データを混合することで、例えば輪郭などの階調が急峻に大きく変化する領域を有する画像の鮮鋭度を損なわずに、画像データの階調数を増やすことができるので、量子化による画質劣化を低減させることができる。
【００６８】
図１０は、図１を参照して説明した実施の形態に係る画像表示装置の処理工程を示すフローチャートである。
【００６９】
まず、画像信号Ｓａが入力端子１に入力され、受信部２は、画像信号Ｓａを受信してｎビットの画像データＤｉを出力する（Ｓ１）。受信部２が出力する画像データＤｉは、多階調化処理部３のビット拡張部５に入力され、ビット拡張部５では画像データＤｉをαビットだけビットシフトしてｎ＋αビットの画像データＤｓを出力する（Ｓ２）。データ平滑化部７には、ｎ＋αビットの原データＤｓが入力され、ＬＰＦを用いてｎ＋αビットの原データＤｓを平滑化し、平滑化データＤｆを出力する（Ｓ３）。最大階調差検出部６には、ｎ＋αビットの原データＤｓが入力され、平滑化データＤｆを算出する領域に含まれる階調差のうち最も大きな階調差を最大階調差データＤｃとして出力する（Ｓ４）。混合比生成部８には、最大階調差データＤｃが入力され、最大階調差データＤｃが小さいほどｎ＋αビットの原データＤｓに対する平滑化データＤｆの割合が大きくなるようにｎ＋αビットの原データＤｓと平滑化データＤｆの混合比Ｒｂを生成する（Ｓ５）。データ混合部９には、ｎ＋αビットの原データＤｓおよび平滑化データＤｆ、混合比Ｒｂが入力され、混合比Ｒｂに従ってｎ＋αビットの原データＤｓと平滑化データＤｆを混合した画像データＤｏを生成する（Ｓ６）。画像データＤｏは表示部４に入力され、表示部４は画像データＤｏに基づいて画像を表示する（Ｓ７）。
【００７０】
実施の形態２．
図１１は、本発明の実施の形態２に係る画像表示装置の構成を示す図である。図１１に示す画像表示装置は、図１に示すものと概して同様であるが、多階調化処理部３が以下の点で異なる。即ち、図１１の画像表示装置の多階調化処理部３は、ビット拡張部５と、最大階調差算出部６と、データ平滑化部７と、混合比生成部８と、データ混合部９とを備える。
【００７１】
図１１に示したようにｎビットの画像データＤｉを最大階調差データＤｃに入力することにより、ｎビットで最大階調差データを検出する。
【００７２】
ｎビットで最大階調差データを算出することにより最大階調差算出部６の回路をαビット分削減することができる。
【００７３】
実施の形態３．
図１２は、本発明の実施の形態３に係る画像表示装置の構成を示す図である。図１２に示す画像表示装置は、図１に示すものと概して同様であるが、多階調化処理部３が以下の点で異なる。即ち、図１２の画像表示装置の多階調化処理部３は、ビット拡張部５と、最大階調差算出部６と、データ平滑化部７と、混合比生成部８と、混合比平滑化部１２と、データ混合部９とを備える。
【００７４】
図１３（ａ）及び（ｂ）は、図１２に示した本実施の形態に係る画像表示装置の動作を説明するための図である。図１３（ａ）は混合比Ｒｂ、図１３（ｂ）は混合比Ｒｂを平滑化した平滑化混合比Ｒｂｆを示している。
【００７５】
入力端子１、受信部２、表示部４、ビット拡張部５、最大階調差算出部６、データ平滑化部７、混合比生成部８およびデータ混合部９についてはすでに図２（ａ）〜（ｇ）を参照して説明しているのでここでは説明を省略する。
【００７６】
図１３（ａ）示した混合比Ｒｂでは、画素ｉ〜ｉ＋１で混合比ＲｂがＲ１からＲ２へと急激に変化するため、混合比の境目が視認され、画質劣化を引き起こす可能性がある。例えば、Ｒ１＝０％、Ｒ２＝１００％とした場合、画素ｉより左側ではｎ＋αビットの原データＤｓ、画素ｉ＋１より右側では平滑化データＤｆとなり、画素ｉとｉ＋１の間で境目が発生する。
【００７７】
混合比平滑化部１２は、ＬＰＦを用いて混合比Ｒｂを平滑化し、平滑化混合比Ｒｂｆを出力する。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示した混合比Ｒｂに対して平滑化した平滑化混合比Ｒｂｆを示している。ＬＰＦにより平滑化され、画素ｉ近傍の混合比がＲｂｆ（ｉ−１）＝（Ｒ２−Ｒ１）／４、Ｒｂｆ（ｉ）＝（Ｒ２−Ｒ１）／２、Ｒｂｆ（ｉ＋１）＝３×（Ｒ２−Ｒ１）／４と徐々に変化している。例えばＲ１＝０％、Ｒ２＝１００％とした場合、Ｒｂｆ（ｉ−１）＝２５％、Ｒｂｆ（ｉ）＝５０％、Ｒｂｆ（ｉ＋１）＝７５％となるため、画素ｉ−２より左側ではｎ＋αビットの原データＤｓ，画素ｉ＋２より右側では平滑化データＤｆとなるが、画素ｉ−１〜ｉ＋１まではｎ＋αビットの原データＤｓと平滑化データＤｆが混合されるため、境目が見えにくくなる。
【００７８】
混合比を平滑化することにより、ｎ＋αビット原データに対する平滑化データの割合が小さい画素からｎ＋αビットの原データに対する平滑化データの割合が大きい画素までｎ＋αビットの原データに対する平滑化データの割合が徐々に変化するので、原データと平滑化データの境目が見えにくくなり、本画像処理装置による画質劣化を防ぐことができる。
【００７９】
また、混合比生成部８の回路を削減するために、図８（ｂ）のような１つの閾値を用いた変換特性を使っても混合比平滑化部１２により画質劣化を防ぐことができる。
【００８０】
これまで水平方向の画像データの多階調化処理について説明を行ってきたが、同様に垂直方向の画像データについて多階調化処理を行ってもよい。
【００８１】
実施の形態４．
図１４は、本発明の実施の形態４に係る画像表示装置の構成を示す図である。図１４に示す画像表示装置は、図１に示すものと概して同様であるが、多階調化処理部３が以下の点で異なる。即ち、図１４の画像表示装置の多階調処理部３は、水平および垂直の両方向について多階調化処理を行うものであり、ビット拡張部５と、水平最大階調差算出部６Ｈと、水平混合比生成部８Ｈと、水平データ平滑化部７Ｈと、水平データ混合部９Ｈと、垂直最大階調差算出部６Ｖと、垂直混合比生成部８Ｖと、垂直データ平滑化部７Ｖと、垂直データ混合部９Ｖとを備える。
【００８２】
アナログの画像信号Ｓａが入力端子１より受信部２に入力され、受信部２は、アナログの画像信号Ｓａをｎビットの画像データＤｉに変換して多階調化処理部３に出力する。多階調化処理部３は、ビット拡張部５と、水平最大階調差算出部６Ｈと、水平データ平滑化部７Ｈと、水平混合比生成部８Ｈと、水平データ混合部９Ｈと、垂直最大階調差算出部６Ｖと、垂直データ平滑化部７Ｖと、垂直混合比生成部８Ｖと、垂直データ混合部９Ｖとを備え、入力されたｎビットの画像データＤｉをｎ＋αビットの画像データＤｏに変換して表示部４に出力する。表示部４はｎ＋αビット画像データＤｏに基づいて画像を表示する。
【００８３】
図１４を用いて水平および垂直の両方向について多階調化処理を行う画像表示装置の動作を説明する。
【００８４】
アナログの画像信号Ｓａが、入力端子１より受信部２に入力される。受信部２は、画像信号Ｓａをｎビットの画像データＤｉに変換してビット拡張部５に出力する。
【００８５】
ビット拡張部５は、画像データＤｉをαビット分ビットシフトし、ｎ＋αビットの原データＤｓを水平最大階調差算出部６Ｈおよび垂直最大階調差算出部６Ｖ、水平データ平滑化部７Ｈ、水平データ混合部９Ｈに出力する。
【００８６】
水平データ平滑化部７Ｈは、ＬＰＦを用いてｎ＋αビットの原データを平滑化した水平平滑化データＤｆｈを水平データ混合部９Ｈに出力する。
【００８７】
水平最大階調段差算出部６Ｈは、ｎ＋αビットの原データＤｓの水平平滑化データＤｆｈを算出する領域に含まれる階調差のうち、最も大きな階調差を水平最大階調差データＤｃｈとして出力する。水平最大階調差データＤｃｈは水平混合比生成部８Ｈに入力される。
【００８８】
水平混合比生成部８Ｈは水平最大階調差データＤｃｈが小さいほどｎ＋αビットの原データに対する水平平滑化データＤｆｈの割合が大きくなるようにｎ＋αビットの原データと水平平滑化データＤｆｈの混合比Ｒｂｈを生成する。混合比Ｒｂｈは水平データ混合部９Ｈに入力される。
【００８９】
水平データ混合部９Ｈは、混合比Ｒｂｈに従ってｎ＋αビットの原データＤｓと水平平滑化データＤｆｈを混合し、画像データＤｏｈを垂直データ平滑化部７Ｖと垂直データ混合部９Ｖに出力する。
【００９０】
垂直データ平滑化部７Ｖは、ＬＰＦを用いて画像データＤｏｈを平滑化し、垂直平滑化データＤｆｖを垂直データ混合部９Ｖに出力する。
【００９１】
垂直最大階調段差算出部６Ｖは、ｎ＋αビットの原データＤｓの垂直平滑化データＤｆｖを算出する領域に含まれる階調差のうち、最も大きな階調差を垂直最大階調差データＤｃｖとして出力する。垂直最大階調差データＤｃｖは垂直混合比生成部８Ｖに入力される。
【００９２】
垂直混合比生成部８Ｖは垂直最大階調差データＤｃｖが小さいほど画像データＤｏｈに対する垂直平滑化データＤｆｖの割合が大きくなるように画像データＤｏｈと垂直平滑化データＤｆｖの混合比Ｒｂｖを生成する。混合比Ｒｂｖは垂直データ混合部９Ｖに入力される。
【００９３】
垂直データ混合部９Ｖは、混合比Ｒｂｖに従って画像データＤｏｈと垂直平滑化データＤｆｖを混合し、画像データＤｏを表示部４に出力する。
【００９４】
水平データ平滑化部７Ｈ及び垂直データ平滑化部７Ｖはともに図１のデータ平滑化部７と同様の機能を有するものである。水平データ平滑化部７Ｈは、図１のデータ平滑化部７と同様に、ビット拡張部５の出力Ｄｓを入力とする。一方、垂直データ平滑化部７Ｂは、水平データ混合部９Ｈの出力Ｄｏｈを入力とする。
水平データ混合部９Ｈ及び垂直データ混合部９Ｖはともに図１のデータ混合部９と同様の機能を有するものである。水平データ混合部９Ｈは、図１のデータ混合部９と同様に、ビット拡張部５の出力Ｄｓを入力とする。一方、垂直データ混合部９Ｖは、水平データ混合部９Ｈの出力Ｄｏｈを入力とする。
水平最大階調差算出部６Ｈ及び垂直最大階調差算出部６Ｖはともに図１の最大階調差算出部６と同様の機能を有するものである。水平最大階調差算出部６Ｈ及び垂直最大階調差算出部６Ｖはともに、図１の最大階調差算出部６と同様に、ビット拡張部５の出力Ｄｓを入力とする。
水平混合比生成部８Ｈ及び垂直混合比生成部８Ｖはともに図１の混合比生成部８と同様の機能を有するものである。水平混合比生成部８Ｈは、水平最大階調差算出部６Ｈの出力Ｄｃｈを入力とする。一方、垂直混合比生成部８Ｖは、垂直最大階調差算出部６Ｖの出力Ｄｃｖを入力とする。
【００９５】
水平最大階調差算出部６Ｈは、図５に示す最大階調差算出部６と同様に構成される。
垂直最大階調差算出部６Ｖも、図５に示す最大階調差算出部６と同様に構成される。但し、図３に示す画素として垂直方向に整列した画素が用いられ、垂直最大階調差算出部６Ｖ内の第一の階調差算出部１０ａ〜第７の階調差算出部１０ｇは、領域Ｗｄ（ｉ−３）ないしＷｄ（ｉ＋３）に含まれる画素（ｉ−４）〜（ｉ＋４）の信号を得るために、その入力側に８乃至１ライン期間遅延させる手段を備える。具体的には、原データＤｓを、８ラインと４ドット期間遅延させることにより画素（ｉ−４）の信号を得、７ラインと４ドット期間遅延させることにより画素（ｉ−３）の信号を得、６ラインと４ドット期間遅延させることにより画素（ｉ−２）の信号を得、５ラインと４ドット期間遅延させることにより画素（ｉ−１）の信号を得、４ラインと４ドット期間遅延させることにより画素（ｉ）の信号を得、３ラインと４ドット期間遅延させることにより画素（ｉ＋１）の信号を得、２ラインと４ドット期間遅延させることにより画素（ｉ＋２）の信号を得、１ラインと４ドット期間遅延させることにより画素（ｉ＋３）の信号を得、４ドット期間遅延させることにより、画素（ｉ＋４）の信号が得られる。
【００９６】
なお、遅延のための回路を、第一乃至第七の階調差算出部（１０ａ〜１０ｇに相当するもの）で別個に備えることとしても良いが、兼用することもできる。
【００９７】
また、水平データ混合部９Ｈから処理対象画素ｉについてデータＤｏｈが出力されるのは、ビット拡張部５から処理対象画素ｉについての原データＤｓが出力されてから４ドット期間経過後であり、
処理対象画素ｉについての垂直最大階調差データＤｃｖが垂直最大値階調算出部６Ｖから出力されるのは、ビット拡張部５から処理対象画素についての原データＤｓが出力されてから４ラインと４ドット期間後である。さらに垂直データ平滑化部７Ｖは上記のように垂直方向に整列した９つの画素（ｉ−４）〜（ｉ＋４）に基づいて平滑化を行うので、処理対象画素（ｉ）についての垂直平滑化データＤｆｖ（ｉ）が垂直データ平滑化部７Ｖから出力されるのは、水平データ混合部９Ｈから処理対象画素ｉについてのデータＤｏｈが出力されてから４ライン期間経過後である。
従って、これらのデータ出力とタイミングを合わせるため、水平データ混合部９Ｈの出力Ｄｏｈを４ライン期間遅延させた後に垂直データ混合器９Ｖにおける混合を行う必要がある。その遅延のための回路については図示を省略する。以下の実施の形態でも同様である。
【００９８】
なお、上記の実施の形態では、先に水平方向の平滑化データＤｆｈの混合を行った後、垂直方向の平滑化データの混合を行っているが、逆に、垂直方向の平滑化データＤｆｖの混合を行った後に、水平方向の平滑化データＤｆｈの混合を行うこととしてもよい。
【００９９】
多階調化処理を水平方向および垂直方向に実施することによって、入力された画像データの水平および垂直の両方向について例えば輪郭などの階調が急峻に大きく変化する領域、を有する画像の鮮鋭度を損なわずに、画像データの階調数を増やすことができるので、水平および垂直の両方向について量子化による画像劣化を低減させることができる。
【０１００】
実施の形態５．
図１５は本発明の実施の形態５に係る画像表示装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態５に係る画像表示装置は、入力端子１と、受信部２と、多階調化処理部３と、階調変換部１３と、表示部４とを備える。
【０１０１】
アナログの画像信号Ｓａが入力端子１より受信部２に入力され、受信部２は、アナログの画像信号Ｓａをｎビットの画像データＤｉに変換して多階調化処理部３に出力する。
多階調化処理部３は、ビット拡張部５と、最大階調差算出部６と、第一のデータ平滑化部７Ａと、混合比生成部８と、第一のデータ混合部９Ａと、第二のデータ平滑化部７Ｂと、第二のデータ混合部９Ｂとを備え、画像データＤｉはビット拡張部５に入力される。
【０１０２】
第一のデータ平滑化部７Ａ及び第二のデータ平滑化部７Ｂはともに図１のデータ平滑化部７と同様の機能を有するものである。第一のデータ平滑化部７Ａは、図１のデータ平滑化部７と同様に、ビット拡張部５の出力Ｄｓを入力とする。一方、第二のデータ平滑化部７Ｂは、階調変換部１３の出力Ｄｊを入力とする。
第一のデータ混合部９Ａ及び第二のデータ混合部９Ｂはともに図１のデータ混合部９と同様の機能を有するものである。第一のデータ混合部９Ａは、図１のデータ混合部９と同様に、ビット拡張部５の出力Ｄｓと第一のデータ平滑化部７Ａの出力Ｄｆａとを入力とする。一方、第二のデータ混合部９Ｂは、階調変換部１３の出力Ｄｊと第二のデータ平滑化部７Ｂの出力Ｄｆｂとを入力とする。
混合比生成部８により生成される混合比Ｒｂは、第一のデータ混合部９Ａにおける、ビット拡張部５の出力Ｄｓに対する第一の平滑化部９Ａの出力の混合割合を定めるとともに、第二のデータ混合部９Ｂにおける、階調変換部１３の出力Ｄｊに対する第二の平滑化部９Ｂの出力の混合割合を定めるものであり、最大階調差データＤｃが小さいほど、上記の混合割合を大きくする。
【０１０３】
ビット拡張部５は、ｎビットの画像データＤｉをαビットだけ上位にビットシフトしたｎ＋αビットの画像データＤｓを最大階調差算出部６、第一のデータ平滑化部７Ａおよび第一のデータ混合部９Ａに出力する。第一のデータ平滑化部７Ａは、処理対象画素の近傍の領域に基づいてｎ＋αビットの原データを平滑化した第一の平滑化データＤｆａをデータ混合部９Ａに出力する。最大階調差算出部６は、ｎ＋αビットの画像データＤｓに基づいて第一の平滑化データＤｆａの算出領域に含まれる階調差のうち、最も大きな階調差を最大階調差データＤｃとして混合比生成部８に出力する。混合比生成部８は、最大階調差データＤｃが小さいほど上記混合が大きくなるように混合比Ｒｂを定めて、混合比Ｒｂを表すデータを第一のデータ混合部９Ａ及び第二のデータ混合部９Ｂに出力する。第一のデータ混合部９Ａは、混合比生成部８で定められる混合比Ｒｂに基づいてｎ＋αビットの原データＤｓと第一の平滑化データＤｆａを混合し、画像データＤｏａを階調変換部１３に出力する。
【０１０４】
階調変換部１３は、画像データＤｏａに対してガンマ変換やコントラスト補正などの階調変換を行い、画像データＤｊを第二のデータ平滑化部７Ｂと第二のデータ混合部９Ｂに出力する。第二のデータ平滑化部７Ｂは、処理対象画素の近傍の領域に基づいて画像データＤｊを平滑化し、第二の平滑化データＤｆｂを第二のデータ混合部９Ｂに出力する。第二のデータ混合部９Ｂは、混合比Ｒｂに基づいて画像データＤｊと第二の平滑化データＤｆｂを混合し、画像データＤｏを表示部４に出力する。表示部４はｎ＋αビットの画像データＤｏに基づいて画像を表示する。
【０１０５】
図１６（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態５に係る画像表示装置に階調が緩やかに変化する信号が入力された場合の動作を説明するための図である。図１６（ａ）は、第一のデータ混合部９Ａが出力する画像データＤｏａ、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示した画像データＤｉに対してガンマ変換やコントラスト補正などの階調変換を行った画像データＤｊ、図１６（ｃ）は、第二のデータ平滑化部７Ｂが出力する画像データＤｆｂ、図１６（ｄ）は、第二のデータ混合部９Ｂが出力する画像データＤｏを示している。なお、横軸は画素位置を示し、縦軸は階調を示している。
【０１０６】
図１５および図１６（ａ）〜（ｄ）を用いて、本発明の実施の形態５に係る画像表示装置の詳細な動作を説明する。ビット拡張部５、最大階調差検出部６、第一のデータ平滑化部７、混合比生成部８、及び第一のデータ混合部９Ａは、それぞれ図１のビット拡張部５、最大階調差検出部６、データ平滑化部７、混合比生成部８、及びデータ混合部９と同様に動作し（但し、図２（ｄ）の画像データＤｆの代わりに画像データＤｆａが得られ、図２（ｇ）の画像データＤｏの代わりに画像データＤｏａが得られる）、これらについてはすでに実施の形態１で説明したので、本実施の形態では説明を省略し、図２（ｇ）の画像データＤｏが図１６（ａ）の画像データＤｏａとして出力されたものとして、階調変換部１３、第二のデータ平滑化部７Ｂ、第二のデータ混合部９Ｂなどの動作の説明を行う。
【０１０７】
図１６（ａ）に示したような画像データＤｏａが階調変換部１３に入力される。階調変換部１３は、ガンマ変換やコントラスト補正などの階調変換を行い、画像データＤｊを出力する。例えば、階調変換部１３が、画像データＤｏａに含まれる階調４Ｙを４Ｙに、４Ｙ＋１を４Ｙ＋１に、４Ｙ＋２を４Ｙ＋１に、４Ｙ＋３を４Ｙ＋３に、４Ｙ＋４を４Ｙ＋４に変換するような階調変換を行う場合、図１６（ａ）の画像データＤｏａは図１６（ｂ）に示すような画像データＤｊに変換される。
【０１０８】
階調変換により、画像データＤｊに階調４Ｙ＋２が出現しなくなり、図１６（ｂ）に示した領域Ａｊのように階調のジャンプが発生してしまう。前述のように階調のジャンプは擬似的な輪郭として視認され、画質劣化の要因となる。
【０１０９】
第二のデータ平滑化部７Ｂは、ＬＰＦを用いて図１６（ｂ）に示した画像データＤｊを平滑化し、図１６（ｃ）に示したような平滑化データＤｆｂを出力する。
【０１１０】
第二のデータ混合部９Ｂは、階調変換前に算出した最大階調差データＤｃから生成した混合比Ｒｂを使って階調変換後の画像データＤｊと第二の平滑化データＤｆｂを混合する。
【０１１１】
ここで、第二のデータ混合部９Ｂに入力される混合比Ｒｂについて説明する。第二のデータ混合部９Ｂは、階調変換後の画像データＤｊと、画像データＤｊを平滑化した第二の平滑化データＤｆｂを混合する。階調変換後の画像データＤｊには階調のジャンプが含まれるため、画像データＤｊから最大階調差データＤｃを算出すると、階調のジャンプを最大階調差データＤｃとして抽出してしまう。そのため、階調のジャンプを含む最大階調差データＤｃが閾値Ｔ２よりも大きい場合には階調のジャンプが平滑化されず、擬似的な輪郭が画像データに残ってしまう。階調変換前の画像データＤｓより算出した最大階調差データＤｃには階調のジャンプは含まれないので、階調変換前に算出した最大階調差データＤｃより生成した混合比Ｒｂをつかうと階調のジャンプを解消することができる。
【０１１２】
図１６（ａ）〜（ｄ）に示す例では、図２（ｆ）で生成した混合比Ｒｂを使って図１６（ｂ）に示した画像データＤｊと図１６（ｃ）に示した第二の平滑化データＤｆｂを混合する。すなわち、
Ｄｏ（ｉ）
＝（Ｒｂ（ｉ）×Ｄｆｂ（ｉ）＋（１００−Ｒｂ（ｉ))×Ｄｊ（ｉ))／１００
となる。図２（ｆ）ではすべての画素位置に対応する混合比が１００％であるので、
Ｄｏ（ｉ）
＝（１００×Ｄｆｂ（ｉ）＋（１００−１００）×Ｄｊ（ｉ))／１００
＝Ｄｆｂ（ｉ）
となり、図１６（ｃ）で示した平滑化データＤｆｂが図１６（ｄ）で示すような画像データＤｏとして出力されるので、図１６（ｂ）で示した階調のジャンプが解消している。
【０１１３】
以上図１６（ａ）〜（ｄ）を参照して説明したように階調変換前の画像データには階調のジャンプの情報が含まれないので、階調変換前の画像データより算出した最大階調差データにも階調のジャンプの情報は含まれない。従って、階調変換後の画像データの階調が緩やかに変化する領域に階調のジャンプが含まれたとしても平滑化データが出力されるので、階調のジャンプを解消することができる。
【０１１４】
図１７（ａ）〜（ｅ）を用いて本実施の形態に係る画像表示装置に階調が急峻に大きく変化する信号が入力された場合の動作について説明する。図１７（ａ）は、図１６（ｂ）と同じく、階調変換を行った後のデータＤｊ、図１７（ｂ）は、図１６（ｃ）と同じく、第二の平滑化部７Ｂが出力する画像データＤｏを示す。図１７（ｃ）は、図９（ｅ）と同じく、最大階調差算出部６によって生成された最大階調差データＤｃ、図１７（ｄ）は、図９（ｆ）と同じく、混合比生成部８によって生成された混合比Ｒｂを示す。図１７（ｅ）は、図１６（ｄ）と同じく、第二のデータ混合部９Ｂが出力する画像データＤｏを示す。
【０１１５】
ビット拡張部５、最大階調差検出部６、第一のデータ平滑化部７、混合比生成部８、及び第一のデータ混合部９Ａは、それぞれ実施の形態１のビット拡張部５、最大階調差検出部６、第一のデータ平滑化部７、混合比生成部８、及び第一のデータ混合部９と同様に動作する（但し、図９（ｄ）のＤｆの代わりにＤｆａが出力され、図９（ｇ）のＤｏの代わりにＤｏａが出力される）ものであり、これらについてはすでに実施の形態１で説明したので、本実施の形態では説明を省略し、図９（ｇ）の画像データＤｏが画像データＤｏａとして出力されたものとして、階調変換部１３、第二のデータ平滑化部７Ｂ及び第二のデータ混合部９Ｂの動作の説明を行う。
【０１１６】
図９（ｇ）に示したような画像データＤｏａが第一のデータ混合部９Ａから出力されて階調変換部１３に入力される。階調変換部１３は、ガンマ変換やコントラスト補正などの階調変換を行い、画像データＤｊを出力する。例えば、階調変換部１３が、画像データＤｏａに含まれる階調４Ｙを４Ｙに、４Ｙ＋１を４Ｙ＋１に、４Ｙ＋２を４Ｙ＋１に、４Ｙ＋３を４Ｙ＋３に、４Ｙ＋４を４Ｙ＋４に変換するような階調変換を行う場合、図９（ｇ）の画像データＤｏａの階調ＹがＹに、４Ｙ＋４が４Ｙ＋４に変換されるので図９（ｇ）の画像データＤｏａがそのまま画像データＤｊとして出力される。
【０１１７】
第二のデータ平滑化部７Ｂは、ＬＰＦを用いて図１７（ａ）に示した画像データＤｊを平滑化し、図１７（ｂ）に示したような平滑化データＤｆｂを出力する。
【０１１８】
第二のデータ混合部９Ｂは、階調変換前に算出した最大階調差データＤｃから生成した混合比Ｒｂを使って階調変換後の画像データＤｊと第二の平滑化データＤｆｂを混合する。
【０１１９】
図１７（ｄ）で生成した混合比Ｒｂを使って図１７（ａ）に示した画像データＤｊと図１７（ｂ）に示した第二の平滑化データＤｆｂを混合する。図１７（ｄ）では画素ｊ〜ｋの混合比が０％であるので、
Ｄｏ（ｉ）
＝（０×Ｄｆｂ（ｉ）＋（１００−０）×Ｄｊ（ｉ))／１００
＝Ｄｊ（ｉ）
となり、画素ｊより左側および画素ｋより右側の混合比が１００％であるので、
Ｄｏ（ｉ）
＝（１００×Ｄｆｂ（ｉ）＋（０−０）×Ｄｊ（ｉ))／１００
＝Ｄｆｂ（ｉ）
となる。画素ｊ〜ｋでは図１７（ａ）で示したような平滑化されていない画像データＤｊが出力され、画素ｊより左側および画素ｋより右側では図１７（ｂ）で示したような平滑化データＤｆｂが図１７（ｅ）で示すような出力画像データＤｏとして出力されるので、図１７（ｅ）に示すように輪郭の鮮鋭度が保持されている。
【０１２０】
なお、第一のデータ混合部９Ａから処理対象画素ｉについてデータＤｏａが出力されるのは、ビット拡張部５から処理対象画素ｉについての原データＤｓが出力されてから４ドット期間経過後であり、
処理対象画素（ｉ）についての垂直平滑化データＤｆｂ（ｉ）が第二のデータ平滑化部７Ｂから出力されるのは、第一のデータ混合部９Ａから処理対象画素ｉについてのデータＤｏａが出力されてから４ドット期間経過後である。
従って、これらのデータ出力とタイミングを合わせるため、混合比生成部８の出力Ｒｂを４ドット期間遅延させた後に第二のデータ混合部９Ｂに供給し、第一のデータ混合部９Ａの出力Ｄｏａを４ドット期間遅延させた後に第二のデータ混合器９Ｂにおける混合を行う必要がある。その遅延のための回路については図示を省略する。以下の実施の形態でも同様である。
【０１２１】
以上図１７（ａ）〜（ｅ）を用いて説明したように、平滑化データの算出領域に含まれる階調差が設定した閾値よりも大きい場合、画像データＤｊが出力されるので、急峻に変化する領域の鮮鋭度を保持することができる。
【０１２２】
階調変換前に算出した最大階調差データより生成した混合比を使って階調変換後の画像データと第二の平滑化データを混合することにより、急峻に大きく変化する領域の鮮鋭度を損なわずに階調変換部１３によって発生した階調のジャンプを解消することができるので、階調変換による画質劣化を低減させることができる。
【０１２３】
図１８は、図１５を参照して説明した実施の形態に係る画像処理装置の処理工程を示すフローチャートである。
【０１２４】
まず、画像信号Ｓａが入力端子１に入力され、受信部２は、画像信号Ｓａを受信してｎビットの画像データＤｉを出力する（Ｓ１１）。受信部２が出力する画像データＤｉは、多階調化処理部３のビット拡張部５に入力され、ビット拡張部５では画像データＤｉをαビットだけビットシフトしてｎ＋αビットの画像データＤｓを出力する（Ｓ１２）。第一のデータ平滑化部７Ａには、ｎ＋αビットの原データが入力され、ＬＰＦを用いてｎ＋αビットの原データＤｓを平滑化し、第一の平滑化データＤｆａを出力する（Ｓ１３）。最大階調差算出部６には、ｎ＋αビットの原データＤｓが入力され、第一の平滑化データＤｆａを算出する領域に含まれる階調差のうち最も大きな階調差を最大階調差データＤｃとして出力する（Ｓ１４）。混合比生成部８には、最大階調差データＤｃが入力され、最大階調差データＤｃが小さいほどｎ＋αビットの原データＤｓに対する第一の平滑化データＤｆａの割合が大きくなるようにｎ＋αビットの原データＤｓと第一の平滑化データＤｆａの混合比Ｒｂを生成する（Ｓ１５）。第一のデータ混合部９Ａには、ｎ＋αビットの原データＤｓ、第一の平滑化データＤｆａおよび混合比Ｒｂが入力され、混合比Ｒｂに従ってｎ＋αビットの原データＤｓと第一の平滑化データＤｆａを混合した画像データＤｏａを出力する（Ｓ１６）。階調変換部１３は、画像データＤｏａをガンマ変換やコントラスト補正などの階調変換を行い（Ｓ１７）、画像データＤｊを出力する。第二のデータ平滑化部７Ｂには、画像データＤｊが入力され、ＬＰＦを用いて画像データＤｊを平滑化し、第二の平滑化データＤｆｂを出力する（Ｓ１８）。第二のデータ混合部９Ｂには、画像データＤｊおよび第二の平滑化データＤｆｂ、混合比Ｒｂが入力され、混合比Ｒｂに従って画像データＤｊと第二の平滑化データＤｆｂを混合した画像データＤｏを出力する（Ｓ１９）。画像データＤｏは表示部４に入力され、表示部４は画像データＤｏに基づいて画像を表示する（Ｓ２０）。
【０１２５】
実施の形態６．
図１９は本実施の形態６に係る画像表示装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態６に係る画像表示装置は、入力端子１と、受信部２と、多階調化処理部３と、階調変換部１３と、表示部４とを備える。
【０１２６】
アナログの画像信号Ｓａが入力端子１より受信部２に入力され、受信部２は、アナログの画像信号Ｓａをｎビットの画像データＤｉに変換して多階調化処理部３に出力する。
多階調化処理部３は、ビット拡張部５と、最大階調差算出部６と、第一のデータ平滑化部７Ａと、第一の混合比生成部８Ａと、第一のデータ混合部９Ａと、第二のデータ平滑化部７Ｂと、第二の混合比生成部８Ｂと、第二のデータ混合部９Ｂとを備え、画像データＤｉはビット拡張部５に入力される。ビット拡張部５は、ｎビットの画像データＤｉをαビットだけ上位にビットシフトしたｎ＋αビットの画像データＤｓを最大階調差算出部６、第一のデータ平滑化部７Ａおよび第一のデータ混合部９Ａに出力する。第一の平滑化部７Ａは、処理対象画素の近傍の領域に基づいて平滑化した第一の平滑化データＤｆａをデータ混合部９Ａに出力する。最大階調差算出部６は、ｎ＋αビットの画像データＤｓに基づいて第一の平滑化データＤｆａの算出領域に含まれる階調差のうち、最も大きな階調差を最大階調差データＤｃとして第一の混合比生成部８Ａおよび第二の混合比生成部８Ｂに出力する。第一の混合比生成部８Ａは、最大階調差データＤｃが小さいほどｎ＋αビットの原データＤｓに対する第一の平滑化データＤｆａの割合が大きくなるようにｎ＋αビットの画像データＤｓと第一の平滑化データＤｆａの混合比Ｒｂａを生成し、第一のデータ混合部９Ａに出力する。第一のデータ混合部９Ａは、混合比Ｒｂａに基づいてｎ＋αビットの原データＤｓと第一の平滑化データＤｆａを混合し、画像データＤｏａを階調変換部１３に出力する。
【０１２７】
階調変換部１３は、画像データＤｏａに対してガンマ変換やコントラスト補正などの階調変換を行い、画像データＤｊを第二のデータ平滑化部７Ｂと第二のデータ混合部９Ｂに出力する。第二のデータ平滑化部７Ｂは、処理対象画素の近傍の領域に基づいて画像データＤｊを平滑化し、第二の平滑化データＤｆｂを第二のデータ混合部９Ｂに出力する。第二の混合比生成部８Ｂは、最大階調差データＤｃが小さいほど画像データＤｊに対する第二の平滑化データＤｆｂの割合が大きくなるように画像データＤｊと第二の平滑化データＤｆｂの混合比Ｒｂｂを生成し、第一のデータ混合部９Ａに出力する。第二のデータ混合部９Ｂは、混合比Ｒｂｂに基づいて画像データＤｊと第二の平滑化データＤｆｂを混合し、画像データＤｏを表示部４に出力する。表示部４はｎ＋αビットの画像データＤｏに基づいて画像を表示する。
【０１２８】
混合比生成部８を第一の混合比生成部８Ａと第二の混合比生成部８Ｂのように別々に設けることにより、第一のデータ混合部９Ａと第二のデータ混合部９Ｂのそれぞれについて図８（ａ）に示したような変換特性を設定できるので、第一のデータ混合部９Ｂと第二のデータ混合部９Ｂについて混合比を変えることができる。例えば、第二の混合比生成部８ＢのＲ１を低く設定することにより、階調変換後の画像データＤｊに対する平滑化の効果を下げることができる。
【０１２９】
実施の形態７．
図２０は本実施の形態７に係る画像表示装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態７に係る画像表示装置は、入力端子１と、受信部２と、多階調化処理部３と、階調変換部１３と、表示部４とを備える。
【０１３０】
アナログの画像信号Ｓａが入力端子１より受信部２に入力され、受信部２は、アナログの画像信号Ｓａをｎビットの画像データＤｉに変換して多階調化処理部３に出力する。
多階調化処理部３は、ビット拡張部５と、最大階調差算出部６と、データ平滑化部７と、混合比生成部８と、データ混合部９とを備え、画像データＤｉはビット拡張部５に入力される。ビット拡張部５は、ｎビットの画像データＤｉをαビットだけ上位にビットシフトしたｎ＋αビットの画像データＤｓを最大階調差算出部６および階調変換部１３に出力する。最大階調差算出部６は、ｎ＋αビットの画像データＤｓに基づいて平滑化データＤｆの算出領域に含まれる階調差のうち、最も大きな階調差を最大階調差データＤｃとして混合比生成部８に出力する。混合比生成部８は、最大階調差データＤｃが小さいほどｎ＋αビットの原データＤｓに対する平滑化データＤｆの割合が大きくなるようにｎ＋αビットの原データＤｓと平滑化データＤｆの混合比Ｒｂを生成し、データ混合部９に出力する。
【０１３１】
階調変換部１３は、画像データＤｓに対してガンマ変換やコントラスト補正などの階調変換を行い、画像データＤｊをデータ平滑化部７とデータ混合部９に出力する。データ平滑化部７は、画像データＤｊを平滑化し、平滑化データＤｆをデータ混合部９に出力する。データ混合部９は、混合比Ｒｂに基づいて画像データＤｊと平滑化データＤｆを混合し、画像データＤｏを表示部４に出力する。表示部４はｎ＋αビットの画像データＤｏに基づいて画像を表示する。
【０１３２】
階調変換後の画像データに対してのみ多階調化処理を行うことで、第一のデータ平滑化部７Ａと第一のデータ混合部９Ａ分の回路を削減することができる。また、階調変換後の多階調化処理によって階調数を増やすこと、階調変換による画質劣化を低減させることができる。
【０１３３】
これまで水平方向の画像データの多階調化処理について説明を行ってきたが、同様に垂直方向の画像データについて多階調化処理を行ってもよい。
【０１３４】
実施の形態８．
また、本発明の実施の形態１と同様に、水平および垂直の両方向の多階調化処理を行うことによって、水平および垂直の両方向について多階調化処理を行うことができる。
その場合に用いられる画像処理装置の多階調処理部３の構成例を図２１に示す。図示の画像処理装置は、ビット拡張部５と、第一の水平データ平滑化部７ＨＡと、水平最大階調差算出部６Ｈと、水平混合比生成部８Ｈと、第一の水平データ混合部９ＨＡと、第一の垂直データ平滑化部７ＶＡと、垂直最大階調差算出部６Ｖと、垂直混合比生成部８Ｖと、第一の垂直データ混合部９ＶＡと、階調変換部１３と、第二の水平データ平滑化部７ｈｂと、第二の水平データ混合部９ＨＢと、第二の垂直データ平滑化部７ＶＢと、第二の垂直データ混合部９ＶＢとを備える。
【０１３５】
ビット拡張部５は、ｎビットの入力画像データＤｉをαビット分ビットシフトしたｎ＋αビットの原データＤｓを出力する。
第一の水平データ平滑化部７ＨＡは、ｎ＋αビットの原データＤｓを処理対象画素の近傍の領域に基づいて水平方向に平滑化した第一の水平平滑化データＤｆｈａを出力する。
水平最大階調差算出部６Ｈは、ｎ＋αビットの原データＤｓに基づいて第一の水平平滑化データＤｆｈａを算出する領域に含まれる階調差のうち、最も大きな階調差を水平最大階調差データＤｃｈとして出力する。
水平混合比生成部８Ｈは、水平混合比Ｒｂｈを生成する。
第一の水平データ混合部９ＨＡは、水平混合比に基づいてｎ＋αビットの原データＤｓと第一の水平平滑化データＤｆｈａを混合した画像データＤｏｈａを出力する。
第一の垂直データ平滑化部７ＶＡは、第一の水平データ混合部９ＨＡが出力する画像データＤｏｈを処理対象画素の近傍の領域に基づいて垂直方向に平滑化した第一の垂直平滑化データＤｆｖａを出力する。
垂直最大階調差算出部６Ｖは、ｎ＋αビットの原データＤｓに基づいて第一の垂直平滑化データＤｆｈａを算出する領域に含まれる階調差のうち、最も大きな階調差を垂直最大階調差データＤｃｖとして出力する。
垂直混合比生成部８Ｖは、垂直混合比を表すデータＲｂｖを生成する。
第一の垂直データ混合部９ＶＡは、垂直混合比Ｒｂｖに基づいて第一の水平データ混合部９ＨＡが出力する画像データＤｏｈａと垂直平滑化データＤｆｖａを混合した画像データＤｏｖａを出力する。
階調変換部１３は、第一の垂直データ混合部９ＶＡが出力する画像データＤｏｖａに基づいて階調変換した画像データＤｊを出力する。
第二の水平データ平滑化部７ｈｂは、階調変換部１３が出力する画像データＤｊを処理対象画素の近傍の領域に基づいて水平方向に平滑化した第二の水平平滑化データＤｆｈｂを出力する。
第二の水平データ混合部９ＨＢは、水平混合比Ｒｂｈに基づいて階調変換部１３が出力する画像データＤｊと第二の水平平滑化データＤｆｂを混合した画像データＤｏｈｂを出力する。
第二の垂直データ平滑化部７ＶＢは、第二の水平データ混合部９ＨＢが出力する画像データを処理対象画素の近傍の領域に基づいて垂直方向に平滑化した第二の垂直平滑化データＤｆｖｂを出力する。
第二の垂直データ混合部９ＶＢは、垂直混合比Ｒｂｖに基づいて第二の水平データ混合部９が出力する画像データＤｏｈａと第二の垂直平滑化データＤｆｖｂを混合した画像データＤｏを出力する。
【０１３６】
水平混合比Ｒｂｈは、原データＤｓに対する第一の水平平滑化データＤｆｈａの混合割合及び階調変換部１３が出力する画像データＤｊに対する第二の水平平滑化データＤｆｈｂの混合割合を定めるものであり、水平最大階調差データＤｃｈが小さいほど、上記混合割合を大きくする。
垂直混合比Ｒｂｖは、第一の水平データ混合部９ＨＡが出力する画像データＤｏｈａに対する第一の垂直平滑化データＤｆｖａの混合割合と、第二の水平データ混合部９が出力する画像データＤｏｈａに対する第二の垂直平滑化データＤｆｖｂの混合割合を定めるものであり、垂直最大階調差データＤｃｖが小さいほど、上記割合を大きくする。
【０１３７】
実施の形態９．
図２２は本発明の実施の形態９に係る画像表示装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態９に係る画像表示装置は、入力端子１と、受信部２と、階調変換部１１と、多階調化処理部３と、表示部４とを備える。アナログの画像信号Ｓａが入力端子１より受信部２に入力され、受信部２は、アナログの画像信号Ｓａをｎビットの画像データＤｉに変換して多階調化処理部３および階調変換部１３に出力する。階調変換部１３は、ガンマ変換やコントラスト補正などの階調変換を行い、ｎビットの画像データＤｊを多階調化処理部３に出力する。
多階調化処理部３は、最大階調差算出部６と、データ平滑化部７と、混合比生成部８と、データ混合部９とを備え、画像データＤｉが最大階調差算出部６に入力され、画像データＤｊがデータ平滑化部７およびデータ混合部９に入力される。データ平滑化部７は、処理対象画素の近傍の領域に基づいて画像データＤｊを平滑化し、画像データＤｆをデータ混合部９に出力する。最大階調差算出部６は、画像データＤｉに基づいて平滑化データの算出領域に含まれる階調差のうち、最も大きな階調差を最大階調差データＤｃとして混合比生成部８に出力する。混合比生成部８は、最大階調差データＤｃが小さいほど画像データＤｊに対する平滑化データＤｆの割合が大きくなるように画像データＤｊと平滑化データＤｆの混合比Ｒｂを生成しデータ混合部９に出力する。データ混合部９は、混合比Ｒｂに基づいて画像データＤｊと平滑化データＤｆを混合し、画像データＤｏを表示部４に出力する。表示部４はｎビットの画像データＤｏに基づいて画像を表示する。
【０１３８】
図２３（ａ）〜（ｇ）は、本発明の実施の形態９に係る画像表示装置に階調が緩やかに変化する信号が入力された場合の動作を説明するための図である。図２３（ａ）は、入力端子１に入力されるアナログ画像信号Ｓａ、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）に示した画像信号Ｓａに対応するｎビットの画像データＤｉ、図２３（ｃ）は、図２３（ｂ）に示した画像データＤｉに対してガンマ変換やコントラスト補正などの階調変換を行った画像データＤｊ、図２３（ｄ）は、データ平滑化部７が出力する画像データＤｆ、図２３（ｅ）は、最大階調差算出部６が出力する最大階調差算出データＤｃ、図２３（ｆ）は、混合比生成部８が出力する混合比Ｒｂ、図２３（ｇ）は、データ混合部９が出力する画像データＤｏを示している。横軸は画素位置、縦軸は、図２３（ａ）の縦軸はアナログの階調、縦軸は図２３（ｂ）〜（ｄ）、（ｇ）ではデジタルの階調、図２３（ｅ）では最大階調差、図２３（ｆ）では混合比を示している。
【０１３９】
図２２および図２３（ａ）〜（ｇ）を参照して、本発明の実施の形態９に係る画像表示装置の詳細な動作を説明する。
【０１４０】
図２３（ａ）に示したアナログの画像信号Ｓａが、入力端子１より受信部２に入力される。受信部２は、図２３（ａ）に示した画像信号Ｓａを図２３（ｂ）に示したｎビットの画像データＤｉに変換して、最大階調差算出部６および階調変換部１３に出力する。
【０１４１】
階調変換部１３は、画像データＤｉに対してガンマ変換やコントラスト補正など階調変換を行い、画像データＤｊを出力する。例えば、画像データＤｉに含まれる階調ＹをＹに、Ｙ＋１をＹ＋１に、Ｙ＋２をＹ＋１に、Ｙ＋３をＹ＋３に、Ｙ＋４をＹ＋４に変換するような階調変換を行う場合、図２３（ｂ）の画像データＤｉは図２３（ｃ）に示すような画像データＤｊに変換される。
【０１４２】
階調変換を行うことにより、画像データＤｊに階調Ｙ＋２が出現しなくなり、図２３（ｃ）に示した領域Ａｊのように階調のジャンプが発生してしまう。前述のように階調のジャンプは擬似的な輪郭として視認され、画質劣化の要因となる。
【０１４３】
データ平滑化部７は、ＬＰＦを用いて図２３（ｃ）に示した画像データＤｊを平滑化処理し、図２３（ｄ）に示したような平滑化データＤｆを出力する。
【０１４４】
最大階調差算出部６は、画像データＤｉに対して平滑化データを算出領域に存在する階調差のうち最も大きな階調差を算出し最大階調差データＤｃを混合比生成部８に出力する。図２３（ｂ）に対して算出した最大階調差データＤｃは図２３（ｅ）のようになる。最大階調算出部の詳細な動作は実施の形態１で説明したので本実施の形態では説明を省略する。
【０１４５】
ここで、データ混合部９に入力される混合比Ｒｂについて説明する。データ混合部９は、階調変換後の画像データＤｊと、画像データＤｊを平滑化した平滑化データＤｆを混合する。階調変換後の画像データＤｊには階調のジャンプがあるため、画像データＤｊから最大階調差データＤｃを算出すると、擬似的な輪郭を最大階調差データＤｃとして抽出してしまう。そのため、階調のジャンプを含む最大階調差データＤｃが閾値Ｔ２よりも大きい場合には階調のジャンプが平滑化されず、擬似的な輪郭が画像データに残ってしまう。階調変換前の画像データＤｉより算出した最大階調差データＤｃには階調のジャンプの情報は含まれないので、階調変換前に算出した最大階調差データＤｃより生成した混合比Ｒｂを使うと階調のジャンプを解消することができる。
【０１４６】
混合比生成部８は、図２３（ｅ）に示した最大階調差データＤｃから図２３（ｆ）に示すような混合比Ｒｂを生成し、データ混合部９に出力する。図８（ａ）の変換曲線で閾値Ｔ１＝２、閾値Ｔ２＝３、混合比Ｒ１＝１００％、混合比Ｒ２＝０％とした場合、図２３（ｅ）ではすべての画素について最大階調差データＤｃが閾値Ｔ１（＝２）より小さいため、図２３（ｆ）に示すようにすべての画素位置に対応する混合比ＲｂはＲ１（＝１００％）に変換される。
【０１４７】
データ混合部９は、図２３（ｆ）で示した混合比Ｒｂに従って画像データＤｊと平滑化データＤｆを混合する。すなわち、
Ｄｏ（ｉ）
＝（Ｒｂ（ｉ）×Ｄｆ（ｉ）＋（１００−Ｒｂ（ｉ))×Ｄｊ（ｉ))／１００
となる。図２３（ｇ）ではすべての画素位置に対応する混合比が１００％であるので、
Ｄｏ（ｉ）
＝（１００×Ｄｆ（ｉ）＋（１００−１００）×Ｄｊ（ｉ))／１００
＝Ｄｆ（ｉ）
となり、図２３（ｄ）で示した平滑化データＤｆが図２３（ｇ）で示すような出力画像データＤｏとして出力される。
【０１４８】
以上図２３（ａ）〜（ｇ）を参照して説明したように、階調変換前の画像データには階調のジャンプの情報が含まれないので、階調変換前の画像データより算出した最大階調差データにも階調のジャンプの情報は含まれない。従って、階調変換後の画像データの階調が緩やかに変化する領域に階調のジャンプが含まれたとしても平滑化データが出力されるので、階調のジャンプを解消することができる。
【０１４９】
図２４（ａ）〜（ｇ）は、本発明の実施の形態９に係る画像表示装置に階調が急峻に大きく変化する信号が入力された場合の動作を説明するための図である。図２４（ａ）は、入力端子１に入力されるアナログ画像信号Ｓａ、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）に示した画像信号Ｓａに対応するｎビットの画像データＤｉ、図２４（ｃ）は、図２４（ｂ）に示した画像データＤｉに対してガンマ変換やコントラスト補正などの階調変換を行った画像データＤｊ、図２４（ｄ）は、データ平滑化部７が出力する画像データＤｆ、図２４（ｅ）は、最大階調差算出部６が出力する最大階調差算出データＤｃ、図２４（ｆ）は、混合比生成部８が出力する混合比Ｒｂ、図２４（ｇ）は、データ混合部９が出力する画像データＤｏを示している。横軸は画素位置、縦軸は、図２４（ａ）の縦軸はアナログの階調、縦軸は図２４（ｂ）〜（ｄ）、（ｇ）ではデジタルの階調、図２４（ｅ）では最大階調差、図２４（ｆ）では混合比を示している。
【０１５０】
図２２および図２４（ａ）〜（ｇ）を用いて、本発明の実施の形態９に係る画像表示装置の詳細な動作を説明する。
【０１５１】
図２４（ａ）に示したアナログの画像信号Ｓａが、入力端子１より受信部２に入力される。受信部２は、図２４（ａ）に示した画像信号Ｓａを図２４（ｂ）に示したｎビットの画像データＤｉに変換して、最大階調差算出部６および階調変換部１３に出力する。
【０１５２】
階調変換部１３は、画像データＤｉに対してガンマ変換やコントラスト補正など階調変換を行い、画像データＤｊを出力する。例えば、画像データＤｉに含まれる階調ＹをＹに、Ｙ＋１をＹ＋１に、Ｙ＋２をＹ＋１に、Ｙ＋３をＹ＋３に、Ｙ＋４をＹ＋４に変換するような階調変換を行う場合、図２４（ｂ）の画像データＤｉは図２４（ｃ）に示すような画像データＤｊに変換される。
【０１５３】
データ平滑化部７は、ＬＰＦを用いて図２４（ｃ）に示した画像データＤｊを平滑化処理し、図２４（ｄ）に示したような平滑化データＤｆを出力する。
【０１５４】
最大階調差算出部６は、画像データＤｉに対して平滑化データを算出領域に存在する階調差のうち最も大きな階調差を算出し最大階調差データＤｃを混合比生成部８に出力する。図２４（ｂ）に対して算出した最大階調差データＤｃは図２４（ｅ）のようになり、画素ｊ〜ｋの最大階調差データは４、画素ｊより左側および画素ｋより右側の画素の最大階調差データは０となる。
【０１５５】
混合比生成部８は、図２４（ｅ）に示した最大階調差データＤｃから図２４（ｆ）に示すような混合比Ｒｂを生成し、データ混合部９に出力する。図８（ａ）の変換曲線で閾値Ｔ１＝２、閾値Ｔ２＝３、混合比Ｒ１＝１００％、混合比Ｒ２＝０％とした場合、図２４（ｅ）では画素ｊ〜ｋの最大階調差データＤｃは閾値Ｔ２（＝３）より大きいため、図２４（ｆ）に示すように画素ｊ〜ｋに対応する混合比ＲｂはＲ２（＝０％）に変換され、画素ｊより左側および画素ｋより右側の画素の最大階調差データＤｃは閾値Ｔ１（＝２）より小さいため、画素ｊより左側および画素ｋより右側の画素に対応する混合比はＲ１に変換される。
【０１５６】
データ混合部９は、図２４（ｆ）で示した混合比Ｒｂに従って画像データＤｊと平滑化データＤｆを混合する。図２４（ｆ）では画素ｊ〜ｋに対応する混合比が０％であるので
Ｄｏ（ｉ）
＝（０×Ｄｆ（ｉ）＋（１００−０）×Ｄｊ（ｉ))／１００
＝Ｄｊ（ｉ）
となり、画素ｊより左側および画素ｋより右側の画素に対応する混合比が１００％であるので、
Ｄｏ（ｉ）
＝（１００×Ｄｆ（ｉ）＋（１００−１００）×Ｄｊ（ｉ))／１００
＝Ｄｆ（ｉ）
となる。画素ｊ〜ｍでは図２４（ｃ）で示したような画像データＤｊが、画素ｊより左側および画素ｋより右側では図２４（ｄ）で示したような平滑化データＤｆが図２４（ｇ）で示すような出力画像データＤｏとして出力される。
【０１５７】
以上図２４（ａ）〜（ｇ）を参照して説明したように平滑化データの算出領域に含まれる階調差が設定した閾値よりも大きい場合、画像データＤｊが出力されるので、急峻に変化する領域の鮮鋭度を保持することができる。
【０１５８】
階調変換前に算出した最大階調差データをより生成した混合比を使って階調変換後の画像データと平滑化データを混合することにより、階調変換部１３によって発生した階調のジャンプを画像の鮮鋭度を損なわずに階調のジャンプを解消することができるので、階調変換による画質劣化を低減させることができる。
【０１５９】
図２５は、図２２を参照して説明した実施の形態に係る画像処理装置の処理工程を示すフローチャートである。
【０１６０】
まず、画像信号Ｓａが入力端子１に入力され、受信部２は、画像信号Ｓａを受信してｎビットの画像データＤｉを出力する（Ｓ３１）。画像データＤｉは階調変化部１３に入力され、ガンマ変換やコントラスト補正などの階調変換を行い（Ｓ３２）、画像データＤｊを出力する。データ平滑化部７には、ｎビットの画像データＤｉが入力され、ＬＰＦを用いてｎビットの画像データＤｉを平滑化し、平滑化データＤｆを出力する（Ｓ３３）。最大階調差検出部６には、ｎビットの画像データＤｉが入力され、平滑化データＤｆを算出する領域に含まれる階調差のうち最も大きな階調差を最大階調差データＤｃとして出力する（Ｓ３４）。混合比生成部８には、最大階調差データＤｃが入力され、最大階調差データＤｃが小さいほど画像データＤｊに対する平滑化データＤｆの割合が大きくなるように画像データＤｊと平滑化データＤｆの混合比Ｒｂを生成する（Ｓ３５）。データ混合部９には、画像データＤｊおよび平滑化データＤｆ、混合比Ｒｂが入力され、混合比Ｒｂに従って画像データＤｊと平滑化データＤｆを混合した画像データＤｏを出力する（Ｓ３６）。画像データＤｏは表示部４に入力され、表示部４は画像データＤｏに基づいて画像を表示する（Ｓ３７）。
【０１６１】
実施の形態１０．
図２６は本発明の実施の形態１０に係る画像表示装置の構成を示す図である。本発明に係る画像表示装置は、入力端子１と、受信部２と、多階調化処理部３と、擬似中間階調変換部１４と、表示部４とを備える。
アナログの画像信号Ｓａが入力端子１より受信部２に入力され、受信部２は、アナログの画像信号Ｓａをｎビットの画像データＤｉに変換して多階調化処理部３に出力する。
多階調化処理部３は、ビット拡張部５と、最大階調差算出部６と、データ平滑化部７と、混合比生成部８と、データ混合部９とを備え、入力されたｎビットの画像データＤｉをｎ＋αビットの画像データＤｏに変換して擬似中間階調変換部１４に出力する。擬似中間階調変換部１４は、ｎ＋αビットの画像データＤｏに対してディザや誤差拡散などの処理を行い、ｎビットの画像データＤｋを表示部４に出力する。表示部４はｎビットの画像データＤｏに基づいて画像を表示する。
【０１６２】
多階調化処理部３の動作については、実施の形態１で詳細に説明したので、本実施の形態では説明を省略する。誤差拡散処理を用いた場合の擬似中間階調変換部１４の動作を説明する。
【０１６３】
誤差拡散処理は量子化により発生した誤差を近傍の画素に加算することにより失った階調情報を近傍の画素に埋め込む。例えば、座標（ｘ，ｙ）のデータＤ（ｘ，ｙ）の量子化誤差をＥ（ｘ，ｙ）とすると誤差拡散処理後のデータＤｅ（ｘ，ｙ）は
Ｄｅ（ｘ＋１，ｙ）＝Ｄ（ｘ＋１，ｙ）＋３×Ｅ（ｘ，ｙ）／８
Ｄｅ（ｘ，ｙ＋１）＝Ｄ（ｘ，ｙ＋１）＋３×Ｅ（ｘ，ｙ）／８
Ｄｅ（ｘ＋１，ｙ＋１）＝Ｄ（ｘ＋１，ｙ＋１）＋２×Ｅ（ｘ，ｙ）／８
となる。
【０１６４】
ｎビットの画像データを多階調化処理によりｎ＋αビットの階調性をもつ画像データに変換し、誤差拡散やディザなどの処理により擬似的に中間階調を生成することにより、ｎビットの変換特性を持つ受信部とｎビットの階調表示能力をもつ表示部でもｎ＋αビットの階調性持った画像を表示することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
本発明の活用例として、液晶テレビやプラズマテレビなどの画像表示装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】実施の形態１に係る画像表示装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｇ）は、実施の形態１に係る画像表示装置の動作を説明するための図である。
【図３】実施の形態１に係るデータ平滑化部の動作を説明するための図である。
【図４】実施の形態１に係る最大階調差算出部の動作を説明するための図である。
【図５】実施の形態１に係る最大階調差算出部の構成を示す図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１に係る最大階調差算出部の動作を説明するための図である。
【図７】（ａ）〜（ｇ）は、実施の形態１に係る最大階調差算出部の動作を説明するための図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態１に係る混合比生成部の動作を説明するための図である。
【図９】（ａ）〜（ｇ）は、実施の形態１に係る画像表示装置の動作を説明するための図である。
【図１０】実施の形態１に係る画像処理装置の処理工程を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態２に係る画像表示装置の構成を示す図である。
【図１２】実施の形態３に係る画像表示装置の構成を示す図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、実施の形態３に係る混合比平滑化部の動作を説明するための図である。
【図１４】実施の形態４に係る画像表示装置の構成を示す図である。
【図１５】実施の形態６に係る画像表示装置の構成を示す図である。
【図１６】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態５に係る画像表示装置の動作を説明するための図である。
【図１７】（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態５に係る画像表示装置の動作を説明するための図である。
【図１８】実施の形態５に係る画像処理装置の処理工程を示すフローチャートである。
【図１９】実施の形態６に係る画像表示装置の構成を示す図である。
【図２０】実施の形態７に係る画像表示装置の構成を示す図である。
【図２１】実施の形態８に係る画像表示装置の多階調処理部の構成を示す図である。
【図２２】実施の形態９に係る画像表示装置の構成を示す図である。
【図２３】（ａ）〜（ｇ）は、実施の形態９に係る画像表示装置の動作を説明するための図である。
【図２４】（ａ）〜（ｇ）は、実施の形態９に係る画像表示装置の動作を説明するための図である。
【図２５】実施の形態９に係る画像処理装置の処理工程を示すフローチャートである。
【図２６】実施の形態１０に係る画像表示装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１６７】
１  入力端子、  ２  受信部、  ３  多階調化処理部、  ４  表示部、  ５  ビット拡張部、  ６  最大階調差算出部、  ７  データ平滑化部、  ８  混合比生成部、  ９  データ混合部、  １０Ａ  第一の階調差算出部、  １０Ｂ  第二の階調差算出部、  １０Ｃ  第三の階調差算出部、  １０Ｄ  第四の階調差算出部、  １０Ｅ  第五の階調差算出部、  １０Ｆ  第六の階調差算出部、  １０Ｇ  第七の階調差算出部、  １１  最大値算出部、  １２  混合比生成部、  １３  階調変換部、  １４  擬似中間階調変換部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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