(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示装置に表示すべき画像データに対して所定の画像処理を施し、前記画像表示装置に供給する表示データを生成する画像処理装置であって、
前記画像表示装置は、各画素ごとに表現可能な表示階調数が前記画像データの階調数よりも少なく、かつ、その表示階調値に対して出力される明度が段階的であるとともに、その間隔に広狭がある非線形な表示特性を有する装置であり、
入力された画像データに階調補正を施し、補正値を生成する画像データ補正部と、
前記補正値の階調範囲を所定数の区間に区分けし、ハーフトーン処理により該区間内の前記補正値を前記表示階調値に割り当てることによって減色処理を施す第１の減色処理部と、
前記画像データの階調範囲を前記表示階調数分の均等区間に区分けし、前記均等区間内の前記画像データの階調値を前記均等区間に対応する前記表示階調値に割り当てることによって単純減色処理を施す第２の減色処理部と、
を備え、
前記画像データ補正部は、
前記表示特性の非線形性を考慮して、前記入力された画像データの階調分布において、前記間隔が広い領域に対応する階調分布を増大するとともに、前記間隔が狭い領域に対応する階調分布を抑える階調補正を施す第１の階調補正部と、
中間調領域における階調分布を抑えるとともに、低階調領域および高階調領域における分布を増大する階調補正を施す第２の階調補正部と、
を有し、
前記画像データで表される画像に使用されている色数が所定の色数以上である場合には、前記画像データに前記画像データ補正部による階調補正と前記第１の減色処理部による減色処理と施すことにより前記表示データを生成し、前記画像データで表される画像に使用されている色数が前記所定の色数よりも少ない場合には、前記画像データに前記第２の減色処理部による単純減色処理を施すことにより前記表示データを生成する、
画像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像処理装置であって、
前記第１の階調補正部は、前記入力された画像データの階調値と補正後の階調値との関係を記憶した記憶手段を備え、該記憶手段を参照して前記階調値を補正する、
画像処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像処理装置であって、
前記記憶手段は、前記画像表示装置の表示特性に影響を与える条件に応じて複数用意されており、
前記条件に応じて前記記憶手段を変更する記憶手段変更部を備える、
画像処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像処理装置であって、
前記条件は、前記画像表示装置を使用する環境の温度である、画像処理装置。
【請求項５】
請求項３記載の画像処理装置であって、
前記条件は、前記画像表示装置を使用する環境の明るさである、画像処理装置。
【請求項６】
請求項３記載の画像処理装置であって、
前記画像表示装置は、バックライトを備える液晶表示装置であり、
前記条件は、前記バックライトの明るさである、画像処理装置。
【請求項７】
請求項３記載の画像処理装置であって、
前記条件は、前記画像表示装置の表示コントラストを調整するためのコントラスト調整器の設定値である、画像処理装置。
【請求項８】
請求項１記載の画像処理装置であって、
前記所定数の区間は、前記補正値の階調範囲を均等範囲に区分けした区間である、画像処理装置。
【請求項９】
請求項１記載の画像処理装置であって、
前記第１の減色処理部は、分散型のハーフトーン処理を行う、
画像処理装置。
【請求項１０】
請求項９記載の画像処理装置であって、
前記第１の減色処理部は、前記画像データが所定の種類である場合にのみ前記分散型のハーフトーン処理を行う画像処理装置。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれかに記載の画像処理装置であって、
前記画像表示装置は、携帯電話機に用いられ、フレーム間引き方式により階調表示を行う液晶表示装置である、
画像処理装置。
【請求項１２】
各画素ごとに表現可能な表示階調数が画像データの階調数よりも少なく、かつ、その表示階調値に対して出力される明度が段階的であるとともに、その間隔に広狭がある非線形な表示特性を有する画像表示装置に表示すべき画像データに対して所定の画像処理を施し、前記画像表示装置に供給する表示データを生成する画像処理方法であって、
（ａ）表示対象となる画像表示装置の表示特性を特定する工程と、
（ｂ）前記画像データで表される画像に使用されている色数が所定の色数以上である場合に、前記画像データから前記表示データを生成する工程と、
（ｃ）前記画像データで表される画像に使用されている色数が前記所定の色数よりも少ない場合に、前記画像データから前記表示データを生成する工程と、
を備え、
前記工程（ｂ）は、
（ｂ１）入力された画像データに階調補正を施し、補正値を生成する工程と、
（ｂ２）前記補正値の階調範囲を所定数の区間に区分けし、ハーフトーン処理により該区間内の前記補正値を前記表示階調値に割り当てる減色処理を前記補正値に施して前記表示データを生成する工程と、
を含み、
前記工程（ｂ１）は、
前記表示特性の非線形性を考慮して、前記入力された画像データの階調分布において、前記間隔が広い領域に対応する階調分布を増大するとともに、前記間隔が狭い領域に対応する階調分布を抑える階調補正を施す工程と、
中間調領域における階調分布を抑えるとともに、低階調領域および高階調領域における分布を増大する階調補正を施す工程と、
を有し、
前記工程（ｃ）は、前記画像データの階調範囲を前記表示階調数分の均等区間に区分けし、前記均等区間内の前記画像データの階調値を前記均等区間に対応する前記表示階調値に割り当てる単純減色処理を前記画像データに施して前記表示データを生成する工程を含む、
画像処理方法。
【請求項１３】
各画素ごとに表現可能な表示階調数が画像データの階調数よりも少なく、かつ、その表示階調値に対して出力される明度が段階的であるとともに、その間隔に広狭がある非線形な表示特性を有する画像表示装置に表示すべき画像データに対して所定の画像処理を施して、前記画像表示装置に供給する表示データを生成するコンピュータプログラムであって、
表示対象となる画像表示装置の表示特性を特定する機能と、
前記画像データで表される画像に使用されている色数が所定の色数以上である場合に、前記画像データから前記表示データを生成する第１の表示データ生成機能と、
前記画像データで表される画像に使用されている色数が前記所定の色数よりも少ない場合に、前記画像データから前記表示データを生成する第２の表示データ生成機能と、
をコンピュータに実現させるためのコンピュータプログラムであり、
前記第１のデータ生成機能は、
入力された画像データに階調補正を施す機能と、
前記補正値の階調範囲を所定数の区間に区分けし、ハーフトーン処理により該区間内の前記補正値を前記表示階調値に割り当てることによって減色処理を施す機能と、
によって実現され、
階調補正を施す機能は、
前記表示特性の非線形性を考慮して、入力された画像データの階調分布において、前記間隔が広い領域に対応する階調分布を増大するとともに、前記間隔が狭い領域に対応する階調分布を抑える階調補正を施す機能と、
中間調領域における階調分布を抑えるとともに、低階調領域および高階調領域における分布を増大する階調補正を施す機能と、
を含み、
前記第２のデータ生成機能は、前記画像データの階調範囲を前記表示階調数分の均等区間に区分けし、前記均等区間内の前記画像データの階調値を前記均等区間に対応する前記表示階調値に割り当てることによって単純減色処理を施す機能によって実現される、
コンピュータプログラム。
【請求項１４】
請求項１３記載のコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置に供給される画像データの処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話機の画像表示部には、液晶表示（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）パネルが用いられている。ＬＣＤパネルは、マトリクス状に配置された液晶セルへの駆動電圧のＯＮ／ＯＦＦによって液晶の透過率を変化させて２階調の文字や画像を表示していた。近年では、携帯電話機が多機能化し、インターネットに接続可能な機種も登場している。これに伴い、より多くの情報を表示可能なように携帯電話機のＬＣＤパネルに対して多階調表示が要求されるようになった。更に近年では、携帯電話機に備えられたＬＣＤパネルがカラー化され、カラー画像の多階調表示も可能となっている。
【０００３】
ところで、スキャナやデジタルカメラ等の入力デバイスによって読み取られた画像データや、コンピュータ上でデザインされた画像データは、通常、Ｒ，Ｇ，Ｂ各８ビット（２５６階調）のデータである。一方、携帯電話機に備えられたＬＣＤパネルが各セル毎に表現できる階調数は、原画像データの階調数よりも少ない。従って、以下のように減色処理を行う。ＬＣＤパネルは８階調の階調表現が可能であるものとする。図２０は、２５６階調のデータを８階調に減色する様子を示す説明図である。２５６階調のデータは、ＬＣＤパネルの表示階調数分の区間に均等に分割し、各区間内の階調値をＬＣＤパネルが表現可能な表示階調値に順次割り当てることによって、８階調に減色される。例えば、入力階調値が１９０の画素の表示階調値は一義的に５に割り当てられる。このような減色方法を「単純減色」と呼ぶ。
【０００４】
ＬＣＤパネルでの多階調表示は、液晶セルへの実効的な駆動電圧を段階的に設定し、液晶の透過率を段階的に制御することによって可能である。このＬＣＤパネルの駆動電圧の設定として、以下の２種類が知られている。図２１は、ＬＣＤパネルの電圧―透過率特性（Ｖ−Ｔ特性）、即ち、実効駆動電圧に対する液晶の透過率を示す説明図である。
【０００５】
第１の設定は、透過率の間隔が均等となる設定（図２１（Ａ））である。ＬＣＤパネルのＶ−Ｔ特性は非線形であることが知られている。このため、パルス幅変調により透過率の間隔が均等になるように実効駆動電圧を制御する。実効駆動電圧はＬＣＤパネルが表現可能な表示階調値に対応しており、表示階調値と出力される明度との関係は線形になる。
【０００６】
第２の設定は、実効駆動電圧が等間隔となる設定（図２１（Ｂ））である。１画面を複数のフレームを用いて構成し、各画素ごとにフレーム単位で駆動電圧をＯＮ／ＯＦＦ制御して多階調表現を可能にする。ただし、液晶の透過率の間隔、即ち、ＬＣＤパネルが表現可能な明度の間隔には広狭が生じ、ＬＣＤパネルが表現可能な表示階調値と出力される明度との関係は非線形になる。例えば、図２１（Ｂ）に示した実効駆動電圧の範囲でＬＣＤパネルを駆動する場合には、中間調領域において表現可能な明度の間隔が広く、低階調領域および高階調領域において間隔が狭くなる。
【０００７】
以上のことから、従来、携帯電話機には色再現性を考慮してパルス幅変調方式のＬＣＤパネルが主として採用されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、バッテリ容量が少ない携帯電話機においては、パルス幅変調方式のＬＣＤパネルは消費電力が大きいため、バッテリの寿命や省エネルギの観点から、消費電力の大きさを看過できなくなった。そこで、低消費電力であるフレーム間引き方式のＬＣＤパネルも携帯電話機に採用されるようになった。
【０００９】
先に説明したように、フレーム間引き方式のＬＣＤパネルは表示特性が非線形であるため、それに起因する画質の劣化が激しかった。特に、中間調領域の画像データが多い自然画像において画質劣化が顕著であった。例えば、連続的に階調値が変化する「空」や「人間の肌」の画像を表示する場合には、原画像データにおいて隣り合う画素の階調値が近い領域では、同じ明度（表示階調値）の画素が固まって発生する。それとともに、表示階調値が１段階違うだけでも大きな明度差があるため、両者の境界で擬似輪郭が発生する。これらの画質劣化をハード的に改善することは困難である。
【００１０】
また、通常、ＬＣＤパネルを備えた液晶表示装置は表示コントラスト調整用の電子ボリュームを備えており、ＬＣＤパネルのコントラストが最大になるように、電子ボリュームが個々に調整されている。図２２は、電子ボリュームによるＬＣＤパネルの表示コントラストの調整について説明する説明図である。例えば、電子ボリュームの設定が「１」のとき、ＬＣＤパネルの駆動電圧オン時、オフ時の電圧は、それぞれＶ１ｏｎ、Ｖ１ｏｆｆであり、透過率は、それぞれＴ１ｏｎ、Ｔ１ｏｆｆである。また、電子ボリュームの設定が「２」のとき、ＬＣＤパネルの駆動電圧オン時、オフ時の電圧は、それぞれＶ２ｏｎ、Ｖ２ｏｆｆであり、透過率は、それぞれＴ２ｏｎ、Ｔ２ｏｆｆである。そして、これらの間には、Ｖ１ｏｎ／Ｖ１ｏｆｆ＝Ｖ２ｏｎ／Ｖ２ｏｆｆ＝一定の関係がある。Ｔ１ｏｎ−Ｔ１ｏｆｆや、Ｔ２ｏｎ−Ｔ２ｏｆｆがコントラストに相当する。
【００１１】
しかし、使用環境（温度、明るさ）や設定（バックライトのＯＮ／ＯＦＦ）によって、ＬＣＤパネルのコントラストは変化する。例えば、ＬＣＤパネルの温度特性により、使用環境が低温のときにはＬＣＤパネルの透過率が低下して、コントラストが弱くなったり、高温のときにはＬＣＤパネルの透過率が上昇して、画面のコントラストが強くなる。かかるコントラストの変動が画質の劣化を招くこともあった。
【００１２】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、表現可能な階調数が原画像データの階調数よりも少なく、非線形な表示特性を有する画像表示装置に対して供給される画像データの処理によって画質を向上する技術を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では以下の構成を採用した。
本発明の第１の画像処理装置は、
画像データに対して所定の画像処理を施し、画像表示装置に供給されるデータを生成する画像処理装置であって、
前記画像表示装置は、フレーム間引き方式により階調表示を行うとともに、画素単位で表示可能な表示階調数が前記画像データの階調数よりも少ない液晶表示装置であり、
前記画像処理装置は、
前記画像データを入力する入力部と、
前記画像データの階調値に基づいて、画素ごとに前記液晶表示装置が表示可能な表示階調値を設定する減色処理部とを備え、
該減色処理部は、前記表示階調値に割り当てられる前記階調値の範囲が、高階調または低階調の少なくとも一方で、中間調よりも狭くなるように前記設定を行うことを要旨とする。
【００１４】
先に説明したように、通常、減色処理を行う場合には、入力される画像データの階調値を等間隔に区分けして画像表示装置が表現可能な表示階調値に割り当てる。線形な表示特性を有する画像表示装置に表示する場合には、画像表示装置が表示階調値に対して出力する明度の間隔が均等であるので、色バランスの良好な理想的な階調表示を実現できる。しかし、フレーム間引き方式によりに階調表示を行うとともに画素単位で表示可能な表示階調数が画像データの階調数よりも少ない液晶表示装置、即ち、非線形な表示特性を有する画像表示装置に画像を表示する場合には、出力される明度に偏りが生じるために理想的な階調表示ができない。そして、図２２に示した電子ボリュームの設定により、低階調または高階調の少なくとも一方で、表現可能な明度の間隔が中間調よりも狭くなる。本発明では、減色処理部において、表示階調値に割り当てられる階調値の範囲が、高階調または低階調の少なくとも一方で、中間調よりも狭くなるように表示階調値の設定を行う。こうすることによって、理想的な階調表示に近づけることができる。なお、前記設定は、画像表示装置が表示階調値に対して出力する明度の間隔と同様の広狭が生じるように設定することが好ましい。
【００１５】
本発明の第２の画像処理装置は、
画像表示装置に表示すべき画像データに対して所定の画像処理を施し、前記画像表示装置に供給するデータを生成する画像処理装置であって、
前記画像表示装置は、各画素ごとに表現可能な表示階調数が前記画像データの階調数よりも少なく、かつ、その表示階調値に対して出力される明度が段階的であるとともに、その間隔に広狭がある非線形な表示特性を有する装置であり、
前記表示特性の非線形性を考慮して、入力された画像データの階調分布において、前記間隔が広い領域に対応する階調分布を増大するとともに、前記間隔が狭い領域に対応する階調分布を抑える階調補正を施す画像データ補正部と、
前記補正値の階調範囲を所定数の区間に区分けし、該区間内の前記補正値を所定の規則に従って前記表示階調値に割り当てることによって減色処理を施す減色処理部と、
を備えることを要旨とする。
【００１６】
本発明の第２の画像処理装置では、画像表示装置の非線形な表示特性を考慮して、入力された画像データの階調分布において、前記間隔が広い領域に対応する階調分布を増大するとともに、前記間隔が狭い領域に対応する階調分布を抑える階調補正を施し、この補正値を所定の規則に従って表示階調値に割り当てる減色処理を施す。ここで、「階調分布を増大する」とは、所定領域内の階調値を有する画素数を増大することを意味する。また、「階調分布を抑える」とは、所定領域内の階調値を有する画素数を減少させることを意味する。
【００１７】
この画像処理は、各表示階調値に割り当てる入力階調値の範囲を変更することと同等である。従って、こうすることによって、本発明の第１の画像処理装置と同様に、理想的な階調表示に近づけることができる。更に、画像データ補正部と減色処理部とを分けることによって、各部を別々に設計することができる。従って、画像表示装置の表示特性が変化した場合には、画像データ補正部を変更するだけでよく、柔軟に対応できるという利点がある。
【００１８】
なお、上記画像処理装置において、
前記所定数の区間は、前記補正値の階調範囲を均等範囲に区分けした区間であるものとすることが好ましい。特に２のべき乗ごとの区間に区分けすることが好ましい。
【００１９】
こうすれば、各区間において均等に減色処理を施すことができる。なお、「均等範囲」とは、厳密に均等である必要はない。更に、２のべき乗ごとの区間に区分けすれば、コンピュータを用いて画像処理装置を構成する場合に、演算速度を高めることができ、画像処理の速度を高めることができる。
【００２０】
本発明の第３の画像処理装置は、
画像表示装置に表示すべき画像データに対して所定の画像処理を施し、前記画像表示装置に供給するデータを生成する画像処理装置であって、
前記画像表示装置は、各画素ごとに表現可能な表示階調数が前記画像データの階調数よりも少なく、かつ、その表示階調値に対して出力される明度が段階的であるとともに、その間隔に広狭がある非線形な表示特性を有する装置であり、
前記画像データの階調値の階調範囲を前記表示特性に応じた広狭を有する区間に区分けし、該区間内の階調値を所定の規則に従って前記表示階調値に割り当てることによって減色処理を施す減色処理部を備えることを要旨とする。
【００２１】
本発明では、画像表示装置の表示特性に応じた広狭を有する区間に区分けし、所定の規則に従って表示階調値に割り当てる減色処理を施すので、上述した第１および第２の画像処理装置と同様に、理想的な階調表示に近づけることができる。
【００２２】
上記本発明の第１ないし第３の画像処理装置において、
前記減色処理部は、分散型のハーフトーン処理によって減色するものとしてもよい。
【００２３】
ここで、「分散型のハーフトーン処理」とは、減色処理後に同じ表示階調値を有する画素が固まって発生しないように分散させるハーフトーン処理である。この種のハーフトーン処理として、ディザ法や誤差拡散法等の周知の技術を適用することができる。
【００２４】
減色処理として、分散型のハーフトーン処理を適用することによって、明度が等しい画素を所定面積内で分散させることができるので、擬似輪郭の発生を抑制し、表示画像の画質を向上させることができる。
【００２５】
なお、本発明の画像処理装置において、
前記画像表示装置は、携帯電話機に用いられ、フレーム間引き方式により階調表示を行う液晶表示装置であるものとすることができる。
【００２６】
フレーム間引き方式により階調表現を行う液晶表示装置は、一般に、その駆動方式に起因して、表現可能な表示階調値に対して出力される明度が段階的であるとともに、低階調領域と高階調領域の少なくとも一方において、その間隔に広狭がある非線形な表示特性を有している。そして、この液晶表示装置は、消費電力の点でパルス幅変調駆動の液晶表示装置よりも優れているため、バッテリ容量が少ない携帯電話機に搭載される場合がある。本発明は、携帯電話機に用いられ、フレーム間引き方式によって階調表示を行う、表示階調数が少ない液晶表示装置に供給するための画像データの画像処理に適用できる。
【００２７】
本発明の第２の画像処理装置において、
前記画像データ補正部は、更に、中間調領域における階調分布を抑えるとともに、低階調領域および高階調領域における分布を増大する階調補正を施すようにしてもよい。また、第１の画像処理装置において、かかる画像データ補正部を備えるものとしてもよい。
【００２８】
こうすることによって、表示画像のコントラストを高めることができる。なお、画像表示装置が出力する明度の間隔が広い領域が中間調領域であり、狭い領域が低階調領域および高階調領域である場合には、この階調補正は、先に説明した階調補正と相反する補正となる。従って、この場合、先の階調補正の効果を損なわない程度に階調補正を行うものとする。また、この画像処理装置の減色処理部において分散型のハーフトーン処理を施す場合には、中間調において明度差の大きな画素が隣り合う頻度を少なくすることができるので、表示画質を向上させることができる。
【００２９】
本発明の第２の画像処理装置において、
前記画像データ補正部は、前記入力された画像データの階調値と補正後の階調値との関係を記憶した記憶手段を備え、該記憶手段を参照して前記階調値を補正するようにしてもよい。第１の画像処理装置において、かかる画像データ補正部を備えるものとしてもよい。
【００３０】
入力された画像データの階調値と補正後の画像データの階調値との関係を予め記憶しておき、それを参照することによって、画像データの補正を容易に行うことができる。なお、記憶手段は、いわゆるルックアップテーブルであってもよいし、所定の関数を用いて補正演算を行うようにしてもよい。
【００３１】
上記画像処理装置において、
前記記憶手段は、前記画像表示装置の表示特性に影響を与える条件に応じて複数用意されており、
前記条件に応じて前記記憶手段を変更する記憶手段変更部を備えるようにすることが好ましい。
【００３２】
例えば、前記条件は、前記画像表示装置を使用する環境の温度であるものとすることができる。
【００３３】
画像表示装置を使用する環境の温度によって、その表示特性が変化する場合がある。このようなときに、環境温度に応じて記憶手段を適宜変更して画像データの階調補正を行うことにより、表示画像の画質を向上させることができる。なお、環境温度は、温度センサが検出した検出結果を自動的に入力するようにしてもよいし、手入力するようにしてもよい。
【００３４】
また、前記条件は、前記画像表示装置を使用する環境の明るさであるものとしてもよい。
【００３５】
画像表示装置を使用する環境の明るさによって、その表示特性が変化する場合がある。このようなときにも、使用環境の明るさに応じて記憶手段を適宜変更して画像データの階調補正を行うことにより、表示画像の画質を向上させることができる。なお、明るさは、光センサが検出した検出結果を自動的に入力するようにしてもよいし、手入力するようにしてもよい。
【００３６】
また、前記画像表示装置は、バックライトを備える液晶表示装置であるときには、前記条件は、前記バックライトの明るさであるものとしてもよい。
【００３７】
バックライトの明るさによって、液晶表示装置の表示特性は変化する。従って、バックライトの明るさやオン／オフに応じて記憶手段を変更して画像データの階調補正を行うようにすることにより、表示画像の画質を向上させることができる。
【００３８】
また、前記条件は、前記画像表示装置の表示コントラストを調整するためのコントラスト調整器の設定値であるものとしてもよい。なお、コントラスト調整器としては、例えば電子ボリュームがある。
【００３９】
コントラスト調整器の設定値によって、画像表示装置の表示特性は変化する。従って、コントラスト調整器の設定値に応じて記憶手段を変更して画像データの階調補正を行うようにすることにより、表示画像の画質を向上させることができる。
【００４０】
本発明の第４の画像処理装置は、
各画素ごとに表現可能な表示階調数が画像データの階調数よりも少なく、かつ、その表示階調値に対して出力される明度が段階的であるとともに、その間隔に広狭がある非線形な表示特性を有する画像表示装置に表示すべき画像データに対して所定の階調補正を行う画像処理装置であって、
前記画像データの階調値と前記明度との関係を所定のパラメータ値に対応付けて記憶する第１の記憶部と、
前記階調値と前記明度について予め設定された所望の関係を記憶する第２の記憶部と、
前記パラメータ値を取得し、該パラメータ値によって特定される前記関係と前記所望の関係とに基づいて、両者の差異を補償するように、前記画像データの階調値と補正後の画像データの階調値との関係を表すデータを生成するデータ生成部と、
前記生成されたデータを参照して前記入力された画像データの階調値を補正する画像データ補正部と、
を備えることを要旨とする。
【００４１】
こうすることによって、所定のパラメータ値に応じて、必要な入力された画像データの階調値と補正後の画像データの階調値との関係を表すデータを生成し、画像データの階調補正を行うことができる。この結果、表示画像の画質を向上させることができる。なお、「所定のパラメータ」は、画像表示装置を使用する環境の温度、明るさ等の画像表示装置の表示特性に影響を与えるパラメータを含んでいる。
【００４２】
以上の説明では、画像表示装置の表示特性が非線形である場合を例示した。本発明における階調補正の適用対象は、必ずしも非線形な表示特性を有する画像表示装置に限られない。
かかる観点から構成された本発明における第５の画像処理装置は、
画像表示装置に表示すべき画像データに対して所定の画像処理を施し、前記画像表示装置に供給するデータを生成する画像処理装置であって、
階調補正前後の階調値について、前記画像表示装置の表示特性に基づいて設定された関係を予め記憶する記憶手段と、
前記関係に基づいて前記画像データの階調補正を行う画像データ補正部と、
補正後の画像データを前記画像表示装置で表示可能な階調数に減色する減色処理部と、
を備えることを要旨とする。
【００４３】
これまでに説明した画像処理装置と同様、第５の画像処理装置において、減色処理部は、分散型のハーフトーン処理を行うものとすることが望ましい。
【００４４】
第５の画像処理装置は、画像表示装置の表示特性が線形であっても、その表示特性に応じた階調補正を施すことを要旨とする。第５の画像処理装置で考慮される表示特性としては、例えば、全体的な明度の偏り、表示階調値の増加に対する明度の増加量、表示可能な階調数などが考えられる。
【００４５】
記憶手段に記憶されるべき「関係」は、これらの特性を考慮して解析または実験によって設定される。この関係は、一つである必要はなく、複数用意されるものとしてもよい。
【００４６】
例えば、第５の画像処理装置において、
記憶手段は、画像表示装置の表示特性に影響を与える条件に応じて複数用意されており、この条件に応じて記憶手段を変更するものとしてもよい。
こうすれば、条件に応じて種々の関係を使い分けて、適切な階調補正を実現することができる。
【００４７】
また、本発明は、
各画素ごとに表現可能な表示階調数が画像データの階調数よりも少なく、かつ、その表示階調値に対して出力される明度が段階的であるとともに、その間隔に広狭がある非線形な表示特性を有する画像表示装置に表示すべき画像データに対して所定の階調補正を行うために用いられるデータを生成する生成方法であって、
（ａ）前記画像データの階調値と前記明度との関係を特定する工程と、
（ｂ）所望の前記階調値と前記明度との関係を設定する工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）において特定された前記関係と、前記工程（ｂ）において設定された前記関係とに基づいて、両者の差異を補償するように、前記画像処理装置に入力された画像データの階調値と補正後の画像データの階調値との関係を表すデータを生成する工程と、
を備える、生成方法として構成することもできる。
【００４８】
こうすることによって、上述した第４の画像処理装置に用いられる階調補正のためのデータを生成することができる。
【００４９】
本発明は、上述の画像処理装置、階調補正に用いられるデータの生成方法としての構成の他、画像処理方法の発明として構成することもできる。また、これらを実現するコンピュータプログラム、そのプログラムに供されるデータおよびそのプログラムを記録した記録媒体、そのプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号など種々の態様で実現することが可能である。なお、それぞれの態様において、先に示した種々の付加的要素を適用することが可能である。
【００５０】
本発明をコンピュータプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合には、画像処理装置を駆動するプログラム全体として構成するものとしてもよいし、本発明の機能を果たす部分のみを構成するものとしてもよい。また、記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカード、バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）および外部記憶装置などコンピュータが読み取り可能な種々の媒体を利用できる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、本発明を携帯電話機に適用した場合の実施例に基づき以下の順で説明する。
Ａ．携帯電話機の構成：
Ｂ．画像処理：
Ｃ．第１実施例の変形例：
Ｄ．第２実施例：
Ｅ．第３実施例：
Ｆ．第４実施例：
Ｇ．第５実施例：
Ｈ．変形例：
【００５２】
Ａ．携帯電話機の構成：
図１は、本発明の第１実施例としての画像処理装置を備えた携帯電話機１０の構成を示すブロック図である。携帯電話機１０は、画像表示部としてのカラーＬＣＤパネル２０と、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を有するシステム部６０とを備えている。携帯電話機１０は、外部のネットワークＴＮを介して、サーバＳＶに接続することにより、カラーＬＣＤパネル２０に表示する画像データをダウンロードすることが可能である。
【００５３】
カラーＬＣＤパネル２０は、ガラス基板、ＲＧＢカラーフィルタ、透明電極、偏光板、バックライト、およびＬＣＤ駆動回路を備えている。なお、本実施例のカラーＬＣＤパネル２０は、Ｒ（赤）３ビット、Ｇ（緑）３ビット、Ｂ（青）２ビットの２５６色を表示するようにＬＣＤ駆動回路が設計されている。
【００５４】
なお、本実施例のカラーＬＣＤパネル２０は、ＳＴＮ型液晶を用いており、パッシブマトリクス駆動方式により駆動している。そして、低消費電力型のフレーム間引き方式の階調表示を行う駆動回路を採用しており、実効駆動電圧は等間隔で設定されている（図２１（Ｂ）参照）。このため、カラーＬＣＤパネル２０は、中間調領域においては表示可能な明度間隔が広く、低階調領域および高階調領域においては表示可能な明度間隔が狭い表示特性を有している。
【００５５】
システム部６０は、アプリケーションプログラム３０と、ブラウザ４０と、画像処理モジュール５０とを備えている。アプリケーションプログラム３０には、ユーザが個人レベルの情報（住所録、スケジュール等）を管理するためのＰＩＭ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｉｎｆｏｍａｔｉｏｎ  Ｍａｎａｇｅｒ）や、電子メールや、着信待受け画面等のソフトウェアが含まれる。ブラウザ４０は、サーバＳＶからダウンロードしたデータを閲覧可能に表示するためのソフトウェアである。
【００５６】
画像処理モジュール５０は、画像処理部５２と、ＬＣＤドライバ５６を備えており、カラーＬＣＤパネル２０の各液晶セルの駆動を制御するためのＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の階調信号とタイミング信号とを生成する。画像処理部５２は、解像度変換部５３と、画像データ補正部５４およびこれが参照する階調値補正テーブルＬＵＴと、ハーフトーン処理部５５とを備えている。ＬＣＤドライバ５６は、電子ボリューム５８を備えており、これにより、カラーＬＣＤパネル２０の表示コントラストを調整可能である。ただし、電子ボリューム５８によるカラーＬＣＤパネル２０のコントラストの調整は、携帯電話機１０の工場出荷時にコントラストが最大となるように調整済みである。
【００５７】
解像度変換部５３は、アプリケーションプログラム３０およびブラウザ４０が扱っているカラー画像データの解像度をＬＣＤドライバ５６が扱うことができる解像度に変換する。画像データ補正部５４は、入力された画像データの階調値と補正後の階調値との関係を記憶した階調値補正テーブルＬＵＴを参照して、画像データの階調値を補正する処理を行う。階調値補正テーブルＬＵＴは、カラーＬＣＤパネル２０の表示特性に応じて予め設定されている。ハーフトーン処理部５５は、画像データ補正部５４で補正された画像データのハーフトーン処理を行う。
【００５８】
Ｂ．画像処理：
図２は、画像処理モジュール５０で行う画像処理ルーチンのフローチャートである。これは、システム部６０内のＣＰＵが実行する処理である。この処理が開始されると、まず、画像データが入力される（ステップＳ１００）。本実施例では、この画像データは、ファイル形式がＧＩＦであり、各画素の色は、８ビット（２５６色）のパレットインデックスカラーで表されている。なお、ＧＩＦファイルの入力に先立って、パレットインデックスカラーと、Ｒ，Ｇ，Ｂ各８ビット（合計２４ビット）の階調値との対応関係を示すカラーテーブルが入力され、ＲＡＭに記憶される。
【００５９】
次に、８ビットの各画像データを２４ビット（Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ８ビット）のＲＧＢカラー形式に変換する（ステップＳ１１０）。図３は、８ビットのパレットインデックスカラーを２４ビットＲＧＢカラー形式に変換するためのカラーテーブルを示す説明図である。カラーテーブルは、上述したように、入力された画像データによって異なる。このカラーテーブルによって８ビットのパレットインデックスカラーを２４ビットＲＧＢカラー形式に変換することができる。
【００６０】
次に、カラーＬＣＤパネル２０に表示可能なように解像度を変換する（ステップＳ１２０）。
【００６１】
次に、入力された画像が自然画像か否かを判定する（ステップＳ１３０）。この判定は、画像に使用されている色数に基づいて行われる。色数が予め定めた所定値より少なければ、自然画像ではないと判断して単純に減色し（ステップＳ１６０）、このルーチンから抜ける。色数が所定数以上であれば、自然画像であると判断して次の処理を行う。
【００６２】
ステップＳ１３０において、入力された画像が自然画像であると判断されると、２４ビットの各画像データに対して、後述する階調値補正テーブルＬＵＴを参照して階調値の補正を行う。（ステップＳ１４０）。この階調値補正テーブルＬＵＴは、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれについて用意された１次元のルックアップテーブルである。
【００６３】
ステップＳ１４０における階調値の補正は、入力された画像データに対して、以下に説明するトーンカーブを用いて行う。図４は、Ｒ（赤）についての入力された画像データの階調値ＤＸＲと補正後の画像データの階調値ＤＸｒとの関係を表すトーンカーブを示す説明図である。実線Ｌａが、トーンカーブである。説明を簡単にするために、２５６階調の入力値に対して２５６階調の明度を出力できる非線形の表示特性を有する画像表示装置について考える。なお、図中に入力階調値ＤＸＲと画像表示装置が出力する明度との関係を合わせて示した。一点鎖線Ｌｂは、理想的な表示特性を示している。「理想的な表示特性」とは、表示階調値（ここでは入力値）と明度との関係が線形性を有する表示特性を意味している。鎖線Ｌｃは、画像表示装置の非線形な表示特性を示している。
【００６４】
このトーンカーブは、画像表示装置の非線形な表示特性を補償する意味を有する。例えば、入力値ＤＸＲ＝６４に対しては明度Ｌｍ１が出力されるのが理想的である。しかし、画像表示装置は、鎖線Ｌｃに示した非線形な表示特性のために明度Ｌｍ２を出力する。図示するように、画像表示装置が明度Ｌｍ１を出力するためには入力値ＤＸＲ＝８０が入力される必要がある。従って、入力値ＤＸＲ＝６４を補正値ＤＸｒ＝８０に補正するのである。このような階調値の補正は、表現可能な表示階調数が画像データの階調数よりも少ないカラーＬＣＤパネル２０に供給するデータに対しても適用できる。
【００６５】
なお、トーンカーブは、カラーＬＣＤパネル２０の表示特性に応じて任意に設定可能である。カラーＬＣＤパネル２０のガンマ特性や、人間の眼の視感度を考慮したトーンカーブを設定してもよい。Ｇ（緑）、Ｂ（青）についても同様に入力された画像データの階調値と補正後の画像データの階調値との関係を表すトーンカーブが設定されている。
【００６６】
図５は、図４に示したＲ（赤）についてのトーンカーブをテーブルに表した階調値補正テーブルＬＵＴである。この階調値補正テーブルＬＵＴは、画像処理モジュール５０内のＲＯＭに記憶されている（図１参照）。なお、Ｇ（緑）、Ｂ（青）についての階調値補正テーブルＬＵＴも同様にＲＯＭに記憶されている。このテーブルを参照することによって、容易に階調値の補正を行うことができる。
【００６７】
階調値の補正を行うと、次に、ハーフトーン処理を行う（ステップＳ１５０）。この処理によってＲ，Ｇ，Ｂ各８ビット（２５６階調）のデータをカラーＬＣＤパネル２０の駆動回路が駆動制御可能なようにＲ，Ｇについては３ビット（８階調）に、Ｂについては２ビット（４階調）に、それぞれ減色する。この処理はＲＧＢ各成分毎に行われる。ハーフトーン処理には、周知のディザ法や誤差拡散法を適用することができるが、本実施例では、ディザ法を適用した。
【００６８】
図６は、本実施例のハーフトーン処理ルーチンのフローチャートである。図６では、２５６階調の階調データを８階調に減色するＲ（赤）とＧ（緑）の場合について示す。本実施例では、ハーフトーン処理にディザ法を適用しており、０〜１５の閾値ＴＨが配置された４×４のディザマトリクスが１つ用意されている。またディザマトリクスの閾値ＴＨとは別に、２５６階調のデータを８階調に割り当てるための閾値ＴＨ１〜ＴＨ６（０＜ＴＨ１＜ＴＨ２＜  …  ＜ＴＨ６＜２５５）が用意されている。閾値ＴＨ１〜ＴＨ６は任意に設定可能である。本実施例では、閾値ＴＨ１〜ＴＨ６は、これらによって区分けされる区間のデータがほぼ均等に処理されるように、ほぼ等間隔に設定されている（ＴＨ１＝３６，ＴＨ２＝７３，ＴＨ３＝１０９，ＴＨ４＝１４６，ＴＨ５＝１８２，ＴＨ６＝２１９）。
【００６９】
図７は、ディザマトリクスの一例を示す説明図である。後述するデータＤＸ’がディザマトリクスの閾値ＴＨよりも大きいか否かによって減色後の階調値を決定する。なお、本実施例では、一例として４×４のディザマトリクスを採用しているが、これに限られるものではなく、異なるサイズのディザマトリクスを採用してもよい。
【００７０】
ハーフトーン処理が開始されると、まず、図２のステップＳ１４０で補正された補正データＤＸを入力する（ステップＳ２００）。
【００７１】
次に、補正データＤＸが閾値ＴＨ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。補正データＤＸが閾値ＴＨ１未満であれば、０〜ＴＨ１の範囲の値がディザマトリクスの閾値ＴＨの範囲である０〜１５に正規化する（ステップＳ２１２）。例えば、補正データＤＸ＝２４、閾値ＴＨ１＝３６とすると、ＤＸ’は、ＤＸ’＝１５・ＤＸ／ＴＨ１より求められるので、ＤＸ’＝１０となる。次に、ステップＳ２１２で正規化された値ＤＸ’がディザマトリクスの閾値ＴＨよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２１４）。ＤＸ’が閾値ＴＨ以下であれば、表示階調値ＣＤＸ＝０とし（ステップＳ２１６）、閾値ＴＨよりも大きければ、表示階調値ＣＤＸ＝１とする（ステップＳ２２６）。
【００７２】
ステップＳ２１０において、補正データＤＸがＴＨ１以上であれば、閾値ＴＨ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ２２０）。補正データＤＸが閾値ＴＨ２未満であれば、ＴＨ１〜ＴＨ２の範囲の値がディザマトリクスの閾値ＴＨの範囲である０〜１５に収まるように内挿して補正する（ステップＳ２２２）。このとき、ＤＸ’は、ＤＸ’＝１５・（ＤＸ−ＴＨ１）／（ＴＨ２−ＴＨ１）より求められる。次に、ステップＳ２２２で補正された値ＤＸ’がディザマトリクスの閾値ＴＨよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２２４）。ＤＸ’が閾値ＴＨ以下であれば、表示階調値ＣＤＸ＝１とし（ステップＳ２２６）、閾値ＴＨよりも大きければ、表示階調値ＣＤＸ＝２とする（ステップＳ２３６）。以下、同様にして表示階調値ＣＤＸを決定する。
【００７３】
そして、全画素についてステップＳ２００からステップＳ２７８までの処理が終了すれば、ハーフトーン処理を終了する（ステップＳ２８０）。全画素について終了していなければ、終了するまで以上の処理を繰り返す。
【００７４】
ハーフトーン処理が終了すると、図２に示した画像処理ルーチンを終了し、表示階調値ＣＤＸに従ってカラーＬＣＤパネルに画像が表示される。
【００７５】
２５６階調の階調データを４階調に減色するＢ（青）についても同様にハーフトーン処理が行われる。なお、本実施例では、一例として上述したディザ法をハーフトーン処理に適用したが、誤差拡散法等の他の手法を適用するようにしてもよい。
【００７６】
以上で説明した本実施例によれば、カラーＬＣＤパネル２０の非線形性を補償する階調補正を施しているので、理想的な画像表示に近づけることができる。
【００７７】
図８および図９は、本実施例の階調補正の効果を示す説明図である。理解を簡単にするため、階調補正後、単純減色を行うものとして説明する。また、表示階調値に対して表示される明度の間隔が、低階調および高階調領域で中間調領域よりも狭いものとする。まず、本実施例の階調補正を行わない場合の表示について示す。図８（ａ）下段には、入力階調値とその度数（画素数）との関係を表すヒストグラムを示した。図８（ａ）上段には、階調補正および単純減色後の表示階調値とその度数および明度の関係を表すヒストグラムを示した。
【００７８】
図８（ａ）下段に示すように、２５６階調の各階調値を有する画素がｎ個ずつ存在するデータが入力されるものとする。このデータは、例えば、階調値が０〜２５５まで変化するグラデーションパターンに相当する。図８（ｂ）にかかるグラデーションパターンの例を示した。このパターンは、携帯電話１０のカラーＬＣＤパネル２０に長方形のパッチで表示される。明度は、図中のｙ方向には均一とし、ｘ方向に変化（増加）するものとする。このデータに対し、図２０に示した単純減色を行うと、図８（ａ）に示すように、入力階調値の均等な区間ａ―ｂ、区間ｂ―ｃ、区間ｃ―ｄ…の画素が表示階調値ＣＤＸ＝１，２，３…に割り当てられる。各区間には、それぞれＮ個の画素が含まれているとすると、減色後の各表示階調の度数はそれぞれＮとなる。理想的な８階調表示の場合、上段に太破線で示すように、各表示階調値は等間隔の明度で表示される。これに対し、本実施例のように非線形性を有するディスプレイでは、太実線で示すように明度間隔が不均等に表示される。各表示階調値で表示される明度に偏りがあるにも関わらず、一定の度数Ｎが割り当てられることにより、本実施例では、全体として表示される明度が理想状態からずれる。
【００７９】
かかる明度のずれを、低階調の区間ｂ−ｃを例にとって説明する。区間ｂ−ｃは、図８（ｂ）に示すパターンのうち、一定幅の領域Ａに相当する。図８（ｂ）上方には、領域Ａにおける明度の変化をグラフで例示した。階調値の線形的な変化に伴い、領域Ａでは、表示されるべき明度は、直線Ｌで示すように変化する。このとき、領域全体で表示されるべき明度は、図中のハッチングを付した面積に相当する。
【００８０】
８階調で表示を行う場合の明度を図中に併せて示した。図８（ａ）に示すように、区間ｂ−ｃの画素は一定の表示階調値ＣＤＸ＝２に割り当てられる。従って、８階調表示を行う場合の明度は、領域Ａで一定となる。理想的な表示階調における明度を直線ＬＡ２、非線形性を有する表示階調における明度を直線ＬＡ１で示した。
【００８１】
理想的な表示階調（破線）では、表示階調値ＣＤＸ＝２に相当する明度は、区間ｂ−ｃの中間値に設定されている。このとき、領域Ａ全体で表示される明度、即ち、ｘ軸と直線ＬＡ２間の面積は、ハッチングを付した面積に等しくなる。これは、理想的な表示階調では、領域Ａ全体において、適正な明度表示が行われることを意味する。
【００８２】
一方、非線形性を有する表示階調（実線）では、表示階調値ＣＤＸ＝２に相当する明度は、区間ｂ−ｃの中間値よりも低い。従って、ｘ軸と直線ＬＡ２間の面積は、ハッチングを付した面積よりも小さくなる。これは、領域Ａ全体で表示される明度が、適性値よりも暗くなることを意味する。図８では、低階調における明度のずれを例示した。高階調では、同様の原理により、適性値よりも明度が高くなるずれが生じる。
【００８３】
次に、本実施例のトーンカーブを用いた階調補正を行った場合の表示について示す。この場合、図９下段、中段に示すように、入力階調値の区間ａ―ｂ１、区間ｂ１―ｃ１、区間ｃ１―ｄ１…の値が補正階調値の区間ａ―ｂ、区間ｂ―ｃ、区間ｃ―ｄ…の値に階調補正されることになる。そして、図９中段、上段に示すように、補正階調値の均等な区間ａ―ｂ、区間ｂ―ｃ、区間ｃ―ｄ…の画素が表示階調値ＣＤＸ＝１，２，３…に割り当てられる。なお、図９中段の補正階調値の度数は、便宜上、各区間で一定として図示した。
【００８４】
入力階調値の区間ａ―ｂ１、区間ｂ１―ｃ１、区間ｃ１―ｄ１に着目する。図４に示したトーンカーブを用いた階調補正では、低階調領域の階調値を大きくする補正を行う。例えば、入力階調値ｂ１は、ｂ１よりも大きな補正階調値ｂに補正される。同様に、入力階調値の区間ａ−ｂ１内の値は、補正階調値の区間ａ−ｂ内の値に補正される。入力階調値の区間ａ−ｂ１は、区間ａ−ｂよりも狭いので、補正階調値の区間ａ−ｂ内の総画素数Ｎ１は、入力階調値の区間ａ−ｂ内の総画素数Ｎよりも少なくなる。図４に示したトーンカーブを用いた階調補正では、中間調の分布を増大させる補正を行うため、入力階調値の区間ｂ１−ｃ１内の値は、それよりも狭い補正階調値の区間ｂ−ｃ内の値に補正され、補正階調値の区間ｂ−ｃ内の総画素数Ｎ２は、入力階調値の区間ｂ−ｃ内の総画素数Ｎよりも多くなる。更に、区間ｂ１−ｃ１よりも広い入力階調値の区間ｃ１−ｄ１内の値が補正階調値の区間ｃ−ｄ内の値に補正されるので、区間ｃ１−ｄ１内の総画素数Ｎ３はＮ２よりも多くなる。そして、各区間の画素は、それぞれ表示階調値ＣＤＸ＝１，２，３に割り当てられる。このとき、図８に示したのと同じ入力階調値の範囲Ａの画素は、表示階調値ＣＤＸ＝２とＣＤＸ＝３に割り当てられ、両表示階調値で表示されることになる。表示階調値ＣＤＸ＝３で表示される明度は、表示階調値ＣＤＸ＝２で表示される明度よりも明るいので、カラーＬＣＤパネル２０に表示される範囲Ａの全体的な明度は、階調補正を行わない場合よりも明るくなる。このようにして理想的な画像表示に近づけることができるのである。
【００８５】
なお、上記説明では、ハーフトーン処理を行わない場合について説明したが、ハーフトーン処理を行ったときにも同様に階調補正の効果を理解することができる。
【００８６】
本実施例では、減色処理にディザ法によるハーフトーン処理を適用しているので、表示階調値ＣＤＸの等しい画素を分散することができる。この結果、擬似輪郭を抑制し、表示画像の画質を向上させることができる。
【００８７】
また、本実施例では、図４に示したトーンカーブおよび図５に示した階調値補正テーブルＬＵＴは、カラーＬＣＤパネル２０の表示特性に応じて任意に設定可能である。従って、カラーＬＣＤパネル２０の変更や画質調整をソフト的に容易に行うことができる。
【００８８】
Ｃ．第１実施例の変形例：
図１０は、第１実施例の変形例の画像処理装置を備えた携帯電話機１０Ａの構成を示すブロック図である。なお、以下で示す事項以外は、第１実施例と同じである。携帯電話器１０Ａは、画像表示部としてのカラーＬＣＤパネル２０と、システム部６０Ａとを備えている。システム部６０Ａは、アプリケーションプログラム３０と、ブラウザ４０と、画像処理モジュール５０Ａとを備えている。画像処理モジュール５０Ａは、画像処理部５２ＡとＬＣＤドライバ５６とを備えている。画像処理部５２Ａは、解像度変換部５３と、第１画像データ補正部５４１と、第２画像データ補正部５４２と、ハーフトーン処理部５５とを備えている。また、第１画像データ補正部５４１と第２画像データ補正部５４２とがそれぞれ参照する第１階調値補正テーブルと第２階調値補正テーブルも備えている。なお、第１画像データ補正部５４１および第１階調値補正テーブルは、それぞれ第１実施例の画像データ補正部５４および階調値補正テーブルＬＵＴと同じである。
【００８９】
第２画像データ補正部５４２は、第１画像データ補正部５４１で補正された第１の補正値に対して階調補正を施す。そして、ハーフトーン処理部５５は、第２の補正値に対してハーフトーン処理を施す。つまり、第２の画像データ補正部５４２が行う第２の階調補正は、図２のステップＳ１４０とステップＳ１５０の間に行う処理である。
【００９０】
図１１は、第２階調値補正テーブルに記録されているＲ（赤）についての入力された第１の補正値ＤＸｒと第２の補正値ＤＸｒ’との関係を表すトーンカーブを示す説明図である。実線Ｌａ１がトーンカーブである。例えば、第１の補正値ＤＸｒ＝６４の画素については、第２の階調補正によって第２の補正値ＤＸｒ’＝５２となる。トーンカーブが一点鎖線Ｌａ２のように設定されているときには、階調補正はされないことになる。第１の補正値ＤＸｒがｐよりも小さい領域では、ＤＸｒよりも小さいＤＸｒ’に補正される。一方、第１の補正値ＤＸｒがｐよりも大きい領域では、ＤＸｒよりも大きいＤＸｒ’に補正される。
【００９１】
このような第２の階調補正によって、表示画像のコントラストを高めることができる。また、ハーフトーン処理によって中間調において明度差の大きな画素が隣り合う頻度を少なくすることができるので、表示画質を向上させることができる。なお、第１の階調補正と第２の階調補正は、処理の順序が逆になってもよい。また、第１の階調補正に用いるトーンカーブと第２の階調補正に用いるトーンカーブとを合成したトーンカーブを用いて１回の階調補正を施すようにしてもよい。
【００９２】
Ｄ．第２実施例：
図１２は、本発明の第２実施例としての画像処理装置を備えた携帯電話機１０Ｂの構成を示すブロック図である。なお、以下で説明する事項以外は、第１実施例と同じである。携帯電話機１０Ｂは、画像表示部としてのカラーＬＣＤパネル２０Ｂと、システム部６０Ｂとを備えている。携帯電話機１０ＢのカラーＬＣＤパネル２０Ｂは、温度センサ７０と、光センサ８０とを備えている。温度センサ７０は、カラーＬＣＤパネルを使用する環境の温度を検出する。光センサ８０は、カラーＬＣＤパネル２０Ｂを使用する環境の明るさを検出する。
【００９３】
システム部６０Ｂは、アプリケーションプログラム３０と、ブラウザ４０と、画像処理モジュール５０Ｂとを備えている。画像処理モジュール５０Ｂは、画像処理部５２Ｂと、ＬＣＤドライバ５６Ｂとを備えている。画像処理部５２Ｂは、解像度変換部５３と、画像データ補正部５４およびこれが参照する複数の階調値補正テーブルＬＵＴと、テーブル変更部５７と、ハーフトーン処理部５５とを備えている。
【００９４】
階調値補正テーブルＬＵＴは、カラーＬＣＤパネル２０Ｂの複数の使用環境（温度および明るさ）の下で使用するための複数のルックアップテーブルを備えている。図１３は、カラーＬＣＤパネルを使用する環境の温度と明るさと使用するルックアップテーブルとの関係を表したマップを示す説明図である。図示するように、温度と明るさの範囲に応じて予め使用するための９つのルックアップテーブルＬＵＴ１〜ＬＵＴ９が設定されている。例えば、温度がＴａ〜Ｔｂ、明るさがＬａ〜Ｌｂの範囲では、ルックアップテーブルＬＵＴ１が設定されている。テーブル変更部５７は、このマップを参照し、温度センサ７０と光センサ８０の検出結果に応じてルックアップテーブルを選択する。例えば、温度がＴｍ、明るさがＬｍのときには、ルックアップテーブルＬＵＴ５が選択される。
【００９５】
ＬＣＤドライバ５６Ｂは、電子ボリューム５８と電子ボリューム自動設定部５９を備えている。上述したルックアップテーブルの変更と同様に、カラーＬＣＤパネルを使用する環境の温度と明るさと電子ボリュームの設定値との関係が予めマップに設定されており、電子ボリューム自動設定部５９は、このマップを参照して、温度センサ７０と光センサ８０の検出結果に応じて、カラーＬＣＤパネルのコントラストが最大となるように電子ボリューム５８の設定値を設定する。
【００９６】
なお、電子ボリューム５８の設定値が変わると、カラーＬＣＤパネル２０Ｂの表示特性も変化する。従って、上述したルックアップテーブルＬＵＴ１〜ＬＵＴ９は、電子ボリューム５８の設定値を考慮したものになっている。図１４は、電子ボリューム５８の設定とトーンカーブとの関係の一例を示す説明図である。今、カラーＬＣＤパネル２０Ｂの使用環境の温度と明るさは一定であるものとする。図１４（ａ）に示したように、電子ボリューム５８の設定値を変更すると、カラーＬＣＤパネル２０Ｂの実効駆動電圧の範囲は▲１▼、▲２▼、▲３▼のように変化する（図２２参照）。このとき、カラーＬＣＤパネル２０Ｂの透過率特性のプロファイルに応じて、トーンカーブを図１４（ｂ）の▲１▼、▲２▼、▲３▼のように変更する。これらの各トーンカーブは、第１実施例で示したトーンカーブと同様に、カラーＬＣＤパネル２０Ｂの非線形な表示特性を補償する効果を奏するトーンカーブである。
【００９７】
上述したように、カラーＬＣＤパネル２０Ｂは、温度や明るさなど使用する環境条件や電子ボリュームの設定値によって表示特性が変化する。従って、上記第２実施例によれば、カラーＬＣＤパネル２０Ｂを使用する環境条件に応じて、適切なコントラストを得るとともに、適切な画像処理を行うことができる。この結果、カラーＬＣＤパネル２０Ｂの表示画質を向上させることができる。
【００９８】
Ｅ．第３実施例：
図１５は、本発明の第３実施例としての画像処理装置を備えた携帯電話器１０Ｃの構成を示すブロック図である。なお、以下で説明する事項以外は、第２実施例と同じである。携帯電話器１０Ｃは、画像表示部としてのカラーＬＣＤパネル２０Ｂと、システム部６０Ｃとを備えている。カラーＬＣＤパネル２０Ｂは、温度センサ７０と、光センサ８０とを備えており、これらが検出した温度や明るさは、電子ボリューム自動設定部５９や、後述する階調値補正データ生成部５４Ｄに送られる。
【００９９】
システム部６０Ｃは、アプリケーションプログラム３０と、ブラウザ４０と、画像処理モジュール５０Ｃとを備えている。画像処理モジュール５０Ｃは、画像処理部５２ＣとＬＣＤドライバ５６Ｂとを備えている。画像処理部５２Ｃは、解像度変換部５３と、画像データ補正部５４Ｃと、ハーフトーン処理部５５とを備えている。
【０１００】
画像データ補正部５４Ｃは、階調値補正データ生成部５４Ｄを備えている。階調値補正データ生成部５４Ｄは、先述したトーンカーブを生成する機能を有している。図１６は、トーンカーブの生成工程を示す説明図である。まず、温度センサ７０と光センサ８０の検出結果および電子ボリューム５８の設定値に応じて、カラーＬＣＤパネル２０Ｂの表示特性（入力階調値と出力される明度との関係）を特定する（ステップＳ３００）。この表示特性は、温度センサ７０、光センサ８０の検出結果および電子ボリューム５８の設定値をパラメータとして、予めメモリに記憶されている。次に、予めメモリに記憶されている所望の表示特性を特定する（ステップＳ３２０）。所望の表示特性は、任意に設定可能である。例えば、入力階調値と表示される明度との関係がリニアになるように設定してもよいし、カラーＬＣＤパネル２０のガンマ特性を考慮して設定してもよい。次に、両者の差異を補償するようにトーンカーブを設定する（ステップＳ３４０）。画像データ補正部５４Ｃは、この階調値補正データにより、画像データの階調補正を行う。
【０１０１】
このように、第３実施例によれば、カラーＬＣＤパネル２０Ｂの使用環境の温度や明るさに応じた複数のルックアップテーブルを予め記憶しておく必要がないので、メモリ領域の消費を抑制することができる。
【０１０２】
Ｆ．第４実施例：
図１７は、本発明の第４実施例としての画像処理装置を備えた携帯電話機１０Ｄの構成を示すブロック図である。以下で説明する事項以外は、第１実施例と同じである。携帯電話器１０Ｄは、画像表示部としてのカラーＬＣＤパネル２０と、システム部６０Ｄとを備えている。システム部６０Ｄは、アプリケーションプログラム３０と、ブラウザ４０と、画像処理モジュール５０Ｄとを備えている。画像処理モジュール５０Ｄは、画像処理部５２ＤとＬＣＤドライバ５６とを備えている。画像処理部５２Ｄは、解像度変換部５３とハーフトーン処理部５５Ｄを備えている。なお、画像データの階調補正を行うための画像データ補正部や階調値補正テーブルは備えていない。
【０１０３】
ハーフトーン処理部５５Ｄでの処理について説明する。図１８は、入力値（または補正値）と表示階調値ＣＤＸの記録率との関係を示す説明図である。図１８（ａ）は、第１実施例のハーフトーン処理について示している。図１８（ｂ）は、第４実施例のハーフトーン処理について示している。ここで、記録率とは、ある階調値が連続的に分布する、いわゆるベタ領域を表示する際に、その領域内の画素が占める割合を言う。図１８（ａ）において、例えば、ベタ領域の階調値を階調補正した補正値が９１であるときには、表示階調値ＣＤＸ＝２の画素とＣＤＸ＝３の画素とがそれぞれ５０％ずつ分散して発生することになる。換言すれば、補正値が９１の画素は、５０％の確率でＣＤＸ＝２またはＣＤＸ＝３に割り当てられることを意味している。
【０１０４】
第１実施例では、図１８（ａ）に示すように、ハーフトーン処理に用いる閾値ＴＨ１〜ＴＨ６をほぼ均等に設定した。第４実施例では、図１８（ｂ）に示すように、閾値ＴＨ１〜ＴＨ６の設定が異なる。これらの閾値ＴＨ１〜ＴＨ６は、それらの間隔の広狭が表示階調値ＣＤＸに対して出力される明度の間隔の広狭と同じになるように設定されている。即ち、カラーＬＣＤパネル２０が出力可能な明度が０〜１００であって、表示階調値ＣＤＸ＝０，１，２，３，４，５，６，７に対して出力される明度がそれぞれ０，５，１７，３７，６２，８４，９５，１００であるものとすると、閾値ＴＨ１〜ＴＨ６として１３，４３，９４，１５８，２１４，２４２がそれぞれ設定される。なお、閾値の間隔の広狭は、明度の間隔の広狭と厳密に同じにする必要はない。
【０１０５】
このような第４実施例によれば、第１実施例で行った階調補正とハーフトーン処理との２段階の画像処理と同等、すなわちカラーＬＣＤパネル２０の表示特性の非線形性を補償する画像処理をハーフトーン処理のみで実現することができる。
【０１０６】
なお、第４実施例のハーフトーン処理部５５Ｄと第１実施例の画像データ補正部５４とを組み合わせて画像処理を施すようにしてもよい。つまり、部分的に画像データ補正部５４での階調補正によってカラーＬＣＤパネル２０の非線型な表示特性を補償し、残りをハーフトーン処理部５５Ｄによって補償するようにしてもよい。
【０１０７】
Ｇ．第５実施例：
図１９は、本発明の第５実施例としての画像処理装置を備えた携帯電話機１０Ｅの構成を示すブロック図である。以下で説明する事項以外は、第２実施例と同じである。携帯電話器１０Ｅは、画像表示部としてのカラーＬＣＤパネル２０と、システム部６０Ｅとを備えている。システム部６０Ｅは、アプリケーションプログラム３０と、ブラウザ４０と、画像処理モジュール５０Ｅとを備えている。画像処理モジュール５０Ｅは、画像処理部５２Ｅと、ＬＣＤドライバ５６とを備えている。画像処理部５２Ｅは、解像度変換部５３と、ハーフトーン処理部５５Ｅと、閾値変更部５７Ｅとを備えている。
【０１０８】
閾値変更部５７Ｅには、使用する環境（温度、明るさ）や電子ボリューム５８の設定に応じた複数の閾値テーブルが用意されている。閾値テーブルには、ハーフトーン処理に用いる閾値ＴＨ１〜ＴＨ６が記憶されている。閾値変更部５７Ｅは、温度センサ７０と光センサ８０の検出結果に応じて最適な閾値テーブルを選択する。ハーフトーン処理部５５Ｅは、選択された閾値テーブルに基づいてハーフトーン処理を行う。なお、本実施例では、閾値変更部５７Ｅは複数の閾値テーブルから最適なテーブルを選択するものとしたが、各閾値を所定の演算によって設定するものとしてもよい。
【０１０９】
このような第５実施例によれば、第２実施例と同等の画像処理を行うことができる。
【０１１０】
以上で説明した本実施例の画像処理装置は、コンピュータによる処理を含んでいることから、この処理を実現するためのコンピュータプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体としての実施の態様を採ることもできる。また、第１および第２実施例の画像処理に供されるトーンカーブを階調値補正テーブルとして記録した記録媒体としての態様を採ることもできる。このような記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカード、バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）および外部記憶装置等の、コンピュータが読み取り可能な種々の媒体を利用できる。
【０１１１】
Ｈ．変形例：
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例も可能である。
【０１１２】
Ｈ１．変形例１：
上記実施例では、本発明を携帯電話機に適用したが、これに限定されるものではない。例えば、携帯情報端末や、カーナビゲーションシステム等の画像を表示する液晶表示装置を備える電子機器に適用することもできる。
【０１１３】
Ｈ２．変形例２：
上記実施例では、画像表示装置にパッシブマトリクス駆動を行うカラーＬＣＤパネルを用いているが、一般に、表現可能な階調数が原画像データの階調数よりも少ない液晶表示装置に対して適用可能である。本発明は、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や薄膜ダイオード（ＴＦＤ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｄｉｏｄｅ）を用いたアクティブマトリクス駆動のカラーＬＣＤパネルに適用することもできる。また、上記実施例では、フレーム間引き方式で駆動するカラーＬＣＤパネル２０を用いているが、パルス幅変調方式で駆動するカラーＬＣＤパネルに対しても適用可能である。
【０１１４】
本発明は、入力階調値と表示階調値との関係が非線形のものに対して適用すると、特に効果が大きいが、表示特性が線形である場合にも適用可能である。かかる場合でも、その表示特性に応じた階調補正を施すことにより、それぞれ画質の向上を図ることができる。考慮される表示特性としては、例えば、全体的な明度の偏り、表示階調値の増加に対する明度の増加量、表示可能な階調数などが考えられる。
【０１１５】
Ｈ３．変形例３：
上記実施例では、本発明を電圧駆動制御を行う液晶表示装置に適用したが、これに限定されるものではない。例えば、電流駆動制御を行うＬＥＤ表示装置や、その他駆動信号を制御することによって画像の多階調表現が可能な画像表示装置に適用することができる。
【０１１６】
Ｈ４．変形例４：
上記実施例では、入力される画像データのファイル形式を８ビットカラーテーブルのＧＩＦとしたが、例えば２４ビットＲＧＢカラー形式のＪＰＥＧ等を扱うものとしてもよい。
【０１１７】
Ｈ５．変形例５：
上記第１ないし第３実施例では、ハーフトーン処理を施しているが、ハーフトーン処理を施さなくてもよい。
【０１１８】
Ｈ６．変形例６：
上記第２実施例では、カラーＬＣＤパネル２０を使用する環境の温度および明るさに応じて階調値補正テーブルおよび電子ボリューム５８の値を設定しているが、どちらか一方に応じて設定するようにしてもよい。また、カラーＬＣＤパネル２０を使用する環境の温度および明るさに対応したルックアップテーブルと電子ボリューム５８の設定値に対応したルックアップテーブルとを別個に用意し、各テーブルを用いた２段階の階調補正を行うようにしてもよい。また、カラーＬＣＤパネル２０のバックライトの明るさや、オン／オフの状態に応じて設定するようにしてもよい。
【０１１９】
Ｈ７．変形例７：
上記実施例では、画像表示装置としての携帯電話機が画像処理装置を備えているが、画像処理装置と画像表示装置を独立のものとしてもよい。例えば、画像データを保管しているサーバＳＶが本発明の画像処理装置の一部または全部を備えるようにしてもよい。例えば、携帯電話機１０への画像データ送信時に、サーバＳＶで図２に示した画像処理のうちの階調値補正までの処理を行い、携帯電話機でハーフトーン処理を行うようにしてもよいし、サーバＳＶでハーフトーン処理まで行うようにしてもよい。アップロードされた画像データの保存時に、サーバＳＶで上記処理をしてもよい。
【０１２０】
また、ユーザのコンピュータ等に本発明の画像処理装置の一部または全部を備えるようにしてもよい。即ち、サーバＳＶに画像データをアップロードする前に、ユーザのコンピュータ等で階調補正まで行うようにしてもよいし、ハーフトーン処理まで行うようにしてもよい。
【０１２１】
こうすることによって、表示対象となる画像表示装置の表示特性（実施例では、携帯電話機の機種に相当する）を特定し、その表示特性に応じて、表示画像の画質が向上するように予め画像データを補正しておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例としての画像処理装置を備えた携帯電話機１０の構成を示すブロック図である。
【図２】画像処理モジュール５０で行う画像処理ルーチンのフローチャートである。
【図３】８ビットのパレットインデックスカラーを２４ビットのＲＧＢカラー形式に変換するためのカラーテーブルを示す説明図である。
【図４】Ｒ（赤）についての入力された画像データの階調値ＤＸＲと補正後の画像データの階調値ＤＸｒとの関係を表すトーンカーブを示す説明図である。
【図５】Ｒ（赤）についてのトーンカーブをテーブルに表した階調値補正テーブルＬＵＴである。
【図６】本実施例のハーフトーン処理ルーチンのフローチャートである。
【図７】ディザマトリクスの一例を示す説明図である。
【図８】本実施例の画像処理の効果を示す説明図である。
【図９】本実施例の画像処理の効果を示す説明図である。
【図１０】第１実施例の変形例の画像処理装置を備えた携帯電話機１０Ａの構成を示すブロック図である。
【図１１】第２階調値補正テーブルに記録されているＲ（赤）についての入力された第１の補正値ＤＸｒと第２の補正値ＤＸｒ’との関係を表すトーンカーブを示す説明図である。
【図１２】本発明の第２実施例としての画像処理装置を備えた携帯電話機１０Ｂの構成を示すブロック図である。
【図１３】カラーＬＣＤパネルを使用する環境の温度と明るさと使用するルックアップテーブルとの関係を表したマップを示す説明図である。
【図１４】電子ボリューム５８の設定とトーンカーブとの関係の一例を示す説明図である。
【図１５】本発明の第３実施例としての画像処理装置を備えた携帯電話器１０Ｃの構成を示すブロック図である。
【図１６】トーンカーブの生成工程を示す説明図である。
【図１７】本発明の第４実施例としての画像処理装置を備えた携帯電話機１０Ｄの構成を示すブロック図である。
【図１８】入力値（または補正値）と表示階調値ＣＤＸの記録率との関係を示す説明図である。
【図１９】本発明の第５実施例としての画像処理装置を備えた携帯電話機１０Ｅの構成を示すブロック図である。
【図２０】２５６階調のデータを８階調に割り振る様子を示す説明図である。
【図２１】ＬＣＤパネルの電圧−透過率特性（Ｖ−Ｔ特性）を示す説明図である。
【図２２】電子ボリュームによるＬＣＤパネルの表示コントラストの調整について説明する説明図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ…携帯電話機
２０…カラーＬＣＤパネル
３０…アプリケーションプログラム
４０…ブラウザ
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ…画像処理モジュール
５２、５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ、５０Ｅ…画像処理部
５３…解像度変換部
５４、５４Ｃ…画像データ補正部
５４Ｄ…階調値補正データ生成部
５５、５５Ｄ、５５Ｅ…ハーフトーン処理部
５６、５６Ａ…ＬＣＤドライバ
５７…テーブル変更部
５７Ｅ…閾値変更部
５８…電子ボリューム
５９…電子ボリューム自動設定部
６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ…システム部
７０…温度センサ
８０…光センサ
５４１…第１画像データ補正部
５４２…第２画像データ補正部
【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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