【手続補正書】
【提出日】平成17年10月18日(2005.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオ・データの動的コントラスト改善を行う方法であって、
ビデオ・フレームの一部分を解析するステップと、
前記ビデオ・フレームの前記一部分の前記解析の終了に応答して、動的コントラスト改善伝達関数の計算を強制的に開始するステップであって、前記ビデオ・フレームの受信中に前記動的コントラスト改善伝達関数計算を完了する前記ステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記強制的に開始するステップが、マイクロプロセッサに割込み信号を発生するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記動的コントラスト改善伝達関数計算の結果を、前記ビデオ・フレームの前記受信に続く垂直帰線消去期間中にレジスタに書き込むステップとを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
インターレース・ビデオ・フレームの第１フィールドの受信後、リセット信号を非活動状態に維持するステップと、
前記インターレース・ビデオ・フレームの第２フィールドの受信後、前記リセット信号を活性化するステップとを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記動的コントラスト改善伝達関数計算の結果を、前記ビデオ・フレームの前記受信に続く垂直帰線消去期間中にレジスタに書き込むステップとを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ビデオ・データの動的コントラスト改善を行う方法であって、
ビデオ・フレームを表すデータを受信するステップと、
平均画像輝度値およびダーク・サンプル分布値について、前記ビデオ・フレームを表す前記データの、解析ウインドウで定義された少なくとも一部を解析するステップと、
前記平均画像輝度値および前記ダーク・サンプル分布値に基づいて、下側セグメントと、上側セグメントと、前記下側セグメントと前記上側セグメントを分離する適応ピボット点とを有するデュアル・セグメント伝達関数のパラメータを調整するステップと、
前記解析ステップの完了に応答して、前記調整ステップを開始するトリガをかけるステップであって、前記解析ステップの完了が、前記ビデオ・フレームの受信中に発生する前記ステップとを含む方法。
【請求項７】
前記調整ステップが、前記平均画像輝度値に応答して前記適応ピボット点を移動するステップと、前記ダーク・サンプル分布値に応答して前記下側セグメントのゲインを調整するステップとを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記トリガをかけるステップが、マイクロプロセッサに割込み信号を発生するステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記トリガをかけるステップが、前記受信ステップが完了する前に完了する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記トリガをかけるステップが、マイクロプロセッサに割込み信号を発生するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記トリガをかけるステップが、前記受信ステップが完了する前に完了する、請求項１０に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】動的コントラスト改善方法
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
ビデオ・ディスプレイの画像コントラストに関して強い要求があるが、各ディスプレイはダイナミック・レンジ（ｄｙｎａｍｉｃ  ｒａｎｇｅ）が限られている。一般に、ディスプレイのダイナミック・レンジを超えると望ましくない影響が生じるので、単にビデオ信号の振幅を増大させることにより画像コントラストを上げることはできない。更に、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）およびプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）タイプなど比較的新しいフラット・パネル・ディスプレイでは、従来方式の陰極線管（ＣＲＴ）の設計よりもダイナミック・レンジが狭いことがある。しかし、画像の内容に応じてディスプレイのダイナミック・レンジを効率的に使用すると、画像コントラストおよび画質を向上させることができる。このような動的コントラスト改善（ＤＣＩ）方法が、アクバイヤ氏（Ａｋｂａｙｉｒ）の米国特許第６，２８５，４１３に記載されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
ビデオ・データの動的コントラスト改善（ＤＣＩ）を行う方法は、ビデオ・フレームの一部分（２００）を解析するステップと、このビデオ・フレームの一部分（２００）の解析終了に応答して、ＤＣＩ伝達関数の計算を強制的に開始するステップとを含んでいる。
特許請求の範囲と実施例との対応関係を実施例で使われている参照符号を用いて示すと以下の通りである。
（請求項１）
ビデオ・データの動的コントラスト改善（ＤＣＩ）を行う方法であって、
ビデオ・フレームの一部分（２００）を解析するステップと、
前記ビデオ・フレームの前記一部分（２００）の前記解析の終了に応答して、動的コントラスト改善（ＤＣＩ）伝達関数の計算を強制的に開始するステップであって、前記ビデオ・フレームの受信中に前記動的コントラスト改善伝達関数計算を完了する前記ステップと、
を含む方法。
（請求項２）
前記強制的に開始するステップが、マイクロプロセッサ（２５０）に割込み信号を発生するステップを含む、請求項１に記載の方法。
（請求項３）
前記動的コントラスト改善伝達関数計算の結果を、前記ビデオ・フレームの前記受信に続く垂直帰線消去期間中にレジスタに書き込むステップとを更に含む、請求項２に記載の方法。
（請求項４）
インターレース・ビデオ・フレームの第１フィールドの受信後、リセット信号を非活動状態に維持するステップと、
前記インターレース・ビデオ・フレームの第２フィールドの受信後、前記リセット信号を活性化するステップとを更に含む、請求項３に記載の方法。
（請求項５）
前記動的コントラスト改善伝達関数計算の結果を、前記ビデオ・フレームの前記受信に続く垂直帰線消去期間中にレジスタに書き込むステップとを更に含む、請求項１に記載の方法。
（請求項６）
ビデオ・データの動的コントラスト改善（ＤＣＩ）を行う方法であって、
ビデオ・フレームを表すデータを受信するステップと、
平均画像輝度値およびダーク・サンプル分布値について、前記ビデオ・フレームを表す前記データの、解析ウインドウ（２００）で定義された少なくとも一部を解析するステップと、
前記平均画像輝度値および前記ダーク・サンプル分布値に基づいて、下側セグメントと、上側セグメントと、前記下側セグメントと前記上側セグメントを分離する適応ピボット点とを有するデュアル・セグメント伝達関数のパラメータを調整するステップと、
前記解析ステップの完了に応答して、前記調整ステップを開始するトリガをかけるステップであって、前記解析ステップの完了が、前記ビデオ・フレームの受信中に発生する前記ステップとを含む方法。
（請求項７）
前記調整ステップが、前記平均画像輝度値に応答して前記適応ピボット点を移動するステップと、前記ダーク・サンプル分布値に応答して前記下側セグメントのゲインを調整するステップとを含む、請求項６に記載の方法。
（請求項８）
前記トリガをかけるステップが、マイクロプロセッサ（２５０）に割込み信号を発生するステップを含む、請求項７に記載の方法。
（請求項９）
前記トリガをかけるステップが、前記受信ステップが完了する前に完了する、請求項８に記載の方法。
（請求項１０）
前記トリガをかけるステップが、マイクロプロセッサ（２５０）に割込み信号を発生するステップを含む、請求項６に記載の方法。
（請求項１１）
前記トリガをかけるステップが、前記受信ステップが完了する前に完了する、請求項１０に記載の方法。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
図２は、本発明による動的コントラスト改善（ＤＣＩ）１００用の方法および装置の一例の上位機能ブロック図である。図２に示すように、動的コントラスト改善（ＤＣＩ）１００は、解析ウインドウ・ブロック（Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｗｉｎｄｏｗ  Ｂｌｏｃｋ）１１０、適応信号分割器ブロック（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ  Ｂｌｏｃｋ）１２０、画像解析ブロック（Ｉｍａｇｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｂｌｏｃｋ）１３０、無限インパルス応答（ＩＩＲ：Ｉｎｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）型フィルタおよびパラメータ計算（Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ）共通ブロック１４０、デュアル・セグメント伝達関数ブロック（Ｄｕａｌ  Ｓｅｇｍｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｂｌｏｃｋ）１５０および色飽和度補償ブロック（Ｃｏｌｏｒ  Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  Ｂｌｏｃｋ）１６０の６つの主要ブロックを含んでいる。適応信号分割器ブロック１２０、デュアル・セグメント伝達関数ブロック１５０および色飽和度補償ブロック１６０の適切な実施形態は、例えば、Ａｋｂａｙｉｒの米国特許第６，２８５，４１３からも周知のものである。本発明は、従来型マイクロプロセッサ２５０（図４参照）と、以下でより詳細に論じる解析ウインドウ・ブロック１１０、画像解析ブロック１３０およびパラメータ計算ブロック１４０の機能を改善させる適切なソフトウエアとを含んでいる。そのために、マイクロプロセッサ２５０（図４参照）は、このソフトウエアを実行する共有リソース（資源）となる。本明細書では、このソフトウエアを、当業者なら容易に理解するはずの、対応する機能ブロック図およびタイミング図について説明する。ただし、本明細書では、説明を明確にするためにこのブロック図／タイミング図による手法を用いることにも留意されたい。当業者なら、このソフトウエアを、対応する流れ図その他の適当な方法で代わりに説明し得ることを理解されたい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
図３に、解析ウインドウ（ａｎａｌｙｓｉｓ  ｗｉｎｄｏｗ）２００の例を示す。ズームおよびフォーマット変換などの応用例では画像フォーマットを変更することが知られており、この場合、画像サイズ全体は表示されない。解析ウインドウ２００により、表示された画像サイズの一部を定義して動的コントラスト改善（ＤＣＩ）解析を行う。ＤＣＩ機能に関する解析は、ウインドウ２００内で許可され、ウインドウ２００外では禁止される。こうすると、字幕やロゴの解析を禁止することも可能である。本発明の実施形態の例では、マイクロプロセッサ２５０（図４参照）が、解析ウインドウ２００用のユーザ設定およびフォーマット制御後の表示画像サイズを取得し、解析ウインドウ２００のサイズを計算し、ウインドウ２００のパラメータを開始ライン（Ｓｔａｒｔ  ＬＩＮＥ）、終了ライン（Ｅｎｄ  ＬＩＮＥ）、開始画素（Ｓｔａｒｔ  ＰＩＸＥＬ）および終了画素（Ｅｎｄ  ＰＩＸＥＬ）として、各レジスタＳＬＩＮＥ、ＥＬＩＮＥ、ＳＰＩＸＥＬ、ＥＰＩＸＥＬに書き込む。ラインおよび画素カウンタと、ウインドウ２００のパラメータとを比較することにより、解析ウインドウ２００内のサンプルのイネーブル信号が得られる。解析ウインドウ２００用のユーザ設定は、表示画像サイズに関連するオフセット（ＯＦＳ）で定義される。以下の式に、ユーザ設定とそれに対応する画素およびライン数の関係を示す。
ＳＰＩＸＥＬ＝ＬＥＦＴ＿ＯＦＳ
ＥＰＩＸＥＬ＝ＰＩＸＥＬ＿ＰＥＲ＿ＬＩＮＥ−ＲＩＧＨＴ＿ＯＦＳ−１
ＳＬＩＮＥ＝ＴＯＰ＿ＯＦＳ
ＥＬＩＮＥ＝ＬＩＮＥ＿ＰＥＲ＿ＦＩＥＬＤ−ＢＯＴＴＯＭ＿ＯＦＳ−１
ここで、
ＬＥＦＴ＿ＯＦＳ     解析から除外する画像左側の画素数
ＲＩＧＨＴ＿ＯＦＳ     解析から除外する画像右側の画素数
ＴＯＰ＿ＯＦＳ   解析から除外する画像上部のライン数
ＢＯＴＴＯＭ＿ＯＦＳ   解析から除外する画像下部のライン数
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図４は、図２に示した解析ウインドウ・ブロック１１０の一例の機能ブロック図であり、図４ａおよび図４ｂは、この解析ウインドウ・ブロック１１０の例により生成されるＡＮＡＬＹＳＩＳ＿ＲＥＳＥＴ（解析リセット）信号およびＥＮＤ＿ＡＮＬＹ（解析終了）信号のタイミング図の例である。本発明では、垂直帰線消去期間を使い切ることなく、フレームごとに動的コントラスト改善（ＤＣＩ）計算を実施する際に使用するソフトウエア・レジスタを更新する。こうすることにより、マイクロプロセッサ２５０が垂直帰線消去期間を利用して、他の必要なシステム計算を実行することができる。また、動的コントラスト改善（ＤＣＩ）を提供するビデオ信号処理システムで使用するマイクロプロセッサ２５０を、比較的複雑でない実施形態とすることもできる。マイクロプロセッサ２５０が、より長い時間をかけて他の計算を実行できるように、本発明では、ＥＮＤ＿ＡＮＬＹ信号と垂直帰線消去期間の間でＤＣＩレジスタの更新が強制的に行われるようにする。従来方式の割込み入力を用いてマイクロプロセッサ２５０に割込みをかけるために、ＥＮＤ＿ＡＮＬＹ信号を利用する。垂直帰線消去期間が開始時またはその少し後まで、ＤＣＩ計算を実施する。この時点でＤＣＩ計算が完了していることが期待される。ただし、ＡＮＡＬＹＳＩＳ＿ＲＥＳＥＴ信号を活性化（アクティブに）するまでは、この計算を強制的に終了させるものはない。ＡＮＡＬＹＳＩＳ＿ＲＥＳＥＴ信号を活性化すると、ＤＣＩレジスタに新しいＤＣＩデータを書き込まなければならない。このようにしてＤＣＩ計算を強制的に行わせることにより、マイクロプロセッサ２５０が他の計算および制御を実施するために、全ての垂直帰線消去期間ではないまでも、大部分の垂直帰線消去期間が得られる。各フレームの解析ウインドウ２００の終了時にＥＮＤ＿ＡＮＬＹを活性化するので、フレームごとにＤＣＩレジスタが更新される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
テストのためにレジスタＦＲＥＥＺＥ＿ＡＮＬＹを含める。こうすると、画像解析をフレームに同期させて停止することができ、それにより、現在処理中のフレームの解析が必ず完了し、次いで、解析が禁止される。これは、ＡＮＡＬＹＳＩＳ＿ＲＥＳＥＴ信号により制御される。このＡＮＡＬＹＳＩＳ＿ＲＥＳＥＴ信号は、マイクロプロセッサ２５０により生成される。この信号は、解析結果を読み取った後で、短時間（例えば、数クロックの期間）活性化され（ハイ（高）に設定され）、次いで、再度ロー（低）に設定される。ＡＮＡＬＹＳＩＳ＿ＲＥＳＥＴ信号のタイミングは決まっていない。ただし、ＡＮＡＬＹＳＩＳ＿ＲＥＳＥＴ信号は、適切な範囲内で（即ち、フレームに基づき、解析結果の読み取り後、垂直帰線消去期間内で）活性化される（図４ａおよび図４ｂ参照）。ＦＲＥＥＺＥ＿ＡＮＬＹレジスタをオンに設定すると、解析が停止し、ＡＮＡＬＹＳＩＳ＿ＲＥＳＥＴ信号がディスエーブルされる（ロー（低）に設定される）。このレジスタが、オンである限り、さらなる画像処理用に最新の解析結果が取り込まれる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
解析ウインドウ・ブロック１１０は、解析の終了を示すＥＮＤ＿ＡＮＬＹ信号も発生する。ダーク・サンプル分布計算に必要な正確な解析では、レジスタ内の残りのデータを調べ、結果を補正することが必要である。ＥＮＤ＿ＡＮＬＹ信号がハイ（高）になると、ダーク・サンプル分布解析を完了するために必要な動作を実施する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図５は、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタおよびパラメータ計算共通ブロック１４０の例のルックアップ・テーブルの実施形態３００の機能ブロック図である。画像解析は、フレームに関して行う。そのため、インターレース走査では、第２フィールドの終わりに、画像解析ブロック１３０（図２参照）が解析結果を生成する（例えば、図４ａのＥＮＤ＿ＡＮＬＹ信号参照）。実際、この解析は、解析ウインドウ２００（図３参照）の内部でしか行われない。解析ウインドウ２００が、通常そうであるように活性化状態の画像サイズよりも小さい場合、この解析は、最初に解析ウインドウ２００の終わりで完了すると思われる。これは、解析ウインドウ・ブロック１１０（図４参照）からのＥＮＤ＿ＡＮＬＹ信号により示される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
このように、（ルックアップ・テーブルの実施形態３００または除算器の実施形態６００の何れの）動作においても、動的コントラスト改善（ＤＣＩ）１００は、ＥＮＤ＿ＡＮＬＹ信号を生成して、解析の終了を示し、ＥＮＤ＿ＡＮＬＹ信号でマイクロプロセッサに割込みをかけ、それにより、解析データが利用可能になり次第それらを読み取る。解析ウインドウ２００のサイズに応じて、この解析は、垂直帰線消去期間の開始よりもはるかに早く完了する。その結果、マイクロプロセッサは、（垂直帰線消去期間中ではなく）ビデオが活動状態の間にＤＣＩ計算を実施し、垂直帰線消去中にデュアル・セグメント伝達関数のセグメント・レジスタに結果を書き込むだけでよい。その後、マイクロプロセッサは、垂直帰線消去期間の間に他のタスクを行うために確実に解放される。更に、本発明の動的コントラスト改善（ＤＣＩ）アルゴリズムをソフトウエアで実施すると、ハードウエア・ベースの処理システムを再構成するのに一般に必要な、よりコストがかかり、複雑なステップとは異なり、今後、単にプログラムを書き換えるだけでこのアルゴリズムの調整を行うことができる。