(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示可能な階調レベルが不連続で、かつそれぞれの表示可能な階調レベル間が離散的な階調表示特性を有するディスプレイ装置に対して、
ディザ処理手段に用いるｎ×ｍ（ｎ、ｍは２以上の整数）からなるディザマトリクスの要素の個数で前記それぞれの表示可能な階調レベル間をほぼ等分する階調制限テーブル値を有する階調制限テーブルを有し、
１画素当り所定のビット数で表される入力画像データに対して、前記入力画像データの注目画素に周囲の画素からの表示誤差を適当な重み付けを施して加算したデータに最も近い前記階調制限テーブル値をしきい値として誤差拡散処理を行い、
第１の画像データとして出力する誤差拡散処理手段と、
前記誤差拡散処理手段から出力された前記第１の画像データに対応して所定のディザ係数を出力するディザ係数出力手段と、
前記誤差拡散処理手段から出力された前記第１の画像データと前記ディザ係数出力手段から出力された前記ディザ係数とを用いてディザ処理を行うとともに、前記ディスプレイ装置で表示可能な階調レベルに変換した第２の画像データを出力するディザ処理手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記それぞれの表示可能な階調レベル間をほぼ等分する階調制限テーブル値を有する階調制限テーブルにおいて、前記それぞれの表示可能な階調レベル間の小さい方の値に一致する前記階調制限テーブル値を１番目としたとき、ｉ番目（ｉはｎ×ｍ以下の整数）の前記階調制限テーブル値が前記それぞれの表示可能な階調レベル間の大きい方の値に繰り上がる確率を（ｉ−１）／（ｎ×ｍ）となるようにディザマトリクスのディザ係数が設定されることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記ディザマトリクスのディザ係数が０のみ、または０および
ｋ（ｋは整数）の２値からなることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記それぞれの表示可能な階調レベル間をほぼ等分する階調制限テーブル値を有する階調制限テーブルにおいて、前記それぞれの表示可能な階調レベル間の小さい方の値に一致する前記階調制限テーブル値を１番目としたとき、ｉ番目（ｉはｎ×ｍ以下の整数）の前記階調制限テーブル値に対するディザマトリクスのディザ係数が０のみ、または０およびｋ（ｋは整数）の２値からなる場合に、前記ディザ係数が０となる個数を（ｎ×ｍ＋１−ｉ）個とすることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記それぞれの表示可能な階調レベル間をほぼ等分する階調制限テーブル値を有する階調制限テーブルにおいて、前記それぞれの表示可能な階調レベル間の小さい方の値に一致する前記階調制限テーブル値を１番目としたとき、１番目の前記階調制限テーブル値に対するディザマトリクスのディザ係数はすべて０とし、ｕ番目（ｕは２以上、ｎ×ｍ以下の整数）の前記階調制限テーブル値に対する前記ディザマトリクスのディザ係数のうちｋの値は前記それぞれの表示可能な階調レベル間の大きい方の値と前記ｕ番目の階調制限テーブル値との差とすることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記それぞれの表示可能な階調レベル間をほぼ等分する階調制限テーブル値を有する階調制限テーブルにおいて、前記それぞれの表示可能な階調レベル間の小さい方の値に一致する階調制限テーブル値を１番目としたとき、ｉ番目（ｉはｎ×ｍ以下の整数）の前記階調制限テーブル値に対するディザマトリクスのディザ係数のうち、（ｉ―１）個のディザ係数が、前記それぞれの表示可能な階調レベル間の大きい方の値とｉ番目の階調制限テーブル値との差以上で、かつ前記それぞれの表示可能な階調レベル間の大きい方の値と２番目の前記階調制限テーブル値との差以下であり、それ以外の前記階調制限テーブル値に対するディザ係数は前記それぞれの表示可能な階調レベル間の大きい方の値とｉ番目の前記階調制限テーブル値との差より小さな値としたことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記それぞれの表示可能な階調レベル間をほぼ等分する階調制限テーブル値を有する階調制限テーブルにおいて、前記それぞれの表示可能な階調レベル間の小さい方の値に一致する階調制限テーブル値を１番目としたとき、１番目からｉ番目（ｉはｎ×ｍ以下の整数）までの前記階調制限テーブル値に対する前記ディザマトリクスのディザ係数をすべて同一の値とすることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスプレイ装置、特に表示可能な階調が不連続で、かつそれぞれの階調レベル間が離散的な表示階調特性を有するディスプレイ装置で中間調表示を行うための画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスプレイ装置において表示可能な階調数が少なければ、階調間の境界が地図の等高線のような模様として観測され、これは偽輪郭と呼ばれている。一般に、各色を８ビット（２５６階調）程度で表示できれば、このような偽輪郭は問題とならないレベルとなる。
【０００３】
液晶を駆動するＴＦＴを搭載した液晶表示装置は、印加信号電圧にほぼ比例する透過率曲線を有する液晶材料特性を利用して、電圧をそれぞれの階調レベルに合せて分割することで所定の透過率、すなわち濃度を得て中間調表示を行う。しかし、このような方式で８ビット（２５６階調）の階調表現を行うためには、分割する電圧範囲が非常に狭くなる。このため、液晶材料特性やＴＦＴ特性のばらつきから、それぞれの階調レベル間が重なる場合が生じ、２５６階調を十分表示できない。
【０００４】
また、ＳＴＮ液晶を用いるドットマトリクス駆動方式では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のそれぞれのドット単位で液晶をオン、オフしてカラー画像を表示するため、各ドット単位では２値の表示しかできない。このため、このようなディスプレイ装置で中間調を有する画像を表示するためには、複数の画素を使用するディザ法や誤差拡散方式等の疑似階調表現方法による中間調表示が行われている。
【０００５】
また、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）も、ドットマトリクス型の表示で、２値的に発光する表示装置であるため、一般的にはそれぞれ重み付けされた複数の２値画像を時間的に重ねることで中間調をもつ動画像を表示するサブフィールド法が用いられている。
【０００６】
このサブフィールド法は、各サブフィールドが一斉リセット、画素データ書込み、および維持発光の３段階で構成される。一斉リセット段階では、ＰＤＰの全放電セルを一斉に放電励起（リセット放電）して、全放電セル内に一様に壁電荷を形成させる。画素データ書込み段階では、各放電セル毎に画素データに応じた選択的な消去放電を励起させる。この消去放電が実施された放電セル内の壁電荷は消滅して非発光セルとなる。一方、消去放電が実行されなかった放電セルは、壁電荷が残留したままとなっているので発光セルとなる。維持発光段階では、この発光セルに対してのみ各サブフィールドの重み付けに対応した時間だけ放電発光状態を継続させる。重み付けされたサブフィールドを所定の階調に応じて重ね合せることで中間調画像を表示できる。
【０００７】
このような各放電セル内に形成されている壁電荷を選択的に消去させるために選択消去アドレス法を採用すると、各サブフィールドの先頭部において一斉リセット段階で全放電セルに対してリセット放電をさせることが必要である。この放電は比較的強い放電であるので、画素データとは何の関係もない発光が生じ、画像のコントラストを低下させてしまう。また、駆動形態によっては、例えば輝度レベル３１の発光を行う放電セルと、輝度レベル３２の発光を行う放電セルとの発光パターンが互いに反転、すなわち一方が発光している間は他方が非発光状態となるような条件が生じて、両放電セルの境界上に偽輪郭が発生するという問題も生じる。
【０００８】
このようなディスプレイ装置に対して良好な中間調を表示するために、擬似的に階調数を増加させる誤差拡散処理やディザ処理による手法が知られている。
【０００９】
ディスプレイ装置の表示可能な階調数が７ビット（１２８階調）または６ビット（６４階調）程度で、それぞれの階調レベル間隔が小さい場合は誤差拡散処理手段またはディザ処理手段のいずれか一方のみでも十分に中間調を表現できる。しかし、ディスプレイ装置の表示可能な階調数がこれより少なく、それぞれの階調レベル間隔が大きい場合には、誤差拡散処理手段およびディザ処理手段を併用しなければ十分な中間調表示が得られない。
【００１０】
ディスプレイ装置の表示可能な階調数が５ビット（３２階調）で、階調レベル間隔が小さい場合に、誤差拡散処理手段とディザ処理手段を併用する場合の一般的な手法について、図５から図８を用いて説明する。図５において、１画素当り所定のビット数で表される入力画像データが８ビット（２５６階調）、ディスプレイ装置７０４の表示可能な階調が５ビット（３２階調）、さらにディザ処理手段のディザマトリクスのｎとｍの値が２、２の場合を例として説明する。
【００１１】
８ビットの入力画像データが誤差拡散処理手段である誤差拡散回路５０２に入力されると、誤差拡散回路５０２は図６および図７に示すような回路処理を行い、上位７ビットを次のディザ処理手段であるディザ回路５０３に出力する。すなわち、図６で示される注目画素Ｐ０については、その１ライン前の画素であるＰ１からＰ３までの表示誤差と、注目画素Ｐ０の直前画素であるＰ４の表示誤差とに、それぞれ図に示すような所定の重み付け処理を行い、入力画像データに加算器で加算する。この加算した結果のうち、上位７ビットをディザ回路５０３に出力する。これ以下の表示誤差については、この誤差の７／１６を注目画素Ｐ０の次の画素であるＰ５に、３／１６を注目画素Ｐ０の次のラインで、注目画素Ｐ０の左下の画素であるＰ６に、５／１６を同ラインで、注目画素Ｐ０の直下の画素であるＰ７に、また、３／１６を同ラインで、注目画素Ｐ０の左下の画素であるＰ８にそれぞれ加算する。このような加算を個々の画素に対して行うことで、上位７ビットで擬似的に中間調画像データを作成する。なお、図７において、Ｔは１画素遅延、Ｈは１ライン遅延を示す。
【００１２】
次にディザ回路５０３でのデータ処理について、図８を用いて説明する。図８（ａ）は、誤差拡散回路５０２で処理した後の画像データの一例であり、７ビットで擬似的な階調が表現されている。したがって、８ビットのうちＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ  Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ  Ｂｉｔ） が０となっている。
【００１３】
図８（ｂ）は、図８（ａ）で示された値を１／２して、上位７ビットだけを切り出したものである。これに、図８（ｃ）に示すような２×２のディザマトリクスのディザ係数を対応する位置の各画素に加算する。ここでは、ディザマトリクスのディザ係数は、図示するようにｄ１＝０、ｄ２＝１、ｄ３＝２およびｄ４＝３としている。
【００１４】
加算結果を図８（ｄ）に示すが、このデータは７ビットであるので下位２ビットを切り捨てて、最終的には上位５ビットのみを取出す。下位の２ビットを切り捨てたときの値を図８（ｅ）に示す。さらに、５ビットのみを取出すと、図８（ｆ）のような値が得られる。例えば、図８（ｄ）で画像データが５３である場合、０１１０１０１であるので、下位の２ビットを切り捨てると０１１０１００となり、画像データは５２となる。さらに、この画像データ５２の上位５ビットのみを取出すと０１１０１となるので、画像データは１３となる。すなわち、図８（ｅ）の画像データを１／４した値となる。
【００１５】
なお、ディザ処理の原理は次のとおりである。
【００１６】
もとの７ビットのうち、下位の２ビットが０であった場合は、どのディザ係数を加算されても上位５ビットは増加しない。例えば、画像データが１０８のときには１１０１１００であり、ディザ係数３は０００００１１であるので、これらを加算しても上位５ビットは増加しない。ディザ係数２および１の場合も同様である。
【００１７】
もとの７ビットのうち、下位の２ビットが１であった場合は、ディザ係数が３である場合にのみ上位５ビットは１繰り上がる。例えば、画像データが７７であるときには、１００１１０１であり、ディザ係数３は０００００１１であるので、これらを加算すると上位５ビットは１繰り上がる。ディザ係数が３である確率は１／４であるので、下位２ビットが１である場合に上位５ビットが１繰り上がる確率は１／４である。
【００１８】
もとの７ビットのうち、下位２ビットが２であった場合は、ディザ係数が３と２のときに上位５ビットは１繰り上がる。ディザ係数が３または２である確率はそれぞれ１／４であるので、下位２ビットが２である場合に上位５ビットが１繰り上がる確率は２／４である。
【００１９】
もとの７ビットのうち、下位２ビットが３であった場合は、ディザ係数が３、２および１であるときに上位５ビットは１繰り上がる。ディザ係数が３、２または１である確率はそれぞれ１／４であるので、下位２ビットが３である場合に上位５ビットが１繰り上がる確率は３／４である。
【００２０】
例えば、もとの７ビットが２１である場合には００１０１０１であるので、その上位５ビットを取出すと５、下位の２ビットを取出すと１である。したがって、下位の２ビットが１である場合には、ディザ処理後には４画素に１画素の確率で上位５ビットが１繰り上がり、６となり（７ビットでは２４）、４画素に３画素の確率で上位５ビットが５のままである（７ビットでは２０）。したがって、ディザ処理後の画像の平均的な階調は６ｘ１＋５ｘ３＝２１となり、擬似的に５ビットで元の７ビットが表現できる。以上のようにして最終的に５ビットで擬似的に入力画像データを表現する。
【００２１】
この例では、ｎ×ｍ＝２×２のディザマトリクスで、４つのディザ係数を有するので２ビット（４階調）分を擬似的に表現している。さらに、ｎ×ｍ＝４×４のディザマトリクスを使用した場合は、１６のディザ係数を有するので４ビット（１６階調）分を擬似的に表現することが可能である。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
上記に説明したような従来の階調補正方法では、表示可能な階調の跳びが均等なディスプレイ装置の場合にのみ良好な中間調画像を表示できる。一方、表示可能な階調レベルのそれぞれの階調レベル間が離散的な特性を有するディスプレイ装置の場合には、このような画像処理方法では良好な画像を表示できない。これは、画像処理の最終段階でディザ処理を行うため、使用するディザマトリクスの大きさで階調の跳びが決定されてしまうからである。
【００２３】
例えば、上述した方法に対して、ディスプレイ装置５０４の表示可能な階調が０、１、３、７、１３、２３、３７、５６、８２、１１５、１５５、２０２、２５５の１３階調のような、不連続で、かつ離散的な階調レベルであるような場合には、使用するディザマトリクスが上述と同様であれば階調レベルの値が１３以上ではディザ処理を行っても階調表現ができない。
【００２４】
これに対して、特開平８−２８６６３４号公報では、複数個の画素単位が二次元状のマトリクス形式に配置されているディスプレイ装置において、画素単位に構成された中間調画像データを入力し、この入力された中間調画像データに、入力された中間調画像データに応じたディザパターンを挿入した後、誤差拡散法による誤差拡散処理を行うようにした中間調表示方法が示されている。この中間調表示方法では、誤差拡散処理器における誤差拡散のしきい値を入力データとタイミングジェネレータからの信号によって、それぞれ階調ごと、ドットごと、およびラインごとに変化できるような構成にしている。すなわち、誤差拡散処理を行う前の中間調画像データの入力データに、入力データがもつ任意の階調レベルに応じて、常に最適なディザパターンを選択するようにし、その結果、常に固定されたディザパターンを挿入する従来の中間調表示方法に比べてフリッカや固定模様等の発生を抑制している。
【００２５】
しかしながら、この例では、ディザ処理は階調性向上のために使用していなくて、誤差拡散のしきい値を千鳥状に散らしてフリッカを防止するために使用している。このために、ディスプレイ装置の表示可能な階調数が小さく、不連続で、かつ離散的な場合には十分な中間調表示が行えないという課題がある。
【００２６】
本発明は、ディスプレイ装置の表示可能な階調のそれぞれの階調レベル間をディザマトリクスの個数であるｎ×ｍ等分した階調制限テーブルを作成し、この階調制限テーブルの所定の値をしきい値として誤差拡散処理を行い、この後ディザ処理を行うことで、上述のようなディスプレイ装置においても良好な中間調を表示できるようにすることを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明の画像処理装置は、表示可能な階調が不連続で、かつそれぞれの階調レベル間が離散的な階調表示特性を有するディスプレイ装置に対して、ディザ処理手段に用いるｎ×ｍ（ｎ、ｍは２以上の整数）からなるディザマトリクスの個数で上述のそれぞれの階調レベル間をほぼ等分する階調制限テーブルを有し、１画素当り所定のビット数で表される入力画像データに対してこの階調制限テーブルから得られる所定の値をしきい値として誤差拡散処理を行い、第１の画像データとして出力する誤差拡散処理手段と、この誤差拡散処理手段から出力された第１の画像データに対応して所定のディザ係数を出力するディザ係数出力手段と、誤差拡散処理手段から出力された第１の画像データと、上記のディザ係数出力手段から出力されたディザ係数とを用いてディザ処理を行うとともにディスプレイ装置で表示可能な階調レベルに変換した第２の画像データを出力するディザ処理手段とを有する構成である。
【００２８】
このような構成とすることにより、表示可能な階調が不連続であり、かつそれぞれの階調レベル間が離散的な階調表示特性を有するディスプレイ装置に対しても、擬似的に連続的な階調表現が可能となり良好な中間調表示特性を有するディスプレイ装置が実現できる。例えば、ＴＦＴ駆動する液晶表示装置、ＳＴＮ液晶材料を用いてドットマトリクス方式で駆動する液晶表示装置、あるいはサブフィールド法を用いることで画像のコントラストが低下したり、偽輪郭が発生するようなＰＤＰ装置等に対して、良好な中間調を表示できるようになる。
【００２９】
また、本発明の画像処理装置は、それぞれの階調レベル間をほぼ等分する階調制限テーブルにおいて、上記のそれぞれの階調レベル間の小さい方の値に一致する階調制限テーブルの値を１番目としたとき、ｉ番目（ｉはｎ×ｍ以下の整数）の階調制限テーブルの値が上記のそれぞれの階調レベル間の大きい方の値に繰り上がる確率を（ｉ−１）／（ｎ×ｍ）となるようにディザマトリクスのディザ係数が設定された構成を有する。
【００３０】
ディスプレイ装置の表示可能な階調が０、１、３、７、１３、２３、３７、５６、８２、１１５、１５５、２０２、２５５の１３階調で、ディザマトリクスが２×２である場合に、それぞれの階調レベル間が１５５と２０２間について例示すると、以下のようである。それぞれの階調レベル間をほぼ４等分することになるので、１番目の値はそれぞれの階調レベル間の小さい方の値と一致する１５５であり、２番目の値は１６６、３番目の値は１７８、４番目の値は１９０であり、５番目の値はそれぞれの階調レベル間の大きい方の値である２０２となる。
【００３１】
１番目の値１５５に対応して繰り上がる確率が（ｉ−１）／（ｎ×ｍ）＝（１−１）／（２×２）＝０となるようにディザ係数を設定する。２番目の値１６６に対応して繰り上がる確率は１／４となるようにディザ係数を設定する。３番目の値１７８に対しては、２／４となるように、またさらに４番目の値１９０に対しては３／４となるようにディザ係数をそれぞれ設定する。
【００３２】
このような構成とすることにより、誤差拡散処理手段により出力された第１の画像データのディザ処理がディザの原理に基づいて行われることになる。したがって、誤差拡散処理とディザ処理とを合せた中間調表示が可能となり、誤差拡散処理のみに比べて、さらに良好な画像表示を実現できる。
【００３３】
また、本発明の画像処理装置は、ディザマトリクス内のディザ係数が、０のみ、または０およびｋ（ｋは整数）の２値からなる構成である。このような構成とすることにより、階調制限テーブルの値に対応するディザマトリクスのディザ係数が、０のみ、または０とｋの２値のみとしながらディザ処理の原理に基づいてディザ処理を行うことができる。したがって、ディザ係数出力手段のメモリ容量やディザ回路の回路規模を小さくでき、低コストで、かつ中間調表示の良好な画像処理装置を実現できる。
【００３４】
また、本発明の画像処理装置は、それぞれの階調レベル間をほぼ等分する上述の階調制限テーブルにおいて、それぞれの階調レベル間の小さい方の値に一致する階調制限テーブルの値を１番目としたとき、ｉ番目（ｉはｎ×ｍ以下の整数）の階調制限テーブルの値に対するディザマトリクスのディザ係数が０である個数を（ｎ×ｍ＋１−ｉ）個とする構成を有する。
【００３５】
ディスプレイ装置の表示可能な階調が上記したような１３階調で、ディザマトリクスが２×２である場合に、それぞれの階調レベル間が１５５と２０２間について例示すると、以下のようである。それぞれの階調レベル間をほぼ４等分することになるので、１番目の値はそれぞれの階調レベル間の小さい方の値と一致する１５５であり、２番目の値は１６６、３番目の値は１７８、４番目の値は１９０であり、５番目の値はそれぞれの階調レベル間の大きい方の値である２０２となる。この１番目の値に対応するディザ係数が０である個数は４、２番目の値である１６６に対応するディザ係数が０である個数は３、３番目の値である１７８に対応する個数は２、そして４番目である１９０に対応する個数を１とするものである。
【００３６】
このような構成とすることにより、良好な画像表示特性を有しながら、ディザ係数出力手段のメモリ容量やディザ回路の回路規模をさらに大幅に小さくできる。
【００３７】
また、本発明の画像処理装置は、それぞれの階調レベル間をほぼ等分する階調制限テーブルにおいて、それぞれの階調レベル間の小さい方の値に一致する階調制限テーブルの値を１番目としたとき、１番目の階調制限テーブルの値に対するディザマトリクスのディザ係数はすべて０とし、ｕ番目（ｕは２以上、ｎ×ｍ以下の整数）の階調制限テーブルの値に対するディザマトリクスのディザ係数のうちｋの値はそれぞれの階調レベル間の大きい方の値とｕ番目の値との差とする構成を有している。
【００３８】
ディスプレイ装置の表示可能な階調が上記したような１３階調で、ディザマトリクスが２×２である場合に、それぞれの階調レベル間が１５５と２０２間について例示すると、以下のようである。それぞれの階調レベル間をほぼ４等分することになるので、１番目の値はそれぞれの階調レベル間の小さい方の値と一致する１５５であり、２番目の値は１６６、３番目の値は１７８、４番目の値は１９０であり、５番目の値はそれぞれの階調レベル間の大きい方の値である２０２となる。この１番目の値に対応するディザ係数の値はすべて０である。２番目の値である１６６に対応するディザ係数の値であるｋは、２０２−１６６＝３６、３番目の値である１７８に対応するディザ係数の値であるｋは、２０２−１７８＝２４、そして４番目である１９０に対応するディザ係数の値であるｋは、２０２−１９０＝１２とするものである。
【００３９】
このような構成とすることにより、ディザ係数を０のみ、または０とｋのみからなる２値としながら、ディザの原理に基づくディザ処理を行えるので、メモリ容量の低減とディザ処理手段であるディザ回路の簡略化による画像処理装置の小型化を実現できる。
【００４０】
また、本発明の画像処理装置は、それぞれの階調レベル間をほぼ等分する階調制限テーブルにおいて、それぞれの階調レベル間の小さい方の値に一致する階調制限テーブルの値を１番目としたとき、ｉ番目（ｉはｎ×ｍ以下の整数）の階調制限テーブルの値に対するディザマトリクスのディザ係数のうち、（ｉ―１）個のディザ係数の値が、それぞれの階調レベル間の大きい方の値とｉ番目の階調制限テーブルの値との差以上で、かつそれぞれの階調レベル間の大きい方の値と２番目の階調制限テーブルの値との差以下であり、それ以外のディザ係数の値はそれぞれの階調レベル間の大きい方の値とｉ番目の階調制限テーブルの値との差より小さな値とした構成を有する。
【００４１】
ディスプレイ装置の表示可能な階調が上記したような１３階調で、ディザマトリクスが２×２である場合に、それぞれの階調レベル間が１５５と２０２間について例示すると、以下のようである。それぞれの階調レベル間をほぼ４等分することになるので、１番目の値はそれぞれの階調レベル間の小さい方の値と一致する１５５であり、２番目の値は１６６、３番目の値は１７８、４番目の値は１９０であり、５番目の値はそれぞれの階調レベル間の大きい方の値である２０２となる。この１番目の値に対応するディザマトリクスのディザ係数の値が２０２−１５５＝４７となる個数はｉ−１＝０個である。したがって、１番目の値に対応するディザマトリクスのディザ係数は４７より小さな数値のみである。２番目の値である１６６に対応するディザマトリクスのディザ係数の値が２０２と１６６の差である３６となる個数は、ｉ−１＝１個である。すなわち、４つのディザ係数のうち１個のみが３６の値を有し、他のディザ係数の値は３６より小さな値からなる。３番目の値である１７８に対応するディザマトリクスのディザ係数の値が２０２と１７８の差である２４から３６の範囲である個数はｉ−１＝２個であり、その他のディザ係数の値は３６より小さな値からなる。また、４番目である１９０に対応するディザ係数の値が２０２と１９０の差である１２から３６の範囲である個数はｉ−１＝３個であり、残りの１個は３６より小さな値からなる。
【００４２】
このような構成とすることにより、表示可能な階調が不連続であり、かつそれぞれの階調レベル間が離散的な階調表示特性を有するディスプレイ装置に対しても、ディザ処理のためのディザマトリクスのディザ係数をそれぞれの階調制限テーブルの値に対応した一定の範囲の値とすることで、ディザ係数出力手段とディザ回路を簡略化できる。このために、低コストで、かつ擬似的に連続的な階調表現が可能となり良好な中間調表示特性を有するディスプレイ装置が実現できる。
【００４３】
また、本発明の画像処理装置は、それぞれの階調レベル間をほぼ等分する階調制限テーブルにおいて、それぞれの階調レベル間の小さい方の値に一致する階調制限テーブルの値を１番目としたとき、１番目からｉ番目（ｉはｎ×ｍ以下の整数）までの階調制限テーブルの値に対するディザマトリクスのディザ係数をすべて同一の値とする構成を有する。
【００４４】
上述の例に基づくと、それぞれの階調レベル間が１５５と２０２間の４つの階調制限テーブルの値に対応するディザマトリクスのディザ係数を０、１２、２４、３６からなるディザマトリクスとしたものである。
【００４５】
このような構成とすることにより、ディザ係数出力手段とディザ回路の回路規模を小さくしても擬似的に連続的な階調表現が可能となり、良好な中間調表示特性を有するディスプレイ装置が実現できる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００４７】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の画像処理方法について、図１から図３を用いて説明する。第１の実施の形態の画像処理方法の階調補正を行う機能構成を図１に示す。図１において、１画素当り所定のビット数で表される入力画像データ（画像データＡ）が８ビット（２５６階調）で、ディザ係数出力手段１０４のディザマトリクスのｎとｍの値がそれぞれ２、２で、さらに、ディスプレイ装置１０３の表示可能な階調が、０、１、３、７、１３、２３、３７、５６、８２、１１５、１５５、２０２、２５５の１３階調であり、不連続で、かつ離散的である場合を例として説明する。
【００４８】
８ビットの画像データＡは、誤差拡散処理手段である誤差拡散回路１０１で誤差拡散処理されて第１の画像データ（画像データＢ）に変換され、さらにこの画像データＢはディザ処理手段であるディザ回路１０２でディザ処理されるとともに、ディスプレイ装置１０３で表示可能な第２の画像データ（画像データＣ）に変換されて、最終的にこの画像データＣに基づきディスプレイ装置１０３で画像が表示される。
【００４９】
本実施の形態では、ｎ×ｍ＝２×２のディザマトリクスを使用しているので、誤差拡散回路１０１では上記の１３階調レベル間をさらにそれぞれほぼ４等分して拡張した階調制限テーブルをもち、この階調制限テーブルのデータに基づき画像データＡに誤差拡散処理を行い、擬似的に表現するように階調補正を行う。以下、この階調補正方法について説明する。
【００５０】
図２は、誤差拡散回路１０１の回路ブロック構成を示す。階調制限テーブル２０１は、ディスプレイ装置１０３で表示可能な階調が１３階調で、ディザマトリクスが２×２であるので、これらの表示可能な階調のそれぞれの階調レベル間をほぼ４等分したものである。すなわち、０と１の間、１と３の間を除き、それぞれの階調レベル間をほぼ４等分している。具体的には、例えば３と７との間は３、４、５、６、７としており、１３と２３との間では１３、１５、１８、２０、２３としており、また、２０２と２５５との間では２０２、２１５、２２８、２４１、２５５としている。このようにディザマトリクスのディザ係数の個数（本第１の実施の形態では４）に合せて表示可能な階調をほぼ等分して、以下のような階調制限テーブルが得られる。すなわち、０、１、２、３、４、５、６、７、８、１０、１１、１３、１５、１８、２０、２３、２６、３０、３３、３７、４１、４６、５１、５６、６２、６９、７５、８２、９０、９８、１０６、１１５、１２５、１３５、１４５、１５５、１６６、１７８、１９０、２０２、２１５、２２８、２４１、２５５の４４階調からなる階調制限テーブルが得られる。
【００５１】
図６および図７で説明した従来の方法と同様に、８ビット（２５６階調）の画像データＡと、これに周囲の画素（Ｐ１からＰ４）からの表示誤差に適当な重み付けを施したデータを加算する。加算したデータを次段の階調制限テーブル２０１の数値と比較し、加算したデータに最も近い数値を画像データＢとし、この数値と加算したデータとの差を表示誤差として誤差拡散回路１０１により周囲の画素（Ｐ５からＰ８）に拡散する。
【００５２】
このような階調制限テーブル２０１は、加算したデータを入力して画像データＢと、加算データと階調制限テーブルの値との差を表示誤差として出力するＲＯＭ構成でもよい。また、加算したデータを入力して画像データＢを出力するＲＯＭと、加算したデータから画像データＢを減算する減算回路とからなる構成でもよい。
【００５３】
次に、誤差拡散回路１０１から出力された画像データＢに対して、ディザ回路１０２でディザ処理をする方法について説明する。図１に示すように、本第１の実施の形態では、ディザ係数出力手段１０４に誤差拡散回路１０１から出力された画像データＢが入力され、この画像データＢに対応してディザ係数を決定し、このディザ係数がディザ回路１０２に出力される。これを、（表１）を用いて説明する。
【００５４】
【表１】
0004032737.tif 000002
【００５５】
ディザ係数出力手段１０４は、階調制限テーブル２０１のそれぞれの階調レベルに対応したディザ係数（ｄ１からｄ４）を有しており、誤差拡散回路１０１から出力された画像データＢに対応するディザ係数をディザ回路１０２に出力する。例えば、誤差拡散回路１０１から出力された画像データＢが１３５で、ディザマトリクスのｄ４に対応する位置である場合には、ディザ係数はｄ４で表示された数値２０を、画像データＢの１３５に対応するディザ係数としてディザ回路１０２に出力する。
【００５６】
なお、（表１）では、図８に示したと同様に２×２ディザマトリクスの左上のディザ係数をｄ１、右下をｄ２、左下をｄ３、右上をｄ４としている。本実施の形態では、各ディザマトリクスのディザ係数は０のみ、または０とｋの２値からなり、それぞれの階調レベル間においてディザ処理の原理に基づくような値に設定されている。また、（表１）の網掛けとなっている階調は、すでにその上の欄において誤差拡散回路１０１からの出力に対するディザ係数が決定されているので使用しない。
【００５７】
誤差拡散回路１０１から出力された画像データＢと、この画像データＢに対応するディザ係数とがディザ回路１０２でディザ処理され、さらにこの処理されたデータをもとにディスプレイ装置１０３で表示可能な画像データＣとして出力する。
【００５８】
図３を用いて、この処理の例を説明する。誤差拡散回路１０１から出力された各画素毎の画像データＢが、図３（ａ）のようになっていると仮定する。このとき、それぞれの画像データＢに対応するディザ係数は（表１）により決定され、図３（ｂ）のように表される。例えば、図３（ａ）において、一番上段で、左から３番目の画素に注目すると、画像データＢが２０２である。この画素の位置はディザマトリクスではｄ１であるので、画像データＢが２０２で、かつ、ｄ１に相当するディザ係数を（表１）から調べると０であるので、この値が図３（ｂ）に出力される。
【００５９】
これら２つの値を加算した結果が、図３（ｃ）に示してある。しかし、このデータでは、ディスプレイ装置１０３の表示可能な階調レベルに入っていないものがあるので、これをディスプレイ装置１０３において表示可能な階調レベルをしきい値として切り捨てる。この結果を図３（ｄ）に示す。例えば、一番左上の画素は、誤差拡散回路１０１での処理後の画像データＢが１３５であり、この数値で、ディザマトリクスのｄ１の位置に対応するディザ係数は０である。これらを加算すると、加算結果は１３５＋０＝１３５である。しかしながら、加算処理後のデータ値である１３５は、ディスプレイ装置１０３において表示可能な階調レベルには入っていない。このために、このデータ値に最も近似した値である１１５へと切り下げる。また、一番右上の画素は誤差拡散回路１０１による処理後の画像データＢが１２５であり、この値で、ディザマトリクスのｄ４に対応するディザ係数は３０である。したがって、画像データＢの１２５とディザ係数の値３０とを加算すれば、加算結果は１２５＋３０＝１５５となる。このように処理した後のデータ値である１５５は、ディスプレイ装置１０３において表示可能な階調レベルに入っているので、このまま出力する。
【００６０】
（表１）に示すように、ディザ係数が誤差拡散回路１０１から出力された第１の画像データである画像データＢに対応して決定されることにより、誤差拡散後の階調からディスプレイ装置１０３において表示可能な階調への階調数の減少が階調性を悪化させることなく行われる。
【００６１】
例えば、ディスプレイ装置１０３において表示可能な階調レベルである１３と２３との間で説明する。階調レベル１３と２３との間をほぼ４等分した１３、１５、１８、２０のうち、１３が２３に繰り上がる確率は、ディザ係数がすべて０であるので０である。１５が２３に繰り上がる確率は、ディザ係数のうちｄ１からｄ３は０で、ｄ４のみが８であるので１／４となる。１８が２３に繰り上がる確率は、ｄ１とｄ２とが０で、ｄ３とｄ４とが５であるので、２／４となる。さらに、２０が２３に繰り上がる確率は、ｄ１のみが０で、ｄ２からｄ４が３であるので３／４となる。以上のように、本来のディザ処理の原理どおりに階調補正がなされており、これらは他の階調レベル間でも同様である。このような補正方法により、表示可能な階調が不連続で、かつ階調間が離散的な特性を有するディスプレイ装置においても、誤差拡散処理とディザ処理を併用して良好な中間調画像を表示することができる。
【００６２】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、誤差拡散後の階調数と同数のディザマトリクスを用意して、誤差拡散後の画像データＢに対応してディザ係数をそれぞれ選択するようにした。本第２の実施の形態では、ディザ係数出力手段を簡略化して、回路規模を小さくしても良好な中間調表示を可能とする構成について、以下に説明する。
【００６３】
本第２の実施の形態は、ディザ係数出力手段の値が第１の実施の形態のディザ係数出力手段の値とは異なる以外は、第１の実施の形態で用いた回路構成およびデータ処理方法は同様である。誤差拡散回路により出力される画像データＢまでは、第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。本第２の実施の形態では、表示可能な階調のそれぞれの階調レベル間をほぼ４等分して得られた階調制限テーブルのそれぞれの値に対応するディザマトリクスのディザ係数は、すべて等しい値としている。これを（表２）に示す。
【００６４】
【表２】
0004032737.tif 000003
【００６５】
例えば、それぞれの階調レベル間の値が３７と５６との間では、階調制限テーブルの値は３７、４１、４６、５１にほぼ４等分されているが、これらのディザマトリクスのディザ係数はｄ１＝０、ｄ２＝５、ｄ３＝１０、ｄ４＝１５とすべて同一の値としてある。
【００６６】
誤差拡散回路１０１から出力された画像データＢに対応して、所定のディザ係数をディザ回路１０２に出力し、ディザ係数と画像データＢとを用いてディザ処理を行い、処理した結果に対してディスプレイ装置１０３で表示可能な階調レベルをしきい値として切り捨てて、ディスプレイ装置１０３に画像データＣとして出力する。
【００６７】
図４に、この処理の例を示す。誤差拡散回路１０１から出力された画像データＢが、図４（ａ）のようになっていたとする。このとき、それぞれの画像データＢに対応するディザ係数は、図４（ｂ）のようになる。このディザ係数は、（表２）から第１の実施の形態と同様にして求められる。これらを加算した結果を、図４（ｃ）に示す。このデータではディスプレイ装置１０３で表示できない値があるため、これをディスプレイ装置１０３において表示可能な階調レベルをしきい値として切り捨てる。この処理結果を図４（ｄ）に示す。
【００６８】
例えば、上段、一番左の画素は画像データＢが１３５であり、この位置の画素にはディザマトリクスのｄ１が加算される。画像データＢが１３５の場合、これに対応するｄ１の値は（表２）を参照すると０である。したがって、これらの加算結果は１３５＋０＝１３５となる。１３５の値は、ディスプレイ装置１０３では表示できない階調レベルであるので、表示可能な階調レベル１１５へと切り下げられて、画像データＣとして出力される。また、上段から２段目、一番左の画素は、画像データＢが７５であり、この位置の画素にはディザマトリクスのｄ３が加算される。画像データＢが７５に対するｄ３の値は１３であるので、加算結果は７５＋１３＝８８となる。８８の値もディスプレイ装置１０３では表示可能ではないので、表示可能な階調レベル８２へと切り下げて、同様に画像データＣとして出力される。
【００６９】
（表２）に示すようにディザ係数を設定することで、誤差拡散後の画像データＢからディスプレイ装置１０３において表示可能な階調への階調数の減少が階調性を損なうことなく行える。例えば、ディスプレイ装置１０３において表示可能な１３と２３との間を４等分した誤差制限テーブルの値１３、１５、１８、２０に対するディザ係数はすべて同一で、ｄ１＝０、ｄ２＝３、ｄ３＝５、ｄ４＝８としている。したがって、誤差制限テーブルの値１３に対しては、ｄ１からｄ４のいずれのディザ係数が加算されても２３には繰り上がらない。同様に、誤差制限テーブルの値１５に対しては、ディザ係数のｄ４＝８が加算されたときにのみ２３に繰り上がるが、その繰り上がる確率は１／４である。誤差制限テーブルの値１８に対しては、ディザ係数のｄ３＝５またはｄ４＝８が加算されたときに２３に繰り上がるので、その繰り上がる確率は２／４となる。誤差制限テーブルの値２０に対しては、同様にディザ係数のｄ２＝３、ｄ３＝５またはｄ４＝８が加算されたときにのみ２３に繰り上がるので、その繰り上がる確率は３／４である。この例と同様に、それぞれのディザマトリクスのディザ係数は上述した条件が成立するように設定されている。このようなディザ係数を有するディザマトリクスとすることで、本第２の実施の形態でも、ディザ処理の原理どおりに階調補正がなされる。
【００７０】
以上の処理方法により、表示可能な階調が不連続で、かつ階調レベル間が離散的な特性を有するディスプレイ装置においても誤差拡散処理とディザ処理を併用して良好な中間調画像の表示を可能とすることができる。また、誤差拡散後に出力された画像データに基づくディザ係数の設定処理が簡略化されるので、回路規模を小さく、かつメモリ容量も低減できる。この結果、低コストで擬似的に中間調表現可能な画像処理装置を実現できる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明は、表示可能な階調が不連続で、かつそれぞれの階調レベル間が離散的な階調表示特性を有するディスプレイ装置に対して、誤差拡散手段とディザ処理手段とを併用した擬似的な手段により良好な中間調表示を行うための画像処理装置に関わるものであり、ディザ処理手段に用いるｎ×ｍ（ｎ、ｍは２以上の整数）からなるディザマトリクスの個数で上述のそれぞれの階調レベル間をほぼ等分する階調制限テーブルを有し、１画素当り所定のビット数で表される入力画像データに対してこの階調制限テーブルから得られる所定の値をしきい値として誤差拡散処理を行い、第１の画像データとして出力する誤差拡散処理手段を有する。
【００７２】
さらに、この誤差拡散処理手段から出力された第１の画像データに対応して所定のディザ係数を出力するディザ係数出力手段と、誤差拡散処理手段から出力された第１の画像データと、上記のディザ係数出力手段から出力されたディザ係数とを用いてディザ処理を行うとともに、ディスプレイ装置で表示可能な階調レベルに変換した第２の画像データを出力するディザ処理手段とを有する。
【００７３】
このような構成とすることにより、表示可能な階調が不連続であり、かつそれぞれの階調レベル間が離散的な階調表示特性を有するディスプレイ装置に対しても、擬似的に連続的な階調表現が可能となり良好な中間調表示特性を有するディスプレイ装置が実現できる。
【００７４】
また、ディザマトリクスのディザ係数を、０のみ、または０とｋの２値とすることができるので、ディザ係数の設定が非常に容易である。さらに、これらのディザマトリクスのディザ係数を、それぞれの階調レベル間ではすべて同じとすることもできる。このようにすれば、階調制限テーブルの値と同数のディザマトリクスを準備する必要がなくなり、メモリ容量や回路規模を小さくすることが可能で、低コストでありながら高品質の画像表示が可能な画像処理装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の機能構成図
【図２】誤差拡散処理手段の回路ブロック図
【図３】同実施の形態における画像データの処理を説明するための図
【図４】本発明の第２の実施の形態における画像データの処理を説明するための図
【図５】従来の画像処理装置の機能構成図
【図６】誤差拡散処理の原理を説明するための図
【図７】従来の画像処理装置における誤差拡散処理手段の回路ブロック図
【図８】従来の画像処理装置における画像データの処理を説明するための図
【符号の説明】
１０１，５０２  誤差拡散回路
１０２，５０３  ディザ回路
１０３，５０４  ディスプレイ装置
１０４  ディザ係数出力手段
２０１  階調制限テーブル
【図１】
0004032737.tif 000004
【図２】
0004032737.tif 000005
【図３】
0004032737.tif 000006
【図４】
0004032737.tif 000007
【図５】
0004032737.tif 000008
【図６】
0004032737.tif 000009
【図７】
0004032737.tif 000010
【図８】
0004032737.tif 000011