(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原画像の解像度を拡大して表示する画像表示装置において、
複数フレームの原画像から補間画素を生成し、その補間画素により原画像の画素を補間することにより、第１の拡大画像を生成し、前記第１の拡大画像の高空間周波数成分を強調する第１の拡大処理回路と、
単一フレームの原画像から補間画素を生成し、その補間画素の画像により原画像の画素を補間することにより、第２の拡大画像を生成する第２の拡大処理回路と、
前記第１の拡大処理回路からの強調拡大画像と前記第２の拡大処理回路からの前記第２の拡大画像とを交互に出力する切替回路と、
前記切替回路から出力された画像を表示する表示モジュールとを備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記第１の拡大処理回路は、前記複数フレームの原画像における画像内容の動きのずれを補償し、各フレームの画素のサンプリング位相間の位相差に基づき広帯域補間および加重和により補間画素の画像を算出し、
前記第２の拡大処理回路は、前記単一フレームの原画像の周辺画素の画像から補間画素の画像を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記切替回路は、前記強調拡大画像と前記第２の拡大画像とを１／２フレーム以下の期間で切替えて出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第１の拡大処理回路は、前記第１の拡大画像から前記第２の拡大画像を減算し、又は前記第１の拡大画像に高周波通過フィルタを作用させて、前記第１の拡大画像の高空間周波数成分を生成することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第１の拡大処理回路は、前記第１の拡大画像の高空間周波数成分を前記第１の拡大画像に加算して前記第１の拡大画像の表示時間の１フレーム期間に占める割合に応じた倍率で前記第１の拡大画像の高空間周波数成分を強調することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記第１の拡大画像の空間周波数帯域は、前記第２の拡大画像の空間周波数帯域よりも広いことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記第１の拡大画像の高空間周波数成分は、前記第１の拡大画像の空間周波数帯域のうち、前記第２の拡大画像の空間周波数帯域を除く帯域であることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記第２の拡大処理回路は、前記第２の拡大画像の高空間周波数成分を除去し、
前記切替回路は、前記第１の拡大処理回路からの前記強調拡大画像と前記第２の拡大処理回路からの除去拡大画像とを交互に出力することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記第２の拡大処理回路は、前記第２の拡大画像に低周波通過フィルタを作用させて前記第２の拡大画像の高空間周波数成分を除去することを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
原画像の解像度を拡大する画像処理回路において、
複数フレームの原画像から補間画素を生成し、その補間画素により原画像の画素を補間することにより、第１の拡大画像を生成し、前記第１の拡大画像の高空間周波数成分を強調する第１の拡大処理回路と、
単一フレームの原画像から補間画素を生成し、その補間画素の画像により原画像の画素を補間することにより、第２の拡大画像を生成する第２の拡大処理回路と、
前記第１の拡大処理回路からの強調拡大画像と前記第２の拡大処理回路からの前記第２の拡大画像とを交互に出力する切替回路とを備えることを特徴とする画像処理回路。
【請求項１１】
原画像の解像度を拡大する画像処理方法において、
複数フレームの原画像から補間画素を生成し、その補間画素により原画像の画素を補間することにより、第１の拡大画像を生成し、前記第１の拡大画像の高空間周波数成分を強調し、
単一フレームの原画像から補間画素を生成し、その補間画素の画像により原画像の画素を補間することにより、第２の拡大画像を生成し、
強調された前記第１の拡大画像と前記第２の拡大画像とを交互に出力することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１２】
原画像の解像度を拡大して表示する画像表示装置において、
前記原画像の空間周波数帯域よりも広い空間周波数帯域を持つように拡大した第１の拡大画像の高空間周波数成分を強調した強調拡大画像と、
前記原画像の空間周波数帯域に相当する空間周波数帯域を持つように拡大した第２の拡大画像とを、交互に表示することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１３】
前記第１の拡大画像の空間周波数帯域は、前記原画像の空間周波数帯域に対して画像の拡大率に応じた倍率で広く、
前記第１の拡大画像の空間周波数スペクトルは、前記原画像の空間周波数帯域から拡大後の空間周波数帯域まで前記原画像の空間周波数スペクトルがスライドするように拡大し、
前記強調拡大画像の高空間周波数成分の空間周波数スペクトルは、前記第１の拡大画像の高空間周波数成分の空間周波数スペクトルに対して前記第１の拡大画像の表示時間の１フレーム期間に占める割合に応じた倍率で強く、
前記第２の拡大画像の空間周波数スペクトルは、前記原画像の空間周波数スペクトルに相当することを特徴とすることを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
複数フレームの原画像から補間画素を生成し、その補間画素により原画像の画素を補間することにより、前記第１の拡大画像を生成し、前記第１の拡大画像の高空間周波数成分を強調する第１の拡大処理回路と、
単一フレームの原画像から補間画素を生成し、その補間画素の画像により原画像の画素を補間することにより、前記第２の拡大画像を生成する第２の拡大処理回路と、
前記強調拡大画像と前記第２の拡大画像とを交互に出力する切替回路と、
前記切替回路から出力された画像を表示する表示モジュールとを備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
原画像の解像度を拡大する画像表示回路において、
前記原画像の空間周波数帯域よりも広い空間周波数帯域を持つように拡大した第１の拡大画像の高空間周波数成分を強調した強調拡大画像と、
前記原画像の空間周波数帯域に相当する空間周波数帯域を持つように拡大した第２の拡大画像とを、交互に出力することを特徴とする画像表示回路。
【請求項１６】
原画像の解像度を拡大する画像表示方法において、
前記原画像の空間周波数帯域よりも広い空間周波数帯域を持つように拡大した第１の拡大画像を生成し、
前記第１の拡大画像の高空間周波数成分を強調し、
前記原画像の空間周波数帯域に相当する空間周波数帯域を持つように拡大した第２の拡大画像を生成し、
強調された前記第１の拡大画像と前記第２の拡大画像とを交互に出力することを特徴とする画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を高解像度化して表示する画像表示装置及びその画像処理回路に係り、特に、ブラウン管表示装置、液晶表示装置、プラズマ表示装置、有機ＥＬ表示装置、電荷放出表示装置など及びその画像処理回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置などのホールド型表示に起因する動画ボヤケの改善効果が得られる擬似インパルス化として、例えば黒挿入における輝度低下や階調制限を回避し、且つ同等の動画ボヤケ改善効果を得る方式として、画像中の空間周波数成分の中で動画ボヤケの発生に係わる高空間周波数成分のみをインパルス表示化し、低空間周波数成分はホールド型表示する方法が提案されている（非特許文献１参照）。具体的には、画像表示周期を2倍化し、高空間周波数成分を除去した画像と高空間周波数成分を強調（2倍化）した画像とを交互に表示する。これにより、動画ボヤケの改善と輝度低下や階調制限の問題を回避可能、また処理装置構成の簡素化が可能となる。
【０００３】
【非特許文献１】Smooth Frame Insertion Method for Motion-Blur Reduction in LCDs, Euro Display 2005 (Samsung Electronics)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記方式では動画ボヤケの改善効果は得られるが、高解像度化に関する効果はない。つまり、非特許文献１には、高解像度化しつつ、動画ボヤケを改善する処理方法は全く記載されていない。
【０００５】
本発明は、高解像度化しつつ、動画ボヤケを改善する装置、回路および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのために、本発明の画像表示方式では、表示画像本来の空間周波数範囲よりも広い空間周波数領域の成分を高解像度化処理で生成することで得られる高解像度化画像と、該高空間周波数成分を含まない画像とを交互に表示する方式とした。
【０００７】
具体的には、入力された表示画像に対して高解像度化処理を行う高解像度化処理回路と、入力された表示画像を出力画素構成に一致させる処理を行う拡大処理回路と、入力される同期信号に基づいて前記高解像度化処理回路と前記拡大処理回路からの出力を切り替えて出力するフレーム制御回路とを設けた。特に、上記高解像度化処理は超解像処理を用いることを特徴とする。
【０００８】
ここで超解像処理とは、連続する複数フレームの画像間で共通する表示画像部分を動き補償により一致させ、それにより得られる多サンプリング点で構成される画像から、新たに高い空間分解能を持つ高解像度化画像を生成する処理である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高解像度化処理により表示画像本来の空間周波数範囲よりも広い空間周波数領域の成分がインパルス表示されるため、高解像度化しつつ、動画ボヤケを改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、動画ボヤケの発生メカニズムと改善メカニズムを説明する図である。図１(a)は、液晶表示装置などのホールド型表示に起因する動画ボヤケの発生メカニズムを説明する図である。動画であるため、時間経過に伴って（1フレーム毎に）表示画像プロファイルが空間座標に沿って移動する。このとき、観測者の知覚画像プロファイルは、現在表示している表示画像プロファイルに対し、過去数フレーム間に渡る表示画像プロファイルの積分量を加算したものとなる。従って、ホールド型表示のように、1フレーム期間中継続して画像を表示すると、知覚画像プロファイルの両端の変動部分の幅が大きくなり、過去の表示画像プロファイルの積分効果が強く現れるため、動画ボヤケが大きく発生する。図１(b)は、擬似インパルス化を行った場合を示している。擬似インパルス化とは、液晶表示装置などのホールド型表示を、ブラウン管表示装置などのインパルス型表示に近づけるため、表示をリセットして（点滅するように黒画像を挿入したりバックライトを消灯する）、擬似的にインパルス型表示にすることである。図１(b)では、画像表示を半分の1/2フレーム期間にのみ行い、残りの1/2フレーム期間は黒表示している。この方式によると、知覚画像プロファイルの両端の変動部分の幅が小さくなり、過去の表示画像プロファイルの積分効果が軽減されるため動画ボヤケが抑制される。ただし、全体の輝度が低下してしまう。
【００１１】
図2は、図1(b)の擬似インパルス化に伴う輝度低下を改善するメカニズムを説明する図である。動画ボヤケを発生する要因は表示画像中の高空間周波数成分であることに着目し、該高空間周波数成分は図1(b)のように1/2フレーム期間のみ擬似インパルス化を行い、動画ボヤケに影響しない低空間周波数成分は図1(a)のようにホールド型で表示する。また、動画ボヤケの抑制に伴い輝度低下が発生しないように、1/2フレーム期間のみ擬似インパルス化される高空間周波数成分は、元の2倍の強度で表示する。この方式によると、過去の表示画像プロファイルにおいて、動画ボヤケに寄与する高空間周波数成分の積分効果が軽減されるため、動画ボヤケが抑制される。更に、全体ではホールド表示と等しい期間発光しているため、輝度の低下が抑制される。
【００１２】
図3は、図２で示した方式の処理経過毎の画像スペクトルの変化を示す図である。図３(a)は、入力画像の空間周波数スペクトルである。f-maxは、入力画像の空間周波数の最大値を示す。この入力画像(a)の高周波数成分をハイパスフィルタにより抽出すると、高周波画像(b)が得られる。図３(ｂ)に、高周波画像スペクトルを示す。次に入力画像(a)に対して高周波画像(b)を加算すると、高空間周波数強調画像(c)が得られる。また入力画像(a)に対して高周波画像(b)を減算すると、高空間周波数除去画像(d)が得られる。図３(c)に、高空間周波数強調画像スペクトルを示し、図３(ｄ)に、高空間周波数除去画像スペクトルを示す。これらの画像を、1/2フレーム期間で切り替えて交互に擬似インパルス表示することで表示画像(e)、(f)が観測者により知覚され、知覚的に合成されると知覚画像(g)が得られる。図３(e)、(f)、(g)にそれぞれのスペクトルを示す。以上の工程により入力画像のスペクトル強度を保持することで輝度の低下は発生しない。しかし、本方式では、知覚画像の空間周波数帯域が、入力画像の空間周波数帯域と同じであり、高解像度化の効果が得られない。
【００１３】
そこで、本発明では、高解像度化処理として、同一フレーム内の画素データから補間が素データを生成して、空間周波数の変化しない拡大処理と、複数のフレームの画素データの変化から補間画素データを生成して、空間周波数が増加する超解像処理とを用い、超解像処理画像に対してのみ高周波数成分を強調し、拡大処理画像に対しては高周波数成分を除去せずにそのままの画像とし、高周波数成分が強調された超解像処理画像とそのままの拡大処理画像とを交互に表示する。これにより、高解像度化した場合にも、動画ボヤケの少なく、かつ、輝度低下の少ない、知覚画像を得ることができる。さらに、高解像度化と高空間周波数強調化および高空間周波数除去化を分け、高解像度化の後に高空間周波数強調化および高空間周波数除去化したり、高空間周波数強調化および高空間周波数除去化の後に高解像度化するのではなく、高解像度化の過程で高空間周波数強調化を組み合わせることにより、高空間周波数除去化が不要となり、処理が軽減することができる。以下、元画像の画素数を縦方向に２倍、横方向に２倍する実施例を説明する。ただし、縦横の画素数は２倍に限られない。
【実施例１】
【００１４】
図４は、本発明の高解像度化処理の概念を説明する図である。図３と同様に、縦軸を画像スペクトルの強度、横軸を画像の空間周波数としたグラフ上で、各画像を表現している。
【００１５】
図４(a)は、高解像度表示制御回路への入力画像を示す。f-maxは、入力画像の空間周波数の最大値を示す。空間周波数が最小値のときの入力画像スペクトルを“１”としている。本実施例の入力画像スペクトルの特性は、横Ｓ字カーブである。
【００１６】
図４(ｂ)は、入力画像(a)を超解像化処理により高解像度化した高解像度化画像を示す。超解像化処理により入力画像の解像度を２倍にした場合に、空間周波数の最大値も２倍のｆ-max’まで伸びる。特に、ｆ-maxからｆ-max’まで、スペクトルの特性がスライドした形状となっている。
【００１７】
図４(ｄ)は、入力画像(a)に対して高解像度化された画素数構成に対して対応付けするための拡大処理が行われた拡大画像を示す。拡大処理とは、近接する画素から新たな画素のデータを生成し、新たな画素により補間して解像度を増加する処理である。つまり、超解像化処理では連続する複数フレームから高解像度画像を生成するのに対し、拡大処理では、同一フレーム（単一フレーム）から高解像度画像を生成する。よって、拡大画像(d)の拡大画像スペクトルは、入力画像(a)の入力画像スペクトルと同じ帯域を有する。つまり、拡大画像スペクトルの空間周波数の最大値は、入力画像スペクトルの空間周波数の最大値f-maxと同一となる。ただし拡大処理のアルゴリズムによっては、拡大画像(d)の拡大画像スペクトルの空間周波数帯域は、入力画像(a)の入力画像スペクトルの空間周波数帯域よりも広くなり、拡大画像スペクトルの空間周波数の最大値は入力画像スペクトルの空間周波数の最大値f-maxよりも大きくなることがある。
【００１８】
図４(ｃ)は、高解像度化画像 (b)から高周波数成分を抽出した高周波画像である。高周波数成分は、例えば、全空間周波数のうちの１／２以上の空間周波数の範囲（ｆ-max’／２以上の範囲）や全空間周波数のうち入力画像の全空間周波数以上の空間周波数の範囲（ｆ-max以上の範囲）である。高解像度化画像 (b)から拡大画像(d)を減算してもよいし、高解像度化画像 (b)に対して高周波通過フィルタを作用させてもよい。
【００１９】
図４(e)は、高解像度化画像(b)と高周波画像成分(c)とを合成（加算）した高空間周波数強調画像である。よって、高空間周波数強調画像は、高周波数成分のスペクトル強度が高く、強調されている。高空間周波数強調画像の高周波数成分は、２倍化されている。
【００２０】
図４(f)は、拡大画像(d)を1/2フレーム期間で表示した表示画像であり、図４(g)は、高空間周波数強調画像(e)を1/2フレーム期間で表示した場合に観測者によって知覚される表示画像である。1/2フレーム期間で表示した場合は、１フレーム期間で表示した場合に比較して、スペクトル強度が１／２になる。
【００２１】
図４(g)は、拡大画像(d)と高空間周波数強調画像(e)とを1/2フレーム期間毎で切り替えて交互に擬似インパルス表示することで表示画像(f)、(g)が観測者により知覚される知覚画像(h)である。知覚画像(h)は、高解像度化画像(b)と同一の空間周波数スペクトルを有する。従って、高解像度化され輝度低下の無い画像として観測者に知覚される。尚、１／２フレーム期間ごとに限らず、１フレームごとや１／３フレームごとや１／４フレームごとに高空間周波数強調画像(e)と拡大画像(d)とを交互に切り替えて表示してもよい。１／２フレーム期間ごとに限らず、１フレーム期間内の高空間周波数強調画像(e)の表示期間の割合を多くしたり、逆に、拡大画像(d)の表示期間の割合を多くしてもよい。
【００２２】
図５は、本発明により動画ボヤケが改善されるメカニズムを説明する図である。本例の場合、拡大画像(ｄ)と高解像度化画像の高空間周波数成分強調画像(ｅ)を、1/2フレーム期間で切り替えて交互に擬似インパルスとして表示している。
【００２３】
図５(a)は、拡大画像のスペクトル特性を示し、図５(ｂ)は、高空間周波数強調画像のスペクトル特性と示し、図５(ｃ)は、拡大画像と高空間周波数強調画像のぞれぞれの表示画像プロファイルを示すと共に拡大画像と高空間周波数強調画像を１／２フレーム期間毎に交互に表示した場合にそれぞれの表示画像プロファイルが時間の経過と共に空間的にどのように変化するのかを示し、図５(ｄ)は、知覚画像のスペクトル特性を示す。
【００２４】
図５（ｃ）によれば、高空間周波数成分強調画像の表示画像プロファイルは高解像度化により、入力画像の表示画像プロファイルには見られない微細な変動構造が現れる。この方式によると、知覚画像プロファイルの両端の変動部分の幅が小さくなり、過去の表示画像プロファイルにおいて、動画ボヤケに寄与する高空間周波数成分の積分効果が軽減されるため、動画ボヤケが抑制される。更に、全体ではホールド表示と等しい期間発光しているため、輝度の低下は発生しない。
【００２５】
図6は、本発明の全体システムの構成である。図６中、１は複数の画素がマトリックス状に配列された表示パネル、２は外部から表示データや各種信号を受信するインターフェイス機能を持った入力データ処理回路、３は表示データを高解像度化すると共にその高解像度化に応じたタイミング信号を生成する高解像度表示制御回路、４は表示データに応じたデータ線駆動信号（例えば階調電圧）をデータ線を介して各画素に印加するデータ線駆動回路、５はデータ線駆動信号を印加すべき画素に走査線を介して走査線駆動信号（例えば選択電圧）を印加する走査線駆動回路を示す。表示パネル１、データ線駆動回路４、走査線駆動回路５は、表示モジュールを構成する。特に、入力データ処理回路２に本発明に係わる動画高解像度化処理機能（高解像度表示制御回路３）が含まれる点を特徴とする。入力表示データの解像度（例えば、横640×縦480画素）と表示パネルの解像度（例えば、横1920×縦1080画素）が異なり、表示パネルの解像度の方が高くなっているため、高解像度表示制御回路３において入力表示データを高解像度化処理する。これに伴い、データ線駆動回路４へのデータ量が増加すると共に制御信号が高周波数化されている。
【００２６】
表示パネル１は、列方向にデータ線が配線され、行方向に走査線が配線され、その交点に対応して画素が配列され、その画素にデータ線及び走査線が接続されている。画素の表示素子は、液晶素子、プラズマ素子、有機ＥＬ素子、電荷放出素子などである。高解像度表示制御回路３は、１画面の期間（タイミング）を決める垂直同期信号、１ラインの期間（タイミング）を決める水平同期信号、表示データが入力されることを示すデータイネーブル、表示データ、１画素の期間（タイミング）を決める同期クロックを、他の装置（例えば、ＴＶチューナ、表示メモリ、ハードディスク、ＰＣ本体）から入力する。表示データのサイズは、８ビットでも、１０ビットでもよい。そして、高解像度表示制御回路３は、入力される表示データ、同期信号から、表示パネル１の解像度に対応した高解像度データ線制御信号、高解像度走査線制御信号を生成する。データ線駆動回路３は、高解像度データ線制御信号を入力し、高解像度データ線制御信号に含まれる表示データに応じたデータ線駆動信号を生成する。走査線駆動回路４は、高解像度走査線制御信号を入力し、高解像度走査線制御信号に従って走査線駆動信号を１又は複数の走査線に上から順次印加する。そして、走査線駆動信号が印加された画素に、データ線駆動信号が印加され、画素はデータ線駆動信号の大きさに応じた輝度を表示する。尚、画素の表示素子は、液晶素子である場合は、対向電圧に対するデータ線駆動信号の相対的な電位差に応じて輝度を表示する。よって、対向電圧よりデータ線駆動信号の方が大きい場合（正極性）でも対向電圧よりデータ線駆動信号の方が小さい場合（負極性）でも、同様の輝度を表示できる。正極性と負極性とをフレーム期間ごとに交互に切り替えてもよい。よって、あるフレーム期間（第Ｎフレーム期間）では、高空間周波数強調画像と拡大画像が共に正極性で表示され、次のフレーム期間（第（Ｎ＋１）フレーム期間）では、高空間周波数強調画像と拡大画像が共に負極性で表示される。
【００２７】
図７は、本発明の高解像度表示制御回路の構成を示す図である。図７中、６は表示データに超解像処理を行って高解像度化しさらに高解像度化画像の高周波数成分を強調する高解像度化処理回路、７は高空間周波数強調画像データと拡大画像データとを切り替えるためのフレーム制御信号を生成するフレーム制御回路、８は表示データから拡大画像データを生成する拡大処理回路、９はフレーム制御信号に基づいて高空間周波数強調画像データと拡大画像データとを切り替えて高解像度表示データとして出力するデータ線制御信号切替回路である。
【００２８】
高解像度表示制御回路３に、垂直同期信号、水平同期信号、データイネーブル、同期クロックおよび表示データを入力し、高解像度表示制御回路３は、高解像度化処理回路６及び拡大処理回路８に垂直同期信号、水平同期信号、データイネーブル、同期クロックを入力すると共に表示データを入力し、フレーム制御回路７に垂直同期信号、水平同期信号、データイネーブル、同期クロックを入力する。
【００２９】
拡大処理回路８は、表示データの各画素について、周辺画素の表示データから補間画素データを生成し、補間画素によってオリジナル画素を補間して拡大画像データを生成し、出力する。補間画素データを生成する場合に、拡大処理回路８は、同一フレーム内の横方向又は縦方向に隣接する画素の画素データを補間画素データとして生成してもよいし（単純拡大方式）、同一フレーム内の横方向又は縦方向に隣接する画素の画素データの平均値を補間画素データとして生成したり、隣接する画素の画素データに対してリニア関数やスプライン関数を用いて補間画素データを生成する（中間調補間方式）。
【００３０】
また、拡大処理回路８は、高空間周波数強調画像データと拡大画像データとを１／２フレーム期間ごとに交互に切り替えて表示する場合には、水平同期信号の周期を２倍化して高解像度水平開始信号を生成し、同期クロックの周期を２倍化して高解像度水平シフトクロックを生成し、垂直同期信号の周期を２倍化して高解像度垂直開始信号を生成し、水平同期信号の周期を２倍化して高解像度垂直シフトクロックを生成し、出力する。
【００３１】
高解像度化処理回路６は、まず、表示データに対して超解像処理を行い、高解像度化画像を生成する。超解像処理は、複数のフレーム（２又は３以上の数フレーム）を合わせて新たなフレームを生成する。尚、複数のフレームを得るには、１フレームの画像データを格納可能なフレームメモリを用いるとよい。超解像処理は、例えば、(1)位置推定、(2)広帯域補間、(3)加重和、の3つの処理により成る。ここで、(1)位置推定は、入力された複数のフレームの各画素データを用いて、各画素データのサンプリング位相(標本化位置)の差を推定するものである。(2)広帯域補間は、各画像データを折返し成分も含め、原信号の高周波数成分をすべて透過する帯域の広いローパスフィルタを用いて画素数(サンプリング点)を補間して増やし、画像データを高密度化するものである。(3)加重和は、各高密度化データのサンプリング位相に応じた重み係数により加重和をとることによって、画素サンプリングの際に生じた折返し成分を打ち消して除去するとともに、同時に原信号の高周波数成分を復元するものである。例えば、時間軸上のフレーム#1、フレーム#2、フレーム#3が入力され、これらを合成して出力フレームを得ることを想定する。簡単のため、まず被写体が水平方向に移動した場合を考え、水平線の上の1次元の信号処理によって高解像度化することを考える。このとき、フレーム#2とフレーム#1では、被写体の移動の量に応じて信号波形の位置ずれが生じる。上記(1)位置推定によってこの位置ずれ量を求め、位置ずれが無くなるようにフレーム#2を動き補償するとともに、各フレームの画素のサンプリング位相の間の位相差θを求める。この位相差θに基づき、上記(2)広帯域補間および(3)加重和を行うことにより、元画素のちょうど中間(位相差θ=π)の位置に新規画素を生成することにより、高解像度化を実現する。ただし、高解像度化を実現する上で、(1)位置推定、(2)広帯域補間、(3)加重和の３つの処理の全ては、必ずしも必要ではない。
【００３２】
高解像度化処理回路６は、次に、高解像度化画像の高周波数成分を強調して、高空間周波数強調画像データを生成し、出力する。高解像度化画像の高周波数成分を強調する場合に、高解像度化処理回路６は、図４(ｃ)で示したように、超解像処理により得た高解像度化画像から、拡大処理回路８で生成された拡大画像を減算して、高解像度化画像の高周波数成分を抽出し（高周波画像）、図４(ｅ)で示したように、超解像処理により得た高解像度化画像にその高周波数成分を加算（合成）する。
【００３３】
フレーム制御回路７は、垂直同期信号、水平同期信号、データイネーブル、同期クロックから、フレーム制御信号を生成する。高空間周波数強調画像データと拡大画像データとを１／２フレーム期間ごとに交互に切り替えて表示する場合には、フレーム制御回路７は、垂直同期信号の１期間の前半の１／２期間をハイ（又はロー）、後半の１／２期間をロー（又はハイ）としてフレーム制御信号を生成する。
【００３４】
データ線制御信号切替回路９は、高空間周波数強調画像データと拡大画像データを入力し、フレーム制御信号に基づいて、両画像データを切り替えて出力する。データ線制御信号切替回路９は、フレーム制御信号がハイ（又はロー）のときに高解像度表示データとして高空間周波数強調画像データを出力し、フレーム制御信号がロー（又はハイ）のときに高解像度表示データとして拡大画像データを出力する。よって、データ線制御信号切替回路９は、高空間周波数強調画像データと拡大画像データとを１／２フレーム期間ごとに交互に切り替えて出力する。１フレーム期間内で高空間周波数強調画像データを先に出力してもよいし、拡大画像データを先に出力してもよい。
【００３５】
そして、高解像度表示制御回路３は、高解像度表示データと高解像度水平開始信号と高解像度水平シフトクロックを高解像度データ線制御信号として出力し、高解像度垂直開始信号と高解像度垂直シフトクロックを高解像度走査線制御信号として出力する。
【実施例２】
【００３６】
実施例２は、実施例１に比較して、拡大画像の表示割合を少なくして高解像度化画像の表示割合を多くした点を特徴とする。これにより、実施例１よりも、更に動画ボヤケの改善が図られる効果がある。
【００３７】
図８は、本発明の実施例２の高解像度化処理の概念を説明する図である。図４と同様に、縦軸を画像スペクトルの強度、横軸を画像の空間周波数としたグラフ上で、各画像を表現している。図４と異なる点は、図８(d’)で示すように、拡大画像(d)に対して低周波通過フィルタ処理を行い、拡大画像(d)の周波数帯域を低周波数側へ狭くする点（例えば、f-max／２）である。低周波通過フィルタ処理とは、高周波数成分を除去して、低周波数成分を通過させる処理である。低周波通過フィルタ処理は、高解像度化処理回路６で実行される。これにより拡大+低域フィルタ画像(d’)を得る。
【００３８】
そして、図８(ｃ)で示すように、該拡大+低域フィルタ画像(d’)と高解像度化画像(b)の差分を高周波画像(c)とし、該高周波画像(c)を用いて高解像度化画像(b)の高空間周波数を強調して高空間周波数強調画像(e)を得る。そして、高空間周波数強調画像(e)と拡大+低域フィルタ画像(d’)を、1/2フレーム期間で切り替えて交互に擬似インパルス表示することで、知覚画像(h)を得る。
【００３９】
図9は、本発明の実施例２により動画ボヤケが改善されるメカニズムを説明する図である。図５と同様に、拡大+低域フィルタ画像(d’)と高解像度化画像の高空間周波数成分強調画像(ｅ)を、1/2フレーム期間で切り替えて交互に擬似インパルスとして表示している。図９(a)（ｂ）（ｃ）（ｄ）のぞれぞれは、図５(a)（ｂ）（ｃ）（ｄ）のそれぞれに対応する。
【００４０】
図９（ｃ）によれば、高空間周波数成分強調画像の表示画像プロファイルは高解像度化により、入力画像の表示画像プロファイルには見られない微細な変動構造が現れる。また、拡大+低域フィルタ画像(ｄ’)の表示画像プロファイルは高周波数成分が少なく、ほぼ除去された形態になっている。この方式によると、実施例１に比較して、知覚画像プロファイルの両端の変動部分の幅が小さくなり、過去の表示画像プロファイルにおいて、動画ボヤケに寄与する高空間周波数成分の積分効果が更に軽減されるため、動画ボヤケが抑制される。更に、実施例１と同様に全体ではホールド表示と等しい期間発光しているため、輝度の低下は発生しない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、液晶テレビや液晶モニタに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】動画ボヤケの発生メカニズムと改善メカニズムを説明する図。
【図２】擬似インパルス化に伴う輝度低下を改善するメカニズムを説明する図
【図３】輝度低下を改善する場合の処理経過毎の画像スペクトルの変化を示す図
【図４】本発明の高解像度化処理の概念を説明する図
【図５】本発明により動画ボヤケが改善されるメカニズムを説明する図
【図６】本発明の全体システムの構成
【図７】本発明の高解像度表示制御回路の構成
【図８】本発明の実施例２の高解像度化処理の概念を説明する図
【図９】本発明の実施例２により動画ボヤケが改善されるメカニズムを説明する図
【符号の説明】
【００４３】
１‥表示パネル、２‥入力データ処理回路、３‥高解像度表示制御回路、４‥データ線駆動回路、５‥走査線駆動回路、６‥高解像度化処理回路、７‥フレーム制御回路、８‥拡大処理回路、９‥データ線制御信号切替回路。
【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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