JP4854252B2 - 画像処理方法および画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理方法および画像処理装置に関する。

特開平０６−１７８１５３号公報（特許文献１）は、ヒストグラムを検出しγ変換を行なうことを開示している。
特開平０６−１７８１５３号公報

図１は、入力された画像の変化を示す。この画像は、グラデーションの輝度が時間とともに単調増加する動画である。

次に、特許文献１により図１の入力画像を処理した場合について説明する。図２は図１における入力画像の第ｉフレーム目の画像とｉ＋１フレーム目の画像を処理した際の過程を説明する図である。

図２（ａ）はｉフレームの画像のヒストグラムを示している。ただし、このヒストグラムは全２５６階調について画像データの出現頻度をカウントした場合のヒストグラムである。ｉフレームの画像は６４階調付近に全画素数が集中したヒストグラムであったことを示している。

特許文献１では全階調を４カテゴリーに分割して二値でヒストグラムを検出している。すなわち、あるカテゴリーのヒストグラムが基準値を超えた場合そのカテゴリーのヒストグラムを「Ｈ」、基準値を越えない場合そのカテゴリーのヒストグラムを「Ｌ」としている。この手法により検出されたｉフレームのヒストグラムは図２（ｂ）のように、０〜６３階調のカテゴリーと、６４〜１２７階調のカテゴリーのみが基準値を超えたヒストグラムとなる。このときγカーブは図２（ｃ）のようになる。

ｉフレームの画像は図２（ｃ）に示すγカーブにより変換されるため、図２（ｄ）に示すように全体的に明るい画像に変換されて表示される。

図２（ｅ）はｉ＋１フレームの画像のヒストグラムを示す。ｉ＋１フレームの画像はｉフレームの画像よりやや輝度が増加した画像である。特許文献１の手法により検出されたヒストグラムは図２（ｆ）のようになる。つまり、０〜６３階調のカテゴリーはヒストグラムが基準値に満たないため「Ｌ」、６４〜１２７階調のカテゴリーはヒストグラムが基準値を超えたため「Ｈ」となる。したがって、γカーブは図２（ｇ）のようになる。

ｉ＋１フレームの画像は図２（ｇ）に示すγカーブにより変換される。図２（ｇ）のγカーブは図２（ｃ）のγカーブより低階調部をつぶしているため、ｉ＋１フレームの画像は図２（ｈ）に示すように図２（ｄ）より暗い画像となり表示される。

入力画像は時間とともに輝度が単調増加する画像であるが、特許文献１によるγ変換を行なうと、上述したようにｉフレームからｉ＋１フレームになる際に輝度が逆転する。このような輝度逆転は画面のちらつきとして観察されるため、画質が劣化する。

特許文献１ではヒストグラム値を「Ｈ」、「Ｌ」の二値としているが、これを多値としても画面のちらつきは残る。なぜなら、図１のようにヒストグラムが集中している画像が時間とともに階調軸方向に輝度変化すると、原画の輝度変化がわずかであってもヒストグラムの形が大きく変わるためである。

このように集中度合いの大きなヒストグラムが前記のカテゴリーをまたいで移動するとき、複数カテゴリーに分割して検出されたヒストグラムの形状は大きな変化が発生する。ヒストグラム形状が大きく変化することでγ変換特性も大きく変化し、画面のちらつきが発生する。

本発明の目的は、動画像を処理する際に画面のちらつきを低減した画像データを得ることである。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像処理方法は、
入力画像データに対してγ変換を行うため、γ変換の変換特性を決定する画像処理方法であって、
画像データを構成する複数の画素の各階調値に基づいて、所定の第一の階調範囲の一部に対応した第二の階調範囲に含まれる階調値を有する画素数に相当する第二の統計量を取得する第一の取得ステップと、
前記第一の階調範囲に含まれる階調値を有する画素数に対応する第一の統計量を取得する第二取得ステップと、
前記第二取得ステップで取得した前記第一の統計量に基づいて、前記第一の統計量の値が大きいほど、前記第二の統計量の値が小さくなるように、前記第二の統計量を調整する調整ステップと、
前記調整ステップで調整された前記第二の統計量に基づいて、γ変換の変換特性を決定する決定ステップと、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る画像処理方法は、
入力画像データに対してγ変換を行うため、γ変換の変換特性を決定する画像処理方法であって、
入力画像データを構成する画素の階調値０〜ｎ（ｎ≧２５５）を少なくとも４つのカテゴリに分割した各階調範囲を用いてヒストグラムを生成する際に、階調値０を含むカテゴリの変換特性を決定するために使用する第一の統計量と、階調値ｎを含むカテゴリの変換特性を決定するために使用する第二の統計量とを、入力画像データを構成する複数の画素
の各階調値から検出する検出ステップと、
階調値０を含むカテゴリに少なくとも隣接するカテゴリの統計量と前記第一の統計量とに基づいて、低階調側におけるヒストグラム分布度合いを示す第一の分布量を生成するとともに、階調値ｎを含むカテゴリに少なくとも隣接するカテゴリの統計量と前記第二の統計量とに基づいて、高階調側におけるヒストグラム分布度合いを示す第二の分布量を生成する生成ステップと、
前記生成ステップで生成した前記第一の分布量に対応する第一のゲイン、および前記第二の分布量に対応する第二のゲインを決定し、当該各ゲインを用いて、それぞれ前記第一および第二の統計量を調整する調整ステップと、
予め用意された複数種類の変換特性データから、調整された前記第一の統計量に基づいて階調値０を含むカテゴリおよび該階調値０を含むカテゴリに少なくとも隣接するカテゴリに対応する第一の変換特性データを選択するとともに、調整された前記第二の統計量に基づいて階調値ｎを含むカテゴリに対応する第二の変換特性データを選択し、前記第一の変換特性データと前記第二の変換特性データとを用いて、γ変換の変換特性を決定する決定ステップと、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る画像処理装置は、
入力画像データに対してγ変換を行うため、γ変換の変換特性を決定する画像処理装置であって、
画像データを構成する複数の画素の各階調値に基づいて、所定の第一の階調範囲の一部に対応した第二の階調範囲に含まれる階調値を有する画素数に相当する第二の統計量を取得する第一取得手段と、
前記第一の階調範囲に含まれる階調値を有する画素数に対応する第一の統計量を取得する第二取得手段と、
前記第二取得手段で取得した前記第一の統計量に基づいて、前記第一の統計量の値が大きいほど、前記第二の統計量の値が小さくなるように、前記第二の統計量を調整する調整手段と、
前記調整手段で調整された前記第二の統計量に基づいて、γ変換の変換特性を決定する決定手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る画像処理装置は、
入力画像データに対してγ変換を行うため、γ変換の変換特性を決定する画像処理装置であって、
入力画像データを構成する画素の階調値０〜ｎ（ｎ≧２５５）を少なくとも４つのカテゴリに分割した各階調範囲を用いてヒストグラムを生成する際に、階調値０を含むカテゴリの変換特性を決定するために使用する第一の統計量と、階調値ｎを含むカテゴリの変換特性を決定するために使用する第二の統計量とを、入力画像データを構成する複数の画素の各階調値から検出する検出手段と、
階調値０を含むカテゴリに少なくとも隣接するカテゴリの統計量と前記第一の統計量とに基づいて、低階調側におけるヒストグラム分布度合いを示す第一の分布量を生成するとともに、階調値ｎを含むカテゴリに少なくとも隣接するカテゴリの統計量と前記第二の統計量とに基づいて、高階調側におけるヒストグラム分布度合いを示す第二の分布量を生成する生成手段と、
前記生成手段で生成した前記第一の分布量に対応する第一のゲイン、および前記第二の分布量に対応する第二のゲインを決定し、当該各ゲインを用いて、それぞれ前記第一および第二の統計量を調整する調整手段と、
予め用意された複数種類の変換特性データから、調整された前記第一の統計量に基づいて階調値０を含むカテゴリおよび該階調値０を含むカテゴリに少なくとも隣接するカテゴリに対応する第一の変換特性データを選択するとともに、調整された前記第二の統計量に基づいて階調値ｎを含むカテゴリに対応する第二の変換特性データを選択し、前記第一の変換特性データと前記第二の変換特性データとを用いて、γ変換の変換特性を決定する決定手段と、を有することを特徴とする。

動画像を処理する際に画面のちらつきを低減した画像データを得られる。

以下、図面を参照して、この発明の最良な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。

（テレビジョン装置の実施の形態）
まず、図１１を用いて本発明が適用可能なテレビジョン装置について説明する。図１１は、本発明に係るテレビジョン装置のブロック図である。テレビジョン装置は、セットトップボックス（ＳＴＢ）５０１と、画像表示装置５０２と、を備える。

セットトップボックス（ＳＴＢ）５０１は、受信回路５０３およびＩ／Ｆ部５０４を有する。受信回路５０３は、チューナーやデコーダ等からなり、衛星放送や地上波等のテレビ信号、ネットワークを介したデータ放送等を受信し、復号化した映像データをＩ／Ｆ部５０４に出力する。Ｉ／Ｆ部５０４は、映像データを画像表示装置５０２の表示フォーマットに変換して画像表示装置５０２に画像データを出力する。

画像表示装置５０２は、表示パネル２００、制御回路５０５、駆動回路５０６を有する。画像表示装置５０２に含まれる制御回路５０５は、入力した画像データに表示パネル２００に適した補正処理等の画像処理を施すともに、駆動回路５０６に画像データ及び各種制御信号を出力する。制御回路５０５は、一例として図１０におけるタイミング発生回路４０４が挙げられる。駆動回路５０６は、入力された画像データに基づいて、表示パネル２００に駆動信号を出力し、表示パネル２００上にはテレビ映像が表示されることとなる。駆動回路５０６は、一例として図１０における変調回路４０２や走査回路４０３が挙げられる。表示パネル２００は、以下の実施の形態では図１０に示すようにマルチ電子源４０１を例に挙げる。マルチ電子源４０１として、例えば、ＦＥＤ、ＰＤＰ、ＬＣＤディスプレイ、ＬＥＤ、ＥＬディスプレイ等の種々の表示パネルを用いることができる。

なお、受信回路５０３とＩ／Ｆ部５０４は、セットトップボックス（ＳＴＢ）５０１として画像表示装置５０２とは別の筐体に収められていてもよいし、また画像表示装置５０２と同一の筐体に収められていてもよい。

まず、この発明の実施形態による表示装置の駆動回路について説明する。

変調信号の変調方法としては、変調信号の時間幅を変調するパルス幅変調や変調信号の振幅を変調する振幅変調を採用できる。単純なパルス幅変調であれば変調信号の振幅を一定としてパルス幅を階調データ（表示したい明るさを示すデータであって、例えば輝度データ）に応じて決定すればよい。その場合変調回路４０２には階調データを直接入力すればよい。また単純な振幅変調であれば変調信号のパルス幅を一定として振幅を階調データに応じて決定すればよい。その場合も変調回路４０２には階調データを直接入力すればよい。

図１０に示すように、マルチ電子源４０１を駆動する本実施形態による駆動回路においては、変調回路４０２、走査回路４０３、タイミング発生回路４０４、データ変換回路４０５、マルチ電源回路４０６および走査電源回路４０７を有して構成されている。この駆動回路は、画像表示装置における画像表示部の一部を構成する。

マルチ電子源４０１は表示素子として表面伝導型放出素子１００１を有している。ここでは表示素子として表面伝導型放出素子を用いているが、表示素子としてはスピント型の電子放出素子や、エレクトロルミネッセンス素子など種々の素子を用いることができる。なお、表示素子として表面伝導型放出素子などの電子放出素子を用いる場合は、電子放出素子が放出する電子が蛍光体に照射されることで光が生じる。この光によって画像が表示される。光の明るさは電子放出素子からの所定時間内における電子の照射量で制御することができる。電子放出素子からの電子の照射量は電子放出素子に印加される電圧の大きさ、時間幅によって制御できる。従って、走査信号の電位と変調信号の電位との電位差や走
査信号印加期間内の変調信号の印加時間を制御することで所望の照射量を得ることができる。

マルチ電子源４０１は複数の表示素子をマトリックス駆動できるように接続する複数の走査配線１００２と複数の変調配線１００３を有している。この走査配線１００２に前記走査信号が印加され、変調配線１００３に変調信号が印加される。

変調回路４０２は、マルチ電子源４０１の変調配線である列方向配線に接続されている。変調回路４０２は、データ変換回路４０５から入力された変調データに基づいて変調した変調信号を、複数の電子源にそれぞれ接続する列方向配線に与える、変調手段として機能する。

走査回路４０３は、マルチ電子源４０１の行方向配線に接続されており、変調回路４０２の出力によって駆動されるべき表示素子が接続される走査配線に選択信号（走査信号）を供給する回路である。一般的には、一行ずつ順次行選択する線順次走査が行われるが、これに限定されるものではなく、飛び越し走査や複数行を選択したり面状に選択したりすることも可能である。すなわち、走査回路４０３は、マルチ電子源４０１に含まれる複数電子源のうち駆動対象となる複数の電子源が接続される行方向配線に対して所定時間に選択電位を与え、それ以外の時間に非選択電位を与えて、行選択をする選択手段として機能する。

タイミング発生回路４０４は、変調回路４０２、走査回路４０３およびデータ変換回路４０５のタイミング信号を発生する回路である。

データ変換回路４０５は、外部からマルチ電子源４０１に要求する明るさを示す階調データ（輝度データ）を変調回路４０２に適した駆動波形データフォーマットに変換するデータ変換を行う回路である。

＜実施例１＞
図３は本実施例のデータ変換回路４０５の回路ブロック図である。１３はγカーブ生成部、１〜４はヒストグラムカウンタ、５、６は加算器、７、８は乗算器、９はゲインテーブル、１０は中間調補間部、１１はカーブセットメモリ、１２はγテーブル、１４、１５はリミッタである。

入力された画素データはγテーブル１２により非線形変換（γ変換）されて出力される。γテーブル１２はＲＡＭであり、γカーブ生成部１３がフレーム毎にγテーブル１２内のγカーブを書き換えている。これにより、入力画像に応じて良好なγ変換を行なうことができる。なお画素データとは画像を形成する画素の階調を指定する階調データである。例えば入力される輝度データをこの階調データとして用いることができる。輝度データに種々の補正を加えたデータを階調データとして用いることもできる。なお一つの画素を互いに異なる複数の色（例えばR,G,B）に対応するサブ画素で構成する場合は、該複数のサブ画素によって示されるべき一つの画素の輝度を示すデータをここでいう画素データとして用いることもできる。または各サブ画素の階調を指定するデータをここでいう画素データとして用いることもできる。なお非線形変換の変換特性とは、入力値と出力値との関係のことをいう。すなわち、入力値に対して出力値を定める条件が変換特性である。より具体的には、入力値を横軸にとり、出力値を縦軸にとって示される関係線が変換特性を示すことになる。ここではγカーブが変換特性に相当する。

本実施例では、入力画素データは８ビット（０〜２５５階調）とし、画素データのレンジ０〜２５５を４つのカテゴリーに分割して画素データの出現頻度をカウントする例を説
明する。ヒストグラムを検出してγ変換を行なう場合、全階調それぞれのヒストグラムを検出する構成にすると回路の構成が大規模になるからである。ヒストグラム検出は一つの画像毎に行なっている。垂直方向の画素数が１０８０個、水平方向の画素数が１９２０個の場合、１０８０×１９２０個の画素データが１回のヒストグラム検出の対象となる。ひとつの画像分のヒストグラムが検出された後、該検出結果はリセットされる。続いて、該画像に続く画像分のヒストグラムが検出される。

カウンタ１は０〜６３階調のヒストグラムに対応した値「ｈ１」を出力する。カウンタ２は６４〜１２７階調のヒストグラムに対応した値「ｈ２」を出力する。カウンタ３は１２８〜１９１階調のヒストグラムに対応した値「ｈ３」を出力する。カウンタ４は１９２〜２５５階調のヒストグラムに対応した値「ｈ４」を出力する。

図４はカウンタ１の詳細図である。２０はカウンタ、２１は割り算部である。

カウンタ２０は０〜６３階調のいずれかの階調を指定する画素データが入力された場合にカウント値を「１」増加する。１フレーム分のカウントが終了するとリセット信号Rstがカウンタ２０に入力され、カウント値を割り算部２１に出力し、カウンタを０にリセットする。

割り算部２１ではカウンタ２０から出力されたカウント値（ヒストグラム）を、後段の処理で使用しやすい値になるようにスケーリングする。具体的には、カーブセットメモリ１１内にあるγカーブ群の番号（Ｎｏ．０〜６３）に対応する大きさになるようにスケーリングする。このスケーリングは、全画素数（例えば１０８０×１９２０＝２０７３６００個）分の値にもなり得るカウント値を、処理しやすい値に変更する処理である。従ってこのスケーリングそのものはγ変換の変換特性に影響を与える調整には相当しない。このスケーリングにより、カウンタ１の出力「ｈ１」は、０〜６３階調のヒストグラムに対応した値になる。カーブセットメモリ１１内の処理は後述する。

同様にカウンタ２は６４〜１２７階調のヒストグラムに対応した値「ｈ２」を出力し、カウンタ３は１２８〜１９１階調のヒストグラムに対応した値「ｈ３」を出力し、カウンタ４は１９２〜２５５階調のヒストグラムに対応した値「ｈ４」を出力する。

加算器５はカウンタ１の出力「ｈ１」とカウンタ２の出力「ｈ２」とを加算して加算値「ａ１」を出力する。加算値「ａ１」により０〜１２７階調にどの程度ヒストグラムが集中しているかを検出できる。つまり、加算値「ａ１」が大きければ、０〜１２７階調にヒストグラムが集中していることが分かる。本実施例では加算値「ａ１」を０〜６３階調近傍のヒストグラム分布状態を表す値として利用する。

一方、加算器６はカウンタ３の出力「ｈ３」とカウンタ４の出力「ｈ４」とを加算して加算値「ａ２」を出力する。加算値「ａ２」は１９２〜２５５階調近傍のヒストグラム分布状態を表す値として利用する。

ゲインテーブル９は、加算値「ａ１」、加算値「ａ２」が大きいほど小さい値（ゲイン「ｇ１」、ゲイン「ｇ２」）を出力するようなテーブルである。ここで、ゲイン「ｇ１」は加算値「ａ１」に対する出力、ゲイン「ｇ２」は加算値「ａ２」に対する出力である。図５において、ゲインは０．５から１としているが、これに限定されない。図５はゲインテーブル９の一例を示す。ゲインテーブル９の出力であるゲイン「ｇ１」、ゲイン「ｇ２」は乗算器７、８により「ｈ１」、「ｈ４」にそれぞれ乗算される。すなわち、ヒストグ
ラム検出の結果として得られる統計量であるｈ１もしくはｈ４は、階調値の分布状態に対応した値（ここではヒストグラムの集中を示す値）であるゲインによって調整される。なおここで、乗算器７、８へゲインｇ１、ｇ２を出力するタイミングを制御してもよい。タイミングは、ゲインテーブル９の後に遅延部、またはヒストグラムカウンタ１、４と乗算器７、８の間に遅延部を設けることにより制御する。

例えば、０〜６３階調近傍にヒストグラムが集中した画像（０から６３階調のいずれかの階調を指定する画素データの比率が、基準となる状態に対して比較的大きい場合；全体的に暗い画像）の場合、加算値「ａ１」は大きな値となる。一方この場合、１９２〜２５５階調近傍はヒストグラムが少ないため加算値「ａ２」は小さい値となる。したがって、加算値「ａ１」に対応するゲインテーブル９の出力「ｇ１」は「１より小さい値」となり、加算値「ａ２」に対応する出力「ｇ２」は「１」となる。「ｈ１」は乗算器７でゲイン「ｇ１」が乗算されゲインダウンされた値「Ｃ１」となり、「ｈ４」はそのまま「Ｃ２（＝ｈ４）」として乗算器８から出力される。

乗算器７、８の出力Ｃ１、Ｃ２はそれぞれ、低階調側カーブ番号指定値、高階調側カーブ番号指定値としてリミッタ１４、１５を通過した後、中間調補間部１０に入力される。リミッタ１４、１５は、それぞれＣ１、Ｃ２がカーブセットメモリ１１にメモリされているカーブの本数を超えないように上限を制限する。本実施例では、低階調側、高階調側のγカーブとしてそれぞれ６５本（カーブＮｏ．０〜６４）記憶しているため、リミッタ１４、１５はＣ１、Ｃ２の値が６４を超えた場合６４以下に制限する処理を実行する。

カーブセットメモリ１１には低階調側のγカーブ、高階調側のγカーブがそれぞれ複数本のデータとして記憶されている。図６はカーブセットメモリ１１に記憶されているγカーブ群の例である。低階調側のγカーブ群は０〜１２８階調の入力に対する出力が、高階調側のγカーブ群は１９２〜２５５階調の入力に対する出力が規定されている。

本実施例では、低階調側に６５本（Ｂ０〜Ｂ６４）、高階調側に６５本（Ｗ０〜Ｗ６４）のγカーブが記憶されているものとする。低階調側は添え字（Ｂｉのｉ）が小さいほど黒をしずめるカーブである。高階調側は添え字（Ｗｉのｉ）が小さいほど白を持ち上げるカーブである。

低階調側カーブ番号Ｃ１、高階調側カーブ番号Ｃ２が入力されると、中間調補間部１０はＣ１、Ｃ２に応じたγカーブをカーブセットメモリ１１から読み込む。本実施例では、低階調側カーブ番号Ｃ１が入力された場合Ｂ（Ｃ１）のγカーブを読み込み、高階調側カーブ番号Ｃ２が入力された場合Ｗ（Ｃ２）のγカーブを読み込む。このとき、低階調側カーブ番号Ｃ１又は高階調側カーブ番号Ｃ２いずれか一方が決まった際に、他方を自動的に決定する構成としても良い。

低階調側のγカーブ、高階調側のγカーブが読み込まれると、次に中間調補間部１０は中間調である１２９〜１９１階調の入力に対応する出力を線形補間により求める。これにより、０〜２５５の全ての階調に対する出力が規定され、そのγカーブをγテーブル１２に書き込む。

γテーブル１２に書き込むタイミングは、中間調補間部１０により制御され、垂直帰線期間にγカーブが書き込まれる。タイミングを制御することにより、ヒストグラムを検出した画像を形成するための画素データにγカーブを適用することができる。ただし、連続する画像にはある程度の相関がある場合が多いので、ある画像を形成するための画素データに対して、それよりも前の画像を形成するための画素データに基づいて検出したヒストグラムによって決定したγカーブを適用することもできる。また、γテーブル１２の前に
遅延回路を設けてγカーブを適用するタイミングを制御してもよい。

入力された画像データはγテーブル１２によりγ変換され出力される。

次に、本実施例による具体的な処理について説明する。

図１のような画像が入力された場合を例に説明する。図７はこれらの画像のｉフレームとｉ＋１フレームを本実施例で処理する過程を示す。

まず、ｉフレームを処理する過程を説明する。図７（ａ）はｉフレームの画像のヒストグラムを示している。ただし、図７（ａ）に示すヒストグラムは全２５６階調について画素データの出現頻度をカウントした場合のヒストグラムである。ｉフレームの画像は６４階調付近に全画素数が集中したヒストグラムであったことを示している。

カウンタ１〜４により検出されたヒストグラムに対応した値ｈ１〜ｈ４は図７（ｂ）に示すようになる。図７（ｂ）に示すヒストグラムは、ｉフレームを表す画素データ群を構成する各画素データが存在可能な４つのカテゴリー（範囲）からなり、各カテゴリーに含まれる画素データの度数（出現頻度）を示す。このとき、ｈ１〜ｈ４は以下の値であったとする。
ｈ１＝６０ （式１）
ｈ２＝１００
ｈ３＝０
ｈ４＝０

このとき、加算器５、６の出力である加算値「ａ１」、「ａ２」は以下の値である。
ａ１＝ｈ１＋ｈ２＝１６０ （式２）
ａ２＝ｈ３＋ｈ４＝０ （式３）

加算値「ａ１」が加算値「ａ２」より大きいため低階調側にヒストグラムが集中していると判断する。上記の加算値ａ１、ａ２を図５のゲインテーブルに入力することで、以下のゲイン「ｇ１」、「ｇ２」が得られる。
ｇ１＝０．５ （式４）
ｇ２＝１ （式５）

乗算器７、８によりｈ１、ｈ４にゲインｇ１、ｇ２を乗算し、カーブ番号「Ｃ１」、「Ｃ２」は以下のようになる。
Ｃ１＝ｈ１×ｇ１＝３０ （式６）
Ｃ２＝ｈ４×ｇ２＝０ （式７）

ヒストグラムが集中している低階調側のカーブ番号Ｃ１はゲインｇ１によりゲインダウンされる。これによりヒストグラムの集中度合いが大きい低階調側の輝度が変化しても、カーブ番号の変化は小さく抑えることができる。つまり、複数カテゴリーに分割して検出されたヒストグラムの形状が大きく変化することなく、画面のちらつきを低減できる。一方高階調側はヒストグラムが少ないため、画面のちらつきが発生する可能性は低く、カーブ番号の変化を抑制する必要がない。

これにより、中間調補間部１０では、低階調側としてＢ（３０）、高階調側としてＷ（０）のγカーブをカーブセットメモリ１１から読み込む。

中間調補間部１０で１２９〜１９１階調の入力に対する出力値を補間することにより、
図７（ｃ）のγカーブが得られ、このγカーブにより画像変換され図７（ｄ）の画像となり表示される。

次にｉ＋１フレームの画像を処理する過程を説明する。図７（ｅ）はｉ＋１フレームの画像のヒストグラムを示している。このときヒストグラムに対応した値ｈ１〜ｈ４は図７（ｆ）のようになる。ｈ１〜ｈ４の値は以下である。
ｈ１＝４０ （式８）
ｈ２＝１２０
ｈ３＝０
ｈ４＝０

このとき、加算器５、６の出力である加算値「ａ１」、「ａ２」は以下の値である。
ａ１＝ｈ１＋ｈ２＝１６０ （式９）
ａ２＝ｈ３＋ｈ４＝０ （式１０）

上記のａ１、ａ２を図５のゲインテーブルに入力することで、以下のゲイン「ｇ１」、「ｇ２」が得られる。
ｇ１＝０．５ （式１１）
ｇ２＝１ （式１２）

乗算器７、８によりｈ１、ｈ４にゲインｇ１、ｇ２を乗算し、カーブ番号「Ｃ１」、「Ｃ２」は以下のようになる。
Ｃ１＝ｈ１×ｇ１＝２０ （式１３）
Ｃ２＝ｈ４×ｇ２＝０ （式１４）

これにより、中間調補間部１０で図７（ｇ）に示すγカーブが作成され、図７（ｈ）のような画像に変換される。

ｉフレームの低階調側カーブ番号Ｃ１は（式６）のように「３０」、ｉ＋１フレームのカーブ番号Ｃ１は（式１３）のように「２０」であり、ｉフレームとｉ＋１フレームのカーブ番号の差は「１０」である。一方、ゲインｇ１をかける前のカーブ番号であるｈ１は（式１）、（式８）よりｉフレームが「６０」、ｉ＋１フレームが「４０」であり、その差は「２０」である。つまり、ヒストグラムが集中している場合はゲイン０．５をかけることで、カーブ番号の変化量が「２０」から「１０」に半減しており、γカーブの時間変化が鈍感になっている。これにより、ヒストグラムが集中した画像が輝度変化する際の画面のちらつきを低減することが可能である。言い換えると、集中度合いの大きなヒストグラムがカテゴリーをまたいで移動するとき、複数カテゴリーに分割して検出されたヒストグラムの形状が大きく変化することなく、画面のちらつきを低減できる。
すなわち、この実施例においては、非線形変換の変換特性を決定するための統計値として、ある階調値の範囲（カテゴリー；ここでは０から６３、もしくは１９２から２５５）の階調を指定する画素データの数を示す値を求める。その求めた値を、該階調値の範囲を少なくとも含み、かつ該階調値の範囲よりも広く、かつ全階調の範囲よりも狭い範囲（ここでは０から１２７、もしくは１２８から２５５）を指定する画像データの数を示す値に基づいて調整する。該調整した値に基づいて非線形変換の変換特性を決定する。これによって変換特性の望ましくない変動を抑制している。

＜実施例２＞
図８は本実施例の回路ブロック図である。図３と同じ処理を行なうブロックは同じ符号を記した。

カウンタ１、４により、それぞれ０〜６３階調、１９２〜２５５階調のヒストグラムに対応する値ｈ１、ｈ４をカウントする。

本実施例では、ＡＰＬ検出部５０により画像のＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ）ａ３を検出する。本実施例では分布状態を表す値としてａ３を使用する。つまり、ａ３が小さいほど低階調側にヒストグラムが集中しており、ａ３が大きいほど高階調側にヒストグラムが集中していると判断する。なおＡＰＬ値は、一つの画像を形成するための複数の画素データの階調値の総和として求めることができる。ただし、画像の明るさが評価できる値であればよいので、厳密な総和を求めることは必ずしも必要ではない。ＡＰＬに基づくヒストグラム集中の判断の結果に基づいて、ヒストグラム検出の結果を調整するための値を出力するのは、以下で説明するゲインテーブルにより行なう。尚、分布状態を表す値を求めるために、画像（画素データ）の階調値の分散を用いても良い。

ゲインテーブル５１は低階調側のゲインを、ゲインテーブル５２は高階調側のゲインを記憶したテーブルである。図９（ａ）及び（ｂ）はゲインテーブル５１、５２の一例を示す。

ゲインテーブル５１はＡＰＬａ３が低ければ、低階調側にヒストグラムが集中していると判断し小さいゲインｇ１を出力する。ＡＰＬａ３が高ければ、低階調側にはヒストグラムが少ないと判断し大きいゲインｇ１を出力する。

ゲインテーブル５２はａ３が低ければ、高階調側にヒストグラムが少ないと判断し大きいゲインｇ２を出力する。ａ３が高ければ、高階調側にヒストグラムが集中していると判断し小さいゲインｇ２を出力する。

ゲインｇ１、ｇ２は実施例１と同様に、乗算器７、８でそれぞれｈ１、ｈ４に乗算される。以降の処理は実施例１と同様である。

以上のように、ＡＰＬにより低階調側、高階調側のヒストグラム分布状態を検出し、γカーブを決定することにより、実施例１と同様に動画像を処理する際に画面のちらつきを低減することができる。

入力動画像例である。 従来例で図１の入力画像を処理した例である。 実施例１のデータ変換回路の回路ブロック図である。 カウンタの詳細図である。 ゲインテーブルの例である。 カーブセットの例である。 実施例１で図１の入力画像を処理した例である。 実施例２のデータ変換回路の回路ブロック図である。 ゲインテーブルの例である。 本実施例に係る駆動回路のブロック図である。 本実施例に係るテレビジョン装置のブロック図である。

符号の説明

１〜４ カウンタ
５、６ 加算器
７、８ 乗算器
９ ゲインテーブル
１０ 中間調補間部
１１ カーブセットメモリ
１２ γテーブル
１３ γカーブ生成部
１４、１５ リミッタ
２０ カウンタ
２１ 割り算部
５０ ＡＰＬ検出部
５１、５２ ゲインテーブル

Claims (8)

1. 入力画像データに対してγ変換を行うため、γ変換の変換特性を決定する画像処理方法であって、
   画像データを構成する複数の画素の各階調値に基づいて、所定の第一の階調範囲の一部に対応した第二の階調範囲に含まれる階調値を有する画素数に相当する第二の統計量を取得する第一取得ステップと、
   前記第一の階調範囲に含まれる階調値を有する画素数に対応する第一の統計量を取得する第二取得ステップと、
   前記第二取得ステップで取得した前記第一の統計量に基づいて、前記第一の統計量の値が大きいほど、前記第二の統計量の値が小さくなるように、前記第二の統計量を調整する調整ステップと、
   前記調整ステップで調整された前記第二の統計量に基づいて、γ変換の変換特性を決定する決定ステップと、を有する画像処理方法。
2. 前記第一取得ステップは更に、前記第一の階調範囲とは異なる第三の階調範囲の一部に対応した第四の階調範囲に含まれる階調値を有する画素数に対応する第四の統計量を取得し、
   前記第二取得ステップは更に、前記第三の階調範囲に含まれる階調値を有する画素数に対応する第三の統計量を取得し、
   前記調整ステップは更に、前記第二取得ステップで取得した前記第三の統計量に基づいて、前記第三の統計量の値が大きいほど、前記第四の統計量の値が小さくなるように、前記第四の統計量を調整し、
   前記決定ステップは、前記調整ステップで調整された前記第二の統計量及び前記第四の統計量に基づいて、γ変換の変換特性を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
3. 前記第二の階調範囲は、前記第一の階調範囲における最も低い階調値を含む範囲であり、前記第四の階調範囲は、前記第三の階調範囲における最も高い階調値を含む範囲であることを特徴とする請求項２に記載の画像処理方法。
4. 前記決定ステップは、前記調整ステップで調整された前記第二の統計量及び前記第四の統計量を用いて、予め用意された複数種類の変換特性データから選択して、変換特性を決定することを特徴とする請求項２または３に記載の画像処理方法。
5. 前記決定ステップは、前記調整ステップで調整された前記第二の統計量を用いて、前記第一の階調範囲に含まれる階調値を有する画素のための変換特性を決定し、前記調整ステップで調整された前記第四の統計量を用いて、前記第四の階調範囲に含まれる階調値を有する画素のための変換特性を決定することを特徴とする請求項２から４のいずれか１つに記載の画像処理方法。
6. 入力画像データに対してγ変換を行うため、γ変換の変換特性を決定する画像処理方法であって、
   入力画像データを構成する画素の階調値０〜ｎ（ｎ≧２５５）を少なくとも４つのカテゴリに分割した各階調範囲を用いてヒストグラムを生成する際に、階調値０を含むカテゴリの変換特性を決定するために使用する第一の統計量と、階調値ｎを含むカテゴリの変換特性を決定するために使用する第二の統計量とを、入力画像データを構成する複数の画素の各階調値から検出する検出ステップと、
   階調値０を含むカテゴリに少なくとも隣接するカテゴリの統計量と前記第一の統計量とに基づいて、低階調側におけるヒストグラム分布度合いを示す第一の分布量を生成するとともに、階調値ｎを含むカテゴリに少なくとも隣接するカテゴリの統計量と前記第二の統計量とに基づいて、高階調側におけるヒストグラム分布度合いを示す第二の分布量を生成する生成ステップと、
   前記生成ステップで生成した前記第一の分布量に対応する第一のゲイン、および前記第二の分布量に対応する第二のゲインを決定し、当該各ゲインを用いて、それぞれ前記第一および第二の統計量を調整する調整ステップと、
   予め用意された複数種類の変換特性データから、調整された前記第一の統計量に基づいて階調値０を含むカテゴリおよび該階調値０を含むカテゴリに少なくとも隣接するカテゴリに対応する第一の変換特性データを選択するとともに、調整された前記第二の統計量に基づいて階調値ｎを含むカテゴリに対応する第二の変換特性データを選択し、前記第一の変換特性データと前記第二の変換特性データとを用いて、γ変換の変換特性を決定する決定ステップと、を有する画像処理方法。
7. 入力画像データに対してγ変換を行うため、γ変換の変換特性を決定する画像処理装置であって、
   画像データを構成する複数の画素の各階調値に基づいて、所定の第一の階調範囲の一部に対応した第二の階調範囲に含まれる階調値を有する画素数に相当する第二の統計量を取得する第一取得手段と、
   前記第一の階調範囲に含まれる階調値を有する画素数に対応する第一の統計量を取得する第二取得手段と、
   前記第二取得手段で取得した前記第一の統計量に基づいて、前記第一の統計量の値が大きいほど、前記第二の統計量の値が小さくなるように、前記第二の統計量を調整する調整手段と、
   前記調整手段で調整された前記第二の統計量に基づいて、γ変換の変換特性を決定する決定手段と、を有する画像処理装置。
8. 入力画像データに対してγ変換を行うため、γ変換の変換特性を決定する画像処理装置であって、
   入力画像データを構成する画素の階調値０〜ｎ（ｎ≧２５５）を少なくとも４つのカテゴリに分割した各階調範囲を用いてヒストグラムを生成する際に、階調値０を含むカテゴリの変換特性を決定するために使用する第一の統計量と、階調値ｎを含むカテゴリの変換
   特性を決定するために使用する第二の統計量とを、入力画像データを構成する複数の画素の各階調値から検出する検出手段と、
   階調値０を含むカテゴリに少なくとも隣接するカテゴリの統計量と前記第一の統計量とに基づいて、低階調側におけるヒストグラム分布度合いを示す第一の分布量を生成するとともに、階調値ｎを含むカテゴリに少なくとも隣接するカテゴリの統計量と前記第二の統計量とに基づいて、高階調側におけるヒストグラム分布度合いを示す第二の分布量を生成する生成手段と、
   前記生成手段で生成した前記第一の分布量に対応する第一のゲイン、および前記第二の分布量に対応する第二のゲインを決定し、当該各ゲインを用いて、それぞれ前記第一および第二の統計量を調整する調整手段と、
   予め用意された複数種類の変換特性データから、調整された前記第一の統計量に基づいて階調値０を含むカテゴリおよび該階調値０を含むカテゴリに少なくとも隣接するカテゴリに対応する第一の変換特性データを選択するとともに、調整された前記第二の統計量に基づいて階調値ｎを含むカテゴリに対応する第二の変換特性データを選択し、前記第一の変換特性データと前記第二の変換特性データとを用いて、γ変換の変換特性を決定する決定手段と、を有する画像処理装置。

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