JPH09154044A

JPH09154044A - 画像表示方法及びその装置

Info

Publication number: JPH09154044A
Application number: JP7307058A
Authority: JP
Inventors: Takeo Azuma; 健夫吾妻; Atsushi Morimura; 淳森村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 1997-06-10
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: US6266102B1; JP3003561B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画像周辺の無画部境界の影響を受けず、画像
中央部での相対的なコントラスト低下を起こさず、少な
い回路規模及び演算量で、コントラストの改善された画
像を表示する画像表示方法及び装置を提供すること。【解決手段】入力画像に対して、エッジ近傍の局所的
な輝度頻度と画素の座標値に応じて輝度レベルを変換す
る階調変換回路１と、輝度レベルの錯視を生じさせる波
形を生成する錯視波形生成回路２を備え、表示デバイス
の階調再現能力を有効に利用し、かつ、表示デバイスに
表示される画像の見かけの（心理的な）コントラストを
改善する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばテレビジョ
ン信号の表示ディスプレイ上でより高画質の画像を得る
ことのできる画像表示方法およびその装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年テレビ画面の大画面化が進み、４０
インチ以上の画面のものについては液晶パネルを用いた
投写型のシステムが有望視されている。また、高品位テ
レビの放送が開始され、高解像度で大面積の表示デバイ
スの必要性が高まっている。さらに、３板式カメラ等に
より高ダイナミックレンジの撮像が可能となっている。
しかし、高解像度で大面積の表示デバイスはコントラス
ト性能が充分でなく、また、高ダイナミックレンジの画
像は従来の表示デバイスによっては十分に表現できな
い。これを改善する手法として、特開平７ー１７０４２
８号公報（特願平６ー３４５７号）に示されるような技
術が提案されている。以下に上記従来のコントラスト改
善方法について説明する。

【０００３】図１３は処理全体のブロック図であり、１
０１は入力輝度の階調を変換する階調変換回路、１０２
は入力輝度から錯視を生ずる波形を生成する錯視波形生
成回路であり、階調変換回路１０１によって階調変換さ
れた輝度に錯視波形を重畳することにより、コントラス
トの改善された画像を得る。以下に階調変換回路１０１
および錯視波形生成回路１０２の詳細について説明す
る。

【０００４】図１４は階調変換回路１０１のブロック図
である。フレームメモリ１２３は１フレーム分の輝度入
力を記憶する。エッジ抽出回路１２４は輝度入力からエ
ッジを検出する。階調変換テーブル計算回路１２５は図
１５に示す９領域の９点、ｑ１〜ｑ９における階調変換
テーブルを計算しテーブルメモリ１２６に書き込む。階
調変換テーブル補間回路１２９は、階調変換を行う座標
値を読み出し制御回路１２７から読み込み、座標値に応
じてｑ１〜ｑ９における階調変換テーブルを補間（例え
ば近傍４点での階調変換テーブルを、４点と着目画素間
の距離によって重みづけ加算する線形補間）しテーブル
メモリ１２８に書き込む。読み出し制御回路１２７は、
フレームメモリ１２３から走査順に輝度データを読み出
し、読み出した座標値を階調変換テーブル補間回路に出
力し、テーブルメモリ１２８から輝度に応じた変換値を
読み出し、変換後の輝度として出力する。

【０００５】次に、錯視波形生成回路１０２について説
明する。図１６、図１７はステップ入力及び、錯視波形
生成回路１０２のステップ応答を示す。図１６、図１７
では簡単のために輝度分布を１次元的に表す。錯視波形
生成回路１０２のステップ応答は、ステップ入力の低周
波成分を減衰し、出力特性（ゲイン特性）を観察時に違
和感の生じない輝度振幅範囲に変換したものとなってい
る。

【０００６】図１８は錯視波形回路１０２のステップ応
答をステップ入力に重畳し観察する際に知覚される輝度
分布を示す。図１８において実線は錯視波形回路１０２
のステップ応答をステップ入力に重畳した輝度レベルで
あり、波線は観察時に知覚される輝度分布である。図１
８は、錯視波形生成回路１０２の出力を重畳することに
よって心理的なコントラストが改善されることを示す。
さらに、図１９の実線のような輝度分布に対しては、波
線で示すように位置ｘ１においてｉ１−ｉ０の輝度差を
知覚し、位置ｘ２においてｉ２−ｉ１の輝度差を知覚
し、位置ｘ１とｘ２の間ではｉ１とｉ２の輝度差を知覚
しないため、Ｉ３−Ｉ０の輝度範囲にＩ３−Ｉ０の輝度
範囲よりも総和の大きな輝度差Ｉ１−Ｉ０，Ｉ３−Ｉ２
を表示することができ、コントラストを改善できる。

【０００７】以上のように、従来では、エッジ近傍での
輝度分布に基づく局所的な階調変換と錯視波形の重畳の
双方を適用して、表示デバイスの階調再現能力を有効に
利用し、かつ、画像観察時に知覚されるコントラストの
改善を図っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の構成では、１）画像端部の無画部（水平、垂直ブランク期間に相
当）の境界がエッジとして抽出され、前記境界近傍での
輝度頻度分布（即ち画像周辺部の輝度頻度分布）が処理
結果に大きく影響し、画像中央部でのコントラストが周
辺部と比較して相対的に低下する。２）画像全体を９つの局所領域に分割すると、もともと
画面全体で一様な輝度であった領域が、画像周辺部で明
るく中央部で暗く変換されたり、逆に、周辺部で暗く中
央部で明るく変換され、観察時に違和感が生じる場合が
ある。３）他の従来手法（輝度頻度均一化）と比較して回路規
模が大きい。という課題を有していた。

【０００９】本発明はかかる点に鑑み、画像周辺の無画
部境界の影響を受けず、画像中央部での相対的なコント
ラスト低下を起こさず、少ない回路規模及び演算量で、
コントラストの改善された高ダイナミックレンジの画像
を表示する画像表示方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、エッジ近傍の
局所的な輝度頻度と画素の座標値に応じて輝度レベルを
変換した画像に、輝度レベルの錯視を生じさせる波形を
重畳して、表示デバイスの階調再現能力を有効に利用
し、かつ、表示デバイス上に表示される画像の見かけの
（心理的な）コントラストを改善することを特徴とする
画像表示方法、及び、入力画像に対して、エッジ近傍の
局所的な輝度頻度と画素の座標値に応じて輝度レベルを
変換する階調変換回路と、輝度レベルの錯視を生じさせ
る波形を生成する錯視波形生成回路を備え、表示デバイ
スの階調再現能力を有効に利用し、かつ、表示デバイス
上に表示される画像の見かけのもしくは心理的なコント
ラストを改善する画像表示装置である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、エッジ近傍の局所的な
輝度頻度と画素の座標値に応じて輝度レベルを変換した
画像に、輝度レベルの錯視を生じさせる波形を重畳し
て、表示デバイスの階調再現能力を有効に利用し、か
つ、表示デバイス上に表示される画像の見かけの（心理
的な）コントラストを改善することを特徴とする画像表
示方法、及び、入力画像に対して、エッジ近傍の局所的
な輝度頻度と画素の座標値に応じて輝度レベルを変換す
る階調変換回路と、輝度レベルの錯視を生じさせる波形
を生成する錯視波形生成回路を備え、表示デバイスの階
調再現能力を有効に利用し、かつ、表示デバイス上に表
示される画像の見かけのもしくは心理的なコントラスト
を改善する画像表示装置である。

【００１２】本発明は前記した構成により、エッジ近傍
の局所的な輝度頻度と画素の座標値に応じて輝度レベル
を変換した画像に、輝度レベルの錯視を生じさせる波形
を入力画像に重畳し、表示デバイスの階調再現能力を有
効に利用し、かつ、表示デバイス上に表示される画像の
見かけの（心理的な）コントラストを改善する。

【００１３】（実施の形態１）図１は本発明の第１の実
施の形態における画像表示装置の構成図を示すものであ
る。図１において、１はエッジ近傍の局所的な輝度頻度
と画素の座標値に応じて輝度レベルを変換する階調変換
回路、２は輝度レベルの錯視を生じさせる波形を生成す
る錯視波形生成回路、３は錯視波形生成回路２による遅
延時間分に応じた遅延時間後に入力輝度を出力する遅延
回路、４は入力輝度のエッジを抽出するエッジ抽出回
路、５はエッジ近傍の局所的な輝度頻度に応じて階調変
換テーブルを計算する階調変換テーブル計算回路、６は
画像中に設定した代表領域毎の階調変換テーブルを記憶
するテーブルメモリ、７は着目画素の座標値に応じて着
目画素の輝度の各階調変換テーブルによる変換結果を補
間計算する変換値補間回路、８は入力輝度の低空間周波
数成分を減衰させる低周波減衰回路、９は低周波減衰回
路８の出力の振幅特性を変換して錯視波形を出力する特
性変換回路である。

【００１４】以下に上記構成の動作について説明する。
遅延回路３は入力輝度を一定時間保持し、錯視波形生成
回路２による遅延時間分に応じた遅延時間後に入力輝度
を出力する。エッジ抽出回路４は、入力輝度の高域成分
を抽出し出力する。

【００１５】階調変換テーブル計算回路５は、エッジ抽
出回路４の出力の絶対値がしきい値以上の画素につい
て、図２に示す４つの代表領域についての輝度頻度をカ
ウントする。図２は、フィールド画像内に設定された４
つの代表領域を示す図であり、図中ｐ１，ｐ２，ｐ３，
ｐ４はそれぞれの代表領域の重心座標を示す。図２にお
いて、代表領域を画像の単部から離して設定することに
より、無画部との境界がエッジとして抽出され、画像端
部の輝度頻度が画像中央部の階調変換結果に強く影響を
与えて、画像中央部で相対的にコントラストが低下する
ことを防ぐ。

【００１６】次に、階調変換テーブル計算回路５は、そ
れぞれの代表領域についてカウントされた輝度頻度よ
り、（数１）による正規化された累積輝度頻度を計算
し、階調変換テーブルとしてテーブルメモリ６に書き込
む。

【００１７】

【数１】

【００１８】ここで、ｈi（ｊ）は、量子化された輝度
ｊのｉ番目の代表領域における頻度であり、Ｈi（Ｉ）
は、量子化された輝度Ｉのｉ番目の代表領域における正
規化累積頻度（階調変換テーブル）、maxIは量子化され
た輝度の最大値（８ビット量子化時なら２５５、１０ビ
ット量子化時なら１０２３）である。各代表領域内でカ
ウントされる輝度頻度に大きな片寄りがある場合には、
変換結果が違和感のあるものとなったり、ノイズが目立
つため、予め（数２）による制限を設け、輝度頻度の分
布を修正することにより、階調変換テーブルのこう配を
制御する。

【００１９】

【数２】

【００２０】ここで、αは正で１より大きい係数、mean
ｈiはｉ番目の代表領域での平均頻度、ｍｉｎ（）は最
小値の選択を意味するものであり、αを設定することに
より変換時の輝度伸張のゲインを制御する。さらに、
（数３）により輝度頻度分布を修正することにより、諧
調変換テーブルのゲインを確実に設定値α以下にでき
る。

【００２１】

【数３】

【００２２】ここで、ｈi2（ｊ）は（数２）による修正
後の頻度、ｈi1（ｊ）は修正前の頻度である。（数３）
による修正は、（数２）によりクリップされた頻度を全
階調に均等に配分することを示す。この修正により、エ
ッジ近傍の頻度分布がある階調に極端に偏っている場合
においても、階調変換テーブルのゲインを確実に設定値
以下に制限することができる。

【００２３】テーブルメモリ６への書き込みは、（数
４）に示す時間変化に関する制限を設けることにより、
画像の時間方向の変化が急な場合に、階調変換テーブル
が時間的に急変して変換結果に違和感が生じることを防
ぐ。

【００２４】

【数４】

【００２５】ここで、Ｈｉold（）は前回テーブルメモ
リ６に書き込んだｉ番目の代表領域での階調変換テーブ
ル、Ｈｉnow（）は現フィールドについて階調変換テー
ブル計算回路５が計算したｉ番目の代表領域での階調変
換テーブル、Ｈｉnew（）は現フィールドによって更新
され、新たにテーブルメモリ６に書き込まれるｉ番目の
代表領域での階調変換テーブル、βは１以下の非負の小
数である。βを設定することによって、階調変換テーブ
ルの時間方向の変化に制限を加えることができ、階調変
換テーブルが時間的に急変して変換結果に違和感が生じ
ることを防ぐ。βの値としては、１／１６から１／６４
程度に設定しフィールド毎に階調変換テーブルを更新す
ることにより、シーンの切り替わり時等の階調頻度が急
変する際でも、１、２秒の時間をかけて滑らかに階調変
換テーブルを変化させ、変換結果に違和感が生じないよ
うにする。

【００２６】変換値補間回路７は、テーブルメモリ６に
記憶された４つの階調変換テーブルを参照して、遅延回
路３からの入力輝度Ｉの階調変換値Ｈ1（Ｉ），Ｈ2
（Ｉ），Ｈ3（Ｉ），Ｈ4（Ｉ）を得る。そして、変換値
補間回路７は、入力輝度Ｉの画像中の座標値に応じて前
記階調変換値と代表領域の重心座標ｐ１〜ｐ４を用いて
内挿（もしくは外挿）計算を行い、輝度Ｉについての変
換値を決定し出力する。

【００２７】図３は変換値補間回路７による変換値の補
間方法の例を示す図である。図中、破線はフィールド画
像内に設定された代表領域、ｐ１〜ｐ４は代表領域の重
心であり、斜線を施したＡの領域は、最近傍の代表領域
で計算された階調変換テーブルにより階調変換を行う領
域を示す。斜線を施したＢの領域は、近傍の２つの代表
領域で計算された階調変換テーブルによる変換値を、画
素の座標値と代表領域の重心の座標値に応じて内挿して
階調変換を行う領域を示す。中央部のＣの領域は、４つ
の代表領域で計算された階調変換テーブルによる変換値
を、画素の座標値と代表領域の重心の座標値に応じて内
挿して階調変換を行う領域を示す。前記領域Ａ，Ｂ，Ｃ
の境界は、図３（ａ）のように代表領域の重心を通るよ
うにしてもよく、もしくは、図３（ｂ）のようにしても
よい。なお、図３（ａ）では、領域Ａ，Ｂ，Ｃの広さは
は、この順に広く、図３（ｂ）では、逆に領域Ａ，Ｂ，
Ｃの順に狭くなっている。

【００２８】低周波減衰回路８は、入力輝度の水平、垂
直方向の空間周波数の低周波成分を減衰させる。特性変
換回路９は、低周波成分減衰回路８の出力の振幅特性を
変換し、錯視波形を出力する。図４は特性変換回路９の
入出力特性の一例を示す。錯視波形生成回路の出力は階
調変換回路１の出力と重畳され、出力輝度として出力さ
れる。

【００２９】以上のように本実施の形態によれば、画像
の輝度レベルがエッジ近傍で大きく変化するように輝度
を変換し、これに輝度レベルの錯視を生じさせる波形を
重畳することで、表示デバイス上に表示される画像のコ
ントラストを改善することができる。

【００３０】また、エッジ近傍での画素の階調頻度のカ
ウントを、画像の端部では行わないようにすることで、
階調変換テーブルが画像周辺部のエッジ近傍画素の頻度
の影響を強く受けて観察時に画像中央部で違和感を生じ
たり、画像中央部でコントラストが低下ことのないよう
にすることができる。

【００３１】また、階調変換テーブルの時間方向の変化
に制限を設けることにより、画像中の物体の明るさが時
間方向に変化することによる観察時の違和感を低減する
ことができる。

【００３２】また、階調変換テーブルの計算は、画像内
の数個の代表領域における階調変換テーブルをエッジ近
傍での画素の頻度分布をもとに計算し、各画素に対して
は前記代表領域における階調変換値を内挿及び外挿する
ことにより、演算量を低減することができる。

【００３３】なお、本実施の形態においてエッジ抽出回
路４と低周波減衰回路８を共有し、図５に示すような構
成としても、同様の効果を得ることができ、また回路規
模を削減することができ、本発明に含まれる。

【００３４】（実施の形態２）図９は本発明の第２の実
施の形態における画像表示装置の構成を示す。図９にお
いて、第１の実施の形態における画像表示装置と同一の
動作をするものについては、同一の符号を付し説明を省
略し、以下に階調変換テーブル計算回路１６、テーブル
メモリ１７、変換値補間回路１８の動作について説明す
る。

【００３５】階調変換テーブル計算回路１６は、低周波
減衰回路８の出力の絶対値がしきい値以上の画素につい
て、図２に示す４つの代表領域についての輝度頻度をカ
ウントする。図２は、フィールド画像内に設定された４
つの代表領域を示す図であって、図中ｐ１，ｐ２，ｐ
３，ｐ４はそれぞれの代表領域の重心座標を示す。

【００３６】図１０は、階調変換テーブル計算回路１６
の構成の一例を示すブロック図である。図１０におい
て、１９は書き込み制御回路、２０ａ〜２０ｄは各代表
領域における階調頻度をカウントするカウンタ、２１は
各代表領域における階調頻度から階調変換テーブルを計
算し、階調変換テーブルをテーブルメモリに出力するＭ
ＰＵである。以下に各構成の動作について説明する。

【００３７】書き込み制御回路１９は、低周波減衰回路
８が出力する入力輝度のエッジ成分の絶対値がしきい値
以上であり、かつ、入力輝度の座標が図２に示す代表領
域内にある場合、入力輝度の座標を含む代表領域に対応
する頻度カウンタの入力輝度に応じた頻度値をインクリ
メントする。

【００３８】頻度カウンタ２０ａ〜ｄは、各代表領域に
おける階調頻度をカウントする。階調頻度のカウント
は、全階調（８ビット時２５６階調、１０ビット時１０
２３階調）を１６程度に分割して行う（即ち輝度の上位
４ビット程度の頻度をカウントする）ことにより、回路
規模を小さくできる。

【００３９】ＭＰＵ２１は、前記の全階調を分割してカ
ウントした頻度に対し、（数１）から（数４）に示す演
算を行って階調変換テーブルを計算し、垂直ブランキン
グ期間中にテーブルメモリ１７に書き込み、頻度カウン
タ２０の頻度値を０クリアする。

【００４０】変換値補間回路１８は、代表領域毎にテー
ブルメモリ１７に書き込まれた階調変換テーブルの値を
補間し、入力輝度を階調変換する。図１１は、階調変換
テーブルのデータを補間し、入力輝度を階調変換する方
法を示す図である。図１１において黒点は、ひとつの代
表領域において、全階調を１６程度の区間に分割してカ
ウントした頻度をもとに計算された階調変換テーブルデ
ータである。変換値補間回路１８は、各代表領域につい
て離散的に計算された階調変換テーブルデータを直線補
間し、入力輝度を変換する。そして、入力輝度の座標に
応じて各代表領域における変換結果を補間し、出力輝度
として出力する。

【００４１】図３は変換値補間回路１８による、変換値
の補間方法の例を示す図である。図中、破線はフィール
ド画像内に設定された代表領域、ｐ１〜ｐ４は代表領域
の重心であり、斜線を施したＡの領域は、最近傍の代表
領域で計算された階調変換テーブルにより階調変換を行
う領域を示す。斜線を施したＢの領域は、近傍の２つの
代表領域で計算された階調変換テーブルによる変換値
を、画素の座標値と代表領域の重心の座標値に応じて内
挿して階調変換を行う領域を示す。中央部のＣの領域
は、４つの代表領域で計算された階調変換テーブルによ
る変換値を、画素の座標値と代表領域の重心の座標値に
応じて内挿して階調変換を行う領域を示す。前記領域
Ａ，Ｂ，Ｃの境界は、図３（ａ）のように代表領域の重
心を通るようにしてもよく、もしくは、図３（ｂ）のよ
うにしてもよい。

【００４２】以上のように本実施の形態によれば、区間
毎に階調を分割してカウントした頻度をもとに階調変換
テーブルを計算することにより、頻度カウンタの回路規
模とテーブルメモリの容量を小さくすることができ、
（すなわち、８bitの階調頻度を例えば１６の区間で計
測すれば、全ての階調頻度を計測するのと比較して、計
測に必要なカウンタの数を２５６個から１６個に減少さ
せ、頻度及び階調変換テーブル値のデータ数も同様に減
少させることができる。）また、階調変換テーブルを補
間して輝度入力を階調変換することにより、少ない回路
規模と演算量で階調変換を行うことができる。

【００４３】なお、本発明のすべての実施の形態におい
て、輝度頻度のカウントは、画素の座標値に応じた重み
付け（画像中央部では重み係数を大きく、画像周辺部で
は重み係数を小さくする。）をして行っても、画像中央
部における相対的なコントラスト低下を解消することが
でき、本発明に含まれる。

【００４４】なお、エッジ抽出は水平方向の一次元フィ
ルタによって行ってもよく、回路を簡略化することがで
き、本発明に含まれる。

【００４５】なお、第１および第２の実施の形態で説明
した代表領域における階調変換テーブルの計算を、１フ
ィールド期間につきひとつの代表領域について順次行
い、同時に、階調変換テーブルの時間変化を制御する
（数４）の係数βを代表領域の数に応じて大きく（第１
および第２の実施の形態の場合、例えば４倍）すること
により、演算量を低減して同様の効果を得ることがで
き、本発明に含まれる。

【００４６】なお、本発明のすべての実施の形態におい
て、低周波減衰回路８は、図６に示すように水平方向の
ＦＩＲ型ＬＰＦと垂直方向のＩＩＲ型回路を含むＬＰＦ
を用いることにより、水平方向には対称な位相特性を持
ち、垂直方向には非対称な位相特性であるが回路規模を
小さくして構成することができ、本発明に含まれる。図
６は低周波減衰回路８の構成の１例であり、図６におい
て、１０は水平、垂直ＬＰＦによる遅延時間に応じて入
力信号を遅延させる遅延回路、１１はＦＩＲ型水平ＬＰ
Ｆ、１２はＩＩＲ型回路を含む垂直ＬＰＦである。水平
および垂直方向の低周波成分である垂直ＬＰＦの出力
は、遅延された入力信号から減算され、入力信号の低周
波減衰成分が出力される。なお、ＦＩＲ型ＬＰＦ１１と
垂直ＬＰＦ１２の配置は図６に示すものと前後逆にして
もよい。

【００４７】なお、本発明のすべての実施の形態におい
て、低周波減衰回路８は、図７に示すようにＩＩＲ型回
路を含む垂直ＬＰＦの出力をＦＩＲ型水平ＬＰＦの入力
とすることで、遅延回路１０の大半を垂直ＬＰＦと共有
し、回路規模を低減することができ、本発明に含まれ
る。図７において、１３は１ライン分データを遅延して
出力する遅延回路、１４はデータを定数倍する乗算回
路、１５はＦＩＲ型水平ＬＰＦによる遅延（数画素程
度）分データを遅延して出力する遅延回路である。定数
Ｍ4は１未満の小数であり（出力が発散しないための条
件）、Ｍ0〜Ｍ3は和が１−Ｍ4になるように設定する
（時間経過後のゲインが１になるための条件）。

【００４８】なお、本発明の第１及び第２の実施の形態
では、４つの代表領域を設定した場合について説明した
が、図８に示すように、画像の中央部にも代表領域を設
定してもよく、画面中央部での違和感の発生やコントラ
スト低下を低減でき、本発明に含まれる。

【００４９】なお、本発明のすべての実施の形態の出力
輝度（錯視波形重畳後の輝度）を表示デバイスの特性に
応じてγ補正したり、階調変換回路の出力をγ補正した
り、階調変換テーブルを表示デバイスの特性に応じて補
正したり、階調に応じて重み付けした頻度のカウントを
行ったり、全階調を区間に分割して頻度をカウントする
際に階調に応じて区間長を変化させたり、入力輝度を予
めγ補正することにより、表示デバイスの特性に応じた
コントラスト改善を行うことができ、本発明に含まれ
る。

【００５０】階調に応じて重み付けした頻度のカウント
は、図１０のＭＰＵ２１による階調変換テーブル計算時
に、図１２に示す重み係数を各区間における頻度に乗じ
てから階調変換テーブルを計算することにより、簡単に
かつ回路規模を増やさずに行うことができる。図１２に
示す重み係数を乗ずることは、（数５）に示す階調変換
を予め行うことを示す。即ち、階調補正前のγ補正を２
次式で近似した変換をしていることになる。

【００５１】

【数５】

【００５２】（数５）において、ａ・Ｉ＋ｂは階調Ｉに
ついての重み係数を示す。なお、重み係数の分布は図１
２に示した直線的に変化するものに限る必要はなく、曲
線的に変化する分布にしてもよい。

【００５３】また、階調変換テーブルの表示デバイスの
特性に応じた補正も、同様にＭＰＵ２１において、階調
変換テーブルの値にγ補正値を乗ずることにより、簡単
にかつ回路規模を増やさずに行うことができる。階調変
換テーブルの値にγ補正値を乗ずることは、階調変換後
の値をγ補正することと等価である。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、画像の
輝度レベルがエッジ近傍で大きく変化するように輝度を
変換し、これに輝度レベルの錯視を生じさせる波形を重
畳することで、表示デバイス上に表示される画像のコン
トラストを改善することができる。

【００５５】また、エッジ近傍での画素の階調頻度のカ
ウントを、画像の端部では行わないようにすることで、
階調変換テーブルが画像周辺部のエッジ近傍画素の頻度
の影響を強く受けて観察時に画像中央部で違和感を生じ
るたり、画像中央部でコントラストが低下することのな
いようにすることができる。

【００５６】また、階調変換テーブルの時間方向の変化
に制限を設けることにより、画像中で同一物体の明るさ
が時間方向に変化することによる観察時の違和感を低減
することができる。

【００５７】また、階調変換テーブルの計算は、代表領
域における階調変換テーブルをエッジ近傍での画素の頻
度分布をもとに計算し、各画素に対しては前記代表領域
における階調変換値を内挿及び外挿することによって、
演算量を低減することができる。

【００５８】また、階調変換テーブルの計算は、区間毎
に階調を分割してカウントした頻度をもとに計算し、こ
の階調変換テーブルを補間して輝度入力を階調変換する
ことにより、頻度カウンタの回路規模とテーブルメモリ
の容量を小さくすることができる。

【００５９】また、低周波減衰回路とエッジ抽出回路、
遅延回路とＩＩＲ型垂直ＬＰＦの一部の回路を共有し
て、回路規模を低減できる。

【００６０】また、錯視波形重畳後の輝度を表示デバイ
スの特性に応じてγ補正したり、階調変換回路の出力を
γ補正したり、階調変換テーブルを表示デバイスの特性
に応じて補正したり、階調に応じて重み付けした頻度の
カウントを行ったり、全階調を区間に分割して頻度をカ
ウントする際に階調に応じて区間長を変化させたり、入
力輝度を予めγ補正することにより、表示デバイスの特
性に応じたコントラスト改善を行うことができ、その効
果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における画像表示装
置の構成図

【図２】局所的な輝度頻度（ローカル・ヒストグラム）
を計算する領域を示す図

【図３】(a),(b)は階調変換結果の内挿および外挿を示
す図

【図４】特性変換回路の入出力特性の一例を示す図

【図５】エッジ抽出回路と低周波減衰回路を共用した画
像表示装置の構成図

【図６】低周波減衰回路の構成の一例を示す図

【図７】回路規模を低減した低周波減衰回路の構成の一
例を示す図

【図８】局所的な輝度頻度（ローカル・ヒストグラム）
を計算する領域を示す図

【図９】本発明の第２の実施の形態における画像表示装
置の構成図

【図１０】階調変換テーブル計算回路の構成の一例を示
す図

【図１１】折れ線近似した階調変換テーブルによる階調
変換を示す図

【図１２】階調変換値を補正するための重み係数の分布
を示す図

【図１３】従来の画像表示装置の構成図

【図１４】従来の画像表示装置における階調変換回路の
構成図

【図１５】局所的な輝度頻度（ローカル・ヒストグラ
ム）を計算する領域を示す図

【図１６】ステップ入力を示す図

【図１７】低周波減衰回路のステップ応答を示す図

【図１８】コントラスト改善結果を示す図

【図１９】コントラスト改善結果を示す図

【符号の説明】

１階調変換回路２錯視波形生成回路３遅延回路４エッジ抽出回路５階調変換テーブル計算回路６テーブルメモリ７変換値補間回路８低周波減衰回路９特性変換回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像のエッジ近傍での画素の頻度分布に基
づき、画素毎に異なる階調変換を行って前記画像を表示
する方法であって、前記エッジ近傍での画素の階調頻度のカウントは、画像
中央部における相対的なコントラスト低下を解消するよ
うに画素の座標値に応じて重み付けを行うことを特徴と
する画像表示方法。
【請求項２】画像のエッジ近傍での画素の頻度分布に基
づき、画素毎に異なる階調変換を行って前記画像を表示
する方法であって、前記エッジ近傍での画素の階調頻度のカウントは、階調
に応じて重み付けを行うことにより、表示デバイスの特
性に応じたγ補正処理を階調変換と併せて行うことを特
徴とする画像表示方法。
【請求項３】画像のエッジ近傍での画素の頻度分布に基
づき、画素毎に異なる階調変換を行って前記画像を表示
する方法であって、前記エッジ近傍での画素の階調頻度のカウントは、階調
変換テーブルが画像周辺部のエッジ近傍画素の頻度の影
響を強く受けて観察時に画像中央部で違和感を生じるこ
とのないように画像の端部では行わないようにすること
を特徴とする画像表示方法。
【請求項４】エッジ抽出は一次元フィルタにより行うこ
とを特徴とする請求項１または２または３記載の画像表
示方法。
【請求項５】階調変換テーブルの時間方向の変化に制限
を設けることにより、画像中の物体の明るさが時間方向
に変化することによる観察時の違和感を低減することを
特徴とする請求項３記載の画像表示方法。
【請求項６】階調変換テーブルは、画像内の代表領域に
おける階調変換テーブルをエッジ近傍での画素の頻度分
布を基に計算し、各画素に対しては前記代表領域におけ
る階調変換テーブルによる変換結果を内挿もしくは外挿
して階調変換を行うことを特徴とする請求項３記載の画
像表示方法。
【請求項７】代表領域における階調変換テーブルの計算
を、１フィールド期間につきひとつの代表領域について
行い、数フィールド期間で全ての代表領域についての階
調変換テーブルを更新することを特徴とする請求項６記
載の画像表示方法。
【請求項８】階調変換テーブルを４つの代表領域で計算
することを特徴とする請求項６または７記載の画像表示
方法。
【請求項９】階調変換テーブルを５つの代表領域で計算
し、画面中央部での相対的なコントラスト低下を抑制
し、かつ、演算量を低減することを特徴とする請求項６
または７記載の画像表示方法。
【請求項１０】階調変換テーブルを複数の直線により近
似することにより、演算量及び回路規模を低減すること
を特徴とする請求項３記載の画像表示方法。
【請求項１１】各直線により近似する区間を、階調に応
じて変化させることにより、階調補正とγ補正処理を併
せて行い、表示デバイスの特性に応じた階調変換を行う
ことを特徴とする請求項１０記載の画像表示方法。
【請求項１２】入力画像から錯視を生じる画像を生成
し、これを入力画像を階調変換した画像に重畳して観察
時に知覚されるコントラストを改善する画像表示方法で
あって、垂直方向のＩＩＲフィルタを用いて錯視を生じ
る画像を生成し、演算量を低減し錯視効果を得ることを
特徴とする画像表示方法。
【請求項１３】錯視波形重畳後の輝度を表示デバイスの
特性に応じてγ補正するか、または、階調変換回路の出
力をγ補正するか、または、階調変換テーブルの値を表
示デバイスの特性に応じて補正するか、または、入力輝
度を予めγ補正することにより、表示デバイスの特性に
応じたコントラスト改善を行うことを特徴とする画像表
示方法。
【請求項１４】入力画像に対して、エッジ近傍の局所的
な輝度頻度と画素の座標値に応じて輝度レベルを変換す
る階調変換回路と、輝度レベルの錯視を生じさせる波形
を生成する錯視波形生成回路を備え、表示デバイスの階
調再現能力を有効に利用し、かつ、表示デバイス上に表
示される画像の見かけのもしくは心理的なコントラスト
を改善する画像表示装置。