圖像信號處理裝置、圖像信號處理方法、圖像顯示裝置、電視接收機、電子設備的製作方法

2023-05-01 12:53:46

專利名稱：圖像信號處理裝置、圖像信號處理方法、圖像顯示裝置、電視接收機、電子設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及圖像信號處理裝置，其用於提高使用液晶顯示裝置等保持型顯示裝置的圖像顯示裝置的動態圖像品質。
背景技術：
目前，在使用液晶顯示裝置等保持型顯示裝置的圖像顯示裝置中，存在發生動態圖像品質的劣化(邊緣模糊)的問題。對於現有的保持型顯示裝置的動態圖像品質的劣化(邊緣模糊)，如圖2所示，以圖像信號的亮度水平75%的區域在圖像信號的亮度水平25%的背景上沿水平方向移動的情況為例進行說明。圖13是在如上所述的圖像顯示時輸入到某幀的圖像信號相對I畫面內的I水平線上各像素的輸入圖像信號的亮度水平的分布。圖14表示這樣的圖像沿水平方向移動時的現有保持型顯示裝置的顯示亮度分布的時間推移。通常，因為注視畫面的觀察者通過眼睛追隨水平移動的物體，所以，將沿箭頭的方向積分顯示亮度水平的積分量認為是用眼睛感覺到的亮度水平。

在物體(亮度水平75%的區域)的移動速度為8像素/幀的情況下，累計沿箭頭的方向上各時間的亮度水平進行平均計算而得的值作為亮度水平的積分量成為用觀察者的眼睛感覺到的亮度的分布。在將上述的亮度水平的分布進行圖表化的情況下，在亮度水平25%的區域和亮度水平75%的區域的邊界附近，構成以傾斜的線段連接的亮度水平的分布，該傾斜的線段的水平位置方向的寬度被認為是邊緣模糊，且其為保持型顯示裝置的動態圖像品質降低的主要原因。作為減輕上述邊緣模糊的最簡單的方法，有在顯示I幀期間的局部設置最小亮度水平(黑)顯示期間的方法。但是，在這樣的方法中，在每I幀的周期，在畫面整體反覆出現明暗的狀態，產生閃爍。另外，即使在輸入圖像信號最大的情況下，因為在I幀期間內必須具有最小亮度水平顯示期間，所以也存在亮度水平降低的問題。另外，說明與圖4所示的、亮度水平25%的背景上的I幀期間的移動量相比，亮度水平75%的區域的寬度小的情況。圖15是表示在圖4所示的圖像顯示時輸入到某巾貞的圖像信號相對I畫面內的I水平線上各像素的輸入圖像信號的亮度水平的分布。圖16表示這樣的圖像沿水平方向移動時的現有的保持型顯示裝置的顯示亮度分布的時間推移。在物體(亮度水平75%的區域)的移動速度為8像素/幀的情況下，沿箭頭的方向累計各時間的亮度水平進行平均計算而得到的值作為亮度水平的積分量成為用觀察者的眼睛感覺到的亮度的分布。如圖17所示，未產生如上所述的較大的邊緣模糊，但是另一方面原本以亮度水平75%移動的物體的亮度水平大幅降低至44%。即，移動的物體看起來比原本暗很多，這也成為動態圖像品質降低的原因。另外，與上述例相反，在背景的亮度水平高而移動區域的亮度水平低的情況下，也存在由於相同的理由看起來移動區域的亮度上升的現象，成為動態圖像品質降低的原因。作為不產生閃爍減輕邊緣模糊的方法，提案有專利文獻I的方法。如圖17所示，此方法為，在連續的2幀的時間的中間推定生成適當的假想幀圖像，通過插入在連續的兩個幀之間減輕上述邊緣模糊，抑制動態圖像品質的劣化。但是，專利文獻I的方法中，難以完全正確地推定兩個幀之間的圖像信號，可能會產生推定失誤引起的錯誤。若關注在圖2那樣的亮度水平25%的背景上亮度水平75%的物體沿水平方向移動的情況下的畫面內的I水平線，則例如第(N-1)幀的輸入圖像信號的亮度水平分布如圖18(a)所示，第N幀的輸入圖像信號的亮度水平分布如圖18(b)所示。此時，在可以正確地推定生成第(N-1)幀和第N幀的時間的中間的假想幀的情況下，如圖18(c)所示，亮度水平75%的區域成為在第(N-1)幀和第N幀的中間的亮度水平分布。然而，難以完全正確地假定兩個幀之間的圖像信號，存在產生推定失誤引起的錯誤。包含錯誤的時間的中間的假想幀例如圖18(d)所示。如由箭頭所示，在原本亮度水平75%的位置產生亮度25%的像素。另一方面，在專利文獻2中公開有通過反覆顯示消除高空間頻率的圖像、和強調的圖像防止移動模糊的技術。但是，在該專利文獻2，為了任一幀圖像都由同一輸入圖像生成，相對用眼睛追隨在畫面上移動的顯示物的觀察者的時空間和亮度重心的關係錯開，因此存在不能適當地保持在 顯示物的前端和後端觀測的積分亮度的分布的問題。另外，因為用正值除去高空間頻率成分，所以也存在強調幀的亮度非常高、且發生整體閃爍的問題。上述專利文獻I和專利文獻2具有的問題可以通過在下面所示的專利文獻3公開的技術解決。基於本發明者的研究，專利文獻3中，將一個幀期間分為子幀期間A和子幀期間B，在子幀期間A中進行模糊處理，在子幀期間B進行強調處理，由此實現動態圖像品質的提高，實現上述專利文獻I的問題的解決。並且，專利文獻3中公開了生成模糊幀圖像，並且使用最新幀和I幀前的前幀的平均值的技術。因此，專利文獻3中，相對用眼睛追隨在畫面上移動的顯示物的觀察者的時空間和亮度重心的關係變得合適，可以適當保證在顯示物的前端和後端觀察到的積分亮度的分布。而且，根據專利文獻3，模糊幀和強調幀的廣域亮度相同，不產生整體閃爍。除了上述的專利文獻3以外，作為抑制閃爍的技術，可以列舉專利文獻4、5、6等。專利文獻專利文獻1:日本國專利公報「專利第3295437號公報(2002年6月24日發行)」專利文獻2:美國公開專利公報「US 2006/0227249號(2006年10月12日公開)」專利文獻3:國際公開專利公報「W02007/052441號公報(2007年5月10日國際公開)」
專利文獻4:日本國公開專利公報「特開2002-351382號公報(2002年12月6日公開)」專利文獻5:日本國公開專利公報「特開2006-184896號公報(2006年7月13日公開)」專利文獻6:日本國公開專利公報「特開2007-304204號公報(2007年11月22日公開)」但是，在專利文獻3 6公開的技術中，雖然可以抑制閃爍的產生，但是產生以下所示的問題。S卩，在進行強調處理時，在接近原本從外部輸入的強調處理前的輸入圖像信號能夠顯示的最小的圖像信號電平、或最大的圖像信號電平的情況下，由於不能進行其以上的強調，所以不能進行充分的強調處理，相比原本要顯示的亮度產生時間積分亮度不足或過剩，因此存在識別為不正確的亮度顯示並且動態圖像品質降低的問題。從而，即使擁有現有的任一技術，也不能充分改善動態圖像品質。

發明內容
鑑於上述問題點，本發明的目的在於，提供一種在使用液晶顯示裝置等保持型顯示裝置的圖像顯示裝置中可以充分改善動態圖像品質的圖像信號處理裝置。為解決上述課題，本發明提供一種圖像信號處理裝置，設置在圖像顯示裝置中，該圖像顯示裝置在與一畫面的圖像信號對應的每一個幀期間，基於各像素的圖像信號顯示圖像，上述圖像信號處理裝置包括:移動程度檢測部，其通過比較當前幀的圖像信號與該當前幀的前一個的前幀期間的圖像信號來檢測視頻的移動程度；分割部，其將一個幀期間分割為包含至少一個子幀A期間和 至少一個子幀B期間的多個期間；第一圖像處理部，其在上述子幀A期間對各像素的輸入圖像信號根據視頻的移動程度實施平滑化處理；第二圖像處理部，其在上述子幀B期間對各像素的輸入圖像信號根據視頻的移動程度實施強調處理；和適用移動程度算出部，其根據通過上述移動程度檢測部檢測出的當前幀期間的視頻的移動程度、和前幀期間的視頻的移動程度，算出適用於上述第一圖像處理部和/或上述第二圖像處理部的適用移動程度。根據上述的結構，具備:分割部，其將一個幀期間分割為包含至少一個子幀A期間和至少一個子幀B期間的多個期間；第一圖像處理部，其在上述子幀A期間對各像素的圖像信號根據視頻的移動程度實施平滑化處理；和第二圖像處理部，其在上述子幀B期間對各像素的圖像信號根據視頻的移動程度實施強調處理，由此，根據視頻的移動程度，通過在一個子幀期間進行平滑化處理而減小目的像素和周邊像素的圖像信號電平的差，通過在另一個子幀期間進行強調處理而增大目的像素和周邊像素的圖像信號電平的差。而且，具備適用移動程度算出部，其根據通過上述移動程度檢測部檢測出的當前幀期間的視頻的移動程度、和前幀期間的視頻的移動程度，算出適用於上述第一圖像處理部和/或上述第二圖像處理部的適用移動程度，由此，在連續的幀間，總是進行平滑化處理和強調處理，因此，在如慢速再現等、周期性顯示多個幀的靜止圖像的情況下，可以抑制在周期性存在沒有進行平滑化處理和強調處理的幀期間的情況下可能發生的閃爍。從而，根據以上的結構，可以實現充分改善動態圖像品質的效果。
另外，也可以具備保持部，其保持通過上述適用移動程度算出部算出的適用移動程度，上述適用移動程度算出部，以保持於上述保持部的適用移動程度作為前幀期間的視頻的移動程度，算出適用於上述第一圖像處理部和/或上述第二圖像處理部的適用移動程度。該情況下，由於在裝置的內部具有上述保持部，因此可以迅速進行移動程度的比較和適用處理。另外，也可以是，上述第一圖像處理部和上述第二圖像處理部以與通過上述適用移動程度算出部算出的適用移動程度對應的處理強度實施各處理。具體而言，進行以下的處理。上述適用移動程度算出部，當將當前幀期間的視頻的移動程度設為Me、將保持於上述保持部的移動程度設為Mh，並且Mc < Mh時，以上述Mc和上述Mh的簡單平均或加權平均而得的值作為適用移動程度，提供給上述第一圖像處理部和上述第二圖像處理部。另外，上述適用移動程度算出部，當將當前幀期間的視頻的移動程度設為Me、將保持於上述保持部的移動程度設為Mh，並且Mc SMh時，以上述Mc作為適用移動程度，提供給上述第一圖像處理部和上述第二圖像處理部。如上所述，在適用移動程度算出部，將當前幀期間的視頻的移動程度設為Me、將保持於上述保持部的移動程度設為Mh進行考慮，通過算出適用移動程度，在各幀適當進行上述第一圖像處理部的平滑化處理和第二圖像處理部的強調處理，·由此，可以進一步抑制閃爍的產生。但是，存在如下問題，S卩，在輸入的輸入圖像信號接近最大的圖像信號電平或最小的圖像信號電平的情況下，即使實施強調處理，也不能使其為比最大的圖像信號電平高的圖像信號電平，並且不能使其為比最小的圖像信號電平小的圖像信號電平，因此，不能進行強調處理，不能進行動態圖像品質的改善。對此，在本發明中，作為用於充分進行強調處理的結構，提案以下所述結構的圖像
信號處理裝置。S卩，本發明提供一種圖像信號處理裝置，其設置在圖像顯示裝置中，該圖像顯示裝置在與一個畫面的圖像信號對應的每一個幀期間，基於各像素的圖像信號顯示圖像，上述圖像信號處理裝置包括:分割部，其將一個幀期間分割為包含至少一個子幀A期間和至少一個子幀B期間的多個期間；第一圖像處理部，其在上述子幀A期間對各像素的輸入圖像信號實施平滑化處理；和第二圖像處理部，其在上述子幀B期間對各像素的輸入圖像信號實施強調處理，上述第一圖像處理部，以按照以下方式設定的變化幅度實施平滑化處理:實施平滑化處理前的圖像信號的信號電平越接近上述圖像顯示裝置的能夠顯示的圖像信號的信號電平的最大值或最小值，變化幅度越小。由此，在第二圖像處理部，即使存在圖像信號的信號電平過大或過小而不能充分強調的情況下，第一圖像處理部以按照以下方式設定的變化幅度實施平滑化處理:實施平滑化處理前的圖像信號的信號電平越接近上述圖像顯示裝置的能夠顯示的圖像信號的信號電平的最大值或最小值，變化幅度越小，從而也可以設置為合適的亮度顯示。因此，根據以上的結構，得到能夠充分改善動態圖像品質的效果。另外，也可以還具備溫度檢測部，其檢測圖像信號處理裝置內的溫度，上述第一圖像處理部以按照以下方式設定的變化幅度實施平滑化處理:通過上述溫度檢測部檢測出的溫度比預先設定的設定溫度越低，變化幅度越小。由此，即使提供圖像信號處理裝置的圖像顯示裝置是隨著溫度降低響應速度降低的液晶顯示裝置，也可以實施適當的平滑化處理和強調處理，因此可以實現動態圖像品質的提聞。如上所述，本發明的圖像信號處理裝置設置在圖像顯示裝置中，該圖像顯示裝置在與一畫面的圖像信號對應的每一個幀期間，基於各像素的圖像信號顯示圖像，上述圖像信號處理裝置包括:移動程度檢測部，其通過比較當前幀的圖像信號與該當前幀的前一個的前幀期間的圖像信號來檢測視頻的移動程度；分割部，其將一個幀期間分割為包含至少一個子幀A期間和至少一個子幀B期間的多個期間；第一圖像處理部，其在上述子幀A期間對各像素的輸入圖像信號根據視頻的移動程度實施平滑化處理；第二圖像處理部，其在上述子幀B期間對各像素的輸入圖像信號根據視頻的移動程度實施強調處理；和適用移動程度算出部，其根據通過上述移動程度檢測部檢測出的當前幀期間的視頻的移動程度、和前幀期間的視頻的移動程度，算出適用於上述第一圖像處理部和/或上述第二圖像處理部的適用移動程度，由此，實現抑制閃爍的產生使動態圖像品質提高的效果。


圖1為表示本發明的圖像顯示裝置的一個構成例的方框圖。圖2是表示在圖像信號的亮度水平25%的背景上圖像信號的亮度水平75%的區域沿水平方向移動的情形的圖。 圖3是表示各幀的、各水平像素位置的亮度水平的圖。圖4是表示在圖像信號的亮度水平25%的背景上圖像信號的亮度水平75%的區域沿水平方向移動的情形，為相比亮度水平25%的背景上的I幀期間的移動量，亮度水平75%的區域的寬度小的情況的圖。圖5是表示各幀的、各水平像素位置的亮度水平的圖。圖6是表示在圖像顯示裝置進行慢速再現的情況的輸入圖像的狀態的圖。圖7是表示在圖6所示的輸入圖像中，只有移動程度被檢測的幀進行平滑化處理和強調處理的結果的圖。圖8是表示在圖6所示的輸入圖像中，在各幀進行平滑化處理和強調處理的結果的圖。圖9是表示在當前幀中，考慮前幀的輸入圖像進行平滑化處理的情況的子幀A的圖像信號的分布、進行強調處理的情況的子幀B的圖像信號的分布的圖。圖10是說明進行了理想的強調處理的情況的圖像信號電平、和在圖像顯示部能夠顯示的最大電平及最小電平的關係的圖。圖11是表示實施本發明的平滑化處理的情況的子幀A和子幀B的圖像信號的分布的圖。圖12是表示作為液晶電視接收機工作的圖像顯示裝置的一個構成例的方框圖。圖13是表示各水平像素位置的亮度水平的圖。圖14是表示圖像沿水平方向移動的情況的顯示亮度分布的時間推移的圖。
圖15是表示各水平像素位置的亮度水平的圖。圖16是表示圖像沿水平方向移動的情況的顯示亮度分布的時間推移的圖。圖17是表示圖像沿水平方向移動的情況的顯示亮度分布的時間推移的圖。圖18是表示各幀的、各水平像素位置的亮度水平的圖。符號說明100 控制器 LSI101圖像信號預先轉換部102前幀存儲控制器103時間平均圖像信號電平生成部104顯示幀存儲控制器105子幀A用多路存儲器106子幀B用多路存儲器107子幀A圖像信號生成部(第一圖像處理部)108子幀B圖像信號生成部(第二圖像處理部)
109數據選擇器110定時控制器(分割部)111基本移動程度計算部(移動程度檢測部)112適用移動程度計算部(適用移動程度檢測部)113移動程度保持部114溫度傳感器(溫度檢測部)200圖像顯示部300前幀存儲器400顯示幀存儲器
具體實施例方式如下，說明本發明的一實施方式。實施方式在本實施方式中，以在使用保持型顯示裝置的圖像顯示裝置中所具備的圖像信號處理裝置為前提進行以下的處理，其中，保持型顯示裝置為在每個與一個畫面的圖像信號對應的幀期間，基於各像素的圖像信號顯示圖像的液晶顯示裝置等。S卩，本實施方式的圖像信號處理裝置在進行第N幀的顯示的情況下，根據第(N —I)幀和第N幀、即連續的兩幀的圖像信號生成假想子幀Q，其以將相對兩幀的各像素的圖像信號電平加以平均而得的圖像信號電平作為對應的各像素的圖像信號電平。另外，將I幀期間時間分割為期間長度相等的兩個子幀期間。在進行了時間分割的一個子幀A期間，將對包含假想子幀Q的目的像素的周邊一定範圍(參照範圍)內的像素的圖像信號加以平均(加權平均、或簡單平均)而得的圖像信號作為子幀A圖像信號輸出。另一方面，在另一個子幀B期間，相對於對包含假想子幀Q的目的像素的參照範圍內的像素的第N幀輸入圖像信號的平均(加權平均、或簡單平均)，輸出進行了強調處理的圖像信號，將強調目的像素的輸入圖像信號的高低差的圖像信號作為子幀B圖像信號輸出。具體而言，本實施方式的圖像信號處理裝置構成為能夠在子幀A期間不進行平均化處理(平滑化處理)，在子幀B期間進行強調處理的結構。圖1是表示本發明的實施方式的圖像顯示裝置的概略圖。如該圖所示，該圖像顯示裝置具備作為圖像信號處理裝置的控制器LSI100，該控制器LSIlOO與液晶面板等圖像顯示部200、前幀存儲器300、和顯示幀存儲器400連接而構成。上述控制器LSIlOO具備:圖像信號預先轉換部(轉換部)101、前幀存儲控制器102、時間平均圖像信號電平生成部103、顯示幀存儲控制器104、子幀A用多路存儲器105、子幀B用多路存儲器106、子幀A圖像信號生成部107、子幀B圖像信號生成部108、數據選擇器109、定時控制器(分割部)110、基本移動程度計算部(移動程度檢測部)111、適用移動程度計算部(適用移動程度算出部)112、移動程度保持部113、及溫度傳感器(溫度檢測部)114。上述圖像信號預先轉換部101對從外部輸入的輸入圖像信號實施規定的轉換處理並輸出。更具體而言，圖像信號預先轉換部101以輸入圖像信號容納於規定的上限規定值和規定的下限規定值之間的方式進行轉換。該轉換可以根據使用者的喜好或產品開發者的設計目標進行。具體的轉換處理的方式、及基於該轉換處理的方式的動態圖像品質提高的效果在後文敘述。上述定時控制器110具有作為將一個幀期間分割為包含至少一個子幀A期間和至少一個子幀B期間的多個期間的分割部的功能。並且，上述定時控制器110生成將60Hz的輸入幀期間時間分割為兩個子幀A期間和子幀B期間的定時。另外，上述定時控制器110控制前幀存儲控制器102、顯示幀存儲控制器104、和數據選擇器109。上述前幀存儲控制器102: (I)將60Hz的輸入圖像信號寫入前幀存儲器300，並且，(2)將寫入前幀存儲器300的、顯示幀存儲控制器104所讀出的幀的前一個的幀圖像信號配合子幀A期間的定時依次讀出，並向時間平均圖像信號電平生成部103傳送。前幀存儲控制器102以時間分割並行進行以上(I)、(2)的動作。上述顯示幀存儲控制器104: (3)將60Hz的輸入圖像信號寫入顯示幀存儲器400，並且，(4)將寫入顯示幀存儲器400的、前幀存儲控制器102所讀出的幀的後一個的幀圖像信號配合子幀A期間和子幀B期間的定時，每兩周讀出同一幀的圖像信號，並且向時間平均圖像信號電平生成部103、子幀B用多路存儲器106、和基本移動程度計算部111傳送。顯示幀存儲控制器104以時間分割並行進行以上(3)、(4)的動作。上述時間平均圖像信號電平生成部103通過運算電路或軟體計算相對目的像素的前幀的圖像信號電平和相對該目的像素的顯示幀(當前幀)的圖像信號電平的平均值，生成將該平均值作為圖像信號電平的假想子幀Q。上述基本移動程度計算部111作為通過比較當前幀的圖像信號、和該當前幀的前一個的前幀期間的圖像信號來檢測視頻的移動程度的移動程度檢測部發揮功能。具體而言，上述基本移動程度計算部111根據前 幀的圖像信號和當前幀的圖像信號的比較將視頻的移動程度(移動的程度)進行數值化，並根據該數值(計算結果)限制後述的子幀A圖像信號或子幀B圖像信號與相對目的像素的上述預先轉換的圖像信號的差。具體而言，將以目的像素為中心的水平X像素、垂直Y線的範圍(參照範圍)的、前幀和當前幀的同位置的像素的圖像信號的差為預先確定的規定值以上的像素數作為移動程度。另外，也能夠使用關於水平、垂直的各方向，從目的像素到參照的像素的距離越近，越乘以較大的加權係數進行累計並將得到的數值作為移動程度的方法、或推定像素移動量(移動矢量)作為移動程度的方法等。作為推定上述像素移動量的方法，例如，依次比較在當前幀中以目的像素為中心的一定範圍區域的圖像信號、和前幀內的多個一定範圍區域的圖像信號，將與當前幀的一定範圍區域的圖像信號的電平差的總和較小的前幀內的一定範圍區域的中心像素推定為向當前幀的目的像素移動的像素，將其作為目的像素的移動量。關於各像素，在進行這樣的移動量的推定之後，將目的像素的移動量(即，移動矢量的絕對值)保持原樣作為該像素的移動程度、或將以目的像素為中心的周邊像素的移動量的總和作為該像素的移動程度、或者越靠近該像素越賦予較大的加權，同時將累計的值作為該像素的移動程度。通過不僅累計該像素還累計周邊像素的移動量的方法，即使發生極少的異常的矢量檢測，也能夠進行適當的信號處理，但另一方面，隨之控制部的成本增加。並且，表示通過上述基本移動程度計算部111算出的基本移動程度的數值向後段的適用移動程度計算部112傳送。關於該適用移動程度計算部112的詳情在後文敘述。另外，上述子幀A/B用多路存儲器105、106以顯示掃描中的水平線為中心保持Y線量的圖像信號。上述子幀A圖像信號生成部107作為在上述子幀A期間對於各像素的輸入圖像信號根據視頻的移動程度實施平滑化處理(模糊處理)的第一圖像處理部發揮功能。這裡的視頻的移動程度表示通過後述的適用移動程度計算部112算出的適用移動程度。具體而言，上述子幀A圖像信號生成部107在通過上述適用移動程度計算部112求得的數值滿足一定條件的情況下，從子幀A用多路存儲器105輸入以假想子幀Q內的目的像素為中心的水平X像素、垂直Y線量的圖像信號。之後，子幀A圖像信號生成部107在XXY像素範圍(參照範圍)內的各像素的圖像信號乘以加權係數並累計，將以對參照範圍內的各像素的加權係數的總量除以累計的總量而得的值作為子幀A圖像信號。S卩，子幀A圖像信號為在子幀A期間中相對於各像素的輸入圖像信號根據視頻的移動程度(適用移動程度)實施平滑化處理(模糊處理)後的圖像信號。另外，上述賦予加權可以使參照範圍的各像素的加權相同(使用相同的加權係數)而進行，也可以是越靠近目的像素乘以越大的加權係數而進行。從而，作為上述第一圖像處理部起作用的子幀A圖像信號生成部107以與通過後述的上述適用移動程度算出部112算出的適用移動程度相應的處理強度實施各處理。子幀B圖像信號生成部108在根據適用移動程度計算部112求得的數值滿足一定條件的情況下，從子幀B用多路存儲器106輸入以目的像素為中心的參照範圍內的各像素的圖像信號。然後，子幀B圖像信號生成部108對於參照範圍進行與生成子幀A圖像信號相同的運算。即，子幀B圖像信號生成部108與子幀A圖像信號生成部107同樣地具有將圖像信號進行平滑化的 功能，對於參照範圍的圖像信號進行與子幀A圖像信號相同的平滑化處理。然後，子幀B圖像信號生成部108作為在上述子幀B期間對於各像素的輸入圖像信號根據視頻的移動程度實施強調處理的第二圖像處理部發揮功能。這裡的視頻的移動程度表示通過後述的適用移動程度計算部112算出的適用移動程度。具體而言，上述子幀B圖像信號生成部108生成對目的像素的子幀B圖像信號，使得由實施了上述平滑化處理的圖像信號即運算結果的圖像信號和子幀B圖像信號構成的假想I幀期間的顯示亮度的時間積分量、與以對於目的像素的預先轉換的圖像信號靜止的情況下的亮度水平一致。從而，子幀B圖像信號成為在子幀B期間中相對於各像素的輸入圖像信號根據視頻的移動程度(適用移動程度)實施了強調處理的圖像信號。也就是說，子幀B圖像信號為按照如下方式決定的圖像信號，即:1幀期間的各像素的亮度水平的時間積分量與以對於目的像素的預先轉換後的圖像信號靜止的情況下的亮度水平一致。具體而言，存在以下的方法:根據圖像顯示面板(圖像顯示部200)的響應速度性能通過計算算出的方法；和具備預先進行對各圖像信號的亮度測定並且相對於輸入圖像信號和上述計算結果的圖像信號的各組合輸出適當的子幀B圖像信號的轉換表的方法等。因此，作為上述第二圖像處理部發揮功能的子幀B圖像信號生成部108，以與通過後述的上述適用移動程度算出部112算出的適用移動程度相應的處理強度實施各處理。

上述數據選擇器109根據現在的顯示子幀階段(phase)選擇子幀A圖像信號或子幀B圖像信號，並將其向圖像顯示部200傳送。在此，本發明中，為了不使動態圖像品質降低而適當地進行在上述子幀A圖像信號生成部107和子幀B圖像信號生成部108中進行的處理，除了基本移動程度計算部111外還具備適用移動程度計算部112和移動程度保持部113。後文敘述這些部件的詳情。在此，下面簡單說明上述結構的圖像顯示裝置的動態圖像顯示時的水平像素位置和売度水平的關係。如圖2所示，關注在亮度水平25%的背景上，區域的寬度比I幀期間的移動量大的亮度水平75%的物體沿水平方向移動的情況下的畫面內的I水平線。即，關注在亮度水平25%的背景上亮度水平75%的物體沿水平方向移動的情況下，與進行移動的上述物體的在I幀期間的移動量相比該物體的區域的寬度(向移動方向的長度)較大時的畫面內的I水平線。於是，例如，第(N-1)幀的輸入圖像信號的亮度水平分布如圖3的(a)所示，第N幀的輸入圖像信號的亮度水平分布如圖3的(b)所示。此時，以對於各像素的第N幀和第(N-1)幀的轉換後的輸入圖像信號電平的中間值作為圖像信號電平的假想子幀Q的I水平線上的亮度水平分布如圖3的(c)所示。下面，關注如圖4所示的在亮度水平為25%的背景上，與I幀期間的移動量相比區域的寬度小的亮度水平75%的物體沿水平方向移動的情況下的畫面內的I水平線。S卩，關注在亮度水平25%的背景上，亮度水平75%的物體沿水平方向移動的情況下，與進行移動的上述物體的在I幀期間的移動量相比該物體的區域的寬度(向移動方向的長度)較小時的畫面內的I水平線。於是，例如，第(N-1)幀的輸入圖像信號的亮度水平分布如圖5的(a)所示，第N幀的輸入圖像信號的亮度水平分布如圖5的(b)所示。此時，由將對於各像素的第N幀和第(N-1)幀的輸入圖像信號加以平均而得的圖像信號電平構成的假想子幀Q的I水平線上的亮度水平分布如圖5的(c)所示。但是，在將電影等低幀率的視頻轉換為幀率更高的通常的電視等視頻之後的視頻、或利用DVD播放器等進行慢速再現時等，存在在圖像已被更新的I幀之後多個幀的同一圖像連續的圖像被重複的情況。作為這樣的視頻的一例，例如圖6所示以DVD播放器等進行慢速再現的情況下的輸入圖像的狀態。圖6中假定為以通常的再現速度的1/3的速度進行慢速再現的情況。圖6的(a)段以⑴、⑵…的順序表示輸入圖像的幀。明亮的矩形塊在暗背景上向左移動的視頻因為以1/3倍進行慢速再現，所以，(I) (3)和(4) (6)每三幀被輸入相同的圖像。此時，在上述圖像處理裝置的基本移動程度計算部111中，在前幀和最新幀(當前幀)不同的(I)、(4)、(7)的各幀中產生基本移動程度，另一方面，在前幀和最新幀相同的
(2)、(3)、(5)、(6)的各幀中，基本移動程度為O。圖6的(b)段表示在與移動的矩形塊的邊緣附近對應的像素中算出的基本移動程度的變化。若將對基於這樣算出的基本移動程度進行平滑化和強調處理而輸出的圖像信號的分布關注畫面上的I水平線上的各像素而進行圖示，則如圖7所示。僅對於與產生基本移動程度的(I)和(4)的輸入幀對應的各兩個輸出子幀進行模糊、強調處理。圖7中，實線表示已實施過處理的情況的波形，虛線表示處理前的波形。如圖7所 示，因為存在沒有進行模糊、強調處理的顯示幀，所以，若進行模糊、強調處理的周期變長，則對於觀看畫面的人存在看到閃爍的問題。為了抑制這種閃爍的產生，在本實施方式中，設置有上述的基本移動程度計算部111、適用移動程度計算部112、和移動程度保持部113。上述適用移動程度計算部112根據通過上述基本移動程度檢測部111檢測的當前幀期間的視頻的移動程度、和前幀期間的視頻的移動程度，算出適用於具備上述第一圖像處理部的子幀A圖像信號生成部107和/或具備上述第二圖像處理部的子幀B圖像信號生成部108的適用移動程度。S卩，在上述適用移動程度計算部112中，比較通過基本移動程度計算部111算出的基本移動程度、與通過前次的處理在上述移動程度保持部113中保持的在與前一個輸入幀對應的兩個子幀中適用於平滑化和強調化的移動程度，對於所保持的移動程度比基本移動程度大的情況，以所保持的移動程度和基本移動程度的平均值(簡單平均或加權平均)作為適用移動程度採用，另一方面，在所保持的移動程度與基本移動程度相同或比基本移動程度小的情況下，以基本移動程度作為適用移動程度採用。基於如此決定的適用移動程度通過子幀A圖像信號生成部107和子幀B圖像信號生成部108使用於平滑化和強調化。另外，算出的該適用移動程度配備於下一圖像顯示並將其寫入移動程度保持部113。具體而言，當將當前幀期間的視頻的移動程度設為Me、將保持於上述移動程度保持部113的移動程度設為Mh、並且Mc < Mh時，上述適用移動程度計算部112以上述Mc和上述Mh的簡單平均或加權平均而得的值作為適用移動程度提供給上述子幀A圖像信號生成部107和上述子幀B圖像信號生成部108。
另外，當將當前幀期間的視頻的移動程度設為Me、將保持於上述移動程度保持部113的移動程度設為Mh、並且Mc彡Mh時，上述適用移動程度計算部112以上述Mc作為適用移動程度提供給上述子幀A圖像信號生成部107和上述子幀B圖像信號生成部108。在以上的適用移動程度計算部112的計算中，簡單比較當前幀期間的視頻的移動程度Mc和保持於上述移動程度保持部113的移動程度Mh的大小，但是，為了進行更合適的處理，優選將相對於保持在移動程度保持部113的移動程度Mh加上或減去預先設定的閾值T後的值和上述Mc進行比較。這是因為，在來自外部的播放波或視頻信號傳輸路等上承載有噪聲的情況下，在儘管實際上為大致靜止畫面，但判斷為在前幀與當前幀產生差量且移動程度增加或減小的情況下，移動程度的變動處於一定的範圍內進行與沒有變動的情況下相同的處理。圖6(c)段表示在與進行了這樣的處理的情況下的移動矩形塊的邊緣附近對應的像素中算出的適用移動程度的變化，因為在前幀和最新幀不同的(I)、(4)、(7)中所保持的移動程度變得比基本移動程度小，所以，基本移動程度成為適用移動程度，成為和圖6 (b)段相同的大小。另一方面，因為在(2)、(3)、(5)、(6)中所保持的移動程度變得比基本移動程度大，所以，所保持的移動程度和基本移動程度的平均值(簡單平均或加權平均)成為適用移動程度，成為比圖6(b)段所示的基本移動程度大的值。關注畫面上的I水平線上的各像素圖示基於如上所述算出的基本移動程度進行平滑化和強調化處理而輸出的圖像信號的分布成為如圖8所示。在圖8中，實線表示實施了處理的情況的波形，虛線表示處理前的波形。

與維持原狀使用基本移動程度的圖7相比，在圖8中，即使在(2A) (3B)的子幀顯示中，模糊、強調的程度雖然變弱，但是並不是完全消失。通過這樣地進行顯示，可以避免看到閃爍的問題。但是，上述結構的圖像顯示裝置通過使由子幀A圖像信號生成部107生成的圖像信號、和由子幀B圖像信號生成部108生成的圖像信號連續進行顯示的情況下的顯示亮度的時間積分量配合原本的顯示亮度，觀察者可以看不出亮度的過大和不足。圖9表示在兩個灰度等級區域(前幀、當前幀的圖像信號)的邊界附近進行了本發明的模糊/強調處理的情況下的圖像信號的分布。子幀A表示實施模糊處理(平滑化處理)的圖像信號的分布，子幀B表示實施了強調處理的圖像信號的分布。接下來，圖10表示該兩個灰度等級區域的一個接近在圖像顯示部200能夠顯示的最大電平，另一個接近在圖像顯示部200能夠顯示的最小電平的情況下的子幀B的強調信號。在此，理想的強調信號產生高於在圖像顯示部能夠顯示的最大電平的部分(虛線部分)或低於在圖像顯示部200能夠顯示的最小電平的部分。實際上，因為不得不在由圖像顯示部200能夠顯示的範圍內顯示，所以，在這樣的情況下，由於與子幀A的模糊圖像的反覆，對於觀看圖像的觀察者，由於與原本要顯示的亮度相比產生時間積分亮度不足或過剩，所以產生被識別為不正確的亮度顯示的問題。為了減輕、避免這樣的現象，在圖像信號接近在圖像顯示部200能夠顯示的最大或最小電平的情況下，考慮對於子幀A圖像信號生成部107和子幀B圖像信號生成部108中的、與從前段接收的信號的變化幅度設定限制。例如，在上述子幀A圖像信號生成部107和子幀B圖像信號生成部108中，以按照實施平滑化處理前的圖像信號的信號電平越接近上述圖像顯示部200的能夠顯示的圖像信號的信號電平的最大值或最小值越變小的方式設定的變化幅度實施平滑化處理。作為圖像信號的強調處理的方法，有如下方法，S卩，在子幀B圖像信號生成部108的內部首先進行與在子幀A圖像信號生成部107中進行的相同的平滑化處理，選擇與在此得到的圖像信號一同在圖像顯示部交替地反覆顯示的情況下的時間積分亮度與相對目的像素的原本的亮度一致的圖像信號，將其作為強調信號輸出。在通過這樣的方法生成強調信號的情況下，對在子幀B圖像信號生成部108的內部首先進行的平滑化處理也進行與對子幀A圖像信號生成部107的平滑化處理設定的變化幅度制限相同的變化幅度制限的設定，由此可以使反覆顯示在子幀A圖像信號生成部107得到的圖像信號與在子幀B圖像信號生成部108得到的圖像信號的情況下的時間積分亮度與目的像素的原本的亮度一致。但是，為了抑制控制電路部的成本，只在子幀A圖像信號生成部107進行變化幅度制限也能夠得到一定的效果。例如，在上述子幀A圖像信號生成部107和子幀B圖像信號生成部108，當將從前段接收的圖像信號設為Ls、將在圖像顯示部200能夠顯示的最大電平設為Lmax、將在圖像顯示部200能夠顯示的最小電平設為Lmin時，若將基於平滑化處理的變化幅度的限制設為W，則將上述變化幅度限制於滿足以下公式(I)的W的範圍。W = min (CO+1 Ls-Lmin I XKO，Cl+1 Lmax-Ls I XKl)........(I)在此，min(X，Y)為選擇X、Y中的任一個較小的函數，CO，Cl為限制幅度的常數值，Κ0, Kl為對各個最小電平和最大電平與原信號值的差的制限幅度的比例係數。例如，在Lmax = 100、Lmin = 0、C0 = 0、C1 = 5、K0 = Kl = 0.25 的情況下，若 Ls=90，則 W = min(0+90X0.25 = 22.5,5+10X0.25 = 7.5) = 7.5，限制基於子幀 A 和子幀B圖像信號生成部的信號平滑化處理的變化幅度為7.5。即，限制為即使進行平滑化處理也不取比90-7.5 = 82.5小的值，其結果為，對應於該平滑值的強調處理信號的理想值也不大幅超過Lmax = 100,能夠在理想值超過Lmax的情況下，將與在強調處理信號為100進行顯示時的原本的時間積分量之間的誤差抑制在期望的範圍內。圖11表示通過這樣的方法得到的圖像信號。在子幀A，虛線表示限制變化幅度之前的平滑化處理的圖像信號的波形。即，可知，通過本實施方式得到的圖像信號在子幀A的水平像素位置X、Y受變化幅度的限制。這樣，由於限制子幀A的圖像信號的變化幅度，因而即使子幀B的圖像信號位於圖像能夠顯示的最大電平和最小電平的範圍內，時間積分亮度也不會發生大幅不足或過剩能夠避免成為不適當的亮度顯示被識別的問題。在上述結構的圖像顯示裝置中，在由液晶顯示面板構成圖像顯示部200的情況下，若裝置內部的溫度下降，則液晶的響應變差，進行與至此所述相同的平滑化處理和強調處理，與原本的顯示亮度的誤差變大成為畫質劣化的主要原因。因此，在圖1所示 的控制器LSI100中，在內部具備溫度傳感器(溫度檢測部)114，將通過該溫度傳感器114檢測的溫度數據向子幀A圖像信號生成部107和子幀B圖像信號生成部108輸出。在子幀A圖像信號生成部107和子幀B圖像信號生成部108中，以按照輸入的溫度數據越比預先設定的設定溫度低則越小的方式設定的上述變化幅度實施平滑化處理。
由此，由於可以適當地進行與液晶的響應性相應的處理，所以可以抑制動態圖像的劣化。另外，如圖12所示，本發明的圖像顯示裝置例如可以作為液晶電視接收機15而構成。即，可以形成設置有顯像部14的結構，其作為調諧部選擇頻道並接收電視播放，並將表示通過該電視播放傳輸的視頻的視頻信號作為輸入圖像信號輸入控制器LSI100。並且，圖像顯示部200由液晶面板形成，並且可以形成為如下結構:基於根據上述視頻信號從控制器LSIlOO傳送的輸出圖像信號顯示圖像。由此，能夠提供一種電視接收機，其使得移動迅速的動態圖像自不必說，即使移動遲緩或靜止的圖像也能夠顯示顯示品質高的視頻。本發明並不限於上述的實施方式，可以在權利要求所示的範圍內進行各種變更。即，對於使在權利要求所示的範圍進行適當變更的技術手段相組合而得到的實施方式，也包含於本發明的技術範圍內。產業上的可利用性本發明的圖像顯示裝置、和圖像顯示方法為應用進行液晶、有機EL或電子紙、保持模式顯示的顯示設備的圖像顯示模塊或動態圖像顯示對應設備類。可用於TV、PC監視器、帶監視器的DVD播 放器、遊戲機、導航系統、可攜式視頻播放器、行動電話等電子設備。
權利要求
1.一種圖像信號處理裝置，其特徵在於:設置在圖像顯示裝置中，該圖像顯示裝置在與一個畫面的圖像信號對應的每一個幀期間，基於各像素的圖像信號顯示圖像， 所述圖像信號處理裝置包括: 分割部，其將一個幀期間分割為包含至少一個子幀A期間和至少一個子幀B期間的多個期間； 第一圖像處理部，其在所述子幀A期間對各像素的輸入圖像信號實施平滑化處理；和 第二圖像處理部，其在所述子幀B期間對各像素的輸入圖像信號實施強調處理， 所述第一圖像處理部，以按照以下方式設定的變化幅度實施平滑化處理:實施平滑化處理前的圖像信號的信號電平越接近所述圖像顯示裝置的能夠顯示的圖像信號的信號電平的最大值或最小值，變化幅度越小。
2.如權利要求1所述的圖像信號處理裝置，其特徵在於: 當對輸入圖像信號進行與所述第一圖像處理部相同的平滑化處理並實施了強調處理後的信號提供給所述圖像顯示裝置時，所述第二圖像處理部，以按照以下方式設定的變化幅度實施平滑化處理:實施強調處理前的圖像信號的信號電平越接近所述圖像顯示裝置的能夠顯示的圖像信號的信號電平的最大值或最小值，變化幅度越小。
3.如權利要求1或2所述的圖像信號處理裝置，其特徵在於: 還具備溫度檢測部，其檢測圖像信號處理裝置內的溫度， 所述第一圖 像處理部以按照以下方式設定的變化幅度實施平滑化處理:通過所述溫度檢測部檢測出的溫度比預先設定的設定溫度越低，變化幅度越小。
4.如權利要求3所述的圖像信號處理裝置，其特徵在於: 還具備溫度檢測部，其檢測圖像信號處理裝置內的溫度， 所述第二圖像處理部以按照以下方式設定的變化幅度實施強調處理:通過所述溫度檢測部檢測出的溫度比預先設定的設定溫度越低，變化幅度越小。
5.一種圖像信號處理方法，其特徵在於: 用於在與一個畫面的圖像信號對應的每一個幀期間，在圖像顯示裝置中顯示基於各像素的圖像信號的圖像， 所述圖像信號處理方法包括: 將一個幀期間分割為包含至少一個子幀A期間和至少一個子幀B期間的多個期間的分割步驟； 在所述子幀A期間對各像素的輸入圖像信號實施平滑化處理的第一圖像處理步驟；和 在所述子幀B期間對各像素的輸入圖像信號實施強調處理的第二圖像處理步驟， 所述第一圖像處理步驟以按照以下方式設定的變化幅度實施平滑化處理:實施平滑化處理前的圖像信號的信號電平越接近所述圖像顯示裝置的能夠顯示的圖像信號的信號電平的最大值或最小值，變化幅度越小。
6.如權利要求5所述的圖像信號處理方法，其特徵在於: 所述第二圖像處理步驟， 當對輸入圖像信號進行與所述第一圖像處理步驟相同的平滑化處理並實施了強調處理後的信號提供給所述圖像顯示裝置時，以按照以下方式設定的變化幅度實施平滑化處理:實施強調處理前的圖像信號的信號電平越接近所述圖像顯示裝置的能夠顯示的圖像信號的信號電平的最大值或最小值，變化幅度越小。
7.如權利要求6所述的圖像信號處理方法，其特徵在於: 還包括溫度檢測步驟，其檢測所述圖像顯示裝置內的溫度， 所述第一圖像處理步驟以按照以下方式設定的變化幅度實施平滑化處理:通過所述溫度檢測步驟檢測出的溫度比預先設定的設定溫度越低，變化幅度越小。
8.一種圖像顯示裝置，其具備權利要求1至4中任一項所述的圖像信號處理裝置。
9.一種電視接收機，其具備權利要求8所述的圖像顯示裝置。
10.一種電子設 備，其具備權利要求8所述的圖像顯示裝置。
全文摘要
本發明的圖像信號處理裝置設置在圖像顯示裝置中，該圖像顯示裝置在與一個畫面的圖像信號對應的每一個幀期間，基於各像素的圖像信號顯示圖像，該圖像信號處理裝置具備定時控制器(110)，其將一個幀期間分割為包含子幀A和B期間的多個期間；子幀A圖像信號生成部(107)，其在上述子幀A期間對各像素的輸入圖像信號實施平滑化處理；子幀B圖像信號生成部(108)，其在上述子幀B期間對各像素的輸入圖像信號實施強調處理；子幀A圖像信號生成部(107)，以按照以下方式設定的變化幅度實施平滑化處理實施平滑化處理前的圖像信號的信號電平越接近所述圖像顯示裝置的能夠顯示的圖像信號的信號電平的最大值或最小值，變化幅度越小。
文檔編號H04N5/66GK103227889SQ201310162548
公開日2013年7月31日 申請日期2009年5月28日 優先權日2008年8月22日
發明者石原朋幸 申請人:夏普株式會社