JP3540957B2

JP3540957B2 - Gradation conversion method, gradation conversion device, and image display device

Info

Publication number: JP3540957B2
Application number: JP08412399A
Authority: JP
Inventors: 健夫吾妻; 淳森村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: JPH11341307A

Description

【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１７０４２８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、１０１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１８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、画像のエッジ近傍での画素の輝度の階調頻度分布に基づき、階調変換テーブルを得、その階調テーブルを利用して、画素毎に異なる階調変換を行う階調変換方法であって、
前記エッジ近傍での画素の輝度の階調頻度のカウントの際、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ような重み付けをして頻度のカウントを行うことを特徴とする階調変換方法である。
また、本発明は、画像のエッジ近傍での画素の輝度の階調頻度分布に基づき、階調変換テーブルを得、その階調テーブルを利用して、画素毎に異なる階調変換を行う階調変換方法であって、
前記エッジ近傍での画素の輝度の階調頻度のカウントの際、階調に応じて重み付けをして頻度のカウントを行うことにより、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階調変換方法である。
【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、meanｈi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。
【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。
【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，ｐ３，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ＭＰＵ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１０２３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）、（数２）、（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
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、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。）をして輝度頻度のカウントを行い、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ＬＰＦ、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，ｂは階調Ｉ inについての重み計算時の計数を示す。
【００５３】
なお、重みの分布は図１２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。

【００５４】
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。
【００５５】
【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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display method and apparatus capable of obtaining a higher quality image on a display for displaying a television signal, for example.
[0002]
[Prior art]
In recent years, television screens have been increasing in size, and projection-type systems using liquid crystal panels are promising for screens of 40 inches or more. In addition, broadcasting of high-definition television has started, and the need for a high-resolution, large-area display device has been increasing. Further, imaging in a high dynamic range can be performed by a three-panel camera or the like. However, a display device with a high resolution and a large area does not have sufficient contrast performance, and an image with a high dynamic range cannot be sufficiently expressed by a conventional display device. As a technique for improving this, a technique as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-170428 (Japanese Patent Application No. 6-3457) has been proposed. Hereinafter, the conventional contrast improving method will be described.
[0003]
FIG. 13 is a block diagram of the entire process. Reference numeral 101 denotes a gradation conversion circuit that converts a gradation of input luminance. Reference numeral 102 denotes an illusion waveform generation circuit that generates a waveform that causes an illusion from the input luminance. By superimposing the optical illusion waveform on the luminance that has undergone the gradation conversion, an image with improved contrast is obtained. The details of the gradation conversion circuit 101 and the optical illusion waveform generation circuit 102 will be described below.
[0004]
FIG. 14 is a block diagram of the gradation conversion circuit 101. The frame memory 123 stores the luminance input for one frame. The edge extraction circuit 124 detects an edge from the luminance input. The gradation conversion table calculation circuit 125 calculates a gradation conversion table at nine points, q1 to q9 in the nine regions shown in FIG. The gradation conversion table interpolation circuit 129 reads coordinate values for performing gradation conversion from the read control circuit 127, and interpolates the gradation conversion tables for q1 to q9 in accordance with the coordinate values (for example, the gradation conversion table at four neighboring points). Is linearly interpolated by weighting and adding according to the distance between the four points and the pixel of interest) and written into the table memory 128. The read control circuit 127 reads the luminance data from the frame memory 123 in the scanning order, outputs the read coordinate values to the gradation conversion table interpolation circuit, reads a conversion value corresponding to the luminance from the table memory 128, and sets the converted value as the converted luminance. Output.
[0005]
Next, the illusion waveform generation circuit 102 will be described. 16 and 17 show the step input and the step response of the illusion waveform generation circuit 102. 16 and 17, the luminance distribution is represented one-dimensionally for simplicity. The step response of the illusion waveform generation circuit 102 is obtained by attenuating the low-frequency component of the step input and converting the output characteristic (gain characteristic) into a luminance amplitude range that does not cause a sense of discomfort during observation.
[0006]
FIG. 18 shows a luminance distribution perceived when the step response of the illusion waveform circuit 102 is superimposed on the step input and observed. In FIG. 18, a solid line indicates a luminance level obtained by superimposing a step response of the illusion waveform circuit 102 on a step input, and a wavy line indicates a luminance distribution perceived during observation. FIG. 18 shows that psychological contrast is improved by superimposing the output of the optical illusion waveform generation circuit 102. Further, with respect to the luminance distribution as shown by the solid line in FIG. 19, the luminance difference of i1-i0 is perceived at the position x1, and the luminance difference of i2-i1 is perceived at the position x2, as indicated by the dashed line. Since the luminance difference between i1 and i2 is not perceived between x2, luminance differences I1-I0 and I3-I2 having a larger sum than the luminance range of I3-I0 can be displayed in the luminance range of I3-I0. Can be improved.
[0007]
As described above, conventionally, both the local gradation conversion based on the luminance distribution near the edge and the superimposition of the illusion waveform are applied to effectively use the gradation reproduction capability of the display device, and The aim is to improve the contrast perceived during observation.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional configuration as described above,
1) The boundary of the non-image part (corresponding to the horizontal and vertical blank periods) at the end of the image is extracted as an edge, and the luminance frequency distribution near the boundary (that is, the luminance frequency distribution in the peripheral part of the image) greatly affects the processing result. However, the contrast at the center of the image is relatively lower than that at the periphery.
2) When the entire image is divided into nine local regions, a region that originally had uniform luminance over the entire screen is converted to be bright at the periphery of the image and dark at the center, or conversely, dark at the periphery and dark at the center. The image is converted to a bright image, which may cause discomfort during observation.
3) The circuit scale is large as compared with other conventional methods (luminance frequency equalization).
There was a problem that.
[0009]
In view of the above, the present invention is not affected by boundaries of non-image areas around an image, does not cause a relative decrease in contrast at the center of the image, has a small circuit scale and a large amount of computation, and has a high dynamic image with improved contrast. It is an object to provide an image display method for displaying an image of a range.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides for theBrightnessBased on the gradation frequency distribution,Obtain the gradation conversion table and use the gradation table toPerforms different gradation conversion for each pixelA gradation conversion method,
When counting the gradation frequency of the luminance of the pixel near the edge,Weighting is performed so that the weighting factor is large at the center of the image and small at the periphery of the image.frequencyIt is characterized by countingDoThis is a gradation conversion method.
Further, according to the present invention, a gradation conversion table is obtained based on a gradation frequency distribution of luminance of a pixel in the vicinity of an edge of an image, and the gradation table for performing different gradation conversion for each pixel using the gradation table. A conversion method,
At the time of counting the gradation frequency of the luminance of the pixel near the edge, by performing weighting according to the gradation and counting the frequency, γ correction processing according to the characteristics of the display device is performed together with gradation conversion. This is a gradation conversion method characterized by performing the following.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention superimposes a waveform that causes an illusion of a luminance level on an image whose luminance level is converted in accordance with the local luminance frequency near the edge and the coordinate value of a pixel, thereby enabling the gradation reproduction capability of a display device to be effective. And an image display method for improving an apparent (psychological) contrast of an image displayed on a display device, and a local luminance near an edge of an input image. A gradation conversion circuit that converts the luminance level according to the frequency and the coordinate value of the pixel, and an illusion waveform generation circuit that generates a waveform that causes an illusion of the luminance level are provided, and the gradation reproduction capability of the display device is effectively used. And an image display device for improving the apparent or psychological contrast of an image displayed on a display device.
[0012]
According to the present invention, with the above-described configuration, a waveform that causes an illusion of a luminance level is superimposed on an input image on an image obtained by converting a luminance level according to a local luminance frequency near an edge and a coordinate value of a pixel, and a display device is provided. To effectively utilize the tone reproduction ability and improve the apparent (psychological) contrast of an image displayed on a display device.
[0013]
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of an image display device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a gradation conversion circuit that converts a luminance level according to a local luminance frequency near an edge and a coordinate value of a pixel, 2 denotes an illusion waveform generation circuit that generates a waveform that causes an illusion of a luminance level, Reference numeral 3 denotes a delay circuit that outputs input luminance after a delay time corresponding to the delay time of the illusion waveform generation circuit 2, 4 denotes an edge extraction circuit that extracts edges of the input luminance, and 5 denotes a local luminance frequency near the edge. 6 is a table memory for storing a gradation conversion table for each representative region set in the image, and 7 is the luminance of the pixel of interest according to the coordinate value of the pixel of interest. A conversion value interpolation circuit for interpolating and calculating a conversion result by each gradation conversion table, 8 is a low frequency attenuating circuit for attenuating a low spatial frequency component of input luminance, and 9 is an amplitude characteristic of an output of the low frequency attenuating circuit 8. It is a characteristic conversion circuit for outputting the illusion waveform by conversion.
[0014]
The operation of the above configuration will be described below. The delay circuit 3 holds the input luminance for a certain time, and outputs the input luminance after a delay time corresponding to the delay time of the illusion waveform generation circuit 2. The edge extraction circuit 4 extracts and outputs a high-frequency component of the input luminance.
[0015]
The gradation conversion table calculation circuit 5 counts the luminance frequencies of the four representative regions shown in FIG. 2 for pixels whose absolute value of the output of the edge extraction circuit 4 is equal to or larger than the threshold value. FIG. 2 is a diagram showing four representative regions set in the field image. In the figure, p1, p2, p3, and p4 indicate the coordinates of the center of gravity of each representative region. In FIG. 2, by setting the representative area away from a single part of the image, the boundary with the non-image part is extracted as an edge, and the luminance frequency at the image edge strongly affects the gradation conversion result at the center of the image. In this way, it is possible to prevent the contrast from being relatively lowered at the center of the image.
[0016]
Next, the gradation conversion table calculation circuit 5 calculates the normalized cumulative luminance frequency according to (Equation 1) from the luminance frequencies counted for each representative region, and writes the accumulated luminance frequency into the table memory 6 as a gradation conversion table. .
[0017]
(Equation 1)

[0018]
Here, hi (j) is the frequency of the quantized luminance j in the i-th representative area, and Hi (I) is the normalized cumulative frequency in the i-th representative area of the quantized luminance I ( The gradation conversion table), maxI is the maximum value of the quantized luminance (255 for 8-bit quantization and 1023 for 10-bit quantization). If there is a large deviation in the luminance frequency counted in each representative area, the conversion result may be uncomfortable or noise may be noticeable. Is corrected to control the gradient of the gradation conversion table.
[0019]
(Equation 2)

[0020]
Here, α is a positive coefficient greater than 1, meanhi is the average frequency in the i-th representative area, and min () means the selection of the minimum value. Control the gain ofI do.
[0022]
Here, hi2 (j) is the frequency after correction by (Equation 2), and hi1 (j) is the frequency before correction.It is.
[0023]
The writing to the table memory 6 is provided with a restriction on the time change shown in (Equation 4), so that when the change in the time direction of the image is sharp, the gradation conversion table changes suddenly with time, and the conversion result is uncomfortable. Is prevented.
[0024]
(Equation 4)

[0025]
Here, Hiold () is the gradation conversion table for the i-th representative area previously written in the table memory 6, and Hinow () is the gradation conversion table for the i-th representative area calculated by the gradation conversion table calculation circuit 5 for the current field. The tone conversion table Hinew () is updated by the current field and newly written in the table memory 6, and β is a non-negative decimal number of 1 or less in the i-th representative area. By setting β, a change in the time direction of the gradation conversion table can be restricted, and it is possible to prevent the gradation conversion table from suddenly changing over time and giving a strange feeling to the conversion result. By setting the value of β to about 1/16 to 1/64 and updating the gradation conversion table for each field, even when the gradation frequency suddenly changes at the time of a scene change or the like, the value of β is 1 or 2 seconds. The gradation conversion table is smoothly changed over time so that the conversion result does not cause discomfort.
[0026]
The conversion value interpolation circuit 7 refers to the four gradation conversion tables stored in the table memory 6 and converts the gradation conversion values H1 (I), H2 (I), H3 (I) of the input luminance I from the delay circuit 3 into. I) and H4 (I) are obtained. Then, the conversion value interpolation circuit 7 performs an interpolation (or extrapolation) calculation using the gradation conversion value and the barycentric coordinates p1 to p4 of the representative area according to the coordinate value of the input luminance I in the image, and Determine and output the converted value for I.
[0027]
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method of interpolating a conversion value by the conversion value interpolation circuit 7. In the figure, the dashed line is the representative area set in the field image, p1 to p4 are the centroids of the representative area, and the hatched area A is the gradation based on the gradation conversion table calculated for the nearest representative area. 3 shows an area where tone conversion is performed. The shaded area B performs tone conversion by interpolating the conversion values based on the tone conversion table calculated in the two representative areas in the vicinity according to the coordinate values of the pixels and the coordinates of the center of gravity of the representative area. Indicates the area to be performed. The area C at the center is an area in which the conversion value based on the gradation conversion table calculated for the four representative areas is interpolated according to the pixel coordinate value and the coordinate value of the center of gravity of the representative area to perform the gradation conversion. Show. The boundary between the regions A, B, and C may pass through the center of gravity of the representative region as shown in FIG. 3A, or may be as shown in FIG. In FIG. 3A, the areas A, B, and C are wider in this order, and in FIG. 3B, conversely, the areas A, B, and C are narrower in this order.
[0028]
The low frequency attenuating circuit 8 attenuates the low frequency components of the spatial frequency of the input luminance in the horizontal and vertical directions. The characteristic conversion circuit 9 converts the amplitude characteristic of the output of the low frequency component attenuation circuit 8 and outputs an illusion waveform. FIG. 4 shows an example of the input / output characteristics of the characteristic conversion circuit 9. The output of the illusion waveform generation circuit is superimposed on the output of the gradation conversion circuit 1 and output as output luminance.
[0029]
As described above, according to the present embodiment, the luminance is converted so that the luminance level of the image largely changes in the vicinity of the edge, and a waveform that causes the illusion of the luminance level is superimposed on the luminance. The contrast of the displayed image can be improved.
[0030]
Also, by not counting the tone frequency of the pixel near the edge at the end of the image, the tone conversion table is strongly affected by the frequency of the pixel near the edge near the image, so that it can be used for observation. It is possible to prevent a sense of incongruity at the center of the image and a decrease in contrast at the center of the image.
[0031]
In addition, by providing a limit on the change in the time direction of the gradation conversion table, it is possible to reduce the discomfort at the time of observation due to the change in the brightness of the object in the image in the time direction.
[0032]
Further, in the calculation of the gradation conversion table, the gradation conversion tables in several representative regions in the image are calculated based on the frequency distribution of the pixels near the edges, and for each pixel, the gradation in the representative region is calculated. The amount of calculation can be reduced by interpolating and extrapolating the tone conversion value.
[0033]
In this embodiment, the edge extraction circuit 4 and the low-frequency attenuation circuit 8 are shared, and the same effect can be obtained and the circuit size can be reduced even if the configuration is as shown in FIG. Included in the present invention.
[0034]
(Embodiment 2)
FIG. 9 shows the configuration of the image display device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 9, components that perform the same operations as those of the image display device according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Hereinafter, the gradation conversion table calculation circuit 16, the table memory 17, The operation of the value interpolation circuit 18 will be described.
[0035]
The gradation conversion table calculation circuit 16 counts the luminance frequencies of the four representative regions shown in FIG. 2 for pixels whose absolute value of the output of the low frequency attenuation circuit 8 is equal to or larger than the threshold value. FIG. 2 is a diagram illustrating four representative regions set in the field image, where p1, p2, p3, and p4 indicate the barycenter coordinates of each representative region.
[0036]
FIG. 10 is a block diagram showing an example of the configuration of the gradation conversion table calculation circuit 16. In FIG. 10, 19 is a write control circuit, 20a to 20d are counters for counting the tone frequency in each representative area, 21 is a tone conversion table calculated from the tone frequency in each representative area, and the tone conversion table is stored in a table. This is an MPU that outputs to the memory. The operation of each configuration will be described below.
[0037]
When the absolute value of the edge component of the input luminance output from the low-frequency attenuation circuit 8 is equal to or larger than the threshold value and the coordinates of the input luminance are within the representative area shown in FIG. The frequency value corresponding to the input luminance of the frequency counter corresponding to the representative area including the coordinates of is incremented.
[0038]
The frequency counters 20a to 20d count the gradation frequency in each representative area. The counting of the gradation frequency is performed by dividing all the gradations (256 gradations at 8-bit, 1023 gradations at 10-bit) into about 16 (that is, counting the frequency of the upper 4 bits of luminance). Circuit size can be reduced.
[0039]
The MPU 21 calculates (Equation 1), (Equation 2), (Equation 4), A gradation conversion table is calculated, and the result is written into the table memory 17 during the vertical blanking period, and the frequency value of the frequency counter 20 is cleared to zero.
[0040]
The conversion value interpolation circuit 18 interpolates the value of the gradation conversion table written in the table memory 17 for each representative area, and performs gradation conversion of the input luminance. FIG. 11 is a diagram illustrating a method of interpolating the data of the gradation conversion table and performing gradation conversion of the input luminance. In FIG. 11, black points are gradation conversion table data calculated based on the frequency of dividing and counting all gradations into about 16 sections in one representative area. The conversion value interpolation circuit 18 linearly interpolates the gradation conversion table data discretely calculated for each representative area to convert the input luminance. Then, the conversion result in each representative area is interpolated according to the coordinates of the input luminance and output as output luminance.
[0041]
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method of interpolating the conversion value by the conversion value interpolation circuit 18. In the figure, the dashed line is the representative area set in the field image, p1 to p4 are the centroids of the representative area, and the hatched area A is the gradation based on the gradation conversion table calculated for the nearest representative area. 3 shows an area where tone conversion is performed. The hatched area B is obtained by converting the conversion value calculated by the gradation conversion table calculated in the two representative areas in the vicinity according to the coordinate value of the pixel and the coordinate value of the center of gravity of the representative area.
Shows the region where the gradation conversion is performed. C in the center
The region indicates a region where gradation conversion is performed by interpolating conversion values based on the gradation conversion table calculated for the four representative regions according to the pixel coordinate values and the coordinate values of the center of gravity of the representative region. The boundary between the regions A, B, and C may pass through the center of gravity of the representative region as shown in FIG. 3A, or may be as shown in FIG.
[0042]
As described above, according to the present embodiment, the circuit scale of the frequency counter and the capacity of the table memory can be reduced by calculating the gradation conversion table based on the frequency obtained by dividing and counting the gradation for each section. (That is, if the 8-bit grayscale frequency is measured in, for example, 16 sections, the number of counters required for the measurement can be increased from 256 to 16 as compared with the case where all the grayscale frequencies are measured.) And the frequency and the number of data of the gradation conversion table value can be reduced in the same way.) Also, by interpolating the gradation conversion table and converting the luminance input into gradations, a small circuit scale and a small amount of calculation are required. Can perform tone conversion.
[0043]
It should be noted that all embodiments of the present inventionIn the pixelWeighting according to the coordinate values (the weighting coefficient is large in the central part of the image and small in the peripheral part of the image)To count the luminance frequency,It is possible to eliminate the relative decrease in contrast at the center of the image.it can.
[0044]
Note that edge extraction may be performed by a one-dimensional filter in the horizontal direction, and the circuit can be simplified, which is included in the present invention.
[0045]
The calculation of the gradation conversion table in the representative region described in the first and second embodiments is sequentially performed for one representative region in one field period, and at the same time, the time change of the gradation conversion table is controlled ( By increasing the coefficient β of Expression 4 according to the number of representative regions (for example, four times in the case of the first and second embodiments), the same effect can be obtained by reducing the amount of calculation. , Included in the present invention.
[0046]
In all the embodiments of the present invention, the low-frequency attenuation circuit 8 uses a horizontal FIR type LPF and a vertical direction IIR type LPF as shown in FIG. Although it has symmetric phase characteristics and is asymmetric in the vertical direction, it can be configured with a small circuit scale and is included in the present invention. FIG. 6 shows an example of the configuration of the low-frequency attenuating circuit 8. In FIG. 6, reference numeral 10 denotes a delay circuit for delaying an input signal according to a delay time by a horizontal and vertical LPF, 11 denotes an FIR horizontal LPF, and 12 denotes an IIR 5 is a vertical LPF including a pattern circuit. The output of the vertical LPF, which is a low frequency component in the horizontal and vertical directions, is subtracted from the delayed input signal, and a low frequency attenuation component of the input signal is output. The arrangement of the FIR type LPF 11 and the vertical LPF 12 may be reversed from that shown in FIG.
[0047]
In all the embodiments of the present invention, the low-frequency attenuating circuit 8 uses the output of the vertical LPF including the IIR circuit as the input of the FIR horizontal LPF as shown in FIG. The majority can be shared with the vertical LPF, and the circuit size can be reduced, which is included in the present invention. In FIG. 7, reference numeral 13 denotes a delay circuit that delays and outputs data for one line, 14 denotes a multiplication circuit that multiplies the data by a constant, and 15 denotes data delayed by a delay (about several pixels) by an FIR horizontal LPF and output. It is a delay circuit.
The constant M4 is a decimal number less than 1 (condition for preventing the output from diverging), and M0 to M3 are set so that the sum becomes 1-M4 (condition for the gain to become 1 after the lapse of time).
[0048]
In the first and second embodiments of the present invention, a case where four representative regions are set has been described. However, as shown in FIG. 8, a representative region may be set at the center of an image. This can reduce the occurrence of discomfort at the center of the screen and decrease in contrast, and are included in the present invention.
[0049]
Note that the output luminance (the luminance after the illusion waveform is superimposed) of all the embodiments of the present invention is γ-corrected according to the characteristics of the display device, the output of the gradation conversion circuit is γ-corrected, and the gradation conversion table is used. Is corrected according to the characteristics of the display device, the frequency is weighted according to the gray scale, or the frequency is divided according to the gray scale. The contrast can be improved in accordance with the characteristics of the display device by making the input luminance γ-corrected in advance, and is included in the present invention.
[0050]
The counting of the frequency weighted according to the gradation can be easily performed by multiplying the frequency in each section by the weight coefficient shown in FIG. 12 and calculating the gradation conversion table when calculating the gradation conversion table by the MPU 21 in FIG. And without increasing the circuit scale. Multiplying by the weight coefficient shown in FIG. 12 indicates that the gradation conversion shown in (Equation 5) is performed in advance. That is, the conversion is performed by approximating the γ correction before the gradation correction by the quadratic expression.
[0051]
(Equation 5)

[0052]
In (Equation 5), a, B are gradation I inWeights aboutAt the time of calculationShows the count.
[0053]
In addition, heavyMinoThe distribution is not limited to the linearly changing distribution shown in FIG. 12, but may be a distribution that changes in a curved line.

[0054]
Further, similarly, the MPU 21 can easily perform the correction of the gradation conversion table according to the characteristics of the display device by multiplying the value of the gradation conversion table by the γ correction value without increasing the circuit scale. . Multiplying the value of the gradation conversion table by the γ correction value is equivalent to performing γ correction on the value after gradation conversion.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the luminance is converted so that the luminance level of the image largely changes in the vicinity of the edge, and a waveform that causes an illusion of the luminance level is superimposed on the luminance, thereby displaying the image on the display device. The contrast of the resulting image can be improved.
[0056]
Also, by not counting the gradation frequency of the pixel near the edge at the end of the image, the gradation conversion table is strongly affected by the frequency of the pixel near the edge near the image, so that it can be used for observation. It is possible to prevent a sense of incongruity at the center of the image and a decrease in contrast at the center of the image.
[0057]
In addition, by setting a limit on the change in the time direction of the gradation conversion table, it is possible to reduce a sense of discomfort at the time of observation due to a change in the brightness of the same object in the image in the time direction.
[0058]
The calculation of the gradation conversion table is performed by calculating the gradation conversion table in the representative region based on the frequency distribution of pixels near the edge, and interpolating the gradation conversion value in the representative region for each pixel. And extrapolation can reduce the amount of computation.
[0059]
Further, the gradation conversion table is calculated based on the frequency of dividing and counting the gradation for each section, and by interpolating this gradation conversion table to perform gradation conversion of the luminance input, the frequency counter is calculated. Circuit size and the capacity of the table memory can be reduced.
[0060]
Further, the circuit scale can be reduced by sharing the low frequency attenuation circuit and the edge extraction circuit, and the delay circuit and a part of the IIR vertical LPF.
[0061]
Also, the luminance after the illusion waveform is superimposed is γ-corrected according to the characteristics of the display device, the output of the gradation conversion circuit is γ-corrected, the gradation conversion table is corrected according to the characteristics of the display device, By counting the frequency weighted according to the key, or by dividing all the gradations into sections and changing the section length according to the gradation when counting the frequency, by pre-γ-correcting the input luminance, The contrast can be improved according to the characteristics of the display device, and the effect is great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an image display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an area for calculating a local luminance frequency (local histogram).
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing interpolation and extrapolation of a gradation conversion result.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of input / output characteristics of a characteristic conversion circuit;
FIG. 5 is a configuration diagram of an image display device that shares an edge extraction circuit and a low-frequency attenuation circuit.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a configuration of a low-frequency attenuation circuit.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a configuration of a low-frequency attenuation circuit with a reduced circuit scale;
FIG. 8 is a diagram showing an area for calculating a local luminance frequency (local histogram).
FIG. 9 is a configuration diagram of an image display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a configuration of a gradation conversion table calculation circuit.
FIG. 11 is a diagram showing gradation conversion by a gradation conversion table approximated by a polygonal line;
FIG. 12 is a diagram showing a distribution of a weight coefficient for correcting a gradation conversion value;
FIG. 13 is a configuration diagram of a conventional image display device.
FIG. 14 is a configuration diagram of a gradation conversion circuit in a conventional image display device.
FIG. 15 is a diagram showing an area for calculating a local luminance frequency (local histogram).
FIG. 16 shows a step input.
FIG. 17 is a diagram showing a step response of a low-frequency attenuation circuit.
FIG. 18 is a diagram showing a result of contrast improvement.
FIG. 19 is a diagram showing a result of contrast improvement.
[Explanation of symbols]
1 gradation conversion circuit
2 Illusion waveform generation circuit
3 Delay circuit
4 Edge extraction circuit
5 Tone conversion table calculation circuit
6 table memory
7 Conversion value interpolation circuit
8 Low frequency attenuation circuit
9 Characteristic conversion circuit

Claims

Based on the gradation frequency distribution of the luminance of the pixels near the edge of the image, to obtain a gradation conversion table, using the tone table, a row cormorants gradation converting method different gradation conversion for each pixel ,
At the time of counting the gradation frequency of the luminance of the pixel near the edge, the frequency is counted by performing weighting such that the weighting factor is increased in the central portion of the image and the weighting factor is decreased in the peripheral portion of the image. gradation conversion method for.

Based on the gradation frequency distribution of the luminance of the pixels near the edge of the image, to obtain a gradation conversion table, using the tone table, a row cormorants gradation converting method different gradation conversion for each pixel ,
When the count of the tone frequencies of the luminance of the pixels in the edge vicinity, by performing the counting frequency by weighting according to the gradation, together with tone conversion of γ correction processing in accordance with the characteristics of the display device A gradation conversion method characterized by performing the following.

A gradation conversion apparatus driven by the gradation conversion method according to claim 1.

An image display device comprising the gradation conversion method according to claim 1 as driving means.