JP4433719B2 - 画像表示装置の焼き付き防止装置及び画像表示装置の焼き付き防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、フィールド・エミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ）等の画像表示装置の焼き付き防止装置及び焼き付き防止方法に関する。

一般に陰極線管（ＣＲＴ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、フィールド・エミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ）等の画像表示装置においては、コントラストが高い映像信号や、動きの少ない静止画のような映像信号が長時間入力され、同じ位置に表示されたときに、焼き付きと呼ばれる現象が起こる虞れがある。

この焼き付き現象とは図８に示す如く、画像１を表示する映像信号が変化しても以前に表示していた画像１が残像１ａとして残って見えてしまう現象のことである。

この焼き付き現象の原因としては陰極線管（ＣＲＴ）やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）のように蛍光体の発光によって画像を表示する画像表示装置の場合、特定の蛍光体に長時間電子が照射されることにより蛍光体が劣化することが挙げられ、液晶表示装置（ＬＣＤ）の場合には蓄積した電荷によって、液晶の配向が固定されてしまうこと等が挙げられる。

従来、この画像表示装置の焼き付きを防止するのに、図９に示す如く画像表示装置２の画像１の表示位置を所定の周期で周期的に例えば４つの位置に動かし、長時間同じ位置で表示しないようにしていた。

この場合、図１０に示す如く、映像信号入力端子３より映像信号をドライバー回路４を介して画像表示装置２に供給して画像１を表示するようにすると共に、このドライバー回路４の出力信号である水平及び垂直同期信号の位相関係を所定周期で変化させることにより画像表示装置２の画像１の表示位置を周期的に動かすことができる。

また従来、この画像表示装置の焼き付きを防止するのに特許文献１が提案されている。この特許文献１には入力映像信号の動きを検出し、入力映像信号から映像信号が変化しない固定部を判定すると共に、この固定部の表示位置から文字かどうかを判定し、所定の時間以上継続表示される場合、映像固定部の閾値レベルより高い色の部分の信号レベルを下げるように設定するようにしたものが開示されている。
特開２００１−２２８８４７号公報

然しながら、画像表示装置の焼き付きを防止するのに画像の表示位置を周期的に動かすようにしたときは、所望の番組等を視聴している際に周期的に画像１が動き、特に人間の目の特性として静止視力が高いために静止画が表示されている場合にその表示位置が変化すると、その検出能力が高く、不自然さが強調されてしまう不都合があった。

本発明は斯る点に鑑み焼き付きを防止すると共に上述不自然さを改善することを目的とする。

本発明画像表示装置の焼き付き防止装置は、少なくとも連続する２フィールド分又は２フレーム分の映像信号を記憶する記憶手段と、この映像信号をフィールド毎又はフレーム毎に同じ複数で同じ大きさに分割した領域毎に差分を演算する差分演算手段と、この差分演算手段の演算結果からこの映像信号が動画か静止画かを判別する判別手段と、この判別手段により動画と判別されたとき、この差分演算手段による領域毎の差分値を基に動きベクトルを抽出する動きベクトル抽出手段と、この動きベクトル抽出手段からの動きベクトルの総和を求める演算手段と、この判別手段により動画と判別されたとき、この演算手段により求められたこの動きベクトルの総和に応じた方向に画像を移動させる画像移動手段とを備えたものである。

斯る本発明によれば、画像を動きベクトルの総和に応じた方向に移動させるので、焼き付けを防止できると共に画像の動きの不自然さを改善できる。

また本発明画像表示装置の焼き付き防止方法は、連続する２フィールド又は２フレームの映像信号を記憶すると共にこの映像信号をフィールド毎又はフレーム毎に同じ複数で同じ大きさに分割した領域毎に差分を演算し、その後この演算結果からこの映像信号が動画か静止画かを判断し、動画と判断したときに、この領域毎の差分値を基に動きベクトルを抽出すると共にこの動きベクトルの総和を求め、この動きベクトルの総和に応じた方向に画像を移動するようにしたものである。

斯る本発明によれば画像を動きベクトルの総和に応じた方向に移動させるので、焼き付けを防止できると共に画像の動きの不自然さを改善できる。

本発明によれば、焼き付けを防止できると共に画像の動きの不自然さを改善できる。

以下図面を参照して本発明画像表示装置の焼き付き防止装置及び画像表示装置の焼き付き防止方法を実施するための最良の形態の例につき説明する。

図１は本例を適用したテレビジョン受像機の例を示し、１０ａはアナログ映像信号が供給されるアナログ映像信号入力端子を示し、このアナログ映像信号入力端子１０ａに供給されるアナログ映像信号をアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換回路１１を介してマイクロコンピュータ等より成る中央制御装置１２の指令に従ってデジタル信号処理する信号処理回路１３に供給する。また１０ｂはデジタル映像信号が供給されるデジタル映像信号入力端子を示し、このデジタル映像信号入力端子１０ｂに供給されるデジタル映像信号をこの信号処理回路１３に供給する。この場合、アナログ映像信号入力端子１０ａかデジタル映像信号入力端子１０ｂかのいずれか一方の入力端子に入力信号が供給されるものとする。

この信号処理回路１３に得られるカラーのデジタル映像信号を解像度変換回路１４及びパネルドライバー回路１５を介して例えばプラズマディスプレイパネルより成る画像表示装置１６に供給する。図１において、１７は信号処理回路１３の信号処理に使用される記憶装置を示し、この記憶装置１７は本例では少なくとも２フィールド分の映像信号を記憶できるものとする。

この信号処理回路１３においては、入力されたデジタル映像信号が静止画であるのか動画であるのかの判別、動きベクトルの抽出、画像動き方向の検出を行う。

この信号処理回路１３はデジタル映像信号が入力されると、図２に示す如く映像信号のあるフィールドｆｋと時間的にその次のフィールドｆｋ＋１とを記憶装置１７に記憶する（図３のフローチャートでステップＳ１）。

本例においては、静止画であるのか動画であるのかの判別情報や動きの情報は画像そのものの処理に用いないので、その情報の精度はそれほど高い必要が無いため、処理速度や回路規模の都合より、この信号処理回路１３の信号処理は映像信号の輝度成分Ｙのみで処理することとする。

この信号処理回路１３においては次に記憶装置１７に記憶された映像信号のあるフィールドｆｋ及びｆｋ＋１の輝度信号の画像を図２、図４Ａに示す如く、２次元平面上で同じ複数個ｇ個の同じ大きさのブロックに分割し、その各ブロックをＢｋｎ，Ｂ（ｋ＋１）ｎとする（ただし、０≦ｎ≦ｇ−１ 本例ではｇ＝９）（図３フローチャートのステップＳ２）。

そして、この信号処理回路１３においては、図４Ｂに示す如くこの各ブロックＢｋｎ，Ｂ（ｋ＋１）ｎ内における全ての画素の輝度レベルの総和を計算する（ステップＳ３）。ここでフィールドｆｋのｎ番目（０≦ｎ≦ｇ−１）のブロックＢｋｎが内包する全画素の輝度レベルの総和をｘｋｎとし、フィールドｆｋ＋１のｎ番目（０≦ｎ≦ｇ−１）のブロックＢ（ｋ＋１）ｎが内包する全画素の輝度レベルの総和をｘ（ｋ＋１）ｎとする。

この信号処理回路１３において、図４Ｃに示す如くこのフィールドｆｋとフィールドｆｋ＋１との対応するブロックＢｋｎとＢ（ｋ＋１）ｎとの差分Ｘｋｎ
Ｘｋｎ＝ｘ（ｋ＋１）ｎ−ｘｋｎ
を計算し、図４Ｄに示す如く、その絶対値｜Ｘｋｎ｜を得る如くする（ステップＳ４）。

この信号処理回路１３において、差分Ｘｋｎの絶対値｜Ｘｋｎ｜をノイズ等を考慮したある閾値ｓ例えば「１００」と比較する（ステップＳ５）。この場合｜Ｘｋｎ｜＜ｓなるブロックＢｋｎは動きが少なく、静止領域とみなし、これをカウントアップする（ステップＳ６，Ｓ７）。この信号処理回路１３においてはこの比較動作をｇ個のブロック夫々について行う（ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７）。

この場合この静止領域とみなすブロックの数をｐ（図４Ｄ例では「３」）とし、この静止領域とみなすブロック数ｐを静止画とするのか動画とするのかを試行錯誤で決めたある閾値ｔ（本例ではｔ＝４）と比較する（ステップＳ１０）。

このときｐ≧ｔは静止画と判断し、このあるフィールドｆｋを静止画とする（ステップＳ１０ａ）。ｐ＜ｔのときは動画と判断する。本例の図４Ｄではｐ＝３，ｔ＝４であるので動画と判別する。

この場合ｐ≧ｔは静止領域ブロックの数が多いことを示し、フィールドｆｋと次のフィールドｆｋ＋１の相関関係が非常に強く、フィールドｆｋを静止画とみなしても良いことになる。一方ｐ＜ｔは動画領域ブロックの数が多いことを示し、フィールドｆｋを動画とみなしても良いことになる。

信号処理回路１３はこのフィールドｆｋが静止画であるのか動画であるのかの情報を中央制御装置１２に送信する。

この信号処理回路１３において動画と判断したときは以下の処理を行う。
｜Ｘｋｎ｜≧ｓなるフィールドｆｋのブロックＢｋｎはフィールドｆｋからフィールドｆｋ＋１に映像信号が変化する際の動画領域とみなすことができる。従ってフィールドｆｋのブロックＢｋｎの総和ｘｋｎに近い値を持つフィールドｆｋ＋１のブロックＢ（ｋ＋１）ｍ（ただしｍはｎとは異なる値である）の位置がフィールドｆｋのブロックＢｋｎの動き方向ということになる。

まず信号処理回路１３において、例えば図５Ａに示す如きブロックより｜Ｘｋｎ｜≧ｓのブロックを検索すると共に、この｜Ｘｋｎ｜≧ｓのフィールドｆｋのブロックＢｋｎの画素の輝度レベルの総和ｘｋｎを抽出する（ステップＳ１１）。

次に、この総和ｘｋｎを移動したかがはっきり判るある閾値ｕ例えば「５０」と比較し、ｘｋｎ＞ｕとなるブロックＢｋｎを絞り込む（ステップＳ１２）。これは不用の演算をなくし後続の演算量を少なくするためである。

この絞り込まれたフィールドｆｋのブロックＢｋｎに対し、フィールドｆｋ＋１のブロックＢ（ｋ＋１）ｍ（ただしｍはｎとは異なる値である）の夫々の画素の輝度レベルの総和の差分｜ｘ（ｋ＋１）ｍ−ｘｋｎ｜が最小となるような総和ｘ（ｋ＋１）ｍの値を持つフィールドｆｋ＋１のブロックＢ（ｋ＋１）ｍを検索する（ステップＳ１３）。この場合、複数のブロックが見つかる場合があるが、そのときは２次元平面上でフィールドｆｋのブロックＢｋｎに最も近いブロックをＢ（ｋ＋１）ｍとする。

この処理の結果、フィールドｆｋの一つのブロックＢｋｎに対応するフィールドｆｋ＋１の一つのブロックＢ（ｋ＋１）ｍが見つかることになり、フィールドｆｋの一つのブロックＢｋｎの動きベクトルｖｋｎは、このフィールドｆｋ＋１のブロックＢ（ｋ＋１）ｍとフィールドｆｋのブロックＢｋｎの２次元平面上での位置の差分に等しくなる（ステップＳ１４、図５Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ参照）。

このステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４をｘｋｎ＞ｕで絞り込まれた全てのフィールドｆｋのブロックＢｋｎについて行う（ステップＳ１５，Ｓ１６）。

上述の如くして得られた例えば図６Ａ，Ｂ，Ｃに示す如きブロックＢｋ３，Ｂｋ６，Ｂｋ７の動きベクトルｖｋ３，ｖｋ６，ｖｋ７を全て加算する（ステップＳ１７）。

この加算された動きベクトルＶｋをあるフィールドｆｋの画面全体の動きベクトルとする（ステップＳ１８）。この信号処理回路１３は、得られたあるフィールドｆｋの動きベクトルＶｋを中央制御装置１２に転送する。

また、図１例の解像度変換回路１４は中央制御装置１２の指令に従って入力されたデジタルの映像信号をプラズマディスプレイパネル１６の表示解像度に変換するものである。

またパネルドライバー回路１５は映像信号をプラズマディスプレイパネル１６に供給して画像を得ると共に中央制御装置１２の画像の動き情報に基いた指令に従い水平及び垂直同期信号の位相を変化させて、図７に示す如く画像の表示位置をフィールドｆｋからｆｋ＋１に変化するタイミングで画像の動きベクトル方向に変化させる如くなす。

この場合フィールドｆｋからフィールドｆｋ＋１に変化するとき画像を動きベクトルの方向に変化させても、画像を見る人間にとっては変化に気付きにくくなる。このとき画像の表示位置の変化をより目立たなくさせるためには、動画の動きに平行な方向に表示位置を移動する如くすれば良い。

また、この場合本例においては画像の位置変化を行うのは、焼き付きが生じない程度の所定時間Ｔが経過する毎に行う如くする。即ち本例においてはスタート時に中央制御装置１２において、画像の位置変化を行う所定時間Ｔ間隔のタイマーをセットし（ステップＳ１９）、この所定時間Ｔが来る毎にトリガを発生する如くする。

このタイマーからのトリガがあったかどうかをステップＳ２０で判断し、動画であるときには、このトリガ直後に得られた画面全体の動きベクトルＶｋに従って画像の位置をフィールドｆｋからフィールドｆｋ＋１に変化したときに変化する（ステップＳ２１）。

この場合トリガ以前の動きベクトルＶｋは捨てることとなる。

またステップＳ２２でこのタイマーよりのトリガ以前の所定時間Ｔの間に画像の位置を変化したかどうかを判断し、過去所定時間Ｔの間に画像の位置変化がないときは、静止画と判断し、予め定められた位置は本例では前回の移動方向と逆方向に画像の位置を変化し（ステップＳ２３）、元の位置にもどす如くする。過去所定時間Ｔ内に画像の位置が変化したときは画像位置を変化させずに終了する。

本例によれば画像を動きベクトルの総和に応じた方向に移動するので、焼き付けを防止できると共に画像の動きの不自然さを改善できる。放送される番組等では、長時間にわたって静止画像が表示されることは少ない為、動きのあるシーンで表示位置を動かすことによって、視聴者の気が付かない状態で効果的に焼き付きを防止することができる。

また上述例では静止画と判別したときにも所定時間Ｔ毎に所定方向に画像の位置を移動する如くしたので、静止画と判別した状態が長時間連続したとしても焼き付きを防ぐことができる。

尚上述例では連続する２つのフィールドｆｋ及びｆｋ＋１を使用し画像の静止画か動画かの判別、動きベクトル抽出等を行ったがこの代わりに連続する２つのフレームを使用し画像の静止画か動画かの判別、動きベクトル抽出等を同様にして行うことができることは勿論である。

また上述例では、静止画か動画かの判別、動きベクトル抽出にフィールド（またはフレーム）の全体を複数のブロックに分割して行う如く述べたが、画面の中央部のみを複数のブロックに分割して上述同様にして静止画か動画かを判別、動きベクトルの抽出を行うようにしても良い。例えば画像の下部はニュースのテロップが流れたり、字幕が表示されたりと、画像の内容と相関性のない情報が含まれている場合がある。またレターボックス（Ｌｅｔｔｅｒ Ｂｏｘ）信号の場合であると、上下の部分が常に黒帯の静止画領域となる。

また上述例では動画と判別したものの、画像全体の動きベクトルが「０」となってしまう場合がある。例えばフラッシングが存在する画像の場合、ズーミングの画像の場合、番組途中のコマーシャル（ＣＭ）等のように、完全にシーンが切り替わる場合等である。

これらの場合では動きが特定できないものの明らかに静止画ではなく、主としてシーンチェンジの場合であることから、画像の表示位置を変化させても目立たない。従って、この場合には画像表示位置の移動方向は任意の向きで良い。

また上述例において、検出した動画の画像の動き方向が常に一定であった場合、画像の表示位置の移動も常に一定方向となり、結果として表示画像の中心が限りなく一方向に移動を続けてしまうといった問題が生じることが考えられる。この問題を解決する為には、画像の表示位置の移動量に制限を設けたり、一度画像の動き方向に表示位置を変化させると、次の移動方向は画像の動きの負方向とすること等の手段が考えられる。

また本発明は上述例に限ることなく、本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得ることは勿論である。

本発明画像表示装置の焼き付き防止装置の実施形態の例を示す構成図である。 本発明の説明に供する線図である。 本発明の説明に供するフローチャートである。 本発明の説明に供する線図である。 本発明の説明に供する線図である。 本発明の説明に供する線図である。 本発明の説明に供する線図である。 焼き付きの説明に供する線図である。 従来の画像表示装置の焼き付き防止装置の例の説明に供する線図である。 従来の画像表示装置の焼き付き防止装置の例の構成図である。

符号の説明

１２‥‥中央制御装置、１３‥‥信号処理回路、１５‥‥パネルドライバー回路、１６‥‥画像表示装置（プラズマディスプレイパネル）、１７‥‥記憶装置

Claims (6)

1. 少なくとも連続する２フィールド分又は２フレーム分の映像信号を記憶する記憶手段と、
   前記映像信号をフィールド毎又はフレーム毎に同じ複数で同じ大きさに分割した領域毎に差分を演算する差分演算手段と、
   前記差分演算手段の演算結果から前記映像信号が動画か静止画かを判別する判別手段と、
   前記判別手段により動画と判別されたとき、前記差分演算手段による前記領域毎の差分値を基に動きベクトルを抽出する動きベクトル抽出手段と、
   前記動きベクトル抽出手段からの動きベクトルの総和を求める演算手段と、
   前記判別手段により動画と判別されたとき、前記演算手段により求められた前記動きベクトルの総和に応じた方向に画像を移動させる画像移動手段とを備えたことを特徴とする画像表示装置の焼き付き防止装置。
2. 請求項1記載の画像表示装置の焼き付き防止装置において、
   前記判別手段により静止画と判別されたとき、前記画像移動手段が予め定められた位置に画像を移動させるようにしたことを特徴とする画像表示装置の焼き付き防止装置。
3. 請求項１又は２記載の画像表示装置の焼き付き防止装置において、
   前記映像信号として、輝度信号のみが用いられることを特徴とする画像表示装置の焼き付き防止装置。
4. 連続する２フィールド又は２フレームの映像信号を記憶すると共に前記映像信号をフィールド毎又はフレーム毎に同じ複数で同じ大きさに分割した領域毎に差分を演算し、その後前記演算結果から前記映像信号が動画か静止画かを判断し、
   動画と判断したときに、前記領域毎の差分値を基に動きベクトルを抽出すると共に前記動きベクトルの総和を求め、前記動きベクトルの総和に応じた方向に画像を移動するようにしたことを特徴とする画像表示装置の焼き付き防止方法。
5. 請求項４記載の画像表示装置の焼き付き防止方法において、
   前記映像信号が静止画と判断したときに前記画像を予め定められた位置に移動するようにしたことを特徴とする画像表示装置の焼き付き防止方法。
6. 請求項４又は５記載の画像表示装置の焼き付き防止方法において、
   前記映像信号として、輝度信号のみが用いられることを特徴とする画像表示装置の焼き付き防止方法。

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