图像信号处理装置、图像信号处理方法、图像显示装置、电视接收机、电子设备的制作方法
专利名称：图像信号处理装置、图像信号处理方法、图像显示装置、电视接收机、电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像信号处理装置，其用于提高使用液晶显示装置等保持型显示装置 的图像显示装置的动态图像品质。
背景技术：
目前，在使用液晶显示装置等保持型显示装置的图像显示装置中，存在发生动态 图像品质的劣化(边缘模糊)的问题。对于现有的保持型显示装置的动态图像品质的劣化(边缘模糊)，如图2所示，以 图像信号的亮度水平75%的区域在图像信号的亮度水平25%的背景上沿水平方向移动的 情况为例进行说明。图13是在如上所述的图像显示时输入到某帧的图像信号相对1画面内的1水平 线上各像素的输入图像信号的亮度水平的分布。图14表示这样的图像沿水平方向移动时的现有保持型显示装置的显示亮度分布 的时间推移。通常，因为注视画面的观察者通过眼睛追随水平移动的物体，所以，将沿箭头 的方向积分显示亮度水平的积分量认为是用眼睛感觉到的亮度水平。在物体(亮度水平75%的区域)的移动速度为8像素/帧的情况下，累计沿箭头 的方向上各时间的亮度水平进行平均计算而得的值作为亮度水平的积分量成为用观察者 的眼睛感觉到的亮度的分布。在将上述的亮度水平的分布进行图表化的情况下，在亮度水 平25%的区域和亮度水平75%的区域的边界附近，构成以倾斜的线段连接的亮度水平的 分布，该倾斜的线段的水平位置方向的宽度被认为是边缘模糊，且其为保持型显示装置的 动态图像品质降低的主要原因。作为减轻上述边缘模糊的最简单的方法，有在显示1帧期间的局部设置最小亮度 水平(黑)显示期间的方法。但是，在这样的方法中，在每1帧的周期，在画面整体反复出 现明暗的状态，产生闪烁。另外，即使在输入图像信号最大的情况下，因为在1帧期间内必 须具有最小亮度水平显示期间，所以也存在亮度水平降低的问题。另外，说明与图4所示的、亮度水平25%的背景上的1帧期间的移动量相比，亮度 水平75%的区域的宽度小的情况。图15是表示在图4所示的图像显示时输入到某帧的图像信号相对1画面内的1 水平线上各像素的输入图像信号的亮度水平的分布。图16表示这样的图像沿水平方向移 动时的现有的保持型显示装置的显示亮度分布的时间推移。在物体(亮度水平75%的区域)的移动速度为8像素/帧的情况下，沿箭头的方 向累计各时间的亮度水平进行平均计算而得到的值作为亮度水平的积分量成为用观察者 的眼睛感觉到的亮度的分布。如图17所示，未产生如上所述的较大的边缘模糊，但是另一方面原本以亮度水平 75%移动的物体的亮度水平大幅降低至44%。即，移动的物体看起来比原本暗很多，这也成为动态图像品质降低的原因。另外，与上述例相反，在背景的亮度水平高而移动区域的亮度水平低的情况下，也 存在由于相同的理由看起来移动区域的亮度上升的现象，成为动态图像品质降低的原因。作为不产生闪烁减轻边缘模糊的方法，提案有专利文献1的方法。如图17所示， 此方法为，在连续的2帧的时间的中间推定生成适当的假想帧图像，通过插入在连续的两 个帧之间减轻上述边缘模糊，抑制动态图像品质的劣化。但是，专利文献1的方法中，难以完全正确地推定两个帧之间的图像信号，可能会 产生推定失误引起的错误。若关注在图2那样的亮度水平25%的背景上亮度水平75%的物体沿水平方向移 动的情况下的画面内的1水平线，则例如第(N-I)帧的输入图像信号的亮度水平分布如图 18(a)所示，第N帧的输入图像信号的亮度水平分布如图18(b)所示。此时，在可以正确地 推定生成第(N-I)帧和第N帧的时间的中间的假想帧的情况下，如图18(c)所示，亮度水平 75%的区域成为在第(N-I)帧和第N帧的中间的亮度水平分布。然而，难以完全正确地假 定两个帧之间的图像信号，存在产生推定失误引起的错误。包含错误的时间的中间的假想 帧例如图18(d)所示。如由箭头所示，在原本亮度水平75%的位置产生亮度25%的像素。另一方面，在专利文献2中公开有通过反复显示消除高空间频率的图像、和强调 的图像防止移动模糊的技术。但是，在该专利文献2，为了任一帧图像都由同一输入图像生 成，相对用眼睛追随在画面上移动的显示物的观察者的时空间和亮度重心的关系错开，因 此存在不能适当地保持在显示物的前端和后端观测的积分亮度的分布的问题。另外，因为 用正值除去高空间频率成分，所以也存在强调帧的亮度非常高、且发生整体闪烁的问题。上述专利文献1和专利文献2具有的问题可以通过在下面所示的专利文献3公开 的技术解决。基于本发明者的研究，专利文献3中，将一个帧期间分为子帧期间A和子帧期间 B，在子帧期间A中进行模糊处理，在子帧期间B进行强调处理，由此实现动态图像品质的提 高，实现上述专利文献1的问题的解决。并且，专利文献3中公开了生成模糊帧图像，并且使用最新帧和1帧前的前帧的平 均值的技术。因此，专利文献3中，相对用眼睛追随在画面上移动的显示物的观察者的时空 间和亮度重心的关系变得合适，可以适当保证在显示物的前端和后端观察到的积分亮度的 分布。而且，根据专利文献3，模糊帧和强调帧的广域亮度相同，不产生整体闪烁。除了上述的专利文献3以外，作为抑制闪烁的技术，可以列举专利文献4、5、6等。专利文献专利文献1 日本国专利公报“专利第3295437号公报(2002年6月M日发行)”专利文献2 美国公开专利公报“US 2006/0227249号(2006年10月12日公开)”专利文献3 国际公开专利公报“W02007/052441号公报(2007年5月10日国际 公开)”专利文献4 日本国公开专利公报“特开2002-351382号公报(2002年12月6日 公开)”专利文献5 日本国公开专利公报“特开2006-184896号公报(2006年7月13日 公开)”
专利文献6 日本国公开专利公报“特开2007-304204号公报(2007年11月22日 公开)”但是，在专利文献3 6公开的技术中，虽然可以抑制闪烁的产生，但是产生以下 所示的问题。S卩，在进行强调处理时，在接近原本从外部输入的强调处理前的输入图像信号能 够显示的最小的图像信号电平、或最大的图像信号电平的情况下，由于不能进行其以上的 强调，所以不能进行充分的强调处理，相比原本要显示的亮度产生时间积分亮度不足或过 剩，因此存在识别为不正确的亮度显示并且动态图像品质降低的问题。从而，即使拥有现有的任一技术，也不能充分改善动态图像品质。
发明内容
鉴于上述问题点，本发明的目的在于，提供一种在使用液晶显示装置等保持型显 示装置的图像显示装置中可以充分改善动态图像品质的图像信号处理装置。为解决上述课题，本发明提供一种图像信号处理装置，设置在图像显示装置中，该 图像显示装置在与一画面的图像信号对应的每一个帧期间，基于各像素的图像信号显示图 像，上述图像信号处理装置包括移动程度检测部，其通过比较当前帧的图像信号与该当前 帧的前一个的前帧期间的图像信号来检测视频的移动程度；分割部，其将一个帧期间分割 为包含至少一个子帧A期间和至少一个子帧B期间的多个期间；第一图像处理部，其在上述 子帧A期间对各像素的输入图像信号根据视频的移动程度实施平滑化处理；第二图像处理 部，其在上述子帧B期间对各像素的输入图像信号根据视频的移动程度实施强调处理；和 适用移动程度算出部，其根据通过上述移动程度检测部检测出的当前帧期间的视频的移动 程度、和前帧期间的视频的移动程度，算出适用于上述第一图像处理部和/或上述第二图 像处理部的适用移动程度。根据上述的结构，具备分割部，其将一个帧期间分割为包含至少一个子帧A期间 和至少一个子帧B期间的多个期间；第一图像处理部，其在上述子帧A期间对各像素的图像 信号根据视频的移动程度实施平滑化处理；和第二图像处理部，其在上述子帧B期间对各 像素的图像信号根据视频的移动程度实施强调处理，由此，根据视频的移动程度，通过在一 个子帧期间进行平滑化处理而减小目的像素和周边像素的图像信号电平的差，通过在另一 个子帧期间进行强调处理而增大目的像素和周边像素的图像信号电平的差。而且，具备适用移动程度算出部，其根据通过上述移动程度检测部检测出的当前 帧期间的视频的移动程度、和前帧期间的视频的移动程度，算出适用于上述第一图像处理 部和/或上述第二图像处理部的适用移动程度，由此，在连续的帧间，总是进行平滑化处理 和强调处理，因此，在如慢速再现等、周期性显示多个帧的静止图像的情况下，可以抑制在 周期性存在没有进行平滑化处理和强调处理的帧期间的情况下可能发生的闪烁。从而，根据以上的结构，可以实现充分改善动态图像品质的效果。另外，也可以具备保持部，其保持通过上述适用移动程度算出部算出的适用移动 程度，上述适用移动程度算出部，以保持于上述保持部的适用移动程度作为前帧期间的视 频的移动程度，算出适用于上述第一图像处理部和/或上述第二图像处理部的适用移动程 度。
该情况下，由于在装置的内部具有上述保持部，因此可以迅速进行移动程度的比 较和适用处理。另外，也可以是，上述第一图像处理部和上述第二图像处理部以与通过上述适用 移动程度算出部算出的适用移动程度对应的处理强度实施各处理。具体而言，进行以下的处理。上述适用移动程度算出部，当将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保持于 上述保持部的移动程度设为Mh，并且Mc < Mh时，以上述Mc和上述Mh的简单平均或加权平 均而得的值作为适用移动程度，提供给上述第一图像处理部和上述第二图像处理部。另外，上述适用移动程度算出部，当将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保 持于上述保持部的移动程度设为Mh，并且Mc > Mh时，以上述Mc作为适用移动程度，提供给 上述第一图像处理部和上述第二图像处理部。如上所述，在适用移动程度算出部，将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保 持于上述保持部的移动程度设为Mh进行考虑，通过算出适用移动程度，在各帧适当进行上 述第一图像处理部的平滑化处理和第二图像处理部的强调处理，由此，可以进一步抑制闪 烁的产生。但是，存在如下问题，S卩，在输入的输入图像信号接近最大的图像信号电平或最小 的图像信号电平的情况下，即使实施强调处理，也不能使其为比最大的图像信号电平高的 图像信号电平，并且不能使其为比最小的图像信号电平小的图像信号电平，因此，不能进行 强调处理，不能进行动态图像品质的改善。对此，在本发明中，作为用于充分进行强调处理的结构，提案以下所述结构的图像
信号处理装置。即，本发明提供一种图像信号处理装置，其设置在图像显示装置中，该图像显示装 置在与一个画面的图像信号对应的每一个帧期间，基于各像素的图像信号显示图像，上述 图像信号处理装置包括分割部，其将一个帧期间分割为包含至少一个子帧A期间和至少 一个子帧B期间的多个期间；第一图像处理部，其在上述子帧A期间对各像素的输入图像信 号实施平滑化处理；和第二图像处理部，其在上述子帧B期间对各像素的输入图像信号实 施强调处理，上述第一图像处理部，以按照以下方式设定的变化幅度实施平滑化处理实施 平滑化处理前的图像信号的信号电平越接近上述图像显示装置的能够显示的图像信号的 信号电平的最大值或最小值，变化幅度越小。由此，在第二图像处理部，即使存在图像信号的信号电平过大或过小而不能充分 强调的情况下，第一图像处理部以按照以下方式设定的变化幅度实施平滑化处理实施平 滑化处理前的图像信号的信号电平越接近上述图像显示装置的能够显示的图像信号的信 号电平的最大值或最小值，变化幅度越小，从而也可以设置为合适的亮度显示。因此，根据以上的结构，得到能够充分改善动态图像品质的效果。另外，也可以还具备温度检测部，其检测图像信号处理装置内的温度，上述第一图 像处理部以按照以下方式设定的变化幅度实施平滑化处理通过上述温度检测部检测出的 温度比预先设定的设定温度越低，变化幅度越小。由此，即使提供图像信号处理装置的图像显示装置是随着温度降低响应速度降低 的液晶显示装置，也可以实施适当的平滑化处理和强调处理，因此可以实现动态图像品质的提高。如上所述，本发明的图像信号处理装置设置在图像显示装置中，该图像显示装置 在与一画面的图像信号对应的每一个帧期间，基于各像素的图像信号显示图像，上述图像 信号处理装置包括移动程度检测部，其通过比较当前帧的图像信号与该当前帧的前一个 的前帧期间的图像信号来检测视频的移动程度；分割部，其将一个帧期间分割为包含至少 一个子帧A期间和至少一个子帧B期间的多个期间；第一图像处理部，其在上述子帧A期间 对各像素的输入图像信号根据视频的移动程度实施平滑化处理；第二图像处理部，其在上 述子帧B期间对各像素的输入图像信号根据视频的移动程度实施强调处理；和适用移动程 度算出部，其根据通过上述移动程度检测部检测出的当前帧期间的视频的移动程度、和前 帧期间的视频的移动程度，算出适用于上述第一图像处理部和/或上述第二图像处理部的 适用移动程度，由此，实现抑制闪烁的产生使动态图像品质提高的效果。
图1为表示本发明的图像显示装置的一个构成例的方框图。图2是表示在图像信号的亮度水平25%的背景上图像信号的亮度水平75%的区 域沿水平方向移动的情形的图。图3是表示各帧的、各水平像素位置的亮度水平的图。图4是表示在图像信号的亮度水平25%的背景上图像信号的亮度水平75%的区 域沿水平方向移动的情形，为相比亮度水平25%的背景上的1帧期间的移动量，亮度水平 75%的区域的宽度小的情况的图。图5是表示各帧的、各水平像素位置的亮度水平的图。图6是表示在图像显示装置进行慢速再现的情况的输入图像的状态的图。图7是表示在图6所示的输入图像中，只有移动程度被检测的帧进行平滑化处理 和强调处理的结果的图。图8是表示在图6所示的输入图像中，在各帧进行平滑化处理和强调处理的结果 的图。图9是表示在当前帧中，考虑前帧的输入图像进行平滑化处理的情况的子帧A的 图像信号的分布、进行强调处理的情况的子帧B的图像信号的分布的图。图10是说明进行了理想的强调处理的情况的图像信号电平、和在图像显示部能 够显示的最大电平及最小电平的关系的图。图11是表示实施本发明的平滑化处理的情况的子帧A和子帧B的图像信号的分 布的图。图12是表示作为液晶电视接收机工作的图像显示装置的一个构成例的方框图。图13是表示各水平像素位置的亮度水平的图。图14是表示图像沿水平方向移动的情况的显示亮度分布的时间推移的图。图15是表示各水平像素位置的亮度水平的图。图16是表示图像沿水平方向移动的情况的显示亮度分布的时间推移的图。图17是表示图像沿水平方向移动的情况的显示亮度分布的时间推移的图。图18是表示各帧的、各水平像素位置的亮度水平的图。
符号说明
100控制器LSI
101图像信号预先转换部
102前帧存储控制器
103时间平均图像信号电平生成部
104显示帧存储控制器
105子帧A用多路存储器
106子帧B用多路存储器
107子帧A图像信号生成部(第一图像处理部)
108子帧B图像信号生成部(第二图像处理部)
109数据选择器
110定时控制器(分割部)
111基本移动程度计算部(移动程度检测部)
112适用移动程度计算部(适用移动程度检测部)
113移动程度保持部
114温度传感器(温度检测部)
200图像显示部
300前帧存储器
400显示帧存储器
具体实施例方式如下，说明本发明的一实施方式。实施方式在本实施方式中，以在使用保持型显示装置的图像显示装置中所具备的图像信号 处理装置为前提进行以下的处理，其中，保持型显示装置为在每个与一个画面的图像信号 对应的帧期间，基于各像素的图像信号显示图像的液晶显示装置等。S卩，本实施方式的图像信号处理装置在进行第N帧的显示的情况下，根据第(N-I) 帧和第N帧、即连续的两帧的图像信号生成假想子帧Q，其以将相对两帧的各像素的图像信 号电平加以平均而得的图像信号电平作为对应的各像素的图像信号电平。另外，将1帧期间时间分割为期间长度相等的两个子帧期间。在进行了时间分割的一个子帧A期间，将对包含假想子帧Q的目的像素的周边一 定范围(参照范围)内的像素的图像信号加以平均(加权平均、或简单平均)而得的图像 信号作为子帧A图像信号输出。另一方面，在另一个子帧B期间，相对于对包含假想子帧Q的目的像素的参照范 围内的像素的第N帧输入图像信号的平均(加权平均、或简单平均)，输出进行了强调处理 的图像信号，将强调目的像素的输入图像信号的高低差的图像信号作为子帧B图像信号输
出ο具体而言，本实施方式的图像信号处理装置构成为能够在子帧A期间不进行平均 化处理(平滑化处理)，在子帧B期间进行强调处理的结构。
图1是表示本发明的实施方式的图像显示装置的概略图。如该图所示，该图像显示装置具备作为图像信号处理装置的控制器LSI100，该控 制器LSIlOO与液晶面板等图像显示部200、前帧存储器300、和显示帧存储器400连接而构 成。上述控制器LSIlOO具备图像信号预先转换部(转换部)101、前帧存储控制器 102、时间平均图像信号电平生成部103、显示帧存储控制器104、子帧A用多路存储器105、 子帧B用多路存储器106、子帧A图像信号生成部107、子帧B图像信号生成部108、数据选 择器109、定时控制器(分割部)110、基本移动程度计算部(移动程度检测部)111、适用移 动程度计算部(适用移动程度算出部)112、移动程度保持部113、及温度传感器(温度检测 部)114。上述图像信号预先转换部101对从外部输入的输入图像信号实施规定的转换处 理并输出。更具体而言，图像信号预先转换部101以输入图像信号容纳于规定的上限规定 值和规定的下限规定值之间的方式进行转换。该转换可以根据使用者的喜好或产品开发者 的设计目标进行。具体的转换处理的方式、及基于该转换处理的方式的动态图像品质提高 的效果在后文叙述。上述定时控制器110具有作为将一个帧期间分割为包含至少一个子帧A期间和至 少一个子帧B期间的多个期间的分割部的功能。并且，上述定时控制器110生成将60Hz的 输入帧期间时间分割为两个子帧A期间和子帧B期间的定时。另外，上述定时控制器110控制前帧存储控制器102、显示帧存储控制器104、和数 据选择器109。上述前帧存储控制器102 (1)将60Hz的输入图像信号写入前帧存储器300，并 且，(2)将写入前帧存储器300的、显示帧存储控制器104所读出的帧的前一个的帧图像信 号配合子帧A期间的定时依次读出，并向时间平均图像信号电平生成部103传送。前帧存 储控制器102以时间分割并行进行以上(1)、O)的动作。上述显示帧存储控制器104 (3)将60Hz的输入图像信号写入显示帧存储器400， 并且，(4)将写入显示帧存储器400的、前帧存储控制器102所读出的帧的后一个的帧图像 信号配合子帧A期间和子帧B期间的定时，每两周读出同一帧的图像信号，并且向时间平均 图像信号电平生成部103、子帧B用多路存储器106、和基本移动程度计算部111传送。显 示帧存储控制器104以时间分割并行进行以上(3)、(4)的动作。上述时间平均图像信号电平生成部103通过运算电路或软件计算相对目的像素 的前帧的图像信号电平和相对该目的像素的显示帧(当前帧)的图像信号电平的平均值， 生成将该平均值作为图像信号电平的假想子帧Q。上述基本移动程度计算部111作为通过比较当前帧的图像信号、和该当前帧的前 一个的前帧期间的图像信号来检测视频的移动程度的移动程度检测部发挥功能。具体而 言，上述基本移动程度计算部111根据前帧的图像信号和当前帧的图像信号的比较将视频 的移动程度(移动的程度)进行数值化，并根据该数值(计算结果)限制后述的子帧A图 像信号或子帧B图像信号与相对目的像素的上述预先转换的图像信号的差。具体而言，将以目的像素为中心的水平X像素、垂直Y线的范围(参照范围)的、 前帧和当前帧的同位置的像素的图像信号的差为预先确定的规定值以上的像素数作为移动程度。另外，也能够使用关于水平、垂直的各方向，从目的像素到参照的像素的距离越近， 越乘以较大的加权系数进行累计并将得到的数值作为移动程度的方法、或推定像素移动量 (移动矢量)作为移动程度的方法等。作为推定上述像素移动量的方法，例如，依次比较在当前帧中以目的像素为中心 的一定范围区域的图像信号、和前帧内的多个一定范围区域的图像信号，将与当前帧的一 定范围区域的图像信号的电平差的总和较小的前帧内的一定范围区域的中心像素推定为 向当前帧的目的像素移动的像素，将其作为目的像素的移动量。关于各像素，在进行这样的 移动量的推定之后，将目的像素的移动量(即，移动矢量的绝对值)保持原样作为该像素的 移动程度、或将以目的像素为中心的周边像素的移动量的总和作为该像素的移动程度、或 者越靠近该像素越赋予较大的加权，同时将累计的值作为该像素的移动程度。通过不仅累 计该像素还累计周边像素的移动量的方法，即使发生极少的异常的矢量检测，也能够进行 适当的信号处理，但另一方面，随之控制部的成本增加。并且，表示通过上述基本移动程度计算部111算出的基本移动程度的数值向后段 的适用移动程度计算部112传送。关于该适用移动程度计算部112的详情在后文叙述。另外，上述子帧A/B用多路存储器105、106以显示扫描中的水平线为中心保持Y 线量的图像信号。上述子帧A图像信号生成部107作为在上述子帧A期间对于各像素的输入图像信 号根据视频的移动程度实施平滑化处理(模糊处理)的第一图像处理部发挥功能。这里的 视频的移动程度表示通过后述的适用移动程度计算部112算出的适用移动程度。具体而言，上述子帧A图像信号生成部107在通过上述适用移动程度计算部112 求得的数值满足一定条件的情况下，从子帧A用多路存储器105输入以假想子帧Q内的目 的像素为中心的水平X像素、垂直Y线量的图像信号。之后，子帧A图像信号生成部107在 XXY像素范围(参照范围)内的各像素的图像信号乘以加权系数并累计，将以对参照范围 内的各像素的加权系数的总量除以累计的总量而得的值作为子帧A图像信号。S卩，子帧A 图像信号为在子帧A期间中相对于各像素的输入图像信号根据视频的移动程度(适用移动 程度)实施平滑化处理(模糊处理)后的图像信号。另外，上述赋予加权可以使参照范围 的各像素的加权相同(使用相同的加权系数)而进行，也可以是越靠近目的像素乘以越大 的加权系数而进行。从而，作为上述第一图像处理部起作用的子帧A图像信号生成部107以与通过后 述的上述适用移动程度算出部112算出的适用移动程度相应的处理强度实施各处理。子帧B图像信号生成部108在根据适用移动程度计算部112求得的数值满足一定 条件的情况下，从子帧B用多路存储器106输入以目的像素为中心的参照范围内的各像素 的图像信号。然后，子帧B图像信号生成部108对于参照范围进行与生成子帧A图像信号 相同的运算。即，子帧B图像信号生成部108与子帧A图像信号生成部107同样地具有将 图像信号进行平滑化的功能，对于参照范围的图像信号进行与子帧A图像信号相同的平滑 化处理。然后，子帧B图像信号生成部108作为在上述子帧B期间对于各像素的输入图像 信号根据视频的移动程度实施强调处理的第二图像处理部发挥功能。这里的视频的移动程 度表示通过后述的适用移动程度计算部112算出的适用移动程度。
具体而言，上述子帧B图像信号生成部108生成对目的像素的子帧B图像信号，使 得由实施了上述平滑化处理的图像信号即运算结果的图像信号和子帧B图像信号构成的 假想1帧期间的显示亮度的时间积分量、与以对于目的像素的预先转换的图像信号静止的 情况下的亮度水平一致。从而，子帧B图像信号成为在子帧B期间中相对于各像素的输入 图像信号根据视频的移动程度(适用移动程度)实施了强调处理的图像信号。也就是说， 子帧B图像信号为按照如下方式决定的图像信号，即1帧期间的各像素的亮度水平的时间 积分量与以对于目的像素的预先转换后的图像信号静止的情况下的亮度水平一致。具体而言，存在以下的方法根据图像显示面板(图像显示部200)的响应速度性 能通过计算算出的方法；和具备预先进行对各图像信号的亮度测定并且相对于输入图像信 号和上述计算结果的图像信号的各组合输出适当的子帧B图像信号的转换表的方法等。因此，作为上述第二图像处理部发挥功能的子帧B图像信号生成部108，以与通过 后述的上述适用移动程度算出部112算出的适用移动程度相应的处理强度实施各处理。上述数据选择器109根据现在的显示子帧阶段(phase)选择子帧A图像信号或子 帧B图像信号，并将其向图像显示部200传送。在此，本发明中，为了不使动态图像品质降低而适当地进行在上述子帧A图像信 号生成部107和子帧B图像信号生成部108中进行的处理，除了基本移动程度计算部111 外还具备适用移动程度计算部112和移动程度保持部113。后文叙述这些部件的详情。在此，下面简单说明上述结构的图像显示装置的动态图像显示时的水平像素位置 和亮度水平的关系。如图2所示，关注在亮度水平25%的背景上，区域的宽度比1帧期间的移动量大的 亮度水平75%的物体沿水平方向移动的情况下的画面内的1水平线。即，关注在亮度水平 25%的背景上亮度水平75%的物体沿水平方向移动的情况下，与进行移动的上述物体的在 1帧期间的移动量相比该物体的区域的宽度(向移动方向的长度)较大时的画面内的1水 平线。于是，例如，第(N-I)帧的输入图像信号的亮度水平分布如图3的(a)所示，第N 帧的输入图像信号的亮度水平分布如图3的(b)所示。此时，以对于各像素的第N帧和第 (N-I)帧的转换后的输入图像信号电平的中间值作为图像信号电平的假想子帧Q的1水平 线上的亮度水平分布如图3的(c)所示。下面，关注如图4所示的在亮度水平为25%的背景上，与1帧期间的移动量相比区 域的宽度小的亮度水平75%的物体沿水平方向移动的情况下的画面内的1水平线。S卩，关 注在亮度水平25%的背景上，亮度水平75%的物体沿水平方向移动的情况下，与进行移动 的上述物体的在1帧期间的移动量相比该物体的区域的宽度(向移动方向的长度)较小时 的画面内的1水平线。于是，例如，第(N-I)帧的输入图像信号的亮度水平分布如图5的(a)所示，第N 帧的输入图像信号的亮度水平分布如图5的(b)所示。此时，由将对于各像素的第N帧和 第(N-I)帧的输入图像信号加以平均而得的图像信号电平构成的假想子帧Q的1水平线上 的亮度水平分布如图5的(c)所示。但是，在将电影等低帧率的视频转换为帧率更高的通常的电视等视频之后的视 频、或利用DVD播放器等进行慢速再现时等，存在在图像已被更新的1帧之后多个帧的同一图像连续的图像被重复的情况。作为这样的视频的一例，例如图6所示以DVD播放器等进 行慢速再现的情况下的输入图像的状态。图6中假定为以通常的再现速度的1/3的速度进 行慢速再现的情况。图6的(a)段以⑴、⑵…的顺序表示输入图像的帧。明亮的矩形块在暗背景上 向左移动的视频因为以1/3倍进行慢速再现，所以，(1) ( 和(4) (6)每三帧被输入 相同的图像。此时，在上述图像处理装置的基本移动程度计算部111中，在前帧和最新帧(当前 帧)不同的(1)、(4), (7)的各帧中产生基本移动程度，另一方面，在前帧和最新帧相同的 (2), (3)、(5)、(6)的各帧中，基本移动程度为0。图6的(b)段表示在与移动的矩形块的 边缘附近对应的像素中算出的基本移动程度的变化。若将对基于这样算出的基本移动程度进行平滑化和强调处理而输出的图像信号 的分布关注画面上的1水平线上的各像素而进行图示，则如图7所示。仅对于与产生基本 移动程度的(1)和(4)的输入帧对应的各两个输出子帧进行模糊、强调处理。图7中，实线 表示已实施过处理的情况的波形，虚线表示处理前的波形。如图7所示，因为存在没有进行模糊、强调处理的显示帧，所以，若进行模糊、强调 处理的周期变长，则对于观看画面的人存在看到闪烁的问题。为了抑制这种闪烁的产生，在本实施方式中，设置有上述的基本移动程度计算部 111、适用移动程度计算部112、和移动程度保持部113。 上述适用移动程度计算部112根据通过上述基本移动程度检测部111检测的当前 帧期间的视频的移动程度、和前帧期间的视频的移动程度，算出适用于具备上述第一图像 处理部的子帧A图像信号生成部107和/或具备上述第二图像处理部的子帧B图像信号生 成部108的适用移动程度。S卩，在上述适用移动程度计算部112中，比较通过基本移动程度计算部111算出的 基本移动程度、与通过前次的处理在上述移动程度保持部Il3中保持的在与前一个输入帧 对应的两个子帧中适用于平滑化和强调化的移动程度，对于所保持的移动程度比基本移动 程度大的情况，以所保持的移动程度和基本移动程度的平均值(简单平均或加权平均)作 为适用移动程度采用，另一方面，在所保持的移动程度与基本移动程度相同或比基本移动 程度小的情况下，以基本移动程度作为适用移动程度采用。基于如此决定的适用移动程度通过子帧A图像信号生成部107和子帧B图像信号 生成部108使用于平滑化和强调化。另外，算出的该适用移动程度配备于下一图像显示并 将其写入移动程度保持部113。具体而言，当将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保持于上述移动程度保 持部113的移动程度设为Mh、并且Mc < Mh时，上述适用移动程度计算部112以上述Mc和 上述Mh的简单平均或加权平均而得的值作为适用移动程度提供给上述子帧A图像信号生 成部107和上述子帧B图像信号生成部108。另外，当将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保持于上述移动程度保持部 113的移动程度设为Mh、并且Mc彡Mh时，上述适用移动程度计算部112以上述Mc作为适 用移动程度提供给上述子帧A图像信号生成部107和上述子帧B图像信号生成部108。在以上的适用移动程度计算部112的计算中，简单比较当前帧期间的视频的移动
14程度Mc和保持于上述移动程度保持部113的移动程度Mh的大小，但是，为了进行更合适的 处理，优选将相对于保持在移动程度保持部113的移动程度Mh加上或减去预先设定的阈值 T后的值和上述Mc进行比较。这是因为，在来自外部的播放波或视频信号传输路等上承载有噪声的情况下，在 尽管实际上为大致静止画面，但判断为在前帧与当前帧产生差量且移动程度增加或减小的 情况下，移动程度的变动处于一定的范围内进行与没有变动的情况下相同的处理。图6(c)段表示在与进行了这样的处理的情况下的移动矩形块的边缘附近对应的 像素中算出的适用移动程度的变化，因为在前帧和最新帧不同的(1)、G)、(7)中所保持的 移动程度变得比基本移动程度小，所以，基本移动程度成为适用移动程度，成为和图6 (b) 段相同的大小。另一方面，因为在O)、(3)、(5)、(6)中所保持的移动程度变得比基本移动 程度大，所以，所保持的移动程度和基本移动程度的平均值(简单平均或加权平均)成为适 用移动程度，成为比图6(b)段所示的基本移动程度大的值。关注画面上的1水平线上的各像素图示基于如上所述算出的基本移动程度进行 平滑化和强调化处理而输出的图像信号的分布成为如图8所示。在图8中，实线表示实施 了处理的情况的波形，虚线表示处理前的波形。与维持原状使用基本移动程度的图7相比，在图8中，即使在以K) (3B)的子帧 显示中，模糊、强调的程度虽然变弱，但是并不是完全消失。通过这样地进行显示，可以避免 看到闪烁的问题。但是，上述结构的图像显示装置通过使由子帧A图像信号生成部107生成的图像 信号、和由子帧B图像信号生成部108生成的图像信号连续进行显示的情况下的显示亮度 的时间积分量配合原本的显示亮度，观察者可以看不出亮度的过大和不足。图9表示在两个灰度等级区域(前帧、当前帧的图像信号)的边界附近进行了本 发明的模糊/强调处理的情况下的图像信号的分布。子帧A表示实施模糊处理(平滑化处 理)的图像信号的分布，子帧B表示实施了强调处理的图像信号的分布。接下来，图10表示该两个灰度等级区域的一个接近在图像显示部200能够显示 的最大电平，另一个接近在图像显示部200能够显示的最小电平的情况下的子帧B的强调 信号。在此，理想的强调信号产生高于在图像显示部能够显示的最大电平的部分(虚线部 分)或低于在图像显示部200能够显示的最小电平的部分。实际上，因为不得不在由图像 显示部200能够显示的范围内显示，所以，在这样的情况下，由于与子帧A的模糊图像的反 复，对于观看图像的观察者，由于与原本要显示的亮度相比产生时间积分亮度不足或过剩， 所以产生被识别为不正确的亮度显示的问题。为了减轻、避免这样的现象，在图像信号接近在图像显示部200能够显示的最大 或最小电平的情况下，考虑对于子帧A图像信号生成部107和子帧B图像信号生成部108 中的、与从前段接收的信号的变化幅度设定限制。例如，在上述子帧A图像信号生成部107和子帧B图像信号生成部108中，以按照 实施平滑化处理前的图像信号的信号电平越接近上述图像显示部200的能够显示的图像 信号的信号电平的最大值或最小值越变小的方式设定的变化幅度实施平滑化处理。作为图像信号的强调处理的方法，有如下方法，S卩，在子帧B图像信号生成部108 的内部首先进行与在子帧A图像信号生成部107中进行的相同的平滑化处理，选择与在此得到的图像信号一同在图像显示部交替地反复显示的情况下的时间积分亮度与相对目的 像素的原本的亮度一致的图像信号，将其作为强调信号输出。在通过这样的方法生成强调信号的情况下，对在子帧B图像信号生成部108的内 部首先进行的平滑化处理也进行与对子帧A图像信号生成部107的平滑化处理设定的变化 幅度制限相同的变化幅度制限的设定，由此可以使反复显示在子帧A图像信号生成部107 得到的图像信号与在子帧B图像信号生成部108得到的图像信号的情况下的时间积分亮度 与目的像素的原本的亮度一致。但是，为了抑制控制电路部的成本，只在子帧A图像信号生 成部107进行变化幅度制限也能够得到一定的效果。例如，在上述子帧A图像信号生成部107和子帧B图像信号生成部108，当将从前 段接收的图像信号设为Ls、将在图像显示部200能够显示的最大电平设为Lmax、将在图像 显示部200能够显示的最小电平设为Lmin时，若将基于平滑化处理的变化幅度的限制设为 W，则将上述变化幅度限制于满足以下公式(1)的W的范围。W = min (CO+1 Ls-Lmin I XKO，Cl+1 Lmax-Ls I XKl)........(1)在此，min(X，Y)为选择X、Y中的任一个较小的函数，C0，Cl为限制幅度的常数值， K0, Kl为对各个最小电平和最大电平与原信号值的差的制限幅度的比例系数。例如，在Lmax = 100,Lmin = 0、C0 = 0、C1 = 5,KO = Kl = 0. 25 的情况下，若 Ls =90，贝IjW = min(0+90X0. 25 = 22. 5,5+10X0. 25 = 7. 5) = 7. 5，限制基于子帧 A 和子帧 B图像信号生成部的信号平滑化处理的变化幅度为7. 5。即，限制为即使进行平滑化处理也 不取比90-7. 5 = 82. 5小的值，其结果为，对应于该平滑值的强调处理信号的理想值也不大 幅超过Lmax = 100，能够在理想值超过Lmax的情况下，将与在强调处理信号为100进行显 示时的原本的时间积分量之间的误差抑制在期望的范围内。图11表示通过这样的方法得到的图像信号。在子帧A，虚线表示限制变化幅度之 前的平滑化处理的图像信号的波形。即，可知，通过本实施方式得到的图像信号在子帧A的 水平像素位置X、Y受变化幅度的限制。这样，由于限制子帧A的图像信号的变化幅度，因而即使子帧B的图像信号位于图 像能够显示的最大电平和最小电平的范围内，时间积分亮度也不会发生大幅不足或过剩能 够避免成为不适当的亮度显示被识别的问题。在上述结构的图像显示装置中，在由液晶显示面板构成图像显示部200的情况 下，若装置内部的温度下降，则液晶的响应变差，进行与至此所述相同的平滑化处理和强调 处理，与原本的显示亮度的误差变大成为画质劣化的主要原因。因此，在图1所示的控制器LSI 100中，在内部具备温度传感器(温度检测部)114， 将通过该温度传感器114检测的温度数据向子帧A图像信号生成部107和子帧B图像信号 生成部108输出。在子帧A图像信号生成部107和子帧B图像信号生成部108中，以按照输入的温 度数据越比预先设定的设定温度低则越小的方式设定的上述变化幅度实施平滑化处理。由此，由于可以适当地进行与液晶的响应性相应的处理，所以可以抑制动态图像 的劣化。另外，如图12所示，本发明的图像显示装置例如可以作为液晶电视接收机15而构 成。即，可以形成设置有显像部14的结构，其作为调谐部选择频道并接收电视播放，并将表示通过该电视播放传输的视频的视频信号作为输入图像信号输入控制器LSI100。并且，图 像显示部200由液晶面板形成，并且可以形成为如下结构基于根据上述视频信号从控制 器LSIlOO传送的输出图像信号显示图像。由此，能够提供一种电视接收机，其使得移动迅速的动态图像自不必说，即使移动 迟缓或静止的图像也能够显示显示品质高的视频。本发明并不限于上述的实施方式，可以在权利要求所示的范围内进行各种变更。 即，对于使在权利要求所示的范围进行适当变更的技术手段相组合而得到的实施方式，也 包含于本发明的技术范围内。产业上的可利用性本发明的图像显示装置、和图像显示方法为应用进行液晶、有机EL或电子纸、保 持模式显示的显示设备的图像显示模块或动态图像显示对应设备类。可用于TV、PC监视 器、带监视器的DVD播放器、游戏机、导航系统、便携式视频播放器、移动电话等电子设备。
权利要求
1.一种图像信号处理装置，其特征在于设置在图像显示装置中，该图像显示装置在 与一个画面的图像信号对应的每一个帧期间，基于各像素的图像信号显示图像，所述图像信号处理装置包括移动程度检测部，其通过比较当前帧的图像信号与该当前帧的前一个的前帧期间的图 像信号来检测视频的移动程度；分割部，其将一个帧期间分割为包含至少一个子帧A期间和至少一个子帧B期间的多 个期间；第一图像处理部，其在所述子帧A期间根据视频的移动程度对各像素的输入图像信号 实施平滑化处理；第二图像处理部，其在所述子帧B期间根据视频的移动程度对各像素的输入图像信号 实施强调处理；和适用移动程度算出部，其根据通过所述移动程度检测部检测出的当前帧期间的视频的 移动程度、和前帧期间的视频的移动程度，算出适用于所述第一图像处理部和/或所述第 二图像处理部的适用移动程度。
2.如权利要求1所述的图像信号处理装置，其特征在于具备保持部，其保持通过所述适用移动程度算出部算出的适用移动程度，所述适用移动程度算出部，以保持于所述保持部的适用移动程度作为前帧期间的视 频的移动程度，算出适用于所述第一图像处理部和/或所述第二图像处理部的适用移动程 度。
3.如权利要求2所述的图像信号处理装置，其特征在于所述第一图像处理部和所述第二图像处理部以与通过所述适用移动程度算出部算出 的适用移动程度对应的处理强度实施各处理。
4.如权利要求3所述的图像信号处理装置，其特征在于当将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保持于所述保持部的移动程度设为Mh， 并且Mc < Mh时，所述适用移动程度算出部以所述Mc和所述Mh的简单平均或加权平均而 得的值作为适用移动程度，提供给所述第一图像处理部和所述第二图像处理部。
5.如权利要求3所述的图像信号处理装置，其特征在于当将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保持于所述保持部的移动程度设为Mh， 并且Mc ^ Mh时，所述适用移动程度算出部以所述Mc作为适用移动程度，提供给所述第一 图像处理部和所述第二图像处理部。
6.一种图像信号处理装置，其特征在于设置在图像显示装置中，该图像显示装置在 与一个画面的图像信号对应的每一个帧期间，基于各像素的图像信号显示图像，所述图像信号处理装置包括分割部，其将一个帧期间分割为包含至少一个子帧A期间和至少一个子帧B期间的多 个期间；第一图像处理部，其在所述子帧A期间对各像素的输入图像信号实施平滑化处理；和第二图像处理部，其在所述子帧B期间对各像素的输入图像信号实施强调处理，所述第一图像处理部，以按照以下方式设定的变化幅度实施平滑化处理实施平滑化 处理前的图像信号的信号电平越接近所述图像显示装置的能够显示的图像信号的信号电平的最大值或最小值，变化幅度越小。
7.如权利要求6所述的图像信号处理装置，其特征在于；当对输入图像信号进行与所述第一图像处理部相同的平滑化处理并实施了强调处理 后的信号提供给所述图像显示装置时，所述第二图像处理部，以按照以下方式设定的变化 幅度实施平滑化处理实施强调处理前的图像信号的信号电平越接近所述图像显示装置的 能够显示的图像信号的信号电平的最大值或最小值，变化幅度越小。
8.如权利要求6或7所述的图像信号处理装置，其特征在于还具备温度检测部，其检测图像信号处理装置内的温度，所述第一图像处理部以按照以下方式设定的变化幅度实施平滑化处理通过所述温度 检测部检测出的温度比预先设定的设定温度越低，变化幅度越小。
9.如权利要求8所述的图像信号处理装置，其特征在于还具备温度检测部，其检测图像信号处理装置内的温度，所述第二图像处理部以按照以下方式设定的变化幅度实施强调处理通过所述温度检 测部检测出的温度比预先设定的设定温度越低，变化幅度越小。
10.一种图像信号处理方法，其特征在于用于在与一个画面的图像信号对应的每一个帧期间，在图像显示装置中显示基于各像 素的图像信号的图像，所述图像信号处理方法包括通过比较当前帧的图像信号与该当前帧的前一个的前帧期间的图像信号来检测视频 的移动程度的移动程度检测步骤；将一个帧期间分割为包含至少一个子帧A期间和至少一个子帧B期间的多个期间的分 割步骤；在所述子帧A期间根据视频的移动程度对各像素的输入图像信号实施平滑化处理的 第一图像处理步骤；在所述子帧B期间根据视频的移动程度对各像素的输入图像信号实施强调处理的第 二图像处理步骤；和根据通过所述移动程度检测步骤检测出的当前帧期间的视频的移动程度、和前帧期间 的视频的移动程度，算出在所述第一图像处理步骤和/或所述第二图像处理步骤中适用的 适用移动程度的适用移动程度算出步骤。
11.如权利要求10所述的图像信号处理方法，其特征在于还包括保持步骤，将在所述适用移动程度算出步骤算出的适用移动程度保持在保持部，所述适用移动程度算出步骤中，以保持于所述保持部的适用移动程度作为前帧期间的 视频的移动程度，算出在所述第一图像处理步骤和/或所述第二图像处理步骤中适用的适 用移动程度。
12.如权利要求11所述的图像信号处理方法，其特征在于所述第一图像处理步骤和所述第二图像处理步骤中，以与通过所述适用移动程度算出 步骤算出的适用移动程度对应的处理强度实施各处理。
13.如权利要求12所述的图像信号处理方法，其特征在于所述适用移动程度算出步骤，当将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保持于所述保持部的移动程度设为Mh， 并且Mc < Mh时，以所述Mc和所述Mh的简单平均或加权平均而得的值作为适用移动程度， 提供给所述第一图像处理步骤和所述第二图像处理步骤。
14.如权利要求12所述的图像信号处理方法，其特征在于所述适用移动程度算出步骤，当将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保持于所述保持部的移动程度设为Mh， 并且Mc ^ Mh时，以所述Mc作为适用移动程度，提供给所述第一图像处理步骤和所述第二 图像处理步骤。
15.一种图像信号处理方法，其特征在于用于在与一个画面的图像信号对应的每一个帧期间，在图像显示装置中显示基于各像 素的图像信号的图像，所述图像信号处理方法包括将一个帧期间分割为包含至少一个子帧A期间和至少一个子帧B期间的多个期间的分 割步骤；在所述子帧A期间对各像素的输入图像信号实施平滑化处理的第一图像处理步骤；和在所述子帧B期间对各像素的输入图像信号实施强调处理的第二图像处理步骤，所述第一图像处理步骤以按照以下方式设定的变化幅度实施平滑化处理实施平滑化 处理前的图像信号的信号电平越接近所述图像显示装置的能够显示的图像信号的信号电 平的最大值或最小值，变化幅度越小。
16.如权利要求15所述的图像信号处理方法，其特征在于所述第二图像处理步骤，当对输入图像信号进行与所述第一图像处理步骤相同的平滑化处理并实施了强调处 理后的信号提供给所述图像显示装置时，以按照以下方式设定的变化幅度实施平滑化处 理实施强调处理前的图像信号的信号电平越接近所述图像显示装置的能够显示的图像信 号的信号电平的最大值或最小值，变化幅度越小。
17.如权利要求16所述的图像信号处理方法，其特征在于还包括温度检测步骤，其检测所述图像显示装置内的温度，所述第一图像处理步骤以按照以下方式设定的变化幅度实施平滑化处理通过所述温 度检测步骤检测出的温度比预先设定的设定温度越低，变化幅度越小。
18.一种图像显示装置，其具备权利要求1至9中任一项所述的图像信号处理装置。
19.一种电视接收机，其具备权利要求18所述的图像显示装置。
20.一种电子设备，其具备权利要求18所述的图像显示装置。
全文摘要
本发明的图像信号处理装置具备移动程度检测部(111)，其检测视频的移动程度；定时控制器(110)，其将一个帧期间分割为包含子帧A和B期间的多个期间；子帧A图像信号生成部(107)，其在上述子帧A期间对各像素的输入图像信号根据视频的移动程度实施平滑化处理；子帧B图像信号生成部(108)，其在上述子帧B期间对各像素的输入图像信号根据视频的移动程度实施强调处理；适用移动程度计算部(112)，其根据当前帧期间的视频的移动程度、和前帧期间的视频的移动程度算出适用于上述子帧A图像信号生成部(107)和/或上述子帧B图像信号生成部(108)的适用移动程度。
文档编号G09G5/00GK102124511SQ20098013166
公开日2011年7月13日 申请日期2009年5月28日 优先权日2008年8月22日
发明者石原朋幸 申请人:夏普株式会社
技术领域：
本发明涉及图像信号处理装置，其用于提高使用液晶显示装置等保持型显示装置 的图像显示装置的动态图像品质。
背景技术：
目前，在使用液晶显示装置等保持型显示装置的图像显示装置中，存在发生动态 图像品质的劣化(边缘模糊)的问题。对于现有的保持型显示装置的动态图像品质的劣化(边缘模糊)，如图2所示，以 图像信号的亮度水平75%的区域在图像信号的亮度水平25%的背景上沿水平方向移动的 情况为例进行说明。图13是在如上所述的图像显示时输入到某帧的图像信号相对1画面内的1水平 线上各像素的输入图像信号的亮度水平的分布。图14表示这样的图像沿水平方向移动时的现有保持型显示装置的显示亮度分布 的时间推移。通常，因为注视画面的观察者通过眼睛追随水平移动的物体，所以，将沿箭头 的方向积分显示亮度水平的积分量认为是用眼睛感觉到的亮度水平。在物体(亮度水平75%的区域)的移动速度为8像素/帧的情况下，累计沿箭头 的方向上各时间的亮度水平进行平均计算而得的值作为亮度水平的积分量成为用观察者 的眼睛感觉到的亮度的分布。在将上述的亮度水平的分布进行图表化的情况下，在亮度水 平25%的区域和亮度水平75%的区域的边界附近，构成以倾斜的线段连接的亮度水平的 分布，该倾斜的线段的水平位置方向的宽度被认为是边缘模糊，且其为保持型显示装置的 动态图像品质降低的主要原因。作为减轻上述边缘模糊的最简单的方法，有在显示1帧期间的局部设置最小亮度 水平(黑)显示期间的方法。但是，在这样的方法中，在每1帧的周期，在画面整体反复出 现明暗的状态，产生闪烁。另外，即使在输入图像信号最大的情况下，因为在1帧期间内必 须具有最小亮度水平显示期间，所以也存在亮度水平降低的问题。另外，说明与图4所示的、亮度水平25%的背景上的1帧期间的移动量相比，亮度 水平75%的区域的宽度小的情况。图15是表示在图4所示的图像显示时输入到某帧的图像信号相对1画面内的1 水平线上各像素的输入图像信号的亮度水平的分布。图16表示这样的图像沿水平方向移 动时的现有的保持型显示装置的显示亮度分布的时间推移。在物体(亮度水平75%的区域)的移动速度为8像素/帧的情况下，沿箭头的方 向累计各时间的亮度水平进行平均计算而得到的值作为亮度水平的积分量成为用观察者 的眼睛感觉到的亮度的分布。如图17所示，未产生如上所述的较大的边缘模糊，但是另一方面原本以亮度水平 75%移动的物体的亮度水平大幅降低至44%。即，移动的物体看起来比原本暗很多，这也成为动态图像品质降低的原因。另外，与上述例相反，在背景的亮度水平高而移动区域的亮度水平低的情况下，也 存在由于相同的理由看起来移动区域的亮度上升的现象，成为动态图像品质降低的原因。作为不产生闪烁减轻边缘模糊的方法，提案有专利文献1的方法。如图17所示， 此方法为，在连续的2帧的时间的中间推定生成适当的假想帧图像，通过插入在连续的两 个帧之间减轻上述边缘模糊，抑制动态图像品质的劣化。但是，专利文献1的方法中，难以完全正确地推定两个帧之间的图像信号，可能会 产生推定失误引起的错误。若关注在图2那样的亮度水平25%的背景上亮度水平75%的物体沿水平方向移 动的情况下的画面内的1水平线，则例如第(N-I)帧的输入图像信号的亮度水平分布如图 18(a)所示，第N帧的输入图像信号的亮度水平分布如图18(b)所示。此时，在可以正确地 推定生成第(N-I)帧和第N帧的时间的中间的假想帧的情况下，如图18(c)所示，亮度水平 75%的区域成为在第(N-I)帧和第N帧的中间的亮度水平分布。然而，难以完全正确地假 定两个帧之间的图像信号，存在产生推定失误引起的错误。包含错误的时间的中间的假想 帧例如图18(d)所示。如由箭头所示，在原本亮度水平75%的位置产生亮度25%的像素。另一方面，在专利文献2中公开有通过反复显示消除高空间频率的图像、和强调 的图像防止移动模糊的技术。但是，在该专利文献2，为了任一帧图像都由同一输入图像生 成，相对用眼睛追随在画面上移动的显示物的观察者的时空间和亮度重心的关系错开，因 此存在不能适当地保持在显示物的前端和后端观测的积分亮度的分布的问题。另外，因为 用正值除去高空间频率成分，所以也存在强调帧的亮度非常高、且发生整体闪烁的问题。上述专利文献1和专利文献2具有的问题可以通过在下面所示的专利文献3公开 的技术解决。基于本发明者的研究，专利文献3中，将一个帧期间分为子帧期间A和子帧期间 B，在子帧期间A中进行模糊处理，在子帧期间B进行强调处理，由此实现动态图像品质的提 高，实现上述专利文献1的问题的解决。并且，专利文献3中公开了生成模糊帧图像，并且使用最新帧和1帧前的前帧的平 均值的技术。因此，专利文献3中，相对用眼睛追随在画面上移动的显示物的观察者的时空 间和亮度重心的关系变得合适，可以适当保证在显示物的前端和后端观察到的积分亮度的 分布。而且，根据专利文献3，模糊帧和强调帧的广域亮度相同，不产生整体闪烁。除了上述的专利文献3以外，作为抑制闪烁的技术，可以列举专利文献4、5、6等。专利文献专利文献1 日本国专利公报“专利第3295437号公报(2002年6月M日发行)”专利文献2 美国公开专利公报“US 2006/0227249号(2006年10月12日公开)”专利文献3 国际公开专利公报“W02007/052441号公报(2007年5月10日国际 公开)”专利文献4 日本国公开专利公报“特开2002-351382号公报(2002年12月6日 公开)”专利文献5 日本国公开专利公报“特开2006-184896号公报(2006年7月13日 公开)”
专利文献6 日本国公开专利公报“特开2007-304204号公报(2007年11月22日 公开)”但是，在专利文献3 6公开的技术中，虽然可以抑制闪烁的产生，但是产生以下 所示的问题。S卩，在进行强调处理时，在接近原本从外部输入的强调处理前的输入图像信号能 够显示的最小的图像信号电平、或最大的图像信号电平的情况下，由于不能进行其以上的 强调，所以不能进行充分的强调处理，相比原本要显示的亮度产生时间积分亮度不足或过 剩，因此存在识别为不正确的亮度显示并且动态图像品质降低的问题。从而，即使拥有现有的任一技术，也不能充分改善动态图像品质。
发明内容
鉴于上述问题点，本发明的目的在于，提供一种在使用液晶显示装置等保持型显 示装置的图像显示装置中可以充分改善动态图像品质的图像信号处理装置。为解决上述课题，本发明提供一种图像信号处理装置，设置在图像显示装置中，该 图像显示装置在与一画面的图像信号对应的每一个帧期间，基于各像素的图像信号显示图 像，上述图像信号处理装置包括移动程度检测部，其通过比较当前帧的图像信号与该当前 帧的前一个的前帧期间的图像信号来检测视频的移动程度；分割部，其将一个帧期间分割 为包含至少一个子帧A期间和至少一个子帧B期间的多个期间；第一图像处理部，其在上述 子帧A期间对各像素的输入图像信号根据视频的移动程度实施平滑化处理；第二图像处理 部，其在上述子帧B期间对各像素的输入图像信号根据视频的移动程度实施强调处理；和 适用移动程度算出部，其根据通过上述移动程度检测部检测出的当前帧期间的视频的移动 程度、和前帧期间的视频的移动程度，算出适用于上述第一图像处理部和/或上述第二图 像处理部的适用移动程度。根据上述的结构，具备分割部，其将一个帧期间分割为包含至少一个子帧A期间 和至少一个子帧B期间的多个期间；第一图像处理部，其在上述子帧A期间对各像素的图像 信号根据视频的移动程度实施平滑化处理；和第二图像处理部，其在上述子帧B期间对各 像素的图像信号根据视频的移动程度实施强调处理，由此，根据视频的移动程度，通过在一 个子帧期间进行平滑化处理而减小目的像素和周边像素的图像信号电平的差，通过在另一 个子帧期间进行强调处理而增大目的像素和周边像素的图像信号电平的差。而且，具备适用移动程度算出部，其根据通过上述移动程度检测部检测出的当前 帧期间的视频的移动程度、和前帧期间的视频的移动程度，算出适用于上述第一图像处理 部和/或上述第二图像处理部的适用移动程度，由此，在连续的帧间，总是进行平滑化处理 和强调处理，因此，在如慢速再现等、周期性显示多个帧的静止图像的情况下，可以抑制在 周期性存在没有进行平滑化处理和强调处理的帧期间的情况下可能发生的闪烁。从而，根据以上的结构，可以实现充分改善动态图像品质的效果。另外，也可以具备保持部，其保持通过上述适用移动程度算出部算出的适用移动 程度，上述适用移动程度算出部，以保持于上述保持部的适用移动程度作为前帧期间的视 频的移动程度，算出适用于上述第一图像处理部和/或上述第二图像处理部的适用移动程 度。
该情况下，由于在装置的内部具有上述保持部，因此可以迅速进行移动程度的比 较和适用处理。另外，也可以是，上述第一图像处理部和上述第二图像处理部以与通过上述适用 移动程度算出部算出的适用移动程度对应的处理强度实施各处理。具体而言，进行以下的处理。上述适用移动程度算出部，当将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保持于 上述保持部的移动程度设为Mh，并且Mc < Mh时，以上述Mc和上述Mh的简单平均或加权平 均而得的值作为适用移动程度，提供给上述第一图像处理部和上述第二图像处理部。另外，上述适用移动程度算出部，当将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保 持于上述保持部的移动程度设为Mh，并且Mc > Mh时，以上述Mc作为适用移动程度，提供给 上述第一图像处理部和上述第二图像处理部。如上所述，在适用移动程度算出部，将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保 持于上述保持部的移动程度设为Mh进行考虑，通过算出适用移动程度，在各帧适当进行上 述第一图像处理部的平滑化处理和第二图像处理部的强调处理，由此，可以进一步抑制闪 烁的产生。但是，存在如下问题，S卩，在输入的输入图像信号接近最大的图像信号电平或最小 的图像信号电平的情况下，即使实施强调处理，也不能使其为比最大的图像信号电平高的 图像信号电平，并且不能使其为比最小的图像信号电平小的图像信号电平，因此，不能进行 强调处理，不能进行动态图像品质的改善。对此，在本发明中，作为用于充分进行强调处理的结构，提案以下所述结构的图像
信号处理装置。即，本发明提供一种图像信号处理装置，其设置在图像显示装置中，该图像显示装 置在与一个画面的图像信号对应的每一个帧期间，基于各像素的图像信号显示图像，上述 图像信号处理装置包括分割部，其将一个帧期间分割为包含至少一个子帧A期间和至少 一个子帧B期间的多个期间；第一图像处理部，其在上述子帧A期间对各像素的输入图像信 号实施平滑化处理；和第二图像处理部，其在上述子帧B期间对各像素的输入图像信号实 施强调处理，上述第一图像处理部，以按照以下方式设定的变化幅度实施平滑化处理实施 平滑化处理前的图像信号的信号电平越接近上述图像显示装置的能够显示的图像信号的 信号电平的最大值或最小值，变化幅度越小。由此，在第二图像处理部，即使存在图像信号的信号电平过大或过小而不能充分 强调的情况下，第一图像处理部以按照以下方式设定的变化幅度实施平滑化处理实施平 滑化处理前的图像信号的信号电平越接近上述图像显示装置的能够显示的图像信号的信 号电平的最大值或最小值，变化幅度越小，从而也可以设置为合适的亮度显示。因此，根据以上的结构，得到能够充分改善动态图像品质的效果。另外，也可以还具备温度检测部，其检测图像信号处理装置内的温度，上述第一图 像处理部以按照以下方式设定的变化幅度实施平滑化处理通过上述温度检测部检测出的 温度比预先设定的设定温度越低，变化幅度越小。由此，即使提供图像信号处理装置的图像显示装置是随着温度降低响应速度降低 的液晶显示装置，也可以实施适当的平滑化处理和强调处理，因此可以实现动态图像品质的提高。如上所述，本发明的图像信号处理装置设置在图像显示装置中，该图像显示装置 在与一画面的图像信号对应的每一个帧期间，基于各像素的图像信号显示图像，上述图像 信号处理装置包括移动程度检测部，其通过比较当前帧的图像信号与该当前帧的前一个 的前帧期间的图像信号来检测视频的移动程度；分割部，其将一个帧期间分割为包含至少 一个子帧A期间和至少一个子帧B期间的多个期间；第一图像处理部，其在上述子帧A期间 对各像素的输入图像信号根据视频的移动程度实施平滑化处理；第二图像处理部，其在上 述子帧B期间对各像素的输入图像信号根据视频的移动程度实施强调处理；和适用移动程 度算出部，其根据通过上述移动程度检测部检测出的当前帧期间的视频的移动程度、和前 帧期间的视频的移动程度，算出适用于上述第一图像处理部和/或上述第二图像处理部的 适用移动程度，由此，实现抑制闪烁的产生使动态图像品质提高的效果。
图1为表示本发明的图像显示装置的一个构成例的方框图。图2是表示在图像信号的亮度水平25%的背景上图像信号的亮度水平75%的区 域沿水平方向移动的情形的图。图3是表示各帧的、各水平像素位置的亮度水平的图。图4是表示在图像信号的亮度水平25%的背景上图像信号的亮度水平75%的区 域沿水平方向移动的情形，为相比亮度水平25%的背景上的1帧期间的移动量，亮度水平 75%的区域的宽度小的情况的图。图5是表示各帧的、各水平像素位置的亮度水平的图。图6是表示在图像显示装置进行慢速再现的情况的输入图像的状态的图。图7是表示在图6所示的输入图像中，只有移动程度被检测的帧进行平滑化处理 和强调处理的结果的图。图8是表示在图6所示的输入图像中，在各帧进行平滑化处理和强调处理的结果 的图。图9是表示在当前帧中，考虑前帧的输入图像进行平滑化处理的情况的子帧A的 图像信号的分布、进行强调处理的情况的子帧B的图像信号的分布的图。图10是说明进行了理想的强调处理的情况的图像信号电平、和在图像显示部能 够显示的最大电平及最小电平的关系的图。图11是表示实施本发明的平滑化处理的情况的子帧A和子帧B的图像信号的分 布的图。图12是表示作为液晶电视接收机工作的图像显示装置的一个构成例的方框图。图13是表示各水平像素位置的亮度水平的图。图14是表示图像沿水平方向移动的情况的显示亮度分布的时间推移的图。图15是表示各水平像素位置的亮度水平的图。图16是表示图像沿水平方向移动的情况的显示亮度分布的时间推移的图。图17是表示图像沿水平方向移动的情况的显示亮度分布的时间推移的图。图18是表示各帧的、各水平像素位置的亮度水平的图。
符号说明
100控制器LSI
101图像信号预先转换部
102前帧存储控制器
103时间平均图像信号电平生成部
104显示帧存储控制器
105子帧A用多路存储器
106子帧B用多路存储器
107子帧A图像信号生成部(第一图像处理部)
108子帧B图像信号生成部(第二图像处理部)
109数据选择器
110定时控制器(分割部)
111基本移动程度计算部(移动程度检测部)
112适用移动程度计算部(适用移动程度检测部)
113移动程度保持部
114温度传感器(温度检测部)
200图像显示部
300前帧存储器
400显示帧存储器
具体实施例方式如下，说明本发明的一实施方式。实施方式在本实施方式中，以在使用保持型显示装置的图像显示装置中所具备的图像信号 处理装置为前提进行以下的处理，其中，保持型显示装置为在每个与一个画面的图像信号 对应的帧期间，基于各像素的图像信号显示图像的液晶显示装置等。S卩，本实施方式的图像信号处理装置在进行第N帧的显示的情况下，根据第(N-I) 帧和第N帧、即连续的两帧的图像信号生成假想子帧Q，其以将相对两帧的各像素的图像信 号电平加以平均而得的图像信号电平作为对应的各像素的图像信号电平。另外，将1帧期间时间分割为期间长度相等的两个子帧期间。在进行了时间分割的一个子帧A期间，将对包含假想子帧Q的目的像素的周边一 定范围(参照范围)内的像素的图像信号加以平均(加权平均、或简单平均)而得的图像 信号作为子帧A图像信号输出。另一方面，在另一个子帧B期间，相对于对包含假想子帧Q的目的像素的参照范 围内的像素的第N帧输入图像信号的平均(加权平均、或简单平均)，输出进行了强调处理 的图像信号，将强调目的像素的输入图像信号的高低差的图像信号作为子帧B图像信号输
出ο具体而言，本实施方式的图像信号处理装置构成为能够在子帧A期间不进行平均 化处理(平滑化处理)，在子帧B期间进行强调处理的结构。
图1是表示本发明的实施方式的图像显示装置的概略图。如该图所示，该图像显示装置具备作为图像信号处理装置的控制器LSI100，该控 制器LSIlOO与液晶面板等图像显示部200、前帧存储器300、和显示帧存储器400连接而构 成。上述控制器LSIlOO具备图像信号预先转换部(转换部)101、前帧存储控制器 102、时间平均图像信号电平生成部103、显示帧存储控制器104、子帧A用多路存储器105、 子帧B用多路存储器106、子帧A图像信号生成部107、子帧B图像信号生成部108、数据选 择器109、定时控制器(分割部)110、基本移动程度计算部(移动程度检测部)111、适用移 动程度计算部(适用移动程度算出部)112、移动程度保持部113、及温度传感器(温度检测 部)114。上述图像信号预先转换部101对从外部输入的输入图像信号实施规定的转换处 理并输出。更具体而言，图像信号预先转换部101以输入图像信号容纳于规定的上限规定 值和规定的下限规定值之间的方式进行转换。该转换可以根据使用者的喜好或产品开发者 的设计目标进行。具体的转换处理的方式、及基于该转换处理的方式的动态图像品质提高 的效果在后文叙述。上述定时控制器110具有作为将一个帧期间分割为包含至少一个子帧A期间和至 少一个子帧B期间的多个期间的分割部的功能。并且，上述定时控制器110生成将60Hz的 输入帧期间时间分割为两个子帧A期间和子帧B期间的定时。另外，上述定时控制器110控制前帧存储控制器102、显示帧存储控制器104、和数 据选择器109。上述前帧存储控制器102 (1)将60Hz的输入图像信号写入前帧存储器300，并 且，(2)将写入前帧存储器300的、显示帧存储控制器104所读出的帧的前一个的帧图像信 号配合子帧A期间的定时依次读出，并向时间平均图像信号电平生成部103传送。前帧存 储控制器102以时间分割并行进行以上(1)、O)的动作。上述显示帧存储控制器104 (3)将60Hz的输入图像信号写入显示帧存储器400， 并且，(4)将写入显示帧存储器400的、前帧存储控制器102所读出的帧的后一个的帧图像 信号配合子帧A期间和子帧B期间的定时，每两周读出同一帧的图像信号，并且向时间平均 图像信号电平生成部103、子帧B用多路存储器106、和基本移动程度计算部111传送。显 示帧存储控制器104以时间分割并行进行以上(3)、(4)的动作。上述时间平均图像信号电平生成部103通过运算电路或软件计算相对目的像素 的前帧的图像信号电平和相对该目的像素的显示帧(当前帧)的图像信号电平的平均值， 生成将该平均值作为图像信号电平的假想子帧Q。上述基本移动程度计算部111作为通过比较当前帧的图像信号、和该当前帧的前 一个的前帧期间的图像信号来检测视频的移动程度的移动程度检测部发挥功能。具体而 言，上述基本移动程度计算部111根据前帧的图像信号和当前帧的图像信号的比较将视频 的移动程度(移动的程度)进行数值化，并根据该数值(计算结果)限制后述的子帧A图 像信号或子帧B图像信号与相对目的像素的上述预先转换的图像信号的差。具体而言，将以目的像素为中心的水平X像素、垂直Y线的范围(参照范围)的、 前帧和当前帧的同位置的像素的图像信号的差为预先确定的规定值以上的像素数作为移动程度。另外，也能够使用关于水平、垂直的各方向，从目的像素到参照的像素的距离越近， 越乘以较大的加权系数进行累计并将得到的数值作为移动程度的方法、或推定像素移动量 (移动矢量)作为移动程度的方法等。作为推定上述像素移动量的方法，例如，依次比较在当前帧中以目的像素为中心 的一定范围区域的图像信号、和前帧内的多个一定范围区域的图像信号，将与当前帧的一 定范围区域的图像信号的电平差的总和较小的前帧内的一定范围区域的中心像素推定为 向当前帧的目的像素移动的像素，将其作为目的像素的移动量。关于各像素，在进行这样的 移动量的推定之后，将目的像素的移动量(即，移动矢量的绝对值)保持原样作为该像素的 移动程度、或将以目的像素为中心的周边像素的移动量的总和作为该像素的移动程度、或 者越靠近该像素越赋予较大的加权，同时将累计的值作为该像素的移动程度。通过不仅累 计该像素还累计周边像素的移动量的方法，即使发生极少的异常的矢量检测，也能够进行 适当的信号处理，但另一方面，随之控制部的成本增加。并且，表示通过上述基本移动程度计算部111算出的基本移动程度的数值向后段 的适用移动程度计算部112传送。关于该适用移动程度计算部112的详情在后文叙述。另外，上述子帧A/B用多路存储器105、106以显示扫描中的水平线为中心保持Y 线量的图像信号。上述子帧A图像信号生成部107作为在上述子帧A期间对于各像素的输入图像信 号根据视频的移动程度实施平滑化处理(模糊处理)的第一图像处理部发挥功能。这里的 视频的移动程度表示通过后述的适用移动程度计算部112算出的适用移动程度。具体而言，上述子帧A图像信号生成部107在通过上述适用移动程度计算部112 求得的数值满足一定条件的情况下，从子帧A用多路存储器105输入以假想子帧Q内的目 的像素为中心的水平X像素、垂直Y线量的图像信号。之后，子帧A图像信号生成部107在 XXY像素范围(参照范围)内的各像素的图像信号乘以加权系数并累计，将以对参照范围 内的各像素的加权系数的总量除以累计的总量而得的值作为子帧A图像信号。S卩，子帧A 图像信号为在子帧A期间中相对于各像素的输入图像信号根据视频的移动程度(适用移动 程度)实施平滑化处理(模糊处理)后的图像信号。另外，上述赋予加权可以使参照范围 的各像素的加权相同(使用相同的加权系数)而进行，也可以是越靠近目的像素乘以越大 的加权系数而进行。从而，作为上述第一图像处理部起作用的子帧A图像信号生成部107以与通过后 述的上述适用移动程度算出部112算出的适用移动程度相应的处理强度实施各处理。子帧B图像信号生成部108在根据适用移动程度计算部112求得的数值满足一定 条件的情况下，从子帧B用多路存储器106输入以目的像素为中心的参照范围内的各像素 的图像信号。然后，子帧B图像信号生成部108对于参照范围进行与生成子帧A图像信号 相同的运算。即，子帧B图像信号生成部108与子帧A图像信号生成部107同样地具有将 图像信号进行平滑化的功能，对于参照范围的图像信号进行与子帧A图像信号相同的平滑 化处理。然后，子帧B图像信号生成部108作为在上述子帧B期间对于各像素的输入图像 信号根据视频的移动程度实施强调处理的第二图像处理部发挥功能。这里的视频的移动程 度表示通过后述的适用移动程度计算部112算出的适用移动程度。
具体而言，上述子帧B图像信号生成部108生成对目的像素的子帧B图像信号，使 得由实施了上述平滑化处理的图像信号即运算结果的图像信号和子帧B图像信号构成的 假想1帧期间的显示亮度的时间积分量、与以对于目的像素的预先转换的图像信号静止的 情况下的亮度水平一致。从而，子帧B图像信号成为在子帧B期间中相对于各像素的输入 图像信号根据视频的移动程度(适用移动程度)实施了强调处理的图像信号。也就是说， 子帧B图像信号为按照如下方式决定的图像信号，即1帧期间的各像素的亮度水平的时间 积分量与以对于目的像素的预先转换后的图像信号静止的情况下的亮度水平一致。具体而言，存在以下的方法根据图像显示面板(图像显示部200)的响应速度性 能通过计算算出的方法；和具备预先进行对各图像信号的亮度测定并且相对于输入图像信 号和上述计算结果的图像信号的各组合输出适当的子帧B图像信号的转换表的方法等。因此，作为上述第二图像处理部发挥功能的子帧B图像信号生成部108，以与通过 后述的上述适用移动程度算出部112算出的适用移动程度相应的处理强度实施各处理。上述数据选择器109根据现在的显示子帧阶段(phase)选择子帧A图像信号或子 帧B图像信号，并将其向图像显示部200传送。在此，本发明中，为了不使动态图像品质降低而适当地进行在上述子帧A图像信 号生成部107和子帧B图像信号生成部108中进行的处理，除了基本移动程度计算部111 外还具备适用移动程度计算部112和移动程度保持部113。后文叙述这些部件的详情。在此，下面简单说明上述结构的图像显示装置的动态图像显示时的水平像素位置 和亮度水平的关系。如图2所示，关注在亮度水平25%的背景上，区域的宽度比1帧期间的移动量大的 亮度水平75%的物体沿水平方向移动的情况下的画面内的1水平线。即，关注在亮度水平 25%的背景上亮度水平75%的物体沿水平方向移动的情况下，与进行移动的上述物体的在 1帧期间的移动量相比该物体的区域的宽度(向移动方向的长度)较大时的画面内的1水 平线。于是，例如，第(N-I)帧的输入图像信号的亮度水平分布如图3的(a)所示，第N 帧的输入图像信号的亮度水平分布如图3的(b)所示。此时，以对于各像素的第N帧和第 (N-I)帧的转换后的输入图像信号电平的中间值作为图像信号电平的假想子帧Q的1水平 线上的亮度水平分布如图3的(c)所示。下面，关注如图4所示的在亮度水平为25%的背景上，与1帧期间的移动量相比区 域的宽度小的亮度水平75%的物体沿水平方向移动的情况下的画面内的1水平线。S卩，关 注在亮度水平25%的背景上，亮度水平75%的物体沿水平方向移动的情况下，与进行移动 的上述物体的在1帧期间的移动量相比该物体的区域的宽度(向移动方向的长度)较小时 的画面内的1水平线。于是，例如，第(N-I)帧的输入图像信号的亮度水平分布如图5的(a)所示，第N 帧的输入图像信号的亮度水平分布如图5的(b)所示。此时，由将对于各像素的第N帧和 第(N-I)帧的输入图像信号加以平均而得的图像信号电平构成的假想子帧Q的1水平线上 的亮度水平分布如图5的(c)所示。但是，在将电影等低帧率的视频转换为帧率更高的通常的电视等视频之后的视 频、或利用DVD播放器等进行慢速再现时等，存在在图像已被更新的1帧之后多个帧的同一图像连续的图像被重复的情况。作为这样的视频的一例，例如图6所示以DVD播放器等进 行慢速再现的情况下的输入图像的状态。图6中假定为以通常的再现速度的1/3的速度进 行慢速再现的情况。图6的(a)段以⑴、⑵…的顺序表示输入图像的帧。明亮的矩形块在暗背景上 向左移动的视频因为以1/3倍进行慢速再现，所以，(1) ( 和(4) (6)每三帧被输入 相同的图像。此时，在上述图像处理装置的基本移动程度计算部111中，在前帧和最新帧(当前 帧)不同的(1)、(4), (7)的各帧中产生基本移动程度，另一方面，在前帧和最新帧相同的 (2), (3)、(5)、(6)的各帧中，基本移动程度为0。图6的(b)段表示在与移动的矩形块的 边缘附近对应的像素中算出的基本移动程度的变化。若将对基于这样算出的基本移动程度进行平滑化和强调处理而输出的图像信号 的分布关注画面上的1水平线上的各像素而进行图示，则如图7所示。仅对于与产生基本 移动程度的(1)和(4)的输入帧对应的各两个输出子帧进行模糊、强调处理。图7中，实线 表示已实施过处理的情况的波形，虚线表示处理前的波形。如图7所示，因为存在没有进行模糊、强调处理的显示帧，所以，若进行模糊、强调 处理的周期变长，则对于观看画面的人存在看到闪烁的问题。为了抑制这种闪烁的产生，在本实施方式中，设置有上述的基本移动程度计算部 111、适用移动程度计算部112、和移动程度保持部113。 上述适用移动程度计算部112根据通过上述基本移动程度检测部111检测的当前 帧期间的视频的移动程度、和前帧期间的视频的移动程度，算出适用于具备上述第一图像 处理部的子帧A图像信号生成部107和/或具备上述第二图像处理部的子帧B图像信号生 成部108的适用移动程度。S卩，在上述适用移动程度计算部112中，比较通过基本移动程度计算部111算出的 基本移动程度、与通过前次的处理在上述移动程度保持部Il3中保持的在与前一个输入帧 对应的两个子帧中适用于平滑化和强调化的移动程度，对于所保持的移动程度比基本移动 程度大的情况，以所保持的移动程度和基本移动程度的平均值(简单平均或加权平均)作 为适用移动程度采用，另一方面，在所保持的移动程度与基本移动程度相同或比基本移动 程度小的情况下，以基本移动程度作为适用移动程度采用。基于如此决定的适用移动程度通过子帧A图像信号生成部107和子帧B图像信号 生成部108使用于平滑化和强调化。另外，算出的该适用移动程度配备于下一图像显示并 将其写入移动程度保持部113。具体而言，当将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保持于上述移动程度保 持部113的移动程度设为Mh、并且Mc < Mh时，上述适用移动程度计算部112以上述Mc和 上述Mh的简单平均或加权平均而得的值作为适用移动程度提供给上述子帧A图像信号生 成部107和上述子帧B图像信号生成部108。另外，当将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保持于上述移动程度保持部 113的移动程度设为Mh、并且Mc彡Mh时，上述适用移动程度计算部112以上述Mc作为适 用移动程度提供给上述子帧A图像信号生成部107和上述子帧B图像信号生成部108。在以上的适用移动程度计算部112的计算中，简单比较当前帧期间的视频的移动
14程度Mc和保持于上述移动程度保持部113的移动程度Mh的大小，但是，为了进行更合适的 处理，优选将相对于保持在移动程度保持部113的移动程度Mh加上或减去预先设定的阈值 T后的值和上述Mc进行比较。这是因为，在来自外部的播放波或视频信号传输路等上承载有噪声的情况下，在 尽管实际上为大致静止画面，但判断为在前帧与当前帧产生差量且移动程度增加或减小的 情况下，移动程度的变动处于一定的范围内进行与没有变动的情况下相同的处理。图6(c)段表示在与进行了这样的处理的情况下的移动矩形块的边缘附近对应的 像素中算出的适用移动程度的变化，因为在前帧和最新帧不同的(1)、G)、(7)中所保持的 移动程度变得比基本移动程度小，所以，基本移动程度成为适用移动程度，成为和图6 (b) 段相同的大小。另一方面，因为在O)、(3)、(5)、(6)中所保持的移动程度变得比基本移动 程度大，所以，所保持的移动程度和基本移动程度的平均值(简单平均或加权平均)成为适 用移动程度，成为比图6(b)段所示的基本移动程度大的值。关注画面上的1水平线上的各像素图示基于如上所述算出的基本移动程度进行 平滑化和强调化处理而输出的图像信号的分布成为如图8所示。在图8中，实线表示实施 了处理的情况的波形，虚线表示处理前的波形。与维持原状使用基本移动程度的图7相比，在图8中，即使在以K) (3B)的子帧 显示中，模糊、强调的程度虽然变弱，但是并不是完全消失。通过这样地进行显示，可以避免 看到闪烁的问题。但是，上述结构的图像显示装置通过使由子帧A图像信号生成部107生成的图像 信号、和由子帧B图像信号生成部108生成的图像信号连续进行显示的情况下的显示亮度 的时间积分量配合原本的显示亮度，观察者可以看不出亮度的过大和不足。图9表示在两个灰度等级区域(前帧、当前帧的图像信号)的边界附近进行了本 发明的模糊/强调处理的情况下的图像信号的分布。子帧A表示实施模糊处理(平滑化处 理)的图像信号的分布，子帧B表示实施了强调处理的图像信号的分布。接下来，图10表示该两个灰度等级区域的一个接近在图像显示部200能够显示 的最大电平，另一个接近在图像显示部200能够显示的最小电平的情况下的子帧B的强调 信号。在此，理想的强调信号产生高于在图像显示部能够显示的最大电平的部分(虚线部 分)或低于在图像显示部200能够显示的最小电平的部分。实际上，因为不得不在由图像 显示部200能够显示的范围内显示，所以，在这样的情况下，由于与子帧A的模糊图像的反 复，对于观看图像的观察者，由于与原本要显示的亮度相比产生时间积分亮度不足或过剩， 所以产生被识别为不正确的亮度显示的问题。为了减轻、避免这样的现象，在图像信号接近在图像显示部200能够显示的最大 或最小电平的情况下，考虑对于子帧A图像信号生成部107和子帧B图像信号生成部108 中的、与从前段接收的信号的变化幅度设定限制。例如，在上述子帧A图像信号生成部107和子帧B图像信号生成部108中，以按照 实施平滑化处理前的图像信号的信号电平越接近上述图像显示部200的能够显示的图像 信号的信号电平的最大值或最小值越变小的方式设定的变化幅度实施平滑化处理。作为图像信号的强调处理的方法，有如下方法，S卩，在子帧B图像信号生成部108 的内部首先进行与在子帧A图像信号生成部107中进行的相同的平滑化处理，选择与在此得到的图像信号一同在图像显示部交替地反复显示的情况下的时间积分亮度与相对目的 像素的原本的亮度一致的图像信号，将其作为强调信号输出。在通过这样的方法生成强调信号的情况下，对在子帧B图像信号生成部108的内 部首先进行的平滑化处理也进行与对子帧A图像信号生成部107的平滑化处理设定的变化 幅度制限相同的变化幅度制限的设定，由此可以使反复显示在子帧A图像信号生成部107 得到的图像信号与在子帧B图像信号生成部108得到的图像信号的情况下的时间积分亮度 与目的像素的原本的亮度一致。但是，为了抑制控制电路部的成本，只在子帧A图像信号生 成部107进行变化幅度制限也能够得到一定的效果。例如，在上述子帧A图像信号生成部107和子帧B图像信号生成部108，当将从前 段接收的图像信号设为Ls、将在图像显示部200能够显示的最大电平设为Lmax、将在图像 显示部200能够显示的最小电平设为Lmin时，若将基于平滑化处理的变化幅度的限制设为 W，则将上述变化幅度限制于满足以下公式(1)的W的范围。W = min (CO+1 Ls-Lmin I XKO，Cl+1 Lmax-Ls I XKl)........(1)在此，min(X，Y)为选择X、Y中的任一个较小的函数，C0，Cl为限制幅度的常数值， K0, Kl为对各个最小电平和最大电平与原信号值的差的制限幅度的比例系数。例如，在Lmax = 100,Lmin = 0、C0 = 0、C1 = 5,KO = Kl = 0. 25 的情况下，若 Ls =90，贝IjW = min(0+90X0. 25 = 22. 5,5+10X0. 25 = 7. 5) = 7. 5，限制基于子帧 A 和子帧 B图像信号生成部的信号平滑化处理的变化幅度为7. 5。即，限制为即使进行平滑化处理也 不取比90-7. 5 = 82. 5小的值，其结果为，对应于该平滑值的强调处理信号的理想值也不大 幅超过Lmax = 100，能够在理想值超过Lmax的情况下，将与在强调处理信号为100进行显 示时的原本的时间积分量之间的误差抑制在期望的范围内。图11表示通过这样的方法得到的图像信号。在子帧A，虚线表示限制变化幅度之 前的平滑化处理的图像信号的波形。即，可知，通过本实施方式得到的图像信号在子帧A的 水平像素位置X、Y受变化幅度的限制。这样，由于限制子帧A的图像信号的变化幅度，因而即使子帧B的图像信号位于图 像能够显示的最大电平和最小电平的范围内，时间积分亮度也不会发生大幅不足或过剩能 够避免成为不适当的亮度显示被识别的问题。在上述结构的图像显示装置中，在由液晶显示面板构成图像显示部200的情况 下，若装置内部的温度下降，则液晶的响应变差，进行与至此所述相同的平滑化处理和强调 处理，与原本的显示亮度的误差变大成为画质劣化的主要原因。因此，在图1所示的控制器LSI 100中，在内部具备温度传感器(温度检测部)114， 将通过该温度传感器114检测的温度数据向子帧A图像信号生成部107和子帧B图像信号 生成部108输出。在子帧A图像信号生成部107和子帧B图像信号生成部108中，以按照输入的温 度数据越比预先设定的设定温度低则越小的方式设定的上述变化幅度实施平滑化处理。由此，由于可以适当地进行与液晶的响应性相应的处理，所以可以抑制动态图像 的劣化。另外，如图12所示，本发明的图像显示装置例如可以作为液晶电视接收机15而构 成。即，可以形成设置有显像部14的结构，其作为调谐部选择频道并接收电视播放，并将表示通过该电视播放传输的视频的视频信号作为输入图像信号输入控制器LSI100。并且，图 像显示部200由液晶面板形成，并且可以形成为如下结构基于根据上述视频信号从控制 器LSIlOO传送的输出图像信号显示图像。由此，能够提供一种电视接收机，其使得移动迅速的动态图像自不必说，即使移动 迟缓或静止的图像也能够显示显示品质高的视频。本发明并不限于上述的实施方式，可以在权利要求所示的范围内进行各种变更。 即，对于使在权利要求所示的范围进行适当变更的技术手段相组合而得到的实施方式，也 包含于本发明的技术范围内。产业上的可利用性本发明的图像显示装置、和图像显示方法为应用进行液晶、有机EL或电子纸、保 持模式显示的显示设备的图像显示模块或动态图像显示对应设备类。可用于TV、PC监视 器、带监视器的DVD播放器、游戏机、导航系统、便携式视频播放器、移动电话等电子设备。
权利要求
1.一种图像信号处理装置，其特征在于设置在图像显示装置中，该图像显示装置在 与一个画面的图像信号对应的每一个帧期间，基于各像素的图像信号显示图像，所述图像信号处理装置包括移动程度检测部，其通过比较当前帧的图像信号与该当前帧的前一个的前帧期间的图 像信号来检测视频的移动程度；分割部，其将一个帧期间分割为包含至少一个子帧A期间和至少一个子帧B期间的多 个期间；第一图像处理部，其在所述子帧A期间根据视频的移动程度对各像素的输入图像信号 实施平滑化处理；第二图像处理部，其在所述子帧B期间根据视频的移动程度对各像素的输入图像信号 实施强调处理；和适用移动程度算出部，其根据通过所述移动程度检测部检测出的当前帧期间的视频的 移动程度、和前帧期间的视频的移动程度，算出适用于所述第一图像处理部和/或所述第 二图像处理部的适用移动程度。
2.如权利要求1所述的图像信号处理装置，其特征在于具备保持部，其保持通过所述适用移动程度算出部算出的适用移动程度，所述适用移动程度算出部，以保持于所述保持部的适用移动程度作为前帧期间的视 频的移动程度，算出适用于所述第一图像处理部和/或所述第二图像处理部的适用移动程 度。
3.如权利要求2所述的图像信号处理装置，其特征在于所述第一图像处理部和所述第二图像处理部以与通过所述适用移动程度算出部算出 的适用移动程度对应的处理强度实施各处理。
4.如权利要求3所述的图像信号处理装置，其特征在于当将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保持于所述保持部的移动程度设为Mh， 并且Mc < Mh时，所述适用移动程度算出部以所述Mc和所述Mh的简单平均或加权平均而 得的值作为适用移动程度，提供给所述第一图像处理部和所述第二图像处理部。
5.如权利要求3所述的图像信号处理装置，其特征在于当将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保持于所述保持部的移动程度设为Mh， 并且Mc ^ Mh时，所述适用移动程度算出部以所述Mc作为适用移动程度，提供给所述第一 图像处理部和所述第二图像处理部。
6.一种图像信号处理装置，其特征在于设置在图像显示装置中，该图像显示装置在 与一个画面的图像信号对应的每一个帧期间，基于各像素的图像信号显示图像，所述图像信号处理装置包括分割部，其将一个帧期间分割为包含至少一个子帧A期间和至少一个子帧B期间的多 个期间；第一图像处理部，其在所述子帧A期间对各像素的输入图像信号实施平滑化处理；和第二图像处理部，其在所述子帧B期间对各像素的输入图像信号实施强调处理，所述第一图像处理部，以按照以下方式设定的变化幅度实施平滑化处理实施平滑化 处理前的图像信号的信号电平越接近所述图像显示装置的能够显示的图像信号的信号电平的最大值或最小值，变化幅度越小。
7.如权利要求6所述的图像信号处理装置，其特征在于；当对输入图像信号进行与所述第一图像处理部相同的平滑化处理并实施了强调处理 后的信号提供给所述图像显示装置时，所述第二图像处理部，以按照以下方式设定的变化 幅度实施平滑化处理实施强调处理前的图像信号的信号电平越接近所述图像显示装置的 能够显示的图像信号的信号电平的最大值或最小值，变化幅度越小。
8.如权利要求6或7所述的图像信号处理装置，其特征在于还具备温度检测部，其检测图像信号处理装置内的温度，所述第一图像处理部以按照以下方式设定的变化幅度实施平滑化处理通过所述温度 检测部检测出的温度比预先设定的设定温度越低，变化幅度越小。
9.如权利要求8所述的图像信号处理装置，其特征在于还具备温度检测部，其检测图像信号处理装置内的温度，所述第二图像处理部以按照以下方式设定的变化幅度实施强调处理通过所述温度检 测部检测出的温度比预先设定的设定温度越低，变化幅度越小。
10.一种图像信号处理方法，其特征在于用于在与一个画面的图像信号对应的每一个帧期间，在图像显示装置中显示基于各像 素的图像信号的图像，所述图像信号处理方法包括通过比较当前帧的图像信号与该当前帧的前一个的前帧期间的图像信号来检测视频 的移动程度的移动程度检测步骤；将一个帧期间分割为包含至少一个子帧A期间和至少一个子帧B期间的多个期间的分 割步骤；在所述子帧A期间根据视频的移动程度对各像素的输入图像信号实施平滑化处理的 第一图像处理步骤；在所述子帧B期间根据视频的移动程度对各像素的输入图像信号实施强调处理的第 二图像处理步骤；和根据通过所述移动程度检测步骤检测出的当前帧期间的视频的移动程度、和前帧期间 的视频的移动程度，算出在所述第一图像处理步骤和/或所述第二图像处理步骤中适用的 适用移动程度的适用移动程度算出步骤。
11.如权利要求10所述的图像信号处理方法，其特征在于还包括保持步骤，将在所述适用移动程度算出步骤算出的适用移动程度保持在保持部，所述适用移动程度算出步骤中，以保持于所述保持部的适用移动程度作为前帧期间的 视频的移动程度，算出在所述第一图像处理步骤和/或所述第二图像处理步骤中适用的适 用移动程度。
12.如权利要求11所述的图像信号处理方法，其特征在于所述第一图像处理步骤和所述第二图像处理步骤中，以与通过所述适用移动程度算出 步骤算出的适用移动程度对应的处理强度实施各处理。
13.如权利要求12所述的图像信号处理方法，其特征在于所述适用移动程度算出步骤，当将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保持于所述保持部的移动程度设为Mh， 并且Mc < Mh时，以所述Mc和所述Mh的简单平均或加权平均而得的值作为适用移动程度， 提供给所述第一图像处理步骤和所述第二图像处理步骤。
14.如权利要求12所述的图像信号处理方法，其特征在于所述适用移动程度算出步骤，当将当前帧期间的视频的移动程度设为Mc、将保持于所述保持部的移动程度设为Mh， 并且Mc ^ Mh时，以所述Mc作为适用移动程度，提供给所述第一图像处理步骤和所述第二 图像处理步骤。
15.一种图像信号处理方法，其特征在于用于在与一个画面的图像信号对应的每一个帧期间，在图像显示装置中显示基于各像 素的图像信号的图像，所述图像信号处理方法包括将一个帧期间分割为包含至少一个子帧A期间和至少一个子帧B期间的多个期间的分 割步骤；在所述子帧A期间对各像素的输入图像信号实施平滑化处理的第一图像处理步骤；和在所述子帧B期间对各像素的输入图像信号实施强调处理的第二图像处理步骤，所述第一图像处理步骤以按照以下方式设定的变化幅度实施平滑化处理实施平滑化 处理前的图像信号的信号电平越接近所述图像显示装置的能够显示的图像信号的信号电 平的最大值或最小值，变化幅度越小。
16.如权利要求15所述的图像信号处理方法，其特征在于所述第二图像处理步骤，当对输入图像信号进行与所述第一图像处理步骤相同的平滑化处理并实施了强调处 理后的信号提供给所述图像显示装置时，以按照以下方式设定的变化幅度实施平滑化处 理实施强调处理前的图像信号的信号电平越接近所述图像显示装置的能够显示的图像信 号的信号电平的最大值或最小值，变化幅度越小。
17.如权利要求16所述的图像信号处理方法，其特征在于还包括温度检测步骤，其检测所述图像显示装置内的温度，所述第一图像处理步骤以按照以下方式设定的变化幅度实施平滑化处理通过所述温 度检测步骤检测出的温度比预先设定的设定温度越低，变化幅度越小。
18.一种图像显示装置，其具备权利要求1至9中任一项所述的图像信号处理装置。
19.一种电视接收机，其具备权利要求18所述的图像显示装置。
20.一种电子设备，其具备权利要求18所述的图像显示装置。
全文摘要
本发明的图像信号处理装置具备移动程度检测部(111)，其检测视频的移动程度；定时控制器(110)，其将一个帧期间分割为包含子帧A和B期间的多个期间；子帧A图像信号生成部(107)，其在上述子帧A期间对各像素的输入图像信号根据视频的移动程度实施平滑化处理；子帧B图像信号生成部(108)，其在上述子帧B期间对各像素的输入图像信号根据视频的移动程度实施强调处理；适用移动程度计算部(112)，其根据当前帧期间的视频的移动程度、和前帧期间的视频的移动程度算出适用于上述子帧A图像信号生成部(107)和/或上述子帧B图像信号生成部(108)的适用移动程度。
文档编号G09G5/00GK102124511SQ20098013166
公开日2011年7月13日 申请日期2009年5月28日 优先权日2008年8月22日
发明者石原朋幸 申请人:夏普株式会社
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