特許 5763002 画像処理装置および画像処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5763002

(24)【登録日】2015年6月19日

(45)【発行日】2015年8月12日

(54)【発明の名称】画像処理装置および画像処理方法

(51)【国際特許分類】

   G09G 5/00 20060101AFI20150723BHJP

   G09G 5/10 20060101ALI20150723BHJP

   G09G 5/36 20060101ALI20150723BHJP

   H04N 5/66 20060101ALI20150723BHJP

【ＦＩ】

   G09G5/00 520H

   G09G5/00 520J

   G09G5/00 550H

   G09G5/10 B

   G09G5/36 520A

   H04N5/66 A

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-63752(P2012-63752)

(22)【出願日】2012年3月21日

(65)【公開番号】特開2013-195784(P2013-195784A)

(43)【公開日】2013年9月30日

【審査請求日】2014年5月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(74)【代理人】

【識別番号】100092152

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 毅巖

(72)【発明者】

【氏名】黒川 壮一郎

(72)【発明者】

【氏名】長妻 敏之

(72)【発明者】

【氏名】原田 勉

【審査官】 中村 直行

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０９１１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２３３１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０５５６４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−３５０００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３７６６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｇ ３／００ − ５／４２

Ｈ０４Ｎ ５／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液晶パネルに出力される画像信号の画像処理を行う画像処理装置であって、
乱数列を毎フレーム生成する乱数列生成部と、
輝度変数に前記乱数列を重畳させて、乱数重畳輝度変数を生成する乱数重畳輝度変数生成部と、
画像信号に前記乱数重畳輝度変数を重畳させて、乱数重畳画像信号を生成する乱数重畳画像信号生成部と、
を有し、
前記乱数列生成部は、前記乱数列の絶対値は変化させず、前記乱数列の先頭の乱数の極性と液晶の極性反転駆動のための極性反転信号の極性とが異なる箇所を生成するように前記乱数列の極性を反転させる画像処理装置。

【請求項2】

前記乱数列生成部は、前記乱数列の極性を２フレームに１回反転させる請求項１記載の画像処理装置。

【請求項3】

前記乱数列生成部は、毎フレーム同じ並びの前記乱数列を生成し、当該乱数列を構成する乱数のそれぞれの極性を示す極性信号を乱数列に付加して出力する請求項１記載の画像処理装置。

【請求項4】

前記乱数重畳画像信号生成部は、前記乱数重畳画像信号を所定のビット数に丸める丸め処理を行って出力する請求項１記載の画像処理装置。

【請求項5】

前記乱数重畳画像信号生成部は、前記乱数重畳画像信号の前記丸め処理を行って、最下位ビットにディザリングがかかった画像出力を行う請求項４記載の画像処理装置。

【請求項6】

液晶パネルに出力される画像信号の画像処理方法において、
乱数列を毎フレーム生成し、前記乱数列の絶対値は変化させず、前記乱数列の先頭の乱数の極性と液晶の極性反転駆動のための極性反転信号の極性とが異なる箇所を生成するように前記乱数列の極性を反転させ、
輝度変数に前記乱数列を重畳させて、乱数重畳輝度変数を生成し、
画像信号に前記乱数重畳輝度変数を重畳させて、乱数重畳画像信号を生成する画像処理方法。

【請求項7】

前記乱数列の極性を２フレームに１回反転させる請求項６記載の画像処理方法。

【請求項8】

毎フレーム同じ並びの前記乱数列を生成し、当該乱数列を構成する乱数のそれぞれの極性を示す極性信号を乱数列に付加して出力する請求項６記載の画像処理方法。

【請求項9】

前記乱数重畳画像信号を所定のビット数に丸める丸め処理を行って出力する請求項６記載の画像処理方法。

【請求項10】

前記乱数重畳画像信号の前記丸め処理を行って、最下位ビットにディザリングがかかった画像出力を行う請求項９記載の画像処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、画像処理を行う画像処理装置および画像処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、デジタルカメラ等に適用可能な高精細液晶パネルが開発されている。高精細液晶パネルでは、通常の１画素のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のサブピクセルに、Ｗ（白）のサブピクセルを追加したＲＧＢＷ方式が採用されている。

【0003】

１画素に白のサブピクセルを追加してより白を強調することで、バックライトの消費電力を例えば、５０％削減しても従来のＲＧＢ方式の液晶パネルと同等の明るさを維持することができる。また、従来の液晶パネルに比べて、輝度を約２倍に向上させることも可能であり、バックライトの消費電力の抑制および屋外での視認性の改善などが達成される。

【0004】

従来の画質改善技術としては、乱数にもとづき、注目画素近傍の複数画素の誤差の重みを算出し、注目画素近傍の誤差の重みの平均を補正後の画像信号に重畳して、画質劣化の改善を図った技術が提案されている（特許文献１）。また、画像データの入力濃度値に応じて画素にノイズを重畳し、ノイズを重畳した部分とノイズを重畳しない部分との境界に生じる疑似輪郭を目立たなくする技術が提案されている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２−２３２７１３号公報

【特許文献2】特開２００３−０２３５４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のような高精細液晶パネルを備えた映像機器では、入力信号の画像解析を行い、画像解析結果に応じた映像出力を行う。例えば、グレースケールが０〜６５５３６の１６ビット階調のグラデーション画像の信号が入力した場合、高精細液晶パネルでは、８ビットの階調表限力を有しているので、画像解析結果に応じて、０〜２５５の２５６階調で画像信号を表示する。

【0007】

しかし、元の入力信号の０〜６５５３６階調の段差を、０〜２５５階調の段差に変換しているので、階調段差部分の誤差が生じ、階調段差部分の誤差による画質劣化が視認される場合があるといった問題があった。

【0008】

本技術はこのような点に鑑みてなされたものであり、階調段差部分の誤差による画質劣化の改善を図った画像処理装置および画像処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、画像処理装置が提供される、画像処理装置は、乱数列生成部、乱数重畳輝度変数生成部および乱数重畳画像信号生成部を有する。乱数列生成部は、乱数列を生成する。乱数重畳輝度変数生成部は、輝度変数に乱数列を重畳させて、乱数重畳輝度変数を生成する。乱数重畳画像信号生成部は、画像信号に乱数重畳輝度変数を重畳させて、乱数重畳画像信号を生成する。

【発明の効果】

【0010】

階調段差部分の誤差による画質劣化の改善を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】画像処理装置の構成例を示す図である。

【図2】画像処理装置の全体構成例を示す図である。

【図3】ガンマ特性を示す図である。

【図4】乱数重畳処理部の構成例を示す図である。

【図5】乱数重畳処理の概念を説明するための図である。

【図6】乱数列生成回路の構成例を示す図である。

【図7】ちらつき現象を抑制する処理を説明するための図である。

【図8】ＦＰＮを抑制する処理を説明するための図である。

【図9】焼き付き現象を抑制する処理を説明するための図である。

【図10】出力ビットの丸め処理を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、実施の形態を図面を参照して説明する。図１は画像処理装置の構成例を示す図である。画像処理装置１は、乱数列生成部１ａ、乱数重畳輝度変数生成部１ｂおよび乱数重畳画像信号生成部１ｃを有する。

【0013】

乱数列生成部１ａは、乱数列を生成する。乱数重畳輝度変数生成部１ｂは、輝度変数に乱数列を重畳させて、乱数重畳輝度変数を生成する。乱数重畳画像信号生成部１ｃは、画像信号ａ１に乱数重畳輝度変数を重畳させて、乱数重畳画像信号ａ２を生成する。

【0014】

ここで、画像信号ａ１は、階調段差部分の誤差（図１では縦線模様となっている）が視認される画像である。このような画像信号ａ１に対して、上記のように、乱数重畳輝度変数を画像信号に重畳させる処理を行うことで、誤差が視認されない画質が改善された乱数重畳画像信号ａ２を生成することができる。

【0015】

なお、輝度変数は、元の画像信号の輝度に対して、何倍の輝度を出力できるかを示すパラメータである。１画素の色情報としては、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色、またはＷを追加したＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの情報などがあるが、１画素の輝度（明度）についても表現する場合には、輝度変数をさらに加えて、これらの情報の組み合わせで１画素を表現する。なお、輝度変数は、伸長係数（stretch factor）またはα値とも呼ばれ、以降では、伸長係数と呼んで説明する。

【0016】

次に本技術が解決すべき主な課題について説明する。画像演算処理過程において、輝度変化が滑らかな画像に対する演算誤差は、擬似輪郭を生じさせてしまう。

【0017】

例えば、上述したように、１６ビット階調のグラデーション画像信号を、８ビット階調の画像信号に変換する画像演算処理を行うと、階調段差部分の誤差によって、擬似輪郭が生じてしまう。

【0018】

また、擬似輪郭がたとえ視認できないほど低レベルのものであったとしても、伸長係数が直線的に変動する場合、擬似輪郭の位置がその伸長係数の変動に合わせて移動していく現象（以下、波打ち現象）が発生してしまい、画質劣化が生じることになる。

【0019】

本技術の画像処理装置１では、これらを回避するために、各画素の演算過程において乱数を重畳することで、誤差の発生をばらつかせるグラデーションスムージング処理（誤差拡散処理）を行って、擬似輪郭および波打ち現象を目視できないようにして画質の改善を図るものである。

【0020】

次に画像処理装置１の全体構成について説明する。図２は画像処理装置の全体構成例を示す図である。画像処理装置１の画像制御系は、画像入力Ｉ／Ｆ（インタフェース）部１０１、フレームメモリ１０２、データ変換部１０３、伸長係数生成部１０４、バックライト制御部１０５、Ｄ／Ａコンバータ１０６および出力アンプ１０７を備える。

【0021】

画像入力Ｉ／Ｆ部１０１は、入力画像信号を受信して、受信インタフェース処理を行う。フレームメモリ１０２は、入力画像信号をフレーム単位で記憶する（ＡＶ系の場合は、フレームメモリ１０２は不要としてよい）。

【0022】

フレームメモリ１０２から読み出された画像信号であるＲＧＢ信号（２４ビット）は、データ変換部１０３および伸長係数生成部１０４へ送信される。

【0023】

データ変換部１０３は、ガンマ変換部１０３ａおよび画像演算処理部１０３ｂを含む。ガンマ変換部１０３ａは、入力画像信号の輝度（明度）成分を、ディスプレイ側の液晶パネルが有する輝度値（発色特性）に変換する。

【0024】

図３はガンマ特性を示す図である。横軸は入力画像中の輝度値、縦軸は出力画像中の輝度値である。理想はガンマ値「１．０」のｙ＝ｘの関係だが、ディスプレイには固有のガンマ特性（ガンマ値）があるため、一般的にはｙ＝ｘにはならない。例えば、Windows（登録商標）標準では、ガンマ値「２．２」に合わされて調整される。

【0025】

通常、ディスプレイのガンマ特性は、中間調が暗くなる傾向にあるので、あらかじめ中間調を明るくした信号を入力し、「入力：出力」のバランスを「１：１」に近づけることで、色情報を正確に再現できるようにする。このようにディスプレイ側のガンマ特性に合わせて、色情報を調整する仕組みをガンマ変換（ガンマ補正）と呼ぶ。

【0026】

図２の説明に戻り、画像演算処理部１０３ｂは、後述の乱数重畳処理部１１０を含む。画像演算処理部１０３ｂは、伸長係数生成部１０４から送信された伸長係数を受信して、画像演算処理を行い、画像演算処理後の画像信号（ＲＧＢ信号（２４ビット））を出力する。

【0027】

Ｄ／Ａコンバータ１０６は、画像演算処理部１０３ｂから出力されたデジタル画像信号をアナログ画像信号に変換する。出力アンプ１０７は、アナログ画像信号のレベルを増幅して、後段の液晶パネルへ出力する。

【0028】

伸長係数生成部１０４は、ＲＧＢ−ＨＳＶ変換部１０４ａ、ガンマ変換部１０４ｂおよび伸長係数算出部１０４ｃを含む。ＲＧＢ−ＨＳＶ変換部１０４ａは、入力画像のＲＧＢ信号をＨＳＶ空間の信号に変換する。

【0029】

なお、Ｈは色相(Hue)、Ｓは彩度(Saturation・Chroma)、Ｖは明度(Brightness・Lightness・Value)であり、ＨＳＶ空間は、これら３つの成分からなる色空間である。

【0030】

ガンマ変換部１０４ｂは、ＨＳＶ空間の画像信号のガンマ変換を行う。伸長係数算出部１０４ｃは、ガンマ補正後のＨＳＶ空間の画像信号から伸長係数を算出する。伸長係数は、発光量の過不足量に応じて、不足時には画像信号レベルを上げ（振幅伸長）、過度の場合は画像信号レベルを下げる（振幅縮小）ように制御するためのパラメータとなる。

【0031】

バックライト制御部１０５は、伸長係数に応じて、バックライトの輝度をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号によって制御して、バックライトを出力する。

【0032】

次に画像演算処理部１０３ｂに含まれる乱数重畳処理部１１０について説明する。図４は乱数重畳処理部の構成例を示す図である。乱数重畳処理部１１０は、乱数列生成回路１０、加算器１１１および画像出力処理部１１２を備える。なお、画像出力処理部１１２は、乗算器１１２ａを含む。

【0033】

ここで、乱数列生成回路１０は、図１に示した乱数列生成部１ａの機能を含み、加算器１１１は、図１に示した乱数重畳輝度変数生成部１ｂの機能を含む。また、画像出力処理部１１２は、図１に示した乱数重畳画像信号生成部１ｃの機能を含む。

【0034】

乱数列生成回路１０は、乱数列を生成して出力する（乱数列生成回路１０の構成および動作については図６以降で後述する）。加算器１１１は、伸長係数（１２ビット）と乱数（４ビット）との加算処理を行って、乱数重畳伸長係数（１６ビット）を生成する。

【0035】

画像出力処理部１１２内の乗算器１１２ａは、画像信号の逆ガンマ処理を施した逆ガンマ処理データ（１６ビット）と、乱数重畳伸長係数（１６ビット）とを乗算して、乱数重畳画像信号を生成する。

【0036】

また、画像出力処理部１１２は、乗算器１１２ａから出力される乱数重畳画像信号を８ビットに丸める丸め処理を行って、画像信号（８ビット）を出力する。

【0037】

ここで、乱数重畳処理により、階調段差部分の誤差による画質劣化を抑制する動作原理について説明する。図５は乱数重畳処理の概念を説明するための図である。入力階調が１６ビットの画像信号を、８ビット階調の画像信号に変換する場合を考える。

【0038】

デコーダ２１は、１６ビット階調の画像信号ｂ０をデコードして、８ビット階調の画像信号ｂ１−１に変換して出力する。画像信号ｂ１−１には、階調段差が顕著に生じており、画質劣化が生じることになる。

【0039】

これに対し、乱数重畳処理では、まず、階調１６ビットの画像信号ｂ０に乱数ｒ０を加算器２３により加算して、乱数重畳画像信号ｂ２を生成する。その後、デコーダ２２が、乱数重畳画像信号ｂ２を８ビット階調にデコードして、８ビット階調の画像信号ｂ１−２を出力する。

【0040】

画像信号ｂ１−２では、階調変換処理の過程で、乱数ｒ０が重畳されていることにより、階調段差部分の誤差を拡散させることができ（ディザリング(dithering)）、１階調の段差が視認しにくくなっている。

【0041】

上記のように、ディザリング手法を応用して、画像信号に乱数（一種のノイズ的データ）を重畳することにより、階調変換時の誤差を周囲のデータに拡散し、擬似輪郭および階調の段差が波打ちとして視認される波打ち現象を解消することができ、階調段差部分の誤差による画質劣化の改善を図ることが可能になる。

【0042】

なお、図５では、画像信号そのものに乱数を重畳しているため、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに独立に乱数を重畳させる必要があり、演算規模および回路規模が増大することになる。

【0043】

これに対し、本技術では、乱数列を伸長係数に重畳し、乱数列が重畳された伸長係数を画像信号に重畳する構成としている。これにより、少ない演算規模および回路規模で、上記と同じ効果をあげることが可能になる。

【0044】

次に乱数列生成回路１０の構成について説明する。図６は乱数列生成回路の構成例を示す図である。乱数列生成回路１０は、乱数生成器１１−１〜１１−ｍ、極性信号生成部１２、極性選択指示部１３、インバータ１４、セレクタ１５および乱数列出力部１６を備える。

【0045】

乱数生成器１１−１〜１１−ｍは、乱数生成処理を行って、乱数Ｄ１〜Ｄｍをそれぞれ生成して出力する。また、垂直同期信号ｖｓ（Ｖｓｙｎｃ）により、乱数生成処理はリセットされる。

【0046】

極性信号生成部１２は、極性信号ｐｏｌ（＋）を出力する。極性信号生成部１２は、垂直同期信号ｖｓにより、極性信号生成処理はリセットされる。極性選択指示部１３は、極性選択信号ｓｅｌを出力する。

【0047】

なお、極性選択指示部１３は、垂直同期信号ｖｓにもとづき、極性選択信号ｓｅｌのレベルを反転させて出力する。具体的には、図９で後述するが、垂直同期信号ｖｓにもとづき、２フレーム毎に極性選択信号ｓｅｌのレベルを反転させる。

【0048】

インバータ１４は、極性信号ｐｏｌ（＋）を反転して、極性信号ｐｏｌ（−）を出力する。セレクタ１５は、極性選択信号ｓｅｌにもとづいて、極性信号ｐｏｌ（＋）または極性信号ｐｏｌ（−）のいずれかを選択して出力する。

【0049】

乱数列出力部１６は、セレクタ１５から出力される極性信号ｐｏｌを、乱数生成器１１−１〜１１−ｍから出力される乱数列に付加した乱数列を生成して出力する。

【0050】

ここで、乱数列生成回路１０で生成される乱数の１、０の並びは、定常的なパターンであるので、生成される乱数は、擬似乱数といえる。

【0051】

具体的には、乱数生成器１１−１〜１１−ｍを垂直同期信号ｖｓでリセットしたときには、初期値が内部回路によって与えられ、乱数生成器１１−１〜１１−ｍは、その初期値にもとづき同じルールで乱数を生成して出力する。

【0052】

したがって、ある初期値が与えられれば、その初期値にもとづいて生成される乱数列（１、０の並び）は一意に決まることになる。

【0053】

ここで、乱数列を伸長係数に重畳し、乱数列が重畳された伸長係数を画像信号に重畳することにより、上述したように、擬似輪郭および波打ち現象は、視認できなくなることが確認された。しかし、毎フレームに異なる乱数列を伸長係数に重畳すると、画像によっては乱数がちらつきとなり、ちらつき現象が画像上で視認される場合があった。

【0054】

次にちらつき現象を抑制する処理について説明する。図７はちらつき現象を抑制する処理を説明するための図である。ちらつき現象を抑制するために、フレーム毎に乱数列の固定化を行った。

【0055】

具体的には、複数の乱数生成器に対して、垂直同期信号ｖｓのタイミングでリセットをかけ、フレーム毎に同じ並びの乱数を生成させる。

【0056】

図７の場合、ｎフレーム目の乱数列、ｎ＋１フレーム目の乱数列、ｎ＋２フレーム目の乱数列がすべて同じ値の乱数列となっている。

【0057】

このように、同じ乱数列を毎フレーム出力させることで、ちらつき現象が抑制され、ちらつき現象は視認できなくなることが確認された。また、図７の処理を行った結果、擬似輪郭および波打ち現象も抑制されており、擬似輪郭および波打ち現象も視認できないことに変わりはなかった。

【0058】

しかし、図７で示したフレーム毎の乱数の固定化処理によって、乱数がＦＰＮ（Fitted Pattern Noise：固定パターンノイズ）として画像上に視認される場合があった。

【0059】

次にＦＰＮを抑制する処理について説明する。図８はＦＰＮを抑制する処理を説明するための図である。重畳する乱数列には各画素で極性を持たせているが、ＦＰＮが視認されることを受けて、乱数列の極性を毎フレームで反転させる処理を行うことにした。

【0060】

乱数列ｒ１は、図８において、１フレーム中、１、４、０、２、５、３、２、７となっている。また、乱数列ｒ１は、垂直同期信号ｖｓ毎に、１、４、０、２、５、３、２、７のパターンで、毎フレーム出力される（なお、図７で示した乱数列の１ライン目だけを示している）。

【0061】

乱数列ｒ１ａは、１フレーム毎に乱数列ｒ１の極性を反転させたものである。したがって、ｎフレーム目は、１、４、０、２、５、３、２、７のパターンとなり、（ｎ＋１）フレーム目は、−１、−４、０、−２、−５、−３、−２、−７のパターンとなっている。

【0062】

さらに、乱数信号ｒ１ａでは、（ｎ＋２）フレーム目は、１、４、０、２、５、３、２、７のパターンとなり、（ｎ＋３）フレーム目は、−１、−４、０、−２、−５、−３、−２、−７のパターンとなっている。

【0063】

このように、乱数の絶対値は変化させず、乱数の極性を毎フレーム変化させることで、時間軸上で平均化されて、重畳する乱数成分は±０となる。このような処理を行った結果、乱数重畳成分にもとづくＦＰＮは視認できなくなった。

【0064】

また、図８の処理を行った結果、擬似輪郭、波打ち現象およびちらつき現象も抑制されており、擬似輪郭、波打ち現象およびちらつき現象も視認できないことに変わりはなかった。

【0065】

しかし、図８で示したフレーム単位の乱数極性の反転処理によって、フレーム先頭の乱数の極性と、液晶の極性反転駆動のための極性反転信号ＦＲＰ（Frame Reverse Pulse）とが同一極性となってしまう。

【0066】

すなわち、図８の場合、ｎフレーム目のフレーム先頭の乱数極性はプラス、極性反転信号ＦＲＰの極性もプラスであり同一極性である。また、（ｎ＋１）フレーム目のフレーム先頭の乱数極性はマイナス、極性反転信号ＦＲＰの極性もマイナスであり同一極性である。

【0067】

さらに、（ｎ＋２）フレーム目のフレーム先頭の乱数極性はプラス、極性反転信号ＦＲＰの極性もプラスであり同一極性である。また、（ｎ＋３）フレーム目のフレーム先頭の乱数極性はマイナス、極性反転信号ＦＲＰの極性もマイナスであり同一極性である。

【0068】

このように、フレーム先頭の乱数の極性と、極性反転信号ＦＲＰとが同一極性となり、ｏｄｄフレームとｅｖｅｎフレームでそれぞれ極性が同期してしまうために、これが液晶画面の焼き付きを招くことが予想された。

【0069】

次に液晶画面の焼き付き現象を抑制する処理について説明する。図９は焼き付き現象を抑制する処理を説明するための図である。焼き付き現象の懸念を受け、極性反転の周期を２フレームに１回へと、図８で示したフレーム単位の乱数極性反転の倍の周期に変更する処理を行った。

【0070】

図６の回路構成を参照しながら、図９の内容について以下説明する。乱数生成器１１−１〜１１−ｍそれぞれは、乱数を生成して出力する。乱数列ｒ１は、図９において、１フレーム中、１、４、０、２、５、３、２、７となっており、垂直同期信号ｖｓ毎に、１、４、０、２、５、３、２、７のパターンが、毎フレーム出力される。

【0071】

極性信号生成部１２は、極性信号ｐｏｌ（＋）を出力する。極性信号ｐｏｌ（＋）は、図９において、１フレーム中、１、０、０、１、０、１、０、１となっており、垂直同期信号ｖｓ毎に、１、０、０、１、０、１、０、１のパターンが、毎フレーム出力される。

【0072】

また、インバータ１４は、極性信号ｐｏｌ（＋）を反転し、インバータ１４からは、０、１、１、０、１、０、１、０の極性信号ｐｏｌ（−）が出力される。

【0073】

極性選択指示部１３は、極性信号ｐｏｌ（＋）および極性信号ｐｏｌ（−）を２フレーム毎に選択するように、極性選択信号ｓｅｌを出力する。

【0074】

例えば、極性信号ｐｏｌ（＋）を選択する場合には、極性選択信号ｓｅｌをＨレベルとし、極性信号ｐｏｌ（−）を選択する場合には、極性選択信号ｓｅｌをＬレベルとする。

【0075】

セレクタ１５は、極性選択信号ｓｅｌにもとづき、極性信号ｐｏｌ（＋）または極性信号ｐｏｌ（−）のいずれかを選択して出力する。すなわち、極性選択信号ｓｅｌがＨレベルの場合は、極性信号ｐｏｌ（＋）を選択出力し、極性選択信号ｓｅｌがＬレベルの場合は、極性信号ｐｏｌ（−）を選択出力する。

【0076】

したがって、セレクタ１５から出力される極性信号ｐｏｌは、ｎフレーム、（ｎ＋１）フレームでは、１、０、０、１、０、１、０、１となっている。また、（ｎ＋２）フレーム、（ｎ＋３）フレームでは、０、１、１、０、１、０、１、０となっている。

【0077】

乱数列出力部１６は、乱数列ｒ１に、極性信号ｐｏｌの極性を付加した乱数列ｒ２を生成して出力する。乱数列ｒ２は、伸長係数に重畳する最終的な乱数列となる。

【0078】

極性信号ｐｏｌが１のときはプラス、０のときはマイナスである。したがって、乱数列ｒ２は、図９の場合、ｎフレームと（ｎ＋１）フレームでは、１、−４、０、２、−５、３、−２、７となっている。さらに、（ｎ＋２）フレームと（ｎ＋３）フレームでは、−１、４、０、−２、５、−３、２、−７となっている。このように、２フレーム毎に乱数の極性が反転されている。

【0079】

ここで、フレーム先頭の乱数の極性と、極性反転信号ＦＲＰの極性とについて見ると、（ｎ＋１）フレーム目のフレーム先頭の乱数の極性はプラスであり、極性反転信号ＦＲＰの極性はマイナスとなっている。さらに、（ｎ＋２）フレーム目のフレーム先頭の乱数の極性はマイナスであり、極性反転信号ＦＲＰの極性はプラスとなっている。

【0080】

図８の段階では、常に、フレーム先頭の乱数の極性と、極性反転信号ＦＲＰの極性とが同一極性となっていたが、図９の処理を行った結果、フレーム先頭の乱数の極性と、極性反転信号ＦＲＰとの極性が互いに異なる箇所を生成することができている。

【0081】

上記のような処理を行った結果、焼き付き現象は生じず、エージングでも焼きつきは確認されなかった。なお、図９の処理を行った結果、擬似輪郭、波打ち現象、ちらつき現象およびＦＰＮもすべて抑制されており、擬似輪郭、波打ち現象、ちらつき現象およびＦＰＮも視認できないことに変わりはなかった。

【0082】

次に画像信号の出力ビット丸め処理について説明する。図４で示した乱数重畳処理部１１０内の画像出力処理部１１２において、逆ガンマ処理データに乱数重畳伸長係数が乗算される。

【0083】

ここで、逆ガンマ処理データをＰ、伸長係数をα、乱数をＮとする。なお、Ｐは１６ビット、αは１２ビット、Ｎは４ビットとすると、乗算式は以下の式（１）で表せる。なお、式（１）中のＰ×Ｎが、画像信号に最終的に重畳される乱数量となる。
Ｐ×（α＋Ｎ）＝Ｐ×α＋Ｐ×Ｎ・・・（１）

【0084】

図１０は出力ビットの丸め処理を説明するための図である。上記の内容を模式的に示している。４ビットの乱数が伸長係数に重畳されている乱数重畳伸長係数を、１６ビットの逆ガンマ処理データに乗算する。

【0085】

乗算結果は、２８ビットの画像データとなるが、画像出力処理部１１２により、乱数が加味されている０〜１９ビットを切り捨て、２０ビット〜２７ビットまでの８ビットデータを最終画像出力データとする丸め処理が行われる。

【0086】

この８ビット画像データの最下位ビットにはディザリングが発生している。このため、８ビット画像データは、最下位ビットにディザリングがかかったスムーズな画像になっている。

【0087】

以上説明したように、画像処理装置１では、輝度変数に乱数列を重畳させて、乱数重畳輝度変数を生成し、画像信号に乱数重畳輝度変数を重畳させて、乱数重畳画像信号を生成する構成とした。

【0088】

このような乱数重畳によるディザリング効果により、ディスプレイ側の８ビット階調の境界を視認できなくし、擬似輪郭および波打ち現象を抑制して画質向上を図ることが可能になる。さらに、乱数列生成回路１０では、毎フレーム同じ並びの乱数列を生成して出力するので、ちらつき現象を抑制することが可能になる。

【0089】

さらにまた、乱数列生成回路１０では、乱数列の絶対値は変化させず、乱数列の極性を２フレームに１回反転させる構成としたので、ＦＰＮの発生および画面の焼き付き現象を抑制することが可能になる。

【0090】

なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１） 乱数列を生成する乱数列生成部と、
輝度変数に前記乱数列を重畳させて、乱数重畳輝度変数を生成する乱数重畳輝度変数生成部と、
画像信号に前記乱数重畳輝度変数を重畳させて、乱数重畳画像信号を生成する乱数重畳画像信号生成部と、
を有する画像処理装置。
（２） 前記乱数列生成部は、前記乱数列の絶対値は変化させず、前記乱数列の極性を２フレームに１回反転させる前記（１）記載の画像処理装置。
（３） 前記乱数列生成部は、毎フレーム同じ並びの前記乱数列を生成して出力する前記（１）または（２）記載の画像処理装置。
（４） 前記乱数重畳画像信号生成部は、前記乱数重畳画像信号を所定のビット数に丸める丸め処理を行って出力する前記（１）〜（３）のいずれかに記載の画像処理装置。
（５） 前記乱数重畳画像信号生成部は、前記乱数重畳画像信号の前記丸め処理を行って、最下位ビットにディザリングがかかった画像出力を行う前記（１）〜（４）のいずれかに記載の画像処理装置。
（６） 画像処理方法において、
乱数列を生成し、
輝度変数に前記乱数列を重畳させて、乱数重畳輝度変数を生成し、
画像信号に前記乱数重畳輝度変数を重畳させて、乱数重畳画像信号を生成する画像処理方法。
（７） 前記乱数列の絶対値は変化させず、前記乱数列の極性を２フレームに１回反転させる前記（６）記載の画像処理方法。
（８） 毎フレーム同じ並びの前記乱数列を生成して出力する前記（６）または（７）記載の画像処理方法。
（９） 前記乱数重畳画像信号を所定のビット数に丸める丸め処理を行って出力する前記（６）〜（８）のいずれかに記載の画像処理方法。
（１０） 前記乱数重畳画像信号の前記丸め処理を行って、最下位ビットにディザリングがかかった画像出力を行う前記（６）〜（９）のいずれかに記載の画像処理方法。

【0091】

なお、上述の実施の形態は、実施の形態の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることができる。

【0092】

さらに、上述の実施の形態は、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0093】

１……画像処理装置、１ａ……乱数列生成部、１ｂ……乱数重畳輝度変数生成部、１ｃ……乱数重畳画像信号生成部、ａ１……画像信号、ａ２……乱数重畳画像信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】