JP2006011027A - 画像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 平均誤差最小法を適用して階調特性を改善する際に、高域でのノイズ成分をより目立たなくすることができる画像信号処理装置を提供する。
【解決手段】 サブピクセル画素数変換器１により、入力輝度信号Ｙ１のサンプリングレートが、サブピクセルサンプリングレートに変換される。平均誤差最小器２は、平均誤差最小法を適用した処理により、量子化ノイズを、画像信号の周波数帯域より高域側に掃き出す。ＹＵＶ→ＲＧＢマトリクス変換器３は、平均誤差最小器２から出力される輝度信号及び入力色差信号Ｕ，Ｖを、マトリクス変換することにより、ＲＧＢ信号を出力する。このＲＧＢ信号がディスプレイに供給される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、画像信号処理装置に関し、特に入力画像信号に対して平均誤差最小法による階調特性の改善を行う画像信号処理装置に関する。

時間方向にサンプリングするとともに振幅方向に量子化した画像信号は、デジタル画像処理する過程でさまざまな妨害が発生する。周波数軸ではサンプリング周波数の１／２（ナイキスト周波数）以上の信号が低域に折り返す妨害が、また振幅方向では量子化数が充分でないと量子化ノイズが発生する。これらはデジタル画像の品位を低下させる主たる要因である。画像の品位に合ったサンプリング周波数や量子化数を設定し適切な前置処理を施せば、これらの問題は抑圧されるが、ハードウェアやソフトウェアの処理能力またはディスプレイの表示能力に制限されて、画像の品位を損ねるレベルになる場合が往々にしてある。

図１５は、デジタル画像信号のビット数を低減する量子化の例を示す。８ビットデジタル画像信号が入力されて乗算器で最大１６倍されると１２ビットまでビット数が増加する。この１２ビットで最終段まで処理できればこのビット精度を維持できるが、後段のＤＡコンバータや回路規模等の限界からまるめなければならない場合がある。図１５では１２ビットを８ビットに量子化処理器でビットを切り捨てればビット精度が悪化し、最大１５の誤差を生じる。この誤差は画像では擬似輪郭などの妨害を招く。このようなまるめによる量子化ノイズを低減するために一般によく知られている平均誤差最小法（例えば特許文献１に示されている）が使われる。

図１６に平均誤差最小法を適用した画像信号処理装置の基本構成例を示す。この装置は、第１の加算器１０１、量子化処理器１０２、第２の加算器１０３、及び誤差フィルタ１０４からなる。第１の加算器１０１は、一方の入力にデジタル処理された画像信号Ｘ（ｚ）が入力され、他方の入力に誤差フィルタ１０４の出力信号が符号反転して入力される。すなわち入力信号Ｘ（ｚ）から誤差フィルタ１０４の出力信号が減算される。ここではこの第１の加算器１０１出力のビット精度を例えば１２ビットとする。量子化器１０２は、特定の閾値によりビット数を変換するもので、極端な場合は出力を０と１の１ビットヘ変換する。ここでは閾値を８ビット精度とし出力を８ビットの信号を出力するものとする。第２の加算器１０３は、量子化器１０２の出力側８ビット信号から入力側１２ビット信号を減算する。減算した結果が誤差信号で、４ビットの落差であるので最大１５ステップの誤差となる。この誤差信号は、誤差フィルタ１０４に入力され、誤差はフィルタ係数に添って拡散され、出力信号は第１の加算器１０１に符号を反転して入力される。

誤差フィルタ１０４は、さまざまな係数のパターンが考えられるが代表的なものを図１７に示す。これはＦｌｏｙｄ＆Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇ（２＊３）として知られているものである。このフィルタ係数に応じて誤差の位相と振幅が定まり、誤差が画像の空間または時空間に拡散する。この拡散する特性、すなわち平均誤差最小法のＺ変換特性は、入力をＸ（z）、出力をＹ（z），誤差フィルタの伝達関数をＧ（z），誤差をＥ（z）とすると、
Ｙ（z）＝Ｘ（z）＋（１−Ｇ（z））Ｅ（z） （１）
となる。第２項は誤差信号が高域通過フィルタで低域が抑圧されて高域が強調される特性である。

図１８（Ａ）は画像信号の周波数帯域を表したものである。横軸は１水平周期の有効サンプリング数を表し、これをここでは１０００サイクル／ライン（以下「ｃｐＬ」と表記する）としている。この１０００ｃｐＬがサンプリング周波数となる。デジタル化された画像信号の量子化ノイズは一義的に定まり、周波数に依存することなく図のとおり一定量である。ここでは最終出力を８ビットにして出力するのでそれに相当するノイズ量となる。一方、図１６の平均誤差最小法を適応すると量子化ノイズは、前記式（１）で表した平均誤差最小法の周波数特性に対応するものとなり、図１８（Ｂ）に示す通り、ノイズが高域にシフトする。サンプリング周波数の１／２すなわちナイキスト限界周波数で量子化ノイズは２倍になるが、低域では量子化ノイズが抑圧される。量子化ノイズは低域ほど目立ち、高域にいくほどノイズ成分が細かくなり主観的に気にならなくなる。この高域化したノイズ成分は、平均的に閾値間の階調を再現し、低域での量子化ノイズを低減する効果を持っている。

特開平９−２９４２１２号公報

しかしながら図１８（Ｂ）から明らかなように、信号帯域内の高域でノイズ成分が大きくなっているので、画像によって主観評価上ノイズが目立つ場合がある。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、平均誤差最小法を適用して階調特性を改善する際に、高域でのノイズ成分をより目立たなくすることができる画像信号処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、複数のサブピクセルにより構成される各画素が、マトリクス状に配列され、かつ、前記各画素に対応する信号データに応じて、前記各画素が発光して前記画素毎に輝度又は色彩を再現する構成のディスプレイに、画像信号を供給する画像信号処理装置において、入力される輝度信号のサンプリングレートを、前記サブピクセル数に応じたサブピクセルサンプリングレート信号として出力するサブピクセル画素数変換器と、前記サブピクセルサンプリングレート信号に対して、平均誤差最小法により階調特性を改善する処理を施す平均誤差最小器と、入力される色差信号、及び前記平均誤差最小器から出力されるサブピクセルサンプリングレート信号を、前記ディスプレイのサブピクセルを発光させる信号に変換するマトリクス変換器とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、複数のサブピクセルにより構成される各画素が、マトリクス状に配列され、かつ、前記各画素に対応する信号データに応じて、前記各画素が発光して前記画素毎に輝度又は色彩を再現する構成のディスプレイに、画像信号を供給する画像信号処理装置において、入力される輝度信号のサンプリングレートを、前記サブピクセル数に応じたサブピクセルサンプリングレート信号として出力するサブピクセル画素数変換器と、前記サブピクセルサンプリングレート信号に対して、平均誤差最小法により階調特性を改善する処理を施す第１の平均誤差最小器と、該第１の平均誤差最小器の出力信号に対して、前記ディスプレイのサブピクセル位相に添って比視感度補正を施す比視感度補正器と、入力される輝度信号に対して、平均誤差最小法により階調特性を改善する処理を施す第２の平均誤差最小器と、前記比視感度補正器の出力信号及び前記第２の平均誤差最小器の出力信号を混合する混合器と、入力される輝度信号及び色差信号に基づいて、入力画像に含まれる特定画像部分を検出し、該検出結果に応じて前記混合器の混合割合を制御する特徴検出器と、入力される色差信号、及び前記混合器から出力される輝度信号を、前記ディスプレイのサブピクセルを発光させる信号に変換するマトリクス変換器とを備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、複数のサブピクセルにより構成される各画素が、マトリクス状に配列され、かつ、前記各画素に対応する信号データに応じて、前記各画素が発光して前記画素毎に輝度又は色彩を再現する構成のディスプレイに、画像信号を供給する画像信号処理装置において、入力される輝度信号のサンプリングレートを、前記サブピクセル数に応じたサブピクセルサンプリングレート信号として出力するサブピクセル画素数変換器と、前記サブピクセルサンプリングレート信号に対して、平均誤差最小法により階調特性を改善する処理を施す平均誤差最小器と、該平均誤差最小器の出力信号に対して、前記ディスプレイのサブピクセル位相に添って比視感度補正を施す比視感度補正器と、前記平均誤差最小器の出力信号を、画素単位で平均化処理する画素完結フィルタと、前記比視感度補正器の出力信号、及び前記画素完結フィルタの出力信号を混合する混合器と、入力される輝度信号及び色差信号に基づいて、入力画像に含まれる特定画像部分を検出し、該検出結果に応じて前記混合器の混合割合を制御する特徴検出器と、入力される色差信号、及び前記混合器から出力される輝度信号を、前記ディスプレイのサブピクセルを発光させる信号に変換するマトリクス変換器とを備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、入力される輝度信号のサンプリングレートを、ディスプレイにおける画素を構成するサブピクセル数に応じたサブピクセルサンプリングレートに変換することにより、入力輝度信号がサブピクセルサンプリングレート信号に変換され、このサブピクセルサンプリングレート信号に対して、平均誤差最小法により階調特性を改善する処理が施される。その結果、ディスプレイの解像度以上の帯域に輝度信号の量子化ノイズが掃き出されることになり、量子化ノイズを細かくして視覚上目立たなくすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、入力される輝度信号のサンプリングレートを、ディスプレイにおける画素を構成するサブピクセル数に応じたサブピクセルサンプリングレートに変換することにより、入力輝度信号がサブピクセルサンプリングレート信号に変換され、このサブピクセルサンプリングレート信号に対して、平均誤差最小法により階調特性を改善する処理が施され、さらに比視感度補正が施される。その結果、ディスプレイの解像度以上の帯域に輝度信号の量子化ノイズが掃き出されることになり、量子化ノイズを細かくして視覚上目立たなくすることができる。また比視感度補正により、階調特性の再現性を向上させることができる。一方、入力される輝度信号に対しても、平均誤差最小法により階調特性を改善する処理が施され、比視感度補正されたサブピクセルサンプリングレート信号と混合される。そしてこの混合の割合は、入力輝度信号及び色差信号に基づいて検出される特定画像部分の検出結果に応じて制御される。これにより、サブピクセルサンプリングレート信号を用いることに起因する疑似色妨害を抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、入力される輝度信号のサンプリングレートを、ディスプレイにおける画素を構成するサブピクセル数に応じたサブピクセルサンプリングレートに変換することにより、入力輝度信号がサブピクセルサンプリングレート信号に変換され、このサブピクセルサンプリングレート信号に対して、平均誤差最小法により階調特性を改善する処理が施され、さらに比視感度補正が施される。その結果、ディスプレイの解像度以上の帯域に輝度信号の量子化ノイズが掃き出されることになり、量子化ノイズを細かくして視覚上目立たなくすることができる。また比視感度補正により、階調特性の再現性を向上させることができる。また、平均誤差最小法により階調特性が改善されたサブピクセルサンプリングレート信号が画素単位で平均化処理され、比視感度補正されたサブピクセルサンプリングレート信号及び画素単位で平均化処理されたサブピクセルサンプリングレート信号とが混合される。そしてこの混合の割合は、入力輝度信号及び色差信号に基づいて検出される特定画像部分の検出結果に応じて制御される。これにより、サブピクセルサンプリングレート信号を用いることに起因する疑似色妨害を抑制することができる。画素単位で平均化処理されたサブピクセルサンプリングレート信号を用いることにより、疑似色妨害をより効果的に抑制することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る画像信号処理装置において行われるサブピクセルレンダリング技術（Sub-pixel Ｒendering Technology）を活用した画素数変換（以下「サブピクセル画素数変換」という）について図面を参照して説明する。

サブピクセルレンダリング技術は、一般には、図１（Ａ）に示すようにＲＧＢの３つのサブピクセルから１画素が構成されるのに対し、図１（Ｂ）に示すように、各サブピクセルを１画素と見なして、各サブピクセル毎に輝度を再現するものである。

ここでは、ＲＧＢ縦ストライプで画素配列を考えているので、ディスプレイ画素は、１水平周期１０００画素とすると、３０００のサブピクセル数となり、これを輝度が得られる１画素と見立てる。この水平の周波数特性を示したものが図２である。

サブピクセル数は１水平周期で３０００となるので、輝度信号のサンプリング周波数を１０００ｃｐＬから３０００ｃｐＬに変換する。
前記周波数軸に対応する時間軸を表したものが図３で、サブピクセルを活用する場合の画素数変換を表したものである。従来の１画素の中にディスプレイのサブピクセルＲＧＢに相当する輝度信号（Ｙ１Ｒ、Ｙ１Ｇ、Ｙ１Ｂ、…）が変換のフィルタ処理によって生成される。

図４は、この画素数変換（サンプリング周波数変換）を詳しく説明するための図である。同図（Ａ）の「↑」は、変換前の１０００ｃｐＬの画素を表している。同図（Ｂ）の丸付き数字は、内挿フィルタのタップ係数の番号を表記している。内挿フィルタのようなハード規模の大きなものでなく、単に３０００ｃｐＬになるようにホールドする簡単なものを用いてもよい。同図（Ｃ）の「↑」は、内挿処理して３０００ｃｐＬになった画素を表す。

以上の原理でサブピクセルＲＧＢに相当する輝度信号は、図５に示すように、ＹＵＶ→ＲＧＢマトリクス変換されて輝度信号ＹＲ・ＹＧ・ＹＢの高域成分が入ったＲＧＢ信号が得られる。ＲＧＢ各信号は１画素あたり３つの位相の値をもち、その中からディスプレイのＲＧＢ画素の配列順に１：１で対応しているものが有効画素となり、ディスプレイ所定の位置のサブピクセルデータとなる。図５では、画素内の位相を１，２，３と表している。ディスプレイ上でＲ信号の位相は１であるので、マトリクス出力の位相も１の位相のデータが有効となる。またＧ信号の位相は２であるので、マトリクス出力の位相も２の位相のデータが有効となり、Ｂ信号の位相は３であるので、マトリクス出力の位相も３の位相のデータが有効となる。

図６は、本実施形態におけるサブピクセルサンプリングレート平均誤差最小法を適用した画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。この画像信号処理装置は、サブピクセル画素数変換器１と、平均誤差最小器２と、ＹＵＶ→ＲＧＢマトリクス変換器３とからなり、ＹＵＶ→ＲＧＢマトリクス変換器３が、ディスプレイ（図示せず）に供給するＲＧＢ信号を出力する。

サブピクセル画素数変換器１は、図３及び図４を参照して説明したように、輝度信号の入力サンプリングレートを、１０００ｃｐＬから３０００ｃｐＬへ変換する。平均誤差最小器２は、従来例としてあげた図１６と同様の構成を有する。ただし、サンプリングレートがサブピクセルサンプリングレート、すなわち画素数の３倍の３０００ｃｐＬで処理される。図７に平均誤差最小器２の誤差フィルタ係数を示す。誤差フィルタ係数は、図１７とほぼ同じであるが、係数間の周期がサブピクセルレート３０００ｃｐＬとなる。ＹＵＶ→ＲＧＢマトリクス変換器３は、図５に示すようなマトリクス変換を行う。すなわち、輝度信号のサブピクセルレート３０００ｃｐＬのデータが、適切な位相のサブピクセルに変換され、ディスプレイで表示される１０００ｃｐＬのＲＧＢ信号として出力される。

図２に示す画像信号処理装置における平均誤差最小器２と、サブピクセルレンダリングによる効果を考察する。輝度信号のサンプリング周波数は３０００ｃｐＬで、輝度信号帯域は画素数１０００ｃｐＬのナイキストリミット周波数５００ｃｐＬを上限とする。量子化ノイズは、平均誤差最小器２を通らずに１２ビットから８ビットに丸めた場合、図２に示すとおり低域から高域まで一定の８ビット相当の量子化ノイズとなる。一方、平均誤差最小器２が入ることにより量子化誤差は、サンプリング周波数の１／２である１５００ｃｐＬで２倍となり、低域は抑圧される特性となる。信号帯域の５００ｃｐＬまでは大幅に量子化ノイズが抑圧され、量子化ノイズが高域に掃き出されていることがわかる。

この高域の量子化ノイズは、階調特性の改善効果があり、平均的に閾値間の階調を作り出すものである。これをＲＧＢに分散させてＲＧＢの各視感度に相当する輝度レベルとして視覚が捉える。したがって、従来例より量子化ノイズが細かくなった分、ノイズ感を改善する効果を得ることができる。

（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態にかかる画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。この装置は、図６に示す画像信号処理装置の平均誤差最小器２と、ＹＵＶ−ＲＧＢマトリクス変換器３との間に、比視感度補正器４を付加したものである。第１の実施形態では、拡散された誤差すなわち量子化ノイズは、各ＲＧＢのサブピクセルで発光し、視覚的には、これが平均的に捉えられて階調再生がなされるが、視覚は、ＲＧＢに対して標準的な比視感度特性を持っており、これを補正することでより視覚的な効果を高めることができる。図９に一般的な比視感度特性を示す。図から明らかなように、ＲＧＢの視覚感度は、Ｇ＞Ｒ＞Ｂとなっている。比視感度補正器４は、ＲＧＢの視覚感度を揃える方向にサブピクセルレートの輝度信号の利得補正を行う。具体的には、後段でマトリクス変換されてＲＧＢになる輝度信号位相毎にその値の利得補正が行われる。

比視感度補正器４の構成は、いろいろ考えられるが、その一例を図１０（Ａ）を示す。すなわち、比視感度補正器４は、低域通過フィルタ１１と、第１の加算器１２と、乗算器３と、セレクタ１４と、第２の加算器１５とによって構成される。

低域通過フィルタ１１は、誤差が拡散され、量子化ノイズが低減した画像信号が主な成分として占める帯域を通過させるフィルタ特性を有する。第１の加算器１２は、入力信号から低域通過フィルタ１１の出力信号を減算（符号を反転して加算）する、すなわち実質的に減算器として動作する。この処理により、第１の加算器１２の出力には、入力信号の高域成分が出力される。高域成分を抜き出す特性は、輝度信号帯域内での信号振幅を出来るだけ抑圧する特性が好ましい。例えば、図２の平均誤差最小法の量子化ノイズに添った特性などである。

乗算器１３は、第１の加算器１２の出力信号に、ＲＧＢサブピクセル位相の輝度信号に適切な係数ＣＲ、ＣＧ、またはＣＢを乗算する。すなわち、サブピクセルレートの輝度信号の高域情報に、係数ＣＲ、ＣＧ、またはＣＢが乗算される。具体的には、セレクタ１４において、係数ＣＲ，ＣＧ，またはＣＢが選択され、１系統とし各係数が、サブピクセルレートの輝度信号に、適切なタイミングで位相制御されて乗算される。図１０（Ｂ）は、このタイミングを示す。この図のＲＧＢ信号はＹＵＶ→ＲＧＢマトリクス変換器３にて変換された信号を表している。例えば、輝度信号Ｙ１Ｒには、係数ＣＲが乗算され、それがＲ信号Ｒ１として出力され、輝度信号Ｙ１Ｇには、係数ＣＧが乗算され、それがＧ信号Ｇ１として出力され、輝度信号Ｙ１Ｂには、係数ＣＢが乗算され、それがＢ信号Ｂ１として出力される。

乗算器１３の出力信号は、第２の加算器１５にて低域信号と加算される。この構成により第２の加算器１５の出力に、誤差拡散成分である高域の量子化ノイズが比視感度補正された信号が得られる。
本実施形態によれば、高域の量子化ノイズに対して比視感度補正が行われるので、階調特性の再現性を向上させることができる。

（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態にかかる画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。この装置は、サブピクセル画素数変換器１と、第１の平均誤差最小器２と、ＹＵＶ→ＲＧＢマトりクス変換器３と、比視感度補正器４と、第２の平均誤差最小器５と、混合器６と、画像の特徴検出器７とを備えている。

第１及び第２の実施形態は、輝度信号の誤差が高域に拡散して量子化ノイズが目立たなくなる利点があるが、サブピクセルサンプリングレートに変換した輝度信号を用いるため、凝似色妨害を引き起こす問題がある。それを低減する方策として本実施形態では、擬似色妨害のない画素単位の第２の平均誤差最小器５が設けられている。

サブピクセル画素数変換器１にて、入力輝度信号のサンプリングレートが、サブピクセルサンプリングレート（３０００ｃｐＬ）に変換される。第１の平均誤差最小器２にて、低域の量子化誤差信号がサブピクセルサンプリングレートに拡散され、比視感度補正器４にて、ＲＧＢ間の感度補正が行われる。第２の平均誤差最小器５は、輝度信号の画素単位（元のサンプリングレートである１０００ｃｐＬ）で処理するものである。比視感度補正器４の出力信号と、第２の平均誤差最小器５の出力信号は、混合器６で混合され、その混合割合は、画像の特徴検出器７の出力信号の値に応じて制御される。混合器６出力信号は、ＹＵＶ→ＲＧＢマトリクス変換器３でＲＧＢ信号に変換されてディスプレイに出力される。

画像の特徴検出器７は、入力輝度信号Ｙ１及び入力色差信号ＵＶから擬似色妨害が目立つ部分（特定画像部分）を抽出するものである。擬似色妨害部分は混合器６にて、第２の平均誤差最小器５の出力信号の混合割合を大きくし、サブピクセルレートの縦似色妨害を抑圧する。

本実施形態によれば、第２の平均誤差最小器５により、入力される輝度信号に対しても、平均誤差最小法により階調特性を改善する処理が施され、比視感度補正されたサブピクセルサンプリングレート信号と、混合器６で混合される。そしてこの混合の割合は、入力輝度信号及び色差信号に基づいて検出される画像の特徴、すなわち疑似色妨害が目立つ画像か否かに応じて制御される。すなわち、疑似色妨害が目立つ部分では、第２の平均誤差最小器５の出力信号の混合割合が大きくなるように制御される。これにより、サブピクセルサンプリングレート信号を用いることに起因する疑似色妨害を抑制することができる。

（第４の実施形態）
図１２は、本発明の第４の実施形態にかかる画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。上述した第１〜第３の実施形態で示した機能ブロックと同一機能のブロックは同一の参照符号を付している。この画像信号処理装置は、サブピクセル画素数変換器１と、平均誤差最小器２と、ＹＵＶ→ＲＧＢマトりクス変換器３と、比視感度補正器４と、混合器６と、画像の特徴検出器７と、画素完結フィルタ８とを備えている。すなわち、図１２に示す装置は、図１１に示す装置の第２の平均誤差最小器５を削除し、画素完結フィルタ８を追加した構成を有する。

画素完結フィルタ８は、平均誤差最小器２から出力されるサブピクセルサンプリングレート信号を画素単位に平均化するものである。これについては以降に詳しく述べる。比視感度補正器４の出力信号と、画素完結フィルタ８の出力信号は、混合器６で混合され、その混合割合は、画像の特徴検出器７の出力信号の値に応じて制御される。

図１３は、サブピクセルサンプリングレートの信号を画素単位に平均化する画素完結フィルタ８の構成例を示すブロック図である。画素完結フィルタ８は、サブピクセルサンプリングレートに対応した遅延時間Ｄ３だけ入力信号を遅延させる第１遅延器２１，２２と、ディスプレイの画素に対応するサンプリングレートに対応した遅延時間Ｄ１（＝３×Ｄ３）だけ入力信号を遅延させる第２遅延器２３，２４，２５と、第２遅延器２３，２４，２５の出力信号の総和を演算する総和器２７と、総和器２７の出力信号を１／３倍する乗算器２８とを備えている。

図１４は、画素完結フィルタ８における処理を説明するためのタイミング図である。画素完結フィルタ８には、図１４（Ｂ）に示すように、周期Ｄ３で、ＲＧＢの各サブピクセルに対応する輝度信号Ｙ１ｒ，Ｙ１ｇ，Ｙ１ｂ，Ｙ２ｒ，Ｙ２ｇ，Ｙ２ｂ，…が順次入力される。第２遅延器２３には、第１遅延器２１及び２２により、時間（２×Ｄ３）だけ遅延した信号が入力され、第２遅延器２４には、第１遅延器２１により時間Ｄ３だけ遅延した信号が入力され、第２遅延器２５には、入力信号がそのまま入力される。第２遅延器２３〜２５では、入力信号の情報が周期Ｄ１で読み出されるので、第２遅延器２３の出力には、Ｙｎｒ（Ｙ１ｒ，Ｙ２ｒ，…）が得られ、第２遅延器２４の出力には、Ｙｎｇ（Ｙ１ｇ，Ｙ２ｇ，…）が得られ、第２遅延器２５の出力には、Ｙｎｂ（Ｙ１ｂ，Ｙ２ｂ，…）が得られる。したがって、第２遅延器２３〜２５の出力の総和を演算し、（１／３）倍することにより、画素周期（Ｄ１周期）で平均化された輝度信号Ｃ１，Ｃ２，…が出力される。

第１遅延器２１，２２は、ディスプレイのＲＧＢ各サブピクセルの周期Ｄ３に対応するものである。第２遅延器２３〜２５は、ＲＧＢを１画素とした周期Ｄ１に対応するもので、その位相を固定したものである。位相を固定することで隣の画素間との間での交わりを無くしたもので、画素単位で完結するように処理する。画素単位で完結する処理をすることにより、この画素完結フィルタは、ＲＧＢのサブピクセルに誤差が拡散されたものを画素単位に平均化する。これにより、後段のマトリクスにて、ＲＧＢへの変換係数のバランスを崩さないため、凝似色妨害を除去することができる。

混合器６における混合割合の制御は、第３の実施形態と同様に行われる。すなわち、疑似色妨害が目立つ部分では、画素完結フィルタ８の出力信号の混合割合が大きくなるように制御される。これにより、サブピクセルサンプリングレート信号を用いることに起因する疑似色妨害を抑制することができる。

尚、図１２に示す例では、平均誤差最小器２の出力信号を画素完結フィルタ８に入力するようにしたが、これに限るものではなく、比視感度補正器４の出力信号を、画素完結フィルタ８に入力するようにしてもよい。また、比視感度補正器４を削除しても比視感度補正の効果はなくなるが、擬似色妨害の抑制効果は同様に得られる。

１画素と発光素子（サブピクセル）との関係を示す図である。 平均誤差最小法による量子化ノイズの周波数特性を示す図である。 サブピクセルを活用する画素数変換を説明するための図である。 サブピクセル画素数変換を詳細に説明するための図である。 サブピクセル画素数変換後の輝度信号を含むＹＵＶ信号を、ＲＧＢ信号に変換する方法を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態にかかる画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。 平均誤差最小器におけるフィルタ係数を示す図である。 本発明の第２の実施形態にかかる画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。 ＲＧＢの比視感度特性を示す図である。 比視感度補正器の構成とその動作を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態にかかる画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態にかかる画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。 図１２に示す画素完結フィルタの構成を示すブロック図である。 画素完結フィルタの動作を説明するための図である。 デジタル画像信号のビット数を低減する量子化の例を示す図である。 平均誤差最小法を適用した画像信号処理装置の基本構成例を示す図である。 図１６に示す装置におけるフィルタ係数を示す図である。 平均誤差最小法による量子化ノイズの周波数特性の変化を説明するための図である。

符号の説明

１ サブピクセル画素数変換器
２，５ 平均誤差最小器
３ ＹＵＶ−ＲＧＢマトリクス変換器
４ 比視感度補正器
６ 混合器
７ 画像の特徴検出器
８ 画素完結フィルタ

Claims (3)

1. 複数のサブピクセルにより構成される各画素が、マトリクス状に配列され、かつ、前記各画素に対応する信号データに応じて、前記各画素が発光して前記画素毎に輝度又は色彩を再現する構成のディスプレイに、画像信号を供給する画像信号処理装置において、
   入力される輝度信号のサンプリングレートを、前記サブピクセル数に応じたサブピクセルサンプリングレート信号として出力するサブピクセル画素数変換器と、
   前記サブピクセルサンプリングレート信号に対して、平均誤差最小法により階調特性を改善する処理を施す平均誤差最小器と、
   入力される色差信号、及び前記平均誤差最小器から出力されるサブピクセルサンプリングレート信号を、前記ディスプレイのサブピクセルを発光させる信号に変換するマトリクス変換器とを備えることを特徴とする画像信号処理装置。
2. 複数のサブピクセルにより構成される各画素が、マトリクス状に配列され、かつ、前記各画素に対応する信号データに応じて、前記各画素が発光して前記画素毎に輝度又は色彩を再現する構成のディスプレイに、画像信号を供給する画像信号処理装置において、
   入力される輝度信号のサンプリングレートを、前記サブピクセル数に応じたサブピクセルサンプリングレート信号として出力するサブピクセル画素数変換器と、
   前記サブピクセルサンプリングレート信号に対して、平均誤差最小法により階調特性を改善する処理を施す第１の平均誤差最小器と、
   該第１の平均誤差最小器の出力信号に対して、前記ディスプレイのサブピクセル位相に添って比視感度補正を施す比視感度補正器と、
   入力される輝度信号に対して、平均誤差最小法により階調特性を改善する処理を施す第２の平均誤差最小器と、
   前記比視感度補正器の出力信号及び前記第２の平均誤差最小器の出力信号を混合する混合器と、
   入力される輝度信号及び色差信号に基づいて、入力画像に含まれる特定画像部分を検出し、該検出結果に応じて前記混合器の混合割合を制御する特徴検出器と、
   入力される色差信号、及び前記混合器から出力される輝度信号を、前記ディスプレイのサブピクセルを発光させる信号に変換するマトリクス変換器とを備えることを特徴とする画像信号処理装置。
3. 複数のサブピクセルにより構成される各画素が、マトリクス状に配列され、かつ、前記各画素に対応する信号データに応じて、前記各画素が発光して前記画素毎に輝度又は色彩を再現する構成のディスプレイに、画像信号を供給する画像信号処理装置において、
   入力される輝度信号のサンプリングレートを、前記サブピクセル数に応じたサブピクセルサンプリングレート信号として出力するサブピクセル画素数変換器と、
   前記サブピクセルサンプリングレート信号に対して、平均誤差最小法により階調特性を改善する処理を施す平均誤差最小器と、
   該平均誤差最小器の出力信号に対して、前記ディスプレイのサブピクセル位相に添って比視感度補正を施す比視感度補正器と、
   前記平均誤差最小器の出力信号を、画素単位で平均化処理する画素完結フィルタと、
   前記比視感度補正器の出力信号、及び前記画素完結フィルタの出力信号を混合する混合器と、
   入力される輝度信号及び色差信号に基づいて、入力画像に含まれる特定画像部分を検出し、該検出結果に応じて前記混合器の混合割合を制御する特徴検出器と、
   入力される色差信号、及び前記混合器から出力される輝度信号を、前記ディスプレイのサブピクセルを発光させる信号に変換するマトリクス変換器とを備えることを特徴とする画像信号処理装置。

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