JP5449468B2 - 画像処理の方法及び画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理の方法とその装置に係り、より詳しくはディスプレイ装置の画像輝度制御の方法とその装置に関する。

カラーディスプレイモニタまたはカラーテレビにおいて、フラットパネルディスプレイが使用される場合、スクリーンサイズを増加することは比較的簡単である。しかし、表示された画像の輝度は、ブラウン管を使用する場合に比較して減少する。このような問題点を克服するために、白色要素がＲＧＢ（赤と緑と青）の３原色に加えられた、４色出力装置が使用される。白色要素は、白色光を送出することにより、あるいは白色フィルタ上へ投影させることにより獲得され、ディスプレイ装置において画像の全体的な輝度を増加させる。

画像の輝度を増加させるために、白色要素を元の３原色に加えることによる副作用は、色の飽和度の減少である。この副作用を克服するために、元の３原色が調節される必要があり、その結果これらの調節されたＲＧＢカラーと白色要素が一緒に出力されるとき、色の飽和度がほぼ維持される一方で、輝度は増加される。

特開平１１−９８５２１号公報

従って、本発明の目的の１つは、色の飽和度がほぼ維持される一方で、ディスプレイ装置の画像の輝度を増加する方法を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、色の飽和度がほぼ維持される一方で、ディスプレイ装置の画像の輝度を増加する画像処理装置を提供することである。

本発明は、ディスプレイ装置で画像の輝度を増加する方法と装置を対象とする。白色信号要素は、原色信号要素、すなわち赤と緑と青を備える入力カラー信号に従い最初に生成される。画像データを有する原色信号要素は、例えばホストコンピュータのような外部装置から、ピクセル毎に入力される。生成された白色信号要素と原色信号要素は、調節された原色信号要素を生成するために、本発明で開示された方法とその装置により操作される。次いで、白色信号要素と調節された原色信号要素は、輝度制御された画像を表示するディスプレイ信号を形成する。入力カラー信号と比較して、その色の飽和度がほとんど維持される一方で、ディスプレイ信号の輝度は増加される。

画像の輝度を制御する方法は、係数を決定する段階と、入力カラー信号から白色信号要素を生成する段階と、ディスプレイ信号の調節された原色信号要素を生成するために、係数と白色信号要素とに従い入力カラー信号を抑制する段階と、白色信号要素を更に備えるディスプレイ信号に従い輝度制御されたカラー画像を表示する段階とを備え、上記係数は、輝度制御されたカラー画像の輝度に影響を及ぼすものとする。

画像の輝度を制御するもう１つの方法は、入力カラー信号の原色信号要素から転換パラメータを生成する段階と、原色信号要素に従い白色信号要素を生成する段階と、転換パラメータと白色信号要素と原色信号要素とに従いディスプレイ信号の調節された原色信号要素を生成する段階と、白色信号要素を更に具備するディスプレイ信号に従い輝度制御されたカラー画像を表示する段階とを備えるものとする。

本発明に係る画像処理装置は、入力カラー信号の原色信号要素に従い白色信号要素を生成する検出器と、乗算結果を生成するために係数と白色信号要素とを乗算する乗算器と、白色信号要素を更に具備するディスプレイ信号の調節された原色信号要素を生成するために、原色信号要素から乗算結果を減算する減算装置とを備えるものとする。

本発明に係るもう１つの画像処理装置は、入力カラー信号の原色信号要素から白色信号要素を生成する検出器と、原色信号要素に従い転換パラメータを出力する非線形コンバータと、乗算結果を生成するために転換パラメータと原色信号要素とを乗算する乗算装置と、白色信号要素を更に具備するディスプレイ信号の調節された原色信号を生成するために乗算結果から白色信号要素を減算する減算装置とを備えるものとする。

上記の一般的な記載と以下の詳細な説明は、典型的であり、請求されている本発明の更なる説明を提供することを目的とすることが理解される。

添付の図面は本発明の更なる理解させるために具備され、本発明に取り込まれ、この明細書の一部を構成する。図面は本発明の実施形態を示し、発明の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。

本発明の第１の実施形態による画像処理装置のブロック図である。 本発明の第２の実施形態による非線形コンバータを有する画像処理装置のブロック図である。 本発明の第２の実施形態による非線形コンバータのブロック図である。 本発明の第２の実施形態によるに画像処理装置における入力カラー信号（Ｒ／Ｇ／Ｂ）とディスプレイ信号（Ｒ″／Ｇ″／Ｂ″／Ｗ）を示す。 本発明の第２の実施形態によるに画像処理装置における入力カラー信号（Ｒ／Ｇ／Ｂ）とディスプレイ信号（Ｒ″／Ｇ″／Ｂ″／Ｗ）を示す。 本発明の第２の実施形態によるに画像処理装置における入力カラー信号（Ｒ／Ｇ／Ｂ）とディスプレイ信号（Ｒ″／Ｇ″／Ｂ″／Ｗ）を示す。

参照は、本発明の好ましい実施形態に詳細になされ、その例は添付の図面の中で示される。可能な場合には、同じ符号は、図面と発明の詳細な説明の中で、同等物かあるいは、類似物に使用される。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態による画像処理装置のブロック図である。図１で示すように、画像処理装置は、最小値検出器１０１と、乗算器１０３と、減算装置１０５とを備える。減算装置１０５は、３つの減算器１０５ａ〜１０５ｃを備える。上記装置への入力カラー信号は、原色信号要素Ｒ（赤）とＧ（緑）とＢ（青）とを具備する。

最小値検出器１０１は、上記原色信号要素から最小値を検出し、白色信号要素を生成するために上記最小値を使用する。例えば、白色信号要素Ｗの値は、上記最小値と等しい可能性がある。

白色信号要素は、乗算結果を生成するために乗算器１０３により予め定められた係数ｋで乗算される。

減算装置１０５は、調節された原色信号要素Ｒ´、Ｇ´、Ｂ´を生成するために、原色信号要素から乗算結果を減算する。減算器１０５ａは、調節された原色信号要素Ｒ´を生成するために、乗算結果を原色信号要素Ｒから減算し、減算器１０５ｂは、調節された原色信号要素Ｇ´を生成するために、乗算結果を原色信号要素Ｇから減算し、そして、減算器１０５ｃは、調節された原色信号要素Ｂ´を生成するために、乗算結果を原色信号要素Ｂから減算する。上記調節された原色信号要素は、Ｒ´＝Ｒ−ｋＷ、とＧ´＝Ｇ−ｋＷ、とＢ´＝Ｂ−ｋＷによって表現される可能性がある。４つの信号Ｒ´とＧ´とＢ´とＷとは、ディスプレイ１０７に、ディスプレイ信号として送信される。

テーブル１は、ｋの異なる値が使用されるときの上記実施形態の実験結果、及び元の入力カラー信号の輝度とクロミナンスと、ディスプレイ信号の輝度とクロミナンスとの比較を示す。

テーブル１からわかるように、上記実施形態によりＲ´とＧ´とＢ´とＷ´とを備える上記ディスプレイ信号の輝度は、ＲとＧとＢのみを備える入力カラー信号の輝度と比較して増加され、一方ディスプレイ信号のクロミナンスは、入力カラー信号のクロミナンスの約８７％に維持される。例えば、ｋが０．１であるとき、ディスプレイ信号の白色画像の輝度は入力カラー信号の白色画像の輝度より３３％高い。

［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態による非線形のコンバータを有する画像処理装置のブロック図である。図２で示すように、画像処理装置は最小値探知器２０１と、非線形コンバータ２０３と、乗算装置２０５と、減算装置２０７とを備える。乗算装置２０５は、３つの乗算器２０５ａ〜２０５ｃを備える。減算装置２０７は、３つの減算器２０７ａ〜２０７ｃを備える。装置への入力カラー信号は、原色信号要素Ｒ（赤）とＧ（緑）とＢ（青）を具備する。

最小値検出器２０１は、原色信号要素から最小値を検出し、白色信号要素Ｗを生成するために上記の値を使用する。例えば、白色信号要素Ｗの値は上記最小値と等しい可能性がある。

非線形コンバータ２０３は、転換パラメータαを生成するために、原色信号要素を使用する。

乗算装置２０５は、乗算結果を生成するために、転換パラメータαと原色信号要素とを乗算する。詳細には、乗算器２０５ａは、乗算結果αＲを生成するために、転換パラメータαと原色信号要素Ｒとを乗算し、乗算器２０５ｂは、乗算結果αＧを生成するために、転換パラメータαと原色信号要素Ｇとを乗算し、乗算器２０５ｃは、乗算結果αＢを生成するために、転換パラメータαで原色信号要素Ｂとを乗算する。

減算装置２０７は、調節された原色信号要素Ｒ″とＧ″とＢ″とを生成するために、乗算結果から白色信号要素Ｗを減算する。詳細には、減算器２０７ａは、Ｒ″を生成するために乗算結果αＲから白色信号要素Ｗを減算し、減算器２０７ｂは、Ｇ″を生成するために乗算結果αＧから白色信号要素Ｗを減算し、減算器２０７ｃは、Ｂ″を生成するために乗算結果αＢから白色信号要素Ｗを減算する。

調節された原色信号要素は、Ｒ″＝αＲ−Ｗと、Ｇ″＝αＧ−Ｗと、Ｂ″＝αＢ−Ｗにより表現される可能性がある。４つの信号要素Ｒ″とＧ″とＢ″とＷは、ディスプレイ信号として、ディスプレイ２０９に送信される。

非線形コンバータ２０３のブロック図は、図３に示される。非線形コンバータ２０３は、最大値探知器３０１と転換パラメータ出力装置３０３とを備える。最大値探知器３０１は、原色信号要素ＲとＧとＢとから最大値を検出する。転換出力装置３０３は、例えば、数式α＝［ＵＰ／ＭＡＸ］^βを使用して転換パラメータαを生成する。ここで、ＭＡＸは、最大値検出器３０１で検出された最大値であり、ＵＰは、例えば２５５である原色信号の上限値であり、βは、０から１まで変動し、好ましくは０．５である予め定められた係数である。

図３の転換パラメータ出力装置３０３は、予め定められた係数βによるルックアップ表（ＬＵＴ）により実施される可能性がある。ＬＵＴは、最大値探知器３０１からのその入力値と、その出力値である転換パラメータαとの１対１のマップを提供する。または、転換パラメータ出力装置３０３は、それぞれ異なる係数βによる複数のルックアップ表により実施される可能性がある。異なる係数βは、転換パラメータαを出力するために、複数のＬＵＴから１つのＬＵＴをデザイナが選択することのより大きな柔軟性を提供するために、複数のＬＵＴにより使用される可能性がある。

図３の転換パラメータ出力装置３０３は、マイクロプロセッサで実施される可能性もある。マイクロプロセッサは、転換パラメータαを計算する可能性がある。予め定められた係数βの値は、より大きな柔軟性を提供するために、簡単にデザイナにより変更される可能性がある。

図４ａ〜４ｃは、本発明の第２実施形態による画像処理装置の異なる処理段階の入力カラー信号の原色信号要素ＲとＧとＢと、調節された信号要素Ｒ″とＧ″とＢ″と白色信号要素Ｗとの値を示す図である。図４ａにおいて、原色信号要素Ｒ、Ｇ、Ｂの値が例として示され、白色信号要素Ｗが、原色信号要素Ｒ、Ｇ、Ｂのうちの最小値を有する１つである原色信号要素Ｇの値と同じに設定される。図４ｂにおいて、原色信号要素のそれぞれは、αＲとαＧとαＢとを生成するため、転換パラメータαにより乗算される。図４ｃにおいて、Ｒ″＝αＲ−Ｗと、Ｇ″＝αＧ−Ｗと、Ｂ″＝αＢ−Ｗで表現される、調節された原色信号要素Ｒ″とＧ″とＢ″の値が示される。垂直軸上の上記の値２５５は、原色信号要素の上限値ＵＰを示す。

本発明の範囲あるいは精神から逸脱することなく、様々な修正と変更が本発明の構造になされることが可能であることは、当業者に明らかである。以下に記載されるクレームとその等価物の範囲内であるならば、本発明は、上記の発明の詳細な説明を考慮して、本発明の修正と変更をカバーすることを目的とする。

１０１ 最小値検出器
１０３ 乗算器
１０５ 減算装置
１０５ａ〜１０５ｃ 減算器
１０７ 表示装置
２０１ 最小値検出器
２０３ 非線形コンバータ
２０５ 乗算装置
２０５ａ〜２０５ｃ 乗算器
２０７ 減算装置
２０７ａ〜２０７ｃ 減算器
２０９ 表示装置
３０１ 最大値検出器
３０３ 転換パラメータ出力装置

Claims (7)

1. 入力カラー信号の原色信号要素から転換パラメータを生成する段階と、
   上記原色信号要素から白色信号要素を抽出する段階と、
   上記転換パラメータと上記白色信号要素と上記原色信号要素とに従いディスプレイ信号の調節された原色信号要素を生成する段階とを備え、
   上記原色信号要素は、カラー信号ＲとＧとＢとを具備し、
   上記転換パラメータと上記白色信号要素とは、それぞれαとＷで示され、
   上記ディスプレイ信号の調節された原色信号要素Ｒ″とＧ″とＢ″とは、それぞれＲ″＝α＊Ｒ−Ｗ、Ｇ″＝α＊Ｇ−Ｗ、Ｂ″＝α＊Ｂ−Ｗにより表現され、
   上記転換パラメータを生成する段階は、
   上記原色信号要素から最大値を計算する段階と、
   ０から１の中で係数を選択する段階と、
   上記最大値と上記係数と上記原色信号要素の最大限度とに基づき上記転換パラメータを生成する段階とを具備し、
   ＭＡＸとβとＵＰとが、上記最大値と上記係数と上記最大限度とを表現するならば、上記転換パラメータは、α＝［ＵＰ／ＭＡＸ］^βにより表現されることを特徴とする画像処理の方法。
2. 上記白色信号要素を抽出する段階は、上記白色信号要素として上記原色信号要素から最小値を検出する段階を具備することを特徴とする上記請求項１に記載の方法。
3. 上記ディスプレイ信号を生成する段階は、上記転換パラメータと上記対応する原色信号要素の乗算結果から上記白色信号要素を減算する段階を具備することを特徴とする上記請求項１に記載の方法。
4. 上記原色信号要素は、赤と緑と青の信号要素を具備し、
   上記ディスプレイ信号を生成する段階は、
   上記転換パラメータと上記赤の信号要素との乗算結果から上記白色信号要素を減算する段階と、
   上記転換パラメータと上記緑の信号要素との乗算結果から上記白色信号要素を減算する段階と、
   上記転換パラメータと上記青の信号要素との乗算結果から上記白色信号要素を減算する段階とを具備することを特徴とする上記請求項１に記載の方法。
5. 入力カラー信号の原色信号要素から白色信号要素を生成する白色信号生成器と、
   上記原色信号要素に従い転換パラメータ（α）を出力する非線形コンバータと、
   乗算結果として上記転換パラメータと上記原色信号要素を乗算する乗算器と、
   ディスプレイ信号の調節された原色信号要素として上記乗算結果から上記白色信号要素を減算する減算装置とを備え、
   上記ディスプレイ信号は、さらに上記白色信号要素を具備し、
   上記原色信号要素は、カラー信号ＲとＧとＢとを具備し、
   上記転換パラメータと上記白色信号要素とは、それぞれαとＷで示され、
   上記ディスプレイ信号の調節された原色信号要素Ｒ″とＧ″とＢ″とは、それぞれＲ″＝α＊Ｒ−Ｗ、Ｇ″＝α＊Ｇ−Ｗ、Ｂ″＝α＊Ｂ−Ｗにより表現され、
   上記非線形コンバータは、
   上記原色信号要素から最大値を検出する最大値検出器と、
   上記最大値に従い上記転換パラメータを出力する転換パラメータ出力装置とを具備し、
   ＭＡＸとβとＵＰとが、上記最大値と０から１の中で選択された係数と上記原色信号要素の最大限度とを表現するならば、上記転換パラメータは、α＝［ＵＰ／ＭＡＸ］^βにより表現されることを特徴とする画像処理装置。
6. 上記転換パラメータ出力装置は、マイクロプロセッサまたは検索テーブルを具備することを特徴とする上記請求項５に記載の装置。
7. 上記白色信号生成器は、上記白色信号要素として上記原色信号要素から最小値を検出する最小値検出器を具備することを特徴とする上記請求項５に記載の装置。

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