专利名称：图像处理装置和图像显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及处理从外部输入的图像数据并将图像数据输出到保持型显示装置的
图像处理装置和包括该图像处理装置的图像显示系统。
背景技术：
近年来，比如液晶显示器(LCD)之类的低轮廓(low-profile)显示器已经取代 CRT(阴极射线管)而广泛地传播，且用于在LCD上显示运动图像的技术已经引起注意。
不像脉冲式显示装置(如，CRT)，当在比如LCD之类的保持型显示装置中显示运动 图像时，在从在组成运动图像的多个帧或场(在下文中，简称为"帧")中指定待显示的某一 个时直到当指定待显示的下一帧时的时间段期间保持组成屏幕的所有像素的显示。因此， 在保持型显示装置中，由于所谓的眼睛跟踪综合(eye trace integration)(当跟踪运动图 像时在人的视网膜中展现出的余辉(afterglow)特性)效果，存在在运动对象中发生比如 前沿的模糊、后沿的拖尾、和感知位置的延迟之类的运动模糊的问题。具体地说，在LCD中， 认为由于液晶的响应速度的缓慢，很可能产生该运动模糊。 为了解决这种问题，存在作为用于通过改进LCD的响应特性来抑制运动模糊的技 术之一的过驱动技术。在过驱动技术中，为了改进对于LCD中的阶跃输入的响应特性，例 如，对于该阶跃输入，当改变输入信号时在第一帧中施加高于与所指示的亮度值对应的目 标电压的电压。由此，加速亮度转变的速度。通过利用该过驱动技术，在中间灰度级区域中 液晶的响应速度增大，且有可能获得抑制运动模糊的效果。此外，在该过驱动技术中，通过 改变根据每个帧中的运动矢量施加的电压的波长，还提出了更有效地抑制运动模糊的技术 (例如，参考日本待审查专利公开No. 2005-43864)。
发明内容
但是，在过驱动技术中，存在可以施加到液晶的电压的电压范围的限制。因此，例 如，在白显示、黑显示等的目标电压接近电压范围的限制的情况(在高灰度级区域和低灰 度级区域中灰度级改变的情况)下，存在这样的问题可能不能施加充分高以增大液晶的 响应速度的电压，且可能不能充分地展现抑制运动模糊的效果。 此外，在以VA类型模式驱动的液晶显示装置中，特性在液晶的上升和下降时不 同，且液晶分子的对准改变在从0电平(例如，黑)上升时费时。当仅利用过驱动技术时，考 虑液晶的响应特性，存在这种问题可能不能在一帧中实现到所指示的亮度值的亮度转变。
另一方面，近来，已经开发了倍速驱动技术。在倍速驱动技术中，为了减少眼睛跟 踪综合的效果，将显示帧时分地划分为多个子帧，且多个子帧用于增大运动图像的显示频 率。基于输入图像的运动矢量计算在各帧之间的内插图像，并在LCD上显示。
但是，因为通过增大显示频率来增大驱动显示装置的显示驱动器的驱动频率，所 以存在电荷不足、IC和连接器的端子数目增大、衬底面积的增大、热量产生、EMI(电磁干 扰)增大等问题，且这可能是成本增加的原因。
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考虑前述，期望提供能够通过抑制保持型显示装置中的运动模糊来提高运动图像的图像质量、同时抑制成本增加的图像处理装置和图像显示系统。 根据本发明的实施例，提供了处理从外部提供的图像数据并将图像数据输出到保
持型显示装置的图像处理装置，所述图像处理装置包括校正处理部件，该校正处理部件通
过根据图像数据中运动矢量的量值关于要在显示装置中显示的帧中的图像数据执行空间
HPF (高通滤波)处理，而对于每一像素执行校正处理以校正图像数据中的像素值，该HPF处
理允许在图像数据中的改变边沿部分的两端的附近提供上冲区域和下冲区域。 根据本发明实施例的图像显示系统包括处理从外部提供的图像数据的图像处理
装置；和基于从图像处理装置输出的已处理图像数据执行图像显示的保持型显示装置。 在根据本发明实施例的图像处理装置和图像显示系统中，通过根据图像数据中运
动矢量的量值关于待显示的帧中的图像数据执行空间HPF(高通滤波)处理来对于每一像
素校正图像数据中的像素值。由此，通过由HPF处理提供的上冲区域和下冲区域的结合，改
进了液晶响应。因此，在保持型显示装置中，抑制了比如边沿的模糊、由从中间灰度级到中
间灰度级的亮度改变引起的边沿的拖尾、和下降响应中的延迟之类的运动模糊。此外，不像
现有技术中的倍速驱动技术(时间方向中的内插)，因为其不需要改变装置本身，所以不存
在成本增加的问题。此外，不像现有技术的过驱动技术，在除了中间灰度级的区域之外的区
域中的灰度级改变中充分地抑制了运动模糊。 在根据本发明实施例的图像处理装置和图像显示系统中，校正处理部件优选地通过根据运动矢量的量值而关于待显示的帧中的图像数据执行空间LPF(低通滤波)处理以及HPF处理来执行校正处理，LPF处理允许在图像数据中改变边沿部分的坡度更加平缓。在这种配置的情况下，通过以空间方向中的内插的实质帧速改进的效果，抑制了由眼睛跟踪综合效果引起的运动对象的运动模糊(比如前沿的模糊、后沿的拖尾、和感知位置的延迟之类的保持模糊)。因此，更有效地抑制了保持型显示装置中的运动模糊，且更加改进了运动图像的图像质量。 根据本发明实施例的图像处理装置和图像显示系统，通过根据图像数据中运动矢
量的量值关于待显示的帧中的图像数据执行空间HPF处理来对于每一像素校正图像数据
中的像素值。由此，通过由HPF处理提供的上冲区域和下冲区域的结合，改进了液晶响应，
且可以抑制运动模糊。此外，不像现有技术，可以防止成本增加的问题，且在除了中间灰度
级的区域之外的区域中的灰度级改变中充分地抑制了运动模糊。因此，可以通过抑制保持
型显示装置中的运动模糊来改进运动图像的图像质量，同时抑制成本增加。 通过以下描述，本发明的其他和另外的目的、特征和优点将更加全面地显现。
图1是图示在将脉冲信号输入到典型VA类型的液晶的情况下液晶的响应波形的示例的说明图。 图2是用于说明在眼睛跟踪综合效果与保持型显示装置中的运动模糊之间的关系的示例的说明图。 图3是用于说明在眼睛跟踪综合效果与保持型显示装置中的运动模糊之间的关系的示例的说明图。
图4是用于说明在眼睛跟踪综合效果与保持型显示装置中的运动模糊之间的关系的示例的说明图。 图5是用于说明在眼睛跟踪综合效果与保持型显示装置中的运动模糊之间的关系的示例的说明图。 图6是示意地图示根据本发明第一实施例的图像处理装置中的图像处理方法的示例的说明图。 图7A到图7D每个都是图示将阶跃波形输入到保持型显示装置的情况下的操作波形的示例的说明图。 图8A到图8C每个都是图示输入到第一实施例的图像处理装置的输入信号的示例的说明图。 图9是图示在观看保持型显示装置的用户的视网膜中积累的空间方向中的光量的改变的说明图，该保持型显示装置基于从第一实施例的图像处理装置输出的输出信号显示图像。 图10是图示第一实施例的图像处理装置的功能配置的框图。 图11是图示根据第一实施例的显示装置的功能配置的框图。 图12是图示根据第一实施例的校正处理部件的功能配置的框图。 图13是用于说明根据第一实施例的高频检测部件的功能的说明图。 图14是图示根据第一实施例的滤波器设置部件的滤波器特性的设置示例的说明图。 图15是图示根据第一实施例的滤波器设置部件的滤波器特性的设置示例的说明图。 图16是图示根据第一实施例的图像处理装置的硬件配置的框图。 图17是图示根据第一实施例的图像处理方法中的处理流程的流程图。 图18是图示根据第一实施例的校正处理的特定示例的流程图。 图19是图示根据本发明第二实施例的图像处理装置的配置的框图。 图20是图示在图19中图示的运动图像模糊改进处理部件的配置示例的框图。 图21A到图21C每个都是用于说明以图20中图示的校正处理部件的校正处理的
概况的波形图。 图22是图示在LPF和HPF中的行程量(travel amount)与抽头数目之间的关系的图。 图23是图示图20中图示的信号特性检测部件的配置示例的框图。 图24A到图24B是用于说明搜索范围(处理范围)中的最大(MAX)值和最小(MIN)
值、以及最大值的权重和最小值的权重的波形图。 图25是图示在高频信号值与权重之间的关系的示例的特性图。 图26A到图26C每个都是用于图示在最大位置(MAX position)与最小位置(MIN
position)、以及图像信号中的上升与下降之间的关系的波形图。 图27是图示图20中图示的校正处理部件的配置示例的框图。 图28每个都是用于说明以图27中图示的边沿替换处理部件的处理的概述的波形
图29A到29C每个都是用于说明以图27中图示的第一边沿替换处理部件的处理的细节的波形图。 图30A和图30B每个都是用于说明以图27中图示的第一边沿替换处理部件的处理的细节的波形图。 图31A到图31C每个都是用于说明以图27中图示的第二边沿替换处理部件的处理的细节的波形图。 图32A和图32B每个都是用于说明以图27中图示的第二边沿替换处理部件的处理的细节的波形图。 图33是图示图27中图示的LPF处理部件的配置示例的框图。 图34是图示图27中图示的HPF处理部件的配置示例的框图。 图35A和图35B每个都是图示以图27中图示的LPF处理部件的滤波处理的示例
的波形图。 图36A和图36B每个都是图示以图27中图示的LPF处理部件的滤波处理的另一示例的波形图。 图37A和图37B每个都是图示以图27中图示的LPF处理部件和HPF处理部件的滤波处理的示例的波形图。 图38每个都是图示以图27中图示的HPF处理部件的滤波处理的示例的波形图。
图39A是图示在图像拾取模糊量与LPF增益之间的关系的示例的特性图，且图39B是图示在高频信号值与高频增益之间的关系的示例的特性图。 图40A是图示在低频信号值与低频增益之间的关系的示例的特性图，图40B是图示在MAX/MIN差值与HPF幅度增益之间的关系的示例的特性图，且图40C是图示在最小值与校正值A之间的关系的示例的特性图。 图41是图示在运动矢量的量与行程量增益之间的关系的示例的特性图。 图42用于说明在理想的保持型的情况下的运动图像模糊。 图43是用于说明在典型的液晶响应的情况下的运动图像模糊的图。 图44是用于说明在插入内插帧的情况下的运动图像模糊的图。 图45是用于说明在使用第二实施例的LPF处理的情况下的运动图像模糊的图。 图46是图示在使用第二实施例的LPF处理的情况下的液晶的上升特性的示例的
波形图。 图47是用于说明在通常驱动的情况下的运动图像模糊的图。
图48是用于说明在使用第二实施例的HPF处理的情况下的运动图像模糊的图。
图49A到图49D是用于图示在使用第二实施例的LPF处理和HPF处理的情况下的液晶响应特性的示例的波形图。 图50是图示根据第二实施例的修改的运动图像模糊改进处理部件的配置的框图。 图51是图示根据第二实施例的另一修改的运动图像模糊改进处理部件的配置的框图。 图52A和图52B每个都是图示根据第二实施例的又一修改的图像处理部件的配置的框图。CN
图53A和图53B每个都是图示根据第二实施例的又一示例的图像处理装置的配置的框图。 图54每个都是图示根据第二实施例的又一修改的图像处理装置的配置的框图。 图55A和图55B每个都是图示根据第二实施例的又一示例的图像处理装置的配置的框图。 图56A和图56B每个都是图示根据第二实施例的又一示例的图像处理装置的配置的框图。 图57A和图57B是用于说明在单像素结构和子像素结构中滤波处理的应用示例的波形图。
具体实施例方式
将参考附图详细描述本发明的实施例。将以以下次序进行描述。在实施例和附图
中，相同的附图标记将用于指示具有实质上相同的功能配置的组件，由此省略累积的描述。 1.第一实施例(使用LPF(低通滤波器)的图像处理的示例) 2.第二实施例(使用LPF和HPF(高通滤波器)的另一图像处理的示例) 3.修改 1.第一实施例 用于运动模糊的改进措施(measures) 在描述本发明的优选实施例(第一实施例)之前，将关于本发明人已经构思了根据本发明实施例的图像处理装置，作为比如液晶显示装置之类的保持型显示装置中运动模糊的改进措施的过程进行描述。 如上所述，在保持型显示装置中，在运动对象中发生比如前沿的模糊、后眼的拖尾
和感知位置的延迟之类的运动模糊。在现有技术中，认为运动模糊由液晶等的显示元件的
响应速度的缓慢引起。因此，利用过驱动技术作为改进保持型显示装置中的运动模糊的措
施。当利用该过驱动技术时，有可能增大液晶等的显示元件的响应速度。 另一方面，保持型显示装置中运动模糊的发生不仅由液晶等的显示元件的响应速
度的缓慢引起。作为当跟踪运动图像时在人的视网膜中展现的余辉特性的眼睛跟踪综合效
果也是运动模糊的主要原因之一。因此，当仅利用其中仅考虑液晶等的显示元件的响应速
度的缓慢的典型的过驱动技术时，在保持型显示装置中没有充分地抑制运动模糊。 在这方面，根据由本发明的本申请的专利受让人已经预先在日本专利局提交的日
本待审查专利公开No. 2005-43864中描述的图像处理装置，当利用过驱动技术时，通过不
仅考虑液晶的响应速度，而且考虑眼睛跟踪综合效果，可以充分地抑制保持型显示装置中
的运动模糊。 在中间灰度级区域中的灰度级改变中，过驱动技术可以展现出增大显示元件的响应速度的效果。但是，在白显示、黑显示等的目标电压接近可施加电压范围的限制的情况下，因为可能不能将充分高的电压施加到显示元件，所以过驱动技术可能不能充分地展现出增大显示元件的响应速度的效果。 此外，在利用VA类型模式的驱动方法的液晶显示装置中，在从O电平(例如，黑)上升的时候，液晶分子的对准改变费时。因此，存在当仅利用过驱动技术时，对于响应速度
9来说一帧不够的情况。 这里，参考图1，以将脉冲信号输入到典型VA类型的液晶的情况的示例来描述液晶的响应特性。图1是图示在将脉冲信号输入到典型VA类型的液晶的情况下液晶的响应波形的示例的说明图。在图1中，纵轴指示液晶的灰度级，而横轴指示时间。此外，图l以实线图示了液晶的响应波形L。在将具有以虚线图示的一个帧时间段中的波形的脉冲信号P输入到典型VA类型的液晶的情况下产生液晶的响应波形L。 如图1所示，在VA类型液晶的情况下，响应特性在上升和下降时彼此不同。在上升时，因为沿着VT曲线发生响应，所以存在从信号输入到响应的延迟。另一方面，在下降的情况下，因为沿着VT曲线不发生响应，所以存在延迟，但不那么大。具体地说，如由图1中的虚线围绕的区域U指示的那样，在从低灰度级(例如，O电平)上升时，可以看到响应时间的延迟很大。此外，在上升时，可以看到取决于当输入信号时的灰度级而存在响应时间的很大差异。 因此，本发明人已经进一步研究了在眼睛跟踪综合效果与保持型显示装置中的运动模糊之间的关系。结果，本发明人已经发现通过利用取决于灰度级的响应时间的差异，从而根据液晶等的显示元件的响应时间控制驱动电压的施加，可以有效地抑制保持型显示装置中的运动模糊，且已经完成了本申请的发明。
眼睛跟踪综合效果 此后，参考图2到图5，将关于由本发明人研究得到的、在眼睛跟踪综合效果与保
持型显示装置中的运动模糊之间的关系进行描述。图2到图5每个都是用于说明在眼睛跟
踪综合效果与保持型显示装置中的运动模糊之间的关系的示例的说明图。 在下面描述中，给出液晶显示装置作为保持型显示装置的示例。将在假设组成帧
或场(此后，为了描述的方便起见简单地称为"帧")的多个像素中的某个像素与组成液晶
显示装置的屏幕的每个显示元件(在该示例中的液晶)对应的情况下做出描述。 作为待处理的图像的条件，假设阶跃改变的图像以固定速度移动，其中背景以一
个纯色(solid color)着色。因为这些条件，在跟踪眼睛跟踪综合的情况下，以周期函数计
算在该跟踪上的亮度。因此，在眼睛跟踪综合中，可以仅考虑一个帧。为了容易地执行计算，
在该示例中假设在图像的边界(边沿部分)上的亮度改变是垂直的。 可以基于是否获得类似于或好于具有120Hz驱动(其中以倍速模式驱动典型的60Hz驱动)的LCD中眼睛跟踪综合的结果的结果，来确定保持型显示装置中运动模糊的改进是否达到目标质量。作为目标质量的确定项目，存在眼睛跟踪综合中边界(前沿和后沿)的陡度(ste印ness)、达到的亮度的半值点(最大亮度一半的值)的延迟等。
这里，在图2到图5中，图示了阶跃改变的图像在液晶显示装置的显示屏幕上以4像素/一帧的速度从左至右行进的情况。图2到图5每个的上部图示输入到液晶显示装置的输入图像信号的波形。图2到图5每个的中部图示在液晶显示装置中显示基于图2到图5的上部中的输入图像信号的图像的情况下，液晶的输出电平(亮度)的时间转变。图2到图5每个的下部图示在用户(人)观看在液晶显示装置中显示的图像的情况下，在用户的眼睛的视网膜中接受的光量(即，眼睛跟踪综合的结果)。 在图2到图5的中部中，水平方向中的位置图示组成每个帧的像素的位置(空间方向)。在图中，在垂直向下的方向中的改变图示时间的经过。此外，在图2到图5的中部中，一个像素对应于一个液晶，且以灰阶(gray scale)图示每个液晶的输出电平。附图标记0F、1F等每个都指示每个帧的编号。 在图2到图5的下部中，水平方向中的位置图示在图2到图5的中部的时间"tb"，用户的眼睛中视网膜的位置(空间方向)。在图中，垂直向上的方向中的位置图示用户的眼睛中的视网膜中接受的光量。也就是说，作为在用户的眼睛中的视网膜的位置中光量的综合的结果的区域Sl、 S2、 S3和S4指示眼睛跟踪综合的结果。对于更具体的描述，在图2到图5的中部，向着右下方的倾斜的箭头图示用户的眼睛的运动。在时间"ta"与时间"tb"之间的每个时刻，在该倾斜的箭头透射的位置从液晶输出的预定级别的光进入用户的视网膜。结果，在每个时刻的入射光在用户的视网膜中顺序地积累。在时间"tb"，在用户的视网膜中接受具有积累的光量(入射光的级别的积分值)的光。 基于图2到图5中的每一个，在下文中将关于由本发明人研究得到的在眼睛跟踪综合效果与保持型显示装置中的运动模糊之间的关系进行描述。 图2图示在使用理想的保持元件，也就是，在时间"tb"具有响应时间0的保持型显示元件(例如，液晶)将具有图的上部中图示的波形的输入图像信号(与图中的帧IF对应的输入图像信号)输入到显示装置的情况下，在眼睛跟踪综合效果与运动模糊之间的关系。 如图2所示，在使用理想的保持元件的显示装置中，对阶跃输入的响应时间是0。因此，液晶的输出电平瞬时达到与输入图像信号对应的亮度(目标亮度)，且液晶的响应快。但是，因为在理想的保持元件中也发生眼睛跟踪综合效果，所以产生等于阶跃改变的输入图像的行进速度的四个像素的运动模糊。 图3图示在时间"tb"将具有在图的上部中图示的波形的输入图像信号(与图中的帧F1对应的输入图像信号)输入到典型的液晶显示装置(LCD)的情况下，在眼睛跟踪综合效果与运动模糊之间的关系。 如图3所示，在典型的LCD中，对阶跃输入的响应速度低，且直到达到目标亮度需要大约一个帧的响应时间。此外，因为LCD执行保持型驱动，所以产生眼睛跟踪综合效果。因此，在典型的LCD中执行阶跃输入的情况下，基于液晶的响应速度将眼睛跟踪综合效果添加到响应时间。因此，例如，产生8个像素的运动模糊，且这对应于阶跃改变的输入图像的行进速度的两倍。 图4图示在时间"tb"，以通过均匀划分一个帧形成的子场，将具有在图的上部中图示的波形的输入图像信号(与图中的帧1F对应的输入图像信号)输入到执行倍速驱动(运动图像显示的频率加倍)的LCD,也就是，基于运动矢量显示内插图像的LCD的情况下，在眼睛跟踪综合效果与运动模糊之间的关系。 如图4所示，即使在执行倍速驱动的LCD中，与典型的LCD相比，液晶的响应速度本身没有改变。另一方面，在执行倍速驱动的LCD中，将一个帧划分为两个子场，且在每个子场中显示内插图像。因此，一个输入图像信号的保持时间是二分之一，且减小了眼睛跟踪综合效果。结果，例如，其总体上减少为五个像素的运动模糊。如上所述，基于在执行倍速驱动的LCD中运动模糊是否等于或小于五个像素的运动模糊，可以确定保持型显示装置中的运动模糊改进是否达到目标质量。 图5图示在时间"tb"将具有在图的上部中图示的波形的输入图像信号(与图中
11的帧IF对应的输入图像信号)输入到以本发明的实施例应用的图像处理装置的情况下，在眼睛跟踪综合效果与运动模糊之间的关系。 在以本发明的实施例应用的图像处理装置中，响应时间信息指示从当施加用于在保持型显示装置中显示具有目标亮度的图像的驱动电压时直到当在显示装置中显示具有与驱动电压对应的亮度的图像时的时间。与亮度改变量对应地存储响应时间信息。基于输入图像的响应时间信息和运动矢量，在待显示的帧(在该示例中IF)以前的帧(在该示例中OF)中，也就是，在该示例的情况下的时间"ta"，对于每一像素校正组成待显示的帧的每一像素的亮度。例如，执行该校正以使得在待显示的帧(IF)中的每一像素具有目标亮度。在图5中图示的示例中，对于最初在帧1F(作为待显示的帧)中显示的像素(从右边沿开始的四个像素)，在帧OF的时候调整施加到与每一像素对应的液晶的电压，且对于每一像素调整液晶的输出电平(参考在帧OF的时候液晶的输出电平处于阶梯形的形状的部分)。由此，在待显示的帧(IF)中每一像素均具有目标亮度。 以这样的方式，在待显示的帧(IF)以前的帧(OF)中，考虑直到组成待显示的帧的每一像素均达到目标亮度的液晶的响应时间，将适于每一像素的电压预先地施加(校正像素值)到与每一像素对应的液晶。由此，显著地减小眼睛跟踪综合效果。结果，如图5所示，例如，总体上将运动模糊减小到两个像素的运动模糊，且可以看到存在比执行倍速驱动倍速驱动的LCD更有效的运动模糊抑制效果。在本发明的实施例中，对于每一像素校正像素值。因此，由于实现了类似于在高清晰度显示等中的更高质量的像素，取决于灰度级改变的响应时间的差异更大(类似于VA的液晶的情况)，且运动对象的行进速度(运动矢量的量)更高，所以具有校正处理的运动模糊抑制效果更有效。 因此，在保持型显示装置中显示以本发明的实施例应用的图像处理装置处理的图像，由此可以获得比执行倍速驱动的LCD更有效的运动模糊抑制效果。此外，在执行倍速驱动的LCD中，通过将内插图像合成为输入图像，而将帧划分为多个子场以增大帧速。因此，减小保持时间以便抑制运动模糊。另一方面，在以本发明的实施例应用的图像处理装置中，基于运动矢量执行空间方向的内插，而不是时间方向的内插，且基于响应时间信息将内插结果从空间改变转换为时间改变。由此，实质上应用增大帧速的效果。结果，在保持型显示装置中改进运动图像响应特性，且有可能抑制运动模糊。
根据本发明第一实施例的处理图像的方法的概述 此后，参考图6，将关于根据第一实施例的图像处理装置中处理图像的方法的示例的概述进行描述。图6是示意地图示根据第一实施例的图像处理装置中处理图像的方法的示例的说明图。 如图6所示，当将输入图像数据输入到图像处理装置100时，图像处理装置100将与待显示的输入帧对应的输入图像数据以及与待显示的帧以前一个帧的帧对应的图像数据(其被存储在图像处理装置100的存储器5-1中)进行比较，并检测输入图像的运动矢量(Sll)。所检测的运动矢量用于其中产生下一内插图像的步骤(S13)。此外，还在后续校正处理和过驱动处理中使用所检测的运动矢量，且如果必要可以将其存储在存储器5-1中。
接下来，基于在步骤Sll检测到的运动矢量，图像处理装置产生将要插入在待显示的帧与待显示的帧以前的帧之间的内插图像(S13)。通过产生内插图像，加倍了运动图像显示频率(在典型的LCD中，运动图像显示频率从60Hz增大到120Hz)。所产生的内插图像用于后续的(S15)校正处理步骤。可以将所产生的内插图像存储在存储器5-l中。在本发 明的实施例中，并不总是需要内插图像产生步骤(S13)。通过执行接下来将描述的校正处理 (S15)，可以在保持型显示装置中充分地获得运动模糊抑制效果，而不增大运动图像显示频 率(帧速)。 接下来，基于在步骤Sll检测到的运动矢量，和存储在查找表(LUP)5-2中的响应 时间信息，在经过预定时间之后，图像处理装置产生校正信息以显示在步骤S13产生的内 插图像，以便在待显示的帧中显示具有目标亮度的图像。进一步，图像处理装置合成内插信 息和输入图像数据，并产生其中校正了像素值的已校正图像数据(S15)。所产生的已校正图 像数据用于后续的(S17)过驱动处理。在待显示的帧以前的帧中执行校正处理步骤(S15)。 在不执行步骤S13(没有产生内插图像)的情况下，在步骤S15，在不使用内插图像的情况 下，基于在步骤Sll检测到的运动矢量、和存储在查找表(LUT)5-2中的响应时间信息来直 接计算用以在待显示的帧中显示具有目标亮度的图像的已校正像素值。进一步，基于计算 出的已校正像素值，产生已校正图像数据。 接下来，通过使用存储器5-1中存储的输入图像数据和在步骤S15产生的已校正 图像数据，图像处理装置关于与待显示的帧对应的已校正图像数据执行过驱动处理(S17)。 结果，产生将要在保持型显示装置中显示的显示图像数据。 接下来，参考图7A到图7D，将描述在将阶跃波形输入到保持型显示装置的情况下 的操作波形。图7A到图7D每个都是图示在将阶跃波形输入到保持型显示装置的情况下的 操作波形的示例的说明图。在图7A到图7D中，垂直方向指示组成帧的每一像素的亮度，而 水平方向指示组成帧的每一像素的位置(空间方向)。以图7A到图7D中的虚线划分的区 域被称为以多个像素(在该示例中，4个像素)配置的单元。 图7A图示输入到典型LCD的阶跃信号的波形。如图7A所示，在输入的阶跃信号 中，在第N单元的右边沿存在边沿部分。边沿的高度指示待显示的帧中的目标亮度。
图7B图示在将阶跃信号输入到采用过驱动方法的LCD的情况下的操作波形。如 图7B所示，在过驱动方法中，例如，在输入改变的第一帧中，施加比用于在显示装置中显示 具有目标亮度的图像的目标电压更高的电压，且加速亮度转变。因此，在第N个单元位置， 亮度高于目标亮度。但是，在典型的过驱动方法中，不检测在帧中移动的物体的运动，也就 是，运动矢量，且均匀地施加电压而不论运动矢量如何。由此，在具有比目标亮度更高的亮 度的部分中，作为整个第N单元亮度是均匀的(在第N单元中包括的每一像素中亮度是均 匀的)。 图7C图示在将阶跃信号输入到采用如日本待审查专利公开No. 2005-43864中描 述的、当执行过驱动驱动时基于运动矢量施加电压的方法的LCD的情况下的操作波形。如 图7C所示，在该方法中，当施加高于目标电压的电压时检测输入图像的运动矢量，且基于 检测到的运动矢量对于每一像素调整待施加的电压。由此，与典型的过驱动方法相比，改进 了保持型显示装置中的运动模糊抑制效果。 但是，如上所述，因为存在可以施加到液晶的电压的范围的限制，例如，在黑显示、 白显示等的目标电压接近电压范围中的限制的情况(在高灰度级区域和低灰度级区域中 灰度级改变的情况)下，存在这样的问题可能不能施加充分地高以增大液晶的响应速度 的电压，且可能不能充分地展现抑制运动模糊抑制效果。因此，在本发明的实施例中，如6的步骤S15描述的那样执行校正处理。 图7D图示在将阶跃信号输入到以根据本发明第一实施例的处理图像的方法应用 的图像处理装置的情况下的操作波形的示例。如图7D所示，在根据本发明第一实施例的方 法中，基于响应时间信息和输入图像的运动矢量，在待显示的帧以前的帧中，对于每一像素 校正组成待显示的帧的每一像素的亮度值。例如，执行该校正以使得在待显示的帧中的每 一像素具有目标亮度。结果，在阶跃信号的边沿部分中，亮度并非从高亮度垂直地急剧减小 到低亮度，而是例如，与液晶的响应速度对应地，亮度以阶梯形的形状从高亮度逐渐地减小 到低亮度。在图7D中，图示了在除根据本发明第一实施例的图像处理方法之外，应用考虑 运动矢量的过驱动方法的情况下的操作波形。但是，在本发明的实施例中，如果必要，可以 采用过驱动方法。并不总是需要过驱动方法。 接下来，参考图8A到图8C和图9，将描述以本发明的实施例应用的图像处理装置 中的校正处理的操作，其中将输入信号的波形输入到图像处理装置，且从图像处理装置输 出输出信号。图8A是图示输入到以本发明的实施例应用的图像处理装置的输入信号的示 例的说明图。图8B和图8C每个都是图示从以本发明的实施例应用的图像处理装置输出的 输出信号的示例的说明图。图9是图示在观看保持型显示装置的用户的视网膜中积累的光 量的空间方向中的改变的说明图，该保持型显示装置基于从以本发明的实施例应用的图像 处理装置输出的输出信号而显示图像。 在图8A到图8C中，水平方向中的位置指示组成帧的每一像素的位置(空间方 向)，而垂直方向指示从显示装置输出的亮度级别。以图8A到图8C中的虚线划分的区域指 示组成帧的每一像素。将在假定输入到图像处理装置的输入信号是具有阶跃波形的信号， 且基于具有阶跃波形的信号的输入图像具有4点/v的运动矢量的情况下进行描述。
将具有包含如图8A所示的边沿部分的阶跃波形的信号输入到图像处理装置。如 上所述，阶跃信号以4点/v的速度在图中从左至右行进。在输入阶跃信号之前，在显示装 置中执行黑显示，且黑显示随着阶跃信号的输入改变为白显示。 在以本发明的实施例应用的图像处理装置中，如图8B所示，例如，具体地说，为了 平滑保持元件(液晶等)中的上升，根据液晶的响应特性，将电压预先地施加到输入阶跃信 号中的上升部分，以便亮度级别逐渐地减小(校正处理)。具体地说，该处理在从黑显示上 升的情况下是重要的。在这时，基于运动矢量的量确定预先施加电压的范围，且例如，在该 示例的情况下，将电压预先地施加到4个点的像素范围，这与运动矢量的量(4点/v) —致。 此外，在预先地施加电压的情况下，可以对于每一像素确定施加到每一像素的电压。例如， 如图8B所示，可以施加电压以使得亮度级别以阶梯形的方式逐渐地减小。替代地，可以施 加电压以使得亮度级别以线性方式、而不以阶梯形的方式逐渐地减小。优选地以线性方式 减小亮度级别，因为有可能更加平滑上升。 图8C图示在将日本待审查专利公开No. 2005-43864中描述的过驱动技术应用于 其中执行以本发明的实施例应用的图像处理装置的校正处理的图像数据的情况下的操作 波形。在该情况下，如图8C所示，添加过驱动以使得输出具有山形波形的信号。因为以过 驱动施加高于目标电压的电压，所以对于校正处理预先地施加的电压也很高。因此，亮度级 别总体上高于在图8B的情况(根据本发明的第一实施例仅执行校正处理的情况)下的亮 度级别。
如基于图8A到图8C描述的那样，执行图像的显示操作，以使得在用户的视网膜中 积累的光量如图9所示在空间方向中改变。也就是说，在不执行根据本发明第一实施例的 过驱动和校正处理两者的情况下，在用户的视网膜中积累的亮度级别没有达到输入阶跃信 号的亮度级别，如双点划线的曲线所示，且显示高度延迟。因此，在保持型显示装置中产生 运动模糊。此外，在仅执行过驱动的情况下，在用户的视网膜中积累的亮度级别与输入阶跃 信号的亮度级别之间的差异小，且稍微地减小了显示的延迟。但是，因为仍存在延迟，所以 运动模糊抑制效果是不够的。另一方面，在执行根据本发明第一实施例的过驱动和校正处 理两者的情况下，在用户的视网膜中积累的亮度级别达到输入阶跃信号的亮度级别，如实 线的曲线所示，且可以看到亮度级别不急剧地改变，而是逐渐地减小。结果，充分地抑制了 眼睛跟踪综合效果，且在保持型显示装置中运动模糊抑制效果变得有效。
根据本发明第一实施例的图像显示系统的配置 接下来，参考图IO和图ll，将详细描述根据本发明第一实施例的图像显示系统lO 的功能配置，作为能够实现如上所述的功能的系统。图io是图示组成根据本发明第一实施 例的图像显示系统10的图像处理装置100的功能配置的框图。图11是图示组成根据本发 明第一实施例的图像显示系统10的显示装置200的功能配置的框图。
如图10和图11所示，根据本发明第一实施例的图像显示系统10包括图像处理 装置100，其处理从外部输入到图像处理装置100的输入图像数据，并输出显示图像数据 的；和保持型显示装置200，其实际上基于从图像处理装置100输入的显示图像数据而显示 图像。这里，术语"系统"意味着其中逻辑地集中多个装置(功能)的对象，且每个配置的 装置(功能)是否在相同外壳内无关紧要。因此，例如，就像电视接收机，存在在一个装置 中布置组成图像显示系统10的图像处理装置100和显示装置200作为要处理的对象的情 况，且存在仅处理单个对象的显示装置200作为单独的外壳的情况。此后，将详细描述组成 图像显示系统10的图像处理装置100和显示装置200的功能配置。
图像处理装置100的配置 如图IO所示，根据本发明第一实施例的图像处理装置IOO包括输入图像数据存储 部件110、运动矢量检测部件120、响应时间信息存储部件130、校正处理部件140和输出部 件160。 在输入图像数据存储部件110中，与多个连续帧中的每一个对应地存储从外部输 入到图像处理装置100的输入图像数据。更具体地说，例如，当将用以在待显示的帧中的显 示图像的输入图像数据输入到图像处理部件100时，将输入图像数据存储在输入图像数据 存储部件110中。此外，在将用以在随后显示的帧中显示图像的输入图像数据输入到图像 处理装置100的情况下，存储在随后显示的帧以前的帧中的输入图像数据并保持原样，且 用于运动矢量检测部件120中的运动矢量检测。例如，如果必要，存储在输入图像数据存储 部件110中的输入图像数据可以从时间上老的一个依次删除。 当将待显示的帧中的输入图像数据输入到运动矢量检测部件120时，例如，运动 矢量检测部件120从输入图像数据存储部件110中提取在待显示的帧以前的帧中的输入图 像数据。运动矢量检测部件120将待显示的帧中的输入图像数据与在待显示的帧以前的帧 中的输入图像数据进行比较。运动矢量检测部件120关注在显示图像中移动的对象上，并 基于对象移动的方向和距离来检测在待显示的帧中的输入图像数据的运动矢量。此外，就像第一实施例那样，运动矢量检测部件120可以是图像处理装置100中的一个组件，或者， 例如，可以是图像处理装置100外部的装置(比如MPEG解码器和IP转换器)中的一个组
件。在后一情况中，在图像处理装置ioo外部的装置中分开地检测输入图像数据的运动矢
量，并将其输入到图像处理装置100。 响应时间信息存储部件130与在显示装置200中的灰阶变化的量值对应地，存储 从当将驱动电压施加到显示装置200时直到当显示装置200显示与驱动电压对应的灰阶的 图像时的时间信息，也就是，指示保持型显示元件的响应时间的响应时间信息。作为将响应 时间信息存储在响应时间信息存储部件130中的格式，例如，存在以查找表(LUT)的格式
存储灰阶变化的量值以及与灰阶变化的量值对应的显示元件的响应时间的情况。替代地， 作为将响应时间信息存储在响应时间信息存储部件130中的格式，例如，存在预先地获得 指示在灰阶变化的量值与显示元件的响应时间之间的关系的函数，并将其存储在响应时间 信息存储部件130中的情况。在该情况下，将在待显示的帧中的输入图像数据与在待显示 的帧以前的帧中的输入图像数据进行比较，且对于每一像素计算灰阶变化的量值。通过存 储在响应时间信息存储部件130中的函数，将计算出的灰阶变化的量值转换为响应时间信 息。可以以比如RAM或ROM之类的硬件实现这种函数。 校正处理部件140对于组成帧的每一像素，基于输入图像数据、运动矢量和响应 时间信息，校正在待显示的帧以前的帧中输入图像数据中的像素值，其中从输入图像数据 存储部件110中提取所述输入图像数据，以运动矢量检测部件120检测所述运动矢量，并且 从响应时间信息存储部件130提取所述响应时间信息。作为校正的结果，产生显示图像数 据，且将产生的显示图像数据输出到输出部件160。 这里，校正处理部件140可以包括，例如，内插图像产生部件(在图中未图示)、显 示定时信息产生部件(在图中未图示)和图像合成部件(在图中未图示)。内插图像产生 部件产生插入在各帧之间的内插图像，其基于输入图像数据和运动矢量而输入。显示定时 信息产生部件基于响应时间信息，产生指示在经过预定时间之后显示内插图像时的定时的 显示定时信息。图像合成部件将产生的显示信息与输入图像数据进行合成。在这种配置 的情况下，内插图像产生部件基于运动矢量产生空间方向中、而不是时间方向中的内插图 像。通过利用取决于灰阶变化的显示量值的显示元件的响应时间的差异，显示定时信息产 生部件改变内插图像以显示定时信息，由此可以将空间方向中的改变转换为时间方向中的 改变。因此，通过将显示定时信息与输入图像数据进行合成，通过使用基于运动矢量容易地 产生的空间方向中的内插图像，可以获得类似于产生时间方向中的内插图像的情况中的效 果，也就是，实质上增大帧速的效果。 就像如上所述的配置那样，在不产生内插图像的情况下，可以采用其中通过使用 比如行进平均(travel average)滤波器之类的空间滤波器来直接校正像素值的配置。稍 后将关于后一情况的功能配置更具体地进行描述。 从校正处理部件140向输出部件160输入显示图像数据。输出部件160将输入显 示图像数据输出到显示装置200。
校正处理部件140的配置 这里，参考图12，将更详细地描述上述校正处理部件140的功能配置。图12是图 示根据第一实施例的校正处理部件140的功能配置的框图。
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如图12所示，校正处理部件140包括校正范围设置部件141、最大值最小值检测部 件142、边沿检测部件143、高频检测部件144、外部替换部件145、滤波器设置部件146、滤波 处理部件147、增益调整部件148、选择部件149和合成部件150。 校正范围设置部件141基于从运动矢量检测部件120输入的运动矢量来设置在输 入图像数据中校正像素值的校正范围。特别地，校正范围设置部件141检测在输入图像数 据中存在运动的区域(与运动对象对应的部分)，并将位于存在运动的区域中的像素设置 为校正范围。将关于所设置的校正范围的信息、和关于输入运动矢量的信息发送到最大值 最小值检测部件142、边沿检测部件143、高频检测部件144和滤波器设置部件146。
最大值最小值检测部件142基于从校正范围设置部件141发送的关于校正范围的 信息，检测在校正范围中输入图像数据(输入信号)的最大值和最小值。将关于所检测的 输入信号的最大值和最小值的信息发送到边沿检测部件143和外部替换部件145。
边沿检测部件143基于从校正范围设置部件141发送的关于校正范围的信息和关 于输入运动矢量的信息、以及从最大值最小值检测部件142发送的关于输入信号的最大值 和最小值的信息，检测输入图像数据(输入信号)中的边沿部分。边沿检测部件143不仅 检测边沿的位置(改变边沿部分)，而且还检测改变边沿部分中的边沿方向(是从低灰度级 向高灰度级改变的方向，还是从高灰度级向低灰度级改变的方向)。通过边沿方向的检测， 可以确定显示元件的响应是上升还是下降。将所检测到的关于改变边沿部分和边沿方向的 信息发送到选择部件149。 高频检测部件144基于从校正范围设置部件141发送的关于校正范围的信息，检 测在校正范围内具有输入图像数据中的空间频率的高频信号。这里，术语"高频信号"指的 是具有范围小于校正范围的半波长(1/2波长)的信号，如图13所示。也就是说，高频检测 部件144检测具有比校正范围的两倍短的波长的信号，作为高频信号。这是因为，在高频信 号的情况下，由于上升区域和下降区域两者都在校正范围内，所以可能不执行适当的处理。 将所检测到的高频信号输出到增益调整部件148，并且用于以滤波处理部件147的处理之 后的增益调整。 基于从最大值最小值检测部件142发送的关于输入信号的最大值和最小值的信
息，外部替换部件145通过使用最大值和最小值，关于输入图像数据(输入信号)执行外部
替换。将所替换的输入图像数据(输入信号)发送到滤波处理部件147。 基于输入图像数据、从校正范围设置部件141发送的关于校正范围和运动矢量的
信息和从响应时间信息存储部件130提取的响应时间信息，滤波器设置部件146设置用于
校正输入图像数据中的像素值的空间滤波器的特性，以使得当显示装置200显示待显示的
帧时，显示具有基于输入图像数据而设置的灰度级的图像。自然地，滤波器特性仅应用于位
于校正范围内的像素。作为根据第一实施例的空间滤波器，例如，可以使用比如低通滤波器
(LPF)之类的行进平均滤波器。作为根据第一实施例的滤波器特性，例如，存在待滤波的区
域、滤波器的抽头数目等。可以通过适当地设置滤波器矩阵的滤波器系数来实现这种滤波
器特性。将关于以这样的方式设置的滤波器特性的信息发送到滤波处理部件147。 这里，参考图14和图15，将描述滤波器特性的设置示例。图14和图15是图示通
过根据第一实施例的滤波器设置部件146的滤波器特性的设置示例的说明图。 图14图示对于显示元件(液晶等)的上升和下降设置彼此不同的滤波器特性的设置示例。在该示例中，滤波器仅应用于边沿的上升区域。在图14中，作为输入信号，例示 了在图中从左至右行进的四种类型的阶跃信号，且在四种类型的阶跃信号中，最大值(最 大亮度)、最小值(最小亮度)和边沿高度(在最大值与最小值之间的差)彼此不同。在图 14中，数值"255 "和"0 "指示每一像素的亮度。 如图14所示，虽然在每一像素中的像素值的校正量取决于灰阶变化的量值(在亮 度的最大值与最小值之间的差)而不同，但是可以设置其中滤波器仅应用于边沿的上升区 域的滤波器特性。特别地，虽然未在图13中图示，但是例如，可以设置如下所述的滤波器特 性。滤波器设置部件146获得关于以边沿检测部件143检测到的边沿方向的信息，并根据 改变边沿部分中的灰度级改变的方向来确定其是上升区域或下降区域。仅在将其确定为上 升区域的情况下，应用滤波器特性。 接下来，图15图示根据输入图像数据的运动矢量的量来设置空间滤波器中的抽 头数目的示例。在该示例中，滤波器的抽头数目与运动矢量的量成比例地改变。在图15中， 作为输入信号，例示了在图中从左至右行进的、具有彼此不同的行进量(运动矢量的量)的 四种类型的阶跃信号。从图中的左侧开始，存在静止图像的阶跃信号(行进量0点/v)、具 有2点/v的行进量的阶跃信号、具有4点/v的行进量的阶跃信号、和具有6点/v的行进 量的阶跃信号。在图15中，数值"255"和"0"指示每一像素的亮度。 在图15中图示的示例中，滤波器设置部件146设置其中将抽头数目设置为等于输 入图像数据的运动矢量的量的数目(像素数目)的滤波器特性(例如，当行进量是2点/v 时，抽头数目是2)。以这样的方式，当输入图像信号的运动矢量的量大时(当行进速度快 时)，滤波器的抽头数目增大。因此，当输入图像信号的运动矢量的量大时(当行进速度快 时)，可以以更小和更精确的像素值执行校正处理。因此，根据第一实施例的图像处理装置 IOO，当输入图像数据的运动矢量的量大时，可以更有效地抑制保持型显示装置200的运动模糊。 在显示装置200中待显示的帧以前的帧中，滤波处理部件147关于从外部替换部 件145发送的、在经历了外部替换之后的输入图像数据应用具有以滤波器设置部件146设 置的滤波器特性的滤波器。由此，校正位于校正范围内的像素的像素值。将其中校正像素 值的输入图像数据发送到增益调整部件148。根据第一实施例的滤波处理部件147关于经 历了外部替换之后的输入图像数据应用滤波器。但是，并不总是需要关于经历了外部替换 之后的输入图像数据应用滤波器，且可以关于输入图像数据本身应用滤波器。
为了防止高频中的错误，增益调整部件148基于从高频检测部件144发送的高频 信号，关于从滤波处理部件147发送的已校正的输入图像数据执行增益调整。将经历了增 益调整之后的输入图像数据发送到选择部件149。 例如，向选择部件149输入边沿检测部件143的检测结果、从边沿检测部件143发 送的关于改变边沿部分和边沿方向的信息、从滤波处理部件147发送的其中校正了像素值 的输入图像数据、从输入图像数据存储部件110中提取的其中未校正像素值的输入图像数 据本身等。选择部件149根据关于改变边沿部分和边沿方向的输入信息，选择其中以滤波 处理部件147校正像素值的输入图像数据、和其中不以滤波处理部件147校正像素值的输 入图像数据之一。此外，仅在选择部件149选择其中校正像素值的输入图像数据的情况下 (执行滤波处理)，选择部件149将其中校正了像素值的输入图像数据输出到合成部件150。
18更具体地说，例如，选择部件149在基于边沿方向确定改变边沿部分处于从低灰度级到高 灰度级的上升区域的情况下，选择其中校正了像素值的输入图像数据。另一方面，在基于边 沿方向确定改变边沿部分处于从高灰度级到低灰度级的下降区域的情况下，选择部件149 选择其中不校正像素值的输入图像数据。通过执行这种处理，可以仅对上升区域应用滤波 器，如图14描述的那样。 在第一实施例中，在滤波处理部件147的后级(rear stage)中安排选择部件149。 将以滤波处理部件147滤波处理的输入图像数据和从外部输入的输入图像数据本身两者 输入到选择部件149。选择部件149采用从滤波处理部件147输入的已滤波处理的输入图 像数据和从外部输入的输入图像数据中选择输入图像数据的方法。但是，不限于该方法。例 如，在以滤波处理部件147的滤波处理之前，选择部件149预先地确定是否执行滤波处理。 在选择部件149确定执行滤波处理的情况下(例如，在确定改变边沿部分处于上升区域的 情况下)，滤波处理部件147可以执行滤波处理。 在从选择部件149向合成部件150输入已滤波处理的输入图像数据的情况下，合 成部件150将从外部输入的输入图像数据本身(其中没有执行滤波处理)和已滤波处理的 输入图像数据合成，并向输出部件160输出合成的输入图像数据。另一方面，在未从选择部 件149向合成部件150输入已滤波处理的输入图像数据的情况下，合成部件150将未滤波 处理的、从外部输入的输入图像数据本身输出到输出部件160。
显示装置200的配置示例 在上文中，详细描述了图像处理装置100的功能配置。接下来，参考图ll，将描述 显示装置200的配置。如图11所示，显示装置200是保持型显示装置，且包括图像显示部 件210、源极驱动器220、栅极驱动器230和显示控制部件240。 图像显示部件210显示与从图像处理装置100输入的显示图像数据对应的图像。 例如，图像显示部件210是具有mXn的排列的点阵(dot-matrix)型显示器。作为图像显 示部件210的特定示例，例如，存在使用a-Si (非晶硅)TFT的有源矩阵型OLED(有机发光 二极管)显示器和LCD。 源极驱动器220和栅极驱动器230是用于驱动具有mX n排列的图像显示部件210 的驱动装置。在它们当中，源极驱动器220向数据线221提供数据信号，且栅极驱动器230 向扫描线231提供选择信号(地址信号)。 显示控制部件240基于从图像处理装置100输入到显示控制部件240的显示图像 数据，来控制图像显示部件210的驱动(源极驱动器220和栅极驱动器230的驱动)。更 具体地说，在必要的定时，显示控制部件240基于从图像处理部件100获得的显示图像数据 (视频信号)，输出要提供给每个驱动器(源极驱动器220和栅极驱动器230)电路的控制 信号。 在上文中，描述了根据第一实施例的图像处理装置100和显示装置200的功能的 示例。可以通过使用多用途构件和多用途电路来配置如上所述的每个组件，或可以以专用 于每个组件的功能的硬件来配置。替代地，CPU等可以具有每个组件的全部功能。因此，可
以根据当实现第一实施例时的技术水平适当地改变所使用的配置。
图像处理装置100的硬件配置 接下来，参考图16，将描述根据第一实施例的图像处理装置100的硬件配置。图16是图示根据第一实施例的图像处理装置的硬件配置的框图。 图像处理装置100主要包括CPU(中央处理单元)901、 R0M(只读存储器)903、 RAM(随机存取存储器)905、主机总线907、桥接器909、外部总线911、接口 913、输入装置 915、输出装置917、存储装置919、驱动器921、连接端口 923和通信装置925。
CPU 901用作计算处理装置和控制装置，并根据存储在ROM 903、 RAM
905、存储装置919、或可拆卸记录介质927中的各种程序来控制图像处理装置100 中的全部或一部分操作。ROM 903存储由CPU 901使用的程序、计算参数等。RAM 905临时 存储用于执行CPU 901的程序、在CPU 901的执行时适当地改变的参数等。CPU 901、 ROM 903、 RAM 905等与CPU总线的内部总线等相互连接。 主机总线907通过桥接器909连接到比如PCI (外围组件互连/接口 )总线之类 的外部总线911。 输入装置915是，例如，由用户操作的比如鼠标、键盘、触摸板、按钮、开关和手柄 之类的操作装置。输入装置915可以是，例如，利用红外线和另一无线电波的遥控装置(所 谓的遥控器)，或可以是与图像处理装置100的操作对应的比如蜂窝电话和PDA之类的外部 连接装置929。另外，例如，以基于由用户通过使用上述操作装置而输入的信息来产生输入 信号，并将输入信号输出到CPU 901的输入控制电路等来配置输入装置915。通过操作输入 装置915，使用图像处理装置100的用户可以向图像处理装置100输入各种数据，并指示操 作。 例如，以能够在视觉上或在听觉上向用户通知所获得的信息的装置，比如包括CRT 显示装置、液晶显示装置、等离子显示装置、EL显示装置和灯的显示装置，或比如包括扬声 器和耳机的音频输出装置，或比如打印机、蜂窝电话和传真机来配置输出装置917。特别地， 显示装置以文本或图像显示比如图像数据之类的各种信息。另一方面，音频输出装置将音 频数据等转换为声音。 存储装置919是用于数据存储的装置，将其配置为根据第一实施例的图像处理装 置100中的存储部件的示例，且包括，例如，比如HDD(硬盘驱动器)的磁存储部件装置、半 导体存储装置、光存储器装置、磁光存储装置等。存储装置919存储以CPU 901执行的程序、 各种数据、从外部获得的图像信号数据等。 驱动器921是用于记录介质的读取器/写入器，且被布置在外部或安装在图像信 号处理装置中。驱动器921读取在其中提供的可拆卸记录介质927 (比如磁盘、光盘、和磁光 盘、或半导体存储器)中存储的信息，并将该信息输出到RAM 905。驱动器921可以将信息 写到在其中提供的可拆卸记录介质927(比如磁盘、光盘、磁光盘和半导体存储器)上，并将 信息输出到RAM 905。可拆卸记录介质927是，例如，DVD介质、HD-DVD介质、蓝光介质、致 密闪速(注册商标)(CF)、存储棒、SD存储卡(安全数字存储卡)等。可拆卸记录介质927 可以是，例如，装备有无触点IC芯片的IC卡(集成电路卡)、电子器件等。
连接端口 923是，例如，用于直接将一装置连接到图像处理装置100的端口，比如 USB(通用串行总线)端口、IEEE 1394端口 (如，i. Link) 、SCSI (小型计算机系统接口 )端 口、 RS-232C端口和光学音频端子。外部连接装置929连接到连接端口 923，由此图像处理 装置IOO从外部连接装置929直接获得图像信号数据，并将图像信号数据提供到外部连接 装置929。
例如，以用于将通信装置925连接到通信网络10的通信装置的通信接口来配置通 信装置925。通信装置925是，例如，有线或无线LAN(局域网)、蓝牙、用于WUSB (无线USB) 的通信卡、用于光通信的路由器、用于ADSL(异步数字用户线)的路由器、或用于各种通信 的调制解调器。通过通信装置925，例如，可以在因特网和另一通信装置、以及显示装置200 之间发送与接收图像信号等。以有线或无线地连接到通信装置925的网络等来配置连接到 通信装置925的通信网络10，且例如，可以是因特网、用于某人的房屋的LAN、红外线通信或 卫星通信。 通过如上所述的配置，图像处理装置100从比如连接到连接端口 923或通信网络 10的外部连接装置929之类的各种信息源获得关于输入图像信号的信息，且可以将图像信 号发送到显示装置200。 根据第一实施例的显示装置200的硬件配置实质上与图像处理装置100的类似， 由此省略描述。 在上文中，描述了能够实现根据第一实施例的图像处理装置100和显示装置200 的功能的硬件配置的示例。可以通过使用多用途构件来配置如上所述的每个组件，或可以 以专用于每个组件的功能的硬件来配置。因此，可以根据当实现第一实施例时的时候的技 术水平适当地改变所使用的硬件配置。 根据本发明第一实施例的处理图像的方法中的处理流程 在上文中，详细描述了根据第一实施例的图像处理装置IOO和显示装置200的配 置。接下来，参考图17，将详细描述采用具有这种配置的图像处理装置100的根据第一实施 例的处理图像的方法。图17是图示根据第一实施例的处理图像的方法中的处理流程的流 程图。 在根据第一实施例的处理图像的方法中，处理从外部输入到图像处理装置100的 输入图像数据，由此产生要输出到保持型显示装置200的显示图像数据。
特别地，如图17所示，当将输入图像数据从外部输入到图像处理装置100时，在输 入图像数据存储部件110中存储输入图像数据(S101)，且同时将其输入到运动矢量检测部 件120。 当将在待显示的帧中的输入图像数据输入到运动矢量检测部件120时，例如，运 动矢量检测部件120从输入图像数据存储部件110中提取在待显示的帧以前的帧中的输入 图像数据。运动矢量检测部件120将在待显示的帧中的输入图像数据与在待显示的帧以前 的帧中的输入图像数据进行比较。运动矢量检测部件120关注在显示图像中移动的对象 上，并基于对象移动的方向和距离来检测在待显示的帧中的输入图像的运动矢量(S103)。 将检测到的运动矢量发送到校正处理部件140等。 接下来，当将在待显示的帧中的输入图像数据从外部输入到校正处理部件140 时，校正处理部件140从响应时间信息存储部件130中提取与在待显示的帧中的每一像素 的灰阶变化的量值对应的响应时间信息(S105)。基于从外部输入的输入图像数据、从运动 矢量检测部件120输入的运动矢量、和从响应时间信息存储部件130提取的响应时间信息， 校正处理部件140在待显示的帧以前的帧中，对于组成帧的每一像素，执行校正在输入图 像数据中的像素值的校正处理(S107)。作为校正处理的结果，产生显示图像数据，且校正处 理部件140将所产生的显示图像数据输出到输出部件160 (S109)。
当从校正处理部件140向输出部件160输入显示图像数据时，输出部件160将输 入显示图像数据输出到显示装置200 (Sill)。 这里，参考图18，将描述根据第一实施例的校正处理步骤(S107)的特定示例。图 18是图示根据第一实施例的校正处理的特定示例的流程图。 如图18所示，当从外部向校正处理部件140输入输入图像数据(S201)时，首先， 校正范围设置部件141基于从运动矢量检测部件120输入的运动矢量，设置用于校正输入 图像数据中的像素值的校正范围(S203)。特别地，校正范围设置部件141检测在输入图像 数据中存在运动的区域(与运动对象对应的部分)，并将位于存在运动的区域中的像素设 置为校正范围。此外，校正范围设置部件141将关于所设置的校正范围的信息、和关于输入 运动矢量的信息发送到最大值最小值检测部件142、边沿检测部件143、高频检测部件144、 滤波器设置部件146等。 接下来，基于从校正范围设置部件141发送的关于校正范围的信息，最大值最小 值检测部件142检测校正范围内的输入图像数据(输入信号)的最大值和最小值(S205)。 此外，最大值最小值检测部件142将关于所检测的输入信号的最大值和最小值的信息发送 到边沿检测部件143、外部替换部件145等。 接下来，基于从校正范围设置部件141发送的关于校正范围的信息和关于运动矢 量的输入信息、以及从最大值最小值检测部件142发送的关于输入信号的最大值和最小值 的信息，边沿检测部件143检测输入图像数据(输入信号)中的边沿区域(S207)。在这时， 边沿检测部件143不仅检测存在边沿的位置(改变边沿部分)，而且还检测改变边沿部分中 的边沿方向(是从低灰度级到高灰度级改变的方向，还是从高灰度级到低灰度级改变的方 向)。此外，边沿检测部件143将所检测到的关于改变边沿部分和边沿方向的信息发送到选 择部件149。 接下来，高频检测部件144基于从校正范围设置部件141发送的关于校正范围的 信息，检测在校正范围内具有输入图像数据中的空间频率的高频信号(S209)。这里，术语 "高频信号"指的是具有范围小于校正范围的半波长(1/2波长)的信号。也就是说，高频检 测部件144检测具有比校正范围的两倍短的波长的信号作为高频信号。这是因为，在高频 信号的情况下，由于上升区域和下降区域两者都在校正范围内，所以可能不执行适当的处 理。高频检测部件144将所检测到的高频信号输出到增益调整部件148，且输出的高频信号 用于以滤波处理部件147的处理之后的增益调整。 接下来，基于从最大值最小值检测部件142发送的关于输入信号的最大值和最小 值的信息，通过最大值和最小值，外部替换部件145关于输入图像数据(输入信号)执行外 部替换(S211)。外部替换部件145将所替换的输入图像数据(输入信号)发送到滤波处理 部件147。 接下来，当从外部向滤波器设置部件146输入在待显示的帧中的输入图像数据， 且从校正范围设置部件141向滤波器设置部件146发送关于校正范围和运动矢量的信息 时，滤波器设置部件146从响应时间信息存储部件130提取与待显示的帧中的每一像素的 灰阶变化的量值对应的响应时间信息(S213)。 基于输入图像数据、关于校正范围的信息、运动矢量和响应时间信息，滤波器设置 部件146设置用于校正输入图像数据中的像素值的空间滤波器的特性，以使得当显示装置
22200显示待显示的帧时，显示具有基于输入图像数据设置的灰度级的图像(S215)。作为根 据第一实施例的空间滤波器，例如，可以使用比如低通滤波器(LPF)之类的行进平均滤波 器。作为根据第一实施例的滤波器特性，例如，存在待滤波的区域、滤波器的抽头数目等。可 以通过适当地设置滤波器矩阵的滤波器系数来实现这种滤波器特性。滤波器设置部件146 将以这样的方式设置的关于滤波器特性的信息发送到滤波处理部件147。
接下来，在显示装置200中待显示的帧以前的帧中，滤波处理部件147关于从外部 替换部件145发送的、在经历了外部替换之后的输入图像数据应用具有以滤波器设置部件 146设置的滤波器特性的滤波器。由此，校正位于校正范围内的像素的像素值(S217)。此 外，滤波处理部件147将其中校正了像素值的输入图像数据发送到增益调整部件148。根据 第一实施例的滤波处理部件147关于经历了外部替换之后的输入图像数据应用滤波器。但 是，并不总是需要关于经历了外部替换之后的输入图像数据应用滤波器，且可以关于输入 图像数据本身应用滤波器。 为了防止高频中的错误，增益调整部件148基于从高频检测部件144发送的高频 信号，关于从滤波处理部件147发送的已校正的输入图像数据执行增益调整(S219)。增益 调整部件148将经历了增益调整之后的输入图像数据发送到选择部件149。
当边沿检测部件143的检测结果、从滤波处理部件147发送的其中已校正了像素 值的输入图像数据、从输入图像数据存储部件110提取的其中没有校正像素值的输入图像 数据本身等被输入到选择部件149时，选择部件149根据关于改变边沿部分和边沿方向的 输入信息，选择其中通过滤波处理部件147已校正了像素值的输入图像数据和其中没有通 过滤波处理部件147校正像素值的输入图像数据之一。特别地，例如，选择部件149基于边 沿方向确定改变边沿部分处于从低灰度级到高灰度级的上升区域，还是改变边沿部分处于 从高灰度级到低灰度级的下降区域(S221)。 作为该确定的结果，选择部件149在确定输入图像数据中的改变边沿部分处于上 升区域的情况下，选择其中校正了像素值的输入图像数据(S223)。然后，选择部件149将其 中已校正了像素值(执行了滤波处理)的输入图像数据输出到合成部件150(S225)。
另一方面，作为在步骤S221的确定的结果，选择部件149在确定输入图像数据 中的改变边沿部分处于下降区域的情况下，选择其中没有校正像素值的输入图像数据 (S227)。 最后，在从选择部件149向合成部件150输入已滤波处理的输入图像数据的情 况下，合成部件150将从外部输入的输入图像数据本身(其中没有执行滤波处理)和已 滤波处理的输入图像数据进行合成(S229)，并将合成的输入图像数据输出到输出部件 160(S231)。另一方面，在未从选择部件149向合成部件150输入已滤波处理的输入图像数 据的情况下，合成部件150将未滤波处理的从外部输入的输入图像数据本身输出到输出部 件160(S233)。 在第一实施例中，在通过滤波处理部件147的滤波处理之后执行通过选择部件 149的选择处理。选择部件149选择输入的已滤波处理图像数据和从外部输入的输入图像 数据之一。但是，不限于该情况。例如，在执行通过滤波处理部件147的滤波处理之前，选择 部件149预先地确定是否执行滤波处理。在选择部件149确定执行滤波处理的情况下(例 如，在确定改变边沿部分处于上升区域的情况下)，滤波处理部件147可以执行滤波处理。
第二实施例 接下来，将描述本发明的第二实施例。与在上述第一实施例中的相同的附图标记 用于指示实质上相同的组件，由此适当地省略描述。
整个图像处理装置的配置 图19图示根据本发明第二实施例的图像处理装置(图像处理装置300)的块配 置。图像处理装置300包括高帧速转换部件31、运动图像模糊特性检测部件32和运动图像 模糊改进处理部件33。根据第二实施例的图像显示系统中显示装置的配置类似于根据图 11中图示的第一实施例的图像显示系统10中的显示装置200的配置，由此省略描述。
高帧速转换部件31以帧为单位，关于从外部输入的输入图像数据(例如，比如电 视广播信号之类的运动图像信号)执行高帧速转换处理，并产生和输出已转换图像数据 (图像信号)。特别地，高帧速转换部件31关于具有第一帧速的输入图像数据执行高帧速 转换处理。高帧速转换部件31将作为结果获得的具有高于第一帧速的第二帧速的已转换 图像数据输出到运动图像模糊特性检测部件32和运动图像模糊改进处理部件33。高帧速 转换处理是在输入时的第一帧速低于在输出(显示)时的第二帧速的情况下执行的处理， 并指示通过在输入时组成运动图像的各帧之间形成和插入新的帧，而将第一帧速转换为高 于第一帧速的第二帧速的转换处理。 第一帧速指示当将运动图像输入到高帧速转换部件31时的运动图像的帧速。因 此，第一帧速可以是任意帧速。但是，这里，例如，第一帧速是当通过在图中未图示的成像装 置而成像运动图像时的帧速，也就是，图像拾取帧速。此外，此后，在不必要单独地区分运动 图像和与运动图像对应的运动图像数据的情况下，总体上将运动图像和运动图像数据简单 地称为运动图像。类似地，在不必要单独地区分帧和与帧对应的帧数据的情况下，将帧和与 帧对应的帧数据简单地称为帧。 运动图像模糊特性检测部件32对于从高帧速转换部件31提供的组成已转换图像 数据(图像信号)的每个帧，检测指示运动图像特性的信息(运动图像特性信息)。将所检 测到的运动图像模糊特性信息提供给运动图像模糊改进处理部件33。作为运动图像模糊特 性信息，例如，可以使用运动矢量。 此后，将运动矢量的值称为行进速度(行进量)，且将运动矢量的方向称为行进方 向。行进方向可以是二维平面上的任意方向。即使在行进方向是二维平面上的任意方向的 情况下，图像处理装置300也可以以完全相同的方式执行将在之后描述的各种处理。但是， 为了便于描述，假定行进方向是横向。此外，没有特别限制在一个帧中运动模糊特性信息的 所检测的数目。例如，可以对于一个帧仅检测一个运动模糊特性信息，或可以对于组成帧的 每一像素单独地检测一个运动模糊特性信息。替代地，将帧划分为一些块，且可以对于每个 划分的块单独地检测一个运动模糊特性信息。 基于与要以通过运动模糊特性检测部件32检测的运动模糊特性信息处理的帧所 对应的值，对于组成从高帧速转换部件11提供的已转换图像数据(图像信号)的每个帧， 根据显示面板(图像显示部件210)的特性，运动图像模糊改进处理部件33校正组成待处 理的帧的每一像素值。特别地，运动图像模糊改进处理部件33根据待处理的帧中运动图像 模糊特性(运动图像模糊特性信息的值)的特性和图像显示部件210的特性，校正待处理 的帧的每一像素值，以使得当显示装置200执行显示时抑制运动图像模糊。将以这种校正
24处理产生的图像数据(显示图像数据)输出到图像显示装置200。
运动图像模糊改进处理部件的配置示例 图20图示运动图像模糊改进处理部件33的块配置。运动图像模糊改进处理部件 33包括信号特性检测部件331、校正处理部件332、校正量调整部件333和相加部件334。
信号特性检测部件331通过使用运动图像模糊特性信息(例如，运动矢量，此后同 样如此)，从图像信号(已转换图像数据；此后在适当的地方应用相同的)检测在校正处理 部件332中的校正处理时使用的预定信号特性信息。作为这种信号特性信息，例如，存在 MAX/MIN信息、空间高频信息、空间低频信息和边沿方向信息。在它们当中，MAX/MIN信息意 味着包括预定校正范围内(与将在之后描述的搜索范围对应的范围)亮度的最小值(MIN 值，最小像素值)及其像素位置，以及亮度的最大值(MAX值，最大像素值)及其像素位置的 信息。边沿方向信息是指示在图像信号中待校正的改变边沿部分处于从低灰度级到高灰度 级的上升方向，还是处于从高灰度级到低灰度级的下降方向的信息。将在之后详细描述信 号特性检测部件(图23到图26C)。 校正处理部件332通过使用在信号特性检测部件331中检测到的信号特性信息、 和在运动图像模糊特性检测部件32中检测到的运动图像模糊特性信息，来通过关于图像 信号执行将在之后描述的空间LPF(低通滤波)处理和空间HPF(高通滤波)处理，对于每 一像素校正图像信号中的像素值。将这种已处理的图像信号(校正信号)输出到校正量调 整部件333。校正处理部件332有时可以执行校正处理而不使用信号特性信息。
执行如上所述的LPF处理和HPF处理，例如，如图21A到图21C所示。
例如，如图21A中的箭头指示的，LPF处理是其中在与行进量对应的校正范围内， 图像信号中改变边沿部分的斜率变得平缓的滤波处理丄PF处理也是运动自适应型，且例如 是二次微分(secondary differentiation)的滤波处理。如将在之后描述的，LPF处理是 根据边沿方向(上升方向或下降方向)的不对称处理。 例如，如图21B中的箭头指示的，HPF处理是其中在与行进量对应的校正范 围内，在图像信号的改变边沿部分的两端的附近(顶部和底部的附近)提供突出部分 (projection)区域的滤波处理。特别地，在改变边沿部分的顶部(高灰度级侧)附近，提供 到高灰度级方向的被称为上冲区域的突出部分区域，且在改变边沿部分的底部(低灰度级 侧)附近，提供到低灰度级方向的被称为下冲区域的突出部分。 当结合这种LPF处理和这种HPF处理时(执行两个处理)时，例如，如图21C中的 箭头指示的那样产生滤波处理。设置将在之后描述的每个滤波器系数，以使得在结合和执 行LPF处理和HPF处理之后的改变边沿部分成直线波形。 这里，如图21A到图21C指示的，在如上所述的滤波处理时，根据行进量设置校正 范围，且如图22所示，滤波器的抽头数目根据行进量而改变(增大)。这是因为，当行进量 改变时，通过滤波处理的有效波形也改变。特别地，根据图22，例如，在行进量是偶数的情况 下，LPF处理的抽头数目是(行进量-l)，且HPF处理的抽头数目是(行进量+l)。由此，总 是将每个滤波处理的抽头数目设置为奇数，而不论行进量的值如何。这是因为，在具有偶数 的抽头数目的滤波处理中，波形在边沿的两端不是双向对称的。
将在之后详细描述校正处理部件332 (图27到图40)。 校正量调整部件333通过使用运动图像模糊特性信息执行滤波处理(校正处理)
2的增益调整，从而在校正处理部件332中的校正处理时，防止通过滤波器的抽头数目的切
换而产生的接口处的阶跃。将在之后详细描述校正量调整部件333(图41)。 相加部件334通过将输入到运动图像模糊改进处理部件33、并已校正处理的初始
图像信号和从校正量调整部件333输出的已校正量调整的图像信号(经历了校正量调整之
后的校正信号)相加，来产生和输出显示图像数据。 信号特性检测部件的配置示例 接下来，参考图23到图26C，将详细描述信号特性检测部件331。图23图示信号 特性检测部件331的块配置示例。信号特性检测部件331包括MAX/MIN检测部件331A、空 间高频检测部件331B、空间低频检测部件331C和边沿方向检测部件331D。
MAX/MIN检测部件331A通过使用运动图像模糊特性信息，从图像信号检测上述 MAX/MIN信息。将所检测到的MAX/MIN信息提供给空间高频检测部件331B、空间低频检测 部件331C和边沿方向检测部件331D，并作为信号特性信息之一输出到校正处理部件332。
特别地，如图24A所示，MAX/MIN检测部件331A在具有行进量两倍的尺寸的搜索 范围(=在K抽头数目-DX2+1}的数目的像素范围中)中检测MIN值及其像素位置以 及MAX值及其像素位置。在那时，例如，如图24B所示，当检测到MIN值及其像素位置时，在 搜索范围内根据在感兴趣的预定像素到每一像素值之间的距离以正向对每一像素值加权 之后执行检测处理。当检测到MAX值及其像素位置时，根据在上述感兴趣的像素到每一像 素值之间的距离以负向对每一像素值加权之后执行检测处理。以这种方式执行检测处理以 防止当检测到MAX/MIN信息时由噪音等引起的错误检测，且可以通过执行加权、并选择搜 索范围内接近感兴趣的像素的位置中的像素值，来改进抗噪声特性。 例如，如图25所示，根据搜索范围中的高频信号量的增大(根据空间频率的增 大)，调整在正向的权重和在负向的权重之一或两者以增大。特别地，这里，当高频信号量的 值是O或更大且小于Hll时权重是恒定值。当高频信号量的值是Hll或更大且小于H12时 权重线性地增大。当频率信号量的值是H12或更大时权重再次是恒定值。这是因为，由于 将在之后描述的边沿方向检测部件331D中边沿方向的错误确定很可能发生在具有高空间 频率的区域(高频)中，且通过在这种高频区域中增大权重，减少高频中的错误确定。
基于MAX/MIN信息和运动图像模糊特性信息，空间高频检测部件331B在搜索范围 中检测图像信号的空间高频信息(高通信号量)，并输出空间高频信息作为信号特性信息 之一。 基于MAX/MIN信息和运动图像模糊特性信息，空间低频检测部件331C在搜索范围 中检测图像信号的空间低频信息(低通信号量)，并输出空间低频信息作为信号特性信息 之一。 边沿方向检测部件331D基于MAX/MIN信息和运动图像模糊特性信息，获得图像信 号中的改变边沿部分和边沿方向。这是因为，通过校正处理部件332的校正处理取决于边 沿方向处于上升方向还是下降方向而不同。也就是说，虽然将在之后详细描述，但校正处理 部件332根据所获得的边沿方向来确定是否要执行LPF处理，并确定在HPF处理时的滤波 器系数。 特别地，例如，以图26A到图26C图示的这种方式，边沿方向检测部件331D获得边 沿方向。也就是说，例如，如图26A所示，在运动矢量的行进方向是图中从左至右的方向的情况下，当与MIN值的像素位置(MIN位置)相比MAX值的像素位置(MAX位置)在右侧时，
边沿方向检测部件33ID确定边沿方向为下降方向。在该行进方向的情况下，例如，如图26B
所示，当与MAX位置相比MIN位置在右侧时，边沿方向检测部件33ID确定边沿方向为上升
方向。例如，如图26C所示，在MIN位置和MAX位置处于相同位置的情况下，因为在搜索范
围内没有改变边沿部分，所以边沿方向检测部件331D确定不通过校正处理部件332执行校
正处理，这将在之后描述。 校正处理部件的配置示例 接下来，参考图27到图40C，将详细描述校正处理部件332。图27图示校正处理部 件332的块配置示例。校正处理部件332包括第一边沿替换处理部件332A、 LPF处理部件 332C、LPF增益控制部件332E，作为在图21A中图示的LPF处理中的块。校正处理部件332 还包括第二边沿替换处理部件332B、HPF处理部件332D、HPF增益控制部件332F，作为在图 21B中图示的HPF处理中的块。也就是说，校正处理部件20具有LPF处理中的块和HPF处 理中的块的并行配置。此外，校正处理部件332包括相加部件332G。 第一边沿替换处理部件332A通过使用信号特性信息和运动图像模糊特性信息， 关于图像信号执行将在之后描述的第一边沿替换处理，并由此产生和输出用于LPF处理部 件332C中的校正处理的第一替换信号(与LPF处理的先前处理对应)。第二边沿替换处 理部件332B通过使用信号特性信息和运动图像模糊特性信息，关于图像信号执行将在之 后描述的第二边沿替换处理，并由此产生和输出用于HPF处理部件332D中的校正处理的第 二替换信号(与HPF处理的先前的处理对应)。执行这种替换处理以增大到自然图像的回 转速率。特别地，当关于包括图像拾取模糊且其中的边沿暗的图像执行滤波处理时，执行替 换处理，以便防止改变边沿部分的坡度过于平缓而超过期望，且在具有黑边沿等的图像中 减少副作用。因此，例如，在没有图像拾取模糊的自动反射式幻灯机(telop)图像或动画等 中，并不总是需要执行边沿替换处理。 特别地，第一边沿替换处理部件332A和第二边沿替换处理部件332C如例如，图28 的部分(A)到部分(C)所示那样的执行边沿替换处理。 第一边沿替换处理部件332A通过使用运动图像模糊特性信息、和作为信号特性 信息(MAX/MIN信息)的最大值和最大位置以及最小值和最小位置，来执行第一边沿替换处 理(MAX/MIN替换(外部替换))。特别地，例如，如在图28的部分(A)和部分(B)中所示 的，第一边沿替换处理部件332A在搜索范围内的最小位置和最大位置之间的像素区外，以 最小值替换最小位置外的像素值(最小(MIN)替换)，并以最大值替换最大位置外的像素值 (最大(MAX)替换)。通过在执行这种第一边沿处理之后执行LPF处理，可以抑制在改变边 沿部分中从初始图像信号的相移。 第二边沿替换处理部件332B通过使用运动图像模糊特性信息、和作为信号特性 信息(MAX/MIN信息)的最大值和最大位置以及最小值和最小位置，来执行第二边沿替换处 理(MAX/MIN替换(外部替换)和三点替换)。特别地，类似于如上所述的第一边沿替换处 理，例如，如图28的部分(A)到部分(C)所示，第二边沿替换处理部件332B在搜索范围内的 最小位置和最大位置之间的像素区外，执行MAX/MIN替换(外部替换)。此外，第二边沿替 换处理部件332B以最小值、最大值和在最小位置和最大位置之间的中部附近的像素(最靠 近在最小值和最大值之间的中部的像素)的像素值来替换像素区中的像素值，由此以三个
27点的像素值替换像素区中的像素值(三点替换)。不通过执行以最小值和最大值的两点替 换，而是通过执行这种三点替换，可以通过第二边沿替换有效地抑制改变边沿部分的相移。
更具体地说，第一边沿替换处理部件332A执行第一边沿替换处理，例如，如图29A 到图30B所示。在这些图中，纵轴指示亮度级别，且横轴指示像素位置。图29A图示最大位 置和最小位置在搜索范围之外的情况，图29B图示仅最大位置和最小位置之一 (这里，最大 位置)在搜索范围之外的情况，且图29C图示最大位置和最小位置都在搜索范围之内的情 况。图30A和图30B图示搜索范围不在最小位置和最大位置之间的像素区内的情况。
第二边沿替换处理部件332B执行第二边沿替换处理，例如，如图31A到图32B所 示。图31A图示最大位置和最小位置都在搜索范围之外的情况，图31B图示仅最大位置和 最小位置之一 (这里，最大位置)在搜索范围之外的情况，且图31C图示最大位置和最小位 置都在搜索范围之内的情况。图32A和图32B图示搜索范围不在最小位置和最大位置之间 的像素区内的情况。也就是说，如图31A到图31C所示，在最大位置和最小位置之间的中间 点在像素区内的情况下，如上所述执行三点替换。另一方面，如图32A和图32B所示，在中 间点不在最大位置和最小位置之间的像素区内的情况下，类似于第一边沿替换处理，仅执 行MAX/MIN替换。也就是说，在该情况下，将在之后描述的通过HPF处理的校正量是零。
LPF处理部件332C通过使用运动图像模糊特性信息，通过关于从第一边沿替换处 理部件332A输出的第一替换信号执行上述LPF处理来产生和输出LPF处理信号。例如， 如图33所示，LPF处理部件332C包括固定滤波器系数保存部件332C1和行进平均滤波器 部件332C2。固定滤波器系数保存部件332C1保存当执行LPF处理时使用的固定滤波器系 数。行进平均滤波器部件332C2实际上通过使用固定滤波器系数和运动图像模糊特性信息 来执行LPF处理。这里，虽然行进平均滤波器用作执行LPF处理的滤波器的示例，但可以使 用另一LPF。 如上所述，根据边沿方向确定是否执行通过使用这种LPF处理的校正处理。特别 地，在边沿方向是从低灰度级到高灰度级的上升方向的情况下，执行通过使用LPF处理的 校正处理。另一方面，在边沿方向是从高灰度级到低灰度级的下降方向的情况下，不执行通 过使用LPF处理的校正处理。 HPF处理部件332D通过使用运动图像模糊特性信息和信号特性信息，通过关于从 第二边沿替换处理部件332B输出的第二替换信号执行上述HPF处理来产生和输出HPF处 理信号。例如，如图34所示，HPF处理部件332D包括可变滤波器系数计算部件332D1和高 通滤波器部件332D2。可变滤波器系数计算部件332D1根据运动图像模糊特性信息和信号 特性信息计算滤波器系数变量。高通滤波器部件332D2实际上通过使用可变滤波器系数和 运动图像模糊特性信息来执行HPF处理。 在这些滤波处理部件当中，LPF处理部件332C执行LPF处理，如例如，图35A和图 35B所示。图35A图示关于从黑电平转变到白电平的上升阶跃边沿线性地应用通过LPF处 理的校正图案(行进量=6)的情况的校正图案。图35B图示在那种情况下的运动图像模 糊的曲线(运动画面响应曲线)。从这些图可以理解，当对从黑电平到白电平的阶跃边沿形 成行进量宽度的坡度(LPF处理的校正图案)时，例如，可以执行具有简单平均的LPF处理 (线性连接的校正图案)。还从以VA(垂直对准)方法的液晶面板的模拟，获得了这种校正 图案优选的结果。
但是，在从灰度级电平到白电平的上升边沿中，可以理解在上述简单的LPF处理 中没有获得足够的效果，且与从黑电平的上升边沿的情况相比，相位以行进方向移动。因 此，作为对这些的对策，可以理解当对从灰度级电平到白电平的阶跃边沿形成行进量宽度 的坡度(LPF处理的校正图案)时，例如，如图36A和图36B所示，在下降到黑电平侧的方向 中的校正图案是优选的。图36A图示希望施加到从灰度级电平转变到白电平的上升阶跃边 沿的校正图案(行进量=6)。图36B图示在那种情况下的运动图像模糊的曲线(运动画面 响应曲线)。 另一方面，HPF处理部件332D例如，如图37A和图37B所示，通过上述LPF处理和 HPF处理的结合来执行HPF处理。图37A图示在结合LPF处理和HPF处理(行进量=6) 的情况下的校正图案。图37B图示在那种情况下的运动图像模糊的曲线(运动画面响应曲 线)。作为校正图案的基础，通过使用固定初始系数执行HPF处理。但是，因为优选地在靠 近白电平的一侧执行上述行进量宽度的LPF处理，所以为了维持这种校正图案，取决于上 升边沿中的灰度级，使用在靠近LPF —侧上设置HPF处理的滤波器系数的计算公式(将在 之后详细描述)。在图37A和图37B中，在接近阶跃响应(在液晶响应时间是零的情况下， 响应是以阶梯形状)的方向中运算其中液晶的响应缓慢的像素和在靠近HPF处理的一侧上 的像素的平均值。 以这样的方式，在HPF处理部件332D中，设置在HPF处理时的滤波器系数，以使得 可以通过以HPF处理部件332D的HPF处理与以LPF处理部件332C的LPF处理的结合，来 在HPF处理部件332D中获得最优校正图案。 特别地，设置在HPF处理时的滤波器系数，以使得上升边沿的校正图案例如，如图 38的部分(A)到部分(E)所示。，在从黑电平上升到白电平时，抑制在HPF处理时的滤波器系数的值，以便执行以 行进量的LPF处理(参考图38的部分(B))。
在从低灰度级上升时，抑制在HPF处理时的滤波器系数的值，以使得在下冲区域
中(前冲(preshoot)区域)的突出部分没有被遮住(参考图38的部分(C))。，在从灰度级电平上升到白电平时，抑制在HPF处理时的滤波器系数的值，以使得
下冲区域(前冲区域)中的突出部分不会过大(参考图38的部分(D))。
在从低灰度级上升时，抑制在HPF处理时的滤波器系数的值，以使得在上冲区域
中的突出部分不会过大(参考图38的部分(E))。 另一方面，设置在HPF处理时的滤波器系数，以使得下降边沿的校正图案例如，如 图38的部分(F)到部分(J)中所示。
在灰度级电平中，抑制在HPF处理时的滤波器系数的值，以使得在上冲区域(前 上(preover)区域)中的突出部分不会过大(参考图38的部分(H))。
在下降到低灰度级时，抑制在HPF处理时的滤波器系数的值，以使得在下冲区域 中的突出部分不会过大(参考图38的部分(H)和部分(I))。
在下降到黑电平时，在HPF处理时的滤波器系数是零，且不执行HPF处理(参考 图38的部分(G)和部分(J))。 以这样的方式，调整在HPF处理时的滤波器系数以取决于边沿方向改变。特别地， 在边沿方向是上升方向的情况下调整滤波器系数以靠近LPF处理侧(垂直地不对称)，而在边沿方向是下降方向的情况下调整滤波器系数以使得上冲区域中的突出部分和下冲区域 中的突出部分(在改变边沿部分的两端处的突出部分)在尺寸上彼此相同(垂直地对称)。 更具体地说，在边沿方向是上升方向的情况下，调整在HPF处理时的滤波器系数，以使得在 下冲区域中的突出部分大于上冲区域中的突出部分。这是因为，由于在从灰度级电平上升 到白电平时HPF处理的效果趋向于被削弱，通过以这样的方式调整滤波器系数来增加HPF 处理的效果。 优选地调整与在上冲区域中的突出部分的尺寸对应的滤波器系数和与在下冲区 域中的突出部分的尺寸对应的滤波器系数，以使得所校正的图像信号(已校正信号)中的 像素值在信号的动态范围内。这是因为，当在改变边沿部分的两端处的这种突出部分与动 态范围的边沿(黑电平和白电平)接触时，校正图案的波形失真，且HPF处理的效果被削 弱。 此外，在上冲区域中的突出部分和下冲区域中的突出部分在尺寸上彼此不同的情 况下，优选地调整在HPF处理时的滤波器系数，同时保持其突出部分尺寸的比率。这是因 为，在从低灰度级到低灰度级的小幅度改变的情况下，在HPF处理的初始系数中校正量过 大。 此外，优选地根据搜索范围内(校正范围内)的空间频率改变在HPF处理时的滤 波器系数。这是因为，例如，存在HPF处理在低空间频率(就像灯信号的情况那样)以及高 空间频率的区域中失败的可能性，所以避免HPF处理中的这种失败。 此外，优选地根据与在搜索范围内(校正搜索内)的最小值和最大值之间的差值 对应的边沿幅度的尺寸改变在HPF处理时的滤波器系数。这是因为，当不改变滤波器系数 时，在具有大的幅度的改变边沿部分中校正量过大。 如上所述的HPF处理的滤波器系数是例如，通过使用以下的公式(1)到公式(5) 获得的。在这些公式当中，公式(1)到公式(3)是在边沿方向处于上升方向的情况下的计 算公式。公式(4)和公式(5)是在边沿方向处于下降方向的情况下的计算公式。在计算这 种滤波器系数时，首先，获得在(行进量+l)的抽头的两端的抽头系数，且获得在那些抽头 系数之间的抽头系数。当在抽头两端的系数是"am"和"ap"(将在向右行进的上升边沿的 左端的系数定义为"am"，且将在右端的系数定义为"即")，且以取决于边沿幅度的初始系 数获得的校正图案达到预定阈值时，删去(clip)这些"am"和"即"(参考图38)。
〈上升>
MIN m
am, =-......(1)
'"'(MIN-MAX)
(Th2 —MAX) 门、
m2 (MIN-MAX)
Th2 :固定值
am —區X (a迈i ， am2 ， am—in—u—gain)
_ (Th「MAX)MAX apl — (MIN-MAX) W
WTh, = W _ J + A (W 一 MIN). am in u gam + MIN S 0)(W — MIN).(l — a.)
Thl = W--v ga'n + A((W - MIN) a m m u gain + MIN > 0) ap = MAX(apl，apinugain) am in u gain = a迈in r in_gain ap in u gain = ap in r in_gain am in u， ap in u :上升初始系数 in_gain :MAX-MIN的函数 A :MIN的函数 V:行进量(抽头数目-1) 〈下降>
應 .(4)
apl =,、 …"、……(5)
""(MIN-MAX)
am = MAX (aml ， am—in—d—gain) MIN (MIN-MAX)
ap = MAX(apl，apindgain)
am in d gain = a迈in r in—gain
ap in d gain = ap in r in—gain
am in d ， ap in d :下降初始系数 这里，参考图38，将详细描述公式(1)到公式(5)。首先，因为在边沿方向处于上升 的情况下，和边沿方向处于下降的情况下分别存在两个初始系数，所以存在总计四个系数。 基本上，以这种初始系数配置HPF。为了执行关于初始系数的各种计算，使用从处理部件的 中心的行进量两倍的像素区(搜索范围)内所检测到的最小值和最大值。
如在图38的部分(A)到部分(E)所示的，存在黑电平的总共三个阈值、取决于最 小值的阈值Thl、和作为大于白电平的亮度级别的固定值的阈值Th2。在上升方向的改变边 沿部分中，为了设置动态范围内的校正量相加信号，例如，建立在黑电平中删去在图38的 部分(D)的虚线的圆圈中所示的像素的条件公式作为公式(1)。在那种情况下，当最大值大 时，以公式(2)删去像素。在那时系数反映"am"(与在改变边沿部分的下侧上的突出部分 (下冲区域中的突出部分)对应)。以公式3在阈值Thl上删去在图38的部分(E)的虚线 的圆圈中所示的像素，由此实现将HPF处理改变到靠近LPF处理侧。这里，以根据最小值和 行进量(抽头数目-1)自动地改变的部分和调整部分(将在之后描述的校正值)A来配置 阈值Thl。在图像显示部件210由VA方法的液晶面板组成的情况下，从实验可以理解，在单 一像素结构中，当调整部分A是零时阈值Thl是最优的。另一方面，当阈值Thl低于自动 地设置的值时，在子像素结构中有效地执行HPF处理。将调整部分A定义为通过将最小值 的函数乘以根据抽头数目的增益所获得的值。在最大值小的情况下，因为对于校正量来说 初始系数过大，所以根据最大值自动地调整校正量。在那时系数反映"即"(与在改变边沿 部分的上侧上的突出部分(上冲区域中的突出部分)对应)。 另一方面，仅以黑电平的阈值调整在下降方向中的改变边沿部分。在黑电平上删 去图38的部分(H)的下侧上的虚线的圆圈中所示的像素的条件公式是公式(4)。此外，在
31以公式(5)在黑电平上删去该像素的情况下，在图38的部分(H)的上侧上的虚线的圆圈中 的像素一起操作，且校正量减少。 返回到图27，LPF增益控制部件332E基于信号特性信息中的图像拾取模糊量的值 (在图23中未图示)、和空间高频信息的值(高频信号量)，来关于从LPF处理部件332C输 出的LPF信号执行增益控制。 特别地，例如，如图39A所示，根据图像拾取模糊量改变在LPF处理时滤波器的增 益(LPF增益)的量值。更具体地说，这里，当图像拾取模糊量的值是O或更大且小于dll 时，LPF增益等于零。当图像拾取模糊量的值是dll或更大且小于d12时，LPF增益线性地 增大。当图像拾取模糊量的值是dl2或更大时，LPF增益再次是恒定值。这是因为，在关于 包括图像拾取模糊的图像信号执行LPF处理的情况下，因为在其中图像拾取模糊量大的图 像信号中执行LPF处理以将改变边沿部分倾斜等于或大于期望运动矢量的倾角，所以存在 需要在LPF处理时减小增益的情况。 例如，如图39B所示，根据在上述搜索范围(校正范围)中的空间高频信息(高频 信号量)，在LPF处理时的滤波器的增益(高频增益)的量值改变。更具体地说，这里，当高 频信号量的值是0或更大且小于H21时，高频增益是恒定值。当高频信号量的值是H21或 更大且小于H22时，高频增益线性地减小到零。当高频信号量的值是H22或更大时，高频增 益是恒定值零。这是因为，在搜索范围内存在多个改变边沿部分的高频信号中，由于在以边 沿方向检测部件331D的边沿方向确定中很可能发生确定错误，所以根据高频信号量的值 的增大来减小在LPF处理时的增益。 接下来，HPF增益控制部件332F基于信号特性信息中的空间高频信息的值(高频 信号量)、和空间低频信息的值(低频信号量)，关于从HPF处理部件332D输出的HPF信号 执行增益控制。 特别地，首先，例如，类似于图39B中图示的情况，根据搜索范围(校正范围)中的 空间高频信息(高频信号量)，在HPF处理时的滤波器的增益(高频增益)的量值改变。这 是因为，在搜索范围内存在多个改变边沿部分的高频信号中，由于在以边沿方向检测部件 331D的边沿方向确定中很可能发生确定错误，且很可能发生HPF处理失败，所以根据高频 信号量的值的增大来减小在HPF处理时的增益。 例如，如图40A所示，根据在搜索范围(校正范围)中的空间低频信息(低频信号 量)，在HPF处理时的滤波器的增益(低频增益)的量值改变。这里，当低频信号量的值是O 或更大且小于Lll时，低频增益是恒定值。当低频信号量的值是Lll或更大且小于L12时， 低频增益线性地增大。当低频信号量的值是L12或更大时，低频增益再次是恒定值。这是 因为，例如，就像灯信号的情况下那样，在关于低频信号执行HPF处理的情况下，将大的校 正量应用于细微的坡度，且可能发生HPF处理的失败。 此外，例如，如图40B所示，根据与在最小值和最大值之间的差值(MAX/MIN差值) 对应的边沿幅度的量值，在HPF处理时的滤波器的增益(HPF幅度增益)的量值改变。这里， 当MAX/MIN差值是0或更大且小于Mil时，HPF幅度增益的值从0线性地增大。当MAX/MIN 差值是Mll或更大且小于M12时，HPF幅度增益的值是恒定值。当MAX/MIN差值是M12或 更大且小于M13时，HPF幅度增益的值线性地减小。当MAX/MIN差值是M13或更大时，HPF 幅度的值再次是恒定值。由此，防止在具有大的边沿幅度的改变边沿部分处校正量过大。
例如，如图40C所示，上述校正值A的量值根据最小值的量值而改变。这里，当最 小值是0或更大且小于M21时，校正值A线性地增大。当最小值是M21或更大且小于M22 时，校正值A是恒定值。当最小值是M22或更大且小于M23时，校正值A线性地减小到负 值。当最小值是M23或更大时，校正值A再次是恒定值(负值)。 接下来，相加部件332G通过将从LPF增益控制部件332E输出的增益受控的LPF信 号和从HPF增益控制部件332F输出的增益受控的HPF信号相加，来产生并输出校正信号。
校正量调整部件的配置示例 接下来，参考图41，将详细描述校正量调整部件333。图41图示校正量调整部件 333中的调整处理的示例。 图41图示在LPF处理和HPF处理时的滤波器的增益(行进量增益)的量值根据 运动矢量的绝对值(运动矢量的量，和行进量)改变。因为通过切换抽头(仅奇数)在边 界产生阶跃，所以增益根据运动矢量的绝对值变化，以使得在抽头的切换定时不产生校正 量的大的变化。 图像处理部件300的操作 接下来，将描述根据第二实施例的图像处理装置300的操作。因为根据第二实施 例的图像显示系统中的显示装置的操作类似于根据第一实施例的图像显示系统中显示装 置200的操作，故将省略描述。 如图19所示，在图像处理装置300中，对于每个帧从外部输入的输入图像数据在 高帧速转换部件31中经历高帧速转换处理，且由此产生转换图像数据(图像信号)。接下 来，在运动模糊特性检测部件32中，从转换图像数据中检测运动图像模糊特性信息，并将 其输出到运动图像模糊改进处理部件33。在运动图像模糊改进处理部件33中，通过使用运 动图像模糊特性信息，关于转换图像数据(图像信号)执行校正处理(运动图像模糊改进 处理)，且由此产生显示图像并将其输出到显示装置200。 在这时，如图20所示，在运动图像模糊改进处理部件33中，首先，在信号特性检测 部件331中检测信号特性信息。在校正处理部件332中，通过使用信号特性信息和运动图像 模糊特性信息，关于图像信号执行校正处理。接下来，在校正量调整部件333中，关于在经 历了校正处理之后的校正信号执行校正量的调整处理。在相加部件334中，将从校正量调 整部件333输出的已调整处理的校正信号与初始图像信号相加，由此产生显示图像数据。
在这时，在校正处理部件332中，关于图像信号执行例如，如图21A到图21C中所 示的LPF处理和HPF处理，由此产生校正信号。 特别地，如图27所示，首先，在LPF处理中，在第一边沿替换处理部件332A中，关 于图像信号执行上述第一边沿替换处理，由此产生第一替换信号。接下来，在LPF处理部 件332C中，关于该第一替换信号执行LPF处理，由此产生LPF信号。在LPF增益控制部件 332E中，关于该LPF信号执行上述LPF增益控制。另一方面，首先，在HPF处理中，在第二边 沿替换处理部件332B中，关于图像信号执行上述第二边沿替换处理，由此产生第二替换信 号。接下来，在HPF处理部件332D中，关于该第二替换信号执行HPF处理，由此产生HPF信 号。在HPF增益控制部件332F中，关于该HPF信号执行上述HPF增益控制。最后，在相加 部件332G中，将从LPF增益控制部件332E输出的增益受控的LPF信号和从HPF增益控制 部件332F输出的增益受控的HPF信号相加，由此产生校正信号。
33
LPF处理的操作和效果 这里，参考图42到图46，通过与比较示例的比较，将描述以LPF处理部件332C的 LPF处理的操作和效果。图42图示理想保持型的情况，图43图示典型液晶响应的情况，图 44每个图示通过内插内插帧来加倍帧速的情况，且图45图示在使用根据第二实施例的LPF 处理(行进量宽度的LPF处理)的情况下的运动图像模糊。在这些图中，部分(A)图示显 示屏幕上的响应特性，部分(B)图示MPRC(运动画面响应曲线)，且部分(C)图示液晶响应 的定时(跟踪视轴)。 在图42的部分(A)到部分(C)所示的理想保持型的情况下，对阶跃输入的响应时 间是零。因此，液晶的输出电平瞬时达到与输入图像信号对应的亮度(目标亮度)，且液晶 的响应快。但是，因为在理想的保持元件中也发生眼睛跟踪综合效果，所以产生等于阶跃改 变的输入图像的行进量的多个像素的运动图像模糊。 另一方面，在图43图示的典型液晶响应的情况下，通常，将由液晶响应引起的模 糊加到一个帧的行进量的保持模糊，以使得运动图像模糊在一个帧的行进量两倍的范围中 扩展。也就是说，在典型液晶显示装置中，因为阶跃输入的响应速度低，所以需要一个帧的 响应时间来达到目标亮度。此外，因为在液晶显示装置中执行保持型的驱动，所以产生眼睛 跟踪综合效果。因此，在典型的液晶显示装置中执行阶跃输入的情况下，因为将眼睛跟踪综 合效果加到基于液晶的响应速度的响应时间，所以例如，产生与阶跃改变的输入图像的行 进量的两倍对应的像素的运动图像模糊。 因此，在如图44的部分(A)到部分(C)所示地那样插入内插帧的情况下，通过插 入内插帧以将一个帧的行进量减小到二分之一，减小了眼睛跟踪综合效果，且将保持模糊 量减小到二分之一。此外，在其中过驱动处理起作用的灰度级的情况下，因为液晶响应时间 也变为二分之一，所以在那种情况下运动图像模糊量总计变为二分之一。但是，实际上，在 从暗灰度级到靠近白色的灰度级的转变中，且在从亮灰度级到靠近黑电平的灰度级的转变 中，因为过驱动量不足，所以没有充分地改进液晶响应，且没有将运动图像模糊量改进到二 分之一的水平。 在使用图45和图46所示的根据第二实施例的LPF处理的情况下，在待显示的帧 中，根据图像信号中运动矢量的量值，关于图像信号执行空间LPF处理(在校正范围内平缓 图像信号中改变边沿部分的坡度的滤波处理)。由此，对于每一像素校正图像信号中的像素 值。 由此，在保持型显示装置200中，通过以空间方向的内插的实质帧速改进的效果， 抑制了由眼睛跟踪综合效果引起的运动对象的运动模糊(比如前沿的模糊、后沿的拖尾、 和感知位置的延迟之类的保持模糊)。此外，不像如图44的部分(A)和部分(C)所示的现 有技术的倍速驱动技术(时间方向上的内插)，因为其不需要改变装置本身，所以不发生成 本增加的问题。此外，不像现有技术的过驱动技术，在除了中间灰度级的区域之外的区域中 的灰度级改变中充分地抑制了运动模糊。 但是，不像帧速实际上增大的情况，因为在该LPF处理中没有期待液晶的改进效 果，所以液晶响应曲线表现为运动图像模糊图案(参考图45的部分(B)和部分(C)，和图 47的部分(B)和部分(C))。因此，除了该LPF处理之外，可以说还希望通过使用以下将描 述的HPF处理来执行校正处理。
HPF处理的操作和效果 接下来，参考图47和图48，通过与比较示例的比较，将描述以HPF处理部件332D 的HPF处理的操作和效果。图47图示在典型驱动的情况下的运动图像模糊，且图48图示 在使用根据第二实施例的HPF处理(行进量宽度的HPF处理)的情况下的运动图像模糊。 在这些图中，(A)图示显示屏幕上的响应特性，(B)图示MPRC(运动画面响应曲线)，且(C) 图示液晶响应的定时(跟踪视轴)。 在图47所示的典型驱动的情况下，在典型液晶显示装置中，对阶跃输入的响应速 度低。因此，如图47的部分(C)中的附图标记PO所示，需要一个帧的响应时间以达到目标亮度。 另一方面，在如图48A到图48C所示的那样执行根据第二实施例的HPF处理的情 况下，在待显示的帧中，根据图像信号的运动矢量的量值，关于图像信号执行空间HPF处理 (在校正范围内，在图像信号中的改变边沿部分的两端附近(顶部和底部附近)提供突出部 分区域的滤波处理)，由此对于每一像素校正图像信号中的像素值。 由此，通过两个突出部分区域(上冲区域和下冲区域)的结合(例如，图48C中附 图标记P1L和P1H的结合，和附图标记P2L和P2H的结合)，改进了液晶响应。因此，在保持 型显示装置200中，抑制了比如边沿的模糊、由从中间灰度级到中间灰度级亮度改变引起 的边沿的拖尾、和下降响应中的延迟之类的运动模糊。此外，不像如图44的部分(A)和部 分(B)所示的现有技术的倍速驱动技术(时间方向上的内插)，因为其不需要改变装置本 身，所以不发生成本增加的问题。此外，不像现有技术的过驱动技术，在除了中间灰度级的 区域之外的区域中的灰度级改变中也充分地抑制了运动模糊。 图49A到图49D图示在使用第二实施例的LPF处理和HPF处理的情况下的液晶响 应特性的示例的定时波形。图49A和图49B对应于在从0灰阶(黑电平)上升到255灰阶 (白电平)时的液晶响应。图49A图示仅使用现有技术的过驱动(0D)处理的情况。图49B 图示除了 OD处理之外还使用根据第二实施例的LPF处理的情况。图49C和图49D对应于 在从0灰阶(黑电平)上升到96灰阶(中间电平)时的液晶响应。图49C图示仅使用OD 处理的情况。图49D图示除了 OD处理之外还使用根据第二实施例的LPF处理和HPF处理 的情况。 从图49A和图49B可以理解在从0灰阶(黑电平)上升到255灰阶(白电平)时 执行根据第二实施例的LPF处理，以使得PBET(感知的模糊边沿时间)的值从9. 8毫秒减小 到7. 8毫秒，且改进了液晶响应特性。从图49C和49D可以理解在从0灰阶(黑电平)上 升到96灰阶(中间电平)时执行根据第二实施例的LPF处理和HPF处理，以使得PBET的 值从9. 3毫秒减少到6毫秒，且更加改进了液晶响应特性。 如上所述，在第二实施例中，在待显示的帧中，关于图像信号执行根据图像信号的 运动矢量的量值的空间LPF处理，由此对于每一像素校正图像信号中的像素值。因此，通过 上冲区域和下冲区域的结合改进液晶响应，且可以抑制运动模糊。此外，不像现有的技术， 可以防止成本增加的问题，且可以在除了中间灰度级的区域之外的区域的灰度级改变中充 分地抑制运动模糊。因此，可以抑制保持型显示装置200中的运动模糊，并改进运动图像的 图像质量，同时抑制成本增加。 此外，在待显示的帧中，除了上述HPF处理之外，根据图像信号的运动矢量的量
35值，关于图像信号执行空间LPF处理。由此，对于每一像素校正图像信号中的像素值。因 此，通过以空间方向中的内插的实质帧速改进的效果，减小了眼睛跟踪综合效果，并可以抑 制运动模糊。因此，可以更加有效地抑制保持型显示装置200中的运动模糊，并可以更加改 进运动图像的图像质量。 此外，如上所述，因为没有显示装置200的成本增加，所以可以实现具有相对低成 本的显示装置200。 此外，如上所述，在除了中间灰度级的区域以外的区域中的灰度级改变中存在关 于运动模糊改进的效果。具体地说，由灰度级改变引起的延迟时间的差异大，因为在显示器 中响应速度慢。因此，改进效果大。 此外，对于每一像素校正了像素值。因此，因为实现了类似于在高清晰度显示等中 的更高质量的像素，类似VA型的液晶的情况，取决于灰度级改变的响应时间的差异更大， 且运动对象的行进速度(运动矢量的量)更高，所以具有校正处理的运动模糊抑制效果更 有效。 3.修改 在上文中，虽然通过第一实施例和第二实施例描述了本发明，但本发明不限于此， 且可以进行各种修改。 例如，就像图50中图示的运动图像模糊改进处理部件33-1，在第二实施例中的运 动图像模糊改进处理部件33中，可以在校正处理部件332和校正量调整部件333的前级和 后级中提供预处理部件335和后处理部件336。预处理部件335关于在经历校正处理之前 的图像信号执行比如除去高频分量之类的处理。后处理部件336关于在经历了校正量调整 之后的信号执行比如除去信号上的高频分量之类的处理。在这种配置的情况下，可以除去 由校正处理引起的副作用。 此外，在第一实施例和第二实施例中，为了便于描述，描述行进方向(运动矢量的 方向)是横向的情况，且，当关于感兴趣的像素执行比如滤波处理和校正处理之类的上述 各种处理时，使用在横向上紧接着邻近感兴趣的像素的像素。但是，不限于该情况。也就是 说，行进方向可以是二维平面上的任意方向。此外，即使在行进方向是二维平面上的任意 方向的情况下(例如，即使在垂直方向的情况下)，运动图像模糊改进处理部件也可以以完 全相同的方式执行上述各种处理。但是，当执行行进方向是垂直方向的情况下的处理(或 行进方向是倾斜方向的情况下的处理，和垂直方向的处理和水平方向的处理的结合处理) 时，例如，可以使用图51中图示的运动图像模糊改进处理部件33-2，代替在第二实施例中 描述的运动图像模糊改进处理部件。在运动图像模糊改进处理部件33-2中，为了实现垂直 方向中的处理，在校正处理部件332和信号特性检测部件331的前级中提供行存储器337。
在第二实施例中描述的校正处理部件332中，描述关于图像信号执行作为滤波处 理的LPF处理和HPF处理两者的情况。但是，不限于该情况。也就是说，例如，就像图52A中 图示的校正处理部件332-1，可以关于图像信号仅执行使用LPF处理的校正处理。替代地， 例如，就像图52B中图示的校正处理部件332-2，可以关于图像信号仅执行使用HPF处理的 校正处理。 代替在第二实施例中描述的图像处理装置300，可以使用在图53A和图53B中图示 的图像处理装置300-1和300-2。特别地，在图53A中图示的图像处理装置300-1中，在运动图像模糊改进处理部件33中改进运动图像模糊之后，在高帧速转换部件31中执行帧速 率转换。在这种配置的情况下，可以以相对低的帧频执行各种处理。在图53B中图示的图 像处理装置300-2中，并行布置高帧速转换部件31和运动图像模糊特性检测部件32。在这 种配置的情况下，可以总体上减少延迟量。 例如，就像图54中图示的图像处理装置300-3那样，省略高帧速转换部件31，且 可以使用执行通常的帧速显示的显示装置。也就是说，可以仅以运动图像模糊特性检测部 件32和运动图像模糊改进处理部件33的结合来配置图像处理装置。在该情况下，可以抑 制运动图像模糊同时更加降低成本。 例如，就像图55A中图示的图像处理装置300-4，和图55B中图示的图像处理装置 300-5那样，代替高帧速转换部件31 (或除了高帧速转换部件31之外)，可以在图像处理装 置300中提供另一功能块。特别地，在图55A中图示的图像处理装置300-4中，可以代替高 帧速转换部件31提供MPEG (运动图像专家组)解码部件34，且将从MPEG解码部件34输出 的参数信息提供给运动图像模糊特性检测部件32。在图55B中图示的图像处理装置300-5 中，代替高帧速转换部件31提供IP (隔行/逐行)转换部件35，且将从IP转换部件35输 出的参数信息提供给运动图像模糊特性检测部件32。在这种配置的情况下，从MPEG解码 部件34和IP转换部件35转移比如运动矢量之类的参数信息，以便可以总体上减小电路规 模。 例如，就像图56A中图示的图像处理装置300-6，和图56B中图示的图像处理装置 300-7那样，代替高帧速转换部件31 (或除了高帧速转换部件31之外)，可以提供抑制在图 像信号中包括的图像拾取模糊的图像拾取模糊抑制处理部件36。特别地，在图56A中图示 的图像处理装置300-6中，串行地布置图像拾取模糊抑制处理部件36和运动图像模糊改进 处理部件33。在这种配置的情况下，在图像拾取模糊抑制处理部件36中，因为通过输入其 中抑制了图像拾取模糊的图像信号来执行运动图像模糊改进处理，所以可以减小与运动矢 量的量值对应的滤波器的抽头数目。在图56B中图示的图像处理装置300-7中，因为并行 地布置图像拾取模糊抑制处理部件36和运动图像模糊改进处理部件33。在这种配置的情 况下，图像拾取模糊抑制处理部件36和运动图像模糊改进处理部件33同时执行处理，可以 省略具有延迟函数的延迟电路等，且可以总体上减小电路规模。 此外，在如上所述的第一实施例和第二实施例中，描述了在图像处理装置中提供 检测图像信号中的运动矢量等的运动图像模糊特性检测部件32的情况。但是，可以在图像 处理装置外部检测运动矢量等，并将其提供给图像处理装置。 在本发明的实施例中，因为通过利用液晶的响应特性减小了保持效果，所以滤波
器设置和滤波器设置的效果取决于面板。作为示例，将描述子像素结构的情况。在将与用 于具有单像素结构的面板的校正图案类似的校正图案输入到具有子像素结构的面板的情
况下，在显示控制部件240(定时控制器)中关于校正图案执行用于每个子像素的伽马转 换。因此，用于每个子像素的校正图案从最优值移动。这里，因为从模拟结果发现该效果保 持在B像素中，所以在组成子像素的A像素和B像素中，可以认为期望改进A像素的校正图 案。因此，例如，如图57A和57B所示，在如上所述的公式(1)到公式(5)中，期望设置阈值 VI以将其减小。也就是说，在通过使用子像素结构来配置显示装置200中的每一像素的情 况下，当待校正的改变边沿部分处于上升方向的边沿方向时，期望调整HPF处理中增益的量值以减小到靠近LPF处理侧。通过在该方向中的调整，在从中间灰度级的上升边沿上获 得高的改进效果。特别地，例如，在自动反射式幻灯机字符的巻屏中，在没有执行如上所述 的调整的情况下，垂直线增大运动图像模糊的宽度。另一方面，在执行了如上所述的调整的 情况下，可以抑制这种垂直线中的增大。以这样的方式，即使在具有子像素结构的液晶显示 装置中，也可以改进运动图像的图像质量。 此外，在第一实施例和第二实施例中执行的高帧速转换处理中，没有特别地限制 输入图像信号中第一帧速(帧频)和输出图像信号中第二帧速(帧频)的结合，且可以是任 意结合。特别地，例如，可以采用60(或30)[Hz]作为输入图像信号中的第一帧速，且可以 采用120[Hz]作为输出图像信号中的第二帧速。例如，可以采用60(或30)[Hz]作为输入 图像信号中的第一帧速，且可以采用240[Hz]作为输出图像信号中的第二帧速。例如，可以 采用与PAL(相位逐行交替)对应的50[Hz]作为输入图像信号中的第一帧速，且可以采用 100[Hz]或200[Hz]作为输出图像信号中的第二帧速。例如，采用与电视电影(telecine) 系统对应的48[Hz]作为输入图像信号中的第一帧速，且可以采用高于48[Hz]的预定频率 作为输出图像信号中的第二帧速。关于来自这种现有的电视系统等的输入图像信号执行如 在第一实施例和第二实施例中描述的高帧速转换处理，由此可以以高质量显示现有内容。
此外，在第一实施例和第二实施例中，为了便于描述，描述图像信号是YUV格式的 Y(亮度信息)的情况，且在关于感兴趣的像素执行比如滤波处理和校正处理之类的上述各 种处理时使用的信号也是亮度信号。但是，可以使用具有不同格式的图像信号。例如，可以 使用具有RGB格式或YUV格式的UV(色差信息)。在使用UV的情况下，可以通过调整滤波 器输出中的增益来以色差改变适当地改进图像质量。 本申请包括与于2008年12月18日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-322300中公开的主题相关的主题，将其全部内容通过引用完全包括于此。
本领域技术人员应该理解根据设计要求及其它因素，可产生各种修改、组合、部分 组合和替代，只要它们在所附权利要求及其等效物的范围之内。
权利要求
一种图像处理装置，处理从外部提供的图像数据并将所述图像数据输出到保持型显示装置，所述图像处理装置包括校正处理部件，根据所述图像数据中运动矢量的量值，通过关于要在所述显示装置中显示的帧中的所述图像数据执行空间高通滤波HPF处理，对于每一像素执行校正处理以校正所述图像数据中的像素值，所述HPF处理允许在所述图像数据中的改变边沿部分的两端的附近提供上冲区域和下冲区域。
2. 如权利要求1所述的图像处理装置，进一步包括信号特性检测部件，从所述图像数 据并基于所述运动矢量的量值检测要用于所述校正处理的预定信号特性信息，其中所述信号特性检测部件基于所述运动矢量的量值检测所述图像数据中的所述改变边 沿部分，并检测在所述像素数据的预定校正范围内的最小和最大像素值以及具有最小和最 大像素值的像素的位置作为所述预定信号特性信息。
3. 如权利要求2所述的图像处理装置，其中所述信号特性检测部件基于所述最小和最大像素值以及具有所述最小和最大像素值 的像素的位置，来确定在所述校正范围中所述改变边沿部分的改变方向，禾口根据由所述信号特性检测部件确定的所述改变方向调整用于所述HPF处理的滤波器 系数。
4. 如权利要求3所述的图像处理装置，其中，调整用于所述HPF处理的所述滤波器系 数，以使得当所述改变方向指向从较低灰度级到较高灰度级的上升方向时，在所述上冲区 域中上冲的量大于在所述下冲区域中下冲的量。
5. 如权利要求2所述图像处理装置，其中，调整用于所述HPF处理的与在所述上冲区域 中的上冲的量对应的滤波器系数和与在所述下冲区域中的下冲的量对应的滤波器系数，以 使得已校正图像数据中的像素值落入动态范围内。
6. 如权利要求2所述的图像处理装置，其中，在用于所述HPF处理的滤波器中的增益的 量值或滤波器系数或其两者根据边沿幅度的量值而改变，将边沿幅度定义为在最小像素值 和最大像素值之间的差。
7. 如权利要求2所述的图像处理装置，其中，当所述上冲区域中上冲的量不同于所述 下冲区域中下冲的量时，调整用于所述HPF处理的滤波器系数以使得在上冲的量和下冲的 量之间的比率维持恒定。
8. 如权利要求2所述的图像处理装置，其中，基于所述运动矢量的量值确定所述校正 范围。
9. 如权利要求2所述的图像处理装置，其中，所述校正处理部件包括边沿替换部件，其 以由所述信号特性部件检测到的最小像素值或最大像素值替换在外部区域中的像素值，并 以包括最小像素值、最大像素值和中间像素的像素值这三个值的像素值替换在所述图像数 据中的校正范围中具有最小和最大像素值的像素的位置之间的像素区域中的像素值，其中 所述外部区域位于在所述图像数据的校正范围中具有最小和最大像素值的像素的位置之 间的像素区域之外，所述中间像素位于在具有最小和最大像素值的像素的位置之间的中间 位置，和所述校正处理部件通过使用所述HPF处理，关于经历了通过所述边沿替换部件的替换 处理的所述图像数据执行所述校正处理。
10. 如权利要求2所述的图像处理装置，其中所述信号特性检测部件在最小像素值和具有最小像素值的像素的位置的检测之前，执 行加权处理以根据从在校正范围中的感兴趣的预定像素到每一像素的距离，将正系数加权 到每一像素值上，禾口所述信号特性检测部件在最大像素值和具有最大像素值的像素的位置的检测之前，执 行加权处理以根据从在校正范围中的感兴趣的预定像素到每一像素的距离，将负系数加权 到每一像素值上。
11. 如权利要求io所述的图像处理装置，其中调整在所述加权处理中的所述正系数或所述负系数或其两者以随着所述校正范围中 空间频率的增大而增大。
12. 如权利要求l所述的图像处理装置，其中用于所述HPF处理的滤波器中的抽头数目根据所述运动矢量的量值而改变。
13. 如权利要求12所述的图像处理装置，其中将用于所述HPF处理的滤波器中的抽头数目设置为奇数，而无论所述运动矢量的值如何。
14. 如权利要求l所述的图像处理装置，其中用于所述HPF处理的滤波器中的增益的量值或滤波器系数或其两者根据在所述校正 范围中的所述空间频率而改变。
15. 如权利要求l所述的图像处理装置，其中用于所述HPF处理的滤波器中的增益的量值根据所述运动矢量的量值而改变。
16. 如权利要求1所述的图像处理装置，进一步包括信号特性检测部件，从所述图像数 据并基于所述运动矢量的量值检测要用于所述校正处理的预定信号特性信息，其中所述校正处理部件通过使用在所述图像数据中的所述预定信号特性信息、以及使用所 述运动矢量来执行所述校正处理。
17. 如权利要求l所述的图像处理装置，进一步包括 运动矢量检测部件，检测所述图像数据中的运动矢量。
18. 如权利要求l所述的图像处理装置，其中所述校正处理部件根据所述运动矢量的量值，通过关于待显示的帧中的所述图像数据 执行空间低通滤波LPF处理以及所述HPF处理来执行所述校正处理，所述LPF处理允许所 述图像数据中所述改变边沿部分的坡度更加平缓。
19. 一种图像显示系统，包括 图像处理装置，处理从外部提供的图像数据；禾口保持型显示装置，基于从所述图像处理装置输出的已处理图像数据执行图像显示， 其中，所述图像处理装置包括校正处理部件，其根据所述图像数据中运动矢量的量值， 通过关于要在所述显示装置中显示的帧中的所述图像数据执行空间高通滤波HPF处理，对 于每一像素执行校正处理以校正所述图像数据中的像素值，所述HPF处理允许在所述图像 数据中的改变边沿部分的两端的附近提供上冲区域和下冲区域。
20. 如权利要求19所述的图像显示系统，其中所述校正处理部件根据所述运动矢量的量值，通过关于待显示的帧中的所述图像数据 执行空间低通滤波LPF处理以及所述HPF处理来执行所述校正处理，所述LPF处理允许所述图像数据中所述改变边沿部分的坡度更加平缓'
全文摘要
本发明提供了通过抑制保持型显示装置中的运动模糊而实现运动画面中的图像质量改进、同时维持低成本的图像处理装置和图像显示系统。图像处理装置处理从外部提供的图像数据并将图像数据输出到保持型显示装置。图像处理装置包括校正处理部件，其根据图像数据中运动矢量的量值，通过关于要在显示装置中显示的帧中的图像数据执行空间HPF(高通滤波)处理，对于每一像素执行校正处理以校正图像数据中的像素值，该HPF处理允许在图像数据中的改变边沿部分的两端的附近提供上冲区域和下冲区域。
文档编号G09G3/36GK101751893SQ200910262428
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月18日 优先权日2008年12月18日
发明者荒岛谦治, 西亨, 谷野友哉 申请人:索尼株式会社