图像显示装置、方法、程序、记录程序的记录媒体以及电子设备的制作方法

专利名称：图像显示装置、方法、程序、记录程序的记录媒体以及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及对输入的图像数据进行处理的图像显示装置、图像显示方 法、图像显示程序和记录图像显示程序的记录媒体以及电子设备。
背景技术：
以往，在采用液晶屏等非发光型显示器件的笔记本计算机等图像显示 装置中，没有来自外部的电力供给时，光源(例如，冷阴极管)将从电池供 给的电力变换为光，通过控制透过液晶屏的光的量进行显示。通常，在装 置全体的消耗电力中光源消耗的电力所占的比例大。因此，在电池驱动时， 通过减少光源发生的光量(以下，称为「光源光量』)来降低装置的电力消 耗。
这里，人们已知在光源光量的变化急剧时等进行光源光量的控制时， 画面将发生闪烁(以下，也称为颤动)。为了防止这样的闪烁，提案了以下 的技术。在专利文献l中，记载了为了通过调光实现电力消耗减少和动态 范围扩大同时防止调光引起的闪烁而利用高频截止滤波器减緩图像的最大
值的变化的技术。另外，在专利文献2中，记载了根据输入图像信号与前 次的输出信号的比较结果变更光源控制特性的技术。除此之外，专利文献 3记载了与本发明关联的技术。
专利文献1特开平11-65"8号/>才艮
专利文献2特开2004-4532号/>才艮
专利文献3特开2004-282377号公报
但是，在上述专利文献1记栽的技术中，由于调光的变化的速度与图
像的场景变化无关，所以，没有场景变化时，调光的变化显著，相反，场
景变化急剧时，调光跟随不上。另外，在专利文献2记载的技术中，由于 光源的控制特性与图像信号的控制特性相同，所以，有时光源和图像在视 觉上不能适应。另外，在专利文献3记载的技术中，难于适当地抑制调光 引起的闪烁。

发明内容
本发明就是鉴于上述问题而提案的，目的旨在提供进行用于节电的背 光减光和对其进行修正的图像修正时可以适当地抑制显示图像发生的闪烁 的图像显示装置、图像显示方法、图像显示程序和记录图像显示程序的记 录媒体以及电子设备。
本发明的对利用各像素具有的灰度值表示图像的图像数据进行修正的 处理同时对光源的光源亮度进行控制的处理的图像显示装置的特征在于 具有检测输入的上述图像数据的场景变化的场景变化检测单元、修正上述 图像数据的图像修正单元、控制上述光源亮度的光源亮度控制单元和根据 上述场景变化使上述光源亮度的变化的第1时间特性和上述图像修正的图 像修正量的第2时间特性变化并根据该第1时间特性和该第2时间特性进 行处理的时间特性控制单元。
上述图像显示装置利用各像素具有的灰度值对表示图像的图像数据进 行修正的处理，同时极适合于对光源的光源亮度进行控制(以下，也称为调 光)的处理。场景变化检测单元检测图像数据的场景变化，图像修正单元修 正图像数据，光源亮度控制单元控制光源亮度。并且，时间特性控制单元 根据场景变化使光源亮度的变化的第1时间特性和图像修正量的第2时间 特性变化，据此进行处理。按照上述图像显示装置，根据图像的场景变化 改变光源亮度和图像修正量各自使用的时间特性，所以，在进行用于节电 的背光减光和对其进行修正的图像修正时，可以有效地抑制闪烁和应答延 迟的发生。因此，可以显示高画质的图像。
在上述图像显示装置的一例中，上述时间特性控制单元将上述第1时
间特性和上述第2时间特性设定得使该第1时间特性与该第2时间特性不 同。这是因为，比较光源亮度变化和图像修正量变化时，光源亮度变化是 白色点(与黑)的变化，在视觉上容易识别，与此相反，图像修正量变化是 中间调的变化，难于识别。
在上述图像显示装置的其他一例中，上述时间特性控制单元将上述第1 时间特性和上迷第2时间特性设定得使上述光源亮度的变化比上述图像修 正量的变化在时间上慢。这样，对于光源亮度，利用白色点的变化可以防 止闪烁，对于图像修正量，既可以防止闪烁又可以确保对运动图像的场景 变化的反应性。因此，可以更有效地改善闪烁和应答性。
在上述图像显示装置的其他一例中，上述时间特性控制单元对每帧的 上述光源亮度可以将上述第1时间特性作为滤波系数使用进行滤波处理， 同时，对上述每帧的图像修正量可以将上述第2时间特性作为滤波系数使 用进行滤波处理。
在上述图像显示装置的其他一例中，上述时间特性控制单元对每帧的 上述光源亮度根据上述第1时间特性进行滤波处理，同时，根据基于上迷 第1时间特性的滤波处理后的光源亮度求每帧的图像修正量，对求出的上 述图像修正量根据上述第2时间特性进行滤波处理。这样，就根据滤波处 理后的光源亮度计算图傳J务正量，所以，可以适当地抑制调光与图像^"正 的关系的崩溃，从而可以显示高画质。
在上述图像显示装置中，上述时间特性控制单元具有进行滤波处理的 滤波运算电路和切换上述滤波运算电路的输入输出信号与上述滤波预选电 路使用的滤波系数的切换单元，通过由上述切换单元进行上述切换，在上 述滤波运算电路中按时间顺序进行对上述光源亮度的滤波处理和对上述图 像修正量的滤波处理。
这时，兼用对光源亮度进行滤波处理的电路和对图像修正量进行滤波 处理的电路，顺序进行滤波处理。具体而言，将光源亮度和图像修正量的 各滤波器采用相同的结构(即，用l个电路构成)，切换输入输出信号和滤 波系数。这样，可以有效地减小电路M^莫。
另外，上述图像显示装置可以适用于具有对图像显示装置供给电压的 电源装置的电子设备。
本发明的对利用各像素具有的灰度值表示图像的图像数据进行修正的
处理同时对光源的光源亮度进行控制的处理的图像显示方法的特征在于 包括检测输入的上述图像数据的场景变化的场景变化检测步骤、修正上述 图像数据的图像修正步骤、控制上述光源亮度的光源亮度控制步骤和根据 上述场景变化使上述光源亮度的变化的第1时间特性和上述图像修正的图 像修正量的第2时间特性变化并根据该第1时间特性和该第2时间特性进 行处理的时间特性控制步骤。
另外，本发明的对利用各像素具有的灰度值表示图像的图像数据进行 修正的处理同时对光源的光源亮度进行控制的处理的图像显示程序的特征 在于使计算机起检测输入的上述图像数据的场景变化的场景变化检测单 元、修正上述图像数据的图像修正单元、控制上述光源亮度的光源亮度控 制单元和根据上述场景变化使上述光源亮度的变化的第1时间特性和上述
图像修正的图像修正量的第2时间特性变化并根据该第1时间特性和该第 2时间特性进行处理的时间特性控制单元的功能。
利用上述图像显示方法和图像显示程序根据图像学场景变化改变光源 亮度和图像^修正量各自使用的时间特性，所以，可以有效地抑制闪烁和应 答延迟的发生。
作为记录图^^显示程序的记录媒体，可以利用软盘及CD-ROM、 IC卡等 计算机可以读取的各种媒体。


图1是表示本发明的实施例的图像显示装置的概略结构的框图。 图2是表示实施例1的图象处理引擎的结构的图。 图3是表示亮度值与亮度修正系数的关系的图。 图4是用于说明彩度修正系数的图。
图5是表示亮度修正强化修正量为正的值时的亮度修正的修正曲线的
图。
图6是表示调光率滤波部和图像修正量滤波部的处理的图。
图7是用于说明背光亮度滤波系数和图像修正量滤波系数的求法的图。
图8是表示实施例1的处理的流程图。
图9是表示实施例2的滤波处理部的概略结构的框图。
图IO是表示可以应用图像显示装置的电子设备的具体例的图。
具体实施例方式
下面，参照

本发明的优选的实施例。 实施例1.
下面，参照

将本发明具体化的实施例1。 (全体结构)
图1是表示实施例1的图像显示装置的硬件结构的图。如图1所示， 图像显示装置l具有输入接口(以下，称为r输入I/Fj )10、CPU11、R0M12、 RAM13、硬盘(以下，称为r HDj )14、图象处理引擎15、 CD-R0M驱动器16、 显示接口 (以下，称为r显示I/Fj )17和电源I/F18。这些结构通过总线 IO相互连接。另外，显示屏30与显示I/F17连接，电力供给装置31与电 源1/F18连接。作为图像显示装置1的具体的例子，有可以利用显示屏30 显示图像的笔记本计算机、投影仪、电视、手机等。另外，图象处理引擎 15可以不在主总线上，而配置在从图像输入(CPU的1/0及通信和外部装置 的DMA等)到图像输出间的专用总线上。
作为输入运动图像的装置的数字摄像机20和数码相机21等与输入 I/F10连接。另外，网络设备的配送图像和电波的配送图像等也通过输入 1/F10输入图像显示装置1。
CPU11是控制在图像显示装置1中进行的各种处理的部分，特别是进行 通过输入I/F10的运动图像数据的输入和HD14等存储的运动图像的再生 时，图象处理引擎15接受运动图像数据，进行显示运动图像的处理。 电力供给装置31将电力供给装置31的内部设置的电池储蓄的电力或 由图像显示装置1的外部供给的电力供给包含背光32的图像显示装置1 的各结构。
背光32是将由电力供给装置31供给的电力变换为光的冷阴极管、 LED (Light Emitting Diode)等光源。背光32的光由夹在背光32与显示屏 30之间的各种薄片等扩散，以大致均匀的光照射显示屏30。
显示屏30是^t安照与通过显示I/F17输入的图〗象数据对应的驱动信号， 通过调制光而对各像素控制作为从背光32接受的光的光量与透过显示屏 30的光的光量的比率的透过率而显示彩色图像的透过型的液晶屏。显示屏 30是通过控制光的透过率进行显示的，所以，与从背光32供给的光量成 比例地显示的图像的亮度发生变化。
(图象处理引擎的结构)
图2是表示实施例1的图象处理引擎的结构的图。如图2所示，图像 处理引擎15主要包括帧图像取得部40、色变换部41、帧存储器42、平均 亮度运算部61、亮度修正量(G3)运算部69、调光基准值(Wave)运算部92、 平均色差运算部91、彩度修正量(Gc)运算部85、调光率(a)运算部71、调 光率滤波部95、亮度修正强化修正量(G4')运算部65、彩度修正强化修正 量(Gcl)运算部86、亮度修正量滤波部96、彩度修正量滤波部97、亮度修 正执行部66、彩度修正执行部87、图像显示信号生成部45、光源控制部 48、场景变化(SC)检测部101、背光亮度滤波系数(p)计算部102、图像修 正量滤波系数(q)计算部103。由这些结构构成的图象处理引擎15由ASIC 等硬件电路构成。下面，说明各结构进行的处理。
帧图像取得部40进行从通过输入1/F10输入图像显示装置1的运动图 像数据中顺序取得作为运动图像的各帧的图像的帧图像的图像数据的处 理。
另外，输入的图像数据是表示例如按时间系列连续的多个静止图像(以
下，称为r帧图像j )的数椐。运动图像数据有时也是压缩的数据或输入的
运动图像为隔行扫描方式的数据。这时，帧图像取得部40通过进行将压缩
的处理，将运动图像数据的各帧图像的图像数据变换为图象处理引擎15 可以处理的形式的图像数据而取得图像数据。当然，输入静止图像数据时， 也可以通过取得该静止图像数据而处理静止图像。
在本实施例中，对于纵横640 x 480像素等排列成矩阵状的大量的像素， 主要是取得由Y(亮度)Cb(U)(由蓝-黄色的轴规定的色差)和Cr(V)(由红-绿的轴规定的色差)表示的YCbCr数据作为图像数据。这时，"(KY《255"、 "-128"b、 Cr《127"、 "Cb、 Cr-O"表示灰轴。表示帧图像的像素数、各
像素的阶调数不限于上述数据。另外，对于图像数据的表现形式，也不限 于YCbCr数据，也可以是对R(红)G(绿)B(蓝)的各色用0~ 255的256阶调 (8位)的灰度值表示的RGB数据等各种各样的表现形式的数据。
色变换部41进行将帧图像取得部40取得的图像数据变换为亮度数据 和色差数据的处理。具体而言，色变换部41将取得的图像数据变换为YCbCr 数据。更详细而言，色变换部41在取得的图像数据为YCbCr数据时不进行 色变换，仅在取得的图像数据为RGB数据时进行色变换。具体而言，在取 得的图像数据为RGB数据时，色变换部41通过计算例如运算式，将RGB 数据变换为YCbCr数据。色变换部41也可以存储对RGB的各阶调(0 ~ 255) 表示的色变换表，并根据色变换表将运算式的变换结果变换为由256阶调 (8位)表示的灰度值。
由色变换部41处理的图像数据存储到帧存储器42中。详细而言，帧 存储器42保存1画面的图像数据。另外，也可以不设置帧存储器42而构 成图象处理引擎15。图象处理引擎15具有帧存储器42时，可以对抽出了 图像特征量的帧本身进行处理，但是，图象处理引擎15不具有帧存储器 42时，可以使用1帧前的图像特征量进行处理。
平均亮度运算部61取得由色变换部41处理的图像数据，进行计算该 图像数据的平均亮度Yave等的处理。平均色差运算部91取得由色变换部 41处理的图像数据，进行计算该图像数据的平均色差lcblave、 lcrlave
的处理。此外，平均色差运算部91计算图像数据的平均彩度Save。
下面，说明本实施例的亮度修正。首先，进行用以接近指定的亮度基
准的亮度修正。具体而言，亮度修正按照下式进行。 Y，，-F(Y)xG3+Y 式(l)
在式(1)中，Y是输入的亮度值，G3是指定的亮度值的亮度修正的修正 量(以下，称为亮度修正量)，F(Y)是以修正量G3为基准表示对各亮度值Y 应修正的值的比率的修正系数。下面，顺序说明确定式(l)所示的修正曲线 的方法即确定亮度修正系数F (Y)和亮度修正量G3的方法。
作为亮度修正系数F(Y)，使用预先确定的函数。图5表示亮度值Y与 亮度修正系数F(Y)的关系。作为亮度修正系数F(Y)，使用如图3(a)所示 的将作为规定为修正的基准的灰度值的修正点取为192的曲线和如图3(b) 所示的将修正点取为64的曲线。将修正点取为192时的亮度修正系数 F(Y)，如图3(a)所示，在亮度值0和255用通过F(Y)成为O的Pl(O, 0) 和P2 (255， O)的曲线表示，在修正点192用通过F(Y)成为1的P3(192， l)的曲线表示。即，在本实施例中，将亮度修正系数F(Y)作为用3次的锯 齿曲线表示的函数。
这样，实施例1的图像显示装置1就具有2个亮度修正系数F(Y)，根 据亮度修正量G3的正负而分开使用修正系数F(Y)。具体而言，在亮度修 正量G3为正时，使用将修正点取为192的亮度修正系数F(Y)，在亮度修 正量G3为负时，使用将修正点取为64的亮度修正系数F(Y)。这样，如图 3(c)所示，根据亮度修正量G3的正负变换亮度值Y(输入亮度)。即，上述 式(5)按照亮度修正量G3的符号表示向上凸或向下凸的形状的修正曲线。
具体而言，式(1)中的亮度修正量G3由亮度修正量运算部69通过计算 下式而求出。
G3=Ga(Yth-Yave) 式(2)
在式(2)中，Ga是亮度修正强度系数，是大于等于0的指定的值，Yth 是亮度基准(换言之，基准灰度值)。根据式(2)，亮度修正量G3与从亮度 基准Yth中减去亮度的平均值Yave后的值成比例，所以，如果将亮度值Y
向亮度修正量G3的方向修正，就将亮度值Y修正为接近亮度基准值Yth, 所以，可以将图像数据的亮度值的偏离减小。上述那样求出的亮度修正量 G3在调光率运算部71求调光率oc时使用。对于亮度l奮正强度系数Ga的值 和亮度基准Yth，可以采用预先确定的常数，也可以采用用户设定的值。 或者，也可以按照图〗象数据的种类而确定。
下面，说明本实施例的彩度修正。首先，进行用以使之接近指定的彩 度基准的彩度修正。具体而言，按照下式将色差cb、 cr变换为色差Cb、 Cr。
Cb-Fc (cb) xGc+cb 式(3)
Cr-Fc (cr) xGc+cr 式(4)
这里，cb、 cr是由色变换部40进行色变换后的色差，Gc是指定的彩 度的修正的修正量(以下，称为彩度修正量)，Fc(C)是以修正量Gc为基准 表示对各色差值应修正的值的比率的修正系数(以下，称为彩度修正系数)。 下面，顺序说明确定式(3)和式(4)所示的修正曲线的方法即确定彩度修正 系数Fc(C)和彩度修正量Gc的方法。
作为彩度修正系数Fc(C)，使用预先确定的函数。下面，使用图4说明 彩度修正系数Fc(C)。图4(a)表示色差值cb、 cr与彩度修正系数Fc(C)的 关系，图4 (b)表示根据彩度修正系数Fc (C)进行彩度修正时的输入色差cb、 cr与输出色差Cb、 Cr的关系。
如图4(a)所示，彩度修正系数Fc(C)使用将作为修正的基准的色差值 即修正点采用64和192的2个曲线。在色差值为0和255时，用通过Fc(C) 为O的Ql(O， 0)和Q2 (255， O)的曲线表示，在修正点64，用通过Fc(C) 为-1的Q3 (64,-1)的曲线表示，在修正点192，用通过Fc(C)为1的Q4(192， l)的曲线表示。在实施例1中，将彩度修正系数Fc(C)作为用3次的锯齿 曲线表示的函数，作为与以"+128"偏移的曲线相对的系数。通过使用这 样的彩度修正系数Fc(C)进行修正，如图4(b)所示，色差值cb、 cr就进行 了变换。图4(a)所示的彩度修正系数Fc(C)的数据，作为表示与色差值cb、 cr所取得的值对应的Fc (C)的值的表进行存储。
上述彩度修正量Gc由彩度修正量运算部85通过运算下式而求出。 <formula>formula see original document page 13</formula> 式(5)
这里，Gs是具有大于等于0的指定的值的彩度修正强化系数，sth是 彩度基准(基准彩度值)，save是平均彩度。这时，彩度s用r s=(|cb| + |cr|)/2j表示。关于彩度修正强度系数Gs的值和彩度基准sth， 可以是预先确定的常数，也可以是用户设定的。或者，也可以根据图像数 据的种类而确定。
由式(5)可知，彩度修正量Gc与从彩度基准sth中减去平均彩度save 的值成比例，所以，如果将彩度值S向彩度修正量Gc的方向修正，就将彩 度值S修正为接近彩度基准sth，所以，可以减小图像数据的彩度值的偏 离。这样求出的彩度修正量Gc在由彩度修正强化修正量运算部86求彩度 修正强化修正量Gcl时使用。
其次，调光基准值运算部92从平均亮度运算部61取得平均亮度Yave， 同时，从平均色差运算部91取得平均色差lcblave、 lcrlave,根据这些值 计算调光基准值Wave。具体而言，调光基准值运算部92根据下式求调光 基准值Wave。
<formula>formula see original document page 13</formula>式(6)
由式(6)可知，调光基准值运算部92将平均亮度Yave、色差cb的平均 值的2倍(21 cb I ave)和色差cr的平均值的2倍(21 cr | ave)中的最大值确定 为调光基准值Wave。为了适当地判别高彩度图像并据此进行调光，即为了 抑制调光引起的高彩度图像的彩度的降低，调光基准值Wave在求后面所述 的调光率oc时作为基准输入灰度值使用。另外，为了求调光率oc所使用的 调光基准值的运算式不限定上述式(6)。
调光率运算部71从亮度修正量运算部69取得亮度修正量G3，同时， 从调光基准值运算部92取得调光基准值Wave,根据它们求调光率a。在 本实施例中，调光率a根据以下说明的想法求出。
在本实施例中，亮度修正进行亮度值的偏离的修正，并进而通过进行 调光而进行减少所显示的图像发生的亮度的变化的修正(以下，将该修正称
为强化的亮度修正)。该强化的亮度修正的修正式由下式定义。<formula>formula see original document page 14</formula> 式(7)
这里，修正量G4确定为使强化的亮度修正的亮度值Z的平均值与调光 率oc的乘积和亮度值Y〃的平均值相等(以下，将修正量G4称为亮度修正 强化修正量G4)。即，确定亮度修正强化修正量G4使之满足以下的式(8)。
<formula>formula see original document page 14</formula> 式(8)
式(8)表示根据亮度值Y〃显示图像的亮度与调光时根据亮度值Z显示 图像的亮度在视觉上相等。这里，式(8)的右边和左边可以如下式那样表示。
<formula>formula see original document page 14</formula> 式(9)
<formula>formula see original document page 14</formula> 式(IO)
根据式(8) ~式(10)，可以得到表示亮度修正强化修正量G4的下式。
<formula>formula see original document page 14</formula>式(ll)
这里，式(11)表示的亮度修正强化修正量G4不是亮度值Y〃 ，而是亮 度修正量G3的函数，所以，亮度修正部44实际上不进行式(l)的运算，根 据亮度修正量G3就可以计算亮度修正强化修正量G4。使用这样求出的亮 度修正强化修正量G4，在修正亮度值的偏离后可以进行使调光引起的亮度 变化减少的强化的亮J^务正。
这里，如上所述，进行亮度修正时，有时与高亮度区域对应的对比度 将降低。图5是表示在式(l)中G3=0时即不进行亮度^^正而减光从而平均 亮度相等时的亮度修正的修正曲线HC2的图。换言之，是表示亮度修正强 化修正量G4为正值时的亮度修正的修正曲线HC2的图。另外，在图5中， 用修正直线HL表示进行电平修正时的亮度值Y的阶调直线。如图5所示， 不进行与比平均亮度Yave高的亮度侧对应的亮度修正时的修正直线HL的 阶调范围是z 1 (-Yave) ~ 2 5 5 。使用亮度修正量G 3 (> 0)进行向上凸的阶调曲 线HC2的亮度修正时，与比亮度值Y的平均值Yave高的亮度值Y的区域 "Yave ~ 255"对应的亮度值Z乘以调光率oc的亮度值的范围根据修正曲线 HC2为"z2(-axZ(Yave)) ~ 255xa"，与大于等于Yave的亮度值Y对应的 "z2 255xa"的亮度范围小于原来的"zl 255"的亮度范围。即，可以表 现亮度值的高低的范围减小了，所以，对比度就降低了。因此，在本实施 例中，为了将伴随调光而高亮度侧的对比度的降低抑制在一定的水平，对 调光率oc的值加以限制。
包含亮度修正量G3不为0时根据与亮度值Y的平均亮度值Yave对应 的亮度值，高阶调侧不调光时的亮度值Y〃的阶调差L1和有调光时的有效 亮度值axZ'的阶调差L2可以用下式表示。 Ll-255-Y" (Yave)
=255-(F(Yave)xG3+Yave ) 式(12)
L2=oc x 255-ot x z' (Yave)
-ax (255- (F (Yave) G4+Yave)) 式(13)
这时，根据式(12)和式(13)，表示对比度维持率R的公式可以表为
R=L2/L1
=ax (255-(F (Yave) G4+Yave)) / (255- (F (Yave) xG3+Yave)) 式(14)
另外，将对比度维持率R限制为RHm时成立的公式由下式表示。如前 所述，为了适当地检测高彩度的色进行调光(即，为了抑制调光引起的彩度 的降低)，在式(14)中将基准输入灰度值从Yave变更为Wave而定义Rlim。 即，使用调光基准值运算部92求出的调光基准值Wave定义Rlim。
Rl im=al imx (255- (F (Wave) Gl im+Wave))
/ (255- (F (Wave) xG3+Wave))式(15)
式(15)中的alim表示极限调光率，Glim表示极限修正量。这里，极 限调光率alim可以用下式表示。
alim=(i:F(Y) xG3+SY)
/(SF(Y) xGlim+SY) 式(16)
另外，根据式(8)的条件、式(9)、式(10)和式(15)，极限修正量Glim 可以表为以下的式(17)。可以将极限修正量Glim直接作为亮度修正强化修 正量G4使用。数式1
Cli." { Rlixn X F(Wave〉 X ]g Y+(255—Wave)X Z F(Y〉} X G3 + (l-Rlim) X (255—Wave) X S Y 4,17、
(l-Rlim)xp(W8ve〉x 2F(Y)XG3+F(Wave〉X EY十RlhnX(255—Wave)X 2F(Y〉 ^"""
调光率运算部71通过将由该式(17)求出的极限修正量Glim(G4)代入 式(16)，求极限调光率alim。此外，调光率运算部71通过将极限调光率 oclim代入下式，求光源的调光率K(以下，称为背光亮度)。y表示伽马系 数。
K=aY 式(18)
也可以不进行上述运算，而将极限调光率ot lim或背光亮度K或者极限 修正量Glim等与调光基准值Wave的关系预先列表化，根据该表求极限调 光率oclim或背光亮度K。
其次，场景变化检测部IOI检测输入运动图像的场景变化SC。场景变 化SC是输入运动图像的帧间的平均亮度变化，根据下式求出。
SCH AYavel
=I Yave [nT] -Yave [ (n-1) T] | 式(19)
背光亮度滤波系数计算部102取得场景变化SC，计算调光率滤波部95 进行滤波处理时使用的背光亮度滤波系数P。图像修正量滤波系数计算部 103取得场景变化SC，计算亮度修正量滤波部96和彩度修正量滤波部97 进行滤波处理时使用的图像修正量滤波系数q。滤波系数的求法，后面详 细i兌明。
调光率滤波部95使用从背光亮度滤波系数计算部102取得的背光亮度 滤波系数P对每帧求出的调光率oclim进行帧间的滤波处理。即，调光率 滤波部95对每帧的光源亮度(光源光量)即对每帧的背光亮度K根据背光亮 度滤波系数P进行滤波处理。将滤波处理后的调光率称为调光率ocflt,将 滤波处理后的背光亮度称为背光亮度Kflt。另外，调光率滤波部95进行 的处理的详细情况在后面进行说明。
亮度修正强化修正量运算部65取得由调光率滤波部95进行滤波处理 后的调光率aflt，根据该调光率aflt求亮度修正强化修正量G4，。具体
而言，亮度^^正强化修正量运算部65通过将滤波处理后的调光率aflt代 入把上述式(16)变形后的下式，求亮度修正强化修正量G4，。 G4，-G3/aflt
+ K1-afit) x sy)/Ufitx i:f(y)) 式(20)
彩度修正强化修正量运算部86取得由彩度修正量运算部85计算的彩 度修正量Gc，同时取得由调光率滤波部95进行滤波处理后的调光率otflt， 根据这些值求彩度修正强化修正量Gcl。在本实施例中，彩度修正强化修 正量Gc 1才艮据以下说明的想法而求出。
在本实施例中，修正彩度值的偏离，同时，进而通过进行调光而进行 减少所显示的图像发生的彩度的变化的修正(以下，称为强化的彩度修正)。 该强化的彩度修正的修正式由下式定义。
Cb' (cb)-Fc(cb) xGcl+cb 式(21)
Cr' (cr)-Fc(cr) x Gcl+cr 式(22)
在式(21)和式(22)中，Gcl表示彩度修正强化修正量。在本实施例中， 彩度修正强化修正量Gcl确定为使根据进行了强化的彩度修正的色差Cb' Cr'求出的彩度S'的平均值与调光率a的乘积和根据进行了通常的彩度 修正的色差CbCr求出的彩度S的平均值相等。即，求出的彩度修正强化修 正量Gcl使下式成立。调光率使用滤波处理后的调光率ot f 11。
afltxS' ave-Save 式(23)
式(23)表示根据色差CbCr显示图像的彩度与调光时根据色差Cb' Cr '显示图像的彩度在视觉上相等。这里，式(24)的右边和左边可以表为下 式。
Save=SS/N
=(S lFc(cb) I xGc+S |cb|
+ S lFc(cr) I xGc+S |cr|)/N 式(24) S' ave-SS' /N
lFc(cb) I xGcl+S lcbl + S lFc(cr) 1 xGcl+S |cr|)/N 式(25)
根据式(23) ~式(25)，彩度修正强化修正量Gcl由下式表示。彩度修 正强化修正量运算部86使用该式(26)求彩度修正强化修正量Gcl。
Gcl=Gc/afU+{(l-ocflt) x (s lcb卜S |cr|)}
/{ocflt x (S lFc(cb) l + E lFc(cr) |)} 式(26)
亮度修正量滤波部96使用从图像修正量滤波系数计算部103取得的图 像修正量滤波系数q对每帧求出的亮度修正强化修正量G4，进行帧间的滤 波处理。这样，便得到滤波处理后的亮度修正强化修正量G4flt。另外， 彩度修正量滤波部97使用从图像修正量滤波系数计算部103取得的图像修 正量滤波系数q对每帧求出的彩度修正强化修正量Gcl进行帧间的滤波处 理。这样，便得到滤波处理后的彩度修正强化修正量Gclflt。下面，将亮 度修正量滤波部96和彩度修正量滤波部97统一称为图像修正量滤波部， 将亮度修正强化修正量G4，和彩度修正强化修正量Gcl统一称为图像修正 量Gy，将滤波处理后的图像修正量称为图像修正量Gyflt。另外，亮度修 正量滤波部96和彩度修正量滤波部97进行的处理的详细情况在后面进行 说明。
亮度修正执行部66使用滤波处理后的亮度修正强化修正量G4f lt对图 像数据进行亮度修正。另外，彩度修正执行部87使用滤波处理后的彩度修 正强化修正量Gclflt对图像数据进行彩度修正。
光源控制部48才艮据由调光率滤波部95进行滤波处理而得到的调光率 oc f 11 (与背光亮度Kf 11对应)通过控制电力供给装置31向背光32供给的 电力，进行背光32发生的光量(光源光量)的调光。图像显示信号生成部 45生成与进行了上述亮度修正和彩度修正的图像数据对应的图像显示信 号。并且，图像显示信号生成部45取得与光源控制部48控制光源的时刻 同步，向显示屏30发送生成的图像显示信号。显示屏30根据接受的图像 显示信号调制背光32发生的光，通过对各像素控制透过量而显示图像。
(调光率滤波部和图像修正量滤波部的结构)
下面，说明调光率滤波部95和图像修正量滤波部(亮度修正量滤波部96和彩度修正量滤波部97)的处理和结构。
仅进行上述亮度修正和彩度修正时，即使将背光32减光，也维持着平 均亮度和平均彩度，但是，进行运动图像再生时，有时会发生闪烁。作为 这样的闪烁的对策，可以考虑进行滤波处理。这里，考虑了使用固定的滤 波器进行滤波处理的方法，但是，对于运动图像的快的场景变化或慢的场 景变化(同一场景)，有时该方法不是最合适。即，对于快的场景变化，跟 随慢，背光亮度和图像修正明显地緩慢变化，而对于慢的场景变化(同一场 景)，背光亮度和图像修正变化频繁发生，从而有时发生闪烁。另一方面， 考虑了对调光和图像修正的滤波器使用相同的时间常数的方法，但是，该 方法有时在视觉上不是最合适。具体而言，调光是使白色变化，但是，这 就使注视图像的人的顺应白色发生了变化，从而闪烁非常显著。与此相反， 图像修正是使(确定白色后的)中间调变化的处理，闪烁不比调光显著。作 为以上的不良状况的对策，考虑了使用不同的时间常数进行滤波处理的方 法，但是，使用该方法时，有时会打破调光与图像修正的平衡。
考虑以上的事实之后，在本实施例中，按照以下的方式进行滤波处理。 在本实施例中，对于背光亮度K和图像修正量Gy ，使用不同的时间常数(滤 波系数)进行滤波处理。具体而言，对于背光亮度K，使用时间常数长的滤 波器(与背光亮度滤波系数p对应)进行滤波处理，对于图像修正量Gy，使 用时间常数短的滤波器(与图像修正量滤波系数q对应)，进行滤波处理。 之所以这样处理，是因为比较背光亮度变化和图像^"正量变化时，背光亮 度变化是白色点(与黑)的变化，在视觉上容易识别，相反，图像修正量变 化是中间调的变化，难于识别。即，对于背光亮度，为了防止白色点的变 化引起的闪烁并且对于图像修正量为了防止闪烁从而确保对运动图像的场 景变化的即时响应性，如上述那样使用不同的时间常数进行滤波处理。
此外，在本实施例中，对按帧单位求出的背光亮度K进行滤波处理之 后，根据其结果求图像修正量Gy,对求出的图像修正量Gy进行滤波处理(时 间常数短)。之所以这样处理，是为了抑制调光与图像修正的平衡遭到破坏。 例如，抑制上述极限调光率a 1 im与极限修正量Gl im的关系不要偏离式(16)太大。
图6是表示调光率滤波部95和图像修正量滤波部(亮度修正量滤波部 96和彩度^^正量滤波部97)的处理的图。如图6所示，调光率滤波部95 和图像修正量滤波部进行串行处理。具体而言，在调光率滤波部95中，对 背光亮度K进行滤波处理之后，在图像修正量滤波部中，对图像修正量Gy 进行滤波处理。
详细而言，调光率滤波部95从背光亮度滤波系数计算部102取得背光 亮度滤波系数p,对每帧求出的背光亮度K (与调光率oc对应)进行帧间的滤 波处理。具体而言，调光率滤波部95的滤波处理的传输函数由式(27)表示。
Hbl[z]=pz/{z—(l—p)} 式(27)
通过这样的滤波处理，得到背光亮度Kflt。并且，光源控制部48根据 得到的背光亮度Kflt(与调光率ocflt对应)进行调光。另外，亮度修正强 化修正量运算部65根据得到的背光亮度Kflt求亮度修正强化修正量G4'， 而彩度修正强化修正量运算部86则根据其求彩度修正强化修正量Gcl。即， 求图像修正量Gy。
其次，在图像修正量滤波部中，使用从图像修正量滤波系数计算部103 取得的图像^"正量滤波系数q ，对每帧求出的图像修正量Gy进行滤波处理。 具体而言，图傳4奮正量滤波部的滤波处理的传输函数由式(28)表示。将调 光率滤波部95和图像修正量滤波部的滤波处理合而为一的传输函数由式 (29)表示。
Himg[z〗=qz/{z-(l-q)} 式(28)
H[z]-Hbl[z]Himg[z]
=pz/ (z- (l-p)} xqz/ (z- (l-q)} 式(29)
通过这样的滤波处理，得到图像修正量Gyflt。详细而言，亮度修正量 滤波部96对每帧求出的亮度修正强化修正量G4，进行帧间的滤波处理，彩 度修正量滤波部97对每帧求出的彩度修正强化修正量Gcl进行帧间的滤波 处理。这样，就可以得到滤波处理后的亮度修正强化修正量G4flt和彩度 修正强化修正量Gclflt。并且，由亮度修正执行部66根据滤波处理后的
亮度修正强化修正量G4flt进行亮度修正，同时，由彩度修正执行部87 根据滤波处理后的彩度修正强化修正量Gclflt进行彩度修正。
这里，使用图7说明背光亮度滤波系数p和图像修正量滤波系数q的 求法。图7(a)中，横轴表示场景变化SC,纵轴表示背光亮度滤波系数p， 图7(b)中，横轴表示场景变化SC，纵轴表示图像修正量滤波系数q。图7 表示p、 q越接近0，成为截止频率越低的低通滤波器(即，时间常数越长)。
背光亮度滤波系数P和图像修正量滤波系数q分别由背光亮度滤波系 数计算部102和图像修正量滤波系数计算部103根据场景变化SC而求出。 具体而言，背光亮度滤波系数计算部102使用表示图7(a)所示的关系的表 或运算式确定与场景变化SC对应的背光亮度滤波系数p。另外，图像修正 量滤波系数计算部103使用表示图7 (b)所示的关系的表或运算式确定与场 景变化SC对应的图像^^正量滤波系数q。
由图7可知，对于同一场景变化SC，确定的图像修正量滤波系数q是 比背光亮度滤波系数P大的值(但是，在场景变化SC具有大的值时，则 p=q=l)。这样，在调光率滤波部95中，就利用时间常数长的滤波器进行滤 波处理，在图像修正量滤波部中，就利用时间常数短的滤波器进行滤波处 理。
如上所述，按照实施例l，根据图像的场景变化SC改变背光亮度K和 图像修正量Gy分别使用的时间特性(滤波系数)，所以，在进行用于节电的 背光减光和进行对其修正的图像修正时，可以抑制闪烁和应答延迟的发生， 从而可以显示高画质的图像。另外，由于使背光亮度K的滤波应答延迟， 并且使图^^务正量Gy的滤波应答加快，所以，可以有效地改善闪烁和应答 性。此外，根据滤波处理后的背光亮度Kflt计算图像修正量Gy，所以， 可以适当地抑制调光与图像修正的关系的破坏，从而可以显示高画质。
(处理顺序)
下面，使用图8所示的流程图说明上述图象处理引擎15进行的处理的 顺序。
首先，在步骤SIOI，平均亮度运算部61和平均色差运算部91对各像 素计算亮度、色差之和等。该处理在各帧图像输入时进行。然后，处理进 入步骤S102。
在步骤S102,调光基准值运算部92计算调光基准值Wave，同时，场 景变化检测部101计算场景变化SC。具体而言，调光基准值运算部92使 用式(6)确定调光基准值Wave。另外，场景变化检测部101使用式(19)计 算场景变化SC。然后，处理进入步骤S103。
在步骤S103,调光率运算部71求与调光基准值Wave对应的背光亮度 K。具体而言，调光率运算部71通过就利用式(17)求出的极限修正量Glim 代入式(16)，求极限调光率oc 1 im，通过就该极限调光率ot 1 im代入式(18)， 求背光亮度K。然后，处理进入步骤S104。
在步骤S104，调光率滤波部95对背光亮度K进行滤波处理。具体而言， 调光率滤波部95根据从背光亮度滤波系数计算部102取得的背光亮度滤波 系数P，对每帧求出的背光亮度K进行帧间的滤波处理。这时，调光率滤 波部95使用由式(27)表示的传输函数。这样，就得到了滤波处理后的背光 亮度Kflt。以上的处理结束时，处理进入步骤S105。
在步骤S105,亮度修正强化修正量运算部65和彩度修正强化修正量运 算部86根据调光率滤波部95的滤波处理后的背光亮度Kflt (调光率aflt) 求图像修正量Gy。即，求亮度修正强化修正量G4，和彩度修正强化修正量 Gcl。具体而言，亮度修正强化修正量运算部65取得由调光率滤波部95 进行滤波处理后的调光率otf lt,通过将其代入式(20)而求亮度^"正强化修 正量G4，。另外，彩度修正强化修正量运算部86通过将调光率aflt代入 式(26)而求彩度^"正强化修正量Gcl。以上的处理结束时，处理进入步骤 S106。
在步骤S106，图像修正量滤波部(亮度修正量滤波部96和彩度修正量 滤波部97)对图像修正量Gy进行滤波处理。具体而言，图像修正量滤波部 根据从图像修正量滤波系数计算部103取得的图像修正量滤波系数q对每 帧求出的图像修正量Gy进行滤波处理。这时，图像修正量滤波部使用式(28)
表示的传输函数。这样，取得滤波处理后的图像修正量Gyflt。详细而言， 亮度修正量滤波部96对每帧求出的亮度修正强化修正量G4，进行帧间的滤 波处理，而彩度修正量滤波部97对每帧求出的彩度修正强化修正量Gcl 进行帧间的滤波处理。以上的处理结束时，处理进入步骤S107。步骤S102 ~ S106的处理在各帧图像输入后进行。
在步骤S10 7 ，使用背光亮度Kfl t和图像修正量Gy f 11执行调光和图像 修正。具体而言，光源控制部48根据背光亮度Kflt对背光32进行调光。 另夕卜，亮度修正执行部66根据亮度修正强化修正量G4f lt对图像数据进行 亮度修正，同时，彩度修正执行部87根据彩度修正强化修正量Gclflt对 图4象数据进行彩度修正。并且，图像显示信号生成部45生成与进行了这样 的图像修正的图像数据对应的图像显示信号，并将生成的图像显示信号向 显示屏30发送。以上的处理结束时，处理退出该流程。步骤S107的修正 对下一帧图像进行。
按照以上的处理，进行用于节电的背光调光和对其进行修正的图像修 正时，可以有效地改善闪烁和应答性，同时，可以适当地防止调光与图像 修正的关系被破坏。因此，可以显示高画质的图像。
实施例2.
下面，说明本发明的实施例2。在上述实施例l中，由多个电路(处理 部)进行多个滤波处理，但是，在实施例2中，使用1个电路进行多个滤波 处理。具体而言，在实施例2中，通过切换滤波运算电路的输入输出信号 和滤波运算电路使用的滤波系数，由1个滤波运算电路按时间顺序进行对 背光亮度K的滤波处理和对图像修正量Gy的滤波处理。即，兼作进行对背 光亮度K的滤波处理的电路和进行对图傳J务正量Gy的滤波处理的电路，顺 序进行滤波处理。
图9是表示实施例2的滤波处理部的概略结构的框图。滤波处理部120 包括滤波运算电路IIO、输入切换电路lll、设定切换电路112、前帧的值 的保存和切换电路113、输出切换电路114和滤波运算控制部115。滤波处 理部120适用于上述图象处理引擎15。详细而言，适用于取代调光率滤波 部95、亮度修正量滤波部96和彩度修正量滤波部97。
输入切换电路111进行背光亮度K和图像修正量Gy中某一个向滤波运 算电路110输入的切换。设定切换电路112从背光亮度滤波系数计算部102 和图像修正量滤波系数计算部103取得背光亮度滤波系数p和图像修正量 滤波系数q，进行它们中的某一个向滤波运算电路110输入的切换。前帧 的值的保存和切换电路113取得由滤波运算电路110处理后的前帧的背光 亮度Kflt和图像修正量Gyflt并将它们保存，同时进行它们中的某一个向 滤波运算电路110输入的切换。输出切换电路114进行背光亮度Kflt和图 像修正量Gyf 11中的某一个从滤波运算电路110输出的切换。
滤波运算电路110对输入的背光亮度K和图像修正量Gy使用与它们对 应的滤波系数(背光亮度滤波系数p和图像^^正量滤波系数q中的某一个) 进行滤波处理。滤波运算电路110通过这样的滤波处理输出背光亮度Kflt 和图像修正量Gyflt。图9中的m是与背光亮度滤波系数p和图像修正量 滤波系数q中的某一个对应的值。另外，滤波运算控制部115控制输入切 换电路lll、设定切换电路112、前帧的值的保存和切换电路113、输出切 换电路114的切换。
如上所述，按照实施例2，将背光亮度K和图像修正量Gy的各滤波器 采用相同的结构(即，由l个电路构成)，通过切换输入输出信号和滤波系 数，可以有效地削减电路规^莫。
以上，对背光亮度K和图像修正量Gy的滤波器仅各表示的1个例子， 但是，如上述那样图像修正有亮度修正和彩度修正等多个修正(例如，电平 修正和对比度修正)，通过切换它们可以增大电路M^莫削减效果。
变形例.
以上，表示了使用调光基准值Wave作为基准输入灰度值进行处理的实 施例，但是，不限定如此。在其他的例中，可以使用平均亮度Yave取代调 光基准值Wave作为基准输入灰度值进行处理。
另外，以上所示的运算，基本上是由电路在运动图像的帧间进行，但
是，也可以利用软件处理进行运算。例如，图象处理引擎15的各结构具有 的功能可以利用使CPU(计算机)11执行的图像显示程序而实现。图像显示 程序可以预先存储到硬盘14或R0M12中，或者也可以由CD-ROM等计算机 可以读取的记录媒体从外部供给，也可以将CD-ROM驱动器16读取的图像 显示程序存储到硬盘14中。另外，也可以通过因特网等网络访问供给图像 显示程序的服务器等，通过下载数据而存储到硬盘14中。
另外，也可以采用 一部分功能由硬件电路实现而利用软件实现硬件电 路不具有的功能的结构。例如，直方图、SY、 Slcbl、 Slcrl、 S(Y)、 S 1Fc(cb) I、 S 1Fc(cr) l这样的对各像素进行处理的部分可以由电路具有， 而平均值、调光率、图像修正量这样的每帧的运算在帧间由CPU11通过软 件处理进行。此外，在显示前预先变换为调光数据和已修正的运动图像时， 也可以全部通过软件处理而进行。
电子设备.
下面，参照图14说明可以应用上述实施例的图像显示装置1的电子设 备的具体例。
首先，说明将上述实施例的图像显示装置1应用于便携式个人计算机 (所谓的笔记本计算机)的显示部的例子。图10(a)是表示个人计算机的结 构的斜视图。如图所示，计算机710包括具有键盘711的本体部712和应 用本发明的液晶显示装置100的显示部713。
其次，说明将上述实施例的图像显示装置1应用于手机的显示部的例 子。图10(b)是表示该手机的结构的斜视图。如图所示，手机720除了多 个操作按钮721夕卜，包括受话器722、送话器723和应用本发明的液晶显 示装置100的显示部724。
可以应用本发明的图像显示装置1的电子设备不限于上述电子设备。
权利要求
1.一种图像显示装置，对利用各像素具有的灰度值表示图像的图像数据进行修正的处理并对光源的光源亮度进行控制的处理，其特征在于，具有检测输入的上述图像数据的场景变化的场景变化检测单元；修正上述图像数据的图像修正单元；控制上述光源亮度的光源亮度控制单元；和根据上述场景变化使上述光源亮度的变化的第1时间特性和上述图像修正的图像修正量的第2时间特性变化并根据该第1时间特性和该第2时间特性进行处理的时间特性控制单元。
2. 按权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于上述时间 特性控制单元以使上述第1时间特性与上述第2时间特性不同的方式设 定该第1时间特性和该第2时间特性。
3. 按权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于上述时间 特性控制单元以使上述光源亮度的变化比上述图像修正量的变化在时 间上延迟的方式设定上述第1时间特性和上述第2时间特性。
4 . 按权利要求1 ~ 3的任一权项所述的图像显示装置，其特征在 于上述时间特性控制单元对每帧的上述光源亮度使用上述第1时间特 性作为滤波系数进行滤波处理，并对上述每帧的图像修正量使用上述第 2时间特性作为滤波系数进行滤波处理。
5. 按权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于上述时间 特性控制单元对每帧的上述光源亮度根据上述第1时间特性进行滤波处 理，并根据基于上述第1时间特性的滤波处理后的光源亮度求出每帧的 图像修正量，对求出的上述图像修正量根据上述第2时间特性进行滤波 处理。
6 . 按权利要求4或5所述的图像显示装置，其特征在于，上述 时间特性控制单元具有进行滤波处理的滤波运算电路；和 切换上述滤波运算电路的输入输出信号和上述滤波运算电路使用 的滤波系数的切换单元，其中，通过由上述切换单元进行上述切换，由上述滤波运算电路按 时间顺序进行对上述光源亮度的滤波处理和对上述图像修正量的滤波 处理。
7. —种电子设备，其特征在于具有权利要求1 ~ 6的任一项所 述的图像显示装置和向上述图像显示装置供给电压的电源装置。
8. —种图像显示方法，对利用各像素具有的灰度值表示图像的 图像数据进行修正的处理并对光源的光源亮度进行控制的处理，其特征 在于，包括检测输入的上述图像数据的场景变化的场景变化检测步骤；修正上述图像数据的图像修正步骤；控制上述光源亮度的光源亮度控制步骤；和根据上述场景变化使上述光源亮度的变化的第1时间特性和上述图 像修正的图像修正量的第2时间特性变化并根据该第1时间特性和该第 2时间特性进行处理的时间特性控制步骤。
9. 一种图像显示程序，对利用各像素具有的灰度值表示图像的 图像数据进行修正的处理并对光源的光源亮度进行控制的处理，其特征 在于，使计算机起以下单元的功能检测输入的上述图像数据的场景变化的场景变化检测单元；修正上述图像数据的图像修正单元；控制上述光源亮度的光源亮度控制单元；和根据上述场景变化使上述光源亮度的变化的第1时间特性和上述图 像修正的图像修正量的第2时间特性变化并根据该第1时间特性和该第 2时间特性进^f亍处理的时间特性控制单元。
10. —种计算机可读取记录媒体，其特征在于记录权利要求 9所述的图像显示程序。
全文摘要
本发明提供进行用于节电的背光减光和进行对其修正的图像修正时可以适当地抑制显示图像发生的闪烁的图像显示装置。图像显示装置修正图像数据，同时控制光源的光源亮度。场景变化检测单元检测图像数据的场景变化，图像修正单元修正图像数据，光源亮度控制单元控制光源亮度。并且，时间特性控制单元根据场景变化使光源亮度的变化的第1时间特性和图像修正量的第2时间特性变化，并根据其进行滤波处理等。这样，就根据图像的场景变化改变光源亮度和图像修正量各自使用的时间特性，所以，在进行背光减光和图像修正时可以有效地抑制闪烁和应答延迟的发生。
文档编号G09G3/36GK101169925SQ20071016746
公开日2008年4月30日 申请日期2007年10月25日 优先权日2006年10月27日
发明者森贤次 申请人:精工爱普生株式会社