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CN100346635C - 灰度特性修正装置、修正方法、图像处理、显示装置 - Google Patents

灰度特性修正装置、修正方法、图像处理、显示装置 Download PDF

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CN100346635C CNB2005100770017A CN200510077001A CN100346635C CN 100346635 C CN100346635 C CN 100346635C CN B2005100770017 A CNB2005100770017 A CN B2005100770017A CN 200510077001 A CN200510077001 A CN 200510077001A CN 100346635 C CN100346635 C CN 100346635C
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Abstract

本发明的目的是提供一种可相应于图像的特征对显示图像的亮度的灰度特性进行适当调整的技术。亮度灰度修正单元的特征信息取得单元由输入图像信号取得每一个画面的图像的最小亮度、平均亮度以及最大亮度。修正信息决定单元对上述每一个画面的图像，相应于所取得的上述最小亮度、上述平均亮度以及上述最大亮度的组合，决定对上述亮度的灰度特性进行修正用的修正信息。亮度灰度修正处理单元对上述每一个画面的图像，根据上述修正信息设定多项式函数，通过利用上述多项式函数的运算处理，对上述亮度的灰度特性进行修正。

Description

灰度特性修正装置、修正方法、图像处理、显示装置
技术领域
本发明涉及使图像信号的灰度特性与显示图像特征相应地变化的技术。
背景技术
在图像显示装置中，一般通过调整针对表示输入图像的图像信号(输入图像信号)的表示显示图像的亮度的变化的输入输出特性，进行显示图像的画质的调整。作为输入输出特性的调整方法，比如，可利用检测输入图像的特征，相应于检出的特征使构成输入图像信号的亮度信号的灰度特性动态变化的方法(比如，参照专利文献1至专利文献7)。
【专利文献1】特开2003-110878号公报
【专利文献2】特开2003-337580号公报
【专利文献3】特开2003-259154号公报
【专利文献4】特开2003-298974号公报
【专利文献5】特开2003-46807号公报
【专利文献6】特开2002-359754号公报
【专利文献7】特开平10-248024号公报
在上述方法中，是与构成一个画面的输入图像的亮度信号中的最大亮度、最小亮度、平均亮度、亮度直方图等等相应地使灰度特性变化。但是，由于高灰度侧的灰度特性是相应于最大亮度进行调整，而低灰度侧的灰度特性是相应于最小亮度进行调整，因此对高灰度侧的调整不考虑最小亮度，而对低灰度侧的调整不考虑最大亮度。然而，实际上，由于存在高灰度侧的亮度对低灰度侧的灰度特性的影响及低灰度侧的亮度对高灰度侧的灰度特性的影响，因此历来的方法在相应于输入图像的特征进行调整以便得到合适的灰度特性这一点上不能说做得很充分。
发明内容
本发明系为解决现有技术的上述问题而完成的发明，其目的在于提供一种可相应于图像的特征对显示的图像的亮度的灰度特性进行适当调整的技术。
为解决上述问题的至少一部分，本发明的装置是一种对输入图像信号的灰度特性进行修正的灰度特性修正装置，其特征在于，
具备对上述输入图像信号所表现的图像的亮度的灰度特性进行修正的亮度灰度修正单元，
上述亮度灰度修正单元的构成包括：
从上述输入图像信号取得每一个画面的图像的最小亮度、平均亮度以及最大亮度的特征信息取得单元；
对上述每一个画面的图像，相应于所取得的最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合，决定对上述亮度的灰度特性进行修正用的修正信息的修正信息决定单元；以及
对上述每一个画面的图像，根据上述修正信息设定多项式函数，通过利用上述多项式函数的运算处理，对上述亮度的灰度特性进行修正的亮度灰度修正处理单元。
利用上述灰度特性修正装置，可以对每一个画面的图像，相应于所取得的最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合，决定对亮度的灰度特性进行修正用的修正信息。然后，根据所决定的修正信息设定多项式函数，通过利用所设定的多项式函数的运算处理，可以对亮度的灰度特性进行修正。由此可以使图像的亮度的灰度特性与历来相比进行更为合适的调整，可以实现画质的提高。
另外，优选上述多项式函数的种类是样条函数。这样就可以使亮度的灰度特性成为平滑曲线。比如，在修正后的灰度特性中，在出现变化的边界而成为不连续的灰度特性时，就会出现画质劣化。然而，如上所述采用样条函数时，因为可以使亮度的灰度特性成为平滑曲线，就可以防止成为不连续的灰度特性而出现画质的劣化。
另外，优选是上述修正信息至少包括表示成为与上述亮度的灰度特性的修正相矢的基准的修正基准直线的信息、作为表示上述亮度的灰度特性的修正结果的修正曲线的信息的上述修正曲线上的多个曲线设定位置和上述多个曲线设定位置的各个相对上述修正基准直线的位移量。这样一来，多项式函数的设定就变得容易。
另外，优选是上述修正信息决定单元，具有将与上述最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合相对应的修正信息与多个上述组合相关联地表示的修正信息表，并且参照上述修正信息表决定与所取得的上述最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合相对应的修正信息。这样就可以很容易决定与所取得的最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合相对应的修正信息。
此外，优选是上述修正信息决定单元，在上述修正信息表中不存在与所取得的上述最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合相对应的修正信息时，利用预定的插值运算处理决定与上述组合相对应的修正信息。这样就可以减少包括于修正信息表中的最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合数。
另外，在上述灰度特性修正装置中，也可以设置用来针对从上述亮度灰度修正单元输出的图像信号，对包括于图像显示装置中的显示器件的非线性输入输出特性进行修正用的修正单元。这样一来，因为可以将针对亮度灰度修正的高度的灰度特性的修正和用来对包括于图像显示装置中的显示器件的非线性输入输出特性进行修正的灰度特性的修正分开，所以针对亮度的灰度特性的修正变得容易。
另外，本发明可以以种种方式实现，比如，可以借助灰度特性修正方法及装置、具有灰度特性修正装置的图像处理装置及具有此装置的图像显示装置等各种方式实现。此外，也可以利用作为用来实现这些方法及装置的计算机程序的形态、作为记录这种计算机程序的记录媒体的形态以及在包括上述计算机程序的传输波中具体实现的数据信号等种种形态实现。
作为本发明的“记录媒体”可以利用软盘及CD-ROM、磁光盘、IC卡、ROM盒、穿孔卡、条形码等印刷符号的印刷物、计算机内部存储装置(RAM及ROM等的存储器)及外部存储装置等的计算机可读的种种媒体。
附图说明
图1为示出应用本发明的图像显示装置的整体构成的框图。
图2为示出灰度修正单元200的构成的说明图。
图3为示出亮度灰度修正处理单元320的非线性运算处理中使用的函数F(Yi)的说明图。
图4为示出修正参数表的说明图。
图5为示出针对修正参数的插值运算的说明图。
图6为示出在组合K(Bp＝0，APL＝0，Wp＝0)的场合所设定的灰度特性的说明图。
图7为示出在组合L(Bp＝0，APL＝0，Wp＝1023)的场合设定的灰度特性的说明图。
图8为示出组合M(Bp＝0，APL＝1023，Wp＝1023)的场合设定的灰度特性的说明图。
图9为示出组合N(Bp＝1023，APL＝1023，Wp＝1023)的场合设定的灰度特性的说明图。
图10为示出组合P1(Bp＝100，APL＝200，Wp＝700)的场合设定的灰度特性的说明图。
图11为示出组合P2(Bp＝500，APL＝700，Wp＝900)的场合设定的灰度特性的说明图。
符号说明
10图像显示装置
20屏幕
100控制单元
110输入处理单元
120图像处理单元
130液晶面板驱动单元(LCD驱动单元)
140液晶面板(LCD)
150照明光学系统
160投影光学系统
200灰度修正单元
210亮度灰度修正单元
220VT修正单元
320亮度灰度修正处理单元
340特征信息取得单元
350修正信息决定单元
具体实施方式
下面根据实施例按照以下的顺序对本发明的实施方式进行说明。
A.图像显示装置的整体构成：
B.灰度修正单元：
B1.亮度灰度修正单元的构成：
B1.1.RGB/YUV变换单元：
B1.2.特征信息取得单元：
B1.3.修正信息决定单元：
B1.4.灰度修正处理单元：
B1.5.YUV/RGB变换单元：
B2.亮度灰度特性的设定：
B2.1.非线性运算处理的函数：
B2.2.修正参数的决定：
B2.3.亮度灰度特性的设定例：
B3.效果：
C.变形例：
A.图像显示装置的整体构成：
图1为示出应用本发明的图像显示装置的整体构成的框图。此图像显示装置10具有控制单元100、输入处理单元110、包括作为本发明的灰度特性修正装置的灰度修正单元200的图像处理单元120、作为图像显示单元的液晶面板(LCD)140及液晶面板驱动单元(LCD驱动单元)130。另外，此图像显示装置10是所谓的投影机，在图像显示单元中具有用于照明液晶面板140的被照明区域的照明光学系统150以及使从液晶面板140射出的显示图像的光(也称为“图像光”)投影到屏幕20上的投影光学系统160。
另外，液晶面板140，对从照明光学系统150射出的照明光相应于从液晶面板驱动单元130发出的驱动信号进行调制，将经过调制的光(图像光)射出。另外，在图示中省略了，液晶面板140具有R(红)、G(绿)、B(蓝)三片液晶面板。另外，照明光学系统150具有将光分离为三色光的色光分离光学系统，投影光学系统160具有将从液晶面板140射出的三色光进行合成的合成光学系统。另外，关于这种投影机的光学系统的构成，本申请人例如在特开平10-171045号公报中有详述，此处将该说明省略。
另外，也可以将液晶面板140做成一片彩色液晶面板。另外，也可以将液晶面板140做成一片彩色液晶面板，省略投影光学系统160，做成直视型的图像显示装置。
控制单元100，是具有未图示的CPU、RAM、ROM、外部存储装置及通信装置等等的计算机系统。控制单元100，通过由CPU读取存储于ROM及外部存储装置中存储的程序及数据并执行而对各个电路块的工作进行控制。另外，对于输入处理单元110及图像处理单元120等的各电路块，通过供给存储于ROM及外部存储装置中的数据及程序，执行各种设定。
输入处理单元110，将输入图像信号VS作为可以输入到图像处理单元120的数字图像信号DIV输出。在输入图像信号VS是模拟图像信号时，利用模拟-数字变换功能，将除去包括于输入图像信号VS中的同步信号的图像信号(以下有时也单称其为“图像信号”)变换为数字的图像信号，作为数字图像信号DIV输出。另外，在输入图像信号VS是数字图像信号时，可省略利用模拟-数字变换功能的变换处理。另外，图像信号的信号形式是RGB信号形式。
图像处理单元120，根据来自控制单元100的指示，将输入的数字图像信号DIV表示的图像数据临时写入到未图示的存储器，读取存储于此存储器中的数字数据并作为数字图像信号DOV输出。于是，在向此存储器写入和从其读出的处理的过程中，执行图像尺寸的变换处理(放大或缩小、图像失真修正等)及向液晶面板驱动单元130可处理的格式变换的处理以及利用灰度修正单元200进行的亮度信号的灰度特性的修正处理等种种的图像处理。
液晶面板驱动单元130，相应于所输入的数字图像信号DOV，生成用来驱动液晶面板140的驱动信号。
液晶面板140相应于驱动信号对照明光学系统150产生的照明光进行调制。经过调制的光(图像光)，作为图像光经投影光学系统160投影到屏幕20上。从而使图像显示于屏幕20上。
B.灰度修正单元：
下面对与本发明的灰度修正装置相当的灰度修正单元200予以说明。图2为示出灰度修正单元200的构成的说明图。灰度修正单元200，具有亮度灰度修正单元210及VT修正单元220。亮度灰度修正单元210，如后所述，对输入的RGB信号(Ri、Gi、Bi)表示的图像的亮度的灰度特性进行修正并输出修正后的RGB信号(Rs、Gs、Bs)。VT修正单元220，将液晶面板140固有的非线性的输入输出特性修正为线性的输入输出特性，将输入的RGB信号(Rs、Gs、Bs)的灰度特性修正，将修正后的RGB信号(Ro、Go、Bo)输出。另外，使用CRT(阴极射线管)的图像显示装置的输入输出特性，一般描画灰度系数曲线。在此，一般CRT以外的图像显示装置的输入输出特性也与CRT的输入输出特性一致地设定为灰度系数曲线。因此，在VT修正单元220中，除了液晶面板固有的非线性输入输出特性的修正之外，还要对输入的RGB信号(Rs、Gs、Bs)修正输出的RGB信号(Ro、Go、Bo)的灰度特性以使图像显示装置10的输入输出特性成为灰度系数曲线。
另外，因为本发明的特征部分是亮度灰度修正单元210，以下进一步对亮度灰度修正单元210加以说明。
B1.亮度灰度修正单元的构成：
亮度灰度修正单元210，具有RGB/YUV变换单元310、亮度灰度修正处理单元320、YUV/RGB变换单元330、特征信息取得单元340以及修正信息决定单元350。以下依次对各单元予以说明。
B1.1.RGB/YUV变换单元：
RGB/YUV变换单元310，对输入的数字图像信号DIV的信号形式进行变换。具体言之，是将RGB信号(Ri、Gi、Bi)变换为YUV信号(Yi、Ui、Vi)。在YUV信号之中，亮度信号Yi输入到亮度灰度修正处理单元320及特征信息取得单元340。另外，因为用来将RGB信号变换为YUV信号的构成在图像处理领域中是一般常见的，此处对其说明予以省略。
B1.2.特征信息取得单元：
特征信息取得单元340，将表示各画面的图像的特征的特征信息，根据以所显示的图像的一个画面单位输入的亮度信号Yi，作为特征参数取得。具体言之，在一个画面之中，将亮度信号的最小亮度、最大亮度以及平均亮度三种信息作为特征参数取得。所取得的特征参数的值，供给修正信息决定单元350。另外，因为从所输入的亮度信号Yi求出亮度信号的最小亮度、最大亮度以及平均亮度的构成在图像处理领域中是一般常见的，此处对其说明予以省略。
B1.3.修正信息决定单元：
修正信息决定单元350，相应于从特征信息取得单元340供给的三种特征参数的值的组合，对每1个画面的图像决定与后述的修正参数相对应的值。所决定的修正参数的值，供给亮度灰度修正处理单元320。
B1.4.亮度灰度修正处理单元：
亮度灰度修正处理单元320，对输入亮度信号Yi实施非线性运算处理并将非线性运算处理后的亮度信号Ys输出。此非线性运算处理的特性，按照从修正信息决定单元350供给的修正参数设定。另外，亮度灰度修正处理单元320的非线性运算处理，相应于从修正信息决定单元350供给的修正参数的定时实施。
修正后的亮度信号Ys，与从RGB/YUV变换单元310输出的两个色差信号Ui、Vi一起输入到YUV/RGB变换单元330。
另外，关于亮度灰度修正处理单元320的非线性运算处理见后述。
B1.5.YUV/RGB变换单元：
YUV/RGB变换单元330，与RGB/YUV变换单元310一样，对输入的数字图像信号的信号形式进行变换。具体言之，是将YUV信号Ys、Ui、Vi变换为RGB信号Rs、Gs、Bs。变换后的RGB信号Rs、Gs、Bs输入到VT修正单元220。另外，因为用来将YUV信号变换为RGB信号的构成在图像处理领域中是一般常见的，此处对其说明也予以省略。
另外，亮度灰度修正单元210，可以由可以对一个画面单位的图像信号进行高速信号处理的处理器构成。特别是，亮度灰度修正处理单元320，可以由可以对一个画面单位的图像信号进行高速非线性运算处理的处理器构成。
B2.亮度灰度特性的设定：
下面对亮度灰度修正处理单元320的非线性运算处理的特性的设定，即相对输入亮度信号Yi的输出亮度信号Ys的灰度特性的设定予以说明。
B2.1.非线性运算处理的函数：
图3为示出亮度灰度修正处理单元320的非线性运算处理中使用的函数F(Yi)的说明图。所使用的函数F(Yi)的种类是样条函数。由此样条函数F(Yi)表示的信号的输入输出特性，由偏置Off、增益Gn、第1至第3的曲线设定位置Vi_SP1～Vi_SP3和与各个曲线设定位置相对应的第1至第3的曲线设定值dVi_SP1～dVi_SP3共8个修正参数决定。其中，第1至第3的曲线设定值dVi_SP1～dVi_SP3由相对后述的修正基准直线的位移量表示。于是，由此样条函数F(Yi)表示的Ys＝F(Yi)的曲线(以下也称其为“修正曲线”)的特性，可表示相对亮度灰度修正处理单元320的输入亮度信号Yi的输出亮度信号Ys的灰度特性。
如图3所示，将输入亮度信号Yi的亮度Vi和输出亮度信号的亮度Vs等值的直线作为基本直线。与此相对，由表示Vi＝0的亮度Vs的相对基本直线的位移量的偏置Off和表示相对于亮度Vi的亮度Vs的斜率的增益Gn，设定成为修正的基准的直线(以下也称其为“修正基准直线”)，此修正基准直线的两个端点成为修正曲线的两个端点。
于是，按照以平滑曲线来连结修正曲线的两个端点以及由第1至第3的曲线设定位置Vi_SP1～Vi_SP3和与各个曲线设定位置相对应的第1至第3的曲线设定值dVi_SP1～dVi_SP3所表示的修正曲线上的三个点的方式来设定样条函数F(Yi)的特性。其结果，相对亮度灰度修正处理单元320的输入亮度信号Yi的输出亮度信号Ys的灰度特性，可以由通过所设定的样条函数F(Yi)表示的Ys＝F(Yi)的修正曲线来表示。
B2.2.修正参数的决定：
修正信息决定单元350，如以下的说明所示，相应于由特征信息取得单元340供给的三个特征参数(最小亮度、平均亮度以及最大亮度)的值的组合，决定上述8个修正参数的值。
修正信息决定单元350具有将上述三个特征参数的值的组合与相对应的上述八个修正参数的值相关联地表示的修正参数表。此修正参数表，以可参照的方式存储于修正信息决定单元350内的存储器或图像显示装置10内的任意一个单元中所具备的未图示的存储器之中。
图4为示出修正参数表的说明图。在此修正参数表中，相对于最小亮度Bp、平均亮度APL以及最大亮度Wp的值的组合之中K、L、M、N四种组合，与八个修正参数相关的值分别进行关联。最小亮度Bp、平均亮度APL以及最大亮度Wp的值分别以10位(比特)的灰度值取值到最小亮度(0)～最大亮度(1023)。
对组合K示出的是Bp＝0，APL＝0，Wp＝0的组合，对组合L示出的是Bp＝0，APL＝0，Wp＝1023的组合，对组合M示出的是Bp＝0，APL＝1023，Wp＝1023的组合，而对组合N示出的是Bp＝1023，APL＝1023，Wp＝1023的组合。
然后，修正信息决定单元350，参照修正参数表决定与从特征信息取得单元340供给的三个特征参数的值的组合相对应的八个修正参数的值。
在特征参数的值的组合在修正参数表中不存在时，利用以下说明的插值运算决定与此组合相对应的修正参数的值。
图5为示出针对修正参数的插值运算的说明图。最小亮度Bp、平均亮度APL以及最大亮度Wp的值的组合，如图5的左侧所示，可以由以最小亮度Bp、平均亮度APL以及最大亮度Wp作为互相正交的坐标轴的三维坐标系的点(位置)表示。于是，最小亮度值Bp、最大亮度值Wp以及平均亮度值APL可取的组合的点是与图4的修正参数表中示出的四种组合K、L、M、N相对应的点，包括于以图5的右侧的表中示出的四个点K(0，0，0)、L(0，0，1023)、M(0，1023，1023)、N(1023，1023，1023)为顶点的四面体KLMN中。
于是，最小亮度Bp为b(0≤b≤1023)、平均亮度APL为a(0≤a≤1023)、最大亮度Wp为w(0≤w≤1023)的四面体KLMN中的点P(b、a、w)的各修正参数可由以下所示的由四个点K、L、M、N通过直线插值求出点P的位置用的插值运算式求得。
点P(b、a、w)的位置，可利用相对点K的最小亮度Bp的位移Pb、相对平均亮度APL的位移Pa及相对最大亮度Wp的位移Pw，由下式(1)示出的插值运算式求出。
P(b、a、w)＝K+Pb+Pa+Pw  …(1)
其中，最小亮度Bp的位移Pb，在最小亮度Bp的值从最低亮度(0)增加到最高亮度(1023)时，从点M的亮度增加到点N的亮度，即只增加(N-M)的值，最小亮度Bp的值从点K的最低亮度(0)增加到点P的亮度(b)时的最小亮度Bp的位移Pb可以以下式(2)表示。
Pb＝b/1023×(N-M)  …(2)
另外，平均亮度值APL的位移Pa，在平均亮度APL的值从最低亮度(0)增加到最高亮度(1023)时，从点L的亮度增加到点M的亮度，即只增加(M-L)的值，平均亮度APL的值从点K的最低亮度(0)增加到点P的亮度(a)时的平均亮度APL的位移Pa可以以下式(3)表示。
Pa＝a/1023×(M-L)  …(3)
此外，最大亮度Wp的位移Pw，在最大亮度值Wp的值从最低亮度(0)增加到最高亮度(1023)时，从点K的亮度增加到点L的亮度，即只增加(L-K)的值，最大亮度Wp的值从最低亮度(0)增加到点P的亮度(w)时的最大亮度Wp的位移Pw可以以下式(4)表示。
Pw＝w/1023×(L-K)  …(4)
另外，在利用上式(1)～(4)实际求出各修正参数的场合，可以将以符号K、L、M、N及P所表示的部分替换为分别求出的修正参数利用。
下面对利用上式(1)～(4)的插值运算，以(1)组合P1(Bp＝100，APL＝200，Wp＝700)的场合(插值运算例1)及(2)组合P2(Bp＝500，APL＝700，Wp＝900)的场合(插值运算例2)两者为例进行说明。
(1)插值运算例1
在组合P1(Bp＝100，APL＝200，Wp＝700)的场合的第1至第3的曲线设定值dVo_Sp1～dVo_Sp3，可由利用上式(1)～(4)的插值运算如下式(5a)～(5c)所示求出。
dVo_SP1＝300+100/1023×(-300-(-200))+200/1023×(-200-150)+700/1023×(150-300)＝119  …(5a)
dVo_SP2＝500+100/1023×(-500-(-300))+200/1023×(-300-300)+700/1023×(300-500)＝226  …(5b)
dVo_SP3＝500+100/1023×(-500-(-200))+200/1023×(-200-250)+700/1023×(250-500)＝212  …(5c)
另外，从图4的修正参数表可知，因为第1至第3的曲线设定位置Vi_SP1～Vi_SP3、增益Gn及偏置Off全部是固定的，不需要插值运算，故对插值运算的说明省略。另外，下述的插值运算例2中也相同。
(2)插值运算例2
在组合P2(Bp＝500，APL＝700，Wp＝900)的场合的第1至第3的曲线设定值dVo_Sp1～dVo_Sp3，也与插值运算例1一样，可由利用上式(1)～(4)的插值运算如下式(6a)～(6c)所示求出。
dVo_SP1＝300+500/1023×(-300-(-200))+700/1023×(-200-150)+900/1023×(150-300)＝-120  …(6a)
dVo_SP2＝500+500/1023×(-500-(-300))+700/1023×(-300-300)+900/1023×(300-500)＝-184  …(6b)
dVo_SP3＝500+500/1023×(-500-(-200))+700/1023×(-200-250)+900/1023×(250-500)＝-174  …(6c)
B2.3.亮度灰度特性的设定例：
在特征参数的值的组合在修正参数表中存在的场合，将参照修正参数表得到的修正参数的值供给亮度灰度修正处理单元320。然后，在亮度灰度修正处理单元320中，由上述样条函数F(Yi)表示的信号的输入输出特性，相应于所供给的修正参数设定，由此设定相对输入亮度信号Yi的输出亮度信号Ys的灰度特性。
图6为示出在组合K(Bp＝0，APL＝0，Wp＝0)的场合设定的灰度特性的说明图。此组合K，由于最小亮度Bp、平均亮度APL以及最大亮度Wp的任何一个值都为作为亮度值可取得的最低亮度(0)，意味着整个图像是漆黑的图像。其中，此时的灰度特性，设定成为以忽略亮度高的一侧，即亮侧的灰度，而只注重亮度低的一侧，即暗侧的修正曲线表示的灰度特性。
图7为示出组合L(Bp＝0，APL＝0，Wp＝1023)的场合设定的灰度特性的说明图。另外，在以下所示的灰度特性的设定示例中，以实线表示的曲线示出所设定的灰度特性，以虚线表示的直线示出修正基准直线。此组合L，由于平均亮度APL是最低亮度(0)，意味着整个图像基本上是漆黑的图像。但是，由于最大亮度Wp为可取作亮度值的最高亮度(1023)，也意味着是存在极其个别的部分为最高亮度的明亮部分的图像。于是，此时的灰度特性，设定成以在注重亮度低的一侧，即暗侧，且也不对亮度高的一侧，即明侧进行忽略的修正曲线所表示的灰度特性。
图8为示出组合M(Bp＝0，APL＝1023，Wp＝1023)的场合设定的灰度特性的说明图。此组合M，由于平均亮度APL是最高亮度(1023)，意味着整个图像是最明亮的图像。但是，由于最小亮度Wp为最低亮度(0)，也意味着是存在极其个别的部分为最低亮度的漆黑部分的图像。于是，此时的灰度特性，设定为以注重亮度高的一侧，即明侧，且也不对亮度低的一侧，即暗侧进行忽略的修正曲线所表示的灰度特性。
图9为示出组合N(Bp＝1023，APL＝1023，Wp＝1023)的场合设定的灰度特性的说明图。此组合N，由于最小亮度Bp、平均亮度APL以及最大亮度Wp的任何一个值都为最高亮度(1023)，意味着整个图像是最明亮的图像。于是，此时的灰度特性，设定为忽略亮度低的一侧，即暗侧，而只对亮度高的一侧，即明亮一侧进行注重的灰度特性。
在特征参数的组合在修正参数表中不存在时，利用插值运算求出所对应的修正参数的值，供给亮度灰度修正处理单元320。然后，在亮度灰度修正处理单元320中，上述样条函数F(Yi)的特性，与供给的修正参数相对应地进行设定，由此设定相对输入亮度信号Yi的输出亮度信号Ys的灰度特性。
图10为示出组合P1(Bp＝100，APL＝200，Wp＝700)的场合设定的灰度特性的说明图。此组合P1，由于在图4的修正参数表中不存在，因此各修正参数，如上述式(5a)～(5c)所示，通过插值运算求出。
此组合P1，由于平均亮度APL的值是可取的亮度值的中间亮度(512)和最低亮度(0)的中间值(200)，意味着整个图像是暗黑的图像。但是，由于最大亮度Wp是中间亮度(512)和最高亮度(1023)之间的中间值(700)，意味着是也存在比较明亮的部分的图像。于是，此时的灰度特性，如图10所示，考虑到最小亮度Bp是平均亮度APL的值(200)和最低亮度(0)的中间值(100)以及最大亮度Wp是中间亮度(512)和最高亮度(1023)之间的中间值(700)，被设定为以不忽略明亮一侧的灰度并且注重亮度低的一侧的灰度特性及从最小亮度Bp一直到最大亮度Wp的灰度特性的修正曲线所表示的灰度特性。
图11为示出组合P2(Bp＝500，APL＝700，Wp＝900)的场合设定的灰度特性的说明图。此组合P2，由于在图4的修正参数表中也不存在，因此各修正参数，如上述式(6a)～(6c)所示，通过插值运算求出。
此组合P2，由于平均亮度APL的值为中间亮度(512)和最高亮度(1023)的中间值(900)，并且最小亮度Bp也几乎接近中间亮度，意味着是不包括亮度低的部分的整体上明亮的图像。于是，此时的灰度特性，如图11所示，被设定为以不忽略暗侧的灰度并且注重亮度高的一侧的灰度特性及从最小亮度Bp一直到最大亮度Wp的灰度特性的修正曲线所表示的灰度特性。
B3.效果：
如上所述，在本实施例的亮度灰度修正单元210中，可以相应于利用一个画面单位所取得的最小亮度、平均亮度以及最大亮度的三个特征参数的值的组合，设定亮度灰度修正处理单元320的相对输入亮度信号Yi的输出亮度信号Ys表现的灰度特性。由此，对于明亮一侧的灰度特性可以不只考虑平均亮度及最大亮度也考虑最小亮度地进行灰度特性设定，而对于暗侧的灰度特性可以不只考虑平均亮度及最小亮度也考虑最大亮度地进行灰度特性设定。所以，对于显示的图像的亮度的灰度特性的设定，可以相应于显示的图像的特征，与历来相比可以更合适地进行设定。
另外，亮度相关的灰度特性，因为是利用基于通过多个修正参数而设定的样条函数的修正曲线表示的，所以可以使灰度特性的变化成为平滑曲线。其结果，比如，可以防止在灰度特性变化的边界处产生的图像的不理想，比如，由于灰度特性变成不连续而产生的画质的劣化等等。
另外，作为多个修正参数，如上所述，因为是利用与修正曲线的两个端点相对应的偏置Off及增益Gn、与修正曲线上的三个点相对应的第1至第3的曲线设定位置Vi_SP1～Vi_SP3及与各个曲线设定位置相对应的第1至第3的曲线设定值dVi_SP1～dVi_SP3，故样条函数F(Yi)的设定很容易。
C.变形例：
另外，本发明并不限定于上述实施例及实施方式，在不脱离其主要思想的范围内，可以以各种方式实施，比如，可以有以下的变形。
C1.变形例1：
在上述实施例中，为说明方便起见，作为修正参数表，如图4所示，是以将三个特征参数的值的四种组合(与图5的四面体KLMN的顶点K、L、M、N相当)GN八个修正参数的值分别进行关联的场合为例进行说明的，但并不限定于此。比如，除了图4的四种组合之外，也可以采用对于与四面体KLMN内的多个位置相当的多个特征参数的值的组合，分别使八个修正参数的值与其相关的修正参数表。此时也可以对于三个特征参数的值的组合在修正参数表中不存在的组合，利用与实施例同样的插值运算求出八个修正参数的值。并且，修正参数的各个值也不是固定的，是可以由用户预先任意进行设定的。
C2.变形例2：
在上述实施例中，举例说明的是利用三个曲线设定位置Vi_SP1～Vi_SP3及与各个曲线设定位置相对应的曲线设定值dVo_SP1～dVo_SP3的六个修正参数设定基于样条函数F(Yi)的修正曲线上的三个点的场合。然而，并不限定于此，也可以将大于等于2个的多个曲线设定位置及与各个曲线设定位置相对应的曲线设定值作为修正参数，设定基于样条函数F(Yi)的修正曲线上的多个点。
C3.变形例3：
在上述实施例中，举例说明的是利用增益Gn、偏置Off、三个曲线设定位置Vi_SP1～Vi_SP3及与各个曲线设定位置相对应的曲线设定值dVo_SP1～dVo_SP3的八个修正参数作为修正参数设定样条函数F(Yi)的特性的场合，但并不限定于此。比如，也可以将由增益Gn及偏置Off求得的修正曲线的两个端点的各自的切线的斜率作为参数而加上。就是说，只要是可以对样条函数F(Yi)的特性进行适当的设定的参数，使用任何修正参数也都可以。
C4.变形例4：
在上述实施例中，示出的是使用增益Gn及偏置Off作为修正参数求修正曲线的两个端点的场合，但也可以直接使用两个端点的设定位置及与其分别相对应的设定值、切线的斜率作为修正参数。
C5.变形例5：
在上述实施例中，为说明方便起见，举例说明的是在八个修正参数之中使增益Gn、偏置Off以及三个曲线设定位置Vi_SP1～Vi_SP3分别为一定的场合，但并不限定于此。也可以相应于最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合使其各值变化。就是说，可以使作为用来决定样条函数的特性的修正参数使用的修正参数的值相应于最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合适当变化。
C6.变形例6：
在上述实施例中，举例说明的是使用样条函数作为非线性运算处理的函数F(Yi)的场合，但并不限定于此，也可以利用各种多项式函数，使用平滑曲线将利用修正参数所设定的修正曲线上的多个点连结。另外，也可以利用直线将由修正参数所设定的修正曲线上的多个点进行连结。但是，如上所述，考虑到在灰度特性的变化的边界处发生的图像的不理想，优选是使用以平滑曲线将利用修正参数而设定的修正曲线上的多个点进行连结的函数。
C7.变形例7：
在上述实施例中，说明的是输入到输入处理单元110的图像信号的信号形式是RGB信号形式的情况。然而，并不限定于此，图像信号的信号形式也可以是例如YUV形式等各种信号形式。在是YUV形式的图像信号的场合，包括于灰度修正单元200的亮度灰度修正单元210中的RGB/YUV变换单元310可以省略。
C8.变形例8：
在上述实施例中，说明的是将灰度修正单元200的各电路块作为硬件的场合，但是通过由计算机读取并执行程序，也可以由软件实现各电路块，特别是亮度灰度修正单元210的功能。另外，也可以由硬件和软件组合实现。
C9.变形例9：
在上述实施例的图像显示装置中，举例说明的是使用作为非发光型的显示器件的液晶面板的投影机，但并不限定于此。比如，也可以用于采用作为非发光型的显示器件的DMD(数字微镜器件，TI商标)的投影机。另外，并不限定于投影机，也可以应用于直视型的图像显示装置。另外，也可以应用于使用CRT(阴极射线管)、PDP(等离子显示面板)、FED(场发射显示器)等各种发光型显示器件的图像显示装置。

Claims (7)

1.一种修正输入图像信号的灰度特性的灰度特性修正装置，其特征在于：
具备对关于上述输入图像信号所表示的图像亮度的灰度特性进行修正的亮度灰度修正单元；
上述亮度灰度修正单元具备：
由上述输入图像信号取得每一个画面的图像的最小亮度、平均亮度以及最大亮度的特征信息取得单元；
对上述每一个画面的图像，对应于所取得的上述最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合，决定用于修正关于上述亮度的灰度特性的修正信息的修正信息决定单元；以及
对上述每一个画面的图像，根据上述修正信息设定多项式函数，通过利用上述多项式函数的运算处理，对关于上述亮度的灰度特性进行修正的亮度灰度修正处理单元，
上述修正信息决定单元具有，将与上述最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合相对应的修正信息与多个上述组合相关联地表示的修正信息表，
参照上述修正信息表，决定与所取得的上述最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合相对应的修正信息，
上述修正信息决定单元，在上述修正信息表中不存在与所取得的上述最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合相对应的修正信息时，利用预定的插值运算处理，决定与上述组合相对应的修正信息。
2.如权利要求1所述的灰度特性修正装置，其特征在于：上述多项式函数的种类是样条函数。
3.如权利要求1所述的灰度特性修正装置，其特征在于：
上述修正信息至少包括表示成为与上述亮度的灰度特性的修正相关的基准的修正基准直线的信息，作为表示上述亮度的灰度特性的修正结果的修正曲线的信息的位于上述修正曲线上的多个曲线设定位置及上述多个曲线设定位置的各个相对上述修正基准直线的位移量。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的灰度特性修正装置，其特征在于：
具有用来针对从上述亮度灰度修正单元所输出的图像信号，对图像显示装置中所包括的显示器件的非线性输入输出特性进行修正的修正单元。
5.一种处理输入图像信号的图像处理装置，其特征在于：
包括修正上述输入图像信号的灰度特性的如权利要求1至4中的任何一项所述的灰度特性修正装置。
6.一种显示输入图像信号所表示的图像的图像显示装置，其特征在于：
具备处理上述输入图像信号的如权利要求5所述的图像处理装置；以及
用来显示从上述图像处理装置输出的图像信号所表示的图像的显示单元。
7.一种对关于输入图像信号所表示的图像的亮度的灰度特性进行修正的亮度灰度修正方法，其特征在于：
由上述输入图像信号取得每一个画面的图像的最小亮度、平均亮度以及最大亮度；
对上述每一个画面的图像，对应于所取得的上述最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合，决定用于修正上述亮度的灰度特性的修正信息；
对上述每一个画面的图像，根据上述修正信息设定多项式函数，通过利用上述多项式函数的运算处理，对上述亮度的灰度特性进行修正，
在上述修正信息的决定中，参照修正信息表，其中该信息表将与上述最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合相对应的修正信息，与多个上述组合相关联地表示，通过参照上述修正信息表，决定与所取得的上述最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合相对应的修正信息，
当在上述修正信息表中不存在与所取得的上述最小亮度、平均亮度以及最大亮度的组合相对应的修正信息时，利用预定的插值运算处理，决定与上述组合相对应的修正信息。
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