JP4393864B2 - 動きボケ除去ディスプレイ - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、動きの軌跡に沿った画像データの動き依存空間低域通過フィルタリングによる、空間領域における低域通過フィルタリングとして解釈されうる前記動きの軌跡に沿った画素強度の観察者による積分から特に生ずるディスプレイ装置中に示される画像の動きボケを減少させる方法であって、入力ビデオ信号の動く成分に依存する動きベクトルが計算され、動きベクトルに依存するフィルタ係数が計算され、入力ビデオ信号はフィルタ係数に依存してフィルタリングされることでフィルタリングされたビデオ信号を与え、入力ビデオ信号とフィルタリングされたビデオ信号を組み合わせることにより出力ビデオ信号が発生され、出力ビデオ信号に依存してディスプレイ装置上に画像が発生される方法に関する。本発明は更に、動きボケ防止機能及び非ストロボ式ディスプレイ装置を与える回路配置に関する。動き依存の空間低域通過フィルタリングは、ディスプレイ自体によっても生じうる。

本発明は、液晶ディスプレイ、プラズマ・パネル・ディスプレイ、又はカラー・シーケンシャル・ディスプレイといった非ストロボ式ディスプレイ装置の望ましいダイナミックな動作を与える。

欧州特許公開第０６５７８６０号明細書から、非ストロボ式ディスプレイ中の動きボケ（モーションブラー）は、入力ビデオ信号をフィルタリングすることによって減少されうることが知られている。フィルタリングは、速度に依存する高空間周波数強調として行われる。マトリックスディスプレイ上の動く対象を見る観察者が動きの軌跡に沿って画素の強度を積分すると（これは空間周波数領域での低域通過フィルタリングに対応する）、動きボケは動く対象の高空間周波数をフィルタリングすることによって減少されうる。この文献によれば、動画を表示するマトリックス・ビデオ・ディスプレイ・システムは、ディスプレイ出力を生成する画素の行及び列の配列と、連続した画素の列を連続したフィールドで繰り返しアドレス指定することにより入力に印加されるビデオ信号に従って画素を駆動する画素駆動回路とを有し、画素は、少なくとも、連続するアドレス指定間の間隔のかなりの部分に亘ってそれらのディスプレイ出力を保持する。これらのマトリックス・ディスプレイ装置は、非ストロボ式ディスプレイである。動きボケを減少させるため、速度に依存する高空間周波数を強調するフィルタ回路が設けられ、これを介してその入力に印加されるビデオ信号のビデオ情報は画素駆動回路へ供給され、それは、動く成分の速度に従って表示されるべき画像の動く成分の空間周波数を強調する。動く成分の速度が高くなればなるほど、強調される必要のあるスペクトルの部分は大きくなる。

提案される解法の欠点は、動きベクトルの信頼性が低い領域では、即ち、わずかなコントラストの領域では、フィルタリングはピクチャを改善することなく行われることがある点である。更に、フィルタリングは、ノイズ変調を生じさせることもある。このような場合、フィルタリングが重要な細部を改善できないところでピクチャの平坦な部分がフィルタリングされる。しかしながら、これは、ノイズパターンの可視の差を生じさせる。

本発明は、ノイズ変調が減少された正確な空間フィルタリングを提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するため、強調フィルタは、ビデオ信号の高空間周波数性質を決定する画像特性に更に依存することが提案される。高空間周波数を決定する特に局所的な画像特性である更なる画像性質を用いることにより、画像の平坦な領域、例えば細部のない領域におけるフィルタリングを防止することができる。このフィルタリングは、強調された第１のフィルタリング手段とともに第２のフィルタリング手段によって行われうる。動きベクトルの計算又は推定は、わずかな誤差を含みうる。フィルタは、高空間周波数フィルタリングを行うために画像の高空間周波数に関する追加的な情報を使用するため、これらの誤差は抑制されうる。フィルタリングは、このように、ディスプレイのダイナミックな動作に対して利点を与えうる領域に限られる。

更に、請求項２による画像特性が提案される。従って、フィルタの出力は更に信頼性が高い。より多くの画像特性を用いることにより、望ましくないノイズ変調は減少されうる。

請求項３による方法は、本発明の更なる望ましい実施例である。観察者及び／又はディスプレイが画像を低域通過フィルタリングすると、元の信号を再構成するよう逆フィルタリングを与えることが必要である。

高空間周波数のブーストフィルタは、観察者及び／又はディスプレイによって行われる低域通過フィルタリングに対して略逆の機能を与える。フィルタは、有限インパルス応答（ＦＩＲ）であっても無限インパルス応答フィルタ（ＩＩＲ）であってもよい。

高空間周波数のブーストフィルタの出力は、入力ビデオ信号と比較されうる。これらの２つの信号間の差は、少なくとも、推定される動きベクトルに依存する。平坦な領域、又は高いコントラストの細部を有する領域では、高空間周波数のブーストは必要でないかもしれない。これらの特徴を与えるため、請求項４に記載の方法が提供される。マスク回路は、比較されるビデオ信号に対してランプ（ｒａｍｐ）機能を適用しうる。また、低い出力値及び非常に高い出力値を抑制するマスク回路が可能である。周波数のブーストの抑制は、高いコントラストの細部の場合に行われるべきである。さもなければ、このようなブーストは、クリッピングを生じさせるか、信号のダイナミックレンジは、画面の平均的な明るさを犠牲としてかかるピーキングを防止するよう減少させる必要がある。

請求項５に記載の閾値フィルタは、更なる望ましい実施例である。閾値を用いることにより、入力ビデオ信号とピクチャの平坦な領域に生ずる正確でない動きベクトルによって生ずるフィルタリングされたビデオ信号の差は、ブーストされない。高空間周波数のブーストフィルタの定義された閾値を上回る出力信号のみが抑制されない。

本発明の更なる面は、ビデオ信号中の動きベクトルを計算する動き計算手段と、動きベクトルに依存してフィルタ係数を計算する手段と、フィルタ係数に依存してビデオ信号をフィルタリングする第１のフィルタリング手段と、フィルタリングされたビデオ信号を入力ビデオ信号に加算する手段とを含む、特に上述の方法により、ビデオディスプレイに動きボケ抑制を行う回路配置であって、ビデオ信号の高空間周波数性質を決定する画像特性に依存してビデオ信号をフィルタリングする第２のフィルタリング手段が設けられることを特徴とする回路配置である。第２のフィルタリング手段は、第１のフィルタリング手段の強調として第１のフィルタリング手段に含まれうる。また、第２のフィルタリング手段は、独立の新しいフィルタリング回路によって与えられうる。

本発明の更なる面は、特に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜トランジスタディスプレイ（ＴＦＴ）、カラー・シーケンシャル・ディスプレイ、又はプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）といった、特許請求の範囲に記載の上述の回路、又は上述の方法を含む、非ストロボ式ディスプレイ装置である。

本発明の上述及び他の面は、以下説明する実施例を参照して明らかとなろう。

陰極線管では、表示される画像の各画素は、ピクチャ時間と比較して非常に短いパルスとして発生される。陰極線管とは異なり、新しいフラットな高画質の低費用のディスプレイ装置では、各画素はピクチャ時間の殆どの間、表示される。ピクチャのいずれかの部分が動きを含む場合、観察者はこの動きを追う。各画素は、略ピクチャ時間全体に亘って表示されるため、動きを示す画素の強度は、以下の式、

に従って動きの軌跡に沿って積分され、式中、ｔ_iは表示時間、Ｆは入力ビデオ信号、Ｆ_outは出力ビデオ信号、Ｔはピクチャ期間である。ベクトルＤは、対象の速度とピクチャ期間の積である。ｔ_iが定数である場合、成分はＦ（ｘ，ｎ）とサンプル・アンド・ホールド関数ｈ（ｘ）の畳み込み積、

に等しく、ｈ（ｘ）は、

である。フーリエ領域での解析により、元の信号は出力信号を逆フィルタリングすることによって再構成されうることがわかり、以下の式、

で表せる。伝達関数Ｈ（ｆ）はゼロを含むため、この逆フィルタリングは実行可能ではない。実際上は、修正されたフィルタが必要である。このようなｓｉｎｃ関数と同様の動作で高空間周波数をブーストするフィルタは、

であり、式の第２項は高域通過有限インパルス応答フィルタであり、その係数は動きベクトルＤに依存する。

この高空間周波数のブーストは動きベクトルＤの信頼性が低い領域ではフィルタの変動がノイズの変調として可視となるリスクがあるため、これらの信頼性の低いベクトルは除去又は抑制される必要がある。

図１は、動きボケ及びノイズ変調を低減することを可能とする回路配置を示す図である。図１中、ビデオ信号入力源２、動き推定回路４、高空間周波数ブースト回路６、比較器８、マスク回路１０、及び加算器１２が示されている。

ビデオ信号入力源２からのビデオ信号は、動き推定回路４へ供給される。動き推定回路４において、ビデオ信号の画像中の動きが推定され、フィルタ係数は推定された動きベクトルに依存して計算される。画像中の動きが大きくなるにつれて、動きベクトルは大きくなる。フィルタ係数は、上記の式（５）に示すようなＩＩＲ又はＦＩＲフィルタでありうる高空間周波数ブーストフィルタ６へ供給される。

フィルタ係数に従ってビデオ信号をフィルタリングすることにより、高空間周波数はブーストされる。高空間周波数がピーキングされ低空間周波数が一定である高空間周波数ブーストフィルタ６の出力信号は、比較器８へ供給される。比較器８により、入力ビデオ信号とブーストされたビデオ信号の差が計算され出力される。従って、高空間周波数ブーストフィルタ６が入力ビデオ信号を変更したときだけ、比較器８は出力を有する。

殆どの動き推定回路が有効な動きベクトルを見つけることが困難な平坦な領域では、フィルタ係数、従って高空間周波数ブースト回路６の出力は信頼性が低い。動き推定回路４の出力が信頼性が低い領域では、高空間周波数ブーストフィルタ６の出力と、続く比較器８の出力は、低い振幅を有する。これらの低い振幅を抑制するため、マスク回路１０は、フィルタに対してマスク機能を与える。また、高い振幅の高い周波数は、ピクチャの高コントラスト細部領域から導出されるものであるため、これらの高い振幅の高い周波数をマスクすることが可能である。これらの高い振幅の周波数が高空間周波数ブーストフィルタ６によってピーキングされる場合、ディスプレイの全体ダイナミックレンジはピクチャの平均的な明るさを犠牲として減少されねばならず、さもなければクリッピングが生ずる。マスクされた信号は加算器１２へ供給され、加算器１２において入力ビデオ信号へ加算される。出力信号は、

であり、式中、Ｔｈは低コントラスト領域、即ちフィルタ係数の信頼性が低い領域、においてブーストを防止する閾値である。

図２に、本発明の更なる望ましい実施例を示す。図１に加えて、図２中、ピークピーク（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）計算器１４、平均信号値計算器１６、及びルックアップテーブル１８が示される。特に、プラズマ・ディスプレイ・パネルでは、この実施例が望ましいが、このディスプレイの種類に限られるものではない。主な動きボケは、最上位ビット又は画像細部によって変化する画素によって生ずるため、この情報は、高空間周波数ブーストフィルタ６に対するフィルタ係数を決定するために推定された動きベクトルと組み合わされて使用されうる。

動き推定器４によって実行される動き推定のほかに、入力ビデオ信号の高周波数ビデオ成分のピークピークの値は、ピークピーク計算器１４によって計算される。更に、平均信号値は、平均信号値計算器１６によって計算される。これらの値は、動きベクトルに加えて、高空間周波数ブーストフィルタ６のためのフィルタ係数を計算するために使用される。計算されたフィルタ係数は、ルックアップテーブル１８に格納され、高空間周波数ブーストフィルタ６によって読み出されうる。

本発明は、マトリックス型ディスプレイに生ずる動きボケを修正することを可能とする。動きベクトルは、常に信頼性のあるものではなく、動きベクトル推定の不確実性を克服するために更なる画像特性が使用される。従って、平坦な画像領域中のノイズ変調は防止されえ、ボケ除去はそれを行う意味のある画像領域でのみ行われる。それ以外では、ボケ除去は抑制される。

動きボケ防止フィルタの第１の実施例である。 動きボケ防止フィルタの第２の実施例である。

Claims (5)

1. 動きの軌跡に沿った画像データの動き依存性空間低域通過フィルタリングによる、空間領域における低域通過フィルタリングとして解釈されうる前記動きの軌跡に沿った画素強度の観察者による積分から特に生じるディスプレイ装置において示される画像の動きボケを減少させる方法であって、
   入力ビデオ信号の動く成分に依存する動きベクトルが計算され、
   前記動きベクトルに依存するフィルタ係数が計算され、
   前記入力ビデオ信号は高域通過フィルタリングビデオ信号を与える前記フィルタ係数に依存して高域通過フィルタリングされ、
   前記入力ビデオ信号及び前記高域通過フィルタリングされたビデオ信号を組み合わせることにより出力ビデオ信号が生成され、
   前記出力ビデオ信号に依存して前記ディスプレイ装置において画像が生成され、
   前記入力ビデオ信号の前記高域通過フィルタリングは前記入力ビデオ信号の高空間周波数性質を決定する画像特性に更に依存し、
   前記入力ビデオ信号は前記高域通過フィルタリングされたビデオ信号と比較され、
   該比較されたビデオ信号はマスキング回路によりフィルタリングされ、
   前記出力ビデオ信号は前記入力ビデオ信号及び前記マスキングされたビデオ信号を組み合わせることにより生成され、
   前記マスキング回路は、閾値以下で前記比較されたビデオ信号が実質的に抑制され、前記閾値以上で前記比較されたビデオ信号が少なくとも部分的にブーストされるように、前記比較されたビデオ信号に対してマスキングする前記閾値を与える、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記画像特性は、画像細部、及び／又は画像コントラスト、及び／又は画像テクスチャ、及び／又は平均信号値、及び／又はピークツーピーク値であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 前記入力ビデオ信号は、前記フィルタ係数に依存して高空間周波数ブーストフィルタによりフィルタリングされることを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. ビデオ信号における動きベクトルを計算する動き計算手段と、前記動きベクトルに依存してフィルタ係数を計算する手段と、前記フィルタ係数に依存して前記ビデオ信号を高域通過フィルタリングする第１フィルタリング手段と、前記高域通過フィルタリングされたビデオ信号を前記入力ビデオ信号に加算する手段とを有する、ビデオディスプレイに対して動きボケ抑制を与える回路配置であって、
   前記第１フィルタリング手段は、前記ビデオ信号の高空間周波数性質を決定する画像特性に依存して前記ビデオ信号をフィルタリングするように備えられ、前記第１フィルタリング手段は、
   前記入力ビデオ信号を前記高域通過フィルタリングされたビデオ信号と比較する手段と、
   該比較されたビデオ信号をフィルタリングするマスキング回路と、
   前記入力ビデオ信号及び前記マスキングされたビデオ信号を組み合わせることにより前記出力ビデオ信号を生成する手段と、
   を更に有する、回路配置であり、
   前記マスキング回路は、閾値以下で前記比較されたビデオ信号が実質的に抑制され、前記閾値以上で前記比較されたビデオ信号が少なくとも部分的にブーストされるように、前記比較されたビデオ信号に対してマスキングする前記閾値を与える、
   ことを特徴とする回路配置。
5. 請求項４記載の回路配置を有する、又は、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の方法で動作する、特に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜トランジスタ・ディスプレイ（ＴＦＴ）、カラー・シーケンシャル・ディスプレイ、又はプラズマ・ディスプレイ・パネル（ＰＤＰ）である非ストロボ式ディスプレイ装置。

Images