[发明专利]图像处理设备、显示设备和图像处理方法及其程序

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像处理设备、方法及其程序和显示设备，尤其涉及一种对图像执行灰度扩展处理的图像处理设备、方法及其程序和显示设备。 

背景技术

近年来，以平板显示设备为代表的显示设备得到了发展，并且分辨率和灰度级数得到提高，从而能够显示具有更高画质的逼真的视频图像。此外，传送到显示设备的视频信号的数字化也取得了进展，一般而言，对于每个像素，6比特至8比特数据被分配给由R(红)、G(绿)和B(蓝)构成的颜色成分的每一个。 

如果视频信号的比特数等于能显示在显示设备上的比特数，则输入信号基本地被用于在显示设备中显示图像而不执行任何附加处理。然而，视频信号的比特数通常不同于能显示在显示设备上的比特数。 

如果视频信号的比特数大于能显示在显示设备上的比特数，则使用舍弃该视频信号的低位比特的方法、抖动(dither)法或FRC(帧速率控制)法来处理该视频信号。另一方面，如果图像信号的比特数小于能显示在显示设备上的比特数，则使用不同于上述方法的方法来处理该视频信号，以便添加附加的低位比特(灰度扩展)。 

该灰度扩展也可使用于其中在显示设备中执行根据显示设备的特性的数字图像处理的情况中。即便是在视频信号的比特数等于能显示在显示设备上的比特数时，为了提高运算精度，也会使用该灰度扩展，并且之后，使用上述抖动法或FRC将该视频信号转换成能显示在显示 设备上的比特数。 

这样的灰度扩展已经没有被限于用在用于转换数字信号的比特数的方法以及用于提高运算精度的方法上。如果数字信号的比特数小，则在其中灰度以渐变的方式平滑变化的区域中，呈现为等高线的伪轮廓(通常情况下、在空间灰度变化方面应该是平滑变化的部分不被感知为平滑变化而被认为是等高线的现象)成为问题。据此，灰度扩展也被用作为防止这样的问题的技术。 

灰度扩展法被分为两种，即， 

(1)对全部视频信号执行相同处理的方法，和 

(2)检测图像上的具体信息并根据检测结果而仅对有必要的像素执行处理的方法。 

上述(1)项“对全部视频信号执行相同处理的方法”的第一候选项可以是下述方法：附加抖动噪音或随机噪音。虽然该方法在某种程度上能减少伪轮廓，但其问题在于所附加的噪音分量是显著的。 

第二候选项可以是下述方法：将高位比特用作将要添加的低位比特。例如，为了将6比特输入信号“101101”转换成8比特输入信号，该输入信号的两高位比特被添加作为两低位比特，从而得到信号“10110110”。 

第三候选项可以是下述方法：仅添加“0”或“1”两者之一作为低位比特。 

虽然第二和第三方法简便，但是由于它们未能改善灰度变化部分中的灰度差，所以不能抑制伪轮廓。 

另一方面，在专利文献1所公开的“伪轮廓抑制电路”中，示出 了对伪轮廓区域执行低通滤波(LPF)处理的方法(第一方法)，作为上述(2)项“检测图像上的具体信息并根据检测结果而仅对有必要的像素执行处理的方法”。在专利文献1所公开的发明中，为了抑制通过对数字视频信号执行伽马修正(图像处理)而产生的伪轮廓，对伪轮廓发生的区域做出适应性的判定，并且输出空间上位于该区域附近的像素的视频信号的积分值(与LPF处理同义)。该LPF处理减少了伪轮廓发生的区域中的灰度差。 

然而，存在下述问题：如果伪轮廓发生的间隔(换言之，等高线间隔)大于滤波器尺寸(相邻像素的积分范围)，则在渐变区域中，被滤波的区域和不被滤波的区域易于彼此相区别，因而，即便是伪轮廓得到抑制，也不会得到图像质量的实质改善。如果增大滤波器尺寸来解决该问题，则必须制备能够储存相当于整个画面的图像数据的帧存储器，从而增加了该处理所需硬件的成本。 

作为第二方法，在专利文献2所公开的“数字信号处理设备”中，公开了一种抑制由于执行伽马修正(图像处理)而产生的伪轮廓的方法，其中，当判定平滑变化的区域(渐变区域)时，通过对位于该区域中的伪轮廓的等高线上的像素的灰度值进行线性插值，得到位于这些等高线之间的像素的灰度值。该方法能在渐变区域内实现均一的空间灰度变化，因而未受到第一方法的问题的困扰。