[发明专利]图像处理装置及图像处理方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及图像处理装置及图像处理方法，并且尤其涉及用于改善运动图像分辨率的图像显示技术。

背景技术

近年来，市面上有售的用于电视机等的运动图像显示装置包括所谓的液晶显示器、等离子显示器和FED显示器以及CRT。因此，存在各种各样的运动图像显示装置。每种类型的运动图像显示装置均被设计为通过对输入图像信号的帧频率(帧速率)进行N倍折叠(即，将一个帧分割为N个子帧)然后显示由此产生的图像，来减少运动模糊和闪烁。

如果使用被设计为在帧时间内几乎一直发光的显示装置，例如保持型显示装置，则用户观察到相对大的运动模糊。当用户进行视觉追踪(通过注视跟随运动图像中的运动区域)时，随着帧时间内的发光时间的加长，其观察到更大的运动模糊。在显示装置(例如脉冲型显示装置)中，因为帧时间内的发光时间非常短，所以光强度的时间不均衡度大，因此倾向于与帧同步地观察到闪烁。

与此相反，当60Hz的输入图像信号在帧频率加倍(N＝2，即所谓的倍速化(double-speeding))至120Hz后被显示时，一个帧内的发光时间减少至一半，因此运动模糊减少至大约一半。此外，就闪烁而言，将帧频率加倍至120Hz能够使与帧同步的闪烁的频率落在人视觉的响应特性的范围之外。因此这使得难以观察到闪烁。

提高帧频率有两种主要方法。第一方法通过检测原始图像中的对象的运动矢量，来估算两个帧之间的图像。一般而言，该方法称为例如“基于运动补偿的中间图像生成方法”，其被公开在例如日本专利特开2004-159294号公报中。第一方法被表述为“基于运动补偿的帧(场)插值”。

根据第二方法，通过对各帧的输入图像执行滤波器处理，将图像分离为与运动模糊紧密关联的高空间频率分量(高频分量)和与闪烁紧密关联的低空间频率分量(低频分量)。将高频分量集中并显示在一个子帧(与原始帧相对应的两个倍速帧之一)上。将低频分量集中并显示在一个子帧上，或者分配并显示在两个子帧上。作为第二方法，例如有分别在日本专利特开平6-70288号公报、日本专利特开2002-351382号公报和美国专利特许申请公开2006/0227249号说明书中公开的方法。在本说明书中，该第二方法被表述为将图像分离为多种空间频率分量并在将各频率分量分配到一个或多个子帧后进行显示的方案，并且将被简单地表述为“空间频率分离”。

如图13所示，在日本专利特开平6-70288号公报所公开的方法中，在切换两个场存储器的同时，将输入场图像临时存储在这两个场存储器中，从而形成两个倍速子帧。通过使用开关SW0，以输入频率的两倍的速率交替切换这两个子帧，来使原始信号的速度加倍。在此时，该方法对一个倍速子帧执行抑制高空间频率分量的处理。结果，经受了抑制高频分量处理的倍速子帧(图13中用“SL”表示)包含相对少的高频分量。另一倍速子帧(图13中用“SH”表示)包含相对多的高频分量。这使得在输出图像中能够将高频分量局限在一个倍速子帧上。

如图14所示，根据日本专利特开2002-351382号公报所公开的方法，帧转换器将输入图像的速度加倍，滤波器LPF/HPF将图像分离为低频分量Low和高频分量High。此外，针对各倍速子帧，将高频分量High乘以增益α。通过对一个倍速子帧设置正α而对另一倍速子帧设置负α，来针对各倍速子帧改变α的符号。如果确定图像的运动大，则可以增大α的绝对值。这使得能够将高频分量局限在一个倍速子帧SH上。

如图15中所示，在美国专利特许申请公开2006/0227249号说明书所公开的方法中，通过对输入图像应用滤波器HPF，来生成高频分量数据H。此外，将输入图像加上高频分量数据H后，将生成高频输出图像数据SH。从输入图像A中减去高频分量数据H后，将生成低频图像数据SL。使用开关SW0，以输入图像的帧频率的两倍的频率切换这些数据，能够输出高频分量局限在一个子帧上的倍速图像。

第一方法“基于运动补偿的帧(场)插值”存在这样的问题，即由于其需要通过使用邻近帧的图像数据来生成中间图像的处理，因此需要大量的计算。第二方法“空间频率分离”存在这样的问题，即由于第一及第二子帧的显示图像未正确反映各显示时间之差，因此在运动区域中出现图像滞后(拖尾模糊)。

发明内容

根据本发明，能够用低于传统的“基于运动补偿的帧(场)插值”要求的计算量的较小计算量，来减少在通过使用传统的“空间频率分离”以倍速显示图像时引起的运动区域中的图像滞后。