专利名称：图像处理装置和图像显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像处理装置和包括该图像处理装置的图像显示系统，该图像处理装置处理从外部输入的图像数据并将图像数据输出至保持式(hold type)显示装置。
背景技术：
近年来，诸如液晶显示器(LCD)的低档显示器已经广泛流传来代替CRT(阴极射线管)，并且用于LCD上的运动图像显示的技术引起关注。 不像诸如CRT的冲击类型显示装置，当在诸如LCD的保持式显示装置中显示运动图像时，在从构成运动图像的多个帧或场(此后将简单地称为"帧")中的某一个被指定为将显示、直到下一帧被指定为将显示的时段期间，保持显示构成屏幕的所有像素。这样，在保存类型显示装置中，由于所谓的眼睛跟踪集中(eye trace integration)(当跟踪运动图像时在人视网膜中展现的余辉特征)效应，所以存在在运动对象中出现诸如前边缘模糊、后边缘拖尾和感知位置迟延的运动模糊的问题。特别地，在LCD中，由于液晶的响应速度慢而认为很可能产生该运动模糊。 为了解决这样的问题，存在一种过驱动技术，作为通过改进LCD的响应特征而抑制运动模糊的技术之一。在该过驱动技术中，为了改进对于阶跃输入的响应特征，例如对于LCD中的阶跃输入，当输入信号改变时，在第一帧中施加比与所指示的亮度值对应的目标电压更高的电压。因而，加速了亮度转变的速度。通过采用该过驱动技术，在中等灰度(gradation)区域中液晶的响应速度增加，并且可以获得抑制运动模糊的效果。另外，在该过驱动技术中，通过改变根据每个帧内的运动矢量施加的电压的波长，还提出了一种更加有效地抑制运动模糊的技术(例如，参考日本未审查专利公开No. 2005-43864)。
发明内容
然而，在过驱动技术中，对于其中可施加给液晶的电压的电压范围存在限制。因而，例如，在白显示、黑显示等的目标电压接近于电压范围的极限的情况下(高灰度区域和低灰度区域中灰度改变的情况)，存在如下问题即可能不能施加用来增加液晶的响应速度的足够高的电压，以及可能不能充分地展现出抑制运动模糊的效果。 另外，在以VA类型模式驱动的液晶显示器中，液晶上升和下降中的特征不同，液晶分子的对准改变在从0级(例如黑色)上升时花费时间。当仅仅使用过驱动技术时，存在这样的问题即考虑到液晶的响应特征，到所指示的亮度值的亮度转变可能不能在一帧内实现。 另一方面，近年来，已经研发了一种双速率驱动技术。在该双速率驱动技术中，为了减小眼睛跟踪集中效应，显示帧被时分地(time-divisionally)划分成多个子帧，并且多个子帧用于增加运动图像的显示频率。基于输入图像的运动矢量来计算帧之间的插入图像，并显示在LCD上。 然而，由于驱动显示装置的显示驱动器的驱动频率通过增加显示频率而增加，因此存在出现电荷不足、IC数目和连接器的端子数目增加、衬底面积增加、生成热、EMI(电磁干扰)增加等问题，并且这可能是成本增加的原因。 根据前述，期望提供一种图像处理装置和图像显示系统，其能够通过抑制保持式
显示装置中的运动模糊来改进运动图像的图像质量且同时抑制成本增加。 根据本发明的实施例，提供了一种图像处理装置，该图像处理装置处理从外部提
供的图像数据，以及将图像数据输出至保持式显示装置，该图像处理装置包括校正处理部
分，该校正处理部分根据图像数据中运动矢量的幅值，通过对将在显示装置中显示的帧内
的图像数据执行空间LPF(低通滤波器)处理而执行校正处理，以对于每个像素校正图像数
据中的像素值，该LPF处理允许图像数据中的变化边缘部分的倾斜更加缓和。 —种根据本发明实施例的图像显示系统包括图像处理装置，处理从外部提供的
图像数据的；以及保持式显示装置，基于从图像处理装置输出的经处理的图像数据，执行图
像显示。 在根据本发明实施例的图像处理装置和图像显示系统中，根据图像数据中运动矢量的幅值，通过对将显示的帧内的图像数据执行的空间LPF (低通滤波器)处理而对于每个像素校正图像数据中的像素值。因而，在保持式显示装置中，通过利用空间方向中的插入的基本帧速率改进效果，抑制了由于眼睛跟踪集中效应导致的运动对象中的运动模糊(诸如前边缘模糊、后边缘拖尾和感知位置迟延的保持模糊)。另外，与现有技术中的双速率驱动技术不同(时间方向中的插入)，由于不需要改变装置自身，所以不会出现成本增加的问题。另外，与现有技术中的过驱动技术不同，在除了中间灰度区域之外的区域的灰度改变中，充分地抑制了运动模糊。 在根据本发明实施例的图像处理装置和图像显示系统中，校正处理部分优选地根据运动矢量的幅值，通过对将显示的帧内的图像数据执行空间HPF(高通滤波器)处理以及LPF处理而执行校正处理，该HPF处理允许在图像数据中的变化边缘部分的两端附近提供过冲(overshoot)区域和下冲(undershoot)区域。在该构造的情况下，利用HPF处理提供的过冲区域和下冲区域的组合，液晶响应得以改进。因而，抑制了运动模糊，所述运动模糊诸如边缘模糊、由于亮度从中间灰度改变到中间灰度而导致的边缘拖尾和下落响应中的迟延。因此，更加有效地抑制了保持式显示装置中的运动模糊，并且更加改进了运动图像的图像质量。 根据本发明实施例的图像处理装置和图像显示系统，根据图像数据中的运动矢量的幅值，通过对将显示的帧内的图像数据执行空间LPF(低通滤波器)处理，对于每个像素校正图像数据中的像素值。因而，通过利用空间方向中的插入的基本帧速率改进效果，抑制了眼睛跟踪集中效应，并且抑制了运动模糊。另外，与现有技术不同，可防止成本增加的问题，并且在除了中间灰度区域之外的区域的灰度变化中，充分地抑制了运动模糊。因而，在保持式显示装置中，通过抑制运动模糊，可以改进运动图像的图像质量，同时抑制成本增加。 从下面的描述中，将更加充分地呈现本发明的其它和另外的目的、特征和优点。
图1是示出在脉冲信号被输入到典型的VA类型的液晶的情况下，液晶的响应波形
6的例子的说明图。 图2是用于解释在保持式显示装置中的眼睛跟踪集中效应和运动模糊之间的关系的例子的说明图。 图3是用于解释在保持式显示装置中的眼睛跟踪集中效应和运动模糊之间的关系的例子的说明图。 图4是用于解释在保持式显示装置中的眼睛跟踪集中效应和运动模糊之间的关系的例子的说明图。 图5是用于解释在保持式显示装置中的眼睛跟踪集中效应和运动模糊之间的关系的例子的说明图。 图6是示意性示出在根据本发明第一实施例的图像处理装置中的图像处理方法的例子的说明图。 图7A至7D中的每一个是示出在阶跃(st印)波形被输入到保持式显示装置的情况下，操作波形的例子的说明图。 图8A至8C中的每一个是示出输入到第一实施例的图像处理装置中的输入信号的例子的说明图。 图9是示出在观看基于从第一实施例的图像处理装置输出的输出信号显示图像
的保持式显示装置的用户的视网膜上积聚的沿空间方向的光量的改变的说明图。 图10是示出第一实施例的图像处理装置的功能构造的方框图。 图11是示出根据第一实施例的显示装置的功能构造的方框图。 图12是示出根据第一实施例的校正处理部分的功能构造的方框图。 图13是用于解释根据第一实施例的高频检测部分的功能的说明图。 图14是示出利用根据第一实施例的滤波设置部分的滤波器特性的设置例子的说明图。 图15是示出利用根据第一实施例的滤波设置部分的滤波器特性的设置例子的说明图。 图16是示出根据第一实施例的图像处理装置的硬件构造的方框图。 图17是示出根据第一实施例的图像处理方法中处理流程的流程图。 图18是示出根据第一实施例的校正处理的具体例子的流程图。 图19是示出根据本发明第二实施例的图像处理装置的构造的方框图。 图20是示出图19所示的运动图像模糊改进处理部分的构造例子的方框图。 图21A至21C中的每一个是用于解释用图20所示的校正处理部分进行的校正处
理的概要的波形图。 图22是示出LPF和HPF中的行进量和抽头数之间的关系的例子的视图。
图23是示出图20所示的信号特征检测部分的构造例子的方框图。
图24A至24B是用于解释搜索范围(处理范围)内的MAX值和MIN值以及MAX值的权重和MIN值的权重的波形示意图。 图25是示出高频信号值和权重之间的关系的例子的特征图。 图26A至26C中的每一个是用于示出MAX位置和MIN位置之间的关系以及图像信
号中的上升和下降的波形示意图。
图27是示出图20所示的校正处理部分的构造例子的方框图。 图28中的每一个是用于解释利用图27所示的边缘替换处理部分进行的处理的概
要的波形示意图。 图29A至29C中的每一个是用于解释利用图27所示的第一边缘替换处理部分进行的处理的细节的波形示意图。 图30A和30B中的每一个是用于解释利用图27所示的第一边缘替换处理部分进行的处理的细节的波形示意图。 图31A至31C中的每一个是用于解释利用图27所示的第二边缘替换处理部分进行的处理的细节的波形示意图。 图32A和32B中的每一个是用于解释利用图27所示的第二边缘替换处理部分进行的处理的细节的波形示意图。 图33是示出图27所示的LPF处理部分的构造例子的方框图。 图34是示出图27所示的HPF处理部分的构造例子的方框图。 图35A和35B中的每一个是示出利用图27所示的LPF处理部分进行的滤波处理
的例子的波形示意图。 图36A和36B中的每一个是示出利用图27所示的LPF处理部分进行的滤波处理的另一例子的波形示意图。 图37A和37B中的每一个是示出利用图27所示的LPF处理部分和HPF处理部分进行的滤波处理的例子的波形示意图。 图38是示出在图27所示的HPF处理部分中的滤波处理的例子的波形示意图。
图39A是示出图像拾取模糊量和LPF增益之间的关系的例子的特征图，并且图39B是示出高频信号值和高频增益之间的关系的例子的特征图。 图40A是示出低频信号值和低频增益之间的关系的例子的特征图，图40B是示出MAX/MIN差值和HPF幅值增益之间的关系的例子的特征图，并且图40C是示出MIN值和校正值A之间的关系的例子的特征图。 图41是示出运动矢量量和行进量增益之间的关系的例子的特征图。 图42是用于解释在理想的保持式的情况下的运动图像模糊的视图。 图43是用于解释在典型液晶响应的情况下的运动图像模糊的视图。 图44是用于解释在插入插入帧的情况下的运动图像模糊的视图。 图45是用于解释在使用第二实施例的LPF处理的情况下的运动图像模糊的视图。 图46是示出在使用第二实施例的LPF处理的情况下的液晶的上升特性的例子的
波形示意图。 图47是用于解释在通常装置的情况下的运动图像模糊的视图。 图48是用于解释在使用第二实施例的HPF处理的情况下的运动图像模糊的视图。 图49A至49D是用于示出在使用第二实施例的LPF处理和HPF处理的情况下的液
晶响应特征的例子的波形示意图。 图50是示出根据第二实施例的变型的运动图像模糊改进处理部分的构造的方框图。 图51是示出根据第二实施例的另一变型的运动图像模糊改进处理部分的构造的方框图。 图52A和52B中的每一个是示出根据第二实施例的再一变型的图像处理部分的构 造的方框图。 图53A和53B中的每一个是示出根据第二实施例的再一例子的图像处理装置的构 造的方框图。 图54是示出根据第二实施例的再一变型的图像处理装置的构造的方框图。
图55A和55B中的每一个是示出根据第二实施例的再一例子的图像处理装置的构 造的方框图。 图56A和56B中的每一个是示出根据第二实施例的再一例子的图像处理装置的构 造的方框图。 图57A和57B是用于解释单像素结构和子像素结构中的滤波处理的应用例子的波 形示意图。
具体实施例方式
将参考附图而详细地描述本发明的实施例。该描述将以下面的次序进行。在实施 例和附图中，相同的附图标记将用于表示具有基本相同功能构造的部件，因而省略重复的 描述。 1、第一实施例(使用LPF(低通滤波器)的图像处理的例子) 2、第二实施例(使用LPF和HPF(高通滤波器)的另一图像处理的例子) 3、变型 1、第一实施例 对于运动模糊的改进测量 在描述本发明的优选实施例(第一实施例)之前，该描述将以下列过程进行，其中 本发明人已经构思根据本发明实施例的图像处理装置，作为在诸如液晶显示装置的保持式 显示装置中用于运动模糊的改进测量。 如上所述，在保持式显示装置中，在运动对象中出现诸如前边缘模糊、后边缘拖尾 和感知位置迟延的运动模糊。在现有技术中，认为运动模糊是由于液晶的显示元件等的响 应速度缓慢造成的。因而，采用过驱动技术作为用于改进保持式显示装置中的运动模糊的 测量。当采用该过驱动技术时，可以提高液晶的显示元件等的响应速度。
另一方面，保持式显示装置中运动模糊的出现不仅仅是由于液晶的显示元件等的 响应速度缓慢造成的。作为当跟踪运动图像时在人视网膜中展现的余辉特征的眼睛跟踪集 中效应也是运动模糊的主要原因之一。因而，当仅采用其中仅考虑液晶的显示元件等的响 应速度的缓慢的典型的过驱动技术时，不能够充分地抑制保持式显示装置中的运动模糊。
在此方面，根据本发明的本申请代理人之前向日本专利局提交的日本未审查专利 公开No. 2005-43864中描述的图像处理装置，当采用过驱动技术时，通过不仅考虑液晶的 响应速度而且考虑眼睛跟踪集中效应，可以充分地抑制保持式显示装置中的运动模糊。
在中等灰度区域内的灰度改变中，过驱动技术可展现出增加显示元件的响应速度 的效果。然而，在白显示、黑显示等的目标电压接近于可应用电压范围内的极限的情况下， 因为不能够向显示元件施加足够高的电压，所以过驱动技术不能够充分地展现出增加显示元件的响应速度的效果。 另外，在采用VA类型模式的驱动方法的液晶显示装置中，在从0级(例如黑色)的上升时，液晶分子的对准改变花费时间。因而，当仅采用过驱动技术时，存在对于响应速度来说一帧不够的情况。 在此，参考图l，将利用脉冲信号被输入到典型的VA类型液晶中的情况的例子来描述液晶的响应特性。图1是示出在脉冲信号被输入到典型的VA类型液晶的情况下，液晶的响应波形的例子的说明图。在图1中，垂直轴表示液晶的灰度，并且水平轴表示时间。另外，图1用实线示出了液晶的响应波形L。在脉冲信号P被输入到典型的VA类型液晶中的情况下，生成液晶的响应波形L，该脉冲信号P具有用虚线表示的一个帧周期的波形。
如图1所示，在VA类型液晶的情况下，上升和下降中的响应特性彼此不同。在上升中，因为响应沿VT曲线出现，因而从信号输入到响应存在延迟。另一方面，在下降的情况下，因为响应不沿VT曲线出现，因而虽然存在延迟但不是如此之大。特别地，如用图1中的虚线环绕的区域U所示，在从低灰度(例如0级)的上升中，可以看到响应时间的延迟较大。另外，在上升中，可以看到取决于信号输入时的灰度，响应时间存在相当大的差别。
因而，本发明人还研究了在保持式显示装置中的眼睛跟踪集中效应和运动模糊之间的关系。结果，本发明人已经发现，通过利用取决于灰度的响应时间差，以便根据液晶的显示元件等的响应时间控制驱动电压的施加，可有效地抑制保持式显示装置中的运动模糊，并且已完成了本申请的发明。
眼睛跟踪集中效应 在下文中，参考图2至5，将对由本发明人研究的保持式显示装置中的眼睛跟踪集中效应和运动模糊之间的关系做出描述。图2至5中的每一个是用于解释在保持式显示装置中的眼睛跟踪集中效应和运动模糊之间的关系的例子的说明图。 在下面的描述中，给出液晶显示装置作为保持式显示装置的例子。该描述基于以下假设做出其中构成帧或场(此后出于描述的方便将简单地称为"帧")的多个像素中的某一像素与构成液晶显示装置的屏幕的每个显示元件(在该例子中为液晶)对应。
作为将处理的图像的条件，假设阶跃变化的图像以固定速度运动，并具有用一种纯色着色的背景。由于这些条件，所以在描绘眼睛跟踪集中的情况下，利用周期性函数来计算该迹线上的亮度。因而，在眼睛跟踪集中中，仅可考虑一帧。为了简单地执行计算，在该例子中假设图像的边界(边缘部分)上的亮度改变是垂直的。 基于是获得类似于还是好于用120Hz驱动的LCD中的眼睛跟踪集中的结果，可以确定保持式显示装置中的运动模糊的改进是否达到目标质量，其中用双速率模式驱动典型的60Hz驱动。作为用于该目标质量的确定项目，存在眼睛跟踪集中中的边界(前边缘和后边缘)的陡度、到达亮度的半值点(最大亮度的一半值)中的延迟等。
在此，在图2至5中，示出了阶跃改变的图像在液晶显示装置的显示屏幕上从左到右以4像素/一帧的速度行进的情况。图2至5中的每一个的上部分示出了输入到液晶显示装置的输入图像信号的波形。图2至5中的每一个的中间部分示出了在基于图2至5的上部分中的输入图像信号的图像被显示在液晶显示装置中的情况下，液晶的输出电平(亮度)中的时域转变。图2至5中的每一个的下部分示出了在用户(人)观看显示在液晶显示装置中的图像的情况下，在用户眼睛的视网膜中捕获的光量(即，眼睛跟踪集中的结果)。
在图2至5的中间部分中，沿水平方向的位置示出了构成每个帧的像素的位置(空间方向)。在图中，沿垂直向下方向的改变示出了时间的流过。另外，在图2至5的中间部分中，一个像素相应于一个液晶，并且用灰度示出每个液晶的输出电平。附图标记0F、IF等中的每一个表示每个帧的编号。 在图2至5的下部分中，在图2至5的中间部分中的时间"tb"处，沿水平方向的位置示出了用户眼睛中视网膜的位置(空间方向)。在附图中，沿垂直向上方向的位置示出了在用户眼睛的视网膜中捕获的光量。即，作为在用户眼睛的视网膜的位置中的光量集中的结果，区域S1、S2、S3和S4表示眼睛跟踪集中的结果。关于更加详细的描述，在图2至5的中间部分中，朝向右下的倾斜箭头表示用户眼睛的运动。在时间"ta"和时间"tb"之间的每个瞬间时刻时，从该倾斜箭头发送的位置中的液晶中输出的预定水平的光进入用户的视网膜。结果，每一瞬间时的入射光连续地聚集在用户的视网膜中。在时间"tb"处，在用户的视网膜中捕获具有聚集光量的光(入射光的级别的积分值)。 基于图2至5中的每一个，在下文中将对于由本发明人研究的保持式显示装置中在眼睛跟踪集中效应和运动模糊之间的关系进行描述。 图2示出了在时间"tb"，在其中具有在附图的上部分中示出的波形的输入图像信号(与附图中帧1F对应的输入图像信号)被输入到使用理想保持元件的显示装置、即具有响应时间为0的保持式显示元件(例如液晶)的情况下，在眼睛跟踪集中效应和运动模糊之间的关系。 如图2所示，在使用理想保持元件的显示装置中，对于阶跃输入的响应时间是0。因而，液晶的输出电平瞬间到达与输入图像信号对应的亮度(目标亮度)，并且液晶的响应较快。然而，因为在理想保持元件中也出现眼睛跟踪集中效应，因而产生4个像素的运动模糊，相当于阶跃改变的输入图像的行进速度。 图3示出了在时间"tb"处，在其中具有在附图的上部分中示出的波形的输入图像信号(与附图中帧F1对应的输入图像信号)被输入到典型的液晶显示装置(LCD)的情况下，在眼睛跟踪集中效应和运动模糊之间的关系。 如图3所示，在典型的LCD中，对于阶跃输入的响应速度较慢，并且在到达目标亮度之前需要近似一帧的响应时间。另外，因为LCD执行保持式驱动，因而产生眼睛跟踪集中效应。这样，在典型的LCD中执行阶跃输入的情况下，眼睛跟踪集中效应被增加到基于液晶的响应速度的响应时间上。因此，例如，产生8个像素的运动模糊，并且这与阶跃改变的输入图像的行进速度的两倍对应。 图4示出了在时间"tb"处，在其中具有在附图的上部分中示出的波形的输入图像信号(与附图中帧1F对应的输入图像信号)被输入到执行双速率驱动(运动图像显示的频率加倍)的LCD中的情况下，在眼睛跟踪集中效应和运动模糊之间的关系，其中LCD在通过均匀划分一帧而形成的子场中显示基于运动矢量的插入图像。 如图4所示，即使在执行双速率驱动的LCD中，与典型的LCD相比，液晶自身的响应速度也没有改变。另一方面，在执行双速率驱动的LCD中， 一帧被划分成两个子场，并且在每个子场中显示插入图像。因而，用于一个输入图像信号的保持时间为一半，由此减少了眼睛跟踪集中效应。结果是例如整体减少到5个像素的运动模糊。如上所述，基于运动模糊是否等于或小于执行双速率驱动的LCD中的5个像素的运动模糊，可确定在保持式显示
11装置中的运动模糊改进是否达到目标质量。 图5示出了在时间"tb"处，在其中具有在附图的上部分中示出的波形的输入图像信号(与附图中帧1F对应的输入图像信号)被输入到应用本发明的实施例的图像处理装置的情况下，在眼睛跟踪集中效应和运动模糊之间的关系。 在应用本发明实施例的图像处理装置中，响应时间信息指示从施加用于在保持式显示装置中显示具有目标亮度的图像的驱动电压开始，直到在显示装置上显示具有与驱动电压对应的亮度的图像为止的时间。响应时间信息相应于亮度变化量而存储。基于响应时间信息和输入图像的运动矢量，在将显示的帧(在该例子中为IF)之前的帧(在该例子中为0F)中，即在该例子的情况下在时间"ta"，对于每个像素校正构成将显示的帧的每个像素的亮度。例如，执行该校正以使得在将显示的帧(IF)中的每个像素具有目标亮度。在图5所示的例子中，对于最初显示在作为将显示的帧的帧IF中的像素(从右边缘起的4个像素)，在帧OF时调整与每个像素对应的施加给液晶的电压，并且对于每个像素调整液晶的输出电平(参考在帧OF时，其中液晶的输出电平为类阶跃形状的部分)。从而，在将显示的帧(IF)中，每个像素具有目标亮度。 以此方式，在将显示的帧(IF)之前的帧(OF)中，考虑到液晶的响应时间，适合于每个像素的电压被先前施加(像素值被校正)给与每个像素对应的液晶，直到构成将显示的帧的每个像素达到目标亮度。从而，显著地减少了眼睛跟踪集中效应。结果是如图5所示，例如，整体上运动模糊减少到两个像素的运动模糊，并且能够看到存在运动模糊抑制效应，该运动模糊抑制效应比执行双速率驱动的LCD的运动模糊抑制效应更加有效。在本发明的实施例中，对于每个像素校正像素值。因而，具有校正处理的运动模糊抑制效应更加有效，当实现类似于高清晰度显示器等中的更高质量像素时，类似于VA类型的液晶的情况，
取决于灰度改变的响应时间中的差别更大，并且运动对象的行进速度(运动矢量量)更高。
因此，经过应用本发明的本实施例的图像处理装置处理的图像被显示在保持式显示装置中，因而可以获得比执行双速率驱动的LCD的运动模糊抑制效应更加有效的运动模糊抑制效应。另外，在执行双速率驱动的LCD中，通过将插入图像综合到输入图像中，帧被划分成多个子场以增加帧速率。因而，减少了保持时间，从而运动模糊得以抑制。另一方面，在应用本发明实施例的图像处理装置中，基于运动矢量执行沿空间方向而不是时间方向的插入，并且基于响应时间信息，插入结果被从空间改变转换到时间改变。因而，基本上应用了增加帧速率的效果。结果，在保持式显示装置中改进了运动图像响应特性，并且可以抑制运动模糊。 根据本发明第一实施例处理图像的方法的概要 下文中，参考图6，将对根据第一实施例在图像处理装置中处理图像的方法的例子的概要做出描述。图6是示意性示出根据本发明第一实施例在图像处理装置中处理图像的方法的例子的说明图。 如图6所示，当输入图像数据被输入到图像处理装置100时，图像处理装置100比较将与将显示的输入帧对应的输入图像数据与和将显示的帧之前的一帧对应的、存储在图像处理装置100的存储器5-1中的图像数据进行比较，并检测输入图像的运动矢量(Sll)。所检测的运动矢量用于其中生成下一个插入图像的步骤(S13)中。另外，所检测的运动矢量也用于随后的校正处理和过驱动处理，并且如果必要可被存储在存储器5-1中。
接下来，基于在步骤Sll中检测的运动矢量，图像处理装置生成插入图像，该插入 图像将被插入在将显示的帧和将显示的帧之前的帧之间(S13)。通过生成插入图像，运动图 像显示频率加倍(在典型的LCD中，运动图像显示频率从60Hz增加到120Hz)。所生成的插 入图像用于随后的校正处理步骤(S15)。所生成的插入图像可被存储在存储器5-l中。在 本发明实施例中，插入图像生成步骤(S13)并不总是必要的。通过执行接下来将描述的校 正处理(S15)，可以在保持式显示装置中充分地获得运动图像模糊抑制效应，而不用增加运 动图像显示频率(帧速率)。 接下来，在经过预定时间之后，基于在步骤Sll中检测的运动矢量和存储在查找 表(LUP)5-2中的响应时间信息，图像处理装置生成校正信息以显示在步骤S13中生成的插 入图像，以使得具有目标亮度的图像被显示在将显示的帧中。另外，图像处理装置综合插入 信息和输入图像数据，并生成其中像素值被校正的校正图像数据(S15)。所生成的校正图像 数据用于随后的过驱动处理(S17)。校正处理步骤(S15)在将显示的帧之前的帧中执行。 在不执行步骤S13的情况下(不生成插入图像)，在步骤S15中无需使用插入图像，基于步 骤Sll中检测的运动矢量以及存储在查找表(LUT)5-2中的响应时间信息，直接计算出用于 在将显示的帧中显示具有目标亮度的图像的校正像素值。另外，基于所计算的校正像素值， 生成校正图像数据。 接下来，通过使用存储在存储器5-l中的输入图像数据和在步骤S15中生成的校 正图像数据，图像处理装置对与将显示的帧对应的校正图像数据执行过驱动处理(S17)。结 果生成将显示在保持式显示装置中的显示图像数据。 接下来，参考图7A至7D，将对其中阶跃波形被输入到保持式显示装置的情况下的 操作波形做出描述。图7A至7D中的每一个是示出在阶跃波形被输入到保持式显示装置的 情况下的操作波形的例子的说明图。在图7A至7D中，垂直方向表示构成帧的每个像素的 亮度，并且水平方向表示构成帧的每个像素的位置(空间方向)。图7A至7D中用虚线划分 的区域被称作用多个像素(在该例子中为4个像素)配置的单元。 图7A示出了输入到典型的LCD的阶跃信号的波形。如图7A所示，在输入阶跃信 号中，在第N个单元的右边缘上存在边缘部分。边缘的高度指示将显示的帧中的目标亮度。
图7B示出了在阶跃信号被输入到采用过驱动方法的LCD的情况下的操作波形。如 图7B所示，在过驱动方法中，例如，在输入改变的第一帧中，施加与用于在显示装置中显示 具有目标亮度的图像的目标电压相比更高的电压，并且加速亮度转变。因而，在第N个单元 位置中，亮度高于目标亮度。然而，在典型的过驱动方法中，不检测在帧中运动的对象的运 动、即运动矢量，并与运动矢量无关地统一地施加电压。因而，在具有比目标亮度更高亮度 的部分中，亮度是一致的作为整个第N个单元(在包括在第N个单元内的每个像素中亮度 是一致的)。 图7C示出了在阶跃信号被输入到LCD中的情况下的操作波形，该LCD采用其中在 执行过驱动驱动时基于运动矢量施加电压的方法，如日本未审查专利公开No. 2005-43864 中所述。如图7C所示，在该方法中，当施加比目标电压更高的电压时，检测输入图像的运动 矢量，并基于所检测的运动矢量，对每个像素调整将施加的电压。因而，与典型的过驱动方 法相比，改进了保持式显示装置中的运动模糊抑制效应。 然而，如上所述，因为可被施加到液晶的电压的范围存在限制，例如在黑显示、白显示等的目标电压接近于电压范围中的极限时的情况下(在高灰度区域和低灰度区域中 灰度改变的情况)，存在的问题是可能不能够施加用来增加液晶的响应速度的足够高的电 压，并且可能不能够充分地展现运动模糊抑制效应。因而，在本发明的实施例中，如图6的 步骤S15所述，执行校正处理。 图7D示出了在阶跃信号被输入到应用根据本发明的第一实施例处理图像的方法 的图像处理装置的情况下的操作波形的例子。如图7D所示，在根据本发明第一实施例的方 法中，在将显示的帧之前的帧中，基于响应时间信息和输入图像的运动矢量，对于每个像素 校正构成将显示的帧的每个像素的亮度值。例如，执行该校正以使得将显示的帧中的每个 像素具有目标亮度。结果是，在阶跃信号的边缘部分中，与液晶的响应速度对应，亮度不是 垂直急剧地从高亮度减小到低亮度，而是亮度逐渐地从高亮度减小到低亮度，例如以类似 阶跃的形状。在图7D中，除了根据本发明第一实施例的图像处理方法之外，示出了采用考 虑运动矢量的过驱动方法的情况下的操作波形。然而，在本发明的实施例中，如果必要可采 用过驱动方法。过驱动方法不是总是必须的。 接下来，参考图8A至8C和9，将利用输入到图像处理装置的输入信号的波形以及 从图像处理装置输出的输出信号描述应用本发明实施例的图像处理装置中的校正处理的 操作。图8A是示出输入到应用本发明实施例的图像处理装置的输入信号的例子的说明图。 图8B和8C中的每一个是示出从应用本发明实施例的图像处理装置中输出的输出信号的例 子的说明图。图9是示出在观看基于从应用本发明实施例的图像处理装置中输出的输出信 号来显示图像的保持式显示装置的用户的视网膜上积聚的沿空间方向的光量的改变的说 明图。 在图8A至8C中，水平方向的位置表示构成帧的每个像素的位置(空间方向)，并 且垂直方向表示从显示装置中输出的亮度水平。图8A至8C中用虚线划分的区域表示构成 帧的每个像素。下文的描述将基于以下假设即输入到图像处理装置的输入信号是具有阶 跃波形的信号，并且基于具有阶跃波形的信号的输入图像具有4dot/v的运动矢量。
具有如图8A所示的边缘部分的阶跃波形的信号被输入到图像处理装置。如上所 述，阶跃信号在图中以4dot/v的速度从左到右行进。在输入阶跃信号之前，在显示装置中 执行黑显示，并随着阶跃信号的输入，黑显示改变为白显示。 在应用本发明实施例的图像处理装置中，如图8B所示，例如，特别地，为了平滑保 持元件(液晶等)中的上升，根据液晶的响应特性，先前向输入阶跃信号的上升部分施加电 压，以使得亮度水平逐渐减小(校正处理)。特别地，该处理在从黑显示上升的情况下很重 要。此时，基于运动矢量量来确定先前施加的电压的范围，例如，在该例子的情况下，电压先 前被施加给4个点的像素范围，这与运动矢量量(4dot/v)相符合。另外，在先前施加电压 的情况下，可对于每个像素确定施加给每个像素的电压。例如，如图8B所示，可施加电压以 使得亮度水平以类似阶跃的方式逐渐减小。可替换地，可施加电压以使得亮度水平以线性 方式逐渐减小，而不是以类似阶跃的方式。优选的是以线性方式减小亮度水平，因为这可以 更加平滑上升。 图8C示出了在日本未审查专利公开No. 2005-43864中描述的过驱动技术被应 用于图像数据的情况下的操作波形，在该图像数据中执行应用本发明实施例的图像处 理装置的校正处理。在此情况下，如图8C所示，增加过驱动以使得输出具有山形形状(mountain-sh即ed)波形的信号。因为利用过驱动施加高于目标电压的电压，所以先前施加 的用于校正处理的电压也高。因此，亮度水平整体上高于图8B的情况中(根据本发明第一 实施例仅执行校正处理的情况)的亮度水平。 如上所述基于图8A至8C执行图像的显示操作，使得积聚在用户的视网膜上的光 量沿空间方向改变，如图9所示。也就是说，在不执行根据本发明第一实施例的过驱动和校 正处理这两者的情况下，在用户的视网膜上积聚的亮度水平没有达到输入阶跃信号的亮度 水平，如两点点划线的曲线所示，并且显示严重延迟。因而，在保持式显示装置中产生运动 模糊。另外，在仅执行过驱动的情况下，在用户的视网膜上积聚的亮度水平和输入阶跃信号 的亮度水平之间的差别较小，并且稍微地减小了显示的延迟。然而，因为仍存在延迟，所以 运动模糊抑制效应不够。另一方面，在执行根据本发明第一实施例的校正处理和过驱动这 两者的情况下，在用户的视网膜上积聚的亮度水平达到输入阶跃信号的亮度水平，如实线 的曲线所示，并且可以看到亮度水平没有急剧地改变，而是逐渐地减小。结果，眼睛跟踪集 中效应被充分地抑制，并且运动模糊抑制效应在保持式显示装置中变得有效。
根据本发明第一实施例的图像显示系统的构造 接下来参考图10和ll，将详细描述作为能够实现如上所述功能的系统的根据本 发明第一实施例的图像显示系统10的功能构造。图IO是示出根据本发明第一实施例的构 成图像显示系统10的图像处理装置100的功能构造的方框图。图11是示出根据本发明第 一实施例的构成图像显示系统10的显示装置200的功能构造的方框图。
如图10和11所示，根据本发明第一实施例的图像显示系统10包括图像处理装置 100和保存类型显示装置200，其中该图像处理装置100处理从外部输入到图像处理装置 100的输入图像数据，并输出显示图像数据，该保持式显示装置200实际上基于从图像处理 装置100输入的显示图像数据显示图像。在此，术语"系统"意味着其中多个装置(功能) 被逻辑地集中、并且每个构造的装置(功能)是否在同一壳内无关紧要的对象。因而，例如， 类似于TV接收器，存在构成图像显示系统10的图像处理装置100和显示装置200被布置 在一个装置内作为将处理的对象的情况，以及存在仅单个对象的显示装置200被处理为分 离壳体的情况。下文中，将详细描述构成图像显示系统10的图像处理装置IOO和显示装置 200的功能构造。 图像处理装置100的构造 如图IO所示，根据本发明第一实施例的图像处理装置100包括输入图像数据存 储部分110、运动矢量检测部分120、响应时间信息存储部分130、校正处理部分140和输出 部分160。 在输入图像数据存储部分110中，从外部输入到图像处理装置100的输入图像数 据与多个连续帧中的每一个对应而存储。更具体地，例如，当用以显示将显示的帧中的图像 的输入图像数据被输入到图像处理装置100时，输入图像数据被存储在输入图像数据存储 部分110中。另外，在用以显示将随后显示的帧中的图像的输入图像数据被输入到图像处 理装置100时，在将随后显示的帧之前的帧中的输入图像数据被原样存储和保留，并被用 于运动矢量检测部分120中的运动矢量检测。例如，如果必要，可以从时间上来说陈旧的数 据中删除存储在输入图像数据存储部分110中的输入图像数据。 例如，当将显示的帧中的输入图像数据被输入到运动矢量检测部分120中时，运动矢量检测部分120从输入图像数据存储部分110中提取将显示的帧之前的帧中的输入图 像数据。运动矢量检测部分120比较将显示的帧中的输入图像数据与将显示的帧之前的帧 中的输入图像数据。运动矢量检测部分120关注在显示图像中运动的对象，并且基于所述 对象运动的方向和距离来检测将显示的帧中的输入图像数据的运动矢量。另外，类似于第 一实施例，运动矢量检测部分120可以是图像处理装置100中的一个组件，或例如可以是图 像处理装置100外部的装置中的一个组件，诸如MPEG解码器和IP转换器。在后一情况中， 在图像处理装置100外部的装置中分开地检测输入图像数据的运动矢量，并将其输入到图 像处理装置100。 响应时间信息存储部分130存储从驱动电压被施加给显示装置200起直到显示装 置200显示与驱动电压对应的灰度的图像为止的时间信息，即指示保持式显示元件的响应 时间的响应时间信息，该响应时间信息与显示装置200中的灰度变化的幅值对应。作为其 中在响应时间信息存储部分130中存储响应时间信息的形式，例如存在如下情况即以查 找表(LUT)的形式存储灰度变化的幅值以及与灰度变化的幅值对应的显示元件的响应时 间。可替换地，作为其中在响应时间信息存储部分130中存储响应时间信息的形式，例如存 在如下情况即先前获得表示灰度变化的幅值和显示元件的响应时间之间的关系的函数， 并且将其存储在响应时间信息存储部分130中。在此情况下，将显示的帧中的输入图像数 据与将显示的帧之前的帧中的输入图像数据进行比较，并且对于每个像素计算灰度变化的 幅值。利用存储在响应时间信息存储部分130中的函数将所计算的灰度变化的幅值转换成 响应时间信息。这样的函数可用诸如RAM或ROM的硬件实现。 对于构成帧的每个像素，校正处理部分140基于输入图像数据、运动矢量和响应 时间信息，校正将显示的帧之前的帧中的输入图像数据的像素值，从输入图像数据存储部 分110中提取输入图像数据，利用运动矢量检测部分120检测运动矢量，并且从响应时间信 息存储部分130中提取响应时间信息。作为校正的结果，生成显示图像数据，并且所生成的 显示图像数据被输出到输出部分160。 在此，校正处理部分140例如可包括插入图像生成部分(图中未示出)、显示时间 信息生成部分(图中未示出)以及图像合成部分(图中未示出)。插入图像生成部分生成 插入在帧之间的插入图像，基于输入图像数据和图像矢量而输入该插入图像。显示时间信 息生成部分生成显示定时信息，该显示定时信息基于响应时间信息指示在经过预定时间之 后显示插入图像的定时。图像合成部分综合所生成的显示信息与输入图像数据。在该构 造的情况下，插入图像生成部分基于运动矢量生成沿空间方向而不是沿时间方向的插入图 像。通过采用取决于灰度变化的显示幅值的显示元件的响应时间中的差别，显示定时信息 生成部分将插入图像改变为显示时间信息，从而沿空间方向的改变可以被转换成沿时间方 向的改变。因而，通过综合显示时间信息和输入图像数据，可以获得类似于在生成沿时间方 向的插入图像的情况下的效果，即通过使用基于运动矢量而容易生成的沿空间方向的插入 图像，实质上增加帧速率的效果。 类似于上述的构造，无需生成插入图像，可以采用其中通过使用诸如行进平均滤 波器(travel-average filter)的空间滤波器而直接校正像素值的构造。关于后一情况的 功能构造，下面将更加具体地进行描述。 显示图像数据从校正处理部分140输入到输出部分160。输出部分160将输入显示图像数据输出给显示装置200。
校正处理部分140的构造 在此，参考图12，将更加详细地描述上述校正处理部分140的功能构造。图12是 示出根据第一实施例的校正处理部分140的功能构造的方框图。 如图12所示，校正处理部分140包括校正范围设置部分141、最大值最小值检测 部分142、边缘检测部分143、高频检测部分144、外部替换部分145、滤波器设置部分146、滤 波器处理部分147、增益调整部分148、选择部分149和合成部分150。 校正范围设置部分141基于从运动矢量检测部分120输入的运动矢量设置其中在 输入图像数据中校正像素值的校正范围。特别地，校正范围设置部分141检测其中输入图 像数据中存在运动的区域(与运动对象对应的部分)，并将位于其中存在运动的区域中的 像素设置为校正范围。关于设置校正范围的信息以及关于输入运动矢量的信息被发送给最 大值最小值检测部分142、边缘检测部分143、高频检测部分144和滤波器设置部分146。
最大值最小值检测部分142基于从校正范围设置部分141发送的关于校正范围的 信息，检测校正范围中的输入图像数据(输入信号)的最大值和最小值。关于所检测的输 入信号的最大值和最小值的信息被发送给边缘检测部分143和外部替换部分145。
边缘检测部分143基于从校正范围设置部分141发送的关于校正范围的信息和关 于输入运动矢量的信息、以及从最大值最小值检测部分142发送的关于输入信号的最大值 和最小值的信息，检测输入图像数据(输入信号)中的边缘部分。边缘检测部分143不仅 检测边缘(变化边缘部分)的位置，还检测变化边缘部分中的边缘方向(是从低灰度改变 到高灰度的方向还是从高灰度改变到低灰度的方向)。利用边缘方向的方向，可以确定显示 元件的响应是上升还是下降。所检测的关于变化边缘部分和边缘方向的信息被发送给选择 部分149。 高频检测部分144基于从校正范围设置部分141发送的关于校正范围的信息，检 测在校正范围内的输入图像数据中具有空间频率的高频信号。在此，术语"高频信号"意味 着具有半波长(1/2波长)的信号，其范围比校正范围的小，如图13所示。也就是说，高频 检测部分144检测具有比校正范围两倍的小的波长的信号作为高频信号。这是因为，在高 频信号的情况下，因为上升区域和下降区域两者都在校正范围内，所以可能不能执行合适 的处理。所检测的高频信号被输出到增益调整部分148，并在利用滤波器处理部分147的处 理之后用于增益调整。 基于从最大值最小值检测部分142发送的关于输入信号的最大值和最小值的信 息，外部替换部分145通过使用最大值和最小值对输入图像数据(输入信号)执行外部替 换。经替换的输入图像数据(输入信号)被发送给滤波器处理部分147。
基于输入图像数据、从校正范围设置部分141发送的关于校正范围和运动矢量的 信息、以及从响应时间信息存储部分130提取的响应时间信息，滤波器设置部分146设置 用于校正输入图像数据中的像素值的空间滤波器的特性，以使得当显示装置200显示将显 示的帧时，显示具有基于输入图像数据设置的灰度的图像。自然地，滤波器特性仅被应用于 位于校正范围内的像素。作为根据第一实施例的空间滤波器，例如，可使用诸如低通滤波器 (LPF)的行进平均滤波器。作为根据第一实施例的滤波器特性，例如，有将滤波的区域、滤波 器的抽头数等。这样的滤波器特性可通过合适地设置滤波器矩阵的滤波器系数而实现。关于以此方式设置的滤波器特性的信息被发送给滤波器处理部分147。 在此，参考图14和15，将描述滤波器特性的设置例子。图14和15是示出根据第 一实施例利用滤波器设置部分146设置滤波器特性的例子的说明图。 图14示出了设置例子，其中对于显示元件(液晶等)的上升和下降设置彼此不同 的滤波器特性。在该例子中，滤波器仅被应用于边缘的上升区域。在图14中，作为输入信 号，示例的是在图中从左到右行进的4类阶跃信号，并且最大值(最大亮度)、最小值(最小 亮度)和边缘高度(最大值和最小值之间的差)在4类阶跃信号中彼此不同。在图14中， 数字值"255 "和"0 "表示每个像素的亮度。 如图14所示，尽管取决于灰度变化的幅值(亮度的最大值和最小值之间的差)，每 个像素中像素值的校正量不同，但是可以设置其中滤波器仅被应用于边缘的上升区域的滤 波器特性。特别地，尽管图13未示出，但是，例如，可以设置下述滤波器特性。滤波器设置 部分146获得利用边缘检测部分143检测的关于边缘方向的信息，并根据变化边缘部分中 灰度改变的方向确定是上升区域还是下降区域。仅在确定为是上升区域的情况下才应用滤 波器特性。 接下来，图15示出了根据输入图像数据的运动矢量量来设置空间滤波器中的抽 头数的例子。在该例子中，滤波器的抽头数与运动矢量量成比例地改变。在图15中，作为 输入信号，示例的是在图中从左到右行进的4类阶跃信号，并且行进量(运动矢量量)彼此 不同。从图中从左侧开始，为静止图像的阶跃信号(行进量0dot/v)、具有行进量2dot/v的 阶跃信号、具有行进量4dot/v的阶跃信号和具有行进量6dot/v的阶跃信号。在图15中， 数字值"255 "和"0 "表示每个像素的亮度。 在图15所示的例子中，滤波器设置部分146设置滤波器特性，其中抽头数被设置 成等于输入图像数据的运动矢量量(像素数)的数量(例如，当行进量是2dot/v时，抽头 数为2)。以此方式，当输入图像信号的运动矢量量大(由于行进速度快)时，滤波器的抽头 数增加。因而，当输入图像信号的运动矢量量大(由于行进速度快)时，可用更小和更精确 的像素值来执行校正处理。因此，根据第一实施例的图像处理装置ioo，当输入图像数据的 运动矢量量大时，可更加有效地抑制保持式显示装置200中的运动模糊。
在将显示在显示装置200的帧之前的帧中，滤波器处理部分147对于从外部替换 部分145发送的经受外部替换之后的输入图像数据应用滤波器，该滤波器具有用滤波器设 置部分146设置的滤波器特性。因而，校正位于校正范围内的像素的像素值。其中像素值被 校正的输入图像数据被发送给增益调整部分148。根据第一实施例的滤波器处理部分147 对于经受外部替换之后的输入图像数据应用滤波器。然而，不必总是对于经受外部替换之 后的输入图像数据应用滤波器，并且可对于输入图像数据自身应用滤波器。
为了防止高频中的误差，增益调整部分148基于从高频检测部分144发送的高频 信号，对于从滤波器处理部分147发送的校正输入图像数据执行增益调整。经受增益调整 后的输入图像数据被发送给选择部分149。 对于选择部分149，输入边缘检测部分143的检测结果，例如，从边缘检测部分143 发送的关于变化边缘部分和边缘方向的信息、从滤波器处理部分147发送的其中像素值经 过校正的输入图像数据、从输入图像数据存储部分110中提取的其中像素值没有被校正的 输入图像数据自身等。选择部分149根据关于变化边缘部分和边缘方向的输入信息，选择其中像素值经过滤波器处理部分147校正的输入图像数据和其中像素值没有经过滤波器 处理部分147校正的输入图像数据中的一个。另外，仅在选择部分149选择其中像素值被 校正(执行滤波器处理)的输入图像数据的情况下，选择部分149才将其中像素值被校正 的输入图像数据输出给合成部分150。更特别地，例如，在基于边缘方向确定变化边缘部分 处于从低灰度到高灰度的上升区域中的情况下，选择部分149选择其中像素值被校正的输 入图像数据。另一方面，在基于边缘方向确定变化边缘部分处于从低灰度到高灰度的下降 区域中的情况下，选择部分149选择其中像素值未校正的输入图像数据。通过执行这样的 处理，可以仅将滤波器应用于上升区域，如图14所述。 在第一实施例中，选择部分149被布置在滤波器处理部分147的后级中。利用滤 波器处理部分147滤波处理的输入图像数据和从外部输入的输入图像数据自身被输入给 选择部分149。选择部分149采用从经由滤波器处理部分147输入的经滤波处理的输入图 像数据和经由外部输入的输入图像数据中选择输入图像数据的方法。然而，并不限于这样 的方法。例如，在利用滤波器处理部分147滤波处理之前，选择部分149先前确定是否执行 滤波处理。在选择部分149确定执行滤波处理的情况下(例如，在确定变化边缘部分处于 上升区域中的情况下)，滤波器处理部分147可执行滤波处理。 在经滤波处理的输入图像数据从选择部分149输入给合成部分150的情况下，合 成部分150综合从外部输入的输入图像数据自身(其中没有执行滤波处理)和经滤波处理 的输入图像数据，并将综合后的输入图像数据输出给输出部分160。另一方面，在经滤波处 理的输入图像数据不从选择部分149输入给合成部分150的情况下，合成部分150将没有 经过滤波处理的从外部输入的输入图像数据自身输出给输出部分160。
显示装置200的构造例子 在上文中，详细描述了图像处理装置100的功能构造。接下来，参考图ll，将描述 显示装置200的构造。如图11所示，显示装置200是保持式显示装置，并包括图像显示部 分210、源极驱动器220、栅极驱动器230和显示控制部分240。 图像显示部分210显示与从图像处理装置100输入的显示图像数据对应的图像。 例如，图像显示部分210是具有mXn排列的点阵式显示器。作为图像显示部分210的具 体例子，例如，存在使用Si(非晶硅)TFT的有源矩阵型OLED(有机发光二极管)显示器和 LCD。 源极驱动器220和栅极驱动器230是用于驱动具有mX n排列的图像显示部分210 的驱动装置。其中，源极驱动器220将数据信号提供给数据线221，并且栅极驱动器230将 选择信号(地址信号)提供给扫描线231。 显示控制部分240基于从图像处理装置100输入到显示控制部分240中的显示图 像数据，控制图像显示部分210的驱动(源极驱动器210和栅极驱动器230的驱动)。更特 别地，在必要的定时，显示控制部分240基于从图像处理部分100获得的显示图像数据(视 频信号)，输出将提供给每个驱动器(源极驱动器220和栅极驱动器230)电路的控制信号。
在上文中，描述了根据第一实施例的显示装置200和图像处理装置IOO的功能的 例子。上述每个组件可通过使用通用件和通用电路来配置，或可利用专用于每个组件的功 能的硬件来配置。可替换地，CPU等可具有每个组件的所有功能。因而，当实施第一实施例 时，可根据技术水平适当改变所采用的构造。
图像处理装置100的硬件构造 接下来，参考图16，将描述根据第一实施例的图像处理装置100的硬件构造。图 16是示出根据第一实施例的图像处理装置的硬件构造的方框图。 图像处理装置100主要包括CPU(中央处理单元)901、 R0M(只读存储器)903、 RAM (随机存取存储器)905、主机总线907、桥909、外部总线911 、接口 913、输入装置915、输 出装置917、存储装置919、驱动器921、连接端口 923和通信装置925。
根据存储在ROM 903、 RAM 905、存储装置919或可移除记录介质927中的各种程 序，CPU 901起计算处理装置和控制装置的作用，并控制图像处理装置100中的全部或部分 操作。ROM 903存储油CPU 901使用的程序、计算参数等。RAM 905暂时地存储用于运行 CPU 901的程序、在CPU 901的运行中合适地改变的参数等。CPU 901、R0M 903、RAM 905等 与CPU总线的内部总线等互相连接。 主机总线907通过桥909连接到诸如PCI (外设部件互连/接口 )总线的外部总 线911。 例如，输入装置915是诸如鼠标、键盘、触摸面板、按钮、开关和用户操作的杆的操 作部件。相应于图像处理装置100的操作，输入装置915例如可以是采用红外线和其它无 线电波的遥控部件(所谓的遥控器)，或可以是诸如蜂窝电话和PDA的外部连接装置929。 另外，例如，输入装置915配置有基于用户通过使用上述操作部件输入的信息，生成输入信 号并将输入信号输出给CPU 901的输入控制电路等。通过操作输入装置915，使用图像处理 装置100的用户可将各种数据和指令操作输入到图像处理装置100。 输出装置917例如配置有能够以视觉或听觉来通知用户所获得的信息的装置，诸 如包括CRT显示装置、液晶显示装置、等离子体显示装置、EL显示装置和灯的显示装置，或 诸如包括扬声器和耳机的音频输出装置，或诸如打印机、蜂窝电话和传真机。特别地，显示 装置以文本或图像的形式显示诸如图像数据的各种信息。另一方面，音频输出装置将音频 数据等转换成声音。 存储装置919是用于数据存储的装置，其被配置为根据第一实施例的图像处理装 置100中的存储部分的例子，并且例如包括诸如HDD(硬盘驱动器)的磁存储部分装置、 半导体存储装置、光存储装置、磁光存储装置等。存储装置919存储利用CPU 901执行的程 序、各种数据、从外部获得的图像信号数据等。 驱动器921是用于记录介质的读取器/写入器，并被布置在图像信号处理装置外 部或被安装在图像信号处理装置中。驱动器921读取存储在其内提供的诸如磁盘、光盘和 磁光盘或半导体存储器的可移除记录介质927中的信息，并且将信息输出给RAM 905。驱 动器921可将信息写入到其内提供的例如磁盘、光盘和磁光盘或半导体存储器的可移除记 录介质927中，并且将信息输出给RAM 905。可移除记录介质927例如是DVD介质、HD-DVD 介质、蓝光介质、紧致闪存(注册商标)(CF)、记忆棒、SD存储卡(安全数据存储卡)等。可 移除记录介质927例如可以是装配有非接触IC芯片的IC卡(集成电路卡)、电子装置等。
连接端口 923例如是用于将例如USB(通用串行总线)端口、诸如i. Link的IEEE 1394端口、SCSI(小型计算机系统接口 )端口、RS-232C端口和光声终端的装置直接连接到 图像处理装置100的端口。外部连接装置929被连接到连接端口 923，从而图像处理装置 100直接从外部连接装置929获得图像信号数据，并将图像信号数据提供给外部连接装置929。 通信装置925例如是配置有用于将通信装置925连接到通信网络10的通信装置的通信接口 。通信装置925例如是有线或无线LAN(局域网)、蓝牙、用于WUSB(无线USB)的通信卡、用于光学通信的路由器、用于ADSL(非对称数字用户环路)的路由器或用于各种通信的调制解调器。例如利用通信装置925，图像信号等可在因特网和另外的通信装置以及显示装置200之间发送和接收。连接到通信装置925的通信网络10配置有通过有线或无线连接到通信装置925的网络等，并且例如可以是因特网、用于个人住宅的LAN、红外通信或卫星通信。 利用上述构造，图像处理装置100从各种信息源获得关于输入图像信号的信息，并可将图像信号发送给显示装置200，所述信息源诸如连接到连接端口 923的外部连接装置929或通信网络10。 根据第一实施例的显示装置200的硬件构造基本上类似于图像处理装置100的硬件构造，因而省略描述。 在上文中，描述了能够实现根据第一实施例的图像处理装置100和显示装置200的功能的硬件构造的例子。上述每个组件可通过使用通用元件来配置，或可利用专用于每个组件的功能的硬件来配置。因而，当实施第一实施例时，可根据技术水平适当改变所采用的硬件构造。 根据本发明第一实施例处理图像的方法中的处理流程 在上文中，详细描述了根据第一实施例的图像处理装置100和显示装置200的构造。接下来，参考图17，将详细描述根据第一实施例的采用具有这样的构造的图像处理装置100来处理图像的方法。图17是示出根据第一实施例处理图像的方法中的处理流程的流程图。 在根据第一实施例处理图像的方法中，处理从外部输入到图像处理装置100的输
入图像数据，从而生成将输出到保持式显示装置200的显示图像数据。 特别地，如图17所示，当输入图像数据从外部被输入到图像处理装置100时，输入
图像数据被存储到输入图像数据存储部分110(S101)，并且同时被输入到运动矢量检测部
分120。 当将显示的帧中的输入图像数据被输入到运动矢量检测部分120时，运动矢量检测部分120例如从输入图像数据存储部分110中提取将显示的帧之前的帧中的输入图像数据。运动矢量检测部分120比较将显示的帧中的输入图像数据和将显示的帧之前的帧中的输入图像数据。运动矢量检测部分120关注于在显示图像中运动的对象，并基于所述对象运动的方向和距离检测将显示的帧中的输入图像的运动矢量(S103)。所检测的运动矢量被发送给校正处理部分140等。 接下来，当将显示的帧中的输入图像数据从外部被输入到校正处理部分140时，校正处理部分140从响应时间信息存储部分130中提取与将显示的帧中的每个像素的灰度变化的幅值对应的响应时间信息(S105)。基于从外部输入的输入图像数据、从运动矢量检测部分120输入的运动矢量、以及从响应时间信息存储部分130提取的响应时间信息，校正处理部分140对于构成帧的每个像素执行校正处理，以校正将显示的帧之前的帧中的输入图像数据中的像素值(S107)。作为校正处理的结果，生成显示图像数据，并且校正处理部分140将所生成的显示图像数据输出给输出部分160(S109)。 当显示图像数据从校正处理部分140被输入到输出部分160时，输出部分160将 输入显示图像数据输出给显示装置200 (Sill)。 在此，参考图18，将描述根据第一实施例的校正处理步骤(S107)的具体例子。图 18是示出根据第一实施例的校正处理的具体例子的流程图。 如图18所示，当输入图像数据从外部被输入到校正处理部分140时(S201)，首 先，基于从运动矢量检测部分120输入的运动矢量，校正范围设置部分141设置用于校正输 入图像数据中的像素值的校正范围(S203)。特别地，校正范围设置部分141检测其中输入 图像数据中存在运动的区域(与运动对象对应的部分)，并将位于其中存在运动的区域中 的像素设置为校正范围。另外，校正范围设置部分141将关于设置校正范围的信息和关于 输入运动矢量的信息发送给最大值最小值检测部分142、边缘检测部分143、高频检测部分 144和滤波器设置部分146等。 接下来，基于从校正范围设置部分141发送的关于校正范围的信息，最大值最小 值检测部分142检测校正范围中的输入图像数据(输入信号)的最大值和最小值(S205)。 另外，最大值最小值检测部分142将关于所检测的输入信号的最大值和最小值的信息发送 给边缘检测部分143和外部替换部分145等。 接下来，基于从校正范围设置部分141发送的关于校正范围的信息和关于运动矢 量的输入信息，以及从最大值最小值检测部分142发送的关于输入信号的最大值和最小值 的信息，边缘检测部分143检测输入图像数据(输入信号)中的边缘区域(S207)。此时，边 缘检测部分143不仅检测存在边缘的位置(变化边缘部分)，还检测变化边缘部分中的边缘 方向(是从低灰度改变到高灰度的方向还是从高灰度改变到低灰度的方向)。另外，边缘检 测部分143将所检测的关于变化边缘部分和边缘方向的信息发送给选择部分149。
接下来，基于从校正范围设置部分141发送的关于校正范围的信息，高频检测部 分144检测校正范围内的输入图像数据中具有空间频率的高频信号(S209)。在此，术语"高 频信号"意味着具有半波长(1/2波长)的信号，其范围比校正范围小。也就是说，高频检测 部分144检测具有比两倍的校正范围要小的波长的信号作为高频信号。这是因为，在高频 信号的情况下，因为上升区域和下降区域两者都在校正范围内，所以可能不能执行合适的 处理。高频检测部分144将所检测的高频信号输出给增益调整部分148，并且所输出的高频 信号在利用滤波器处理部分147的处理之后用于增益调整。 接下来，基于从最大值最小值检测部分142发送的关于输入信号的最大值和最小 值的信息，外部替换部分145用最大值和最小值执行对输入图像数据(输入信号)执行外 部替换(S211)。外部替换部分145将替换后的输入图像数据(输入信号)发送给滤波器处 理部分147。 接下来，当将显示的帧中的输入图像数据从外部被输入到滤波器设置部分146，并 且关于校正范围和运动矢量的信息从校正范围设置部分141被发送到滤波器设置部分146 时，滤波器设置部分146从响应时间信息存储部分130中提取与将显示的帧中的每个像素 的灰度变化的幅值对应的响应时间信息(S213)。 基于输入图像数据、关于校正范围的信息、运动矢量、以及响应时间信息，滤波器 设置部分146设置用于校正输入图像数据中的像素值的空间滤波器的特性，以使得当显示装置200显示将显示的帧时，显示具有基于输入图像数据而设置的灰度的图像(S215)。作为根据第一实施例的空间滤波器，例如，可使用诸如低通滤波器(LPF)的行进平均滤波器。作为根据第一实施例的滤波器特性，例如，有将滤波的区域、滤波器的抽头数等。可通过合适地设置滤波器矩阵的滤波器系数来实现这样的滤波器特性。滤波器设置部分146将关于以此方式设置的滤波器特性的信息发送给滤波器处理部分147。 接下来，在将显示在显示装置200中的帧之前的帧中，滤波器处理部分147队从外部替换部分145发送的经受外部替换之后的输入图像数据应用滤波器，该滤波器具有用滤波器设置部分146设置的滤波器特性。因而，位于校正范围内的像素的像素值被校正(S217)。另外，滤波器处理部分147将其中像素值被校正的输入图像数据发送给增益调整部分148。根据第一实施例的滤波器处理部分147对于经受外部替换后的输入图像数据应用滤波器。然而，并不总是必须对于经受外部替换后的输入图像数据应用滤波器，并且可对输入图像数据自身应用滤波器。 为了防止高频中的误差，增益调整部分148基于从高频检测部分144发送的高频信号，对从滤波器处理部分147发送的校正输入图像数据执行增益调整(S219)。增益调整部分148将经受增益调整后的输入图像数据发送给选择部分149。 当边缘检测部分143的检测结果、从滤波器处理部分147发送的其中像素值被校正的输入图像数据、从输入图像数据存储部分110中提取的其中像素值未校正的输入图像数据等被输入到选择部分149时，选择部分149根据关于变化边缘部分和边缘方向的输入信息，选择其中像素值经过滤波器处理部分147校正的输入图像数据和其中像素值没有经过滤波器处理部分147校正的输入图像数据中的一个。特别地，例如，选择部分149基于边缘方向，确定变化边缘部分是在从低灰度到高灰度的上升区域中，还是变化边缘部分在从高灰度到低灰度的下降区域中(S221)。 在确定输入图像数据中的变化边缘部分处于上升区域中的情况下，作为该确定的结果，选择部分149选择其中像素值被校正的输入图像数据(S223)。然后，选择部分149将其中像素值被校正(执行滤波器处理)的输入图像数据输出给合成部分150(S225)。
另一方面，在确定输入图像数据中的变化边缘部分处于下降区域中的情况下，作为步骤S221中确定的结果，选择部分149选择其中像素值未校正的输入图像数据(S227)。
最后，在经过滤波器处理的输入图像数据从选择部分149被输入到合成部分150的情况下，合成部分150综合从外部输入的输入图像数据自身(其中没有执行滤波器处理)和经过滤波器处理的输入图像数据(S229)，并将综合的输入图像数据输出给输出部分160(S231)。另一方面，在经过滤波器处理的输入图像数据没有从选择部分149输入到合成部分150的情况下，合成部分150将从外部输入的没有经过滤波器处理的输入图像数据自身输出给输出部分160 (S233)。 在第一实施例中，在使用滤波器处理部分147的滤波器处理之后，执行使用选择部分149的选择处理。选择部分149选择经过滤波器处理的输入图像数据和从外部输入的输入图像数据中的一个。然而，这并不限于该情况。例如，在执行使用滤波器处理部分147的滤波器处理之前，选择部分149在先地确定是否执行滤波器处理。在选择部分149确定执行滤波器处理的情况下(例如，在确定变化边缘部分处于上升区域中的情况下)，滤波器处理部分147可执行滤波器处理。
第二实施例 接下来，将描述本发明的第二实施例。与上述第一实施例相同的附图标记用于表示大概相同的组件，因而适当地省略描述。
整个图像处理装置的构造 图19示出了根据本发明第二实施例的图像处理装置(图像处理装置300)的块构造。图像处理装置300包括高帧速率转换部分31、运动图像模糊特性检测部分32和运动图像模糊改进处理部分33。根据第二实施例的图像显示系统的显示装置的构造类似于图11所示的根据第一实施例的图像显示系统10的显示装置200的构造，因而省略描述。
高帧速率转换部分31以帧为单位对从外部输入的输入图像数据(例如，诸如电视广播信号的运动图像信号)执行高帧速率转换处理，并生成和输出转换图像数据(图像信号)。特别地，高帧速率转换部分31对具有第一帧速率的输入图像数据执行高帧速率转换处理。高帧速率转换部分31向运动图像模糊特性检测部分32和运动图像模糊改进处理部分33输出作为结果而获得的转换图像数据，其中该转换图像数据具有比第一帧速率高的第二帧速率。高帧速率转换处理是在输入时的第一帧速率低于输出(显示)时的第二帧速率的情况下执行的处理，并表明其中通过在构成输入时的运动图像的帧之间形成并插入新帧，将第一帧速率转换成比第一帧速率高的第二帧速率的转换处理。 第一帧速率表明当运动图像被输入到高帧速率转换部分31时运动图像的帧速率。因而，第一帧速率可以是任何帧速率。然而，在此，例如，第一帧速率是当用附图中未示出的成像装置将运动图像成像时的帧速率，即图像拾取帧速率。另外，此后，在不需要单独地区分运动图像和与运动图像对应的运动图像数据的情况下，运动图像和运动图像数据被简单地统称为运动图像。类似地，在不需要单独地区分帧和与帧对应的帧数据的情况下，帧和与帧对应的帧数据被简单地称为帧。 运动图像模糊特性检测部分32对于构成由高帧速率转换部分31提供的转换图像数据(图像信号)的每个帧，检测表明运动图像特性的信息(运动图像特性信息)。所检测的运动图像模糊特性信息被提供给运动图像模糊改进处理部分33。作为运动图像模糊特性信息，例如可使用运动矢量。 在下文中，运动矢量的值被称为行进速度(行进量)，并且运动矢量的方向被称为行进方向。行进方向可以是两维平面上的任何方向。即使在行进方向是两维平面上任何方向的情况下，图像处理装置300也可以以完全相同的方式执行下文将描述的各种处理。然而，为了描述的方便，假定行进方向是沿横向方向。另外，并不特别限定一帧中所检测的运动模糊特性信息的数量。例如，可以对于一帧仅仅检测一个运动模糊特性信息，或对于构成帧的每个像素，可单独检测一个运动模糊特性信息。可替换地，帧被划分成一些块，并且对于每个所划分的块，可单独地检测一个运动模糊特性信息。 基于在用运动模糊特性检测部分32检测的运动模糊特性信息中与将处理的帧对应的值，运动图像模糊改进处理部分33对于构成从高帧速率转换部分11提供的转换图像数据(图像信号)的每个帧，根据显示面板(图像显示部分210)的特性，校正构成将处理的帧的每个像素值。特别地，运动图像模糊改进处理部分33根据将处理的帧中的运动图像模糊特性的特征(运动图像模糊图像信息的值)以及图像显示部分210的特性，校正将处理的帧的每个像素值，以使得当显示装置200执行显示时抑制运动图像模糊。用这样的校正处理生成的图像数据(显示图像数据)被输出到图像显示装置200。
运动图像模糊改进处理部分的构造例子 图20示出了运动图像模糊改进处理部分33的块构造。运动图像模糊改进处理部 分33包括信号特性检测部分331、校正处理部分332、校正量调整部分333和加法部分334。
信号特性检测部分331通过使用运动图像模糊特性信息(例如，运动矢量，下文中 同样如此)，检测来自图像信号(转换图像数据，下文中合适的地方同样采用)的在校正处 理部分332中进行校正处理时使用的预定信号特性信息。作为这样的信号特性信息，例如， 存在MAX/MIN信息、空间高频信息、空间低频信息和边缘方向信息。其中，MAX/MIN信息意味 着包括预定校正范围(与下文将描述的搜索范围对应的范围)内的亮度的最小值(MIN值， 最小像素值)及其像素位置以及亮度的最大值(MAX值，最大像素值)及其像素位置的信 息。边缘方向信息是表明图像信号中将校正的变化边缘部分是处于从低灰度到高灰度的上 升方向还是处于从高灰度到低灰度的下降方向。下文中将详细描述信号特性检测部分(图 23至26C)。 校正处理部分332通过使用在信号特性检测部分331中检测的信号特性信息以及 在运动图像模糊特性检测部分32中检测的运动图像模糊特性信息，通过对图像信号执行 下文中将描述的空间LPF(低通滤波器)处理和空间HPF(高通滤波器)处理，对于每个像 素校正图像信号中的像素值。这样处理后的图像信号(校正信号)被输出至校正量调整部 分333。在一些情况下，校正处理部分332可执行校正处理而无需使用信号特性信息。
例如，如图21A至21C所示，执行上述的LPF处理和HPF处理。
例如，如图21A中的箭头所示，LPF处理是在与行进量对应的校正范围内，图像信 号中的变化边缘部分的倾斜变得渐进的滤波器处理丄PF处理也是运动可适应类型，并且例 如二次微分的滤波器处理。如下文所述，LPF处理是根据边缘方向(上升方向或下降方向) 的不对称处理。 例如，如图21B中的箭头所示，HPF处理是在与行进量对应的校正范围内，其中投 影区域被提供在图像信号中的变化边缘部分的两端附近(顶部和底部附近)的滤波器处 理。特别地，在变化边缘部分的顶部附近(高灰度侧)，提供向高灰度方向的被称为过冲区 域的投影区域，并且在变化边缘部分的底部附近(低灰度侧)，提供向低灰度方向的被称为 下冲区域的投影区域。 当组合这样的LPF处理和这样的HPF处理时(执行这两种处理)，例如，生成如图 21C中的箭头所示的滤波器处理。设置下文中将描述的每个滤波器系数，使得在组合且执行 LPF处理和HPF处理之后的变化边缘部分是直的波形。 在此，如图21A至21C所示，在如上所述的滤波器处理时，根据行进量设置校正范 围，并且如图22所示，滤波器的抽头数根据行进量而改变(增加)。这是因为，当行进量改 变时，具有滤波器处理的有效波形也改变。特别地，根据图22，例如，在行进量是偶数的情况 下，LPF处理的抽头数是行进量-1，并且HPF处理的抽头数是行进量+1。因而，每个滤波器 处理的抽头数总是被设置成奇数，而不管行进量的值如何。这是因为，在具有偶数个抽头数 的滤波器处理中，波形在边缘的两端不是双侧对称(bilaterallysymmetric)。
下文将详细描述校正处理部分332 (图27至40)。 校正量调整部分333通过使用运动图像模糊特性信息执行滤波器处理(校正处理)的增益调整，以防止随着在校正处理部分332中进行校正处理时滤波器的抽头数的切
换而产生的接口处的阶跃。下文将详细描述校正量调整部分333(图41)。 加法部分334通过将输入到运动图像模糊改进处理部分33的原始图像信号和从
校正量调整部分333输出的经校正处理的且经校正量调整的图像信号(经受校正量调整后
的校正信号)相加，生成和输出显示图像数据。 信号特性检测部分的构造例子 接下来，参考图23至26C，将详细描述信号特性检测部分331。图23示出了信号 特性检测部分331的块构造例子。信号特性检测部分331包括MAX/MIN检测部分331A、空 间高频检测部分331B、空间低频检测部分331C和边缘方向检测部分331D。
MAX/MIN检测部分331A通过使用运动图像模糊特性信息从图像信号中检测上述 MAX/MIN信息。所检测的MAX/MIN信息被提供给空间高频检测部分331B、空间低频检测部分 331C和边缘方向检测部分331D，并且作为一个信号特性信息而输出给校正处理部分332。
特别地，如图24A所示，MAX/MIN检测部分331A在搜索范围中检测MIN值及其像 素位置以及MAX值及其像素位置，该搜索范围具有的大小是行进量大小的两倍(={(抽头 数-1) X 2+1}数量的像素范围内)。此时，例如，如图24B所示，当检测到MIN值及其像素位 置时，在搜索范围中，在根据感兴趣的预定像素到每个像素值之间的距离沿正方向加权每 个像素值之后执行检测处理。当检测到MAX值及其像素位置时，在根据感兴趣的上述像素 到每个像素值之间的距离沿负方向加权每个像素值之后执行检测处理。以此方式执行检测 处理，以防止当检测到MAX/MIN信息时由于噪声等导致的错误检测，并且可以通过执行加 权并选择与搜索范围中感兴趣的像素的位置接近的位置中的像素值来改进噪声抵抗特性。
例如，如图25所示，根据搜索范围中高频信号量的增加(根据空间频率的增加)， 沿正方向的权重和沿负方向的权重中的一个或二者被调整为增加。特别地，在此，当高频信 号量的值是O或更大且小于Hll时，权重是恒定值。当高频信号量的值是H11或更大且小 于H12时，权重线性增加。当高频信号量的值是H12或更大时，权重再次为恒定值。这是因 为，下文将描述的边缘方向检测部分331D中的边缘方向的错误确定很可能在具有高空间 频率的区域(高频)中出现，并且通过在这样的高频区域中增加权重，减少了高频中的错误 确定。 基于MAX/MIN信息和运动图像模糊特性信息，空间高频检测部分331B检测搜索范 围中的图像信号的空间高频信息(高通信号量)，并输出空间高频信息作为一个信号特性 信息。 基于MAX/MIN信息和运动图像模糊特性信息，空间低频检测部分331C检测搜索范 围中的图像信号的空间低频信息(低通信号量)，并输出空间低频信息作为一个信号特性 信息。 基于MAX/MIN信息和运动图像模糊特性信息，边缘方向检测部分331D获得图像信 号中的变化边缘部分和边缘方向。这是因为，利用校正处理部分332进行的校正处理取决 于边缘方向沿上升方向还是下降方向而不同。也就是说，尽管下文将详细描述，但是校正处 理部分332根据所获得的边缘方向来确定是否执行LPF处理，并且确定HPF处理时的滤波 器系数。 特别地，例如，以图26A至26C示出的方式，边缘方向检测部分331D获得边缘方向。即，例如如图26A所示，在运动矢量的行进方向沿图中从左到右的方向的情况下，当MAX值的像素位置(MAX位置)与MIN值的像素位置(MIN位置)相比在右侧时，边缘方向检测部分331D确定边缘方向为下降方向。在该行进方向的情况下，例如，如图26B所示，当MIN位置与MAX位置相比处于右侧时，边缘方向检测部分331D确定边缘方向为上升方向。例如，如图26C所示，在MIN位置和MAX位置位于同一位置的情况下，因为在该搜索区域内不存在变化边缘部分，所以边缘方向检测部分331D确定不执行下文利用将描述的校正处理部分332进行的校正处理。 校正处理部分的构造例子 接下来，参考图27至40C，将详细描述校正处理部分332。图27示出了校正处理部分332的块构造例子。作为图21A中示出的LPF处理中的块，校正处理部分332包括第一边缘替换处理部分332A、 LPF处理部分332C、 LPF增益控制部分332E。作为图21B中示出的HPF处理中的块，校正处理部分332还包括第二边缘替换处理部分332B、HPF处理部分332D、 HPF增益控制部分332F。也就是说，校正处理部分20具有LPF处理中的块和HPF处理中的块的并联构造。另外，校正处理部分332包括加法部分332G。 第一边缘替换处理部分332A通过使用信号特性信息和运动图像模糊特性信息，对图像信号执行下文将描述的第一边缘替换处理，并从而生成和输出用于LPF处理部分332C中的校正处理(与先前的LPF处理对应)的第一替换信号。第二边缘替换处理部分332B通过使用信号特性信息和运动图像模糊特性信息，对图像信号执行下文将描述的第二边缘替换处理，并从而生成和输出用于HPF处理部分332D中的校正处理(与先前的HPF处理对应)的第二替换信号。执行该替换处理，用于将摆动(slew)速率增加到自然图像。特别地，当对图像执行滤波器处理时，其中该图像包括图像拾取模糊并且其中的边缘暗淡，执行替换处理，以便防止变化边缘部分的倾斜太缓和超出预期，并且减少具有黑边缘等的图像中的反转效应。因而，例如，在其中不存在图像拾取模糊的幻灯图像(telop image)或动画等中，并不总是需要执行边缘替换处理。 特别地，第一边缘替换处理部分332A和第二边缘替换处理部分332C执行边缘替换处理，例如如图28的部分(A)至部分(C)所示。 第一边缘替换处理部分332A通过使用运动图像模糊特性信息、作为信号特性信息的MAX值和MAX位置以及MIN值和MIN位置(MAX/MIN信息)，执行第一边缘替换处理(MAX/MIN替换(外部替换))。特别地，例如，如图28的部分(A)和部分(B)所示，第一边缘替换处理部分332A在搜索范围内MIN位置和MAX位置之间的像素区域以外，用MIN值替换MIN位置以外的像素值(MIN替换)，并且用MAX值替换MAX位置以外的像素值(MAX替换)。通过在执行这样的第一边缘替换处理之后执行LPF处理，可以抑制变化边缘部分中相位从原始图像信号移动。 第二边缘替换处理部分332B通过使用运动图像模糊特性信息、作为信号特性信息的MAX值和MAX位置以及MIN值和MIN位置(MAX/MIN信息)，执行第二边缘替换处理(MAX/MIN替换(外部替换)以及三点替换。特别地，类似于上述的第一边缘替换处理，例如，如图28的部分(A)至部分(C)所示，第二边缘替换处理部分332B在搜索范围内MIN位置和MAX位置之间的像素区域之外，执行MAX/MIN替换(外部替换)。另外，第二边缘替换处理部分332B用MIN值、MAX值以及MIN位置和MAX位置之间的中点附近的像素的像素值
27(接近MIN值和MAX值之间的中点的像素)替换像素区域中的像素值，从而用三个点的像 素值替换像素区域中的像素值(三点替换)。不是通过利用MIN值和MAX值执行两点替换， 而是通过执行这样的三点替换，可以利用第二边缘替换有效地抑制变化边缘部分的相位移 动。 更特别地，第一边缘替换处理部分332A执行第一边缘替换处理，例如如图29A至 30B所示。在这些附图中，垂直轴表示亮度水平，并且水平轴表示像素位置。图29A示出了 其中MAX位置和MIN位置在搜索范围外的情况，图29B示出了其中仅MAX位置和MIN位置中 的一个(在此，是MAX位置)在搜索范围外的情况，并且图29C示出了其中MAX位置和MIN 位置在搜索范围内的情况。图30A和30B示出了其中搜索范围不在MIN位置和MAX位置之 间的像素区域内的情况。 第二边缘替换处理部分332B执行第二边缘替换处理，例如如图31A至32B所示。 图31A示出了其中MAX位置和MIN位置在搜索范围外的情况，图31B示出了其中仅MAX位 置和MIN位置中的一个(在此，是MAX位置)在搜索范围外的情况，并且图31C示出了其中 MAX位置和MIN位置在搜索范围内的情况。图32A和32B示出了其中搜索范围不在MIN位 置和MAX位置之间的像素区域内的情况。即，如图31A至31C所示，在MAX位置和MIN位置 之间的中间点在像素区域中的情况下，如上所述执行三点替换。另一方面，如图32A和32B 所示，在中间点不在MAX位置和MIN位置之间的像素区域中的情况下，类似于第一边缘替换 处理，仅执行MAX/MIN替换。即，在此情况下，下文将描述的HPF处理的校正量是零。
LPF处理部分332C通过使用运动图像模糊特性信息，通过对从第一边缘替换处理 部分332A输出的第一替换信号执行上述的LPF处理，而生成和输出LPF处理信号。例如， 如图33所示，LPF处理部分332C包括固定滤波器系数保持部分332C1和行进平均滤波器 部分332C2。固定滤波器系数保持部分332C1保持当执行LPF处理时使用的固定的滤波器 系数。行进平均滤波器部分332C2通过使用固定的滤波器系数和运动图像模糊特性信息， 实际上执行LPF处理。在此，尽管行进平均滤波器被用作执行LPF处理的滤波器的例子，但 是可使用其它的LPF。 如上所述，根据边缘方向确定是否执行通过使用这样的LPF处理的校正处理。特 别地，在边缘方向处于从低灰度到高灰度的上升方向中的情况下，执行通过使用LPF处理 的校正处理。另一方面，在边缘方向处于从高灰度到低灰度的下降方向中的情况下，不执行 通过使用LPF处理的校正处理。 HPF处理部分332D通过使用运动图像模糊特性信息和信号特性信息，通过对从第 二边缘替换处理部分332B输出的第二替换信号执行上述的HPF处理，而生成和输出HPF处 理信号。例如，如图34所示，HPF处理部分332D包括可变滤波器系数计算部分332D1和高 通滤波器部分332D2。可变滤波器系数计算部分332D1计算根据运动图像模糊特性信息和 信号特性信息而可变的滤波器系数。高通滤波器部分332D2通过使用可变滤波器系数和运 动图像模糊特性信息，实际上执行HPF处理。 在这些滤波器处理部分中，LPF处理部分332C执行LPF处理，例如如图35A和35B 所示。图35A示出了在从黑水平转变到白水平的上升阶跃边缘上线性地应用具有LPF处理 的校正图案(行进量=6)的情况下的校正图案。图35B示出了在此情况下的运动图像模 糊的曲线(运动图片响应曲线)。从这些视图中可以明白，当对于从黑水平到白水平的阶跃边缘形成行进量宽度的倾斜(LPF处理的校正图案)时，例如可执行具有简单平均的LPF处理(线性连接校正图案)。同样，根据利用VA(垂直校准)方法的液晶面板的模拟，可以获得这样的校正图案是优选的结果。 然而，在从灰度水平到白水平的上升边缘中，可以明白在上述的简单LPF处理中没有获得足够的效果，并且与从黑水平的上升边缘的情况相比，相位沿行进方向移动。因而，作为对此的对策，可以明白，当对从灰度水平到白水平的阶跃边缘形成行进量宽度的倾斜(LPF处理的校正图案)时，例如如图36A和36B所示，优选的是沿下降到黑水平侧的方向的校正图案。图36A示出了期望应用于从灰度水平转变到白水平的上升阶跃边缘的校正图案(行进量=6)。图36B示出了在此情况下的运动图像模糊的曲线(运动图片响应曲线)。 另一方面，利用上述LPF处理和HPF处理的组合，HPF处理部分332D执行HPF处理，例如如图37A和37B所示。图37A示出了在组合LPF处理和HPF处理的情况下的校正图案(行进量=6)。图37B示出了在此情况下的运动图像模糊的曲线(运动图片响应曲线)。作为校正图案的基础，通过使用固定初始系数执行HPF处理。然而，因为优选地对接近于白水平的一侧执行上述行进量宽度的LPF处理以保持这样的校正图案，所以取决于上升边缘中的灰度，使用计算公式(下文将描述)来设置接近于LPF的侧上的HPF处理的滤波器系数。在图37A和37B中，其中液晶的响应慢的像素和在接近于HPF处理的侧上的像素的平均值沿接近于阶跃响应的方向起作用(在液晶响应时间是零，响应是阶跃形状的情况下)。 以此方式，在HPF处理部分332D中，设置HPF处理时的滤波器系数，使得通过利用HPF处理部分332D进行的HPF处理和利用LPF处理部分332C进行的LPF处理的组合，可在HPF处理部分332D中获得最优的校正图案。 特别地，设置HPF处理时的滤波器系数，以使得用于上升边缘的校正图案例如是如图38的部分(A)至部分(E)所示。-在从黑水平到白水平的上升时，抑制HPF处理时的滤波器系数的值，使得执行具有行进量的LPF处理(参考图38的部分(B))。-在从低灰度上升时，抑制HPF处理时的滤波器系数的值，使得不中断下冲区域(预冲区域)中的投影(参考图38的部分(C))。-在从灰度水平到白水平的上升时，抑制HPF处理时的滤波器系数的值，使得下冲区域(预冲区域)中的投影不太大(参考图38的部分(D))。-在从低灰度上升时，抑制HPF处理时的滤波器系数的值，使得下冲区域中的投影不太大(参考图38的部分(E))。 另一方面，设置HPF处理时的滤波器系数，使得用于下降边缘的校正图案例如是如图38的部分(F)至部分(J)所示。-在灰度水平中，抑制HPF处理时的滤波器系数的值，使得过冲区域(预过(preover)区域)中的投影不太大(参考图38的部分(H))。-在到低灰度的下降时，抑制HPF处理时的滤波器系数的值，使得过冲区域中的投影不太大(参考图38的部分(H)和部分(I))。-在下降到黑水平时，HPF处理时的滤波器系数为零，并且不执行HPF处理(参考图38的部分(G)和部分(J))。 以此方式，HPF处理时的滤波器系数被调整为取决于边缘方向而改变。特别地，在边缘方向是沿上升方向的情况下，滤波器系数被调整为接近于LPF处理侧(垂直不对称)，并且在边缘方向是下降方向的情况下，滤波器系数被调整为使得过冲区域中的投影和下冲区域中的投影(在变化边缘部分的两端处的投影)大小彼此相同(垂直对称)。更特别地，在边缘方向是沿上升方向的情况下，调整HPF处理时的滤波器系数，使得下冲区域中的投影大于过冲区域中的投影。这是因为，由于在从灰度水平上升到白水平时HPF处理的效果倾向于减弱，所以通过以此方式调整滤波器系数来增加HPF处理的效果。
优选地调整与过冲区域中的投影的大小对应的滤波器系数和与下冲区域中的投影的大小对应的滤波器系数，以使得校正图像信号(校正信号)中的像素值在信号的动态范围内。这是因为，当变化边缘部分的两端处的这样的投影与动态范围的边缘(黑水平和白水平)接触时，校正图案的波形扭曲，并且HPF处理的效果被减弱。 另外，在过冲区域中的投影与下冲区域中的投影大小彼此不同的情况下，优选地调整HPF处理时的滤波器系数，同时保持其投影大小的比率。这是因为，在从低灰度到低灰度的小幅值改变的情况下，HPF处理中的初始系数的校正量太大。 另外，优选地根据搜索范围内(校正范围内)的空间频率改变HPF处理时的滤波
器系数。这是因为，例如，在类似灯(lamp)信号情况的低空间频率下，以及在用于避免在
HPF处理中失效而具有高空间频率的区域中，存在HPF处理失效的可能。 另外，优选地根据与搜索范围内(校正搜索内)MIN值和MAX值之间的差值对应的
边缘幅值的大小来改变HPF处理时的滤波器系数。这是因为，当不改变滤波器系数时，在具
有较大幅值的变化边缘部分中校正量太大。 如上所述的HPF处理的滤波器系数例如是通过使用下面的公式(1)至公式(5)而获得。在这些公式中，公式(1)至公式(3)是在边缘方向处于上升方向的情况下的计算公式。公式(4)和公式(5)是在边缘方向处于下降方向的情况下的计算公式。在计算这样的滤波器系数时，首先，获得行进量+1个抽头的两端处的抽头系数，并获得这些抽头系数之间的抽头系数。当抽头的两端处的系数是"am"和"即"(向右行进的上升边缘的左端处的系数被定义为"am"，并且在右端处的系数被定义为"即")，并且利用取决于边缘幅值的初始系数获得的校正图案达到预定阈值时，截短(clip)这些"am"和"即"(参考图38)。
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<formula>formula see original document page 30</formula>
<formula>formula see original document page 30</formula><formula>formula see original document page 31</formula>
ap = MAX(apl，apinugain) am in u gain = a迈in r in—gain ap in u gain = ap in r in_gain am in u， ap in u :上升初始系数 in_gain :MAX-MIN的函数 A :MIN的函数 V :行进量(抽头数-1) 〈下降>
质W " > am = MAX (aml ， am in d gain) = ……。」
ap = MAX(apl，apindgain)
am in d gain = a迈in r in—gain
ap in d gain = ap in r in—gain
am in d， ap in d :下降初始系数 在—此，参考图38，将详细描述公式(1)至公式(5)。首先，因为在边缘方向处于上升情况下和边缘方向处于下降情况下分别存在两个初始系数，因此总共存在4个系数。基本上，HPF被配置有这样的初始系数。为了对初始系数执行各种计算，使用在离处理部分的中心两倍行进量的像素区域(搜索范围)中检测的MIN值和MAX值。 如图38的部分(A)至部分(E)所示，存在总共3个阈值黑水平、取决于MIN值的阈值Thl和阈值Th2，阈值Th2作为比白水平的亮度水平大的亮度水平的固定值。在沿上升方向的变化边缘部分中，为了设置动态范围内的增加校正量信号，例如如公式(1)建立用以截短黑水平中图38的部分(D)的虚线圆圈中示出的像素的条件公式。在此情况下，当MAX值大时，利用公式(2)截短像素。此时，系数表现为"am"(与变化边缘部分的下侧上的投影(下冲区域中的投影)对应)。用公式(3)关于阈值Thl截短图38的部分(E)中虚线圆圈中示出的像素，从而实现将HPF处理改变为接近LPF处理侧。在此，阈值Thl被配置为具有根据MIN值和行进量(抽头数-l)自动改变的部分；以及调整部分(下面将描述的校正值)A。在图像显示部分210由VA方法的液晶面板制成的情况下，从实验中可以明白，在单个像素结构中，当调整部分A是零时，阈值Thl最优。另一方面，在子像素结构中，当阈值Thl小于自动设置值时，有效地执行HPF处理。调整部分A被定义为是通过将MIN值的函数乘以根据抽头数的增益而获得的值。在MAX值小的情况下，因为初始系数对于校正量而言太大，因此根据MAX值自动地调整校正量。此时，系数表现为"即"(与变化边缘部分的上侧上的投影(过冲区域中的投影)对应)。 另一方面，仅用黑水平的阈值来调整沿下降方向的变化边缘部分。截短黑水平中图38的部分(H)的下侧上虚线圆圈中示出的像素的条件公式是公式(4)。另外，在用公式(5)在黑水平上截短该像素的情况下，图38的部分(H)的上侧上虚线圆圈中的像素一起起 作用，并且减小调整量。 返回到图27，基于信号特性信息中的图像拾取模糊量的值(图23未示出)以及 空间高频信息的值(高频信号量)，LPF增益控制部分332E对从LPF处理部分332C输出的 LPF信号执行增益控制。 特别地，例如，如图39A所示，LPF处理时的滤波器的增益(LPF增益)的幅值根据 图像拾取模糊量而改变。在此更特别地，当图像拾取模糊量的值是0或更大且小于dll时， LPF增益等于零。当图像拾取模糊量的值是dll或更大且小于d12时，LPF增益线性增加。 当图像拾取模糊量的值是dl2或更大时，LPF增益再次为恒定值。这是因为，在对包括图像 拾取模糊的图像信号执行LPF处理的情况下，由于执行LPF处理以将变化边缘部分倾斜得 等于或大于期望的运动矢量的倾斜，所以在其中图像拾取模糊量大的图像信号中，存在期 望减小LPF处理时的增益的情况。 例如，如图39B所示，LPF处理时的滤波器的增益(高频增益)的幅值根据上述搜 索范围(校正范围)中的空间高频信息(高频信号量)而改变。在此更特别地，当高频信 号量的值是0或更大且小于H21时，高频增益是恒定值。当高频信号量的值是H21或更大 且小于H22时，高频增益线性减小到零。当高频信号量的值是H22或更大时，高频增益是恒 定值0。这是因为，在其中搜索范围内存在多个变化边缘部分的高频信号中，因为在利用边 缘方向检测部分331D的边缘方向确定中很可能出现确定错误，所以根据高频信号量的值 的增加减小LPF处理时的增益。 接下来，基于信号特性信息中的空间高频信息的值(高频信号量)以及空间低频 信息的值(低频信号量)，HPF增益控制部分332F对从HPF处理部分332D输出的HPF信号 执行增益控制。 特别地，首先，例如，类似于图39B中示出的情况，HPF处理时的滤波器的增益(高 频增益)的幅值根据搜索范围(校正范围)中的空间高频信息(高频信号量)而改变。这 是因为，在其中搜索范围内存在多个变化边缘部分的高频信号中，因为利用边缘方向检测 部分331D的边缘方向确定中很可能出现确定错误，并且很可能发生HPF处理失效，因而根 据高频信号量的增加减小HPF处理时的增益。 例如，如图40A所示，HPF处理时的滤波器的增益(低频增益)的幅值根据搜索范 围(校正范围)中空间低频信息(低频信号量)而改变。在此，当低频信号量的值是O或 更大且小于Lll时，低频增益是恒定值。当低频信号量的值是Lll或更大且小于L12时，低 频增益线性增加。当低频信号量的值是L12或更大时，低频增益再次为恒定值。这是因为， 例如，在其中对类似于灯信号的低频信号执行HPF处理的情况下，大校正量被应用于细小 的倾斜，并且可能发生HPF处理的失效。 另外，例如，如图40B所示，HPF处理时的滤波器的增益(HPF幅值增益)的幅值根 据与MIN值和MAX值之间的差值(MAX/MIN差值)对应的边缘幅值的量而改变。在此，当 MAX/MIN差值是0或更大且小于Mil时，HPF幅值增益的值从0线性增加。当MAX/MIN差值 是Mll或更大且小于M12时，HPF幅值增益的值是恒定值。当MAX/MIN差值是M12或更大 且小于M13时，HPF幅值增益的值线性减小。当MAX/MIN差值是M13或更大时，HPF幅值增 益的值再次为恒定值。因而，在具有大边缘幅值的变化边缘部分处，防止校正量过大。
32
例如，如图40C所示，上述校正值A的幅值根据MIN值的幅值而改变。在此，当 MIN值是0或更大且小于M21时，校正值A线性增加。当MIN值是M12或更大且小于M22 时，校正值A是恒定值。当MIN值是M22或更大且小于M23时，校正值A线性减小到负值。 当MIN值是M23或更大时，校正值A再次为恒定值(负值)。 接下来，加法部分332G通过将从LPF增益控制部分332E输出的增益受控LPF信 号和从HPF增益控制部分332F输出的增益受控HPF信号相加，生成并输出校正信号。
校正量调整部分的构造例子 接下来，参考图41，将详细描述校正量调整部分333。图41示出了校正量调整部 分333中的调整处理的例子。 图41示出了 LPF处理和HPF处理时的滤波器的增益(行进量增益)的幅值根据 运动矢量的绝对值(运动矢量量和行进量)而改变。因为通过切换抽头(仅奇数)而在边 界处产生阶跃，所以增益根据运动矢量的绝对值而改变，使得在抽头的切换定时中不产生 校正量的大改变。 图像处理部分300的操作 接下来，将描述根据第二实施例的图像处理部分300的操作。因为根据第二实施 例的图像显示系统中显示装置的操作类似于根据第一实施例的图像显示系统中显示装置 200的操作，因而省略描述。 如图19所示，在图像处理部分300中，从外部对于每个帧输入的输入图像数据在 高帧速率转换部分31中经受高帧速率转换处理，并因而生成转换图像数据(图像信号)。 接下来，在运动图像模糊特性检测部分32中，从转换图像数据中检测运动图像模糊特性信 息，并将其输出给运动图像模糊改进处理部分33。在运动图像模糊改进处理部分33中，通 过使用运动图像模糊特性信息，对转换图像数据(图像信号)执行校正处理(运动图像模 糊改进处理)，并因而生成显示图像并输出给显示装置200。 此时，如图20所示，在运动图像模糊改进处理部分33中，首先，在信号特性检测部
分331中检测信号特性信息。在校正处理部分332中，通过使用信号特性信息和运动图像
模糊特性信息，对图像信号执行校正处理。然后，在校正量调整部分333中，对经受校正处
理之后的校正信号执行校正量的调整处理。在加法部分334中，从校正量调整部分333输
出的经调整处理的校正信号和原始图像信号相加，从而生成显示图像数据。 此时，在校正处理部分332中，对图像信号执行例如如图21A至21C所示的LPF处
理和HPF处理，从而生成校正信号。 特别地，如图27所示，在LPF处理中，首先，在第一边缘替换处理部分332A中对图 像信号执行上述第一边缘替换处理，因而生成第一替换信号。然后，在LPF处理部分332C 中，对该第一替换信号执行LPF处理，从而生成LPF信号。在LPF增益控制部分332E中，对 该LPF信号执行上述LPF增益控制。另一方面，在HPF处理中，首先，在第二边缘替换处理 部分332B中对图像信号执行上述第二边缘替换处理，从而生成第二替换信号。然后，在HPF 处理部分332D中，对该第二替换信号执行HPF处理，从而生成HPF信号。在HPF增益控制 部分332F中，对该HPF信号执行上述HPF增益控制。最后，在加法部分332G中，从LPF增 益控制部分332E输出的增益受控的LPF信号与从HPF增益控制部分332F输出的增益受控 的HPF信号相加，从而生成校正信号。
LPF处理的操作和效果 在此，参考图42至46，通过与比较例子进行比较，将描述利用LPF处理部分332C 进行的LPF处理的操作和效果。图42示出了理想的保持式的情况，图43示出了典型的液 晶响应的情况，图44中的每一个示出了通过插入插入帧使帧速率加倍的情况，并且图45示 出了在其中使用根据第二实施例的LPF处理(行进量宽度的LPF处理)的情况下的运动图 像模糊。在这些附图中，部分(A)示出了显示屏幕上的响应特性，部分(B)示出了MPRC(运 动图片响应曲线)，并且部分(C)示出了液晶响应的定时(跟踪视觉轴)。
在图42的部分(A)至部分(C)示出的理想保持式的情况下，对阶跃输入的响应时 间是零。因而，液晶的输出电平瞬时达到与输入图像信号对应的亮度(目标亮度)，并且液 晶的响应较快。然而，因为在理想保持元件中也发生眼睛跟踪集中效应，所以产生与阶跃改 变的输入图像的行进量相等的像素的运动图像模糊。 另一方面，在图43示出的典型液晶响应的情况下，通常地，由于液晶响应导致的 模糊被增加到一个帧的行进量的保持模糊中，以致运动图像模糊在两倍于一个帧的行进量 的范围中扩散。也就是说，在典型的液晶显示装置中，因为对阶跃输入的响应速度低，所以 必需一个帧的响应时间来达到目标亮度。另外，因为在液晶显示装置中执行保持式的驱动， 因而产生眼睛跟踪集中效应。因此，在典型的液晶显示装置中执行阶跃输入的情况下，因为 眼睛跟踪集中效应被增加到基于液晶的响应速度的响应时间中，所以例如产生与阶跃改变 的输入图像的行进量的两倍对应的像素的运动图像模糊。 因而，在插入插入帧的情况下，如图44的部分(A)至部分(C)所示，通过插入插入 帧以将一个帧的行进量减小到一半，能够减少眼睛跟踪集中效应，并且保持模糊量被减少 到一半。另外，在其中过驱动处理起作用的灰度的情况下，因为液晶响应时间也变为一半， 所以在此情况下运动图像模糊量整个变为一半。然而，实际上，在从黑灰度到接近于白灰度 的转变中，以及在从亮灰度到接近黑水平的灰度的转变中，因为过驱动量不足，所以不能充 分地改进液晶响应，并且运动图像模糊量不能被改进到一半的水平。 在使用图45和46示出的根据第二实施例的LPF处理的情况下，在将显示的帧中， 根据图像信号中的运动矢量的幅值，对图像信号执行空间LPF处理(在校正范围内，用以缓 和图像信号中的变化边缘部分的倾斜的滤波器处理)。因而，对于每个像素校正图像信号中 的像素值。 因而，在保持式显示装置200中，通过利用沿空间方向的插入的实质帧速率改进 的效果，抑制了由眼睛跟踪集中效应导致的运动对象中的运动模糊(诸如前边缘模糊、后 边缘拖尾和感知位置迟延的保持模糊)。另外，不像现有技术中的双速率驱动技术(沿时间 方向插入)，如图44的部分(A)和部分(C)所示，因为不需要改变装置自身，所以不会发生 成本增加的问题。另外，与现有技术中的过驱动技术不同，在除了中间灰度的区域之外的区 域中的灰度改变中也充分地抑制了运动模糊。 然而，不像帧速率被实际增加的情况，因为在该LPF处理中不期望液晶的改进效 果，所以液晶响应曲线显现为运动图像模糊图案(参考图45的部分(B)和部分(C)，以及 图47的部分(B)和部分(C))。因而，除了该LPF处理之外，可以说通过使用下文将描述的 HPF处理，还令人满意地执行了校正处理。
HPF处理的操作和效果
接下来，参考图47和48，通过利用与比较例子进行比较，将描述利用HPF处理部 分332D进行的HPF处理的操作和效果。图47示出了典型驱动情况下的运动图像模糊，并 且图48示出了其中使用根据第二实施例的HPF处理(行进量宽度的HPF处理)情况下的 运动图像模糊。在这些附图中，(A)示出了显示屏幕上的响应特性，(B)示出了MPRC(运动 图片响应曲线)，并且(C)示出了液晶响应的定时(跟踪视觉轴)。 在图47示出的典型驱动的情况下，在典型的液晶显示装置中，对阶跃输入的响应 速度低。因而，如图47的部分(C)中的附图标记PO所示，需要一个帧的响应时间来达到目 标亮度。 另一方面，在执行根据第二实施例的HPF处理的情况下，如图48A至48C所示，在 将显示的帧中，根据图像信号中的运动矢量的幅值，对图像信号执行空间HPF处理(在校正 范围内，用以提供图像信号中的变化边缘部分的两端附近(顶部和底部附近)的投影区域 的滤波器处理)，从而对于每个像素校正图像信号中的像素值。 因而，利用两个投影区域(过冲区域和下冲区域)的组合(例如，图48C中的附图 标记P1L和P1H的组合以及附图标记P2L和P2H的组合)，液晶响应得到改善。因此，在保 持式显示装置200中，抑制了运动模糊，诸如由于亮度从中间灰度改变到中间灰度导致的 前边缘模糊和后边缘拖尾、以及下降响应中的延迟。另外，与图44的部分(A)和部分(B) 所示的现有技术中的双速率驱动技术(沿时间方向的插入)不同，因为不需要改变装置自 身，所以不会出现增加成本的问题。另外，与现有技术中过驱动技术不同，在除了中间灰度 的区域之外的区域中的灰度改变中也充分地抑制了运动模糊。 图49A至49D示出了在使用根据第二实施例的LPF处理和HPF处理的情况下，液晶 响应特性的例子的定时波形。图49A和49B与当从0灰度(黑水平)上升到255灰度(白 水平)时的液晶响应对应。图49A示出了仅使用现有技术的过驱动(0D)处理的情况。图 49B示出了除了 0D处理之外还使用根据第二实施例的LPF处理的情况。图49C和49D与当 从0灰度(黑水平)上升到96灰度(中间水平)时的液晶响应对应。图49C示出了仅使 用0D处理的情况。图49D示出了除了 0D处理之外，还使用根据第二实施例的LPF处理和 HPF处理的情况。 从图49A和49B中可以明白，当从0灰度(黑水平)上升到255灰度(白水平) 时，执行根据第二实施例的LPF处理，使得PBET (感知模糊边缘时间)的值从9. 8ms减小到 7.8ms，并且改善了液晶响应特性。从图49C和49D中可以明白，当从0灰度(黑水平)上 升到96灰度(中间水平)时，执行根据第二实施例的LPF处理和HPF处理，使得PBET的值 从9. 3ms减小到6ms，并且更加改善了液晶响应特性。 如上所述，在第二实施例中，在将显示的帧中，对图像信号执行根据图像信号的运 动矢量的幅值的空间LPF处理，从而对于每个像素校正图像信号中的像素值。因而，通过利 用沿空间方向的插入的实质帧速率改进的效果，眼睛跟踪集中效应得以减少，并且可以抑 制运动模糊。另外，与现有技术中的技术不同，可以防止成本增加问题，并且可以充分地抑 制在除了中间灰度区域之外的区域的灰度改变中的运动模糊。因而，可以抑制保持式显示 装置200中的运动模糊，并且改善了运动图像的图像质量，同时抑制了成本增加。
另外，在将显示的帧中，除了上述LPF处理之外，根据图像信号的运动矢量的幅 值，对图像信号还执行空间HPF处理。因而，对于每个像素校正图像信号中的像素值。因此，利用过冲区域和下冲区域的组合，改善了液晶响应，并且可以抑制运动模糊。因此，可以更 加有效地抑制保持式显示装置200中的运动模糊，并且可以更多地改善运动图像的图像质 另外，如上所述，因为在显示装置200中没有增加成本，所以可以实现具有相对低 的成本的显示装置200。 另外，如上所述，在除了中间灰度的区域之外的区域的灰度改变中，存在对于运动 模糊改进的效果。特别地，由于显示器中响应速度慢，所以由灰度改变导致的延迟时间的差 较大。因而，改进效果大。 另外，对于每个像素校正像素值。因此，由于实现了类似于高清显示等的更高质量 像素，所以利用校正处理的运动模糊抑制效果更加有效，类似于VA类型的液晶的情况，取
决于灰度变化的响应时间的差别更大，并且运动对象的行进速度(运动矢量量)更高。
3、变型 在上文中，尽管用第一实施例和第二实施例描述了本发明，但是本发明并不限于 这些实施例，并且可以进行各种变形。 例如，类似于图50所示的运动图像模糊改进处理部分33-1，在第二实施例的运动 图像模糊改进处理部分33中，可以在校正处理部分332和校正量调整部分333前一级或后 一级中提供预处理部分335和后处理部分336。预处理部分335执行诸如在经受校正处理 之前去除图像信号的高频分量的处理。后处理部分336执行诸如在经受校正量调整之后去 除信号的高频分量的处理。在该构造的情况下，可以去除由校正处理导致的边效应(side effect)。 另外，在第一实施例和第二实施例中，为了说明的方便，描述了如下情况其中行 进方向(运动矢量的方向)处于横向方向，并且当执行诸如对感兴趣像素的滤波器处理和 校正处理的上述各种处理时，使用沿横向方向的紧邻感兴趣像素的像素。然而，并不限于该 情况。即，行进方向可以是两维平面上的任意方向。另外，即使在行进方向是两维平面上的 任意方向的情况下(例如，即使在垂直方向的情况下)，运动图像模糊改进处理部分也可以 以完全相同的方式执行上述各种处理。然而，当执行行进方向是垂直方向的情况下的处理 (或在行进方向是倾斜方向的情况下的处理，以及沿垂直方向的处理和沿水平方向的处理 的组合处理)时，例如，可使用图51示出的运动图像模糊改进处理部分33-2，来代替在第二 实施例中描述的运动图像模糊改进处理部分。在运动图像模糊改进处理部分33-2中，为了 实现沿垂直方向的处理，在校正处理部分332和信号特性检测部分331的前一级提供线路 存储器337。 在第二实施例中描述的校正处理部分332中，描述了其中对图像信号执行作为滤 波器处理的LPF处理和HPF处理二者的情况。然而，并不限于这样的情况。也就是说，例 如，类似于图52A中示出的校正处理部分332-1，可以对图像信号仅执行使用LPF处理的校 正处理。替换地，例如，类似于图52B中示出的校正处理部分332-2，可以对图像信号仅执行 使用HPF处理的校正处理。 代替第二实施例中描述的图像处理装置300，可使用如图53A和53B所示的图像 处理装置300-1和300-2。特别地，在图53A所示的图像处理装置300-1中，在运动图像模 糊改进处理部分33中改进运动图像模糊之后，在高帧速率转换部分31中执行帧速率转换。在这样的构造的情况下，可以以相对低的帧频率执行各种处理。在图53B所示的图像处理 装置300-2中，并联布置高帧速率转换部分31和运动图像模糊特性检测部分32。在该构造 的情况下，可以整体上减少延迟量。 例如，类似于图54所示的图像处理装置300-3，省略了高帧速率转换部分31，并且 可使用执行通常帧速率显示的显示装置。即，图像处理装置可仅配置有运动图像模糊特性 检测部分32和运动图像模糊改进处理部分33的组合。在此情况下，可以抑制运动图像模 糊，同时更多地减少成本。 例如，类似于图55A中示出的图像处理装置300-4，以及图55B中示出的图像处理 装置300-5，代替高帧速率转换部分31 (或除了高帧速率转换部分31)，可在图像处理装置 300中提供另一功能块。特别地，在图55A所示的图像处理装置300-4中，可提供MPEG(运 动图像专家组)解码部分34来代替高帧速率转换部分31，并且从MPEG解码部分34输出 的参数信息被提供给运动图像模糊特性检测部分32。在图55B所示的图像处理装置300-5 中，提供IP(隔行/逐行)转换部分35来代替高帧速率转换部分31，并且从IP转换部分 35输出的参数信息被提供给运动图像模糊特性检测部分32。在该构造的情况下，从MPEG 解码部分34和IP转换部分35中传递诸如运动矢量的参数信息，以使得可以整体上减小电 路规模。 例如，类似于图56A中示出的图像处理装置300-6以及图56B中示出的图像处理 装置300-7，代替高帧速率转换部分31 (或除高帧速率转换部分31之外)，可提供用于抑制 包括在图像信号中的图像拾取模糊的图像拾取模糊抑制处理部分36。特别地，在图56A所 示的图像处理装置300-6中，串联布置图像拾取模糊抑制处理部分36和运动图像模糊改进 处理部分33。在该构造的情况下，在图像拾取模糊抑制处理部分36中，因为通过输入其中 图像拾取模糊受到抑制的图像信号而执行运动图像模糊改进处理，所以可以减少与运动矢 量的幅值对应的滤波器的抽头数。在图56B所示的图像处理装置300-7中，并联布置图像 拾取模糊抑制处理部分36和运动图像模糊改进处理部分33。在该构造的情况下，图像拾取 模糊抑制处理部分36和运动图像模糊改进处理部分33同时执行处理，可以省略具有延迟 功能的延迟电路等，并且可以整体上减小电路规模。 另外，在上述的第一实施例和第二实施例中，描述了如下情况即在图像处理装置 中提供用于检测图像信号中的运动矢量等的运动图像模糊特性检测部分32。然而，可在图 像处理装置外部检测运动矢量等，并将其提供给图像处理装置。 在本发明的实施例中，因为通过利用液晶的响应特性减少了保持效果，所以滤波
器设置和滤波器设置的效果取决于面板。作为例子，将描述子像素结构的情况。在与用于 具有单个像素结构的面板的校正图案相类似的校正图案被输入到具有子像素结构的面板
的情况下，在显示控制部分240 (定时控制器)中对于校正图案执行关于每个子像素的伽马 转换。因而，关于每个子像素的校正图案从最优值移位。在此，因为从模拟结果中发现，在构 成子像素的A像素和B像素中，效果保持在B像素中，可以认为所期望的是改进A像素的校 正图案。因而，例如，如图57A和57B所示，在上述的公式(1)至公式(5)中，期望设置将减 小的阈值V1。也就是说，在通过使用子像素结构配置显示装置200中的每个像素的情况下， 当将校正的变化边缘部分处于上升方向的边缘方向时，期望将HPF处理中的增益的幅值调 整为减少到接近LPF处理侧。利用沿该方向的调整，在从中间灰度的上升边缘获得高的改进效果。特别地，例如，在幻灯字符的滚动期间，在不执行上述调整的情况下，垂直线增加运 动图像模糊的宽度。另一方面，在执行上述调整的情况下，可以抑制在该垂直线中的增加。 以此方式，即使在具有子像素结构的液晶显示装置中，也可以改进运动图像的图像质量。
另外，在第一实施例和第二实施例中执行的高帧速率转换处理中，并不特别地限 定输入图像信号中第一帧速率(帧频率)和输出图像信号中的第二帧速率(帧频率)的组 合，并且可以是任何组合。特别地，例如，可采用60(或30) [Hz]作为输入图像信号中的第一 帧速率，并且可采用120[Hz]作为输出图像信号中的第二帧速率。例如，可采用60(或30) [Hz]作为输入图像信号中的第一帧速率，并且可采用240[Hz]作为输出图像信号中的第二 帧速率。例如，采用与PAL(逐行倒相)方向对应的50[Hz]作为输入图像信号中的第一帧 速率，并且可采用100[Hz]或200[Hz]作为输出图像信号中的第二帧速率。例如，采用与电 视电影系统对应的48[Hz]作为输入图像信号中的第一帧速率，并且可采用高于48[Hz]的 预定频率作为输出图像信号中的第二帧速率。对来自现有电视系统等的输入图像信号执行 如在第一实施例和第二实施例中所述的高帧速率转换处理，从而可以用高质量显示现有内 容。 另外，在第一实施例和第二实施例中，为了说明的方便，描述如下情况其中图像 信号是YUV格式的Y(亮度信息)，并且当对感兴趣像素执行上述诸如滤波器处理和校正处 理的各种处理时，采用的信号也是亮度信号。然而，可以使用具有不同格式的图像信号。例 如，可使用具有RGB格式或YUV格式的UV (色差信息)。在使用UV的情况下，可以通过调整 滤波器输出中的增益来适当改进色差变化中的图像质量。 本申请包括与2008年12月18日提交日本专利局的日本优先权专利申请JP 2008-322300中的公开相关的主题，其整个内容通过引用而被合并于此。
本领域技术人员应该理解，取决于设计需求和其他因素，可以出现各种修改、组 合、子组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等价物的范围内。
权利要求
一种图像处理装置，所述图像处理装置处理从外部提供的图像数据，以及将图像数据输出至保持式显示装置，所述图像处理装置包括校正处理部分，所述校正处理部分根据图像数据中的运动矢量的幅值，通过对将在显示装置中显示的帧内的图像数据执行空间LPF(低通滤波器)处理而执行校正处理，以对于每个像素校正图像数据中的像素值，所述LPF处理允许图像数据中的变化边缘部分的倾斜更加缓和。
2. 根据权利要求1所述的图像处理装置，还包括信号特性检测部分，所述信号特性检测部分基于所述运动矢量的幅值，从图像数据中检测将在校正处理中使用的预定信号特性信息，其中，所述信号特性检测部分基于运动矢量的幅值检测图像数据中的变化边缘部分，并且检测像素数据的预定校正区域内的最小和最大像素值以及具有所述最小和最大像素值的像素的位置，作为预定信号特性信息。
3. 根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，所述信号特性检测部分基于所述最小和最大像素值以及具有所述最小和最大像素值的像素的位置，确定所述校正区域中的变化边缘部分的变化方向，并且所述校正处理部分基于由所述信号特性检测部分确定的变化方向，确定是否执行所述校正处理。
4. 根据权利要求3所述的图像处理装置，其中，当所述变化方向指向从低灰度到高灰度的上升方向时，所述校正处理部分确定执行所述校正处理；并且当所述变化方向指向从高灰度到低灰度的下降方向时，所述校正处理部分确定不执行所述校正处理。
5. 根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，基于所述运动矢量的幅值而确定所述校正区域。
6. 根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，所述校正处理部分包括第一边缘替换部分，所述第一边缘替换部分用由所述信号特性检测部分检测的所述最小像素值或最大像素值来替换外部区域中的像素值，所述外部区域位于所述图像数据的校正区域中具有最小和最大像素值的像素的位置之间的像素区域的外部，并且所述校正处理部分通过使用LPF处理，对于经受由所述第一边缘替换部分进行的替换处理的图像数据执行校正处理。
7. 根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，所述信号特性检测部分在检测所述最小像素值和具有所述最小像素值的像素的位置之前执行加权处理，以根据从校正区域中感兴趣的预定像素到每个像素的距离，将正系数加权到每个像素值上，以及所述信号特性检测部分在检测所述最大像素值和具有所述最大像素值的像素的位置之前执行加权处理，以根据从校正区域中感兴趣的预定像素到每个像素的距离，将负系数加权到每个像素值上。
8. 根据权利要求7所述的图像处理装置，其中，调整所述加权处理中的正系数或负系数或者正系数和负系数二者，以随着校正区域中空间频率的增加而增加。
9. 根据权利要求l所述的图像处理装置，其中，用于LPF处理的滤波器中的抽头数根据所述运动矢量的幅值而改变。
10. 根据权利要求9所述的图像处理装置，其中，用于LPF处理的滤波器中的抽头数被设置成奇数，而不管所述运动矢量的值如何。
11. 根据权利要求l所述的图像处理装置，其中，用于LPF处理的滤波器中的增益的幅值根据所述校正区域中的空间频率而改变。
12. 根据权利要求l所述的图像处理装置，其中，用于LPF处理的滤波器中的增益的幅值根据所述运动矢量的幅值而改变。
13. 根据权利要求l所述的图像处理装置，其中，所述校正处理部分通过使用响应时间信息并且使用所述运动矢量来执行所述校正处理，所述响应时间信息将所述显示装置中的响应时间与灰度变量的幅值相关联。
14. 根据权利要求l所述的图像处理装置，还包括运动矢量检测部分，检测所述图像数据中的运动矢量。
15. 根据权利要求l所述的图像处理装置，其中，所述校正处理部分根据所述运动矢量的幅值，通过对将显示的帧中的图像数据执行空间HPF (高通滤波器)处理以及LPF处理而执行校正处理，所述HPF处理允许在图像数据中的变化边缘部分的两端附近提供过冲区域和下冲区域。
16. 根据权利要求15所述的图像处理装置，还包括信号特性检测部分，所述信号特性检测部分检测所述像素数据的预定校正区域内的最小和最大像素值，以及具有所述最小和最大像素值的像素的位置，其中，所述校正处理部分包括第二边缘替换部分，所述第二边缘替换部分用由所述信号特性检测部分检测的所述最小像素值或最大像素值来替换外部区域中的像素值，所述外部区域位于所述图像数据的校正区域中具有所述最小和最大像素值的像素的位置之间的像素区域的外部，并且所述第二边缘替换部分用包括下述三个值的像素值来替换所述图像数据的校正区域中具有所述最小和最大像素值的像素的位置之间的像素区域中的像素值，所述三个值为最小像素值、最大像素值和位于具有所述最小和最大像素值的像素的位置之间的中间位置处的中间像素的像素值，并且所述校正处理部分通过使用所述HPF处理，对于经受由所述第二边缘替换部分进行的替换处理的图像数据执行校正处理。
17. 根据权利要求15所述的图像处理装置，其中，所述显示装置中的每个像素具有子像素结构，并且当将校正的变化边缘部分的变化方向指向从低灰度到高灰度的上升方向时，所述校正处理部分将所述HPF处理中的增益调整到接近所述LPF处理中的增益，导致所述HPF处理中的增益减少。
18. 根据权利要求15所述的图像处理装置，其中，所述校正处理部分通过使用所述图像数据中的预定信号特性信息以及使用所述运动矢量来执行所述HPF处理。
19. 一种图像显示系统，包括图像处理装置，处理从外部提供的图像数据；以及保持式显示装置，基于从所述图像处理装置输出的经处理的图像数据执行图像显示，其中，所述图像处理装置包括校正处理部分，所述校正处理部分根据所述图像数据中的运动矢量的幅值，通过对将在所述显示装置中显示的帧内的图像数据执行空间LPF(低通滤波器)处理而执行校正处理，以对于每个像素校正图像数据中的像素值，所述LPF处理允许所述图像数据中的变化边缘部分的倾斜更加缓和。
20.根据权利要求19所述的图像显示系统，其中，所述校正处理部分根据所述运动矢量的幅值，通过对于将显示的帧中的图像数据执行空间HPF (高通滤波器)处理以及LPF处理而执行校正处理，所述HPF处理允许在所述图像数据中的变化边缘部分的两端附近提供过冲区域和下冲区域。
全文摘要
本发明提供了通过抑制保持式显示装置中的运动模糊而实现运动图片中图像质量改进且同时保持低成本的图像处理装置和图像显示系统。该图像处理装置处理从外部提供的图像数据，以及将图像数据输出至保持式显示装置。该图像处理装置包括校正处理部分，该校正处理部分根据图像数据中运动矢量的幅值，通过关于将在显示装置中显示的帧内的图像数据执行空间LPF(低通滤波器)处理，而执行校正处理以对于每个像素校正图像数据中的像素值，该空间LPF处理允许图像数据中改变边缘部分的倾斜更加缓和。
文档编号G09G3/36GK101751894SQ200910262430
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月18日 优先权日2008年12月18日
发明者荒岛谦治, 西亨, 谷野友哉 申请人:索尼株式会社