CN100414967C

CN100414967C - 图像数据内插方法

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Publication number: CN100414967C
Application number: CNB2005101082086A
Authority: CN
Inventors: 黄明伟; 黄俊颖; 曾文泽
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2005-10-08
Filing date: 2005-10-08
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2025-10-08
Also published as: CN1946137A

Abstract

一种图像数据内插方法，用于薄膜晶体管液晶显示器，可用较少的乘法与加法运算达到相同的超量驱动效果。本方法包括下列步骤：首先，根据对应于像素的前图像数据的两个前索引值与对应于该像素的当前图像数据的两个当前索引值，自查询表取得对应此像素的四个输出图像数据，其中该查询表为输出图像数据矩阵。然后，在对应于输出图像数据的一个矩形所包含的两个三角形当中，找出包含此像素的对应点的三角形，其中上述两个三角形是以该矩形一条对角线划分的两个三角形。最后，根据此三角形的顶点所对应的输出图像数据，以内插法计算此像素的输出图像数据。

Description

图像数据内插方法

技术领域

本发明涉及一种图像数据内插方法，且特别涉及一种用于薄膜晶体管液晶显示器(thin film transistor liquid crystal display，简称为TFT LCD)的图像数据内插方法。

背景技术

目前的TFT LCD仍然有反应时间过长的问题，为了缩短反应时间，通常使用一种称为超量驱动(overdriving)的技术。举例而言，假设某个像素(pixel)在前一个帧(frame)的图像数据(以下称为前图像数据)为A_i，在当前帧的图像数据(以下称为当前图像数据)为A_j，则实际输出的图像数据(以下称为输出图像数据)为L_i，j。若A_i＞A_j，则A_i＞A_j＞L_i，j；若A_i＜A_j，则A_i＜A_j＜L_i，j。如此就能缩短反应时间。

图1为超量驱动的相关电路示意图。超量驱动处理器102会接收来自图像来源101的当前图像数据，与暂存于帧存储器103的前图像数据作比较，决定输出至TFT LCD 104的输出图像数据。

至于输出图像数据的大小如何决定，其实是使用查询表(look uptable)，例如下面的表1。

表1，用于查询输出图像数据的查询表

表1包含一个N行M列的输出图像数据矩阵，假设某个像素的前图像数据为A_N，当前图像数据为A_M，这个像素的输出图像数据就是位于A_N的行与A_M的列交界处的L_N，M。以下为了方便描述，将表1当中的前图像数据A₁～A_N称为前索引值，当前图像数据A₁～A_M称为当前索引值。

由于查询表不可能大到包含所有前图像数据与当前图像数据的排列组合，如果某个像素的前图像数据或当前图像数据落在索引值中间，就要用内插法(interpolation)计算这个像素的输出图像数据。

以下的说明请参照图2。图2为传统的内插方法的示意图。假设某个像素的前图像数据为A_i，当前图像数据为A_j，输出图像数据为L_i，j。而且A_N＜A_i＜A_N+1，A_M＜A_j＜A_M+1，其中A_N与A_N+1为查询表的前索引值，A_M与A_M+1为查询表的当前索引值。用上述的两个前索引值和两个当前索引值查出对应的四个输出图像数据L_N，M、L_N+1，M、L_N，M+1以及L_N+1，M+1之后，可以用下列的传统内插公式计算L_i，j。

DX＝(A_i-A_N)/(A_N+1-A_N)

DY＝(A_j-A_M)/(A_M+1-A_M)

L_i，j＝((1-DX)*(1-DY))*L_N，M+((1-DX)*DY)*L_N，M+1+(DX*(1-DY))*L_N+1，M+(DX*DY)*L_N+1，M+1

传统方法的缺点是根据四个输出图像数据，因此总共需要八个乘法运算和三个加法运算，对于TFT LCD的驱动电路是不小的负担。本发明的目的就是要改善这个问题，减少内插所需的运算。

发明内容

本发明的目的是在提供一种图像数据内插方法，和已有技术相比之下，可用较少的乘法与加法运算求得极为近似的输出图像数据，因此可用更简单、更快速的逻辑电路达到相同的超量驱动效果。

为达成上述及其它目的，本发明提出一种图像数据内插方法，包括下列步骤：首先，根据对应于像素的前图像数据的两个前索引值与对应于该像素的当前图像数据的两个当前索引值，自查询表取得对应此像素的四个输出图像数据，其中该查询表为输出图像数据矩阵。然后，在对应于输出图像数据的一个矩形所包含的两个三角形当中，找出包含此像素的对应点的三角形，其中上述两个三角形是以该矩形一条对角线划分的两个三角形。最后，根据此三角形的顶点所对应的输出图像数据，以内插法计算此像素的输出图像数据。

上述的图像数据内插方法，在一实施例中，上述两个三角形包括一个左三角形与一个右三角形。其中左三角形的顶点包括上述矩形的左上顶点、左下顶点与右下顶点；而右三角形的顶点则包括上述矩形的左上顶点、右上顶点与右下顶点。

上述的图像数据内插方法，在一实施例中，找出包含此像素的对应点的三角形的步骤还包括：计算DX＝(A_i-A_N)/L₁，其中A_i为前图像数据，A_N为对应于前图像数据的两个前索引值当中的较小者，L₁为两个前索引值的差值。然后，计算DY＝(A_j-A_M)/L₂，其中A_j为当前图像数据，A_M为对应于当前图像数据的两个当前索引值当中的较小者，L₂为两个当前索引值的差值。若DX大于等于DY，则右三角形包含此像素的对应点。若DX小于DY，则左三角形包含此像素的对应点。

上述的图像数据内插方法，在一实施例中，以内插法计算此像素的输出图像数据的步骤还包括：若右三角形包含此像素的对应点，则此像素的输出图像数据为(L_N+1，M-L_N，M)*DX+(L_N+1，M+1-L_N+1，M)*DY+L_N，M。其中L_N，M、L_N+1，M与L_N+1，M+1分别为右三角形的左上顶点、右上顶点与右下顶点所对应的输出图像数据。若左三角形包含此像素的对应点，则此像素的输出图像数据为(L_N+1，M+1-L_N，M+1)*DX+(L_N，M+1-L_N，M)*DY+L_N，M。其中L_N，M、L_N，M+1与L_N+1，M+1分别为左三角形的左上顶点、左下顶点与右下顶点所对应的输出图像数据。

本发明的内插运算是根据三个输出图像数据，不同于已有技术是根据四个输出图像数据。因此可减少内插所需的乘法与加法运算，以更简单、更快速的逻辑电路达到相同的超量驱动效果。

为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为超量驱动的相关电路示意图。

图2为已有技术的内插方法示意图。

图3为根据本发明一实施例的图像数据内插方法示意图。

图4为根据本发明一实施例的图像数据内插方法的流程图。

主要元件标记说明

101：图像来源

102：超量驱动处理器

103：帧存储器

104：TFT LCD

402：计算前索引值

404：计算当前索引值

406：取得对应于像素的输出图像数据

410：像素对应点位于哪一个三角形？

412：根据右三角形作内插计算

414：根据左三角形作内插计算

Ai：前图像数据

Aj：当前图像数据

DX、DY：像素对应点与矩形边界的距离

Li，j、LN，M、LN+1，M、LN，M+1、LN+1，M+1：输出图像数据

P：右三角形

Q：左三角形

R：矩形

具体实施方式

以下说明请参照图3，图3为根据本发明一实施例的图像数据内插方法的示意图。本实施例使用前面的表1为查询表。在本实施例中，表1的前索引值构成一个等差级数，也就是说，相邻的两个前索引值的差值都相等。而表1的当前索引值也构成另一个等差级数。但是本发明并不以此为限，例如也可以使用由小而大的排列顺序。

假设某个像素的前图像数据为A_i，当前图像数据为A_j。简单的说，本实施例首先是根据A_i与A_j，自表1取得对应这个像素的四个输出图像数据，也就是L_N，M、L_N+1，M、L_N，M+1以及L_N+1，M+1。这四个输出图像数据可对应到图3的矩形R的四个顶点，如图所示。下一步是在矩形R所包含的右三角形P与左三角形Q当中，找出包含这个像素的对应点的三角形。最后是根据这个三角形的顶点所对应的三个输出图像数据，以内插法计算这个像素的输出图像数据L_i，j。

在本实施例中，左三角形Q的顶点包括矩形R的左上顶点、左下顶点与右下顶点。而右三角形P的顶点则包括矩形R的左上顶点、右上顶点与右下顶点。在本发明的范围中可以使用另一种划分方式，也就是左三角形的顶点包括矩形的左上顶点、右上顶点与左下顶点。而右三角形的顶点则包括矩形的右上顶点、左下顶点与右下顶点。

以下说明本实施例的详细流程。请参照图4，图4为根据本实施例的图像数据内插方法的流程图。

首先，在步骤402计算对应于前图像数据A_i的两个前索引值，也就是表1当中最接近A_i而且小于A_i的前索引值，以及最接近A_i而且大于A_i的前索引值。假设这两个前索引值为A_N与A_N+1，而且A_N＜A_i＜A_N+1，A_N与A_N+1可以用下列公式计算。

A_N＝integer(A_i/L₁)*L₁

A_N+1＝A_N+L₁

其中integer()为整数运算，也就是只取一个数值的整数部分，小数部分则舍去不计。L₁为表1的前索引值构成的等差级数的差值。

然后，在步骤404计算对应于当前图像数据A_j的两个当前索引值，也就是表1当中最接近A_j而且小于A_j的当前索引值，以及最接近A_j而且大于A_j的当前索引值。假设这两个当前索引值为A_M与A_M+1，而且A_M＜A_j＜A_M+1，A_M与A_M+1可以用下列公式计算。

A_M＝integer(A_j/L₂)*L₂

A_M+1＝A_M+L₂

其中L₂为表1的当前索引值构成的等差级数的差值。

接下来，在步骤406根据前索引值A_N、A_N+1以及当前索引值A_M、A_M+1，自表1取得对应的四个输出图像数据L_N，M、L_N+1，M、L_N，M+1以及L_N+1，M+1。这个步骤只需要简单的查询即可完成，例如L_N，M就位于A_N所在的一行与A_M所在的一列的交界处。

接下来，在步骤410找出包含像素的对应点的三角形。这要先计算下列两个数值。

DX＝(A_i-A_N)/L₁

DY＝(A_j-A_M)/L₂

然后，比较DX和DY。如果DX大于或等于DY，则图3的右三角形P包含像素的对应点。本实施例的流程会进入步骤412，根据右三角形P的三个顶点所对应的输出图像数据L_N，M、L_N+1，M与L_N+1，M+1，以下列公式计算上述像素的输出图像数据L_i，j。

L_i，j＝(L_N+1，M-L_N，M)*DX+(L_N+1，M+1-L_N+1，M)*DY+L_N，M

反之，如果在步骤410的比较中DX小于DY，则左三角形Q包含像素的对应点。本实施例的流程会进入步骤414，根据左三角形Q的三个顶点所对应的输出图像数据L_N，M、L_N，M+1与L_N+1，M+1，以下列公式计算上述像素的输出图像数据L_i，j。

L_i，j＝(L_N+1，M+1-L_N，M+1)*DX+(L_N，M+1-L_N，M)*DY+L_N，M

本实施例的方法流程至此结束。以下另举一实施例以比较本实施例与已有技术的计算结果，假设本实施例使用如下的表2为查询表。

表2，本发明第二个实施例所使用的查询表

假设本实施例的前图像数据为50，当前图像数据为100。套用前一个实施例的表示法，可得A_i＝50，A_j＝100。经过前索引值与当前索引值的计算可得A_M＝96，A_M+1＝128，A_N＝32，A_N+1＝64。然后可以查到四个对应的输出图像数据为L_N，M＝120，L_N+1，M＝140，L_N，M+1＝144，L_N+1，M+1＝164。

已有技术的公式如下。

DX＝(A_i-A_N)/(A_N+1-A_N)

DY＝(A_j-A_M)/(A_M+1-A_M)

套用上面的数据后可得：

DX＝(50-32)/(64-32)＝18/32＝9/16

DY＝(100-96)/(128-96)＝4/32＝1/8

L_i，j＝((7/16)*(7/8))*120+((7/16)*(1/8))*144+((9/16)*(7/8))*140+((9/16)*(1/8))*164

＝45.9+7.8+68.9+11.5

＝134.1

而本实施例的公式如下。

DX＝(A_i-A_N)/L₁

DY＝(A_j-A_M)/L₂

观察表2可知L₁与L₂皆为32，套入上面的公式可得：

DX＝(50-32)/32＝18/32＝9/16

DY＝(100-96)/32＝4/32＝1/8

DX大于DY，因此使用右三角形的内插公式，如下。

L_i，j＝(L_N+1，M-L_N，M)*DX+(L_N+1，M+1-L_N+1，M)*DY+L_N，M

＝(140-120)*(9/16)+(164-140)*(1/8)+120

＝11.25+3+120

＝134.25

比较已有技术与本实施例的结果可得，两者相差仅有0.11％，极为接近。

由以上的实施例可知，本发明的内插运算是根据三个输出图像数据，不同于已有技术是根据于四个输出图像数据。因此可将已有技术的八个乘法运算和三个加法运算，减少至以上实施例的两个乘法运算和两个加法运算。所以本发明能使用更简单、更快速的逻辑电路，达到相同的超量驱动效果。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims

1. 一种图像数据内插方法，其特征是包括下列步骤：

根据对应于像素的前图像数据的两个前索引值与对应于该像素的当前图像数据的两个当前索引值，自查询表取得对应该像素的四个输出图像数据，其中该查询表为输出图像数据矩阵；

在对应于上述输出图像数据的矩形所包含的两个三角形当中，找出包含该像素的对应点的该三角形，其中上述两个三角形是以该矩形一条对角线划分的两个三角形；以及

根据该三角形的顶点所对应的上述输出图像数据，以内插法计算该像素的输出图像数据。

2. 根据权利要求1所述的图像数据内插方法，其特征是自该查询表取得上述输出图像数据的步骤还包括：

计算对应于该前图像数据的两个前索引值；

计算对应于该当前图像数据的两个当前索引值；以及

根据上述前索引值与上述当前索引值，取得上述输出图像数据。

3. 根据权利要求2所述的图像数据内插方法，其特征是该查询表的多个前索引值构成等差级数。

4. 根据权利要求3所述的图像数据内插方法，其特征是计算对应于该前图像数据的上述前索引值的步骤还包括：

计算A_N＝integer(A_i/L₁)*L₁，其中integer()为整数运算，A_i为该前图像数据，L₁为该等差级数的差值；以及

计算A_N+1＝A_N+L₁，A_N与A_N+1即为对应于该前图像数据的上述前索引值。

5. 根据权利要求2所述的图像数据内插方法，其特征是该查询表的当前索引值的排列顺序为由小而大。

6. 根据权利要求5所述的图像数据内插方法，其特征是该查询表的多个当前索引值构成等差级数。

7. 根据权利要求6所述的图像数据内插方法，其特征是计算对应于该当前图像数据的上述当前索引值的步骤还包括：

计算A_M＝integer(A_j/L₂)*L₂，其中integer()为整数运算，A_j为该当前图像数据，L₂为该等差级数的差值；以及

计算A_M+1＝A_M+L₂，A_M与A_M+1即为对应于该当前图像数据的上述当前索引值。

8. 根据权利要求1所述的图像数据内插方法，其特征是上述三角形包括一个左三角形与一个右三角形，该左三角形的顶点包括该矩形的左上顶点、右上顶点与左下顶点，而该右三角形的顶点则包括该矩形的右上顶点、左下顶点与右下顶点。

9. 根据权利要求1所述的图像数据内插方法，其特征是上述三角形包括一个左三角形与一个右三角形，该左三角形的顶点包括该矩形的左上顶点、左下顶点与右下顶点，而该右三角形的顶点则包括该矩形的左上顶点、右上顶点与右下顶点。

10. 根据权利要求9所述的图像数据内插方法，其特征是找出包含该像素的对应点的该三角形的步骤还包括：

计算DX＝(A_i-A_N)/L₁，其中A_i为该前图像数据，A_N为对应于该前图像数据的两个前索引值当中的较小者，L₁为上述前索引值的差值；

计算DY＝(A_j-A_M)/L₂，其中A_j为该当前图像数据，A_M为对应于该当前图像数据的两个当前索引值当中的较小者，L₂为上述当前索引值的差值；

若DX大于等于DY，则该右三角形包含该像素的对应点；以及

若DX小于DY，则该左三角形包含该像素的对应点。

11. 根据权利要求10所述的图像数据内插方法，其特征是以内插法计算该像素的输出图像数据的步骤还包括：

若该右三角形包含该像素的对应点，则该像素的输出图像数据为(L_N+1，M-L_N，M)*DX+(L_N+1，M+1-L_N+1，M)*DY+L_N，M，其中L_N，M、L_N+1，M与L_N+1，M+1分别为该右三角形的左上顶点、右上顶点与右下顶点所对应的该输出图像数据；以及

若该左三角形包含该像素的对应点，则该像素的输出图像数据为(L_N+1，M+1-L_N，M+1)*DX+(L_N，M+1-L_N，M)*DY+L_N，M，其中L_N，M、L_N，M+1与L_N+1，M+1分别为该左三角形的左上顶点、左下顶点与右下顶点所对应的该输出图像数据。