CN100430994C - 用于在三角结构的显示器上再现彩色图像的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在三角结构的显示器上再现彩色图像的方法和装置。所述在显示装置上再现彩色图像的方法包括：(a)形成缩放滤波器，它用于使输入图像的分辨率对应于显示装置的分辨率；(b)获得与作为在输入图像中由缩放滤波器处理的一个区域的考虑区域对应的显示装置子像素的代表值；(c)根据在输入图像的考虑区域中的像素的差来获得子像素的值；(d)执行子像素值的伽马校正，以便子像素适合于显示装置；以及(e)在显示装置上再现伽马调整的子像素值，其中，在所述显示装置上，表示输入图像的一个像素由三角结构的子像素形成。通过利用显示装置子像素再现方法，提高了分辨率，并且，降低了由于子像素再现而引起的彩色边纹。

Description

用于在三角结构的显示器上再现彩色图像的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于在三角显示器上再现彩色图像的方法和装置，具体地说，涉及一种利用对于具有不同分辨率的输入图像的子像素再现方法、在三角结构的显示装置上再现最佳的彩色图像的方法和装置。

背景技术

在图像显示装置中，需要3个子像素红(R)、绿(G)和蓝(B)，以便将一个像素表达为由图1和2所示的虚线指示的部分。于是，在显示装置中，通过单独地操纵子像素，在图2的条形布局中，理论上水平分辨率可以提高3倍，而在图1的三角结构中，理论上，水平分辨率可以提高1.5倍，垂直分辨率可以提高两倍。同时，当期望在低分辨率的显示器上显示高分辨率的图像时，在一般的单独像素再现方法中，在诸如斜体字母的精细字符的边界上出现锯齿形状。可以通过子像素再现、即子像素的单独操纵来将此减轻。但是，子像素再现具有一个缺点，即它在图像的边界产生彩色边纹。由于在相邻的子像素之间识别的亮度值的突变而产生彩色边纹。在条状结构中的对角线的再现中可以频繁发现这种彩色边纹，在三角结构中在垂直方向上的直线的再现中可以发现这种彩色边纹。

在关于具有这种特点的图像显示装置子像素再现投影(perspective)的现有专利中，存在1988年6月IBM公司的US5341153中的一种用于显示多色图像的方法和装置，其中，输入图像的一个像素被划分成R、G、B子像素，并且，被单独地再现，以便可以得到分辨率提高的效果。在这种技术中，为了再现每个子像素，使用了与各自位置对应的输入图像的不同中央像素的相邻像素的平均值。然而，这种技术虽然提高了分辨率，但是严重地模糊，因为，通过相邻像素的平均值来再现一个子像素，并且，在亮度突变中可能发生彩色边纹。因此，需要考虑到人眼的特点的再现子像素，来取代相邻像素的简单平均。

当期望在诸如LCD之类的数字显示装置中、再现诸如线之类的字符和图形的时候，在子像素再现方法中发生折叠失真。在1999年9月Agfa公司的US6384839中的一种用于再现子像素反折叠失真图形的方法和装置中，提出了一种用于当发生折叠失真时、在子像素再现方法中减轻折叠失真的方法。在这种技术中，为了确定子像素R、G、B的值，考虑了：考虑到对应位置的相邻像素和在前景与背景之间的差别的低通滤波器(LPF)滤波平均值。这种方法对于图形图像或字符是有效的，在图形图像或字符中在前景与背景之间的差别清楚，但是这种方法不适合于诸如自然图像之类的图像，在诸如自然图像之类的图像中，前景与背景之间的差别不明显。而且，这种方法仅仅可以用于条状布局的彩色显示器。

如上所述，在用于低分辨率的显示装置上显示高分辨率的图像的子像素再现的现有技术中，在边界发生模糊或彩色边纹，并且，这种技术仅仅可以用于有限的情形中。

发明内容

本发明提供了一种用于在显示装置上再现彩色图像的方法和装置，其中，在所述显示装置上，表示输入图像的一个像素由三角结构的(delta-structure)子像素形成，并且，对于未划分前景和背景的一般图像，通过利用在三角结构的显示装置上的子像素再现，提高了分辨率，并且，减轻了由子像素再现而产生的彩色边纹，以便可以实现适合于三角结构的子像素再现方法。

按照本发明的一个方面，提供了一种在显示装置上再现彩色图像的方法，其中，在所述显示装置上，表示输入图像的一个像素由三角结构的子像素形成，所述方法包括：(a)形成缩放滤波器，它用于使输入图像的分辨率对应于显示装置的分辨率；(b)获得与作为在输入图像中由缩放滤波器处理的一个区域的考虑区域对应的显示装置子像素的代表值；以及(c)在显示装置上再现经过滤波的子像素值。

为了得到更好的结果，所述方法包括：(a)形成缩放滤波器，它用于使输入图像的分辨率对应于显示装置的分辨率；(b)获得与作为在输入图像中由缩放滤波器处理的一个区域的考虑区域对应的显示装置子像素的代表值；(c)根据在输入图像的考虑区域中的像素的差来获得子像素的值；(d)执行子像素值的伽马校正，以便子像素适合于显示装置；以及(e)在显示装置上再现经过伽马调整的子像素值。

在这种方法中，步骤(a)包括：(a1)计算在输入图像与显示装置之间的分辨率的比率；(a2)根据在利用步骤(a1)获得的分辨率比率而计算的输入图像的像素与具有三角结构的显示装置子像素之间的、水平方向上和垂直方向上的改变的周期，来确定缩放滤波器的屏蔽器的数量；以及(a3)将与各个屏蔽器的子像素的形心作为屏蔽器的中心，并且，与屏蔽器的大小成比例地确定屏蔽器的系数。

在所述方法中，在步骤(a3)的屏蔽器中，其形状依赖于子像素的构造。

在所述方法中，在步骤(b)中，通过向考虑区域中的输入图像的像素的值提供基于到显示装置子像素的中央位置的距离的加权值，来获得子像素的代表值。

在所述方法中，在步骤(c)中，通过考虑缩放滤波器的系数的乘积来再现输出子像素的值，缩放滤波器的系数的乘积对应于输入像素，输入像素对应于子像素的位置、以及在步骤(b)中获得的输出子像素的代表值与在对应区域中的相邻输入像素之间的差。

在所述方法中，在步骤(d)中，根据其独立分量的伽马值来校正输出子像素的值。

按照本发明的另一个方面，提供了一种用于在显示装置上再现彩色图像的装置，其中，在所述显示装置上，表示输入图像的一个像素由三角结构的子像素形成，所述用于在显示装置上再现彩色图像的装置包括：缩放滤波器形成单元，它形成缩放滤波器，用于使输入图像的分辨率对应于显示装置的分辨率；子像素代表值提取单元，它获得与作为在输入图像中被缩放滤波器处理的一个区域的考虑区域对应的显示装置子像素的代表值；子像素值调整单元，它根据在输入图像中的考虑区域中的像素的差来获得子像素的值；伽马校正单元，它执行子像素值的校正，以便子像素适合于显示装置；以及再现单元，它在显示装置上再现经过伽马调整的子像素。

附图说明

通过参照附图详细说明本发明的优选实施例，本发明的上述目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是表示为在三角结构的显示器上出现的一个像素的RGB子像素的结构的图；

图2是表示为在条状结构的显示器上出现的一个像素的RGB子像素的结构的图；

图3是通过用于在三角结构显示器上再现彩色图像的方法而执行的步骤的流程图；

图4是通过用于确定缩放滤波器的屏蔽系数的方法而执行的步骤的流程图；

图5是确定在三角结构中的子像素的值的缩放滤波器的一般屏蔽器的形状；

图6是确定适合于三角结构的子像素的值的缩放滤波器的屏蔽器的形状；

图7是通过用于在显示装置上再现彩色图像的方法的优选实施例而执行的步骤的流程图；

图8是按照本发明的、在三角结构显示装置上再现彩色图像的装置的优选实施例的结构的方框图。

具体实施方式

图3是通过在三角结构显示器上再现彩色图像的方法而执行的步骤的流程图，并且，示出了一种通过按照本发明的子像素再现，在低分辨率三角结构显示装置中再现高分辨率彩色图像的方法。

在按照本发明的、用于在三角结构显示装置上再现彩色图像的方法中，首先，在步骤301对输入图像形成适合于输出显示装置的缩放滤波器。

第二，在步骤302获得输入图像的考虑区域的输出子像素的代表值。

第三，在步骤303获得考虑到在输入图像的对应像素之间的差的子像素的值。

第四，在步骤304执行适合于其上再现子像素的值的显示装置的伽马校正，以及第五，在步骤305，在显示装置上再现子像素的值。

可以通过在计算机系统中的软件实现上述步骤，或将上述步骤实现为显示装置中的硬件。

现在更详细地说明每个步骤。

首先，在步骤301中，通过图4所示的处理来执行在输入图像与显示装置之间的分辨率调整。即确定缩放滤波器的数量、和用于确定在子像素再现中子像素的输出值的系数。

图4是通过用于确定缩放滤波器的屏蔽系数的方法而执行的步骤的流程图。

在步骤401，计算在输入图像与显示装置之间的分辨率比率。

然后，在步骤402，确定缩放滤波器的屏蔽器的数量。

在步骤403，确定每个屏蔽器的系数。

在步骤402，通过在步骤401获得的分辨率比率，来确定在装置之间的改变的周期，并且，通过在水平方向上和垂直方向上的、在输入图像的像素与在三角结构显示器上子像素之间的改变的周期，来获得在垂直方向上和在水平方向上的一个周期中可以出现的屏蔽器的数量。

在步骤403，对在步骤402中确定的每个屏蔽器定义屏蔽系数。此时，由缩放滤波器定义的屏蔽器的形状可以具有与图5中所示的现有显示装置的一个像素相同的形状，或可以被表示为菱形形状，考虑了对垂直和水平对比度敏感的人眼的调制传递函数(MTF)的特点，并且，可以考虑对角线方向中区域之外的垂直和水平区域。特别是，因为三角结构的子像素导致在垂直方向上的直线边界中更多的彩色边纹，所以在水平方向上的输入像素的值应当具有比垂直方向上大的在确定子像素值中的加权值。因此，确定适合于三角结构的子像素的值的缩放滤波器的屏蔽器形状是菱形形状，其中，水平轴长于在图6中以实线表示的垂直轴。此时，可以与输入图像像素重叠的区域成比例地确定所产生的菱形形状的屏蔽器的系数。在此，为了再现精确位置上的颜色，用于再现子像素的屏蔽器的形心应当总是对应于子像素的中心。

在步骤302，将确定：对应的输出子像素重叠(overlap)输入图像的一个区域的考虑区域。通过对包括在考虑区域中的输入像素的屏蔽操作，通过下面的方程1来获得指示输出子像素的代表值：

$\mathrm{Mi}=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{C}_{\mathrm{nk}}{\mathrm{Vi}}_k...................\left(1\right)$

方程1表示与第n个缩放滤波器的系数(C_nk)的乘积形式的、对应于任意一个输出子像素的k个输入像素(Vi_k)。方程1被设计来向对应于输入像素的值提供考虑到自输出子像素的中央位置的距离的加权值，以便获得每个输出子像素的代表值。

在步骤303，为了降低由于降低分辨率而引起的模糊，通过考虑包括在考虑区域中的输入像素之间的差别、和表示输出子像素值的代表值，来获得改善的输出子像素值，并且，其可以表示为下面的方程2：

${\mathrm{Vo}}^{\′}=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{C}_{\mathrm{nk}}({\mathrm{Vi}}_k+a{D}_k\×\frac{{\mathrm{Vi}}_k}{{\mathrm{Vi}}_{\mathrm{MAX}}})..................\left(2\right)$

D_k＝Mi-Vi_k.................................................(3)

方程2利用k个输入像素(Vi_k)与对应的缩放滤波器系数的乘积、以及输入像素与一个值的乘积，来表示任意的子像素值(Vo’)，其中，所述的一个值考虑到在由方程3表示的、在步骤2中获得的输出子像素的代表值(Mi)与在对应区域中的相邻像素(Vi_k)之间的差(D_k)。在此，因为，考虑到对应输入像素的加权值与和其相邻像素的差成比例地提高，即使在包括边界的图像中也可以减轻由于降低分辨率而导致的模糊，其中，在边界中的值的差大。

在步骤304中，执行：适合于其上显示子像素的值的显示装置的伽马校正。一般地，图像显示装置具有在2.0与2.4之间的值的伽马特性。因此，为了在适合于显示装置的颜色中再现任意输入图像的彩色信息，应当对每个子像素的单独分量校正：其上期望显示图像的显示装置的伽马特性。通过这种处理，在显示器上再现的子像素的值的分布可以是线性分布。此时，以如下的方程4表示对于输入子像素值(Vo’)的显示装置的伽马校正：

$\mathrm{Vo}={\mathrm{Vo}}_{\max }\×{\left(\frac{{\mathrm{Vo}}^{\′}}{{\mathrm{Vo}}_{\max }}\right)}^{\mathrm{\γ}}........................\left(4\right)$

方程4示出了执行伽马校正(

)，以便使得在步骤303获得的、且要在显示器上显示的子像素值(Vo’)成为显示装置上的精确彩色值，即输出子像素值(Vo)。此时，在方程4中表示的伽马(γ)指示为每个子像素的单独分量测量的一个值。

在步骤305中，显示在步骤304获得的、且要在显示装置上显示的输出子像素值(Vo)。为此，通过在多种具有三角子像素结构的显示装置上再现每个子像素值，可以显示具有提高的分辨率的图像。

图7是通过用于在显示装置上再现彩色图像的方法的优选实施例而执行的步骤的流程图。在图7中，可以通过图4的步骤，来获得利用输入图像的比例和显示装置的比率的缩放滤波器的屏蔽器，并且，以显示装置子像素线的顺序，依序应用所定义的屏蔽器。而且，可以通过方程1至方程4来获得利用输入图像的显示装置子像素的再现。

现在依序说明这种处理。首先，在步骤701输入图像数据。然后，在步骤702确定是否要计算的子像素线是新的子像素线。如果所述线是新的子像素线，则在步骤703形成缩放滤波器。然后，在步骤704读出菱形处理区域(考虑区域)中的输入像素值，并且，获得子像素的代表值。接着，在步骤705获得考虑到图像数据的对应像素之间的差的子像素值。然后，在步骤706，执行适合于其上再现子像素值的显示装置的伽马校正。在步骤707，在显示装置上显示子像素值。如果步骤702的确定结果指示下一个输出子像素的线不是新的子像素线，则执行步骤704。

图8是按照本发明的、用于在三角结构的显示装置上再现彩色图像的装置的优选实施例的结构的方框图。所述装置包括缩放滤波器形成单元801、输出子像素代表值测量单元802、子像素值调整单元803、伽马调整单元804和再现单元805。

缩放滤波器形成单元801形成一个缩放滤波器，用于使作为输入信号的图像的输入图像的分辨率对应于显示装置的分辨率。

子像素代表值测量单元802获得显示装置子像素的代表值，这个代表值对应于作为在输入图像中由缩放滤波器处理的区域的考虑区域。

子像素值调整单元803根据在输入图像中的考虑区域的像素之间的差来获得子像素的值。

伽马调整单元804执行子像素的值的伽马校正，以便子像素的值适合于显示装置。

再现单元805在显示装置上再现伽马调整的子像素值的值。

本发明可以实现为在计算机可读记录介质上的、可以由计算机读出的代码。计算机可读记录介质包括所有种类的、其上存储了计算机可读数据的记录装置。

计算机可读记录介质包括存储介质，如磁存储介质(如各种ROM、软盘、硬盘等)、光可读介质(如CD-ROM、DVD等)和载波(如通过因特网的传输)。

上面已经说明并示出了最佳实施例。但是，本发明不限于上述的优选实施例，显然本领域的技术人员可以在所附的权利要求中限定的本发明的精神和范围中进行变化和修改。因此，本发明的范围不限于上述描述，而是由所附的权利要求所限定。

按照本发明，通过利用显示装置子像素再现方法，提高了分辨率，并且，降低了由于子像素再现而引起的彩色边纹。而且，用于在三角结构的显示器上再现彩色图像的所述方法和装置具有缩放功能，通过这个功能，高分辨率的输入图像可以被显示在具有低分辨率的显示装置上，并且，再现显示装置子像素，以便结果所产生的分辨率好于显示装置的实际分辨率，并且，有效地降低在三角子像素结构中出现的彩色边纹。另外，通过进行伽马调整，来再现显示器的精确的颜色，可以再现更准确的图像。

Claims (8)

1.一种在显示装置上再现彩色图像的方法，其中，在所述显示装置上，表示输入图像的一个像素由三角结构的子像素形成，所述方法包括：

(a)形成缩放滤波器，它用于使输入图像的分辨率对应于显示装置的分辨率；

(b)获得与作为在输入图像中由缩放滤波器处理的一个区域的考虑区域对应的显示装置子像素的代表值；以及

(c)在显示装置上再现经过滤波的子像素值。

2.按照权利要求1的方法，其中，步骤(a)包括：

(a1)计算在输入图像与显示装置之间的分辨率的比率；

(a2)根据在利用步骤(a1)获得的分辨率比率而计算的输入图像的像素与具有三角结构的显示装置子像素之间的、水平方向上和垂直方向上的改变的周期，来确定缩放滤波器的屏蔽器的数量；

(a3)将与各个屏蔽器的子像素的形心作为屏蔽器的中心，并且，与屏蔽器的大小成比例地确定屏蔽器的系数。

3.按照权利要求2的方法，其中，在步骤(a3)的屏蔽器中，其形状依赖于子像素的构造。

4.按照权利要求1的方法，其中，在步骤(b)中，通过向考虑区域中的输入图像的像素的值提供基于到显示装置子像素的中央位置的距离的加权值，来获得子像素的代表值。

5.一种在显示装置上再现彩色图像的方法，其中，在所述显示装置上，表示输入图像的一个像素由三角结构的子像素形成，所述方法包括：

(a)形成缩放滤波器，它用于使输入图像的分辨率对应于显示装置的分辨率；

(b)获得与作为在输入图像中由缩放滤波器处理的一个区域的考虑区域对应的显示装置子像素的代表值；

(c)根据在输入图像的考虑区域中的像素的差来获得子像素的值；

(d)执行子像素值的伽马校正，以便子像素适合于所述显示装置；

(e)在所述显示装置上再现经过伽马调整的子像素值。

6.按照权利要求5的方法，其中，在步骤(c)中，通过考虑缩放滤波器的系数的乘积来再现输出子像素的值，所述缩放滤波器的系数的乘积对应于输入像素，所述输入像素对应于子像素的位置、以及在步骤(b)中获得的输出子像素的代表值与在对应区域中的相邻输入像素之间的差。

7.按照权利要求5的方法，其中，在步骤(d)中，根据其独立分量的伽马值来校正输出子像素的值。

8.一种用于在显示装置上再现彩色图像的装置，其中，在所述显示装置上，以三角结构的子像素来形成表示输入图像的像素，所述用于在显示装置上再现彩色图像的装置包括：

缩放滤波器形成单元，它形成缩放滤波器，用于使输入图像的分辨率对应于显示装置的分辨率；

子像素代表值提取单元，它获得与作为在输入图像中被缩放滤波器处理的一个区域的考虑区域对应的显示装置子像素的代表值；

子像素值调整单元，它根据在输入图像中的考虑区域中的像素的差来获得子像素的值；

伽马校正单元，它执行子像素值的校正，以便子像素适合于所述显示装置；

再现单元，它在所述显示装置上再现经过伽马调整的子像素。

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