CN100437679C - 图象信号处理方法和图象信号处理装置 - Google Patents

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Abstract

对本场图像信号并行施加特性不同的多个低频滤波，通过合成它们，生成包含模拟余辉信号的伸长图像信号，合成本场图像信号和伸长图像信号，只对必要的部分附加模拟余辉信号。

Description

图象信号处理方法和图象信号处理装置
技术领域
本发明涉及用于驱动具有余辉时间不同的多个发光材料的彩色图象显示器件的图象信号处理方法和图象信号处理装置。
背景技术
作为大画面的彩色图象显示器件而引人注目的PDP(等离子体面板)把以紫外线激励而发光的绿、红、蓝等3色荧光体作为发光材料使用。可是，满足发光强度和颜色纯度等各条件的荧光体材料受限制，现状是无法取得满足全部条件的绿、红、蓝的荧光体材料的组。
在各条件中，荧光体的余辉特性根据发光颜色而大不相同，特别是蓝和绿的差异大。当用1/10余辉时间定义余辉时间时，例如蓝的代表性的荧光体BaMgAl10O17:Eu的余辉时间为数μs，而绿的荧光体Zn2SiO4:Mn的余辉时间长，具有接近1个场期间(约16.7ms)的值。由于这样的余辉时间的差异，在动画显示时，有时显示在原图象中没有的颜色。例如，在亮点移动的图像中，在亮点的后面产生绿色的拖尾，或在暗场面中残留绿色的像。特别是如果在人物图像的皮肤部分产生相对可见度高的绿色的拖尾，看起来就很难看，图像质量显著恶化。
为了改善伴随着余辉时间差异的图像质量恶化，作为对于与余辉时间短的荧光体的发光颜色对应的图像信号，生成相当于其他发光颜色的余辉的图像信号(以下称作“模拟余辉信号”)，附加到原来的图像信号上的方法，提出了，在本场的图像信号中以一定比例附加作为模拟余辉信号的前场的图像信号的方法(参照例如特开2002-14647号公报)。
可是，如上所述，在对本场的图像信号中单纯以一定比例附加前场的图像信号作为模拟余辉信号的方法中，例如当明亮的白色的窗口图案在暗的背景中移动时，有时在余辉发生的区域的内部产生色差，不协调感增大。一般来说，这是因为伴随着从窗口图案远离本来的余辉看上去按指数函数减少，而如果在本场的图像信号中重叠前场的图像信号，则模拟的余辉不依存于离窗口图案的距离的原因。
发明内容
本发明的目的在于，即使在使用具有余辉时间不同的多个发光材料的彩色图象显示器件的图象显示装置中，也能提供使余辉的颜色与原图象相同，提高图象质量的图象信号处理方法和图象信号处理装置。
为了实现所述目的，本发明为了在余辉时间短的发光材料所对应的图像信号中附加模拟余辉信号，对本场图像信号并行施加特性不同的多个低频滤波，通过合成它们，生成包含模拟余辉信号的伸长图像信号，合成本场图像信号和伸长图像信号，只对必要的部分附加模拟余辉信号。
附图说明
图1是用于说明本发明实施例的模拟余辉附加的方法的图。
图2是用于说明本发明实施例的移动区和移动速度的关系的图。
图3是用于说明从本发明实施例的移动速度向抽头数的变换的图。
图4是用于说明本发明实施例的低通滤波器的动作的图。
图5是用于说明本发明实施例的特性不同的低通滤波器的例子的图。
图6是本发明实施例的图象信号处理装置的功能框图。
图7是图象信号处理装置的模拟余辉附加部件的功能框图。
图8是图象信号处理装置的伸长图像生成部件的功能框图。
图9是图象信号处理装置的图像合成部件的功能框图。
图10是表示图象信号处理装置的电路一例的框图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明一个实施例的图象信号处理方法和图象信号处理装置。须指出的是，在本实施例中，与PDP中使用的荧光体同样，假定荧光材料即绿的荧光体的余辉时间最长，红的荧光体的余辉时间第二长，蓝的荧光体的余辉时间极短，进行说明。
图1是用于说明本发明实施例的模拟余辉附加的方法的图。如图1(a)所示，例如如果白色的窗口图案向右移动，则在窗口图案的左侧发生余辉，黄色拖尾。因此，为了使余辉颜色为与原图象相同的白色，在本实施例中，对蓝色的图像信号附加模拟余辉信号。
下面，说明附加模拟余辉信号的基本的考虑方法。在通常的电视广播中，一般知道扫描线方向即水平方向的移动与垂直方向的移动相比，占压倒性的多数。因此，在本实施例中，为了简化电路，只着眼于水平方向的移动。
首先，计算应该附加的模拟余辉的拖尾的长度。拖尾的长度依存于图象的移动速度，所以首先进行移动区的检测。在本场之前的前场中是明亮并且在本场中变暗的部分是余辉发生的区域。可是，前场的亮度Lf-1和本场的亮度Lf的差ΔL(＝(Lf-1)-Lf)为由发光材料的余辉特性决定的阈值Lth以下时，伴随着余辉的图像恶化小，所以实质上可以只在满足(Lf-1)-Lf＞Lth的象素区域中附加模拟余辉。
因此，如图1(b)、(c)、(d)所示，求出前场图像信号和本场图像信号的差分信号，把该差分信号为阈值Lth以上的区域作为移动区。然后，检测移动区的水平方向的宽度，把该宽度作为移动速度。
例如如图2(a)所示，当白色窗口在一个场中向右移动4象素时，如2(b)所示的区域成为移动区。这时，水平方向的宽度为4象素。因此，图2(b)的移动区的移动速度跨全部象素为“4”。如果移动区的形状是图2(d)，则移动区的各象素的移动速度变为图2(e)那样。
虽然这样取得的移动速度可以作为模拟余辉的拖尾长度，但是移动速度大时，余辉跨2个场以上，所以这时模拟余辉的拖尾长度与实际的余辉的拖尾长度不同。因此，把移动速度变换为与实际余辉的拖尾长度对应的数(以下称作“抽头(tap)数”)T。图3是表示从移动速度向抽头数的变换的图。如果该抽头数T设定为“0”或“2”的幂乘，就能只用移位进行除法，所以能简化后面描述的演算电路。把根据移动区计算的图象图案的移动速度用与荧光体的余辉特性匹配的给定规则变换为抽头数T。
下面说明模拟余辉信号。在本发明实施例中，图1(c)所示的本场图像信号中乘以给定的倍率后，通过特性不同的3个低通滤波器LPF1、LPF2、LPF3进行低通滤波，并组合它们，生成包含模拟余辉信号的图像信号即伸长图像信号。图1(e)、(f)、(g)分别表示低通滤波器LPF1、LPF2、LPF3的各自的输出。通过选择这些输出中最大的，生成图1(h)所示的伸长图像信号。
本实施例的低通滤波器通过求出对于位于注目像素的右侧和左侧的所需象素的图像信号的平均值，进行低通滤波。这时为了对各低通滤波器的特性提供差异，使在注目像素的右侧和左侧取平均的象素数分别为把所述中求出的抽头数T乘以给定常数(以下称作“压缩常数”)n的T×n。图4是用于说明低通滤波器的动作的图。T×n＝4时，例如注目象素的抽头数T为“4”，压缩常数n为“1”时，图4(a)的斜线所示的注目象素的左右4象素合计8象素所对应的图像信号的平均作为与注目象素对应的图像信号输出，当T×n为2时，例如当与注目象素对应的抽头数T为“2”，压缩常数n为“1”时，图4(b)的斜线所示的注目象素的左右2象素合计4象素所对应的图像信号的平均作为与注目象素对应的图像信号输出。此外，象图4(c)那样与注目象素对应的抽头数T为“0”是，把与注目象素对应的图像信号原封不动地输出。
低通滤波器设定压缩常数n(n是常数)，计算把与注目象素的右侧相邻的T×n个象素和与注目象素的左侧相邻的T×n个象素所对应的本场图像信号乘以给定的值后的平均。根据这样的低通滤波器，没有对各象素进行特殊的加权，所以不需要乘法器，如果把平均的象素数设定为“2”的幂乘，则只用移位就能进行除法，所以能简单构成演算电路。
图5是用于说明特性不同的低通滤波器的例子的图。低通滤波器LPF1是压缩常数n为“1”，作为图像信号，输入在本场图像信号乘以0.5的图像信号。这里，例如本场图像信号是图5(a)所示的信号，如果假定这时的抽头数T为图5(b)所示的值，则首先在本场图像信号中乘以0.5，把具有抽头数“4”的象素的左右各4个象素合计8象素所对应的图象信号的平均值作为注目象素的图象信号输出。图5(c)表示这样取得的图象信号。
低通滤波器LPF2中，压缩常数为“0.5”，作为图像信号，原封不动输出本场图像信号的图像信号。而且，把具有抽头数“2”的象素的左右各2个象素合计4象素所对应的图象信号的平均值作为注目象素的图象信号输出。图5(d)表示这样取得的图象信号。低通滤波器LPF3中，压缩常数为“0.25”，作为图像信号，输入在本场图像信号乘以2的信号。而且，把具有抽头数“4”的象素的左右各1个象素合计2象素所对应的图象信号的平均值作为注目象素的图象信号输出。图5(e)表示这样取得的图象信号。
而且，通过选择各低通滤波器LPF1～LPF3的输出中最大的输出，能取得图5(f)所示的伸长图像。
为各象素决定低通滤波时的抽头数T(T为整数)，根据抽头数T，通过特性不同的多个低通滤波器把本场图像信号低通滤波，选择来自这些低通滤波器的输出中最大的输出，生成伸长图像信号。
这里，通过使压缩常数为2的幂乘或2的幂乘分之一，能只用移位进行平均演算的除法，所以能简化演算电路。此外，各低通滤波器LPF1～LPF3只进行单纯的移动平均演算，所以如图5(c)、(d)、(e)所示，输出图象的伸长的部分只按直线变化。可是，通过合成特性不同的多个低通滤波器的输出，即使不使用具有复杂的系数矩阵的低通滤波器或巡回型低通滤波器，也能象图5(f)的粗线框中那样生成亮度按指数函数变化的模拟余辉信号。据此，用单纯的电路能生成接近自然的余辉的模拟余辉。根据该方法，用折线近似指数函数，但是，在象素显示上几乎不会识别为折线。此外，当作为低通滤波器，使用具有复杂的系数矩阵的低通滤波器时，如果系数矩阵可变，则电路规模增大，但是本实施例的低通滤波器能比较单纯地构成，所以能按照移动速度按各象素使抽头数变化。据此，能生成包含在快速移动的部分，模拟余辉拖长尾，在缓慢移动的部分，模拟余辉拖短尾的接近自然余辉的模拟余辉的伸长图像。
此外，在本实施例中，说明了低通滤波器LPF1输入压缩常数为1、本场图像信号为0.5倍的图像信号，在低通滤波器LPF2，输入低通滤常数为0.5，本场图像信号为1倍的图像信号，在低通滤波器LPF3，输入低通滤常数为0.25，本场图像信号为2倍的图像信号，但是本发明并不局限于此，希望按照荧光体的余辉特性设定。例如有时在低通滤波器LPF1，输入低通滤常数1，本场图像信号为0.25倍的图像信号，在低通滤波器LPF2，输入低通滤常数0.5，本场图像信号为0.5倍的图像信号，在低通滤波器LPF3，输入低通滤常数0.25，本场图像信号为1倍的图像信号。此外，在本实施例中，以使用3个低通滤波器的情形为例进行说明，但是本发明并不局限于此，只要低通滤波器为2以上，就能生成包含自然模拟余辉信号的伸长图像信号。
下面说明在前场图像信号中附加模拟余辉信号。在本实施例中，在本场图像中比前场图像暗的区域中，当伸长图像信号比本场图像信号还大时，通过把本场图像信号置换为伸长图像信号，取得附加模拟余辉的图像信号。图1(i)表示附加模拟余辉的图像信号。这样，根据比较伸长图像信号和本场图像信号的结果，输出伸长图像信号或本场图像信号的某一个，从而合成本场图像信号和伸长图像信号，生成附加模拟余辉的图像信号。
如上所述，本发明实施例的图象信号处理方法至少对余辉时间短的发光材料所对应的图像信号，从本场图像信号生成亮度按折线状变化的模拟余辉信号，在本场图像信号附加模拟余辉信号。此外，至少对余辉时间短的发光材料所对应的图像信号，把本场图像信号分支为多个，用不同的特性分别低通滤波后，通过合成，生成包含模拟余辉的伸长图像信号，对于前场图像信号比本场图像信号还大的区域，通过合成本场图像信号和伸长图像信号，对本场图像信号附加模拟余辉信号。
图6是本实施例的图象信号处理装置1的功能框图。图象信号处理装置1具有用于附加模拟余辉信号的模拟余辉附加部件2、延迟与模拟余辉附加部件2的处理时间相等的时间的延迟部件4G、4R，余辉时间短的发光材料即蓝的荧光体所对应的蓝的图像信号3B输入模拟余辉附加部件2中。而绿的图像信号3G和红的图像信号3R分别输入延迟部件4G、4R中。
图7是表示模拟余辉附加部件2的结构的功能框图。模拟余辉附加部件2具有：从输入的图像信号3生成包含模拟余辉信号的伸长图像信号6的伸长图像生成部件5；切换图像信号3和伸长图像信号6，合成，对图像信号3附加模拟余辉信号的图象合成部件7。图8是表示伸长图像生成部件5的细节的功能框图。伸长图像生成部件5具有：为各象素决定低通滤波时的抽头数T(T为整数)的抽头数决定部11；根据由抽头数决定部11决定的所述抽头数，把本场图像信号低通滤波的特性的不同的多个低通滤波部12、13(与上述的低通滤波器LPF1～LPF3对应)；选择来自所述多个低通滤波部的输出中最大的输出的滤波选择部14。
抽头数决定部11具有：根据前场图像信号和本场图像信号的差分信号，检测移动区的移动区检测部8；根据移动区计算图象图案的移动速度的移动速度计算部9；以给定的规则把由移动速度计算部9计算的移动速度变换为抽头数T的抽头数变换部10。然后，在移动速度计算部9中测定移动区的水平宽度，如图2(c)所示那样决定各象素的移动速度。把求出的移动速度在抽头数变换部10中如图3所示那样变换为抽头数。这里，抽头数变换部10进行变换，从而抽头数T变为“0”或“2”的幂乘。
移动区检测部8具有：把本场图像信号3延迟1场，生成前场图像信号的一场延迟部81；求出由一场延迟部81延迟的前场图像信号与本场图像信号3的差分信号的差分图象部82；根据由发光材料的发光特性决定的阈值Lth，把差分信号二值化，检测差分信号为阈值Lth以上的移动区的二值化部83。在本实施例中，对于256梯度的图像信号，设定为Lth＝100，但是按照图象显示装置中使用的荧光体的余辉特性和驱动定时等条件，在实验中求出该值。
低通滤波部12、13具有：设定压缩常数n(n为常数)，把抽头数T乘以压缩常数n的抽头数乘法部；把本场图像信号乘以给定的值的图象乘法部；计算来自与注目象素的右侧相邻的T×n个象素和与注目象素的左侧相邻的T×n个象素所对应的图象乘法部的输出信号的平均值的滤波部。这里，压缩常数n设定为2的幂乘或2的幂乘分之一。
滤波选择部14以象素单位比较来自多个低通滤波部12、13的输出，选择最大的输出，作为伸长图像信号输出。
图9是表示图象合成部件7的细节的功能框图。图象合成部件7具有：比较伸长图像信号6和本场图像信号3的信号比较部15；根据信号比较部15的输出，选择伸长图像信号6和本场图像信号3中的任意一个的信号选择部16。而且，用信号比较部15比较伸长图像信号6和图像信号3，由信号选择部16选择大的信号。此外，由信号比较部18比较图像信号3和把它用一场延迟部17延迟的前场图像信号比较，如果前场图像信号大，就用信号选择部19选择信号选择部16的输出，此外的时候，选择图象信号3。须指出的是，通过公用一场延迟部17和一场延迟部81，能实现电路结构的简化。
如上所述，能取得由模拟余辉附加部件2附加模拟余辉的图象。此外，在实用上，作为用于实现这些功能块的电路构成例，可以使用数字信号处理集成电路(LSI)构成。
图10是使用本实施例的图象信号处理装置的PDP驱动装置的电路框图的一例。AD转换器20把绿、红、蓝的各图像信号21进行模拟数字变换(AD转换)。LSI22内部的数字数据处理部221使用内部存储器222和外部存储器23，对绿、红的图像信号进行延迟处理，对蓝的图像信号进行附加模拟余辉的处理后，进行必要的数据处理，对PDP驱动器24输出。PDP驱动器24驱动PDP25，进行图象的显示。
如上所述，本发明的实施例的图象信号处理装置具有用于对余辉时间短的蓝荧光体所对应的蓝的图像信号附加模拟余辉信号的模拟余辉附加部件，模拟余辉附加部件包括：通过特性不同的多个低通滤波器把本场图像信号低通滤波，把输出合成，从而生成包含模拟余辉信号的伸长图像信号的伸长图像生成部件；对于前场图像信号比本场图像信号大的区域，合成本场图像信号和伸长图像信号，对本场图像信号附加模拟余辉信号的图象合成部件。而且，通过对蓝的图像信号附加按折线状减少的模拟余辉，绿、红、蓝的各图象的余辉变为相等，结果余辉的颜色与原图象相同，所以能消除不协调的感觉。
此外，当象PDP那样，把1场分割为加权不同的多个子场显示时，由于目的积分作用，在动画部分有时发生观察到与本来不同的灰度的现象即所谓的动画模拟轮廓。为了防止它，希望同时使用对于模拟附加余辉的区域，只使用不发生动画模拟轮廓的灰度等动画模拟轮廓不发生或即使发生也能忽略的驱动方法。
根据本发明，在使用具有余辉时间不同的多个发光材料的彩色图象显示器件的图象显示装置中，也能提供使余辉的颜色与原图象相同，提高图象质量的图象信号处理方法和图象信号处理装置。
本发明在使用具有余辉时间不同的多个发光材料的彩色图象显示器件的图象显示装置中，也能使余辉的颜色与原图象相同，所以在提高PDP等使用具有余辉时间不同的多个发光材料的彩色图象显示器件的图象显示装置显示质量上是有用的。

Claims (17)

1.一种图象信号处理方法，在具有余辉时间不同的多个发光材料的彩色图象显示器件中使用，
检出图像的移动区，
在所检出的所述移动区中，至少对与余辉时间短的发光材料对应的图像信号，由特性不同的多个滤波器实施低通滤波，从所述多个滤波器的输出中选出最大的输出来生成伸长图像信号，
对前场图像信号比本场图像信号大的区域，将所述本场图像信号替换为所述伸长图像信号。
2.一种图象信号处理方法，在具有余辉时间不同的多个发光材料的彩色图象显示器件中使用，
检出图像的移动区，
在所检出的所述移动区中，至少对与余辉时间短的发光材料对应的图像信号，通过把本场图像信号分支为多个且以不同的特性滤波器分别低通滤波后，从所述多个滤波器的输出中选出最大的输出来生成伸长图像信号，
对于在比本场图像信号靠前的前场图像信号比本场图像信号大的区域，将所述本场图像信号替换为所述伸长图像信号。
3.根据权利要求2所述的图象信号处理方法，其特征在于：
为各象素决定低通滤波时的抽头数T，其中T为整数，根据所述抽头数T通过特性不同的多个低通滤波器把本场图像信号低通滤波，通过选择来自所述多个低通滤波器的输出中最大的输出，从而生成伸长图像信号。
4.根据权利要求3所述的图象信号处理方法，其特征在于：
根据前场图像信号与本场图像信号的差分信号检测移动区，根据所述移动区计算图象图案的移动速度，根据所述移动速度变换为所述抽头数T，从而决定抽头数T。
5.根据权利要求3所述的图象信号处理方法，其特征在于：
所述抽头数T是2的幂乘或0。
6.根据权利要求4所述的图象信号处理方法，其特征在于：
根据由发光材料的余辉特性决定的阈值，把前场图像信号与本场图像信号的差分信号二值化，从而求出移动区。
7.根据权利要求3所述的图象信号处理方法，其特征在于：
所述低通滤波器，是设定压缩常数n，其中n是常数，计算把与移动区的各象素的右侧相邻的T×n个象素和与左侧相邻的T×n个象素所对应的本场图像信号乘以给定的值后的平均，
所述各低通滤波器的压缩常数与所述给定的值之积相同。
8.根据权利要求7所述的图象信号处理方法，其特征在于：
压缩常数n设定为2的幂乘或2的幂乘分之1。
9.根据权利要求2所述的图象信号处理方法，其特征在于：
根据比较伸长图像信号与本场图像信号的结果，输出所述伸长图像信号和所述本场图像信号中的某一个，合成所述本场图像信号和所述伸长图像信号。
10.一种图象信号处理装置，用于驱动具有余辉时间不同的多个发光材料的彩色图象显示器件，
具有用于至少对余辉时间短的发光材料所对应的图像信号附加伪余辉信号的伪余辉附加部件，
所述伪余辉附加部件包括：通过特性不同的多个低通滤波器把本场图像信号低通滤波，从所述多个滤波器的输出中选出最大的输出来生成伸长图像信号的伸长图像生成部件；和
对于前场图像信号比所述本场图像信号大的区域，将所述本场图像信号替换为所述伸长图像信号的图象合成部件。
11.根据权利要求10所述的图象信号处理装置，其特征在于：
伸长图像生成部件具有：为各象素决定低通滤波时的抽头数T的抽头数T决定部，其中T为整数；
根据由所述抽头数T决定部决定的所述抽头数T，把本场图像信号低通滤波的特性不同的多个低通滤波部；以及
选择来自所述多个低通滤波部的输出中最大的输出的滤波选择部。
12.根据权利要求11所述的图象信号处理装置，其特征在于：
抽头数T决定部具有：根据前场图像信号与本场图像信号的差分信号，检测存在移动的部分即移动区的移动区检测部；
根据所述移动区计算图象图案的移动速度的移动速度计算部；以及
把由所述移动速度计算部计算的所述移动速度以给定的规则变换为抽头数T的抽头数变换部。
13.根据权利要求12所述的图象信号处理装置，其特征在于：
抽头数变换部进行变换，使抽头数T变为2的幂乘或0。
14.根据权利要求12所述的图象信号处理装置，其特征在于：
移动区检测部具有：把图像信号延迟1场，生成前场图像信号的一场延迟部；
求出所述前场图像信号与本场图像信号的差分信号的差分图象部；以及
根据由所述发光材料的余辉特性所决定的阈值把所述差分信号二值化，从而检测所述差分信号为所述阈值以上的移动区的二值化部。
15.根据权利要求11所述的图象信号处理装置，其特征在于：
所述低通滤波部具有：决定压缩常数n，其中n为常数，把抽头数T乘以所述压缩常数n的抽头数乘法部；
把本场图像信号乘以给定的值的图象乘法部；以及
计算来自与所述移动区的各象素的右侧相邻的T×n个象素和与左侧相邻的T×n个象素所对应的图象乘法部的输出信号的平均的滤波部，
所述各低通滤波器的压缩常数与所述给定的值之积相同。
16.根据权利要求15所述的图象信号处理装置，其特征在于：
压缩常数n设定为2的幂乘或2的幂乘分之1。
17.根据权利要求10所述的图象信号处理装置，其特征在于：
所述图象合成部件具有：比较伸长图像信号与本场图像信号的信号比较部；和
根据所述信号比较部的输出，选择伸长图像信号和所述本场图像信号中的某一个的信号选择部。
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