CN100511360C - 图像显示方法和图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供图像显示方法和图像显示装置，由按照亮度加权的多个子场构成1个场，为显示灰度等级而进行控制各个子场的像素的发光或非发光的编码，且，针对动态图像区域的像素进行的编码与针对静态图像区域的像素进行的编码不同，并且在动态图像区域与静态图像区域之间设置过渡区域，使对动态图像区域的像素进行了编码的像素(A)与对静态图像区域的像素进行了编码的像素(B)混合存在于过渡区域中。

Description

图像显示方法和图像显示装置
技术领域
本发明涉及以亮度加权的多个子场构成1个场，编制控制各个子场的像素的发光或非发光的编码从而显示灰度等级的图像显示方法和图像显示装置。
背景技术
作为使用等离子显示板等的二进制显示的显示装置显示多灰度等级图像的显示方法，众所周知的有所谓子场法。子场法是以亮度加权的多个子场构成图像信号的1个场，编制控制各子场的像素的发光或非发光的编码从而显示灰度等级的方法。
例如，将图像信号的1个场分割为8个子场，且将各子场的亮度权重设定为“1”、“2”、“4”、“8”、“16”、“32”、“64”、“128”。而且，将图像信号设为8位的数字信号，并将8位的数字信号从最低有效位依次分配至8个子场后进行点亮、非点亮控制，由此可显示256个灰度等级的图像。但是，众所周知，当利用所述显示方法显示动态图像时，图像中有移动的区域(以下，简称为“动态图像区域”)中产生轮郭状明显的灰度失真，即所谓动态图像假轮廓。
于是，作为不产生所述动态图像假轮廓的方法之一，通过检测图像的移动、并根据有无图像移动来决定灰度值的显示方法被尝试采用、即改变编码的方法。例如，在无图像移动的区域(以下，简称为“静态图像区域”)中，利用所述方法将灰度值显示“0”～“255”的256个灰度等级，在动态图像区域中，通过限定灰度等级为不易产生动态图像假轮廓的灰度值来进行显示。根据所述显示方法，可减轻动态图像区域中的动态图像假轮廓。另外可显示静态图像区域中256个组合的灰度等级。
在从亮度权重最小的子场依次变大的方向上点亮的子场为连续的灰度值的情况下，不易产生动态图像假轮廓的灰度值为“0”、“1”、“3”、“7”、“15”、“31”、“63”、“127”、“255”的9个灰度值。
图10表示不易产生动态图像假轮廓的9个灰度值。此处，“圆圈标记”表示对应各灰度值所点亮的子场。通过限定仅使用所述9个灰度值来显示动态图像区域的图像，可以抑制动态图像假轮廓的产生。但是在这种情况下，由于可显示的灰度值只有9个，所以这样图像显示品质将极端地降低。因此，使用所谓误差扩散法校正灰度值，即，将需显示的灰度值与实际所显示的灰度值之间的差按照适当的比率分散至周围的像素。
图11是现有技术的误差扩散法的说明图。在图11的阴影与白色圆圈所表示的像素中，将需显示的灰度值与实际显示的灰度值之间产生的误差分别按照7:1:5:3的比率分配至右邻、右下、正下、左下的像素后进行加法运算。而且，在各像素中，将需显示的灰度值与经扩散的误差进行加法运算所得的值设为需重新显示的灰度值，并从所述9个灰度值中选择与该需重新显示的灰度值最接近的灰度值，并将其设为实际所显示的灰度值。如此，使需显示的灰度值与实际显示的灰度值之间的误差扩散至周围的像素。通过依次重复所述处理，可使用9个灰度等级模拟地显示所述9个以外的灰度值。
图12是常规的图像显示装置的电路方块图。常规的图像显示装置包含：从输入图像信号中检测出动态图像区域的移动检测部102，将从周围的像素扩散的误差与输入信号进行加法运算的加法运算部106，对静态图像区域的像素所对应的与误差相加后的图像信号进行编码的静态图像编码部107，对动态图像区域的像素所对应的与误差相加后的图像信号进行编码的动态图像编码部108，根据移动检测部102的输出选择静态图像编码部107与动态图像编码部108中的任意一个的输出的选择器109，计算输入图像与输出图像之间的误差的减法运算部110，对误差设定预定加权的乘法运算部111，为将误差扩散至预定的像素中而调整时序的延迟部112，和显示图像信号的显示部113；且执行所述误差扩散操作。
然而，在常规的所述方法中，在动态图像区域与静态图像区域的边界转换编码的方法，根据图像不同，有时会在所述边界产生锐状的边缘噪声(以下，称为“转换震动”)。特别是对于物体以亮度平坦的区域作为背景移动的图像，容易产生所述转换震动。
对此，日本专利申请特开2003-69922号公报中提出以下方法，即通过由随机数使边界部分扩散并使边缘不一致的方式减轻转换震动的方法。然而所述公开专利申请公报所记载的方法中，由于仅使用随机数使动态图像区域与静态图像区域的边界分散，所以动态图像区域与静态图像区域的边界仍然残留有锐状边缘，不能完全使转换震动消失。
发明内容
本发明的图像显示方法，是一种由按照亮度加权的多个子场构成1个场，为显示灰度等级而进行控制各个子场的像素的发光或非发光的编码，且进行针对动态图像区域的像素的动态图像编码与针对静态图像区域的像素的动态图像编码的图像显示方法，其特征在于：从输入图像信号中检测出动态图像区域；通过比较所述动态图像区域的检测结果与多个阈值，在所述动态图像区域与所述静态图像区域之间设置多个过渡区域；在所述过渡区域中，选择所述动态图像编码的输出与所述静态图像编码的输出中的任意一个；在所述动态图像区域中选择所述动态图像编码的输出；在所述静态图像区域中选择所述静态图像编码的输出；在所述过渡区域中，使得在接近所述动态图像区域的过渡区域中选择所述动态图像编码的输出的概率变高，在接近所述静态图像区域的过渡区域中选择所述静态图像编码的输出的概率变高。
另外，本发明的图像显示装置，是一种由按照亮度加权的多个子场构成1个场，为显示灰度等级而进行控制各个子场的像素的发光或非发光的编码，且，具有针对动态图像区域的像素进行编码的动态图像编码部与针对静态图像区域的像素进行编码的静态图像编码部的图像显示装置；且所述图像显示装置包含：移动检测部，从输入图像信号中检测动态图像区域；过渡区域生成部，通过比较来自所述移动检测部的移动检测信号与多个阈值，在所述动态图像区域和所述静态图像区域之间生成多个过渡区域；选择部，在所述过渡区域生成部所生成的过渡区域中，选择所述动态图像编码部的输出与所述静态图像编码部的输出中的任意一个；所述选择部，在所述动态图像区域中选择所述动态图像编码部的输出，在所述静态图像区域中选择所述静态图像编码部的输出，且在所述过渡区域中，使得在接近所述动态图像区域的过渡区域中选择所述动态图像编码部的输出的概率变高，在接近所述静态图像区域的过渡区域中选择所述静态图像编码部的输出的概率变高。
附图说明
图1A是说明在本发明实施形态1的图像显示装置中抑制转换震动的方法的图。
图1B是说明在本发明实施形态1的图像显示装置中抑制转换震动的方法的图。
图2是表示本发明实施形态1的图像显示装置中像素A与像素B混合存在于过渡区域中的情况的示意图。
图3是表示本发明实施形态1的图像显示装置的构成的电路方块图。
图4是表示本发明实施形态1的图像显示装置的过渡区域生成部的构成的电路方块图。
图5A是表示说明本发明实施形态1的图像显示装置的过渡区域生成部的操作的表示移动检测信号的图。
图5B是表示说明本发明实施形态1的图像显示装置的过渡区域生成部的操作的表示经低通滤波器处理后的信号的图。
图5C是表示说明本发明实施形态1的图像显示装置的过渡区域生成部的操作的经低通滤波器处理后的信号与各阈值加以比较的图。
图6是表示本发明实施形态1的图像显示装置的转换表的一例的图。
图7是表示本发明实施形态2的图像显示装置的构成的电路方块图。
图8A是用以说明本发明实施形态2的图像显示装置的选择信号产生部的操作的、根据水平LSB信号与垂直LSB信号设定高频抖动要素的图表。
图8B是用以说明本发明实施形态2的图像显示装置的选择信号产生部的操作的、根据图8A的高频抖动要素与过渡区域生成部200的输出值设定选择信号的图表。
图9是表示本发明实施形态2的图像显示装置中像素A与像素B混合存在于过渡区域中的情况的示意图。
图10是表示难以产生动态图像假轮廓的9个灰度值的图。
图11是常规的图像显示装置中的误差扩散法的说明图。
图12是表示常规的图像显示装置的构成的电路方块图。
符号说明
102              移动检测部
106              加法运算部
107                       静态图像编码部
108                       动态图像编码部
109                       选择器
110                       减法运算部
111                       乘法运算部
112                       延迟部
113                       显示部
200                       过渡区域生成部
310                       随机数产生部
300，400                  选择部
305，405                  选择信号产生部
201                       低通滤波器电路
202，203，204，205        比较器
411                       水平计数器
412                       垂直计数器
具体实施方式
(实施形态1)
图1A、图1B是说明本发明实施形态1的图像显示装置中抑制转换震动的方法的图。如图1A所示，在显示图像中例如检测到正方形动态图像区域。本发明的实施形态1中如图1B所示，在动态图像区域与静态图像区域之间设置过渡区域，所述过渡区域混合存有作为动态图像区域而处理的像素与作为静态图像区域而处理的像素。而且，对过渡区域内的各像素进行图像信号处理，以使在过渡区域内接近动态图像区域的区域中，作为动态图像区域而处理的像素(以下，简称为“像素A”)的比率变高，在接近静态图像区域的区域中，作为静态图像区域而处理的像素(以下，简称为“像素B”)的比率变高。
图2是表示过渡区域中像素A与像素B混合存在的情况的示意图，图中字母“A”表示像素A，字母“B”表示像素B。图2左端的5列是属于动态图像区域的像素，右端的5列是属于静态图像区域的像素，中间的12列是属于过渡区域的像素。过渡区域的左端4列中像素A与像素B按照3:1的比率混合存在，中央4列按照2:2的比率混合存在，右端的4列按照1:3的比率混合存在。
如此，通过逐渐改变动态图像区域与静态图像区域的混合存在比而平滑地连接动态图像区域与静态图像区域，可抑制转换震动。
图3是表示本发明实施形态1的图像显示装置的构成的电路方块图。图像显示装置包含：从输入图像信号中检测出动态图像区域的移动检测部102，将从周围的像素所扩散的误差与输入信号进行加法运算的加法运算部106，对静态图像区域的像素所对应的与误差相加后的图像信号进行编码的静态图像编码部107，对动态图像区域的像素所对应的与误差相加后的图像信号进行编码的动态图像编码部108，计算输入图像与输出图像之间的误差的减法运算部110，对误差执行预定加权的乘法运算部111，为将误差扩散至预定的像素中而用以调整时序的延迟部112，和用以显示图像信号的显示部113。
除此之外，本发明实施形态1的图像显示装置中包含：在动态图像区域与静态图像区域之间设置过渡区域的过渡区域生成部200；产生随机数的随机数产生部310；依据随机数产生部310中所产生的随机数与由过渡区域生成部200所得到的表示过渡区域的信号，选择静态图像编码部107的输出与动态图像编码部108的输出中的任意一个的选择部300。而且选择部300具有选择信号产生部305与选择器109，选择器109依据从选择信号产生部305所输出的选择信号，选择静态图像编码部107的输出与动态图像编码部108的输出中的任意一个。选择信号产生部305在动态图像区域中选择动态图像编码部108的输出，在静态图像区域中选择静态图像编码部107的输出，另外产生如下选择信号，使得在接近动态图像区域的过渡区域中选择来自动态图像编码部108的信号的概率变高，在接近静态图像区域的过渡区域中选择来自静态图像编码部107的信号的概率变高。
图4是表示过渡区域生成部200的构成的电路方块图，图5A、图5B、图5C是用以说明过渡区域生成部200的操作的图。过渡区域生成部200包括：用以对移动检测部102所检测出的移动检测信号实施低通滤波(以下，简称为“LPF”)处理的LPF电路201，和对LPF处理后的信号与预定的阈值进行比较的4个比较器202、203、204、205。此处，将比较器202、203、204、205的阈值分别设为阈值a、阈值b、阈值c、阈值d，且满足阈值a>阈值b>阈值c>阈值d。若移动检测信号例如为如图5A所示的信号，则LPF处理后的信号如图5B所示。而且LPF处理后的信号在比较器202、203、204、205与各个阈值相比较。此时，如图5C所示，LPF处理后的信号若大于阈值a则为动态图像区域，若小于等于阈值a且大于阈值b则为接近动态图像区域的过渡区域，若小于等于阈值b且大于阈值c则为中间附近的过渡区域，若小于等于阈值c且大于阈值d则为接近静态图像区域的过渡区域，若小于等于阈值d则为静态图像区域。以下为方便说明而分配二进制数，当LPF处理后的信号大于等于阈值a时将比较器202的输出设为“1”，当所述信号小于阈值a时则设为“0”。关于其他比较器203、204、205的输出也同样地分配二进制数。而且，依次排列比较器202、203、204、205的各输出的二进制数以构成4位的二进制数，以便使比较器202的输出成为MSB，使比较器205的输出成为LSB。所述4位的信号若为“15(十进制数)”则是动态图像区域，若为“7(十进制数)”则是接近动态图像区域的过渡区域，若为“3”则是中间附近的过渡区域，若为“1(十进制数)”则是接近静态图像区域的过渡区域，若为“0(十进制数)”则是静态图像区域。
选择信号产生部305由转换表构成，所述转换表输入随机数产生部310所产生的2位的随机数、和表示过渡区域生成部200所生成的过渡区域的4位的信号，并输出选择信号。图6表示转换表的一例。如图6所示转换表，在动态图像区域中始终输出“1”，在接近动态图像区域的过渡区域中按照4个像素中3个像素的比率输出“1”，在过渡区域的中间附近按照4个像素中2个像素的比率输出“1”，在接近静态图像区域的过渡区域中按照4个像素中1个像素的比率输出“1”，在静态图像区域中始终输出“0”。而且，若选择信号为“1”，则选择器109选择来自动态图像编码部108的输出信号，若选择信号为“0”，则选择器109选择来自静态图像编码部107的输出信号。
根据以上构成，在动态图像区域与静态图像区域之间逐渐转换编码方法，所以可抑制转换震动，从而可以提高图像显示品质。
还有，实施形态1中，进行说明的在过渡区域的编码方法是分3个阶段变化，但是本发明并不限定于此，通过设置使动态图像区域与静态图像区域之间平稳地连接的过渡区域，并使不同的编码方法混合存在于过渡区域内，可抑制转换震动。
另外，即使为分3个阶段变化时，也并不限定于使各过渡区域中的编码方法的混合比为3:1、2:2、1:3，例如也可设定为4:1、1:1、1:4等。
另外，实施形态1中，作为动态图像区域的编码方法，对限定灰度值而使用误差扩散处理以补足减少的灰度等级的方法进行了说明，但是本发明并不限定于此，也可根据高频抖动处理而补足灰度等级，或者一并使用误差扩散处理与高频抖动处理而补足灰度等级。
另外，实施形态1中，对移动检测信号实施LPF处理后，使用比较器生成过渡区域，但是本发明并不限定于此，也可通过对移动检测信号重复实施粗线化处理而生成过渡区域。
(实施形态2)
图7是表示本发明实施形态2的图像显示装置的构成的电路方块图。图7中与图3相同的构成要素使用相同的附图标记并且省略说明。
在实施形态2中，取代图3的随机数产生部310，而包含：水平计数器411，其计数与输入图像信号同步的时钟脉冲；垂直计数器412，其计数与水平同步信号同步的时钟脉冲；和选择部400，产生选择来自静态图像编码部107的输出信号和来自动态图像编码部108的输出信号中的任意一个的选择信号。选择部400依据作为水平计数器411的输出的LSB的水平LSB信号、作为垂直计数器412的输出的LSB的垂直LSB信号、和从过渡区域生成部200所输出的4位的信号，而产生选择信号。
图8A是根据水平LSB信号与垂直LSB信号设定高频抖动要素的图表，用以说明本发明实施形态2的图像显示装置的选择信号产生部405的操作。图8B是根据图8A的高频抖动要素和过渡区域生成部200的输出值设定选择信号的图表。图8A的标记为“0”、“1”、“2”、“3”的正方形表示图像显示装置的各像素。输入图像信号被依次输入，并且按照从左端的像素到右端的像素，从上端的像素到下端的像素的顺序对应显示。水平计数器411的水平LSB信号与图像信号的输入同步并从左端的像素依次取0、1、0、1、...的值。另外，垂直计数器412的垂直LSB信号从上端的像素依次取0、1、0、1、...的值。通过使用算式
2×(水平LSB信号XOR垂直LSB信号)+(水平LSB信号)
对所述值进行计算，从而可以根据图像显示装置上的位置，在各像素中设定0～3中的任一个值(以下，称作“高频抖动要素”)。
图8A的各像素中所标记的值为高频抖动要素。所述高频抖动要素是仅由各像素的显示装置上的位置而决定的值。选择信号产生部405根据所述高频抖动要素和从过渡区域生成部200所输出的4位信号而如图8B所示产生选择信号。
图9是表示像素A与像素B混合存在于过渡区域中的情况的示意图。通过使用如以上操作所产生的选择信号，像素A与像素B混合存在于过渡区域中。而且与实施形态1同样地，接近动态图像区域的过渡区域中像素A与像素B按照3:1的比混合存在，过渡区域的中央部分中像素A与像素B按照2:2的比混合存在，接近静态图像区域的过渡区域中像素A与像素B按照1:3的比混合存在。
根据以上构成，在动态图像区域与静态图像区域之间逐渐转换编码方法，所以可抑制转换震动，并且可提高图像的显示品质。
另外，在实施形态2中使高频抖动要素为0～3的4个值，但是本发明并不限定于此，可根据过渡区域中使混合存在比变化的级数而改变高频抖动要素。
工业实用性
根据本发明的图像显示方法和图像显示装置，可抑制动态图像假轮廓，且可使动态图像区域与静态图像区域平稳地连接并抑制转换震动，并且可提高图像显示品质。因此，在由按照亮度加权的多个子场构成1个区域，进行控制各子场的像素的发光或非发光的编码，显示灰度值的图像显示方法和图像显示装置等中有用。

Claims (6)

1.一种图像显示方法，
由按照亮度加权的多个子场构成1个场，为显示灰度等级而进行控制各个子场的像素的发光或非发光的编码，且，进行针对动态图像区域的像素的动态图像编码和针对静态图像区域的像素的静态图像编码，其特征在于：
从输入图像信号中检测出动态图像区域；
通过比较所述动态图像区域的检测结果与多个阈值，在所述动态图像区域与所述静态图像区域之间设置多个过渡区域；
在所述过渡区域中，选择所述动态图像编码的输出与所述静态图像编码的输出中的任意一个；
在所述动态图像区域中选择所述动态图像编码的输出；
在所述静态图像区域中选择所述静态图像编码的输出；
在所述过渡区域中，使得在接近所述动态图像区域的过渡区域中选择所述动态图像编码的输出的概率变高，在接近所述静态图像区域的过渡区域中选择所述静态图像编码的输出的概率变高。
2.根据权利要求1所述的图像显示方法，其特征在于：
在所述过渡区域中，依据随机数产生部中所产生的随机数，使得针对所述动态图像区域的像素进行了编码的像素，与针对所述静态图像区域的像素进行了编码的像素混合存在。
3.根据权利要求1所述的图像显示方法，其特征在于：
在所述过渡区域中，依据计数与输入图像信号同步的时钟脉冲的计数器的计数值，使得针对所述动态图像区域的像素进行了编码的像素，与针对所述静态图像区域的像素进行了编码的像素混合存在。
4.一种图像显示装置，
由按照亮度加权的多个子场构成1个场，为显示灰度等级而进行控制各个子场的像素的发光或非发光的编码，且，具有针对动态图像区域的像素进行编码的动态图像编码部和针对静态图像区域的像素进行编码的静态图像编码部，其特征在于包括：
移动检测部，从输入图像信号中检测动态图像区域；
过渡区域生成部，通过比较来自所述移动检测部的移动检测信号与多个阈值，在所述动态图像区域和所述静态图像区域之间生成多个过渡区域；
选择部，在所述过渡区域生成部所生成的过渡区域中，选择所述动态图像编码部的输出与所述静态图像编码部的输出中的任意一个；
所述选择部，在所述动态图像区域中选择所述动态图像编码部的输出，在所述静态图像区域中选择所述静态图像编码部的输出，且在所述过渡区域中，使得在接近所述动态图像区域的过渡区域中选择所述动态图像编码部的输出的概率变高，在接近所述静态图像区域的过渡区域中选择所述静态图像编码部的输出的概率变高。
5.根据权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于：
更包含产生随机数的随机数产生部，且
所述选择部在所述过渡区域中，依据所述随机数产生部中所产生的随机数而不规则地选择所述动态图像编码部的输出和所述静态图像编码部的输出中的任意一个。
6.根据权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于：
更包含计数与输入图像信号同步的时钟脉冲的计数器，且
所述选择部在所述过渡区域中，依据所述计数器的输出规则地选择所述动态图像编码部的输出与所述静态图像编码部的输出中的任意一个。
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