CN101441849B - 降低ac-pdp的图像动态伪轮廓的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低交流型等离子显示器的图像动态伪轮廓的方法及系统。其中，该方法包括以下步骤：将每帧图像分成多个子场；统计每帧图像发生图像动态伪轮廓的数量和概率；根据统计结果，对每帧图像的像素数据进行优化编码，并将优化编码产生的误差扩散到邻近像素。本发明通过对帧图像的灰度数据编码进行优化，抑制了动态伪轮廓的显示。

Description

降低AC-PDP的图像动态伪轮廓的方法及系统

技术领域

本发明涉及显示器领域，更具体地涉及一种降低交流型等离子显示器的动态轮廓的方法。

背景技术

交流型等离子显示器(AC-PDP)采用多子场显示技术来实现图像的多灰度级显示。不同的子场具有不同的权重(表现为不同子场的维持脉冲数不同)。通过不同权重的子场组合实现多灰度的图像显示。

多子场显示技术在运动图像中存在伪轮廓的问题。这是由于：一方面，人眼的生理特性会随着物体的运动而移动；另一方面，视觉的积分效应。人眼对于图像和色彩的感应是对一段时间内色彩和亮度的积分。因此，在采用多子场实现图像多灰度等级实现时，对于运动图像，会出现图像的某些地方或明或暗的现象，一旦运动图像停止运动，这种现象也会消失。这种忽明忽暗的现象就称之为动态伪轮廓现象。动态伪轮廓现象是显示技术原理上的问题，下面作进一步的解释。

若一场图像分为八个子场：SF1，SF2，SF3，SF4，SF5，SF6，SF7，SF8.权重分别为：1，2，4，8，16，32，64，128。假设一幅图像从左到右运动，在运动图像上有两个灰度等级127和128。在上述子场权重下，灰度等级为127的编码为11111110，灰度等级为128的编码为00000001。当灰度等级从127过渡到128时，显示灰度127的第八子场是不点亮的，而灰度128的第一，二，三，四，五，六，七子场也是非点亮状态。因此，由于灰度127的显示子场顺序从第一子场，第二子场，一直到第八子场。那么，第八子场之后，为非点亮状态，进入到显示灰度128的第一，二，三，四，五，六，七子场仍然为非点亮状态，这样，从灰度127的第八子场以上到灰度128的第七子场。人眼对图像的积分灰度为0，出现暗条纹，如图3。同样的机理，图像从左向右运动时，也会出现亮条纹。这种暗条纹，亮条纹即为动态伪轮廓。

由上述原理可以看出，动态伪轮廓产生于图像帧之间，相邻帧之间不同的灰度过渡人眼积分了多次，假如人眼感觉到的亮度以一场时间的积分结果为例。由图2知，以八子场为例，相邻场不同灰度转换期间，人眼已经积分了八次，每次即感知一个灰度级，如果这八次感知的灰度级大大的偏离了显示灰度等级，人眼即感觉到了动态伪轮廓。比如：127过渡到128，按第一子场到第八子场的排列顺序编码为11111110和00000001，以图形式八次积分的结果分别为127，63，31，15，7，3，1，0，128。这个过程里当积分结果为0时，由于严重偏离了显示灰度级，人眼即感受到了动态伪轮廓。因此如何检测到图像的动态伪轮廓，并对灰度编码做出相应的优化措施对提高图像质量作用很明显。

发明内容

本发明提供了一种降低交流型等离子显示器的图像动态伪轮廓的方法及系统，以降低交流型等离子显示器的图像伪轮廓。

根据本发明实施例的降低交流型等离子显示器的图像动态伪轮廓的方法，包括以下步骤：将每帧图像分成多个子场；统计每帧图像发生图像动态伪轮廓的数量和概率；根据统计结果，对每帧图像的像素数据进行优化编码，并在存在优化编码产生的误差的情况下，将优化编码产生的误差扩散到邻近像素。

其中，通过以下像素数据优化编码方法，对每帧图像的像素数据进行优化编码：若灰度数据编码为1的最大子场为n，则将第一子场到第n子场的灰度数据编码都设置为1；若灰度数据编码为1的最大子场为n，则将第一子场到第n子场中的灰度数据编码为0的子场以外的子场的灰度数据编码都设置为1；若灰度数据编码为0或1的最大子场为n，则将第一子场到第n子场中的灰度数据编码为0的子场以外的子场的灰度数据编码都设置为1。

其中，灰度数据编码1的子场为处于点亮状态的子场，灰度数据编码为0的子场为处于非点亮状态的子场。

其中，当每帧图像不具有符合相应优化编码规则的灰度数据编码时，通过以下方式对每帧图像的灰度等级进行转换：灰度等级＝邻近灰度等级+转换灰度误差，并将转换灰度误差扩散到邻近像素。

根据本发明实施例的降低交流型等离子显示器的图像动态伪轮廓的系统包括：动态伪轮廓检测器，用于通过计算，比较一帧图像和前一帧图像的发光模式，以检测帧图像的伪轮廓；以及阈值比较器，用于通过将预定阈值与动态伪轮廓检测器的检测结果进行比较，来确定帧图像的像素数据优化编码方法，以对帧图像的像素数据进行优化。

其中，通过以下像素数据优化编码方法，对帧图像的像素数据进行优化编码：若灰度数据编码为1的最大子场为n，则将第一子场到第n子场的灰度数据编码都设置为1；若灰度数据编码为1的最大子场为n，则将第一子场到第n子场中的灰度数据编码为0的子场都设置为1，或者将全部子场都设置为1，并保留一个为0的子场编码，保留为0的子场位置满足灰度编码优化后其灰度值和优化前的灰度值差值最小；若灰度数据编码为1的最大子场为n，则将第一子场到第n子场中的灰度数据编码为0的子场都设置为1，或者将全部子场都设置为1，并保留一个或者两个为0的子场编码，保留为0的子场位置满足灰度编码优化后其灰度值和优化前的灰度值差值最小。

其中，灰度数据编码1的子场为处于点亮状态的子场，灰度数据编码为0的子场为处于非点亮状态的子场。

根据本发明实施例的降低交流型等离子显示器的图像动态伪轮廓的系统还包括误差扩散器，用于在帧图像不具有符合相应像素数据优化编码方法的灰度数据编码时，通过以下方式对帧图像的灰度等级进行转换：灰度等级＝邻近灰度等级+转换灰度误差，并将转换灰度误差扩散到邻近像素。

按照动态伪轮廓的积分产生机理，诸如编码11100000和11111100(第一子场到第八子场排列)之间的过渡是可以抑制伪轮廓的。本发明通过对帧图像的灰度数据编码进行优化，抑制了动态伪轮廓的显示。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的降低交流型等离子显示器的图像动态伪轮廓的方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的降低交流型等离子显示器的图像动态伪轮廓的系统的总体实现原理图；

图3是人眼对过渡灰度的灰度积分示意图；

图4是人眼对灰度127变化到128的积分结果变化曲线图；

图5是根据本发明实施例的误差扩散示意图；以及

图6是根据本发明实施例的误差累加示意图。

具体实施方式

下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。

参考图1，说明根据本发明实施例的降低交流型等离子显示器的图像动态伪轮廓的方法。如图1所示，该方法包括以下步骤：S102，将每帧图像分成多个子场；S104，统计每帧图像发生图像动态伪轮廓的数量和概率；以及S106，根据统计结果，对每帧图像的像素数据进行优化编码，并在存在优化编码产生的误差的情况下，将优化编码产生的误差扩散到邻近像素。

其中，可以基于以下三种像素数据优化编码方法，对某帧图像的像素数据进行优化编码：

(1)若灰度数据编码为1的最大子场为n，则将第一子场到第n子场的灰度数据编码都设置为1。即，某帧图像的灰度数据编码的第1到n位都为1。

(2)若灰度数据编码为1的最大子场为n，则将第一子场到第n子场中的灰度数据编码为0的子场以外的子场的灰度数据编码都设置为1。即，某帧图像的灰度数据编码的第1到n位中，除了一个为0值外，其余都为1值。

(3)若灰度数据编码的最大子场为n，则将第一子场到第n子场中的灰度数据编码为0的子场以外的子场的灰度数据编码都设置为1。即，某帧图像的灰度数据编码的第1到n位除了两个为0值外，其余都为1值。

其中，灰度数据编码为1的子场为处于点亮状态的子场，灰度数据编码为0的子场为处于非点亮状态的子场。

像素数据优化编码方法(1)的方法为：对不同灰度等级的所有可能编码按照上述编码方案(1)进行选择。若该灰度等级有符合(1)编码方案的编码方式，则把该编码方式作为该灰度等级的显示编码，若没有，则将该灰度等级转换为具有(1)编码形式的邻近灰度等级编码为显示编码，转化形式：灰度等级＝邻近灰度等级+转换灰度误差。输出显示灰度，若存在转换灰度误差，则以图5所示的方式扩散出去。

像素数据优化编码方法(2)的方法为：对不同灰度等级的所有可能编码按照上述编码方案(1)、(2)进行选择。若该灰度等级有符合(1)编码方案的编码方式，则把该编码方式作为该灰度等级的显示编码。反之，则查找所有编码方式是否有符合(2)编码方案。若某一灰度等级的二种方案的编码都没有，则将该灰度等级转换为具有上述二种编码形式的邻近灰度等级编码为显示编码，转化形式：灰度等级＝邻近灰度等级+转换灰度误差。输出显示灰度，若存在转换灰度误差，则以图5所示的方式扩散出去。

像素数据优化编码方法(3)的方法为：对不同灰度等级的所有可能编码按照上述编码方案(1)、(2)、(3)进行选择。若该灰度等级有符合(1)编码方案的编码方式，则把该编码方式作为该灰度等级的显示编码。反之，则查找所有编码方式是否有符合(2)编码方案；反之，则查找所有编码方式是否有符合(3)编码方案。若某一灰度等级的三种方案的编码都没有，则将该灰度等级转换为具有上述三种编码形式的邻近灰度等级编码为显示编码，转化形式：灰度等级＝邻近灰度等级+转换灰度误差。输出显示灰度，若存在转换灰度误差，则以图5所示的方式扩散出去。

用于实现上述方法的系统如图2所示。其中，对输入的帧图像数据一方面要和前一帧图像数据进行计算以检测动态伪轮廓，另一方面需要存储在帧存中，以备和后一帧图像进行计算。因此，需要两个帧存来做乒乓存储操作。首先，一场图像数据输入之后，存储在帧存1中，同时输入动态伪轮廓检测器。与此同时，从另外一个帧存2中读出前一场的图像数据并输入动态伪轮廓检测器。动态伪轮廓检测器的检测计算原则：检测动态伪轮廓是以场图像为单位进行，场图像检测公式如下：

$D\left(\mathrm{frame}\right)=\frac{1}{M\×N}\underset{x=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\left(\right|\mathrm{Bi}-\mathrm{Bj}|*\mathrm{SP}-|i-j\left|\right)(x,y)---\left(1\right)$

其中，D(frame)为场图像的最终检测值，X、Y为场图像的像素位置坐标，i、j分别指相邻场显示的灰度等级。其中，i为当前场显示的灰度等级，j表示前一场显示的灰度等级。其中，SP指已决定的子场权重向量，Bi、Bj分别指亮度等级i、j在子场向量SP下的对应子场编码向量。N为交流型等离子显示器每帧图像实际显示的行数，M为交流型等离子显示器每行实际显示的亚像素数量，R、G、B三种基色相对独立。

通过比较预定阈值和D(frame)计算值的大小，确定查找哪一张灰度查找表。根据本发明的实施例中设置了三种优化编码方案的三张灰度查找表。其中，灰度查找表的设置如下：

灰度查找表(a)具有0到255灰度等级的编码。

灰度查找表(b)选取如下编码的灰度等级：

(1)若灰度数据编码为1的最大子场为n，则将第一子场到第n子场的灰度数据编码都设置为1。即，某帧图像的灰度数据编码的第1到n位者为1。

(2)若灰度数据编码为1的最大子场为n，则将第一子场到第n子场中的灰度数据编码为0的子场以外的子场的灰度数据编码都设置为1。即，某帧图像的灰度数据编码的第1到n位除了一个为0值外，其余都为1值。

(3)若灰度数据编码的最大子场为n，则将第一子场到第n子场中的两个灰度数据编码为0的子场以外的子场的灰度数据编码都设置为1。即，某帧图像的灰度数据编码的第1到n位除了两个为0值外，其余都为1值。

其中，灰度数据编码为1的子场为处于点亮状态的子场，灰度数据编码为0的子场为处于非点亮状态的子场。

其中，灰度等级编码选取原则为：在某一确定的子场权重排列下，某一灰度等级有多种编码形式，首先选取符合(1)编码形式的灰度数据编码。若无，则选取符合(2)编码形式的灰度数据编码，否则选取符合(3)编码形式的灰度数据编码。三者均无，则将该灰度等级转换为具有上述三种编码形式的邻近灰度等级。转化形式为：灰度等级＝邻近灰度等级+转换灰度误差。比如，在子场权重排列为(1，2，4，8，14，22，30，35，39，46，54)的情况下，126灰度等级没有上述编码形式的灰度数据编码，而其邻近的125灰度等级则具有上述编码形式00110111111(子场权重由高到低)，则将126灰度等级转换为126＝125+1，即是说，将灰度等级126的灰度数据编码转换为125的灰度数据编码，并上转换灰度误差编码。制成灰度查找表(b)的形式是任何一个灰度等级均为编码+转换灰度误差。具有上述编码形式的灰度等级的转换灰度误差为0。所以，灰度查找表(b)中，126和125的编码形式为0011011111101和0011011111100。最低两位为转换误差，126的灰度编码误差为01，125的灰度编码误差为00。例如，图4示出了人眼对灰度127变化到128的积分结果变化曲线图。

灰度查找表(c)选取如下编码的灰度等级：

(1)若灰度数据编码为1的最大子场为n，则将第一子场到第n子场的灰度数据编码都设置为1。即，某帧图像的灰度数据编码的第1到n位者为1。

(2)若灰度数据编码为1的最大子场为n，则将第一子场到第n子场中的灰度数据编码为0的子场以外的子场的灰度数据编码都设置为1。即，某帧图像的灰度数据编码的第1到n位除了一个为0值外，其余都为1值。

其中，灰度数据编码为1的子场为处于点亮状态的子场，灰度数据编码为0的子场为处于非点亮状态的子场。

由上述选取原则可以看出，灰度查找表(c)本质是灰度查找表(b)的子集。因此，它们的编码制表类似。但是，由于转换灰度误差值会增大，所以对转换灰度误差的编码宽度也会相应增大到四比特。

根据D(frame)计算值来确定选择查找表。选取原则如下：如果D(frame)＝＜7，则查找灰度查找表(a)；如果7＜D(frame)＝＜20，则查找灰度查找表(b)；以及如果D(frame)＞20，则查找灰度查找表(c)。

如果交流型等离子显示器显示静态图像，择根据计算原理可知，如果D(frame)小于等于7，人眼感觉到整屏图像伪轮廓现象的概率很小或者感觉到伪轮廓现象很微弱以致于很难识别出来，则查找灰度查找表(a)；若D(frame)的计算值在7到20之间，人眼可以比较明显地感觉到动态伪轮廓现象，则查找灰度查找表(b)；如果D(frame)的计算值大于20，人眼感觉到动态伪轮廓的现象已经很明显，则查找灰度查找表(c)。图2中的阈值比较器即作上述判断使用以确定每一场图像数据查找哪一张灰度查找表。

由于灰度查找表(b)和(c)存在灰度的转换误差，因此，为了避免图像灰度的损失，对转换的灰度误差通过误差扩散器扩散到邻近像素点。扩散原理如图5，扩散系数分别为1/16、3/16、5/16、7/16。即，每一个像素点即累加左上角各像素点以1/16、3/16、5/16、7/16比例扩散来的误差，又把自身的转换灰度误差以比例1/16、3/16、5/16、7/16向右下角像素点扩散。而灰度查找表(a)具有0到255灰度等级的准确编码，不存在转换灰度误差，因此也不存在误差扩散器。由图1可知，图像灰度数据进行灰度查找之前首先经过累加误差，误差累加原理由图6可以看到。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种降低交流型等离子显示器的图像动态伪轮廓的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将每帧图像分成多个子场；

统计所述每帧图像发生图像动态伪轮廓的数量和概率；

根据统计结果，对所述每帧图像的像素数据进行优化编码，并在存在优化编码产生的误差的情况下，将优化编码产生的误差扩散到邻近像素；其中，

通过以下任意一种像素数据优化编码方法，对所述每帧图像的像素数据进行优化编码：

若灰度数据编码为1的最大子场为n，则将第一子场到第n子场的灰度数据编码都设置为1；或者

若灰度数据编码为1的最大子场为n，则将灰度数据编码的第1位到n位除了一个为0的子场以外的子场的灰度数据编码都设置为1，且该为0的子场位置满足灰度编码优化后其灰度值和优化前的灰度值差值最小；或者

若灰度数据编码为0或1的最大子场为n，则将灰度数据编码的第1位到n位除了两个为0的子场以外的子场的灰度数据编码都设置为1，且该为0的子场位置满足灰度编码优化后其灰度值和优化前的灰度值差值最小。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，灰度数据编码为1的子场为处于点亮状态的子场，灰度数据编码为0的子场为处于非点亮状态的子场。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述每帧图像不具有符合相应优化编码方法的灰度数据编码时，通过以下方式对所述每帧图像的灰度等级进行转换：灰度等级＝邻近灰度等级+转换灰度误差，并将所述转换灰度误差扩散到所述邻近像素。

4.一种降低交流型等离子显示器的图像动态伪轮廓的系统，其特征在于，包括：

动态伪轮廓检测器，用于通过计算，比较一帧图像和前一帧图像的发光模式，以检测帧图像的伪轮廓；以及

阈值比较器，用于通过将预定阈值与所述动态伪轮廓检测器的检测结果进行比较，来确定所述帧图像的像素数据优化编码方法，以对所述帧图像的像素数据进行优化；其中，

通过以下任意一种像素数据优化编码方法，对所述帧图像的像素数据进行优化编码：

若灰度数据编码为1的最大子场为n，则将第一子场到第n子场的灰度数据编码都设置为1；或者

若灰度数据编码为1的最大子场为n，则将全部子场都设置为1，并保留一个为0的子场编码，保留为0的子场位置满足以下条件：灰度编码优化后其灰度值和优化前的灰度值差值最小；或者

若灰度数据编码为1的最大子场为n，则将全部子场都设置为1，并保留两个为0的子场编码，保留为0的子场位置满足以下条件：灰度编码优化后其灰度值和优化前的灰度值差值最小。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，灰度数据编码为1的子场为处于点亮状态的子场，灰度数据编码为0的子场为处于非点亮状态的子场。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括误差扩散器，用于在所述帧图像不具有符合相应像素数据优化编码方法的灰度数据编码时，通过以下方式对所述帧图像的灰度等级进行转换：灰度等级＝邻近灰度等级+转换灰度误差，并将所述转换灰度误差扩散到邻近像素。

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