CN101763812A - 用于等离子显示器的改善动态伪轮廓的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于等离子显示器的改善动态伪轮廓的装置，包括：帧存储器模块、计算电路和抖动施加电路，其中，帧存储器模块用于存储前一帧图像的灰度数据；计算电路用于根据存储的前一帧图像的灰度数据和当前帧图像数据计算平均动态图像失真值；抖动施加电路用于根据平均动态图像失真值确定抖动幅值，并把抖动幅值施加到当前帧图像数据。本发明还公开了一种用于等离子显示器的改善动态伪轮廓的方法，包括以下步骤：存储前一帧图像的灰度数据；根据存储的前一帧图像的灰度数据和当前帧图像数据计算平均动态图像失真值；根据平均动态图像失真值确定抖动幅值，并把抖动幅值施加到当前帧图像数据。
Description
技术领域
本发明涉及等离子显示器领域，具体而言，涉及一种用于等离子显示器的改善动态伪轮廓的装置和方法。
背景技术
交流型等离子显示器(AC Plasma Display Panel)为了实现图像的多灰度等级显示，通常将一帧图像分成多个子场来显示，不同的子场具有不同的权重(对应到电路实现中即是维持其维持发光脉冲重复次数)，通过不同权重子场的组合可以实现图像的多灰度等级显示。
以交流型等离子显示器的图像被分成8个子场(Subfield，SF)显示为例，这八个子场的权重关系为SF1∶SF2∶SF3∶SF4∶SF5∶SF6∶SF7∶SF8＝1∶2∶4∶8∶16∶32∶64∶128。通过这8个子场的不同组合即可获得0～255之间的共256个灰度等级。比如实现灰度等级0时，SF1-SF8全部熄灭(OFF)，不产生放电发光；需要产生灰度等级127时，SF1-SF7全部点亮(ON)，而SF8熄灭(OFF)；当需要产生灰度255时，SF 1-SF8全部点亮(ON)。
然而，在采用上述方式实现图像的多灰度等级的显示装置中，会出现所谓的动态伪轮廓现象(Dynamic False Contour，DFC)，即在显示图像时，会产生灰度或者色彩的紊乱。动态伪轮廓是采用子场显示方式和人眼视觉生理特性综合作用的结果，下面结合人眼视觉生理特性来介绍产生动态伪轮廓的机理。
人眼有以下的生理特性：一是视觉的暂留效应，这会导致人眼对图像的灰度或色彩的感受是一段时间内亮度或色彩感受总和的累加或积分；二是观察者的视点会随运动物体而移动，确切地讲就是人眼在观察静止图像时，随着时间的推移，视点将只对空间上的同一位置上所发出的光进行积分，而在观察运动图像时，视点将随时间的推移，在不同的时间段中对沿着图像的运动方向上的所有像素点所发出的光进行积分。下面来结合这两个视觉特性来分析伪轮廓的产生原因。
仍以8个子场显示为例。假定屏幕上有一从左向右运动的图像，而且图像上仅有两个相邻的灰度级127和128，128在左，127在右。根据子场的显示原理，在显示灰度127时，SF1～SF7点亮(ON)，而SF8熄灭(OFF)，即在每一帧显示时间的约前7/8部分进行显示；在显示灰度128时，SF 1～SF7熄灭(OFF)，SF8点亮(ON)，即只在每一帧显示时间的约后1/8时间显示。现在再假定图像的运动速度为每帧8个像素，按照人眼的视觉特性，视点将会对沿着运动方向上的连续的8个像素点在不同时间段所发出的光进行累积。按照上述原则，会出现这样的情况：即在某些视点的积分路径上，其所要积分的象素点在其积分时间段内全都处于熄灭状态，在视网膜上留下一条黑色的暗区，此暗区所表现出的灰度等级为0，因此我们会感觉到一条原本并不存在的暗线。这种情况就是动态伪轮廓现象，同时由于此处所产生的影像的灰度小于原始的灰度，所以也把它称为负极性的动态伪轮廓。
基于同样的分析，若图像从右向左运动，且运动速度也为每帧8个像素，则在某些视点的积分路径上，会出现连续点亮的象素状态，这种情况下，在128和127两个灰度交界处，人眼会感受到一条原本不存在的亮区(灰度等级为255)。把这种情况称为正极性的动态伪轮廓。
但是若相邻的灰度级是63和127，并且按照与前面类似的情况运动，此时却不会有灰度级的紊乱出现(即不会观察到除63和127以外的其它灰度级)，这主要是由于组成这两个灰度级的发光子场都是连续排列的，中间不会出现间断：在显示63时，SF1～SF6点亮，SF7～SF8熄灭；显示127时，SF1～SF7点亮，SF8熄灭。
通过上述分析可知，子场发光在时间分布上的不均匀性是产生动态伪轮廓的根本原因，这是一种原理上的弊病，无法从根本上彻底消除，我们只能采取一些恰当的措施，尽量在不损害原图像质量的情况下对伪轮廓加以抑制，使人眼不易察觉出来。
现在已经提供了如下的方法来减小动态伪轮廓的影响：清除(Clear)法，运动补偿法，误差扩散法。
在实现本发明过程中，发明人发现Clear法和误差扩散法都是在牺牲了图像灰度级的条件下来抑制伪轮廓的，虽然运动补偿法不用损失灰度级，但是其算法本身就很难实现，较难找到一个对任意图像都比较有效的运动补偿方法。
发明内容
本发明旨在提供一种用于等离子显示器的改善动态伪轮廓的装置，能够解决现有技术中较难找到一个对任意图像都比较有效的运动补偿方法的问题。
在本发明的实施例中，提供了一种用于等离子显示器的改善动态伪轮廓的装置，包括：帧存储器模块、计算电路和抖动施加电路，其中
帧存储器模块用于存储前一帧图像的灰度数据；计算电路用于根据存储的前一帧图像的灰度数据和当前帧图像数据计算平均动态图像失真MPD(Moving Picture Destroy，动态图像失真)值；抖动施加电路用于根据平均动态图像失真MPD值确定抖动幅值N，并把抖动幅值N施加到当前帧图像数据。
可选的，在上述的装置中，帧存储器模块包括帧存储器和读写接口。
可选的，在上述的装置中，计算平均动态图像失真MPD值具体包括：计算电路把前一帧图像和当前帧图像分别分成连续的M*M大小的方块区域，M为正整数；依次比较前一帧图像和当前帧图像处于相同位置的方块中的像素的灰度，计算出每一个像素的MPD值，然后把属于同一个方块区域内的全部像素的MPD值求平均计算出其平均动态图像失真MPD值。
可选的，在上述的装置中，M为4或8。
可选的，在上述的装置中，计算每一个像素的MPD值具体包括：对前一帧图像和当前帧图像对应像素灰度级的二进制子场编码求异或得到向量a，然后把向量a同子场权重向量SF相乘得到数b，最后再把b同两像素的灰度差的绝对值相减，得到当前像素的MPD值。
可选的，在上述的装置中，抖动幅值N的确定具体包括：当平均动态图像失真MPD值小于等于2时，抖动幅值N为0；当平均动态图像失真MPD值大于2且小于等于4时，抖动幅值N为1；当平均动态图像失真MPD值大于4且小于等于6时，抖动幅值N为2；当平均动态图像失真MPD值大于6且小于等于8时，抖动幅值N为3；当平均动态图像失真MPD值大于8且小于等于10时，抖动幅值N为4；当平均动态图像失真MPD值大于10且小于等于12时，抖动幅值N为5；当平均动态图像失真MPD值大于12时，抖动幅值N为6。
可选的，在上述的装置中，把抖动幅值N施加到当前帧图像数据具体包括：依据奇偶帧信息和当前像素所处位置信息来共同判断当前像素的灰度级是应该加上抖动幅值N还是减去抖动幅值N，然后按照预先设定的掩模分奇偶帧交替对待处理的图像方块区域施加抖动。
在本发明的实施例中，还提供了一种用于等离子显示器的改善动态伪轮廓的方法，包括以下步骤：存储前一帧图像的灰度数据；根据存储的前一帧图像的灰度数据和当前帧图像数据计算平均动态图像失真MPD值；根据平均动态图像失真MPD值确定抖动幅值N，并把抖动幅值N施加到当前帧图像数据。
可选的，在上述的方法中，计算平均动态图像失真MPD值具体包括：把前一帧图像和当前帧图像分别分成连续的M*M大小的方块区域；依次比较前一帧图像和当前帧图像处于相同位置的方块中的像素的灰度，计算出每一个像素的MPD值，然后把属于同一个方块区域内的全部像素的MPD值求平均计算出其平均动态图像失真MPD值。
可选地，每一个像素的MPD值的计算公式为：
dmpd(Bi，Bj，SF)＝|Bi-Bj|·SFT-|i-j|
其中，dmpd(Bi，Bj，SF)为所述当前帧像素(i)相对于所述前一帧对应像素(j)的动态图像失真值，Bi，Bj，SF分别是当前帧像素灰度级的二进制子场编码、前一帧对应像素灰度级的二进制子场编码和子场权重向量，i和j是对应像素的灰度级。
上述实施例把输入的图像和数据被分流成3组，一组送往帧存储器模块，这一组数据在帧存储器中被存储起来，供下一帧计算MPD时使用；第二组数据被送往计算电路，用它和前一帧的数据进行比较，计算出平均MPD值；第三组数据被送往抖动施加电路，此电路依据平均动态图像失真MPD值来确定抖动幅值N，然后把抖动幅值N施加到第三组数据流上，将原本集中的伪轮廓打散，使伪轮廓在不同的时间出现在图像不同的位置上，或者说在同一位置上，伪轮廓总是正负极性交替出现的，在人眼看来，它们相互抵消，因此就察觉不到伪轮廓的存在了，从而在没有较大增加硬件电路复杂度的情况下，通过一种简单有效且易于实现的抑制动态伪轮廓的装置，使彩色等离子显示器中动态伪轮廓对图像的影响降低到一个人眼可以承受的范围内，克服了现有技术中较难找到一个对任意图像都比较有效的运动补偿方法大问题。
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示出了根据本发明的一个实施例的用于等离子显示器的改善动态伪轮廓的装置示意图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的抖动幅值N的确定方法示意图；
图3示出了根据本发明的一个实施例的当图像分块大小为8×8大小时的两种抖动图案示意图；
图4示出了根据本发明的一个实施例的用于等离子显示器的改善动态伪轮廓的方法流程图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于等离子显示器的改善动态伪轮廓的装置示意图，具体包括：帧存储器模块、计算电路和抖动施加电路，其中
帧存储器模块用于存储前一帧图像的灰度数据；
计算电路用于根据存储的前一帧图像的灰度数据和当前帧图像数据计算平均动态图像失真MPD(Moving Picture Destroy，动态图像失真)值；
抖动施加电路用于根据平均动态图像失真MPD值确定抖动幅值N，并把抖动幅值N施加到当前帧图像数据。
上述实施例把输入的图像和数据被分流成3组，一组送往帧存储器模块，这一组数据在帧存储器中被存储起来，供下一帧计算MPD时使用；第二组数据被送往计算电路，用它和前一帧的数据进行比较，计算出平均MPD值；第三组数据被送往抖动施加电路，此电路依据平均动态图像失真MPD值来确定抖动幅值N，然后把抖动幅值N施加到第三组数据流上，将原本集中的伪轮廓打散，使伪轮廓在不同的时间出现在图像不同的位置上，或者说在同一位置上，伪轮廓总是正负极性交替出现的，在人眼看来，它们相互抵消，因此就察觉不到伪轮廓的存在了，从而在没有较大增加硬件电路复杂度的情况下，通过一种简单有效且易于实现的抑制动态伪轮廓的装置，使彩色等离子显示器中动态伪轮廓对图像的影响降低到一个人眼可以承受的范围内，克服了现有技术中较难找到一个对任意图像都比较有效的运动补偿方法大问题。
优选地，上述帧存储器模块包括帧存储器和读写接口。
优选地，计算平均动态图像失真MPD值具体包括：
计算电路把前一帧图像和当前帧图像分别分成连续的M*M大小的方块区域，M为正整数；
依次比较前一帧图像和当前帧图像处于相同位置的方块中的像素的灰度，计算出每一个像素的MPD值，然后把属于同一个方块区域内的全部像素的MPD值求平均计算出其平均动态图像失真MPD值。
优选地，M的值为4或8。
优选地，每一个像素的MPD值的计算公式为：
dmpd(Bi，Bj，SF)＝|Bi-Bj|·SFT-|i-j|
其中，dmpd(Bi，Bj，SF)为所述当前帧像素(i)相对于所述前一帧对应像素(j)的动态图像失真值，Bi，Bj，SF分别是当前帧像素灰度级的二进制子场编码、前一帧对应像素灰度级的二进制子场编码和子场权重向量，i和j是对应像素的灰度级。
上述实施例中计算每一个像素的MPD值具体包括：对前一帧图像和当前帧图像对应像素灰度级的二进制子场编码求异或得到向量a，然后把向量a同子场权重向量SF相乘得到一个数b，最后再把b同两像素的灰度差的绝对值相减，得到当前像素的MPD值。
图2示出了根据本发明的一个实施例的抖动幅值N的确定方法示意图，具体包括：
当平均动态图像失真MPD值小于等于2时，抖动幅值N为0；
当平均动态图像失真MPD值大于2且小于等于4时，抖动幅值N为1；
当平均动态图像失真MPD值大于4且小于等于6时，抖动幅值N为2；
当平均动态图像失真MPD值大于6且小于等于8时，抖动幅值N为3；
当平均动态图像失真MPD值大于8且小于等于10时，抖动幅值N为4；
当平均动态图像失真MPD值大于10且小于等于12时，抖动幅值N为5；
当平均动态图像失真MPD值大于12时，抖动幅值N为6。
实际上，在本发明中，抖动幅度的确定应该通过试验来逐步确定，但是有一些基本的规律：当平均MPD值较大时，抖动幅度也较大；当平均MPD值小于某个阀值时，抖动幅度为0，即此时不施加任何抖动；当平均MPD值大于某个阀值时，抖动幅度不再随平均MPD值增大而增大，而等于以恒定值，即抖动幅度有上限。
优选地，把所述抖动幅值N施加到所述当前帧图像数据具体包括：依据奇偶帧信息和当前像素所处位置信息来共同判断当前像素的灰度级是应该加上抖动幅值N还是减去抖动幅值N，然后按照预先设定的掩模分奇偶帧交替对待处理的图像方块区域施加抖动。
伪轮廓一般在空间和时间上都呈现出集中分布的趋势，当在空间区域内施加一抖动时，就有可能把原本集中的伪轮廓打散，使其分散开；然后又分奇偶帧对图像施加不同的抖动图案，这样可以把原本在时间上集中的伪轮廓也打散。这两种作用的综合效果就是使伪轮廓在不同的时间出现在图像不同的位置上，或者说在同一位置上，伪轮廓总是正负极性交替出现的，在人眼看来，它们相互抵消，因此就察觉不到伪轮廓的存在了。
图3示出了根据本发明的一个实施例的当图像分块大小为8×8大小时的两种抖动图案示意图，图中黑色方格代表在其位置上的像素的灰度值应该加上抖动幅值N，白色方格代表在其位置上的像素的灰度值应该减去抖动幅值N。这两种抖动图案正好完全相反，如果把图3(a)定义为正极性的抖动图案，那么图3(b)就为负极性的抖动图案。它们按照奇偶帧的不同交替连续的施加在图像上。
图4示出了根据本发明的一个实施例的用于等离子显示器的改善动态伪轮廓的方法流程图，具体包括以下步骤：
S102，存储前一帧图像的灰度数据；
S104，根据存储的前一帧图像的灰度数据和当前帧图像数据计算平均动态图像失真MPD值；
S106，根据平均动态图像失真MPD值确定抖动幅值N，并把抖动幅值N施加到当前帧图像数据。
优选地，计算平均动态图像失真MPD值具体包括：
把前一帧图像和当前帧图像分别分成连续的M*M大小的方块区域；
依次比较前一帧图像和当前帧图像处于相同位置的方块中的像素的灰度，计算出每一个像素的MPD值，然后把属于同一个方块区域内的全部像素的MPD值求平均计算出其平均动态图像失真MPD值。
上述实施例通过一种简单有效且易于实现的抑制动态伪轮廓的方法，使彩色等离子显示器中动态伪轮廓对图像的影响降低到一个人眼可以承受的范围内，克服了现有技术中较难找到一个对任意图像都比较有效的运动补偿方法大问题。
优选地，计算每一个像素的MPD值具体包括：
对前一帧图像和当前帧图像对应像素灰度级的二进制子场编码求异或得到向量a，然后把向量a同子场权重向量SF相乘得到数b，最后再把b同两像素的灰度差的绝对值相减，得到当前像素的MPD值。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于等离子显示器的改善动态伪轮廓的装置，其特征在于，包括：帧存储器模块、计算电路和抖动施加电路，其中
所述帧存储器模块用于存储前一帧图像的灰度数据；
所述计算电路用于根据所述存储的前一帧图像的灰度数据和当前帧图像数据计算平均动态图像失真值；
所述抖动施加电路用于根据所述平均动态图像失真值确定抖动幅值，并把所述抖动幅值施加到所述当前帧图像数据。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述帧存储器模块包括帧存储器和读写接口。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算平均动态图像失真值具体包括：
所述计算电路把所述前一帧图像和当前帧图像分别分成连续的M*M大小的方块区域，所述M为正整数；
依次比较所述前一帧图像和当前帧图像处于相同位置的方块中的像素的灰度，计算出每一个像素的动态图像失真值，然后把属于同一个方块区域内的全部像素的动态图像失真值求平均计算出其平均动态图像失真值。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述M为4或8。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述计算每一个像素的动态图像失真值具体包括：
对所述前一帧图像和当前帧图像对应像素灰度级的二进制子场编码求异或得到向量a，然后把向量a同子场权重向量SF相乘得到数b，最后再把b同两像素的灰度差的绝对值相减，得到当前像素的动态图像失真值。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述抖动幅值的确定具体包括：
当平均动态图像失真值小于等于2时，抖动幅值为0；
当平均动态图像失真值大于2且小于等于4时，抖动幅值为1；
当平均动态图像失真值大于4且小于等于6时，抖动幅值为2；
当平均动态图像失真值大于6且小于等于8时，抖动幅值为3；
当平均动态图像失真值大于8且小于等于10时，抖动幅值为4；
当平均动态图像失真值大于10且小于等于12时，抖动幅值为5；
当平均动态图像失真值大于12时，抖动幅值为6。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，把所述抖动幅值施加到所述当前帧图像数据具体包括：
依据奇偶帧信息和当前像素所处位置信息来共同判断当前像素的灰度级是应该加上抖动幅值还是减去抖动幅值，然后按照预先设定的掩模分奇偶帧交替对待处理的图像方块区域施加抖动。
8.一种用于等离子显示器的改善动态伪轮廓的方法，其特征在于，包括以下步骤：
存储前一帧图像的灰度数据；
根据所述存储的前一帧图像的灰度数据和当前帧图像数据计算平均动态图像失真值；
根据所述平均动态图像失真值确定抖动幅值，并把所述抖动幅值施加到所述当前帧图像数据。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述计算平均动态图像失真值具体包括：
把所述前一帧图像和当前帧图像分别分成连续的M*M大小的方块区域；
依次比较所述前一帧图像和当前帧图像处于相同位置的方块中的像素的灰度，计算出每一个像素的动态图像失真值，然后把属于同一个方块区域内的全部像素的动态图像失真值求平均计算出其平均动态图像失真值。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述计算每一个像素的动态图像失真值的计算公式为：
dmpd(Bi，Bj，SF)＝|Bi-Bj|·SFT-|I-J|
其中，dmpd(Bi，Bj，SF)为所述当前帧像素(i)相对于所述前一帧对应像素(j)的动态图像失真值，Bi，Bj，SF分别是所述当前帧像素灰度级的二进制子场编码、前一帧对应像素灰度级的二进制子场编码和子场权重向量，i和j是对应像素的坐标值，I和J分别是对应于i和j对应像素的灰度级。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120314 Termination date: 20161229 |