CN102222460B - 一种等离子体显示面板的图像改善方法 - Google Patents

一种等离子体显示面板的图像改善方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及图像改善领域，本发明公开了一种等离子体显示面板的图像改善方法：首先输入到PDP的是GAMMA变换后的模拟图像信号，再利用A/D转换模块将模拟信号转换成数字信号，然后对数字信号分别进行逆GAMMA变换，同时将复位区间和寻址区间发生放电而产生的附加亮度增加到图像的输出亮度中，并建立PDP的输出亮度L和人眼感知亮度P之间的对应关系。本发明克服了在ADS驱动方式的PDP中复位光和寻址光对输出图像及人眼感知亮度的影响，通过在图像输出亮度中增加复位光和寻址光的亮度、在灰阶区间使用自适应增益的方法，改善现有技术中低灰阶的表现力，改善在人眼感知亮度方面的线性，降低低灰阶图像伪轮廓。

Description

一种等离子体显示面板的图像改善方法
技术领域
本发明涉及图像改善领域，尤其涉及一种等离子体显示面板的图像改善方法。
背景技术
最近由于数字广播的普及市场上对大尺寸高画质的显示需求越来越大，因此在显示领域改善画质的算法成为了重要的论题。特别是等离子体显示面板PDP虽然有多种优点，但存在驱动特性引起的一些画质问题，其中低灰阶表现力问题和低灰阶动态伪轮廓问题是PDP的画质低下的原因。
低灰阶表现力问题和低灰阶动态伪轮廓问题是PDP的信号处理过程发生的代表性的问题。PDP对输入信号有着线性输出特性的同时。作为图像显示装置，广泛使用的阴极射线管（CRT TV），有着非线性的输入/输出特性。为了补偿过去广泛使用的CRT的非线性信号传达特性，目前电视台发送的一般TV信号都会做GAMMA校正，因此PDP为了也能有与CRT相同的输入/输出特性需要将输入信号的转换，进行逆GAMMA校正。
但是逆GAMMA校正由于输入/输出应答特性，低灰阶的许多阶会形成几个灰阶，因此发生低灰阶动态伪轮廓和低灰阶表现力低下的问题。这些问题是恶化PDP的画质的主要原因，根据最近市场对高画质显示器件的热宠，需要对此进行改善。
对于PDP的低灰阶动态伪轮廓及低灰阶表现力的改善进行了长时间多种多样的研究，其中为了低灰阶表现力的改善Cho提出了多重亮度子场方法。多重亮度子场方法是将低阶的子场分割成几个后，在低灰阶增加可以表现的灰阶数后改善低灰阶表现力的方法，但是这个方法没有考虑到作为PDP附加光的复位光和寻址光对人的视觉特性的实际影响，所以没有有效的解决低灰阶动态伪轮廓。
Kang等提出了基于输出亮度的误差扩散法。基于输出亮度的误差扩散法没有使用以灰阶为基础的误差扩散法，而是基于PDP的输出预测亮度进性的误差扩散法。这种方法虽然对部分低灰阶动态伪轮廓及低灰阶表现力进行了改善，但是需要相当准确的PDP的亮度预测模型。那是因为如果不能准确的预测输出亮度的话，会基于不正确的亮度情报进行误差扩散法，会导致严重的画质问题。
另外，Yamada等提出的208子场方法是使用很多子场，以人的感知能力作为基础将PDP输出的亮度进行线性排列后。通过这个设计系统的方法，这在低灰阶表现力方面会有好的结果，但存在无法适用到目前已商品化的大部分使用的ADS驱动方式的PDP。
发明内容
针对现有技术中没有一种有效应用于等离子显示面板的图像改善方法，因此本发明公开了一种等离子体显示面板的图像改善方法，一种等离子体显示面板的图像改善方法，其具体包含以下步骤：首先输入到PDP的是GAMMA变换后的模拟图像信号，分R、G、B三通道，再利用A/D转换模块将模拟的R、G、B信号转换成数字信号，然后对数字R、G、B信号分别进行逆GAMMA变换，同时将复位区间和寻址区间发生放电而产生的附加亮度增加到图像的输出亮度中，并建立PDP的输出亮度L和人眼感知亮度P之间的对应关系；其中：
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE006
是APL为定值时PDP输出的最大亮度；L R 是复位、寻址区间放电时产生的光；y为图像灰阶的输出亮度值；c是视觉的自适应特性值；
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE008
是视觉自适应变量。
优选地，上述逆GAMMA变换公式如下：
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE010
，
这里
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE012
是逆GAMMA函数，
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE014
是常数，
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE016
是输入灰阶，
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE018
表示常数，y是表示输入灰阶
Figure 670849DEST_PATH_IMAGE016
的输出亮度值。
优选地，上述视觉的自适应特性值c=2.29。
优选地，上述视觉自适应变量
Figure 905433DEST_PATH_IMAGE008
=0.382。
优选地，实际PDP的感知亮度特性曲线
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE020
与理想的PDP的感知亮度曲线
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE022
相同，其公式为：
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE024
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE026
是APL为定值时，感知亮度的最大值， 
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE028
是复位、寻址光的感知亮度值。
优选地，上述方法还包括在感知亮度的立场上，控制PDP的输入信号，通过以下公式控制输入灰阶
Figure 934438DEST_PATH_IMAGE016
，其公式为：
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE030
，
其中，
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE032
，
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE034
。
优选地，上述灰阶定义了低临界值tL和高临界值tU，这个区间【tL，tU】内可根据灰阶来改变适应增益，这个区间以外的适应增益固定为1。
优选地，为不同区间灰阶选择不同的适应增益，在低临界值部分，适应增益的曲线逐渐靠近值大的曲线；适应增益持续维持到高临界值附近后，结合邻近曲线做相当于低灰阶部分的适应增益。
本发明的有益效果为：克服了在ADS驱动方式的PDP中复位光和寻址光对输出图像及人眼感知亮度的影响，通过在图像输出亮度中增加复位光和寻址光的亮度、在灰阶区间使用自适应增益的方法，改善现有技术中低灰阶的表现力，改善在人眼感知亮度方面的线性，降低低灰阶图像伪轮廓。
附图说明
图1为本发明的等离子显示面板PDP的图像改善方法的示意图。
图2为多种
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE036
值对增益结果的图表。
图3为输入灰阶与
Figure 455604DEST_PATH_IMAGE008
值的对应关系。
具体实施方式
下面结合说明书附图，详细说明本发明的具体实施方式。
本发明公开了一种等离子显示面板PDP的图像改善方法，如图1所示，其具体包含以下步骤：首先输入到PDP的是GAMMA变换后的模拟图像信号，分R、G、B三通道，由于PDP是工作在数字方式，再利用A/D转换模块将模拟的R、G、B信号转换成数字信号，然后对数字R、G、B信号分别进行逆GAMMA变换，同时将复位区间和寻址区间发生放电而产生的附加亮度增加到图像的输出亮度中，并建立PDP的输出亮度L和人眼感知亮度P之间的对应关系；其中
；
Figure 358149DEST_PATH_IMAGE004
Figure 619366DEST_PATH_IMAGE006
是APL为定值时，PDP所能输出的最大亮度；L R 是复位、寻址区间放电时产生的光； y为图像灰阶的输出亮度值；c是显示的亮度被人的视觉所感知时，根据周围环境的不同，人视觉的自适应特性值；
Figure 599829DEST_PATH_IMAGE008
是人的视觉自适应变量。
使用逆GAMMA变换公式时，在理想的显示器中不会有复位光和寻址光，但是使用ADS驱动方式的PDP，实际上是存在复位光和寻址光的，因此实际PDP表现出来的低灰阶，人的视觉会受到严重地扭曲，本发明正是克服了在ADS驱动方式的PDP中复位光和寻址光对输出图像及人眼感知亮度的影响，通过在图像输出亮度中增加复位光和寻址光的亮度、在灰阶区间使用自适应增益的方法，改善现有技术中低灰阶的表现力，改善在人眼感知亮度方面的线性，降低低灰阶动态图像伪轮廓。
其中所述逆GAMMA变换公式如下：
Figure 593193DEST_PATH_IMAGE010
，
这里
Figure 409839DEST_PATH_IMAGE012
是广泛使用的逆GAMMA函数，
Figure 959901DEST_PATH_IMAGE014
是常数，一般为2.2，
Figure 483286DEST_PATH_IMAGE016
是输入灰阶，
Figure 975447DEST_PATH_IMAGE018
表示常数，y 是表示输入灰阶
Figure 546235DEST_PATH_IMAGE016
的输出亮度值。
优选地，上述人视觉的自适应特性值c=2.29，为常数；上述人的视觉自适应变量
Figure 883676DEST_PATH_IMAGE008
=0.382。
不存在复位寻址光的理想PDP中，输入灰阶
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE038
和感知亮度之间的关系公式为：
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE042
，
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE044
是函数的因数，所有APL表中，最高感知亮度正归化后，
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE046
的值通常都是相同的。也就是说亮度与APL的变化无关，正规化的感知亮度曲线不应该变化，但实际PDP中由于复位寻址光，随着APL的变化有着不同的响应特性。在输入信号为低灰阶时，实际PDP的感知亮度变化地非常慢，这样的在低灰阶中，对于感知亮度区分能力降低，这也是低灰阶动态伪轮廓的一个原因。
由于实际PDP中存在复位寻址光，优选地，本发明为了维持输入灰阶一定的视觉特性，将实际PDP的感知亮度特性曲线
Figure 776414DEST_PATH_IMAGE020
做成与理想的PDP的感知亮度曲线相同，即将实际PDP的hnew(x,APL)类似于hideal(x,APL)，其公式为：
Figure 715868DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 106267DEST_PATH_IMAGE026
是给定的 APL中感知亮度的最大值， 是复位光的感知亮度值；
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE048
，
Figure 2011101551845100002DEST_PATH_IMAGE050
。
优选地，本发明在感知亮度的立场上，控制PDP的输入信号，通过以下公式控制输入灰阶
Figure 313575DEST_PATH_IMAGE016
，其公式为：
Figure 575798DEST_PATH_IMAGE030
，其中
Figure 458303DEST_PATH_IMAGE032
，。
上述公式为标准的逆GAMMA函数乘以非线性增益，一般的逆GAMMA变换只对输入信号进行逆GAMMA变换，但本发明的灰阶系统则为包括逆GAMMA变换和增益g函数两部分，上述公式即为将逆GAMMA变换函数和增益g函数合成一个函数，输入灰阶为x，输出为y HVS 。
图2为多种的
Figure 628701DEST_PATH_IMAGE036
值对增益结果的图表，x轴是将输入灰阶正规化为 0~255的值，y轴表示适应增益g，图2显示，
Figure 66636DEST_PATH_IMAGE036
越接近1，适应增益g也越接近1，如果增益g变成1的话y HVS 会成为标准逆GAMMA函数，也就是
Figure 549570DEST_PATH_IMAGE036
值越接近1，y HVS 就越靠近标准逆GAMMA变换结果；值越接近1，低灰阶的适应增益g就越靠近无限大。视觉适应变数
Figure 515350DEST_PATH_IMAGE008
是随着周边亮度环境对物体进行感知的，人眼对黑暗的适应性模拟实验模型针对人眼感知背景亮度的适应性水平即人的视觉的明亮度用函数做了体系化，根据反复多次的实验观察，
Figure 440580DEST_PATH_IMAGE008
固定为= 0.382，并且使用这个值适用到了图像显示中。但是人的视觉特性根据显示的亮度变化和复杂的周边环境，眼睛的适应程度会变化，这个值是根据适应周围环境为黑暗的条件下实验得出的常数值，所以使用此固定值是有限度的。从低灰阶部分开始整个灰阶都有了较高的增益，低灰阶部分有着相当高的亮度，低灰阶表现力有很大的提高。
另外根据图2的适应增益g的曲线可以知道，使用固定的
Figure 197687DEST_PATH_IMAGE008
值时有低灰阶变亮的特性，对于50~60以上的灰阶，适应增益g一直维持在大约1.8倍以上。将这样的结果适用到实际的图像显示时会造成低灰阶领域变亮以后，降低对比度，由此对于在一般环境下观看图像，适用本发明时，图2的适应增益g需要做适当的变化，同时需要设定相应的
Figure 610214DEST_PATH_IMAGE008
值。针对上述问题，本发明进一步提出了改进方案，首先, 图2中对于多种的
Figure 700529DEST_PATH_IMAGE008
的适应增益g，在5~6以下的低灰阶中有着大概10倍以上的较高增益。在非常低的灰阶水平上，高增益可以改变部分表现力，但会降低了对比度，在低灰阶产生灰阶反转现象。因此在本发明中为了对低灰阶水平的黑暗适应不产生变化，优选地，设定了灰阶低临界值(lower threshold: tL)，另外为了改善在50～60灰阶以上持续高适应增益g的问题，在本发明中设定了适应增益不会变的灰阶高临界值(upper threshold: tU)，即【tL，tU】。并将【tL，tU】之间的灰阶区间定义为
Figure 695161DEST_PATH_IMAGE008
适应区间(
Figure 947151DEST_PATH_IMAGE008
 adaptation interval)，对于这个区间可根据灰阶来改变适应增益，这个区间以外的适应增益固定为1。tL和 tU可根据工程师的选择变化，又根据这个值的设定可扩大/缩小适应增益区间。在低灰阶部分只对灰度级别低的使用了较高的增益参数，亮度曲线中低灰阶部分的亮度增加了，更好地提高了对比度。
上述方法在低灰阶部分只对灰度级别低的使用了较高的增益参数，提高了对比度，但是鲜明度及低灰阶表现力的改善效果不太明显。因此，优选地，在决定适应增益区间以后，根据实验和理论设定曲线（根据输入灰阶为获得适当的适应增益的曲线），决定相应的
Figure 846974DEST_PATH_IMAGE008
值，也就是说为不同区间选择不同的适应增益，如果tL在低灰阶部分，适应增益的曲线应逐渐靠近值大的曲线，但是要注意增益值不能急剧增加，否则会导致低灰阶特性不好。适应增益持续维持到tU附近后，在tU突然变成1的话有可能会破坏灰阶线性。为了不让适应增益的曲线有急剧的变化，结合邻近曲线做相当于低灰阶部分的适应增益。这样做成的曲线对变化很大的三个拐点进行切割，拐点是
Figure 88654DEST_PATH_IMAGE008
值变化的部分，对各灰阶的不同区间，
Figure 449228DEST_PATH_IMAGE008
值可以通过实验获得，通过这样获得适应增益。上述方法对比前面所述的方法，低灰阶表现力有增加，鲜明度也有提高。对比度与使用标准逆GAMMA对比度相当。
对于输入灰阶的
Figure 649397DEST_PATH_IMAGE008
值具体如图3所示。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明可以扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种等离子体显示面板的图像改善方法，其具体包含以下步骤：首先输入到PDP的是GAMMA变换后的模拟图像信号，分R、G、B三通道，再利用A/D转换模块将模拟的R、G、B信号转换成数字信号，然后对数字R、G、B信号分别进行逆GAMMA变换，同时将复位区间和寻址区间发生放电而产生的附加亮度增加到图像的输出亮度中，并建立PDP的输出亮度L和人眼感知亮度P之间的对应关系；其中：
Figure 612988DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 281867DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 212914DEST_PATH_IMAGE006
是APL为定值时PDP输出的最大亮度；L R 是复位、寻址区间放电时产生的光；y是表示输入灰阶
Figure 967243DEST_PATH_IMAGE008
的输出亮度值；c是视觉的自适应特性值；
Figure 911713DEST_PATH_IMAGE010
是视觉自适应变量。
2.如权利要求1所述的等离子体显示面板的图像改善方法，其特征在于所述逆GAMMA变换公式如下：
Figure 372782DEST_PATH_IMAGE012
， 
Figure 802626DEST_PATH_IMAGE014
是逆GAMMA函数，
Figure 231202DEST_PATH_IMAGE016
是常数，
Figure 506326DEST_PATH_IMAGE008
是输入灰阶，
Figure 87480DEST_PATH_IMAGE018
表示常数，y是表示输入灰阶的输出亮度值。
3.如权利要求2所述的等离子体显示面板的图像改善方法，其特征在于所述视觉的自适应特性值c=2.29。
4.如权利要求3所述的等离子体显示面板的图像改善方法，其特征在于所述视觉自适应变量
Figure 338518DEST_PATH_IMAGE010
=0.382。
5.如权利要求2所述的等离子体显示面板的图像改善方法，其特征在于将实际PDP的感知亮度特性曲线
Figure 417333DEST_PATH_IMAGE020
做成与理想的PDP的感知亮度曲线
Figure 852993DEST_PATH_IMAGE022
相同，其公式为：
Figure 624640DEST_PATH_IMAGE024
Figure 762230DEST_PATH_IMAGE026
是APL为定值时，感知亮度的最大值， 
Figure 582418DEST_PATH_IMAGE028
是复位、寻址光的感知亮度值；
Figure 934902DEST_PATH_IMAGE030
。
6.如权利要求2所述的等离子体显示面板的图像改善方法，其特征在于所述方法包括在感知亮度的立场上，控制PDP的输入信号，通过以下公式控制输入灰阶
Figure 67330DEST_PATH_IMAGE008
，其公式为：
Figure 505265DEST_PATH_IMAGE032
，
其中，
Figure 863565DEST_PATH_IMAGE034
，
Figure 336135DEST_PATH_IMAGE036
。
7.如权利要求5所述的等离子体显示面板的图像改善方法，其特征在于所述输入灰阶x定义了低临界值tL和高临界值tU，这个区间【tL，tU】内根据灰阶来改变适应增益，这个区间以外的适应增益固定为1。
8.如权利要求5所述的等离子体显示面板的图像改善方法，其特征在于为不同区间灰阶选择不同的适应增益，在低临界值部分，适应增益的曲线逐渐靠近
Figure 636535DEST_PATH_IMAGE010
值大的曲线；适应增益持续维持到高临界值附近后，结合邻近曲线做相当于低灰阶部分的适应增益。
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