CN103177706A - 用于提供增强的单色显示的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于提供增强的单色显示的装置和方法。公开了一种用于期望的输出阴影的灰度显示的方法，包括：将用于所期望的数据阴影的增强的灰度输入信号传输到增强的灰度引擎。输入信号包括多个阴影位和多个选择位。该方法还包括对多个阴影位和多个选择位进行解码，以从多个中间阴影中选出一个中间阴影。该方法还包括根据基于所选的中间阴影的像素的多个子像素公共颜色位、多个私用颜色位和多个光度来形成增强的灰度显示信号。该方法还包括从增强的灰度引擎中接收增强的灰度显示信号并且在输出显示器上显示增强的灰度图像。响应于第一用户输入来选择标准的灰度显示信号。该标准的灰度显示信号被接收，并且标准的灰度图像在输出显示器上显示。

Description

用于提供增强的单色显示的装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请在2010年9月7日提交的、题目为“ENHANCEDMONOCHROMATIC DISPLAY（增强的单色显示器）”的当前待决美国专利申请No.12/877,095的部分继续申请，该专利申请No.12/877,095的全部内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本公开内容一般地涉及人类信息显示的领域，并且更特别地涉及用于给人类用户显示单色像素阵列的系统和方法。

背景技术

现代人类社会包括各种各样的环境，在这些环境中，人们必须处理大量的复杂信息，通常在时间敏感的限期下。人们已经研发出各种机制以按照便于通信和理解的方式来收集、综合复杂信息，并将其传递给人们。例如，颜色编码和/或阴影（shading）长期以来都是传递信息的有效机制，以便提高理解。

另外，某些技术改进已经自然地发展了阴影技术，作为该技术的一个有机方面。例如，x射线图像固有地包括本领域技术人员用来收集与身体状况、材料组成、内部结构和各种其它用途相关的信息的阴影层次。

显示技术的改进允许了能够将x射线图像（及其它模拟图像）处理成数字图像的应用。此类图像通常被处理为单色图像。但是，当前能够以适当的清晰度和精度来处理这些图像的显示装置通常是成本高昂的。

类似地，常见的有成本效率的显示设备无法显示必要数量的不同的单色阴影，以支持图像的适当分辨率。

发明内容

下面的内容概要仅提供用于帮助理解只有本发明所公开的实施例才有的某些新颖特征，而并不一定是全面的描述。关于本发明的各个方面的全面理解能够通过将整个说明书、权利要求书、附图和摘要作为一个整体来考虑而获得。

在一种实施例中，用于所期望的输出阴影的灰度显示的方法包括将所期望的数据阴影的增强的灰度输入信号传输到增强的灰度引擎。输入信号包括多个阴影位和多个选择位。该方法还包括对多个阴影位和多个选择位进行解码，以从多个中间阴影中选出一个中间阴影。该方法还包括基于所选的中间阴影来设置像素的多个子像素公共颜色位。该方法还包括基于所选的中间阴影来设置像素的多个子像素私用（private）颜色位。该方法还包括基于所选的中间阴影来设置像素的多个子像素光度。该方法还包括根据像素的多个子像素公共颜色位、多个私用颜色位和多个光度来形成增强的灰度显示信号。该方法还包括从增强的灰度引擎中接收增强的灰度显示信号。该方法还包括在输出显示器上显示基于增强的灰度显示信号的增强的灰度图像。该方法还包括响应于第一用户输入来选择标准的显示信号。该方法还包括在输出显示器上显示标准的图像。

在另一种实施例中，用于在显示器的像素中给用户生成所期望的输出阴影的系统包括用于传输所期望的输出阴影的增强的灰度输入信号的装置。增强的灰度输入信号包括多个阴影位和多个选择位。该系统还包括用于对多个阴影位和多个选择位进行解码的装置，以从多个中间阴影中选出一个中间阴影。该系统还包括用于基于所选的中间阴影来设置像素的多个子像素公共颜色位的装置。该系统还包括用于基于所选的中间阴影来设置像素的多个子像素私用颜色位的装置。该系统还包括用于基于所选的中间阴影来设置像素的多个子像素光度的装置。该系统还包括用于根据像素的多个子像素公共颜色位、多个私用颜色位和多个光度来形成增强的灰度显示信号的装置。该系统还包括用于在增强的灰度显示信号与标准的显示信号之间进行选择的装置。该系统还包括用于显示与所选的显示信号相关的图像的装置。

在另一种实施例中，用于给用户显示灰度图像的装置包括适配器。该适配器被配置用于接收输入信号，确定所接收的输入信号是增强的单色输入信号还是标准的单色输入信号，并且将所接收的增强的单色输入信号传输到灰度引擎。所接收的输入信号包括多个阴影位和多个选择位。该装置还包括灰度引擎，配置用于：解码多个阴影位和多个选择以从多个中间阴影中选出一个中间引擎，基于所选的中间阴影来设置像素的多个私用颜色位，并且基于所选的中间阴影来设置像素的多个光度。该装置还包括输出装置，配置用于：接收标准的单色显示信号以及包括像素的多个子像素公共颜色位、私用颜色位和光度的增强的单色显示信号，并且将该像素显示给用于。该装置还包括配置用于选择用于在输出装置上显示的输出显示信号的选择装置。输出显示信号包括增强的单色显示信号或标准的单色显示信号中的至少一个。

根据在此提供的详细的附图和描述，本发明更多的方面、形式、实施例、目标、特征、好处和优点将会变得清楚。

附图说明

附图还示出了实施例，并且与详细的描述一起用来解释本文所公开的实施例，在附图中同样的附图标记在各个视图中指示相同的或功能相似的元件，并且附图被并入本说明书中并形成本说明书的一部分。

图1示出了用于示出根据本公开内容的一种实施例的用于增强的单色显示的系统的框图。

图2示出了用于示出根据本公开内容的一种实施例的示例性像素阵列的框图。

图3示出了用于示出根据本公开内容的一种实施例的用于增强的单色显示的系统的框图。

图4示出了用于示出根据本公开内容的一种实施例的灰度引擎的一部分的框图。

图5示出了用于描述一种增强的灰度显示方法的逻辑操作步骤的概要流程图，该显示方法能够根据本公开内容的一种实施例来实现。

图6示出了用于描述另一种增强的灰度显示方法的逻辑操作步骤的概要流程图，该显示方法能够根据本公开内容的一种实施例来实现。

图7示出了用于示出根据本公开内容的一种实施例的用于增强的单色显示的系统的框图。

图8示出了用于描述根据本公开内容的一种实施例的校准过程的流程图。

图9示出了用于描述用于在标准的灰度显示方法与增强的灰度显示方法之间进行选择的逻辑操作步骤的流程图，该显示方法能够根据本公开内容的一种实施例来实现。

具体实施方式

在这些非限制性的实例中讨论的特定的值和配置能够改变，并且仅仅为了示出至少一个实施例而引用，而并非是要限制本发明的范围。在下面的讨论中，将阐明众多具体的细节，以使读者能够全面地理解本发明。本领域技术人员应当意识到，本发明可以在没有此类具体细节的情况下实现。在其它的实例中，众所周知的元件已经以示意图或框图的形式示出，以免使本发明因不必要的细节而变得晦涩难懂。另外，在大部分情况下，有关网络通信、电磁信号发送技术、特定用户接口或输入/输出技术等的细节都省略了，因为此类细节被认为是对于本发明的全面理解并非是必要的，并且被认为是本领域技术人员所应当了解的。

本领域技术人员应当理解，本发明可以被实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明可以采用完全硬件的实施例、完全软件的实施例（包括固件、常驻软件、微代码等）或者结合了软件和硬件方面的实施例的形式，所有这些实施例在此通常可以称为“电路”、“模块”或“系统”。而且，本发明可以采用以在介质中实现计算机可读的程序代码的表达式的任何有形介质实现的计算机程序产品的形式。

图1是示出用于增强的灰度显示的系统100的某些构件的概要流程图。如同在此所使用的，“灰度”意指任何单色的阴影范围。为了说明方便，所公开的实施例针对灰色“灰度”，基于基色为灰色的阴影范围来描述。本领域技术人员应当理解，所公开的实施例能够转换为以任何基色来操作，以便产生在该基色下的阴影范围。例如，在一种实施例中，显示输出被配置为红色灰度。因而，除非另有说明，否则“灰度”或“单色的”在此基本上可以互换使用。

系统100包括与显示系统110耦接的处理器102。一般地，处理器102也可以是能够运行应用程序以及用于产生将要给用户显示的图形输出的其它处理的常规的处理器。一般地，处理器102共同地和/或单独地生成传递图形信息的信号和/或其它通信，这些信号和/或通信将要用于生成给用户显示的图像。例如，在一种实施例中，处理器102发送被配置为能够与另一种常规的显示装置（例如，计算机监视器）通信的常规的输入信号的显示信息。在一种实施例中，如同下面将要更详细地描述的，处理器102发送被配置为增强的灰度信号的显示信息。在一种实施例中，处理器102发送被配置为增强的灰度信号和/或常规的输入信号的显示信息。

一般地，在一种实施例中，显示系统110接收来自处理器102的信号/通信，处理该信号，并且给用户显示图像，这将在下面更详细地描述。显示系统110包括适配器120。一般地，适配器120也可以是能够与处理器102耦接并通信的常规的适配器。在一种实施例中，适配器120还能够识别标准的输入信号和增强的灰度信号。在一种实施例中，如同下面将更详细地描述的，适配器120将所接收的信号转递到多个构件中的一个，取决于输入信号的类型。在一种实施例中，适配器120将所接收的信号转递到标准的显示引起和增强的灰度引擎。

例如，在所示的实施例中，显示系统110包括标准的彩色/灰度引擎122以及增强的灰度引擎130。增强的灰度引擎130与适配器120及像素阵列耦接，这将在下面更详细地描述。一般地，标准的彩色/灰度引擎122也可以是能够接收标准输入信号并且基于所接收的标准输入信号来生成标准的显示信号的常规的彩色/灰度处理器。在一种实施例中，标准的显示信号被配置用于根据常见的做法来设置像素的位。

例如，在所示的实施例中，引擎122通过控制器128与标准的8位RGB阵列124耦接。在所示的实施例中，控制器128被配置用于在来自引擎122和引擎130的输入之间进行选择，并且将所选的输入传递给阵列124，这将在下面更详细地描述。如同下面将更详细地描述的，适配器120和/或控制器128由此能够被配置用于在同一输出显示器上同时显示增强的灰度图像和标准的（彩色或灰度）图像。

一般地，阵列124也可以是标准的像素阵列，按照在下面将要更详细地描述的那样来修改。因而，在所示的实施例中，阵列124能够接收来自引擎122的标准的显示信号，并且设置与阵列中的每个像素对应的物理元件。在所示的实施例中，物理元件被示出为显示器126。也就是，在所示的实施例中，显示器126也可以是配置用于作为像素来操作的常规的物理元件阵列。

同样，本领域技术人员应当理解，显示器126能够按照多种配置来实现。例如，典型的现代数字显示器现在具有已基本上被取代的模拟CRT（阴极射线管）显示器。本领域技术人员应当理解，虽然LCD（液晶显示器）监视器是市场上最常见的数字显示技术，但是其它实例包括PDP（等离子体显示面板）、LED（发光二极管）、OLED（有机LED）、DLP（数字光处理）、LCoS（硅上液晶）、SED（表面传导电子发射显示器）、FED（场发射显示器）、MEMS（微机电系统）、激光系统和许多其它显示器。

在一种实施例中，与用来产生光的技术无关，在阵列124中的每个像素都包括三个子像素。例如，图2示出了在一种实施例中的示例性的像素阵列和输出显示器。在所示的实施例中，系统200包括与像素阵列204耦接的输出显示器202。

在所示的实施例中，输出显示器202包括排列成多个行和多个列的多个物理元件（像素）210。在所示的实施例中，每个像素210都是具有红色、绿色和蓝色子像素的三色像素。如同下面将更详细地描述的，在一种实施例中，像素210是“RGB像素”。也就是，在一种实施例中，像素210包括红色子像素230、绿色子像素240和蓝色子像素250。在所示的实施例中，像素210包括红色、绿色和蓝色子像素。本领域技术人员应当理解，其它使用的子像素配置同样能够使用。

在所示的实施例中，输出显示器202与像素阵列204通信。一般地，在一种实施例中，像素阵列204被配置为具有对应于输出显示器202的物理像素的条目的数据结构。例如，在所示的实施例中，条目220（左上条目）对应于像素210（左上像素）。

在所示的实施例中，条目220包括用于每个子像素的分离的字段。另外，在所示的实施例中，在条目220中的每个字段都包括颜色位和亮度位。在一种实施例中，如同下面将更详细地描述的，颜色位包括私用颜色位和公共颜色位。在所示的实施例中，条目220包括与子像素230对应的颜色位232和亮度位234；与子像素240对应的颜色位242和亮度位244；以及与子像素250对应的颜色位252和亮度位254。本领域技术人员应当理解，保存于条目220中的特定的值确定着人眼所看到的像素的颜色/阴影。

也就是，如果三色像素的尺寸和形状是足够小的，则典型的人眼不再能够觉察到分立的红色、绿色和蓝色的子像素颜色。相反，人眼觉察到作为子像素的色和的像素颜色。本领域技术人员应当理解，正是人眼视觉的这种幸运的特性使得颜色显示合乎实际。宽泛而言，显示性能通过像素能够再现源像素信息（所期望的输出阴影）的颜色和亮度的良好程度来频繁地测量。

一般地，如同在此所使用的，“颜色”意指特定的色彩或阴影。在一种实施例中，颜色被表示为多个色彩。在一种实施例中，颜色被表示为多个位，被划分成子部分，其中每个子部分对应于颜色模式（例如，RGB、XYZ、HSL/HSV和/或CMYK）的一个元素。一般地，如同在此所使用的，“阴影（shade）”意指可由人眼将其与类似的单一颜色区分开的单一颜色。在一种实施例中，“阴影”是一种单一颜色与相近的单一颜色之间的“刚好可注意到的差异”。

同样，本领域技术人员应当理解，在一种实施例中，输出显示器202是二维阵列的RGB像素，形成了彩色显示器的基本结构。在一种实施例中，物理像素的完全布局和/或它们相应的阵列条目被称为“帧”。本领域技术人员应当理解，典型的数字显示器能够每秒60次（60Hz）地呈现出像素信息的新帧。60Hz的帧率大大超过为了给予人眼连续运动的图像所需的频率。例如，在典型的电影院中使用的35mm的放映机具有仅为24Hz的帧频。

一般地，输出显示器202，以及许多常规的数字显示器，被配置用于接收在时间和振幅上离散的二进制格式的像素信息。本领域技术人员应当理解，数字传输系统通常能够传递无噪声的信息，没有信息丢失。但是，在某些情况下，经由常见的数字传输来传递像素信息的性质需要量化像素值。因此，在许多系统中，存在可用于每种子像素颜色的数量有限的离散配置（颜色和亮度）。

在一种实施例中，在用于标准显示器的配置中，像素210是每个通道8位的RGB像素。在一种实施例中，条目220将8个位（条目232、234）分配给红色子像素230，将8个位（条目242、244）分配给绿色子像素240，以及将8个位（条目252、254）分配给蓝色子像素250。这样配置后，显示器202是“24位显示器”，具有各自能够产生256个亮度级的红色、绿色和蓝色子像素，数字值范围为0-255。一般地，在一种实施例中，显示器202根据在阵列204中所分配的值来给物理像素210供电（或者使用物理像素210）。如同下面将要更详细地描述的，本领域技术人员应当理解，典型的每个通道8位的RBG显示器对于单色图像只能够生成256个灰度的阴影。

图3示出了用于在阵列204中提供值的系统300。在一种实施例中，系统300是图1的增强的灰度引擎130。在一种可替换的实施例中，系统300能够适用于在各种环境中操作，这是本领域技术人员所应当理解的。宽泛而言，在一种实施例中，如同下面将更详细地描述的，映射逻辑330基于所接收的输入来生成标准格式的颜色/亮度信号340。在所示的实施例中，系统300包括被配置用于接收标准的灰度输入310的转换器312。

一般地，标准的灰度输入310被配置用于生成输出信号，该输出信号使用亮度变化来提供范围有限的单色阴影。一般地，亮度是物体呈现给人类观察者的明亮程度的指标，与其颜色无关。如同下面将更详细地描述的，转换器312被配置用于将标准的灰度输入310转换成增强的灰度输入320。一般地，增强的灰度输入320被配置用于描述单色阴影的增强范围。

如同下面将更详细地描述的，在一种实施例中，映射逻辑330接收增强的灰度输入320（和/或由转换器312转换成增强的灰度输入的标准的灰度输入310）并且基于所接收的输入来生成输出信号。特别地，在一种实施例中，映射逻辑生成标准的颜色/亮度信号340。在一种实施例中，信号340被配置用于将显示信息传递给标准的显示器。

例如，如上所述，在一种实施例中，显示器202接收来自阵列204的输入。在一种实施例中，信号340被配置用于设置阵列204的条目。在一种可替换的实施例中，信号340被配置为由显示器202直接接收。

一般地，在一种实施例中，映射逻辑330包括抖动逻辑332、亮度逻辑334、颜色逻辑336和高级处理逻辑338。如同下面将更详细地描述的，在一种实施例中，每个逻辑模块都执行有助于在标准格式的输出装置上显示增强的灰度图像的特定功能。

在所示的实施例中，映射逻辑330包括抖动逻辑332。一般地，抖动逻辑332被配置用于基于在增强的灰度输入中指出的所期望的输出阴影来确定适当的中间阴影。本领域技术人员应当理解，抖动是一种用于通过扩充人的视觉来在多个帧上使像素值平均化而扩展给定的数字RGB显示界面的所觉察的颜色深度的众所周知的及熟练的方法。例如，本领域技术人员应当理解，一般地，使平均帧的数量翻倍使颜色深度翻倍，这由此使能够显示的可获得的阴影翻倍。因此，在一种实施例中，抖动逻辑332将抖动限制于两个帧的平均。这样配置后，所生成的抖动帧通常不会由典型的人类观察者觉察到。在一种可替换的实施例中，抖动逻辑332被配置用于采用数量可变的帧，包括两个帧及以上的抖动。

在一种示例性的双帧抖动的实施例中，给定的像素将在两个值（阴影）之间快速地交替，给人类观察者以显示在实际显示的两个阴影之间的值（阴影）的幻象。在一种实施例中，对于以60Hz的帧频来驱动的显示器，两个帧求平均产生了30Hz的闪烁率，该闪烁率在人类视觉的阈值之上。但是，在某些情况下，将抖动扩展到四个帧求平均会产生15Hz的闪烁率，该闪烁率能够由人类观察者觉察到。同样，在一种实施例中，抖动逻辑332将抖动限制于双帧抖动。

在所示的实施例中，映射逻辑330还包括亮度逻辑334。一般地，在一种实施例中，亮度逻辑334被配置用于执行亮度混合。本领域技术人员应当理解，以不同的比率对红、绿、蓝三基色进行亮度混合能够产生大量可觉察的颜色，其中颜色由具体的一对色调和亮度值所界定。如上所述，颜色暗示着色调和亮度值的集合。同样，本领域技术人员应当理解，任何子像素颜色值的任意组合都会导致这些子像素颜色的亮度混合，从而产生具体可觉察的色调和亮度。一般地，在一种实施例中，可能的亮度级的数量（以及因此可觉察的颜色）受到分配给每个子像素颜色的数字位的数量所约束。

因此，人类视觉限制通常同样倾向于约束显示系统的操作参数。例如，对于具有可觉察灰色的阴影的正常的颜色视觉的人类，RGB亮度比必须很接近于L_R=0.30L_T、L_G=0.59L_T和L_B=0.11L_T，其中L_T是总量度，而L_R,G，,B是各个基色（或子像素）的亮度。在某些系统中，上述比率被称为“白平衡”。

本领域技术人员应当理解，某些常规的数字显示器被配置为具有固定的“白平衡”比率，以便简化到外部世界的接口。例如，以相同的R、G和B数字值来驱动常规的每个通道8位的三色显示器（具有固定的白平衡）产生了（灰色的）灰度像素，因为显示器自动地应用了以上所描述的基色亮度加权。同样，可用于常规的显示器的灰度阴影的数量被限制于256，从而有效地使该常规显示器成为8位的灰度显示器（当以常规的8位RGB通道来驱动时）。如同下面将更详细地描述的，所公开的实施例将常规的8位显示器的可用灰度阴影扩展为11位灰度显示器的等价物，无需对常规显示器进行硬件修改。

在所示的实施例中，映射逻辑330还包括颜色逻辑336。一般地，在一种实施例中，颜色逻辑336被配置用于识别并处理在增强的灰度输入中所编码的颜色信息。在一种实施例中，如同下面将更详细地描述的，颜色逻辑336被配置用于基于增强的灰度输入来从多种颜色中选出输出颜色。在一种实施例中，如同下面将更详细地描述的，颜色逻辑336被配置用于基于增强的灰度输入的多个位来选择输出颜色。一般地，在一种实施例中，颜色逻辑336识别出在增强的灰度输入中指出的所期望的输出颜色/阴影，而抖动逻辑332选择适当的中间阴影，以产生所期望的输出颜色/阴影。

在所示的实施例中，映射逻辑330还包括高级处理模块338。一般地，高级处理模块338被配置用于执行各种后处理和显示增强技术。在一种实施例中，高级处理模块338被配置用于执行解码验证。例如，在一种实施例中，高级处理模块338被配置用于存储像素历史，以及对像素历史执行验证以识别出已经识别错的标准输入和/或增强的灰度输入。

如上所述，映射逻辑330基于所接收的增强的灰度输入来生成标准的颜色/亮度信号340。在一种实施例中，信号340被配置以便符合标准输出装置的输入信号要求。在一种实施例中，信号340被配置以便符合标准的每个通道8位的RGB显示器的输入信号要求。

本领域技术人员应当理解，常规的颜色显示器通常依靠人类视觉的色彩及时间特性来在显示器中创造出大范围的颜色和流畅的运动的幻象。一般地，本领域技术人员应当理解，人类具有比空间颜色分辨率高得多的空间亮度（光亮度）分辨率。人类视觉的这种特征是众所周知的，并且已经在广播电视中发挥了作用，用于限制传输和保存视频所需的带宽。例如，常规的DVD通常以相邻的像素共用相同的颜色，但是具有不同的亮度值的方式来编码。但是，常规的方法受限于显著的缺点，这些缺点可由本文所公开的实施例克服。

特别地，在一种实施例中，方法300处理所接收到的增强的灰度输入，这将参照图4更详细地描述。一般地，图4示出了由图3的映射逻辑330处理的一种示例性的位映射。宽泛而言，系统400示出了增强的灰度输入402到子像素阵列条目420、430和440的映射，这将在下面更详细地描述。

更宽泛而言，在一种实施例中，系统400示出了结合的最低有效位（LSB）多路分解和抖动，用于将给定数字显示器的灰度扩大8倍。在一种实施例中，由每个RGB子像素颜色所贡献的亮度遵循近似二进制的趋势（L_G~2L_R和L_R~2L_B）。在一种实施例中，系统400采用了线性的光通转换函数，其中输入像素数据值与各个像素的亮度直接成比例。在一种实施例中，亮度还被规范化为二进制数据值。

在所示的实施例中，输入402包括11个位。在一种实施例中，位0-2和4-10是“阴影位”，而位3是“选择位”。在一种实施例中，位0-2和4-10是“阴影位”，而位3既是“阴影位”也是“选择位”。在一种实施例中，位0-2是对亮度有贡献的“阴影位”，位4-10是“阴影位”，而位3是“选择位”。在一种实施例中，位0-2和4-10是“直接阴影位”，映射至特定的子像素位，而位3是间接“阴影位”，该间接“阴影位”基于位4-10来影响子像素位。在一种实施例中，这样配置后，所公开的实施例能够在标准的每个通道8位的RGB显示器上合成2048种单色阴影（相当于11位的灰度），这将在下面更详细地描述。

在所示的实施例中，系统400包括三个子像素420、430和440。一般地，在一种实施例中，子像素420、430和440共同对应于以上所描述的条目220。在一种实施例中，每个子像素420、430和440都包括多个公共的颜色像素和多个私用颜色位。在所示的实施例中，每个子像素420、430和440包括7个公共的颜色位（位1-7）以及一个私用颜色位（位0）。一般地，每个子像素都能够以各种数量的公共颜色位和/或私用位来配置。但是，一般地，本领域技术人员应当理解，典型的每个通道8位的RGB显示器都以每个RGB子像素8位的条目来配置。同样，在一种实施例中，子像素420、430和440被配置为对应于常规的RGB通道。

在所示的实施例中，系统400基于输入402的最高7位（位4-10）将RGB子像素420（430）、430和440的最高（高阶）7位映射到相同的值。另外，在所示的实施例中，系统400将位0-2单独映射到子像素的每个私用颜色位。具体地，在所示的实施例中，系统400将位1映射到子像素420的位0（422），将位2映射到子像素430的位0（432），以及将位0映射到子像素440的位0（442）。另外，在一种实施例中，系统400根据它们的亮度显著性将位0-2映射到子像素的低阶位。

在所示的实施例中，系统400将位3用作“选择位”，该“选择位”是逻辑410的输入。如图所示，系统400还提供了输入402的上7位（“阴影位”），作为逻辑410的输入。如同下面将更详细地描述的，在一种实施例中，逻辑410采用阴影位和选择位来配置子像素420、430和440的公共颜色位。

例如，在一种实施例中，如上所述，系统400采用了双帧抖动，并且使用选择位（位3）在两个中间阴影之间进行选择。例如，在一种实施例中，当位3=0时，逻辑410将位4-10的值复制到子像素的公共颜色位。类似地，在一种实施例中，当位3=1时，逻辑410将位4-10的值复制到编号为偶数的帧的公共颜色位。在一种实施例中，当位3=1时，逻辑410将加上1的位4-10的值复制到编号为奇数的帧的公共颜色位。因而，在一种实施例中，系统400能够被配置用于使像素信息的11位值符合三个8位子像素。因而，所公开的实施例因此能够在系统上提供2¹¹种不同的单色阴影，该系统使用常规的方法通常只能显示2⁸种不同的单色阴影。

本领域技术人员应当理解，在某些实施例中，系统400能够产生很细微的颜色偏移。但是，在此类实施例中，这些颜色偏移将被附近像素的互补颜色偏移所掩蔽，仅留下可觉察到的亮度差异。同样，在某些实施例中，所公开的实施例实现增强的灰度图像，无需通过使用附近像素来消除颜色偏移的另外处理。在这样的情况下，一般地，非故意的颜色偏移是如此之小，以致于正常的人类视觉几乎看不到。另外，如上所述，在某些实施例中，高级处理模块338能够被配置用于规范化和/或处理生成的输出阴影，以提高给用户显示的输出的性能、可见性和/或其它适合的特性。

图5示出了用于增强的单色显示的方法的一种实施例。具体地，图5示出了描述由例如图3的系统300和/或图4的系统400执行的逻辑操作步骤的概要流程图500，这些逻辑操作步骤可以根据优选的实施例来实现。一般地，映射模块330执行该方法的步骤，除非另有说明。

如块505所示，过程开始，在块505中系统300接收输入信号。然后，如块510所示，转换器312将所接收的标准输入信号转换成用于指示所期望的输出阴影的增强的灰度信号。然后，如块515所示，映射逻辑330基于所期望的输出阴影来选择多个中间阴影。

然后，如块520所示，映射逻辑330将多个中间阴影映射到帧颜色，包括第一和第二帧颜色。然后，如块525所示，映射逻辑330基于第一帧颜色来设置第一显示帧。然后，如块530所示，映射逻辑330将第一显示信号传输到输出装置。然后，如块535所示，输出装置基于第一显示帧来给用户显示像素。

然后，如块540所示，映射逻辑330基于第二帧颜色来设置第二显示帧。然后，如块545所示，映射逻辑330将第二显示信号传输到输出装置。然后，如块550所示，输出装置基于第二显示帧给用户显示像素，并且过程结束。

图6示出了用于增强的单色显示的方法的一种实施例。具体地，图6示出了用于描述由例如图1的系统100、图3的系统300和/或图4的系统400执行的逻辑操作步骤的概要流程图600，这些逻辑步骤可以根据优选的实施例来实现。一般地，映射模块330执行该方法的步骤，除非另有说明。

如块605所示，过程开始，在块605中系统300接收输入信号。然后，如判定块610所示，系统确定了所接收的输入信号是否是增强的灰度信号。例如，在一种实施例中，适配器120分析所接收的输入信号，以确定所接收的输入信号是标准的输入信号还是增强的灰度信号。如果在判定块610，输入信号不是增强的灰度信号，则该过程沿着否（NO）分支继续进行到块615。如块615所述，系统100正常地处理标准的输入信号，并且该过程继续进行到块640，在块640中系统100给用户显示像素。

如果在判定块610，输入信号是增强的灰度信号，则该过程沿着是（YES）分支继续进行到块620。然后，如块620所示，映射逻辑330对所接收的输入信号的阴影位进行解码，以在多个中间阴影之间进行选择。

然后，如块625所示，映射逻辑330基于所选的中间阴影来设置子像素公共颜色位。然后，如块630所示，映射逻辑330基于所选的中间阴影来单独设置子像素私用颜色位。然后，如块635所示，映射逻辑330基于所选的中间阴影来单独设置子像素的光度（luminosity）。

然后，如块640所示，系统100给用户显示像素并且该过程结束。

系统700是用于增强的单色显示的另一个系统，该增强的单色显示允许常见的每个通道8位的显示装置响应于控制输入来显示标准的颜色或灰度图像、增强的灰度图像或者标准图像与增强的灰度图像的结合。增强的灰度图像可以符合医学数字成像和通信（DICOM）标准，该标准是用于处理、存储、打印和传输医学成像的信息的标准。美国电气制造商协会（NEMA）创建了DICOM标准，部分是为了确保诊图像看起来是相同的，无论是通过印刷品、胶片还是通过电子显示器来观看。本领域技术人员应当理解，DICOM说明书（PS 3.14-2009）的“Part14：Grayscale Standard Display Function”推荐：医学灰度显示器产生最少1024个JND（“恰可觉察差”）灰色阴影。

系统700一般地包括连同显示系统710一起操作的计算机702，以生成标准的和/或增强的灰度图像。计算机702可以是通用计算机，例如，桌面、膝上型计算机或平板电脑。计算机702能够执行程序代码，尤其是实现于非暂时性介质内的程序代码。在可替换的实施例中，计算机可以是运行诸如Windows、Linux、Unix或Android之类的常见操作系统的专用工作站、瘦客户机或标准计算机。计算机702包括可以起着基本上类似于以上所述的处理器102的作用的处理器704。计算机702还包括用于连接到显示系统710的构件的连接器705、706、707。连接器可以是DVI、VGA、DisplayPort、HDMI、USB、串行端口、并行端口、无线或者其它适用的外围连接器。在一种实施例中，显示系统710可以是例如8位的显示系统。在一种可替换的实施例中，显示系统可以被配置用于接收大于8位（例如，11位）的图形信号。

显示系统710包括经由到连接器707的有线或无线连接与计算机702连接的适配器720。适配器720管理接收自计算机702的信号到标准的彩色/灰度引擎722和增强的灰度引擎724之一或两者的通信。显示系统710还包括用于接收有关用户所期望的图像显示类型的用户输入的选择器732，以及用于控制将要显示来自引擎722、724的哪些输出的控制器734。显示系统710还包括分别提供与以上针对像素阵列124和显示器126描述的结构和功能基本上相同的结构和功能的像素阵列736和显示器740。校准仪742可以与显示器740耦接。增强的灰度引擎724包括下面将要更详细地描述的增强的图形模块726、数据库728和校准引擎730。

显示系统710接收来自处理器704的灰度输入信号，处理输入信号，并且响应于控制输入来给用户显示图像，这将在下面更详细地描述。适配器720可以具有与适配器120的结构和功能基本上相同的结构和功能，另外的特征和差异将在下面描述。标准的彩色/灰度引擎722和增强的灰度引擎724分别提供与以上针对标准的彩色/灰度引擎122和增强的灰度引擎130所描述的结构和功能基本上相同的结构和功能，另外的特征和差异将在下面描述。控制器734具有与控制器128的结构和功能基本上相同的结构和功能，另外的特征将在下面描述。

选择器732接收来自用户或其它源的选择输入，并且给控制器734提供控制信号，以便用于从标准的彩色/灰度引擎722和/或增强的引擎724中选出显示输入。在一种实施例中，选择器732包括位于计算机监控器上的按钮。当用户按下该按钮时，显示器740在显示增强的灰度图像、标准的灰度图像、增强的和标准的灰度图像的结合或者完全没有图像之间切换。例如，当用户第一次按下按钮时，显示器740可以显示增强的灰度图像。增强的灰度图像可以包括用于为用户标识出所显示的图像是增强的灰度图像的标识符。标识符可以是例如在显示器740上的标志（logo）、字符指示符或LED指示符。当用户第二次按下按钮时，显示器740可以显示标准的灰度图像。标准的灰度图像可以包括用于为用户标识出所显示的图像是标准的灰度图像而不是增强的灰度图像的标识符。当用户第三次按下按钮时，显示器740可以显示分屏图像，在显示器的一部分内显示标准的灰度图像，而在显示器的另一部分内显示增强的灰度图像。在一种实施例中，当显示器740最初被通电时，在显示器740上的默认的显示图像是标准的彩色/灰度图像。当在显示器740上显示默认的显示图像并且按钮被按下时，显示器740切换至增强的灰度图像。作为选择，默认的显示可以是增强的灰度图像。

作为选择，选择器732可以包括其它类型的分立的输入装置，用于选择控制器的显示输入，例如，指轮开关、拨动开关、触摸屏、按键敲击的预定序列、无线控制开关或者用于提供本领域已知的选择输入的其它硬件和软件。此外或者作为选择，选择器732可以包括用于检测是否存在用户并且提供控制器的控制输入以在检测到没有存在用户时选择标准灰度图像输入来例如降低功率消耗的一个或多个传感器，例如，运动或光电传感器。此外或者作为选择，选择器732可以包括用于提供控制器的控制输入以在预定的时间量之后选择标准灰度图像输入的一个或多个定时装置。选择器732还可以提供适配器720的控制信号，用于控制接收自处理器704的信号到灰度引擎722、724的传输。

现在参照图8，在显示系统710的最初使用时以及偶尔在后续的操作期间，显示系统710可以使用过程800来校准。校准过程以及用于校准的构件在2011年8月1日提交的、题目为“Testing ElectronicDisplays for Conformity to a Standard”的美国专利申请No.13/195,312中有更详细的描述，并且在此全文引用该专利申请，以作参考。作为起始步骤802，用户将仪表742附接于显示器740。在步骤804，在显示器740上显示了基于例如2048种阴影（2¹¹种阴影）的灰度图像的增强的灰度测试图像。

在步骤806，仪表742接收显示器740的发射并且经由WindowCalispector和校准引擎730来校准显示器。在一种实施例中，仪表742包括光电二极管的阵列，并且俘获显示器的光发射。仪表742基于所俘获的光发射的光度来生成电子的或光学的测试数据。测试数据被发送到计算机702，以便进行处理。运行着校准软件的计算机702给校准引擎730提供指令，用于校准显示系统710。具体地，校准软件确定所收到的收集的测试数据是否指示着在显示器742上的测试图像符合标准。在一种实施例中，该标准可以是DICOM标准，并且所接收的测试光度数据可以与标准化的灰度显示函数（GSDF）曲线（Barten模型）比较，以确定测试数据是否符合DICOM标准（Part 14）。在可替换的实施例中，可以使用其它标准或校准分析技术。

在步骤808，可以存储于数据库728内的增强的灰度查找表基于所执行的校准来更新。在一种实施例中，例如，2048（2¹¹）种阴影中的256（2⁸）种灰度被选自GSDF Barten模型，并且被存储于显示查找表中。

图9示出了用于单色显示的方法的一种实施例。具体地，图9示出了用于描述由例如图7的系统700执行的逻辑操作步骤的流程图900。在流程图900的方法执行之前，可以执行图8的校准过程。

在块902，在选择器732处接收选择输入。该选择输入可以接收自例如用户、传感器、定时器或其它输入设备。在块904，选择器732生成与选择输入对应的控制信号，并且将该控制信号传输给控制器734。选择器732还生成与选择输入对应的适配器控制信号，并且将该控制信号传输给适配器720。

在块906，适配器720和控制器734识别出控制信号指示的是标准图像、增强图像，还是结合图像的选择。例如，如果选择器732被设置用于显示标准的图像，则它给适配器720提供标准的控制输入。响应于标准的控制输入，适配器720将会使接收自处理器702的灰度输入信号路由至标准的彩色/灰度引擎722。

在块908，在标准的彩色/灰度引擎722处接收灰度输入信号。如果接收自处理器702的信号是8位的灰度输入信号，则它通过引擎722来路由，该引擎722将8位的标准灰度显示信号输出到控制器734。在一种实施例中，标准的彩色/灰度引擎722基于标准的基于256（2⁸）个8位的灰度查找表来生成8位的显示信号。响应于接收自选择器732的控制信号，控制器734被设置用于接收来自引擎722的标准显示信号。然后，在块910，控制器734如同前面所描述的那样给像素阵列724提供显示信号。

在一种可替换的实施例中，可以允许显示系统接收大于8位的信号。如果接收自处理器702的信号是增强的11位的灰度输入信号，并且选择了标准图像，则该信号同样通过引擎722来路由，该引擎722将8位的标准灰度显示信号输出到控制器734。要将11位的信号变换为8位的信号，引擎722可以使用基于256（2⁸）个8位的灰度查找表，消去3个最低有效位。

回到块906，适配器720和控制器734识别出控制信号指示的是标准图像、增强图像，还是结合图像的选择。例如，如果选择器732被设置用于显示增强的图像，则它给适配器720提供增强的控制输入。响应于增强的控制输入，适配器720将会使接收自处理器702的灰度输入信号路由至增强的灰度引擎724。

在块910，在增强的灰度引擎724处接收灰度输入信号。引擎724基于存储于数据库728内的校准查找表，通过伽马引擎726将8位的增强的灰度显示信号输出到控制器734。在一种替代方案中，显示信号可以通过参照存储于数据库728内的基于校准的11位的查找表来生成。在另一种替代方案中，显示信号可以使用增强的图形模块726来生成，该增强的图形模块726根据以上所描述的映射逻辑330以及系统400的位映射来操作。响应于接收自选择器732的控制信号，控制器734被设置用于从引擎724处接收增强的显示信号。然后，控制器734如同前面所描述的那样给像素阵列736提供显示信号。

在一种可替换的实施例中，可以允许显示系统接收大于8位的信号。如果接收自处理器702的信号是增强的11位的灰度输入信号，并且选择了增强的图像，则该信号同样通过适配器720来路由至增强的灰度引擎724，该增强的灰度引擎724根据以上在图3和4中描述的方法使用增强的图形模块726将11位的信号转换为8位的信号。

当选择器732指出将要显示标准的和增强的灰度图像的结合图像时，适配器720将会使来自处理器702的输入信号路由至灰度引擎722、724，并且控制器734将被设置用于接收来自这两个引擎的信号。

在块908、910和912，响应于所收到的控制输入信号，控制器734分别选择接收来自标准的彩色/灰度引擎722的标准的彩色/灰度显示信号，选择接收来自增强的灰度引擎724的增强的灰度显示信号，或者选择接收来自引擎722、724的增强的和标准的显示信号用于同时显示。作为选择，所收到的控制输入信号可以指示控制器734按照所选的显示信号的预定顺序依次移至下一显示信号。例如，显示信号的预定序列可以是1）标准的彩色/灰度显示信号，2）增强的灰度显示信号，以及3）用于同时图像显示的结合的增强的和标准的彩色/灰度显示信号。作为选择，所收到的控制输入信号可以指示控制器734从当前正在显示装置740上显示的任何显示信号（标准的或增强的）切换到另一种显示信号（标准的或增强的），不提供同时显示选项。

在块908，如果由控制器734选出的显示信号是标准的颜色/灰度显示信号，则阵列736接收标准的颜色/灰度显示信号，并且设置与阵列中的每个像素对应的物理元件，以便在显示装置740上显示。在块910，如果由控制器734选出的显示信号是增强的灰度显示信号，则阵列736接收增强的灰度显示信号，并且设置与阵列中的每个像素对应的物理元件，以便在显示装置740上显示。在块912，如果由控制器734选出的显示信号是结合的增强的和标准的彩色/灰度显示信号，则阵列736接收该结合的信号，并且设置与阵列中的每个像素对应的物理元件，以便在显示装置740上显示。例如，结合的信号可以显示为分屏显示，增强的灰度图像在显示器的一部分上，而标准的彩色/灰度图像在显示器的另一部分上。

因此，所公开的实施例提供了优于其它方法和系统的众多优点。例如，所公开的实施例提供了增强的灰度显示，该增强的灰度显示利用人类视觉的特性，使给定的数字彩色显示器能够产生的单种灰色的可觉察的阴影的数量扩大为8倍。例如，在一种实施例中，所公开的实施例使标准的每个通道8位的三色LCD面板能够显示的灰色的阴影的数量从256（8位）增加至2048（11位）。

另外，所公开的实施例能够被配置，以便超越当前的行业标准显示要求。例如，许多医师将特殊的显示器用于诊断用途。一种这样的专用显示器产生灰度图像，而不是彩色图像，用于分析X光胸透、CT扫描以及类似的高动态范围的单色图像。本领域技术人员应当理解，在观看X光胸透的情况下，重要的是在医疗显示器上看到的X光图像传达出尽可能多的诊断信息，并且至少与在观看自身靠着灯箱的X光底片时一样多的诊断信息。

如上所述，典型的DICOM监视器制造商使用昂贵的定制的仅为灰度的显示模块，该显示模块能够生成至少1024种灰色阴影。但是，此类监控器（称为10位DICOM显示器）通常是非常昂贵的，并且仍然还将单色阴影的最大数量限制于2¹⁰（即，依照用来描述所期望的输出阴影的二进位的数量）。但是，在一种实施例中，所公开的实施例提供了颜色/阴影范围的3个位的扩展，此外没有引入较高的成本、功率耗用，也不需要定制的显示装置。

而且，所公开的实施例还在常规的抖动技术上提供了改进。例如，本领域技术人员应当理解，常规的抖动技术一般限制于双帧抖动，因为在两个帧以上的另外的帧平均会促使闪烁率可由人类观察者觉察到，如同以上所描述的。同样，常规的抖动技术使得灰度增强限制于：在每个通道8位的RGB颜色显示器中，灰度的阴影仅从256翻倍到512种阴影。但是，所公开的实施例能够被配置用于提供超过2000种单色阴影，此外也不需要多于双帧抖动。同样，所公开的实施例提供了比现有系统和方法更大的性能。

所公开的实施例还提供了允许用户在增强的和标准的彩色/灰度图像观看之间进行选择的单个显示装置，而不需要用于增强的灰度成像和标准的彩色/灰度图像观看的单独的显示装置。在一个实例中，用户可以使用单个显示装置来显示DICOM兼容的增强的灰度图像，并且利用选择装置切换至用于执行文档处理、互联网使用或者不需要与增强的灰度图像相关的功率及高光度要求的其它应用的标准图像。

在附图中的流程图和框图示出了根据本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现方式的架构、功能和操作。在这点上，在流程图或框图中的每个块都可以代表包括用于实现特定的逻辑功能的一个或多个可执行指令的代码模块、代码段或代码部分。还应当指出，在某些可替换的实现方式中，在块中所提到的功能可以按照与附图中提到的顺序不同的顺序出现。例如，顺序示出的两个块实际上可以基本上同时执行，或者这些块有时可以按照相反的顺序执行，取决于所涉及的功能。还应当指出，框图和/或流程图的每个块，以及在框图和/或流程图中的块的结合，能够通过基于用于执行特定的功能或动作的专用硬件的系统或者专用硬件和计算机指令的结合来执行。

本文所使用的术语“例如（such as）”旨在提供非限制性的示例性可能性列表。

虽然以上已经描述了本发明的各种实施例，但是应当理解，这些实施例通过实例（仅作示例，而非限制）的方式给出。其中以上所述的方法和步骤指出了按照一定顺序发生的某些事件，获益于本公开内容的本领域技术人员应当意识到，按照本发明的改型，某些步骤的顺序是可以修改的。此外，某些步骤除了按照以上所描述的顺序执行，在可能的情况下可以在并行过程中同时执行。因而，本发明的宽度和范围不应由上述任何实施例所限制，而应当仅根据随附的权利要求书及其等价物来限定。虽然本发明已经参照其具体的实施例特别地示出和描述，但是应当理解，可以在形式和细节方面进行各种改变。

Claims (20)

1.一种用于期望的输出阴影的灰度显示的方法，包括：

将用于所述期望的输出阴影的增强的灰度输入信号传输到增强的灰度引擎，所述输入信号包括多个阴影位和多个选择位；

对所述多个阴影位和所述多个选择位进行解码，以从多个中间阴影中选出一个中间阴影；

基于所选的中间阴影来设置像素的多个子像素公共颜色位；

基于所选的中间阴影来设置所述像素的多个子像素私用颜色位；

基于所选的中间阴影来设置所述像素的多个子像素光度；

根据所述像素的所述多个子像素公共颜色位、所述多个私用颜色位和所述多个光度来形成增强的灰度显示信号；

从所述增强的灰度引擎接收所述增强的灰度显示信号；

在输出显示器上基于所述增强的灰度显示信号显示增强的灰度图像；

响应于第一用户输入,选择标准的显示信号；以及

在输出显示器上基于所述标准的显示信号显示标准的图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述增强的灰度图像和所述标准的图像同时显示于所述输出显示器上。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

响应于所述第一用户输入，停止所述增强的灰度图像在所述输出显示器上的显示。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述输出显示器是每通道8位的红/蓝/绿彩色监视器。

5.根据权利要求1所述的方法，其中用于所述期望的输出阴影的所述增强的灰度输入信号是11位的，并且所述增强的灰度显示信号是每子像素8位的。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：传输用于所述期望的输出阴影的标准的输入信号，其中用于所述期望的输出阴影的所述标准的输入信号是8位的，而所述标准的显示信号是每子像素8位的。

7.一种用于向用户显示灰度图像的系统，所述装置包括：

标准的灰度引擎，被配置用于通过参考基于8位的查找表来生成标准的灰度显示信号；

增强的灰度引擎，被配置用于通过参考基于11位的查找表来生成增强的灰度显示信号；

选择装置，被配置用于接收用户输入，生成与所述用户输入相关的控制信号，并且选择所述标准的灰度显示信号或增强的灰度显示信号中的至少一个用于显示；

适配器，被配置用于接收输入的图形信号，并且响应于所述控制信号，将所述输入的图形信号传输到所述标准的灰度引擎或增强的灰度引擎中选出的一个或两者；以及

显示装置，被配置用于基于所述灰度显示信号中的至少一个显示图像。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述显示装置被配置用于同时基于所述增强的灰度显示信号和所述标准的灰度显示信号显示图像。

9.根据权利要求7所述的系统，其中所述选择装置包括用于停止未选择的增强的灰度显示信号或标准的显示信号的显示的单元。

10.根据权利要求7所述的系统，其中所述选择装置包括按钮。

11.根据权利要求7所述的系统，其中所述选择装置包括传感器。

12.根据权利要求7所述的系统，其中所述选择装置包括定时器。

13.根据权利要求7所述的系统，其中所述选择装置包括无线开关控制。

14.根据权利要求7所述的系统，还包括光度仪，并且其中所述基于11位的查找表通过以所述光度仪校准所述显示装置来生成。

15.根据权利要求14所述的系统，其中以所述光度仪来校准所述显示装置包括：将接收自所述光度仪的数据与DICOM灰度显示函数Barten模型比较。

16.一种用于向用户显示灰度图像的系统，所述装置包括：

包括基于8位的查找表的标准的灰度引擎；

包括基于11位的查找表的增强的灰度引擎；

选择装置，被配置用于接收用户输入，并且生成与所述用户输入相关的适配器控制信号和控制器控制信号；

适配器，被配置用于接收输入的图形信号，并且响应于所述适配器控制信号，将所述输入的图形信号传输到所述标准的灰度引擎或增强的灰度引擎中选出的一个或两者；

控制器，被配置用于接收来自所述标准的灰度引擎或增强的灰度引擎中选出的所述一个或两者的显示信号；以及

显示装置，用于基于所述显示信号显示图像。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述标准的灰度引擎被配置用于通过参考所述基于8位的查找表来生成所述显示信号。

18.根据权利要求16所述的系统，其中所述增强的灰度引擎被配置用于通过参考所述基于11位的查找表来生成所述显示信号。

19.根据权利要求16所述的系统，其中所述增强的灰度引擎被配置用于基于所述输入图形信号的多个阴影位和多个选择位来生成所述显示信号。

20.根据权利要求16所述的系统，其中所述选择装置包括按钮。

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