CN103491335B - 一种图像显示方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像显示方法及装置，所述方法包括：接收输入的图像序列，所述图像序列包括相邻的第一图像和第二图像；将所述第一图像和第二图像对应像素的值按照预定比例混合获取至少一幅插值图像，并将所述插值图像插入到所述第一图像和第二图像之间；输出插入插值图像之后的图像序列。本发明通过在输入的图像序列中的两幅相邻图像之间插入由相邻图像根据预定比例获取的插值图像，可以降低画面的粗糙感，提高用户的感受效果，同时也起到平滑播放的效果。本发明的图像显示方法特别是应用在分辨率较低的显示设备上，通过该显示方法，能够提高内容帧率，降低了画面粗糙感。

Description

一种图像显示方法及装置

技术领域

本发明属于图像显示领域，特别是涉及一种图像显示方法及装置。

背景技术

显示设备是用于显示图像的电子设备，其工作原理是:在图形显示卡上都有一个由视频存储器组成的显示缓冲区，它接收并暂存计算机送来的图形图像数字信息，经D/A转换为模拟信号后，再送到显示器去显示。显示缓冲区可以看成是一个与屏幕上像素分布一一对应的二维矩阵，其位置可以由二维坐标（x，y）来表示。显示缓冲区的存储单元与显示设备屏幕坐标相对应。

现有的显示设备既有分辨率较高的，也有分辨率较低的设备，对于一些分辨率相对较低、尺寸较大（即ppi较低）的电视机、监视器等显示设备，由于输入的信号通常是30Hz左右或者60Hz左右，而显示端的刷新频率较高（例如120Hz、240Hz），远大于输入信号的频率。在较高刷新帧率的情况下，这些设备的显示效果通常颗粒感较大，细节比较粗糙，无法充分表现出一些高清片源的质量。

发明内容

为了解决现有的显示器存在显示画面粗糙的问题，本发明提供了一种图像显示方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种图像显示方法，包括：

接收输入的图像序列，所述图像序列包括相邻的第一图像和第二图像；

将所述第一图像和第二图像对应像素的值按照预定比例混合获取至少一幅插值图像，并将所述插值图像插入到所述第一图像和第二图像之间；

输出插入插值图像之后的图像序列。

本发明还提供了第二种图像显示方法，包括：

接收输出的图像序列，所述图像序列包括第一图像、插值图像和第二图像，所述插值图像是根据图像序列中相邻的第一图像和第二图像对应像素的值按照预定比例混合来获取，并插入到第一图像和第二图像之间；

对接收的图像进行显示。

本发明还提供了一种图像显示装置，包括：

接收端，用于接收输入的图像序列，所述图像序列包括相邻的第一图像和第二图像；

图像处理模块，用于将所述第一图像和第二图像对应像素的值按照预定比例混合获取至少一幅插值图像，并将所述插值图像插入到所述第一图像和第二图像之间；

输出端，用于输出插入插值图像之后的图像序列。

本发明还提供了第二种图像显示装置，包括：

接收单元，用于接收输出的图像序列，所述图像序列包括第一图像、插值图像和第二图像，所述插值图像是将图像序列中相邻的第一图像和第二图像对应像素的值按照预定比例混合获取的，并插入到所述第一图像和第二图像之间；

显示端，用于显示插入所述插值图像之后的图像序列。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：本发明通过在输入的图像序列中的两幅相邻图像之间插入由相邻图像根据预定比例获取的插值图像，可以降低画面的粗糙感，提高用户的感受效果，同时也起到平滑播放的效果。本发明的图像显示方法特别是应用在分辨率较低的显示设备上，通过该显示方法，能够提高内容帧率，降低了画面粗糙感。

附图说明

图1为本发明一种实施例的图像显示方法的流程图；

图2为本发明一种实施例的图像存储区域示意图；

图3为本发明一种实施例的图像存储过程的示意图；

图4为本发明一种实施例的第一时间插入图像存储的示意图；

图5为本发明一种实施例的第二时间插入图像存储的示意图；

图6为本发明一种实施例的插入图像之后输出的示意图；

图7（a）-（c）为本发明输出图像出现的三种比例失调图像的示意图；

图8为本发明一种实施例的卷积处理后的示意图；

图9为本发明一种实施例的图像显示系统的示意图；

图10为本发明一种实施例的图像显示装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，为本发明一种实施例的图像显示方法的流程图，包括：

步骤S101：接收输入的图像序列，所述图像序列包括相邻的第一图像和第二图像；

步骤S102：将所述第一图像和第二图像对应像素的值按照预定比例混合获取至少一幅插值图像，并将所述插值图像插入到所述第一图像和第二图像之间；其中，预定比例是根据需要对第一图像的像素值和第二图像的对应像素之间的比例进行设定，可以是1:2，3:1等等。

步骤S103：输出插入插值图像之后的图像序列。

本发明通过在输入的图像序列中的两幅相邻图像之间插入由相邻图像根据预定比例获取的插值图像，可以降低画面的粗糙感，提高用户的感受效果，同时也起到平滑播放的效果。本发明的图像显示方法特别适合应用在分辨率较低的显示设备上，通过该显示方法，能够提高内容帧率，降低画面粗糙感。

步骤S101中，第一图像和第二图像为图像序列中任意相邻的两幅图像，该步骤接收的第一图像和第二图像还可以是其他相邻的图像，例如相邻的第三图像和第四图像等等。输入的图像可以由HDMI（High Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口）、DVI（Digital Visual Interface，数字视频接口）、色差等接口输入，其内容还可以包含实时渲染和视频回放。该步骤中还可以对接收的图像序列中的图像进行存储，将相邻的两幅图像存储在缓冲空间中，以便进行图像处理工作。步骤S102中，插值图像是根据两相邻的第一图像和第二图像获取的，并由第一图像和第二图像对应像素的值按照预定比例混合而成，插值图像上的像素值是与第一图像和第二图像对应位置的像素值有关。第一图像和第二图像对应像素的值的预定比例可以预先设定，也可以根据图像显示效果进行相应设置。步骤S103中，输出插入插值图像之后的图像序列，将插入插值图像的图像序列输出到显示面板上进行显示，如显示器上。

本发明实施例通过对相邻的第一图像和第二图像之间插入由第一图像和第二图像对应像素的值按照预定比例混合而成的插值图像，降低了现有技术中，由于源图像输入频率小于显示端刷新频率而产生的颗粒感和粗糙感，使得输出的图像序列更加平滑。

本发明的插值图像具体是根据第一图像和第二图像对应像素的值按照时间比例混合而成。获取插值图像的具体过程如下：

插值图像在T_i时刻的像素值I满足如下的表达式：I=α·I_B+β·I_F，

其中

T_-1=T_F

其中，α和β为系数，I_B表示第一图像的像素值，I_F表示第二图像的像素值，T_B、T_F为接收的图像序列中第一图像、第二图像对应的时刻，T_i-1表示相邻的上一插值时刻。

第一图像的像素值和第二图像的像素值是以矩阵的形式进行表示。为了避免一些时序、频率等导致的混乱问题，在插值图像的计算过程中，对系数做了一些限制，使得α和β满足如下关系：

上述关系表示α的计算值在小于0时，例如-1时，则以0作为其值，在大于1时，以1作为其值。β的计算值也以同样的方式进行表示，避免了计算出现的混乱问题。

以下结合一实施例对本发明的图像序列进行图像插值过程进行说明：

本实施例对接收输入的相邻的两幅图像数据进行存储，以便进行图像处理工作。如图2和3所示，为本发明一种实施例的图像存储的示意图，图2中示出了第一缓冲区F₀和第二缓冲区F₁，用于对图像序列进行存储，当然还可以设置更多缓冲区对其进行存储，本实施例为了节省空间，只利用了两个缓冲区交替存储图像序列中的图像数据，每次写入图像数据的缓冲区称为前缓冲区，则另一个称之为后缓冲区，直达下一次交换缓冲区。

如图3所示，时间轴为t，源图像数据分别在t₀、t₁、t₂、t₃时刻写入缓冲区，则在t₀到t₁时刻间，向F₁写入数据，则F₁为前缓冲区，F₀为后缓冲区。t₁到t₂时刻，向F₀写入数据，则F₀为前缓冲区，F₁为后缓冲区。t₂到t₃时刻，向F₁写入数据，则F₁为前缓冲区，F₀为后缓冲区。

如图4所示，为本发明一种实施例在相邻第一图像和第二图像中插入两幅插值图像的示意图，F_F为前缓冲区，F_B为后缓冲区，时间轴为T，输入图像序列上第一图像和第二图像对应的时刻为T_B、T_F，原本的两个缓冲区记录的时间需要做一次调整，分别加上间隔时间h，其中，h=t₁-t₀，t₀、t₁为原两个缓冲区记录的时间。

T_B=t₀+h

T_F=t₁+h

本实施例中，根据源图像输入频率和显示设备的刷新率确定，T₀和T₁时刻是显示时需要图像插入的时间点，每次插值的结果均存入缓冲区F_B中。插值过程是将前后缓冲区的数据按照时间比例进行混合。

T₀时刻，循环每个像素坐标，将F_B和F_F中对应像素的值按照比例进行混合，得到的插值图像中对应像素的值I=α·I_B+β·I_F，其中，

I_F和I_B为别为前后缓冲区对应像素的值。计算出来的像素值I将被存入缓冲区F_B中对应的像素上。

T₀时刻之后，完成缓冲区F_B内容的更新，并更新对应的时间值为T₀，即此时T_B=T₀，如图5所示。

T₁时刻，按照同样流程进行插值，I=α·I_B+β·I_F

其中，

T₁时刻之后，完成缓冲区F_B内容的更新，并更新对应的时间值为T₁，即此时T_B=T₁，如图6所示。

以此类推，可以针对两幅相邻图像中其他时间点进行时域插值，直到输入端有新的信号传入，前后缓冲区进行一次交换，并更新内容和时间。

本发明还在输出图像之前对各个图像进行卷积处理。卷积处理主要是为了向下采样和降低时域插值造成的模糊效果。例如：卷积处理将后缓冲区中的数据（1920x1080）处理后存入显示缓冲区（1024x768），首先会遇到的是比例的问题，通常有如图7（a）、7（b）、7（c）三种情况，图7（a）表示图像进行显示时纵向出现空白区域的情况，图7（b）表示图像进行显示时横向出现空白区域的情况，图7（c）表示图像进行显示时出现图像放大的情况。如果面板显示分辨率与输入信号分辨率的尺寸是一样的,则不需要进行向下采样。

以下对各个图像的卷积处理过程进行详细说明：

假设显示缓存中当前处理的像素坐标为(x,y)，像素为[AxB]，投影到后缓存区的坐标(x’,y’),（即图像序列中的坐标），像素为[A’xB’]，则有,

选取(x’,y’)周围N*N作为卷积区域，N满足大于1的自然数。

本发明对输入图像序列中的奇偶帧图像分别进行卷积处理，通过奇偶帧的差异显示，能够让用户看到更多的颜色信息，从而能够降低画面观看时的粗糙感，提供用户感受到的分辨率，具体过程如下：

其中，d=0或者1，当d=0时，R₀为偶数帧的卷积区域，当d=1时，R₁为奇数帧的卷积区域。floor（）表示图像的向下截取，ceil（）表示图像的向上截取。

卷积区域与坐标(x’,y’)之间距离可以用矩阵R_d来表示，具体如下：

对矩阵R_d进行归一化，并得到卷积核K_d＝1-Norm(R_d)，接下来就是将卷积核作用于卷积区域，即

其中I’指的是后缓冲区中的图像，I_d指的是显示缓冲区中的图像。I₀表示偶数帧时显示缓冲区中的图像，I₁表示奇数帧时显示缓冲区中的图像。I₀和I₁按照奇偶顺序，依次进行输出。

如图9所示，为本发明一种实施例的图像显示系统的结构示意图，输入端100用于产生图像序列，接收端200接收图像序列，并将接收的图像序列发送给图像处理模块300进行处理，处理完之后通过输出端400发送给显示端500进行显示。

如图10所示，为本发明一种实施例的图像显示装置的示意图，该图像显示装置，包括：

接收端200，用于接收输入的图像序列，所述图像序列包括相邻的第一图像和第二图像；

图像处理模块300，用于将所述第一图像和第二图像对应像素的值按照预定比例混合获取至少一幅插值图像，并将所述插值图像插入到所述第一图像和第二图像之间；

输出端400，用于输出插入插值图像之后的图像序列。

优选地，所述插值图像是根据第一图像和第二图像对应像素的值按照时间比例混合而成。所述插值图像按照时间比例进行混合的具体过程参加方法部分的详细描述。

优选地，还利用第一缓冲空间和第二缓冲空间分别对第一图像和第二图像进行存储；

当在获取一幅插值图像之后，将所述插值图像存储在第一缓冲空间或者第二缓冲空间，以替换第一缓冲空间或者第二缓冲空间中的图像。

优选地，还包括卷积处理模块，用于在输出图像之前对各个图像进行卷积处理，进行卷积处理过程参加方法部分的详细描述。

本发明还提供了第二种图像显示装置，该图像显示装置应用于图像接收端，可以是各种显示器上，该种图像显示设备包括：

接收单元，用于接收输出的图像序列，所述图像序列包括第一图像、插值图像和第二图像，所述插值图像是将图像序列中相邻的第一图像和第二图像对应像素的值按照预定比例混合获取的，并插入到所述第一图像和第二图像之间；

显示端，用于显示插入插值图像之后的图像序列。

应用上述技术方案，通过在输入的图像序列中的两个相邻图像之间插入由相邻图像获取的插值图像，可以降低画面的粗糙感，提高用户的感受效果，同时也起到平滑播放的效果。本发明的图像显示方法特别是应用在分辨率较低的显示设备上，通过本发明的显示方法，能够提高内容帧率，降低了画面粗糙感。

此说明书中所描述的许多功能部件都被称为模块，以便更加特别地强调其实现方式的独立性。

本发明实施例中，模块可以用软件实现，以便由各种类型的处理器执行。举例来说，一个标识的可执行代码模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或者逻辑块，举例来说，其可以被构建为对象、过程或函数。尽管如此，所标识模块的可执行代码无需物理地位于一起，而是可以包括存储在不同物理上的不同的指令，当这些指令逻辑上结合在一起时，其构成模块并且实现该模块的规定目的。

实际上，可执行代码模块可以是单条指令或者是许多条指令，并且甚至可以分布在多个不同的代码段上，分布在不同程序当中，以及跨越多个存储器设备分布。同样地，操作数据可以在模块内被识别，并且可以依照任何适当的形式实现并且被组织在任何适当类型的数据结构内。所述操作数据可以作为单个数据集被收集，或者可以分布在不同位置上（包括在不同存储设备上），并且至少部分地可以仅作为电子信号存在于系统或网络上。

在模块可以利用软件实现时，考虑到现有硬件工艺的水平，所以可以以软件实现的模块，在不考虑成本的情况下，本领域技术人员都可以搭建对应的硬件电路来实现对应的功能，所述硬件电路包括常规的超大规模集成（VLSI）电路或者门阵列以及诸如逻辑芯片、晶体管之类的现有半导体或者是其它分立的元件。模块还可以用可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等实现。

在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种图像显示方法，包括：

接收输入的图像序列，所述图像序列包括相邻的第一图像和第二图像；

将所述第一图像和第二图像对应像素的值按照预定比例混合获取至少一幅插值图像，并将所述插值图像插入到所述第一图像和第二图像之间，所述插值图像在T_i时刻像素的值I满足如下的表达式：I＝α·I_B+β·I_F，α、β为系数，T_i-1表示相邻的上一插值时刻，

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\α}=\frac{T_{i-1}-T_i}{T_{i-1}-T_B}\\ \mathrm{\β}=\frac{T_i-T_B}{T_{i-1}-T_B}\end{array}\right.,i\≥0$

其中

T_-1＝T_F

I_B、I_F为第一图像、第二图像对应像素的值，T_B、T_F为图像序列上第一图像、第二图像对应的时刻；

输出插入插值图像之后的图像序列；

其特征在于，所述输出插入插值图像之后的图像序列的步骤，还包括：在输出图像之前对各个图像进行卷积处理，进行卷积处理过程如下：选取一卷积区域N*N，该卷积区域与图像序列上像素P(x’,y’)之间距离可以用矩阵R_d来表示，具体如下：

对矩阵R_d进行归一化，得到卷积核K_d＝1-Norm(R_d)，将卷积核作用于卷积区域，进行卷积处理；

其中，d＝0或者1，当d＝0时，R₀为偶数帧的卷积区域，当d＝1时，R₁为奇数帧的卷积区域，floor()表示图像的向下截取，ceil()表示图像的向上截取，N为大于1的自然数。

2.根据权利要求1所述的图像显示方法，其特征在于，所述接收输入的图像序列的步骤中，还利用第一缓冲空间和第二缓冲空间对接收的图像序列中的图像进行交替存储；

当获取一幅插值图像之后，将所述插值图像存储在所述第一缓冲空间或者所述第二缓冲空间，以更新所述第一缓冲空间或者所述第二缓冲空间中的图像。

3.一种图像显示装置，其特征在于，包括：

接收端，用于接收输入的图像序列，所述图像序列包括相邻的第一图像和第二图像；

图像处理模块，用于将所述第一图像和第二图像对应像素的值按照预定比例混合获取至少一幅插值图像，并将所述插值图像插入到所述第一图像和第二图像之间，所述插值图像在T_i时刻像素的值I满足如下的表达式：I＝α·I_B+β·I_F，α、β为系数，T_i-1表示相邻的上一插值时刻，

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\α}=\frac{T_{i-1}-T_i}{T_{i-1}-T_B}\\ \mathrm{\β}=\frac{T_i-T_B}{T_{i-1}-T_B}\end{array}\right.,i\≥0$

其中

T_-1＝T_F

I_B、I_F为第一图像、第二图像对应像素的值，T_B、T_F为图像序列上第一图像、第二图像对应的时刻；

输出端，用于输出插入插值图像之后的图像序列；

其特征在于，还包括卷积处理模块，用于在输出图像之前对各个图像进行卷积处理，进行卷积处理过程如下：选取一卷积区域N*N，该卷积区域与图像序列上像素P(x’,y’)之间距离可以用矩阵R_d来表示，具体如下：

$\left\{\begin{array}{c}{x_0}^{\′\′}=floor\left(x^{\′}\right)\\ {y_0}^{\′\′}=floor\left(y^{\′}\right)\end{array}\right.,\left\{\begin{array}{c}{x_1}^{\′\′}=ceil\left(x^{\′}\right)\\ {y_1}^{\′\′}=ceil\left(y^{\′}\right)\end{array}\right.$

对矩阵R_d进行归一化，得到卷积核K_d＝1-Norm(R_d)，将卷积核作用于卷积区域，进行卷积处理；

其中，d＝0或者1，当d＝0时，R₀为偶数帧时的卷积区域，当d＝1时，R₁为奇数帧时的卷积区域，floor()表示图像的向下截取，ceil()表示图像的向上截取，N为大于1的自然数。