CN103985320A - 抑制摩尔纹的方法以及抑制摩尔纹的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抑制摩尔纹的方法以及抑制摩尔纹的显示装置，其中，抑制摩尔纹的方法，包括步骤：使图像采集设备的CCD或CMOS阵列横线和被采集的显示装置的CCD或CMOS阵列横线之间形成偏移角度θ以削弱摩尔纹。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中图像质量差的问题。

Description

抑制摩尔纹的方法以及抑制摩尔纹的显示装置

技术领域

本发明涉及图像采集技术领域，具体而言，涉及一种抑制摩尔纹的方法以及抑制摩尔纹的显示装置。

背景技术

摩尔纹是差拍原理的一种表现。从数学上讲，两个频率接近的等幅正弦波叠加，合成波纹的波形、幅度将按照两个频率之差变化。

差拍原理也适用于空间频率。两个空间频率接近的条纹的间隔差异、重合位置的逐渐偏移，会行程差拍从而产生摩尔纹。

以LED显示屏和摄像机为例。作为主动发光的LED显示屏，通常具有水平和竖直方向上规则的“井”字形像素阵列，具有一定的空间频率。摄像机的CCD(或COMS)成像器件也是如此。因此，LED显示屏显示的画面通过摄像机前置光学系统，在摄像机CCD(或COMS)成像器件上成的像，与摄像机的成像器件形成了差拍，产生了摩尔纹。

目前解决LED显示屏摩尔纹效应的方法，通常是在显示屏前或图像采集设备镜头前加一层低通滤波器薄膜。通过这一方法，将画面中高频细节过滤，使得LED显示屏阵列与图像采集设备不具备产生差拍原理的条件，以此抑制摩尔纹效应。但这一方法过滤了图像中的高频细节信息，使得图像清晰度明显下降，画面质量严重受损。

发明内容

本发明旨在提供一种抑制摩尔纹的方法以及抑制摩尔纹的显示装置，以解决现有技术中图像质量差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种抑制摩尔纹的方法，包括以下步骤：步骤S10：使图像采集设备的CCD或CMOS阵列横线和被采集的显示装置的CCD或CMOS阵列横线之间形成偏移角度θ以削弱摩尔纹。

进一步地，通过以下步骤形成偏移角度θ：使图像采集设备固定设置，使显示装置绕垂直于显示装置的轴线旋转，显示装置旋转后与显示装置的原始位置之间形成偏移角度θ。

进一步地，通过以下步骤形成偏移角度θ：使显示装置固定设置，使图像采集设备显示装置绕垂直于图像采集设备的轴线旋转，图像采集设备旋转后与图像采集设备的原始位置之间形成偏移角度θ。

进一步地，在步骤S10之后还包括以下步骤：步骤S20：对显示装置的显示图像进行图像处理以使显示图像按偏移角度θ旋转以纠正显示图像的倾斜；步骤S30：使用图像采集设备进行图像采集。

进一步地，偏移角度θ在5°至11°之间或者25°至38°之间。

进一步地，偏移角度θ为30°。

进一步地，图像处理的步骤通过以下公式获得：

x'＝(x-x₀)cosθ+(y-y₀)sinθ+x₀

y'＝-(x-x₀)sinθ+(y-y₀)cosθ+y₀

其中，(x’,y’)为处理后的图像坐标，(x,y)为原图像坐标，(x₀,y₀)为旋转中心，θ为偏移角度。

根据本发明的一个方面，还提供了一种抑制摩尔纹的显示装置，包括显示屏，显示屏能够绕垂直于显示屏的轴线旋转。

进一步地，本发明的显示装置还包括支架，显示屏枢转连接在支架上。

根据本发明的一个方面，还提供了一种抑制摩尔纹的显示装置，包括显示屏，显示屏的CCD或CMOS阵列横线倾斜设置以削弱摩尔纹。

通过实验表明，摩尔纹的产生不仅与空间频率相关，而且还与形成摩尔纹的两种条纹所成的夹角角度相关，即与图像采集设备和显示装置的像素阵列排列方式有关。应用本发明的技术方案，使图像采集设备的CCD或CMOS阵列横线和被采集的显示装置的CCD或CMOS阵列横线之间形成偏移角度θ。这样使得图像采集设备的像素阵列和显示装置的像素阵列不再相同，而是形成一定的夹角。经实验证明，根据不同的应用场景对偏移角度θ进行调整时能够起到抑制摩尔纹的效果。应用本申请的技术方案能够有效地抑制摩尔纹，同时本申请的技术方案没有抑制显示装置的像素点阵的高频细节，因而能够有效地提高采集到的图像的质量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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抑制摩尔纹的方法的实施例的流程示意图；

图2示出了图1的抑制摩尔纹的方法在不同旋转角度下得到的摩尔纹空间频率的示意图；

图3示出了采用图1的抑制摩尔纹的方法时图像采集设备和显示装置之间形成的偏移角度的示意图；

图4a和图4b分别示出了采用图1的抑制摩尔纹的方法在0度和30度时的采集到的原始图像的示意图；

图5a示出了图4a的原始图像经傅里叶变换后的示意图；

图5b示出了图4a的原始图像经傅里叶变换后的示意图；

图6a示出了图5a的图像经傅里叶反变换后的示意图；以及

图6b示出了图5b的图像经傅里叶反变换后的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本实施例的抑制摩尔纹的方法包括以下步骤：

步骤S10：使图像采集设备的CCD或CMOS阵列横线和被采集的显示装置的CCD或CMOS阵列横线之间形成偏移角度θ。上述偏移角度θ的形成方式主要通过以下方式：

第一种方式，如图3所示，使图像采集设备固定设置，使显示装置绕垂直于其的轴线旋转(图中示出的倾斜的正方形)，该轴线方向也就是图像采集设备的指向。显示装置旋转后与原始位置之间的偏移角度θ优选在5°至11°之间或者25°至38°之间。即，图像采集设备的像素阵列和显示装置的像素阵列之间的夹角在5°至11°之间或者25°至38°之间。

第二种方式，使显示装置固定设置，使图像采集设备绕垂直于其的轴线旋转。

第三种方式，可以考虑同时旋转显示装置和图像采集设备，但旋转角度不同，使两者的CCD或CMOS阵列横线之间形成偏移角度θ。

图2示出了本实施例的抑制摩尔纹的方法在不同旋转角度下得到的摩尔纹空间频率的示意图。如图2所示，经实验证明，图像采集设备或显示装置旋转后与原始位置之间的偏移角度θ在5°至11°之间或者25°至38°之间时能够起到抑制摩尔纹抑制的效果。图2的横坐标为偏移角度，纵坐标为摩尔纹的空间频率。在图2中可以看出，没有偏移时(偏移角度θ为0)摩尔纹的空间频率为35，摩尔纹的空间频率越低，对图像影响越大。摩尔纹的空间频率在45以上时，能够明显感觉到摩尔纹的减弱，偏移角度θ在5°至11°之间以及25°至38°之间时，摩尔纹的空间频率均在45以上。最佳的偏移角度θ为30°，在此偏移角度时摩尔纹的空间频率在75。进行上述实验时，图像采集设备和显示装置之间的空间频率之比为1。图像采集设备和显示装置之间的空间频率之比在0至2之间时采用本实施例的方法能够较好地起到抑制摩尔纹抑制的效果，此时，偏移角度θ的取值范围略有不同。

摩尔纹的空间频率获取为常规技术手段，具体的方式为：采集偏移角度θ在0至45°之间多个角度(具体角度参见图2的横坐标)含有摩尔纹的原始图像(参见图4a和图4b)，对原始图像进行傅里叶变换(参见图5a和图5b)后取出最亮点，之后进行傅里叶逆变换(参见图6a和图6b)可得到仅含有摩尔纹的图像。从傅里叶变换频谱中可以计算摩尔纹的空间频率的大小进而得出图2。

步骤S20：进行图像处理以使显示图像按偏移角度θ旋转，显示图像的旋转方向与图像采集设备或显示装置的旋转方向相反。显示装置旋转后，显示图像也会随之旋转，会造成图像倾斜，本实施例的技术方案中，通过图像处理纠正图像倾斜。图像处理可以通过设置在显示装置内的现有的图像处理器来实现。

在步骤S20中，优选通过以下步骤实现：

第一步：读取每一帧图像；

第二步：将指定的任意旋转中心C(x₀，y₀)平移到坐标原点，变换矩阵为T_s1，上述旋转中心优选为显示图像的几何中心；

第三步：使图像绕坐标原点旋转所述偏移角度θ，变换矩阵为T_r；

第四步：使旋转中心从坐标原点平移回原来的位置C(x₀，y₀)，变换矩阵为T_s2；。

图像绕任意点C(x₀,y₀)的旋转过程为将每一象素点的齐次坐标的行向量右乘变换矩阵：

[x',y',1]＝[x,y,1]·T_s1·T_r·T_s2＝[x,y,1]·T

其中，(x’,y’)是旋转后的图像坐标，(x,y)是原图像坐标。

$\begin{array}{c}T=T_{s1}\·T_r\·T_{s2}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ -x_0& {-y}_0& 1\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}& 0\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ x_0& y_0& 1\end{array}\right]\\ =\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}& 0\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}& 0\\ x_0(1-\cos )-y_0\sin \mathrm{\θ}& x_0\sin \mathrm{\θ}+y_0(1-\cos \mathrm{\θ})& 1\end{array}\right]\end{array}$

所以：

[x',y',1]＝[x,y,1]·T＝[(x-x₀)cosθ+(y-y₀)sinθ+x₀，-(x-x₀)sinθ+(y-y₀)cosθ+y₀,1]

即：

x'＝(x-x₀)cosθ+(y-y₀)sinθ+x₀

y'＝-(x-x₀)sinθ+(y-y₀)cosθ+y₀

利用上式，就可以实现视频图像的旋转。

步骤S30：使用图像采集设备进行图像采集。

应用本实施例的技术方案能够有效地抑制摩尔纹，同时本实施例的技术方案没有抑制显示装置的像素点阵的高频细节，因而能够有效地提高采集到的图像的质量。

优选地，显示装置为LED显示装置。优选地，图像采集设备为相机或者摄像机。

现有技术中，为了抑制摩尔纹，通常的实施方式是在LED显示屏前加低通滤波器薄膜，加低通滤波器薄膜首先会将LED显示屏显示画面中的高频信息过滤，导致图像锐度下降，图像模糊。其次，LED显示屏是LED灯主动发光，会产生一定的热量，屏前加膜不利于散热，轻者影响LED灯的性能和寿命，重者存在安全隐患，可能引发火灾事故。再次，屏前的薄膜会存在一定的光衰减，并且存在表面光反射现象，为保证显示亮度，减小表面光反射，就必须在薄膜上镀增透膜，增加了产品成本。

针对上述问题，本申请还提供了一种抑制摩尔纹的显示装置，根据本申请的显示装置的实施例(未图示)包括显示屏，显示屏能够绕垂直于其的轴线旋转。显示屏绕水平方向的轴线旋转后显示装置的像素阵列和图像采集设备的像素阵列之间的产生夹角，在某些角度下能够有效地抑制摩尔纹。

实现显示屏绕垂直于其的轴线旋转的方式有很多，优选地，显示装置还包括支架，显示屏枢转连接在支架上。优选地，显示装置为LED显示装置。

本申请还提供了另外一种结构的抑制摩尔纹的显示装置，该显示装置包括边框和显示屏，显示屏的CCD或CMOS阵列横线与所述边框形成偏移角度以削弱摩尔纹。采用本申请的显示装置时无需对显示屏进行旋转即可起到抑制摩尔纹的效果。

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)

1.一种抑制摩尔纹的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10：使图像采集设备的CCD或CMOS阵列横线和被采集的显示装置的CCD或CMOS阵列横线之间形成偏移角度θ以削弱摩尔纹。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下步骤形成所述偏移角度θ：

使所述图像采集设备固定设置，使所述显示装置绕垂直于所述显示装置的轴线旋转，所述显示装置旋转后与所述显示装置的原始位置之间形成所述偏移角度θ。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下步骤形成所述偏移角度θ：

使所述显示装置固定设置，使所述图像采集设备显示装置绕垂直于所述图像采集设备的轴线旋转，所述图像采集设备旋转后与所述图像采集设备的原始位置之间形成所述偏移角度θ。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤S10之后还包括以下步骤：

步骤S20：对所述显示装置的显示图像进行图像处理以使所述显示图像按所述偏移角度θ旋转以纠正所述显示图像的倾斜；

步骤S30：使用所述图像采集设备进行图像采集。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏移角度θ在5°至11°之间或者25°至38°之间。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述偏移角度θ为30°。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述图像处理的步骤通过以下公式获得：

x'＝(x-x₀)cosθ+(y-y₀)sinθ+x₀

y'＝-(x-x₀)sinθ+(y-y₀)cosθ+y₀

其中，所述(x’,y’)为处理后的图像坐标，所述(x,y)为原图像坐标，所述(x₀,y₀)为旋转中心，所述θ为所述偏移角度。

8.一种抑制摩尔纹的显示装置，包括显示屏，其特征在于，所述显示屏能够绕垂直于所述显示屏的轴线旋转。

9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，还包括支架，所述显示屏枢转连接在所述支架上。

10.一种抑制摩尔纹的显示装置，包括显示屏，其特征在于，所述显示屏的CCD或CMOS阵列横线倾斜设置以削弱摩尔纹。